第三節(jié)

常見工程地質(zhì)問題及其處理方法

一、特殊地基

原則：淺的挖除換土，深的打樁或水泥漿灌漿和連續(xù)墻，裂隙和碎軟的水泥漿灌漿。護(hù)坡支護(hù)。

1、松散、軟弱土層

1、對不滿足承載力要求的松散土層，如砂和砂礫石地層等，可挖除，也可采用固結(jié)灌漿、預(yù)制樁或灌注樁、地下連續(xù)墻或沉井等加固；

2、對不滿足抗?jié)B要求的，可灌水泥漿或水泥黏土漿，或地下連續(xù)墻防滲；

3、對于影響邊坡穩(wěn)定的，可噴射混凝土或用土釘支護(hù)。

4、對不滿足承載力的軟弱土層，如淤泥及淤泥質(zhì)土，淺層的挖除，深層的可以采用振沖等方法用砂、砂礫、碎石或塊石等置換。

2、風(fēng)化、破碎巖層

1、風(fēng)化一般在地基表層或破碎巖層有的較淺，可以挖除。

2、有的埋藏較深，如斷層破碎帶，可以用水泥漿灌漿加固或防滲；

3、影響邊坡穩(wěn)定的，可噴混凝土或掛網(wǎng)噴混凝土罩面，必要時配合注漿和錨桿加固。

4、裂隙發(fā)育巖層對于影響邊坡穩(wěn)定的，采用錨桿加固。

5、對結(jié)構(gòu)面不利交匯切割和巖體軟弱破碎的地下工程圍巖，地下工程開挖后，要及時采用支撐、支護(hù)和襯砌。支撐多采用柱體、鋼管排架、鋼筋或型鋼拱架，拱架的間距根據(jù)圍巖破碎的程度決定。支護(hù)多采用土釘、錨桿、錨索和噴射混凝土等聯(lián)合支護(hù)方式。襯砌多用混凝土和鋼筋混凝土，也可采用鋼板襯砌。

3、斷層、泥化軟弱夾層

1、淺埋的盡可能清除回填，深埋的注水泥漿處理；

2、淺埋的泥化夾層，盡可能清除回填，深埋的一般不影響承載能力。

3、斷層、泥化軟弱夾層可能是基礎(chǔ)或邊坡的滑動控制面的，又不便清除回填的，根據(jù)埋深和厚度，可采用錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索、抗滑樁等進(jìn)行抗滑處理。

4、滑坡發(fā)生往往與水有很大關(guān)系，滲水降低滑坡體尤其是滑動控制面的摩擦系數(shù)和粘聚力，要注重在滑坡體上方修筑截水設(shè)施，在滑坡體下方筑好排水設(shè)施。

5、防止滑坡，經(jīng)過論證可以在滑坡體的上部刷方減重，未經(jīng)論證不要擾動滑坡體。

6、在滑坡體坡腳采用擋土墻、抗滑樁等支擋措施。

7、采用固結(jié)灌漿等措施改善滑動面和滑坡體的抗滑性能。

8、當(dāng)?shù)叵滤l(fā)育影響到邊坡或圍巖穩(wěn)定時，要及時采用洞、井、溝等措施導(dǎo)水、排水，降低地下水位。

4、巖溶與土洞

1、可挖除洞內(nèi)軟弱充填物后回填石料或混凝土。

2、不方便挖填的，可采用長梁式、桁架式基礎(chǔ)或大平板等方案跨越洞頂，也可對巖溶進(jìn)行裂隙鉆孔注漿，對土洞進(jìn)行頂板打孔充砂、砂礫，或做樁基處理。

二`地下水的影響

1、地下水對土體和巖體的軟化

尤其是地下水使結(jié)構(gòu)面的粘結(jié)力降低和摩擦角減小，使結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度降低，造成巖體的承載力和穩(wěn)定性下降。

2、地下水位下降引起軟土地基沉降。

如果抽水井濾網(wǎng)和砂濾層的設(shè)計(jì)不合理或施工質(zhì)量差，使周圍地面土層很快產(chǎn)生不均勻沉降，造成地面建筑物和地下管線損壞。將采取降水措施后在井周圍會被形成漏斗狀的彎曲水面---降水漏斗。在這一降水漏斗范圍內(nèi)的軟土層會發(fā)生滲透固結(jié)而造成地基土沉降。而且，由于土層的不均勻性和邊界條件的復(fù)雜性，降水漏斗往往是不對稱的。

3、動水壓力產(chǎn)生流砂和潛蝕。

(1)按其嚴(yán)重程度可分下列三種：輕微流砂；中等流砂；嚴(yán)重流砂。如果在沉井施工中產(chǎn)生嚴(yán)重流砂，那么沉井就突然下沉，無法用人力控制，以致沉井發(fā)生傾斜，甚至發(fā)生重大事故。

(2)

如果地下水滲流產(chǎn)生的動水壓力小于土顆粒的有效重度，即滲流水力坡度小于臨界水力坡度。那么，雖然不會發(fā)生流沙現(xiàn)象，但是土中細(xì)小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流攜帶而走。時間長了，在土層中將形成管狀空洞，使土體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度降低，壓縮性增加，這種現(xiàn)象稱之為機(jī)械潛蝕。

4、地下水的浮托作用。

1、如果基礎(chǔ)位于粉土、砂土、碎石土和節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位100%計(jì)算浮托力；

2、如果基礎(chǔ)位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位50%計(jì)算浮托力；

3、如果基礎(chǔ)位于黏性土地基上，其浮托力較難確切地確定，應(yīng)結(jié)合地區(qū)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)考慮。

5.承壓水對基坑的作用。

承壓水頭是否會沖毀基坑底部的黏性土層，通常用壓力平衡概念進(jìn)行驗(yàn)算：

黏性土的重度*基坑開挖后黏性土層的厚度

=相對于含水層頂板的承壓水頭值*地下水的重度

基坑底部黏性土層的厚度必須滿足下式：

基坑開挖后黏性土層的厚度

>[地下水的重度*相對于含水層頂板的承壓水頭值/黏性土的重度]*K

式中

K—安全系數(shù)，一般取1.5～2．O，主要視基坑底部黏性土層的裂隙發(fā)育程度及坑底面積大小而定。

不滿足上式的則必須用深井抽汲承壓含水層中的地下水，使其承壓水頭下降。

6.地下水對鋼筋混凝土的腐蝕。

混凝土和鋼筋都會受到地下水的腐蝕，造成結(jié)構(gòu)破壞。

【2009真題】6.下列關(guān)于地下水影響邊坡穩(wěn)定性，敘述錯誤的是（）。

A.地下水改變巖體的構(gòu)造

B.地下水對巖體會產(chǎn)生浮力

C.地下水使巖石軟化或溶蝕

D.在寒冷地區(qū)，地下水滲入裂隙結(jié)冰膨脹

【答案】A

【解析】地下水對土體或巖體產(chǎn)生軟化作用，造成巖體承載力和穩(wěn)定性下降，并未改變巖體的構(gòu)造。

【2011真題】61.關(guān)于地下水以下正確的說法有（）。

A.地下水能夠軟化和溶蝕邊坡巖體，導(dǎo)致崩塌或和滑坡

B.地下水增加了巖體重量，提高了下滑力

C.地下水產(chǎn)生靜水浮托力，提高了基礎(chǔ)抗滑穩(wěn)定性

D.地下水產(chǎn)生靜水壓力或動水壓力，提高巖體穩(wěn)定性

E.地下水對巖體產(chǎn)生浮托力，使巖體重量相對減輕，穩(wěn)定性下降

【答案】ABE

【解析】C、D錯誤，地下水產(chǎn)生浮托力，使巖體有效重量減輕，穩(wěn)定性下降；地下水產(chǎn)生靜水壓力或動水壓力，促使巖體下滑或崩倒。

【例題】地下水的浮托作用。以下說法正確的有（）。

A.如果基礎(chǔ)位于碎石土和節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位100%計(jì)算浮托力

B.如果基礎(chǔ)位于粉土、砂土、的巖石地基上，則按地下水位50%計(jì)算浮托力

C.如果基礎(chǔ)位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位100%計(jì)算浮托力

D.如果基礎(chǔ)位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位50%計(jì)算浮托力

E.如果基礎(chǔ)位于黏性土地基上，其浮托力較難確切地確定

【答案】ADE

【解析】地下水的浮托作用。如果基礎(chǔ)位于粉土、砂土、碎石土和節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位100%計(jì)算浮托力；如果基礎(chǔ)位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位50%計(jì)算浮托力；如果基礎(chǔ)位于黏性土地基上，其浮托力較難確切地確定，應(yīng)結(jié)合地區(qū)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)考慮。

三、邊坡穩(wěn)定

邊坡巖體穩(wěn)定性

(一)影響邊坡穩(wěn)定因素

影響邊坡穩(wěn)定性的因素有內(nèi)在因素與外在因素兩個方面。

①內(nèi)在因素有組成邊坡巖土體的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力等，它們常常起著主要的控制作用；

②外在因素有地表水和地下水的作用、地震、風(fēng)化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷載等。

l．地貌條件

深溝峽谷地區(qū)，陡峭的岸坡是容易發(fā)生邊坡變形和破壞的地形條件。

2．地層巖性

地層巖性對邊坡穩(wěn)定性的影響很大，軟硬相間，并有軟化、泥化或易風(fēng)化的夾層時，最易造成邊坡失穩(wěn)。

(1)侵入巖、沉積巖以及片麻巖、石英巖等構(gòu)成的邊坡

一般穩(wěn)定程度是較高。只有在節(jié)理發(fā)育、有軟弱結(jié)構(gòu)面穿插且邊坡高陡時，才易發(fā)生崩塌或滑坡現(xiàn)象。

(2)噴出巖邊坡，如玄武巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖、安山巖等

其原生的節(jié)理，尤其是柱狀節(jié)理發(fā)育時，易形成直立邊坡并易發(fā)生崩塌。

(3)含有黏土質(zhì)頁巖、泥巖、煤層、泥灰?guī)r、石膏等夾層的沉積巖邊坡

最易發(fā)生順層滑動，或因下部蠕滑而造成上部巖體的崩塌。

(4)千枚巖、板巖及片巖

巖性較軟弱且易風(fēng)化，在產(chǎn)狀陡立的地段，臨近斜坡表部容易出現(xiàn)蠕動變形現(xiàn)象。當(dāng)受節(jié)理切割遭風(fēng)化后，常出現(xiàn)順層(或片理)滑坡。

(5)具有垂直節(jié)理且疏松透水性強(qiáng)的黃土

浸水后易崩解濕陷。當(dāng)受水浸泡或作為水庫岸邊時，極易發(fā)生崩塌或塌滑現(xiàn)象。

(6)崩塌堆積、坡積及殘積層地區(qū)

其下伏基巖面常常是一個傾向河谷的斜坡面。當(dāng)有地下水在此受阻，并有黏土質(zhì)成分沿其分布時，極易形成滑動面，從而使上部松散堆積物形成滑坡。

3．地質(zhì)構(gòu)造與巖體結(jié)構(gòu)

地質(zhì)構(gòu)造因素包括褶皺、斷裂、區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動及地應(yīng)力等，這些對巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定也是主要因素。褶皺、斷裂發(fā)育地區(qū)，常是巖層傾角大，甚至陡立，斷層、節(jié)理縱橫切割，構(gòu)成巖體中的切割面和滑動面，形成有利于崩塌、滑動的條件，并直接控制著邊坡破壞的形成和規(guī)模。

4．地下水作用

(1)地下水會使巖石軟化或溶蝕，導(dǎo)致上覆巖體塌陷，進(jìn)而發(fā)生崩塌或滑坡。

(2)地下水產(chǎn)生靜水壓力或動水壓力，促使巖體下滑或崩倒。

(3)地下水增加了巖體重量，可使下滑力增大。

(4)在寒冷地區(qū)，滲入裂隙中的水結(jié)冰，產(chǎn)生膨脹壓力，促使巖體破壞傾倒。

(5)地下水產(chǎn)生浮托力，使巖體有效重量減輕，穩(wěn)定性下降。

（二）不穩(wěn)定邊坡的防治措施

l.防滲和排水

一般是在滑坡體外圍布置截水溝槽，以截?cái)嗔髦粱麦w上的水流。大的滑坡體尚應(yīng)在其上部部位布置一些排水溝，同時要整平坡面，防止有積水的坑洼，以利于降水迅速排走。

針對已滲入滑坡體的水，通常是采用地下排水廊道，利用它可截住滲透的水流或?qū)⒒麦w中的積水排出滑坡體以外。另外也有采用鉆孔排水的方法，即利用若干個垂直鉆孔，打穿滑坡體下部的不透水層，將滑坡體中的水流到其下伏的另一個透水性較強(qiáng)的巖層中去。

2．削坡

削坡是將陡傾的邊坡上部的巖體挖除，一部分使邊坡變緩，同時也可使滑體重量減輕，以達(dá)到穩(wěn)定的目的。削減下來的土石，可填在坡腳，起反壓作用，更有利于穩(wěn)定。采用這種方法時，要注意滑動面的位置，否則不僅效果不顯著，甚至更會促使巖體不穩(wěn)。

3．支擋建筑

支擋建筑主要是在不穩(wěn)定巖體的下部修建擋墻或支撐墻(或墩)。材料用混凝土、鋼筋混凝土或砌石。支擋建筑物的基礎(chǔ)要砌置在滑動面以下。若在擋墻后增加排水措施，效果更好。王雙增

講解

支撐斷面示意圖

1—支撐；2—不穩(wěn)定巖體

4．錨固措施

錨固措施，有錨桿(或錨索)和混凝土錨固樁兩種類型，其原理都是提高巖體抗滑(或抗傾倒)能力。

預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿

適用于加固巖體邊坡和不穩(wěn)定巖塊。

錨固樁(或稱抗滑樁)

適用于淺層或中厚層的滑坡體滑動。它是在滑坡體的中、下部開挖豎井或大口徑鉆孔，然后澆灌鋼筋混凝土。垂直于滑動方向布置一排或兩排，樁徑通常為l～3m，深度一般要求滑動面以下樁長占全樁長的1／4—1／3。

“抗滑樁+冠梁+錨索”的治理措施圖示

除上述幾項(xiàng)較多采用的防治措施外，還可采用噴混凝土護(hù)面、注漿及改善滑動帶土石的力學(xué)性質(zhì)等措施。在進(jìn)行邊坡防治處理時，如數(shù)種措施同時采用，效果更為顯著。

【例題】錨固樁(或稱抗滑樁)

說法正確的有（）。

A．適用于淺層滑坡體滑動

B．適用于中厚層的滑坡體滑動

C．垂直于滑動方向布置一排或兩排

D．平行于滑動方向布置一排或兩排

E．滑動面以下樁長占全樁長的1／2

【答案】ABC

【解析】適用于淺層或中厚層的滑坡體滑動。它是在滑坡體的中、下部開挖豎井或大口徑鉆孔，然后澆灌鋼筋混凝土。垂直于滑動方向布置一排或兩排，樁徑通常為l～3m，深度一般要求滑動面以下樁長占全樁長的1／4—1／3。