常见工程地质问题及其处理方法

　　一、 特 殊 地 基

　　二、 地 下水

　　地下水最常见的问题全要是对岩体的软化、侵蚀和静水压力、动水压力作用及其渗透破坏等。

　　(一)地下水对土体和岩体的软化

　　地下水使土体尤其是非黏性土软化，降低强度、刚度和承载能力。有侵蚀性的地下水。使结构面 的抗剪强度降低，造成岩体的承载力和稳定性下降。

　　(二)地下水位下降引起软土地基沉降

　　(三)动水压力产生流砂和潜蚀

　　按其严重程度可分下列三种：轻微流砂;中等流砂;严重流砂。 如果地下水渗流产生的动水压力小于土颗粒的有效重度，即渗流水力坡度小于临界水力坡度，虽

　　然不会发生流砂现象，但是土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流携带而走。在土层中

　　形成管状空洞.使土体结构破坏。强度降低，压缩性增加，这种现象称之为机械潜蚀。

　　(四)地下水的浮托作用

　　当建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下水对基础底面产生静水压力，即产生浮托力。

　　(五)承压水对基坑的作用

　　当深基坑下部有承压含水层时，必须分析承压水头是否会冲毁基坑底部的黏性土层

　　(六)地下水对钢筋混凝土的腐蚀。

　　三、 边 坡 稳 定

　　(一)影响边坡稳定因素

　　影响边坡稳定性的因素有内在因素(组成边坡岩土体的性质、地质构造、岩体结构、地应力等)

　　与外在因素(地表水和地下水的作用、地震、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等)两个方面。 主要包括：地貌条件、地层岩性、地质构造与岩体结构和地下水(13 )四个因素。

　　1.地貌条件

　　深沟峡谷地区，陡峭的岸坡是容易发生边坡变形和破坏的地形条件。崩塌现象均发生在坡度大于

　　60°的斜坡上。

　　2.地层岩性

　　(1)深成侵入岩、厚层坚硬的沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡(1 1 )，一般稳定程度 是较高的。只有在节理发育、有软弱结构面穿插且边坡高陡时，才易发生崩塌或滑坡现象。

　　(2)喷出岩边坡，如玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩、安山岩等，其原生的节理，尤其是柱状节理 发育时，易形成直立边坡并易发生崩塌。

　　(3 )含有黏土质页岩、泥岩、煤层、泥灰岩、石膏等夹层的沉积岩边坡，最易发生顺层滑动，或

　　因下部蠕滑而造成上部岩体的崩塌(09、10)。

　　(4)千枚岩、板岩及片岩，岩性较软弱且易风化，在产状陡立的地段，临近斜坡表部容易出现蠕 动变形现象。当受节理切割遭风化后，常出现顺层(或片理)滑坡。

　　(5 )具有垂直节理且疏松透水性强的黄土，浸水后易崩解湿陷。当受水浸泡或作为水库岸边时， 极易发生崩塌或塌滑现象。

　　(6)崩塌堆积、坡积及残积层地区，其下伏基岩面常常是一个倾向河谷的斜坡面。当有地下水在

　　此受阻，并有黏土质成分沿其分布时，极易形成滑动面，从而使上部松散堆积物形成滑坡。

　　3.地质构造与岩体结构

　　地质构造因素包括褶皱、断裂、区域新构造运动及地应力等，这些对岩质边坡的稳定也是主要因素。

　　4.地下水 地下水是影响边坡稳定最重要、最活跃的外在因素。 地下水的作用是很复杂的，主要表现在以下几个方面：(09 、1 1 、1 2 )

　　(1)地下水会使岩石软化或溶蚀，导致上覆岩体塌陷，进而发生崩塌或滑坡。

　　(2)地下水产生静水压力或动水压力，促使岩体下滑或崩倒。

　　(3)地下水增加了岩体重量，可使下滑力增大。

　　(4)在寒冷地区，渗入裂隙中的水结冰，产生膨胀压力，促使岩体破坏倾倒。

　　(5)地下水产生浮托力，使岩体有效重量减轻，稳定性下降。

　　(二)不稳定边坡防治措施

　　1.防渗和排水

　　在滑坡体外围布置截水沟槽，以截断流至滑坡体上的水流。大的滑坡体尚应在其上布置一些排水 沟，同时要整平坡面，防止有积水的坑洼，以利于降水迅速排走。针对已渗入滑坡体的水，通常是采

　　用地下排水廊道，截住渗透的水流或将滑坡休中的积水排出滑坡体以外。

　　2.削坡

　　削坡是将陡倾的边坡上部的岩体挖除，一部分使边坡变缓，同时也可使滑体重量减轻，以达到稳 定的目的。削减下来的土石，可填在坡脚，起反压作用，更有利于稳定。

　　3.支挡建筑

　　支挡建筑主要是在不稳定岩体的下部修建挡墙或支撑墙(或墩)，也是一种应用广泛而有效的方 法。材料用混凝土、钢筋混凝土或砌石。支挡建筑物的基础要砌置在滑动面以下。若在挡墙后增加排 水措施，效果更好。

　　4.锚固措施

　　锚固措施，有锚杆(或锚索)和混凝土锚固桩两种类型，其原理都是提高岩体抗滑(或抗倾倒)能力。 预应力锚索或锚杆锚固不稳定岩体的方法，适用于加固岩体边坡和不稳定岩块。锚固桩(或称抗滑桩)适 用于浅层或中厚层的滑坡体滑动。在滑坡体的中、下部开挖竖井或大口径钻孔，然后浇灌钢筋混凝土。垂 直于滑动方向布置一排或两排，桩径通常为 l～3m，深度一般要求滑动面以下桩长占全桩长的 1 / 4—1 / 3 。

　　(三)地下工程围岩的稳定性

　　1.地下工程位置选择的影响因素

　　地下工程位置的选择，除取决于工程目的要求外，还需要考虑区域稳定、山体稳定及地形、岩性、 地质构造、地下水、地应力等因素的影响。

　　(1)地形条件

　　在地形上要求山体完整，地下工程周围包括洞顶及傍山侧应有足够的山体厚度。如选择隧洞位置 时，隧洞进出口地段的边坡应下陡上缓，无滑坡、崩塌等现象存在。洞口岩石应直接出露或坡积层薄， 岩层最好倾向山里以保证洞口坡的安全。

　　(2)岩性条件

　　地下工程位置应尽量选在坚硬完整岩石中。一般而言，岩浆岩、厚层坚硬的沉积岩及 变质岩，围 岩的稳定性好，适于修建大型的地下工程。凝灰岩、黏土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某 些片岩，稳定性差，不宜建大型地下工程。松散及破碎的岩石稳定性极差，选址时应尽量避开。

　　(3)地质构造条件

　　①褶皱的影响。在布置地下工程时，原则上应避开褶皱核部，若必须在褶皱岩层.地段修建地下工

　　程，可以将地下工程放在褶皱的两侧。

　　②断裂的影响。应避免地下工程轴线沿断层带布置。而地下工程轴线垂直或近于垂直断裂带，所 需穿越的不稳定地段较短，但也可能产生塌方。因此，在选址时应尽量避开大断层。

　　③岩层产状的影响。在水平岩层中布置地下工程时，应尽量使地下工程位于均质厚层的坚硬岩层 中。若地下工程必须切穿软硬不同的岩层组合时，应将坚硬岩层作为顶板，避免将软弱岩层或软弱夹

　　层置于顶部，后者易于造成顶板悬垂或坍塌。软弱岩层位于地下工程两侧或底部也不利，容易引起边 墙或底板鼓胀变形或被挤出。在倾斜岩层中，一般也是不利的。当洞身穿过软硬相间或破碎的倾斜岩 层时，顺倾向一侧的围岩易于变形或滑动，造成很大的偏压，逆倾向一侧围岩测压小，有利于稳定。

　　(4)地下水

　　在选址时最好选在地下水位以上的干燥岩体内，或地下水量不大、无高压含水层的岩体内。

　　(5)地应力

　　初始应力状态是决定围岩应力重分布的主要因素。

　　2.围岩的工程地质分析

　　(1)围岩稳定性分析 变形与破坏的五种形式：脆性破裂(地应力)、块体滑移(块状结构)、岩层的弯曲折断(层状

　　围岩)、破碎结构的松动坍塌、冒落或塑性变形。 碎裂结构岩体在张力和振动力作用下容易松动、解脱，在洞顶则产生崩落，在边墙上则表现为滑

　　塌或碎块的坍塌。当结构面间夹泥时，往往会产生大规模的塌方(13)。

　　(2)围岩的分类。

　　3.提高围岩稳定性的措施

　　提高围岩稳定性的工程措施主要有传统的支护或衬砌和喷锚支护两大类。

　　(1)支护与衬砌 支护是在地下工程开挖过程中用以稳定围岩用的临时性措施。衬砌是加固围岩的永久性结构，其

　　作用主要是承受围岩压力及内水压力。

　　(2)喷锚支护

　　喷锚支护是在地下工程开挖后，及时地向围岩表面喷一薄层混凝土(一般厚度为 5 ～20c m )，有 时再增加一些锚杆，从而部分地阻止围岩向洞内变形，以达到支护的目的。喷混凝土再配合锚杆加固 围岩，则会更有效地提高围岩自身的承载力和稳定性。

　　喷混凝土具备以下几方面的作用：首先，能紧跟工作面，速度快，因而缩短了开挖支护的间隔时 间，及时地填补了围岩表面的裂缝和缺损，阻止裂隙切割的碎块脱落松动使围岩的应力状态得到改善;

　　其次，起着加固岩体的作用，提高了岩体的强度和整体性。此外，喷层与围岩紧密结合，有较高的粘

　　结力和抗剪强度，能在结合面上传递各种应力，可以起到承载拱的作用。 锚杆有楔缝式金属锚杆、钢丝绳砂浆锚杆、普通砂浆金属锚杆、预应力锚杆及木锚等，目前在大中型工程中，

　　常用的是楔缝式金属锚杆和砂浆金属锚杆两种。为了防止锚杆之间的碎块塌落，可采用喷层和钢丝网来配合。

　　(3)各类围岩的具体处理方法。

　　①、对于坚硬的整体围岩，喷混凝土的作用主要防止围岩表面风化，消除开挖后表面的凹凸不平及防 止个别岩块掉落，其喷层厚度一般 3 - 5 c m 。当地下工程围岩中出现拉应力区时，应采用锚杆稳定围岩。

　　②、对于块状围岩，喷混凝土支护即可，但对于边墙部分岩块可能沿某一结构面出现滑动时，应

　　该用锚杆加固。

　　③、对于层状围岩，应以锚杆为主要的支护手段。

　　④、对于软弱围岩，立即喷射混凝土，有时还要加锚杆和钢筋网才能稳定围岩。