达西定律1856年法国学者Darcy对砂土的渗透性进行研究结论课件.ppt

1、第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述2.1 岩石的类型和特征岩石的类型和特征 地壳由岩石组成，岩石由矿物组成。矿物：具有一定化学成分和物理性质的自然元 素和天然化合物。常见的几种矿物第第2 2章章 工工程地质程地质岩石按成因分为岩浆岩、沉积岩、变质岩地壳岩石体积的64.7%为岩浆岩、27.4%为变质岩、7.9%为沉积岩陆地表面的75%和几乎全部洋底为沉积岩。1、岩浆岩定义：由岩浆冷凝形成的岩石称为岩浆岩，也称火成岩依冷凝成岩浆岩的地质环境不同，将岩浆岩分为两大类：（1）侵入岩深成岩：岩浆侵入地壳某深处（约距地表510(20)km）冷凝而成的岩石，由于岩浆压力和温度较高，温度降低缓慢，组成岩

2、石的矿物结晶良好浅成岩：岩浆沿地壳裂缝上升距地表较浅处冷凝而成的岩石，由于岩浆压力小，温度降低较快，组成岩石的矿物结晶较细小（2）喷出岩：岩浆沿地表裂缝一直上升喷出地表，在地表的条件下，温度降低迅速，矿物来不及结晶或结晶较差第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述定义：定义：在地表和地表下不太深的地方，常温常压条件下，由母岩风化剥蚀产物和生物遗体经搬运、沉积、固结等作用过程所形成的岩石。物质成分：物质成分：沉积岩中已发现的160余种，常见20余种。主要有以下三大类：（1）原岩经物理风化后保留下来的抗风化能力强的矿物；（2）硅酸盐的原岩经化学风化作用后产生的粘土矿物；（3）从溶液中结晶析出的物质

3、。2、沉积岩第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述3、变质岩第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述定义：在变质作用产生的岩石。原来已存在的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩），在地壳中受到高温、高压及新化学成分加入的影响，在固态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的新的岩石。变质作用：在变质因素的影响下，促使岩石在固体状态下改变其成分，结构和构造的作用。引起变质作用的因素主要是 1.高温 2.高压 3.新的化学成分的加入矿物成分：除保留原来岩石的矿物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石、白云石等外，由于发生变质作用而产生了许多新的变质矿物，如石榴石、滑石、绿泥石、蛇纹石等。根据变质岩特有的变

4、质矿物，可把变质岩与其它岩石区别开来。土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述2.2 土的成因类型土的成因类型一、残积土一、残积土 岩石经物理风化和化学风化作用后残留在原地的碎屑物称岩石经物理风化和化学风化作用后残留在原地的碎屑物称残积物或残积土。残积层向下逐渐过渡为半风化岩石和新鲜基残积物或残积土。残积层向下逐渐过渡为半风化岩石和新鲜基岩。岩。残积物不具有层理，粒度和成分受气候条件和母岩岩性残积物不具有层理，粒度和成分受气候条件和母岩岩性控制。残积物表部土壤层孔隙率大、压缩性高、强度低。而控制。残积物表部土壤层孔隙率大、压缩性高、强度低。而其下部残积层

5、常常是夹碎石或砂粒的粘性土或是被粘性土充其下部残积层常常是夹碎石或砂粒的粘性土或是被粘性土充填的碎石土、砂砾土，其强度较高。填的碎石土、砂砾土，其强度较高。土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述二、坡积土二、坡积土 雨水或雪水将高处的风化碎屑物质洗刷而向下搬运，或由雨水或雪水将高处的风化碎屑物质洗刷而向下搬运，或由本身的重力作用，堆积在平缓的斜坡或坡脚处，成为坡积物。本身的重力作用，堆积在平缓的斜坡或坡脚处，成为坡积物。坡积土的工程性质：坡积土的工程性质：结构疏松，一般具结构疏松，一般具较高的压缩性。坡较高的压缩性。坡积形成的黄土湿陷积形成的黄土湿陷性

6、较大。性较大。土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述三、洪积土三、洪积土 由暴雨或融雪水形由暴雨或融雪水形成的暂时性山洪急流带成的暂时性山洪急流带来的碎屑物质在山沟出来的碎屑物质在山沟出口处堆积而成。口处堆积而成。地貌上称地貌上称洪积扇洪积扇。洪积扇一般分为上部、洪积扇一般分为上部、中部和下部三部分。上中部和下部三部分。上部多以砾石、卵石为主部多以砾石、卵石为主要成分。中部以砂土为要成分。中部以砂土为主，下部以粘性土为主，主，下部以粘性土为主，它们一般都是良好地基。它们一般都是良好地基。土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概

7、述工程地质概述四、冲积土四、冲积土 河流的沉积物。根据形成条件和环境分为：河流的沉积物。根据形成条件和环境分为：山区河谷冲积土：在河流上游多是粗大的石块、砾石和粗砂，中下游或平原地区沉积物变细，磨圆度好，厚度很大。古河床相土的压缩性低，强度高。现代河床堆积物的密实度差，透水性强，若作为水工建筑物的地基将引起坝下渗漏。饱水砂土还可能由于振动而引起液化。土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述 河漫滩冲积土：是在洪水期河水漫溢河床两侧，携带碎屑物质堆积而成。土粒较细，可以是粉土、粉质黏土或黏土，并夹有淤泥或泥炭等软弱土层，覆盖于河床冲积土之上，形成上细下粗的

8、“二元结构”。河漫滩沉积1-河床沉积物；2-河漫滩冲积层；3-山坡坡积裙土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述 牛轭湖相冲积土：是在废河道形成的牛轭湖中沉积的松软土，颗粒很细，常含大量有机质，有时形成泥炭。压缩性很高，承载力很低，不宜作为建筑物的天然地基。土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述通常是淤泥质土或典型淤泥。面积宽广而厚度极大。不宜作为建筑物的天然地基。但表层硬壳层，有时可用作低层建筑物的地基。河口（海口）三角洲相冲积土：土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述

9、2.3 地质作用与地质构造地质作用与地质构造一、地质作用一、地质作用1、定义 由自然动力引起地壳的物质组成、内部结构和地表形态发生变化和发展的作用称为地质作用。2、分类地质作用动力来源部位的不同内力地质作用外力地质作用土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述内力地质作用内力地质作用：由地球内部的能（旋转能、重力能、辐射热能）引起。由地球内部的能（旋转能、重力能、辐射热能）引起。地壳运动岩浆作用变质作用地震作用内力地质作用地壳运动形成断裂，引起地震，并为岩浆活动创造通道。地壳运动形成断裂，引起地震，并为岩浆活动创造通道。地壳运动和岩浆活动引起变质作用。地壳

10、运动和岩浆活动引起变质作用。土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述外力地质作用：由太阳辐射能引起，产生大气环流，形成水的循环，动植物生长，在运动的过程中改造地表。土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述二、地质构造二、地质构造1、褶皱构造 岩层受力而发生弯曲变形成为褶皱。背斜向斜土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述向斜水平岩层受力后下凹弯曲，两翼地层相向倾斜，核部地层时代最新，两翼地层时代渐老背斜水平岩层受力后上凸弯曲，两翼地层相背倾斜，核部地层时代最老，两翼地层时代渐

11、新土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述2、断裂构造 岩体或岩层受力后发生变形，当所受之力超过岩石的强度极限时，岩石连续完整性将遭到破坏，于是形成断裂构造。断裂构造包括节理和断层两类。A.节理节理 指岩层或岩体破裂后形成的一种裂隙（缝），其两侧的岩块沿破裂面无明显位移的断裂构造土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述B.断层断层 岩层或岩体受力断裂后，两侧岩块沿断裂面发生了明显的位移的断裂构造。用断层面的走向、倾向、用断层面的走向、倾向、倾角表示倾角表示断层线断层线断层顷角断层顷角铅直铅直总断距总断距土力学地基基

12、础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述三、地质年代三、地质年代 地质年代是指地壳发展地质年代是指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境历史与地壳运动、沉积环境与生物演化相应的时代段落。与生物演化相应的时代段落。地质学以相对年代和绝对年地质学以相对年代和绝对年代两种方法计算时间代两种方法计算时间。在地质学研究中，把地质历史按不同的级别划分了不同的时间单位。由大到小分别是：宙、代、纪、世。而在这些时间单位内形成的地层称为：宇、界、系、统土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述2.4 不良地质条件不良地质条件一、断层一、断层 1、断层降

13、低了岩石的强度和稳定性，断层破裂带力学强度低，压缩性大，会发生较大沉陷，易造成建筑物断裂或倾斜，断裂面是极不稳定的滑移面，对岩质边坡稳定和桥墩稳定有重要影响；2、断层上下盘的岩性也可能不同，在此处进行建筑工程，可能产生不均匀沉降；3、隧道工程通过断裂破碎带地段，容易发生坍塌；4、沿断裂破碎带地段易形成风化深槽及岩溶发育带，断层陡坡或悬崖多处于不稳定状态，容易发生坍塌；5、断裂破碎带经常为地下水的良好通道，施工中若遇到断层带时会发生涌水问题。总之，断层对工程建筑造成了种种不利的影响，在进行工程建设时，要尽量避开大的断层破碎带土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程

14、地质概述二、岩层节理发育二、岩层节理发育节理破坏了岩体的整体性，促使风化速度加快；节理增强了岩体的透水性，使岩体强度和稳定性降低；若节理的主要发育方向与路线走向平行，不论岩体的产状如何，路堑边坡都容易发生坍塌或碎落；在路基施工时，如果岩体存在节理，还会影响爆破作业的效果。节理发育的场地一般不宜作为建筑物的地基。节理发育的场地一般不宜作为建筑物的地基。土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述三、山坡滑动三、山坡滑动 一般天然土坡经历漫长的地质年代，已趋稳定。但由于人类活动和自然环境的因素，会使原来稳定的山坡失稳而滑动。四、河床冲淤四、河床冲淤 平原河道往往

15、有弯曲，凹岸受受水流的冲刷而产生塌岸，危及岸上建筑物的安全；凸岸水流的流速慢，产生淤积。五、岸坡失稳五、岸坡失稳 由于在稳定的河岸增加了工程的荷重，可能使岸坡失稳，产生滑动。六、河沟侧向位移六、河沟侧向位移 当建筑物修建在河沟附近，临近河沟一侧地基土由于含水量高、密度低，致使建筑物地基可能向河沟方向发生侧向位移，危及建筑安全。土力学地基基础土力学地基基础http:/第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述一、地下水对工程的影响一、地下水对工程的影响Teton坝坝：土坝，高土坝，高90m90m，长，长1000m1000m，建于，建于19721972年，年，1976.61976.6月失事。月失事。

16、原因：原因：渗透破坏渗透破坏土力学地基基础土力学地基基础http:/二、地下水的分类二、地下水的分类潜水潜水面上层滞水承压水承压水不透水层不透水层地面地下水地下水上层滞水上层滞水潜水潜水承压水承压水地下水埋藏条件不同地下水埋藏条件不同第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述土力学地基基础土力学地基基础http:/H隧道开挖时，地下隧道开挖时，地下水向隧道内流动水向隧道内流动 三、地下水的运动三、地下水的运动1、土的渗透性、土的渗透性 地下水通过土颗粒之间的孔隙流动，土体可被水透过的性质。2、地下水的运动规律、地下水的运动规律达西定律达西定律第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述土力学地基基础

17、土力学地基基础http:/达西定律达西定律18561856年法国学者年法国学者DarcyDarcy对对砂砂土土的渗透性进行研究的渗透性进行研究结论：结论：水在土中的渗透速度与试样的水在土中的渗透速度与试样的水力梯度成正比水力梯度成正比 达西定律达西定律 v=k i 水力梯度水力梯度，即沿渗流方向，即沿渗流方向单位距离的水头损失单位距离的水头损失 QhlkF=qt=kFi渗透速度渗透速度单位时间内的单位时间内的渗流量渗流量 渗透系数渗透系数 第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述土力学地基基础土力学地基基础http:/达西定律达西定律18561856年法国学者年法国学者DarcyDarcy对对砂砂土土的渗透性进行研究的渗透性进行研究结论：结论：水在土中的渗透速度与试样的水在土中的渗透速度与试样的水力梯度成正比水力梯度成正比 达西定律达西定律 v=k i 水力梯度水力梯度，即沿渗流方向，即沿渗流方向单位距离的水头损失单位距离的水头损失 QhlkF=qt=kFi渗透速度渗透速度单位时间内的单位时间内的渗流量渗流量 渗透系数渗透系数 第第2 2章章 工程地质概述工程地质概述