土木工程地质

1. 土木工程地质 西南交通大学 白志勇

2. 绪论 • 一. 土木工程地质的定义 • 为什么要学好土木工程 • 地质 • 三. 怎样学好土木工程地质 • 四. 学分和成绩组成

3. 一. 土木工程地质的定义 研究与土木工程建筑有关的工程地质条件的一门学 二. 为什么要学好土木工程地质 是由土木工程建筑对地质条件的要求和地质问题对土 木工程建筑的影响所决定的 （一）土木工程与地质灾害的关系 （二）地质灾害对土木工程的主要影响 （三）地质灾害与土木工程关系的展望

4. （一）土木工程与地质 灾害的关系 1. 土木工程建筑对地 质条件和地质环境的依存关系 2. 土木工程建筑对地质条件的改造作用

5. （二）地质灾害对土木工程的影响 Ⅰ. 对桥梁工程的影响 Ⅱ. 对隧道工程的影响 Ⅲ. 对路基工程的影响 Ⅳ. 对房建工程的影响 Ⅴ. 对矿山工程的影响 Ⅵ. 对水坝工程的影响 Ⅶ. 对岸边工程的影响 Ⅷ. 对机场工程的影响

6. Ⅰ. 对桥梁工程的影响 主要有: 1. 冲毁桥梁 2. 掩埋桥梁 3. 墩台滑移 4. 桥墩不均匀沉降 5. 桥墩地基塌陷

7. 1. 冲毁桥梁: 成因：主要有泥石流 成昆铁路利子依达沟大桥 1981年7月9日利子依达沟爆发泥石流，84万方物质冲入120m宽的大渡河，堵断4小时。冲毁成端桥台，剪断2号桥墩，冲毁桥梁2孔。442次客车机车和两节车厢被冲走。后线路内移，以隧道形式通过。 成昆铁路列古略夺沟中桥1970年-1985年列古略夺沟两次被泥石流冲毁。

8. 2. 掩埋桥梁: 成因：主要有泥石流、岸坡坍塌 东川支线大桥河大桥 大桥河大桥1959年竣工，原桥高6m，后被泥石流掩埋。1971年在原桥上加修7m高新桥，1985年净空仅剩3m。 东川支线老干沟大桥 老干沟大桥原为3孔12m中桥，1959年泥石流复活，原桥加长为7孔12m大桥。后泥石流每年上於1m，使桥梁逐渐变为路堑。1970年改为明洞渡槽，1985年泥石流於满明洞，净空仅剩0.5m。　　

9. 3. 桥梁墩台滑移: 成因：主要有滑坡、潜移 成昆铁路新房子3号大桥滑坡 该桥全长248m，设计为14孔16m大桥。其它墩台都修好后，在灌注9号、10号墩时发现桥墩倾斜6.5cm，以为是测量误差。当10号墩修到13.5m时发现倾斜14.5cm，同时下沉10cm。检查发现5-10号墩都有倾斜和沉降。后调查发现5-10墩下为软弱夹层。经对软弱夹层钻孔灌浆加固仍不能稳定，最后除5号墩外其余全部炸掉 宜珙县唐坝中桥潜移 该桥位于唐坝洼地的白皎河上，为2孔16m+2孔12m中桥。基础埋深5-6m仍在松散层中。墩台修好后，桥址60m范围的土层15天内出现4处与下伏落水洞连通的陷穴，陷穴周围土层发生潜移，桥墩都随之倾斜和滑移，无法处理，后该桥报废，改为涵洞路堤通过。

10. 4. 桥墩不均匀沉降: 成因：主要有河底冲刷、透镜体 成昆铁路夹江大桥 1970年通车后因地基为白垩纪红色页岩，岩性软弱，河底冲刷导致桥墩倾斜，影响行车安全，被废弃。

11. 5. 桥墩塌陷: 成因：主要有岩溶洞穴 襄渝铁路某中桥 襄渝铁路某中桥，为石灰岩地基，桥墩下3米处有一直径7m的溶洞，墩建成后因安全厚度不够（一般5-10m），产生桥墩塌陷。

12. Ⅱ. 对隧道工程的影响 主要有: 1.涌水、突泥 2.瓦斯 3.岩爆、大变形 4.高地温 5.坍方 6.围岩等级划分 7.地下水侵蚀 8.对隧道环境的破坏

13. 1.涌水、突泥 成因：主要有向斜虚脱、断层破碎带、 节理密集带、储水溶洞和矿洞 渝怀铁路圆梁山隧道突泥 2001年渝怀铁路圆梁山隧道主洞产生突泥，掩埋洞身200余m，造成32人死亡。 四川甘洛埃代矿区涌水 1995年10月，四川省甘洛县埃代铅锌矿区一矿洞深90余m，洞口内约30m处产生上层旧蓄水矿洞冒顶，将洞灌满，正在洞底采矿的4名工人遇难。

14. 2. 瓦斯 成因：主要有煤系地层、喷出岩地层 都文高速公路董家山隧道瓦斯爆发 2006年四川省都文高速公路董家山隧道断层坍方处瓦斯聚集，因工人点烟发生爆炸，作业台车被冲出300余m的洞外，14名工人遇难。 （瓦斯浓度在6%以下时，遇火燃烧，温度可达1200 ℃。瓦斯浓度在6% - 16% 时，易产生爆炸，同时可产生2150 ℃ -2650 ℃的高温。瓦斯浓度在16%以上时，既不燃烧，也不爆炸，但使人窒息。）

15. 3. 岩爆、大变形 岩爆成因： 主要有高地应力、完整坚硬岩石 大变形成因： 或软岩、断层破碎带、地下水 川藏公路二郎山隧道岩爆

16. 4. 高地温 成因：主要有深大断裂、深埋隧道、岩浆活动带 雅西高速公路大相岭隧道高地温 雅西高速公路大相岭隧道，总长9710m，最大埋深近1700m，预测地温高达35℃。（隧道规定25℃ 为高温） 南非金矿巷道深入地下3.5公里，温度高达54℃。 辛普龙隧道温度高达55℃。

17. 5. 坍方 成因：主要有断层破碎带、节理密集带、不利结构面控制、松散岩体 四川邻水公路坍方 四川省邻水公路隧道穿越一断层破碎带，产生坍方，洞顶坍塌深度200余m，一直把山顶坍穿。 6. 围岩等级划分 成因：主要有岩石性质、结构面发育状况地应力、地下水

18. 7. 地下水侵蚀 成因：主要有地下水中的侵蚀性成分 成昆铁路百家岭隧道地下水侵蚀 成昆铁路百家岭隧道通过三迭系石灰岩、白云岩，内夹硬石膏层，开挖后地表水渗入，硬石膏水化膨胀，将整体道床全部胀裂，石膏产生的硫酸将混凝土腐蚀的像豆腐渣一样。

19. 8. 对隧道环境的破坏 成因：主要有泥石流、滑坡、地震 成昆铁路苏雄电站引水隧道泥石流 1989年，成昆铁路苏雄车站的鲁姆依达沟泥石流爆发，冲出沟口，穿过牛日河，撞击对岸山体，将对岸山体撞成滑坡，滑坡将坡内苏雄电站引水隧道约120m滑入牛日河内。

20. Ⅲ. 对路基工程的影响 主要有: 1. 掩埋和破坏线路 2. 路基滑移 3. 路基陷穴 4. 路基沉降外鼓和道碴槽 5. 路基翻浆冒泥

21. 1. 掩埋和破坏线路 成因：主要有滑坡、泥石流、崩塌 宝成铁路马蹄湾隧道进口滑坡 宝成铁路马蹄湾隧道进口，该段山坡高300m，坡陡64°，铁路高出嘉陵江15m，基岩由自留系千枚岩组成。1992年6月25日因降雨崩塌15万方，掩埋线路、棚洞和隧道120m，中断行车。同年11月9日，崩塌24万方，砸坏棚洞和隧道，中断行车13天。该处两处整治费4千多万元，改线过嘉陵江4.8公里，改线费6.2千万元，共计1.1亿元。1993年7月1日改线通车。

22. 2.路基滑移 成因：主要有滑坡、路基夯填不密实 宝成铁路军师庙滑坡 1981年9月3日，宝成铁路军师庙车站北边20余万方山体发生顺层滑坡，掩埋线路2.5万方，将钢轨推倒嘉陵江对岸，截流12分钟，江水抬高15m，中断行车12天，伤亡20人。后线路内移建隧道1013m通过。

23. 309国道K2115+100路基陷穴 庆阳县西南老公路边大陷坑 3. 路基陷穴 成因：主要有岩溶陷穴、黄土陷穴 陕西公路黄土陷穴 侯西铁路黄土陷穴 1985年12月2日， K166+916处在连续10天降雨后产生黄土陷穴，一列货车机车刚过，陷穴产生，货车中段陷落，颠覆车厢21节。

24. 4. 路基沉降外鼓和道碴槽 成因：主要有路基夯填不密实、特种土质 襄渝铁路翻路基沉降外鼓和道碴槽 5. 路基翻浆冒泥 成因：主要有路基夯填不密实、特殊土 襄渝铁路翻浆冒泥

25. Ⅳ. 对房建工程的影响 主要有: 1. 掩埋和破坏房屋 2. 地基承载力不足 3. 房屋不均匀沉降 4. 深基坑坍方 5. 侵蚀建筑材料

26. 1.掩埋和破坏房屋 成因：主要有滑坡、泥石流、崩塌、地震 如：云南盘河头寨沟滑坡 四川华云山溪口滑坡 1995年云南省昭通市盘河乡头寨沟产生滑坡，1800万方物质冲下450余m高的陡壁，然后跃起飞行3.1公里，降落在头寨村上，将头寨村掩埋，堆积厚度达30余m，死亡220人。 1989年7月13日，四川华云山溪口镇南马鞍坪青龙咀产生滑坡。当日降雨量为233.1mm，滑坡启动仅3分钟，海拔820m的青龙咀突然崩滑，崩滑物质被暴雨组成泥石流，滑坡泥石流总长1050m，宽400m，总量172万方，冲过马鞍坪、李家湾沟、石门坎沟等地，将沿线村庄、农田扫光，死亡220人。

27. 密鲁内德华鲁磁火山泥石流 1853年11月13日，哥伦比亚中部沉睡400余年的内华多德鲁兹火山爆发，烟尘柱高达26公里，因融雪形成泥石流，将距火山50公里外的阿米洛镇掩埋，死亡2万2千人。 菲律宾昆萨胡贡村泥石流 2006年2月17日，非鲁宾东部莱特岛南部山区泥石流爆发，掩埋昆萨胡贡村，500余座房屋被毁，1700人被埋，村庄被埋后只能看见树梢。

28. 2. 房屋不均匀沉降 成因：主要有地基土质不均、 黄土湿陷性大量开采地下水 天津、上海等地地基沉降 上海每天开采地下水65万吨，导致地面最大下沉2.63m，后不得不抽黄浦江水回灌，以保持地面稳定。天津因开采地下水，从1959年到1979年地面下沉1.78m，其塘沽地区地面标高也接近海平面。台北市每年开采地下水1.75亿吨，导致地面下沉1.7m，现大部分地区已低于海平面。

29. 3. 深基坑坍方 成因：主要有基坑边坡松散、 地下水量大 成都天府广场下穿隧道 4. 地基承载力不足 成因：主要有地基土质松软 5. 侵蚀建筑材料 成因：主要有空气和地下水中 侵蚀性成分、建筑材料 中的不稳定矿物 美国哥伦比亚大学古建筑风化

30. Ⅴ. 对矿山工程的影响 主要有: 1. 矿山滑坡和崩塌 2. 矿区泥石流 3. 瓦斯 4. 岩爆、大变形 5. 涌水、突泥 6. 坍方 7. 高地温

31. 1. 矿山滑坡和崩塌 成因：主要有地震、不利结构面、矿柱预留不够 四川峨眉水泥厂矿山滑坡 2001年四川峨眉水泥厂石灰岩矿山因采矿人工地震产生顺层滑坡，20余万方滑体掩埋6台作业台车，死亡4人。

32. 2. 矿区泥石流 成因：主要有矿山弃渣 四川泸沽里格铁矿矿山泥石流 1986年四川泸沽里格铁矿矿山弃渣爆发泥石流，冲毁成昆铁路盐井沟小桥。 四川峨眉水泥厂矿山泥石流 1995年四川峨眉水泥厂左侧干溪沟100余万方矿山弃渣有爆发泥石流的趋势，采用二级拦渣坝和隧洞排洪措施才稳住。

33. 3.瓦斯 4.岩爆、大变形 5.涌水、突泥 6.坍方 7.高地温 成因：同前述隧道工程 地质问题

34. Ⅵ. 对水坝工程的影响 主要有: 1. 库岸再造 2. 形成突发性洪流 3. 毁坏大坝 4. 坝基滑移 5. 坝基渗漏

35. 1.库岸再造 成因：主要有库区滑坡、崩塌、泥石流 如：四川汉源田湾河仁宗海水库泥石流 长江新滩滑坡 三峡野猫面滑坡 1985年6月12日3点45分，湖北秭归县长江西陵峡西段兵书宝剑峡出口的龙江区新滩镇产生滑坡，高速滑动的3000多万方土石将新滩镇全部摧毁，堵塞长江江面1/3，江中激浪高达54m，涌浪波及上下游达42公里。由于预报及时，险区内457户，1371人和11艘货船才幸免于难。

36. 2.形成突发性洪流 成因：主要有库岸滑坡、泥石流 意大利里昂水库 库岸滑坡 1963年意大利北部瓦依昂特水库右岸产生顺层滑坡，近3亿方物质以25-30m/秒的速度下滑，5000千万方水体被挤出，激起高达250m的巨大涌浪，超过坝顶100m，溃入下游，冲毁下游一座城市和几个村庄，死亡3000余人。

37. 3. 毁坏大坝 成因：泥石流、滑坡、岩 溶塌陷 4. 坝基滑移 成因：主要有断层等不利 结构面发育 5. 坝基渗漏 成因：主要有松散层地基、 节理裂隙发育地基

38. Ⅶ. 对岸边工程的影响 主要有 1.建筑物悬空和倒塌 成因：主要有河岸物质松散、不利结构面发育 西藏左贡县城玉曲河河岸建筑倒塌

39. Ⅷ. 对机场工程的影响 主要有: 1.地基承载力不足 成因：主要有地基土质 松软、地下水丰 富 2.地基不均匀沉降和陷落 成因：主要有地基土质 不均、地下陷穴

40. 1.地质条件越来越复杂 2.工程建筑越来越大型化和高质量化 对地质条件的要求越来越高 对高质量地质人才的需求越来越多 对土木工程专业人员知识面要求越来越广 (如:四川宜宾水淋岩滑坡由线路技术人员发现 和提出临时整治方案) 3.地质灾害与土木工程的关系越来越紧密 （三）地质灾害与土木工程关系的展望

41. 成都铁路局原西昌分局管段592.7公里，穿越我国著名的大凉山区，横跨我国著名的南北径向构造带，地形地质条件十分恶劣。线路海拔从500米到2244米，相对高差达1744米。最大坡度16%，最小曲线半径300米，共有曲线675处，总长311.5公里，占正线长度的52.6%。共有桥梁567座，总长49.9公里，占正线长度的8.4%。共有隧道285座，总长236.0公里，占正线长度的39.8%。共有涵渠1314座，总长30.9公里，占正线长度的5.2%。仅桥、涵、隧就占全线长度的53.5%。并且，75个车站中就有15个车站部分建在桥梁上，8个车站部分建在隧道中。仅70年-84年，该段就整治各种重大地质病害679件（防洪处理在外），仅整修费就高达1.362亿元，约等于西昌分局1984年全年运输收入（ 1.392亿元），几乎可以新建一条宝成铁路。

42. 我国山地占国土的59%，山地多为矿产储蓄场地，随着自然资源的匮缺，对山区的开发和建设是必然的。 我国西藏探明的锡和的储量占世界首位，钨的储量占世界第二位。因此对西藏的开发不仅是政治问题和战备问题，经济问题也是非常突出的。目前已建成的青藏铁路，以及拟建的滇藏铁路和川藏铁路都将穿越大量地质困难地带。特别是滇藏铁路和川藏铁路将穿越著名的横断山脉，遇到的地质问题将是难以想象的。地质灾害与土木工程的关系也必将提升到一个新阶段。