2019全国一级造价工程师考试教材

图1.1.1土的分类与土粒粒径（mm）

3.结构面 结构面是切割岩体的各种地质界面的统称，是一些具有一定方向，延展较广较薄的二 维地质界面，如层面、沉积间断面、节理、裂隙、裂缝、断层等，也包括厚度较薄的软弱 夹层。结构面的特征是影响结构面强度及其他性能的重要因素，一般从方位、间距、延续 性、粗糙度、结构面侧壁强度、张开度、充填物、渗流、节理组数、块体大小等方面来描 述结构面的特征。层面、节理、裂隙、裂缝、断层等结构面的空间位置定义为结构面的产 状。结构面的产状由走向、倾向和倾角三个要素表示，如图1.1.2所示。并且，层面的产 状还代表所在岩层的产状，即表示所在岩层的空间位置。

（1）结构面走向，即结构面在空间延伸的方向，用结构面与水平面交线即走向线的方 位角或方向角表示。走向线两端延伸方向均是走向，虽相差180°食用油标准，但是表示的是同一 走向。

（2）结构面的倾向，即结构面在空间的倾斜方问，用垂直走向顺倾斜面向下引出的一 条射线对水平面投影的指向。 （3）结构面的倾角，即结构面在空间倾斜角度的大小，用结构面与水平面所夹的锐角 表示。 另外，近似平面的坡面和壁面的空间位置，也可用其走向、倾向、倾角表示。 节理组数的多少决定了岩石的块体大小及岩体的结构类型，可以根据节理组数划分结 构面发育程度。

地顶构适的表现形式多多样，间单来说，在一定范围内，可以归纳为以下儿种类型 （1）水平构造和单斜构造。水平构造是虽经构造变动的沉积岩层仍基本保留形成时的 原始水平产状的构造。先沉积的老岩层在下，后沉积的新岩层在上。单斜构造是原来水平 的岩层，在受到地壳运动的影响后，产状发生变动形成岩层向同一个方向倾斜的构造，这 种产状往往是褶曲的一翼、断层的一盘，或者是局部地层不均匀上升或下降形成的。 （2）褶皱构造。褶皱构造是组成地壳的岩层，受构造力的强烈作用，使岩层形成一系 列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，它是岩层产生的塑性变形。绝大多数褶皱是在水平 挤压力作用下形成的，但也有少数是在垂直力或力偶作用下形成的。褶皱构造在层状岩层 常见，在块状岩体中则很难见到。 褶曲是褶皱构造中的一个弯曲，两个或两个以上褶曲的组合构成褶皱构造，每一个褶 曲都有核部、翼、轴面、轴及枢纽等几个褶曲要素。褶曲的基本形态是背斜和向斜，如图 1.1.3所示。背斜褶曲是岩层向上拱起的弯曲，以褶曲轴为中心向两翼倾斜。当地面受到 剥蚀而出露有不同地质年代的岩层时，较老的岩层出现在褶曲的轴部，从轴部向两翼，依 次出现的是渐新的岩层。向斜褶曲，是岩层向下凹的弯曲，其岩层的倾向与背斜相反，两 翼的岩层都向褶曲的轴部倾斜。当地面遭受剥蚀，在褶曲轴部出露的是较新的岩层，向两 翼依次出露的是较老的岩层。 一管理计价管

图1.1.3背斜与向斜

皱比较强烈的地区， 一般都是线形的背斜与向斜相间排列，以大体一致的走向平 有规律的组成不同形式的褶皱构造。工程所遇到的具体构造，往往是一个一个的

建设工程技术与计量（土木建筑工程）

裙曲或是大型裙曲构造的一部分。不论是背斜裙曲还是向斜褶曲，在褶曲的翼部遇到的， 基本上是单斜构造，一般对建筑物地基没有不良的影响，但对路基或隧道走向的选择有 影响。 1）对于深路堑和高边坡来说，仅就岩层产状与路线走向的关系而言，路线垂直岩层 走向，或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时，对路基边坡的稳定性是有利 的。不利的情况是路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向一致。如在云母片岩、 绿泥石片岩、滑石片岩、千枚岩等松散岩石分布地区，坡面易发生风化剥蚀，产生严重碎 落塌，对路基边坡及路基排水系统会造成经常性的危害。最不利的情况是路线与岩层走 向平行，岩层倾向与路基边坡一致，而边坡的倾角大于（陡于）岩层的倾角。如在石灰 岩、砂岩与黏土质页岩互层，且有地下水作用时，在路堑开挖过深、边坡过陡或者由于软 弱构造面暴露，易引起斜坡岩层发生大规模的顺层滑动，破坏路基稳定。 2）对于隧道工程来说，褶曲构造的轴部是岩层倾向发生显著变化的地方，是岩层应 力最集中的地方，容易遇到工程地质问题，主要是由于岩层破碎而产生的岩体稳定问题和 向斜轴部地下水的问题。因而，隧道一般从褶曲的翼部通过是比较有利的。 （3）断裂构造。断裂构造是构成地壳的岩体，受力作用发生变形，当变形达到一定程 度后，使岩体的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小不一的断裂，它是地壳上层常见 的地质构造，其分布很广，特别在一些断裂构造发育的地带，常成群分布，形成断裂带， 根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，将其分为裂隙和断层两类。 1）裂隙。裂隙也称为节理，是存在于岩体中的裂缝，是岩体受力断裂后两侧岩块没 有显著位移的小型断裂构造。在数值上一般用裂隙率表示，即岩石中裂隙的面积与岩石总 面积的百分比，裂隙率越大，表示岩石中的裂隙越发育。反之，则表示裂隙不发育。公路 工程裂隙发育程度划分的等级及对工程的影响如表1.1.3所示。

表1.1.3裂隙发育程度分级及对工程的影响表

注：裂隙宽度：密闭裂隙<1mm；微张裂隙为1~3mm；张开裂隙为3~5mm；宽张裂隙>5mm。

根据裂隙的成因，一般分为构造裂隙和非构造裂隙两类。 构造裂隙是岩体受地应力作用随岩体变形而产生的裂隙。由于构造裂隙在成因上与相 关构造（如褶曲、断层等）和应力作用的方向及性质有密切联系，所以它在空间分布上具 有一定的规律性。按裂隙的力学性质，可将构造裂隙分为张性裂隙和扭（剪）性裂隙。张 性裂隙主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽，断裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂 隙间距较大且分布不匀，沿走向和倾向都延伸不远；扭（剪）性裂隙，一般多是平直闭合 的裂隙，分布较密、走向稳定，延伸较深、较远，裂隙面光滑，常有擦痕，一般出现在褶 曲的翼部和断层附近。扭性裂隙常沿剪切面成群平行分布，形成扭裂带，将岩体切割成板 状。有时两组裂隙在不同的方向上同时出现，交叉成“X”形，将岩体切割成菱形块体。 非构造裂隙是由成岩作用、外动力、重力等非构造因素形成的裂隙。如岩石在形成过 程中产生的原生裂隙、风化裂隙以及沿沟壁岸坡发育的卸荷裂隙等。其中具有普遍意义的 是风化裂隙，其主要发育在岩体靠近地面的部分，一般很少达到地面下10～15m的深度。 裂隙分布零乱，没有规律性，使岩石多成碎块，沿裂隙面岩石的结构和矿物成分也有明显 变化。岩体中的裂隙，在工程上除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利的影 响。其破坏了岩体的整体性，促进了岩体的风化速度，增强了岩体的透水性，进而使岩体 的强度和稳定性降低。当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，不论岩 体的产状如何，路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。在路基施工中，如果岩体存在裂 隙，还会影响爆破作业的效果。因而，当裂隙有可能成为影响工程设计的重要因素时，应 当对裂隙进行深入的调查研究，详细论证裂隙对建筑的影响，采取相应措施，以保证建筑 物的稳定和正常使用。 2）断层。断层是岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生显著相对位移的断裂 构造。断层一般由四个部分组成，如图1.1.4所示，

图1.1.4断层要素

①断层面和破碎带。断层面是指两侧岩块发生相对位移的断裂面，可以是直立的，也 可以是倾斜的，一般情况下均为倾斜状态，其产状可以通过断层面的走向、倾向和倾角来 表示。规模大的断层，一般不是沿着一个简单的面发生，而往往是沿着一个错动带发生， 称之为断层破碎带。其宽度从数厘米到数十米不等。断层的规模越大，破碎带也就越宽 越复杂。 ②断层线。断层线是断层面与地面的交线，表示断层的延伸方向，其形状决定于断层

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岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。岩体结构的基本类型可分为整体块 状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。 （1）整体块状结构。岩体结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，整 体强度高、变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较 高，抗风化能力一般也较强。因而，这类岩体具有良好的工程地质性质，往往是较理想的 各类工程建筑地基、边坡岩体及地下工程围岩。 （2）层状结构。岩体中结构面以层面与不密集的节理为主，结构面多为闭合～微张 状，一般风化微弱，结合力一般不强，结构体块度较大且保持着母岩岩块性质，故这类岩 体总体变形模量和承载能力均较高。作为工程建筑地基时，其变形模量和承载能力一般均 能满足要求。但当结构面结合力不强，有时又有层间错动面或软弱夹层存在，则其强度和 变形特性均具各向异性特点，一般沿层面方向的抗剪强度明显的比垂直层面方向的更低， 特别是当有软弱结构面存在时，更为明显。这类岩体作为边坡岩体时，一般来说，当结构 面倾向坡外时要比倾向坡里时的工程地质性质差得多

（3）碎裂结构。岩体中节理、裂隙发育、常有泥质充填物质，结合力不强，其中层状 岩体常有平行层面的软弱结构面发育，结构体块度不大，岩体完整性破坏较大。其中镶嵌 结构岩体结构体为硬质岩石，具有较高的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好。而层 状碎裂结构和碎裂结构岩体变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。 （4）散体结构。岩体节理、裂隙很发育，岩体十分破碎，岩石手捏即碎，属于碎石 土类。

一）岩体的变形特征 岩体的变形通常包括结构面变形和结构体变形两个部分。就大多数岩体而言，一般建 筑物的荷载远达不到岩体的极限强度值。因此，设计人员所关心的主要是岩体的变形特 性。岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。由于岩体中发育有各种结构面，所 以岩体变形的弹塑性特征较岩石更为显著。 不同岩体具有不同的流变特性。流变特性是岩体在外部条件不变的情况下，应力或变 形随时间而变化的性质，一般有变和松弛两种表现形式。蠕变是指在应力一定的条件 下，变形随时间的持续而逐渐增加的现象。松弛是指在变形保持一定时，应力随时间的增 长而逐渐减小的现象。试验和工程实践表明，岩石和岩体均具有流变性。特别是软弱岩 石、软弱夹层、碎裂及散体结构岩体，其变形的时间效应明显，蠕变特征显著。有些工程 建筑的失事，往往不是因为荷载过高，而是在应力较低的情况下岩体产生了蠕变。 （二）岩体的强度性质 ： 由于岩体是由结构面和各种形状岩石块体组成的，所以，其强度同时受二者性质的控 制。一般情况下，岩体的强度既不等于岩块岩石的强度，也不等于结构面的强度，而是二 者共同影响表现出来的强度。但在某些情况下，可以用岩石或结构面的强度来代替。如当 岩体中结构面不发育，呈完整结构时，岩石的强度可视为岩体强度。如果岩体沿某一结构 面产生整体滑动时，则岩体强度完全受结构面强度控制。

岩体的工程地质性质有赖于岩石或土和结构面的性质，许多情况是结构面发育程度、 规模大小以及组合状况，对岩体的工程地质性质起主要或决定性的作用。 （一）岩石的工程地质性质 1.岩石的物理力学性质 （1）岩石的主要物理性质。 1）重量。岩石的重量是岩石最基本的物理性质之一，一般用比重和重度两个指标 表示。 岩石的比重是岩石固体（不包括孔隙）部分单位体积的重量，在数值上等于岩石固体 颗粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。常见的岩石的比重一般介于2.4～3.3之间。 岩石的比重决定于组成岩石的矿物的比重及其在岩石中的相对含量。 岩石的重度也称容重，是岩石单位体积的重量，在数值上它等于岩石试件的总重量 （包括孔隙中的水重）与其总体积（包括孔隙体积）之比。岩石重度的大小决定于岩石中

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矿物的比重、岩石的孔隙性及其含水情况。岩石孔隙中完全没有水存在时的重度，称为干 重度；孔隙全部被水充满时的重度，称为岩石的饱和重度。 一般来讲，组成岩石的矿物比重大，或岩石的孔隙性小，则岩石的重度就大。在相同 条件下的同一种岩石，重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性也 较高。 2）孔隙性。岩石的孔隙性用孔隙度表示，反映岩石中各种孔隙的发育程度。在数值 上等于岩石中各种孔隙的总体积与岩石总体积的比，以百分数计。孔隙性对岩石的强度和 稳定性产生重要的影响。岩石孔隙度的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受外 力因素的影响。未受风化或构造作用的侵入岩和某些变质岩，其孔隙度一般是很小的，而 砾岩、砂岩等一些沉积岩类的岩石，则经常具有较大的孔隙度。 3）吸水性。岩石的吸水性一般用吸水率表示，反映岩石在一定条件下（在通常大气 压下）的吸水能力。在数值上等于岩右的吸水重量与同体积干燥岩石重量的比，也以百分 数计。岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度等因素有关。岩石的吸水率大， 则水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就 显著。 市让 4）软化性。岩石的软化性是指岩石受水作用后，强度和稳定性发生变化的性质，主 要取决于岩石的矿物成分、结构和构造特征。黏土矿物含量高、孔隙度大、吸水率高的岩 石，与水作用容易软化而丧失其强度和稳定性。 用软化系数作为岩石软化性的指标，在数值上等于岩石饱和状态下的极限抗压强度与 风干状态下极限抗压强度的比。其值越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响 越大。 5）抗冻性。岩石孔隙中的水结冰时体积膨胀，会产生巨大的压力。岩石抵抗这种压 力作用的能力，称为岩石的抗冻性。在高寒冰冻地区，抗冻性是评价岩石工程性质的一个 重要指标。 勿S 1）岩石的变形。岩石受力作用会产生变形，在弹性变形范围内用弹性模量和泊桑比 两个指标表示。弹性模量是应力与应变之比，以“帕斯卡”为单位，用符号Pa表示。相 同受力条件下，岩石的弹性模量越大，变形越小。即弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力 越高。泊桑比是横向应变与纵向应变的比。泊桑比越大，表示岩石受力作用后的横向变形 越大。 岩石并不是理想的弹性体，岩石变形特性的物理量也不是一个常数。通常所提供的弹 性模量和泊桑比，只是在一定条件下的平均值。 2）岩石的强度。岩石的强度是岩石抵抗外力破坏的能力，也以“帕斯卡”为单位 用符号Pa表示。岩石受力作用破坏，表现为压碎、拉断和剪断等，故有抗压强度、抗拉 强度和抗剪强度等。 抗压强度是岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能力，是岩石最基本最常用的力学 指标。在数值上等于岩石受压达到破坏时的极限应力。抗压强度主要与岩石的结构、构造、 风化程度和含水情况等有关，也受岩石的矿物成分和生成条件的影响。所以，岩石的抗压强 度相差很大，胶结不良砾岩和软弱页岩的小于20MPa，坚硬岩浆岩的大于245MPa

矿物的比重、岩石的孔隙性及其含水情况。岩石孔隙中完全没有水存在时的重度，称为干 重度；孔隙全部被水充满时的重度，称为岩石的饱和重度。 一般来讲，组成岩石的矿物比重大，或岩石的孔隙性小，则岩石的重度就大。在相同 条件下的同一种岩石，重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性也 较高。 2）孔隙性。岩石的孔隙性用孔隙度表示，反映岩石中各种孔隙的发育程度。在数值 上等于岩石中各种孔隙的总体积与岩石总体积的比，以百分数计。孔隙性对岩石的强度和 急定性产生重要的影响。岩石孔隙度的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受外 力因素的影响。未受风化或构造作用的侵入岩和某些变质岩，其孔隙度一般是很小的，而 乐岩、砂岩等一些沉积岩类的岩石，则经常具有较大的孔隙度。 3）吸水性。岩石的吸水性一般用吸水率表示，反映岩石在一定条件下（在通常大气 压下）的吸水能力。在数值上等于岩石的吸水重量与同体积干燥岩石重量的比，也以百分 数计。岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度等因素有关。岩石的吸水率大， 则水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就

抗拉强度是岩石抵抗拉伸破坏的能力，在数值上等于岩石单向拉伸被拉断破坏时的最 大张应力。岩石的抗拉强度远小于抗压强度，故当岩层受到挤压形成褶皱时，常在弯曲变 形较大的部位受拉破坏，产生张性裂隙。 抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，在数值上等于岩石受剪破坏时的极限剪应 力。在一定压应力下岩石剪断时，剪破面上的最大剪应力，称为抗剪断强度，其值一般都 比较高。抗剪强度是沿岩石裂隙或软弱面等发生剪切滑动时的指标，其强度远远低于抗剪 断强度。 三项强度中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。抗剪强度约为抗 压强度的10%～40%，抗拉强度仅是抗压强度的2%16%。岩右越坚硬，其值相差越 大，软弱岩石的差别较小。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石（岩体）稳定性的指 标，是对岩石（岩体）的稳定性进行定量分析的依据，

鉴于土和岩石的物理力学性质和开挖施工的难度，由松软至坚实共分为16级 以I～XV表示，其中I～IV的4级为土，V～XVI的12级为岩石。土分为一、二 四类，岩石分为松石、次坚石、普坚石、特坚石四类。

鉴于王和岩石的物理力学性质和开挖施工的难度，由松软至坚实共分为16级，分别 以I～XM表示，其中I～IV的4级为土，V～XM的12级为岩石。土分为一、二、三、 四类，岩石分为松石、次坚石、普坚石、特坚石四类。 1.土的物理力学性质 （1）土的主要性能参数。 1）土的含水量。土的含水量是土中水的重量与土粒重量之比。含水量是标志土的湿 度的一个重要物理指标。一般而言，土的含水量增大时，其强度就降低。 2）土的饱和度。土的饱和度是土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比。饱和度 Sr越大，表明土孔隙中充水越多。工程实际中，按饱和度将土划分为如下三种含水状态： Sr<50%是稍湿状态；Sr=50%~80%是很湿状态；Sr>80%是饱水状态。 3）土的孔隙比。土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比，用小数表示，它是一 个重要的物理性指标，可以用来评价天然土层的密实程度。一般孔隙比小于0.6的土是密 实的低压缩性土，孔隙比大宇↑.0的土是疏松的高压缩性土。 4）土的孔隙率。土的孔隙率是土中孔隙体积与土的体积（三相）之比。 5）土的塑性指数和液性指数。土可分为无黏性土和黏性土。无黏性土一般指碎石土 和砂土。粉土属于砂土和黏性土的过渡类型，其物质组成、结构及物理力学性质主要接近 砂土。无黏性土的紧密状态是判定工程性质的重要指标，它综合反映了无黏性土颗粒的岩 石和矿物组成、粒度组成（级配）、颗粒形状和排列等对其工程性质的影响。颗粒小于粉 砂的是黏性土，其工程性质受含水量的影响特别大。随着含水量的变化，黏性土由一种稠 度状态转变为另一种状态，相应于转变点的含水量称为界限含水量，也称为稠度界限，是 黏性土的重要特性指标，对黏性土的工程性质评价及分类等有重要意义。黏性土的界限含 水量有缩限、塑限和液限。 ①缩限。半固态黏性土随水分蒸发体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时的界限含水量 叫缩限，体积不再随水分蒸发而缩小的状态为固态。 ②塑限。半固态黏性土随含水量增加转到可塑状态的界限含水量叫塑限，也称塑性 下限。

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③液限。由可塑状态转到流塑、流动状态的界限含水量叫液限。 塑性指数。液限和塑限的差值称为塑性指数，它表示黏性土处在可塑状态的含水量变 化范围。塑性指数越大，可塑性就越强。 液性指数。黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，称为液性指数。液性 指数越大，土质越软。 （2）土的力学性质。 1）土的压缩性，是土在压力作用下体积缩小的特性。在荷载作用下，透水性大的饱 和无黏性土，其压缩过程在短时间内就可以结束。然而，黏性土的透水性低，饱和黏性土 中的水分只能慢慢排出，其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多，其固结变形往往需要几 年甚至几十年时间才能完成。因此必须考虑变形与时间的关系，以便控制施工加荷速率， 确定建筑物的使用安全措施。有时地基各点由于土质不同或荷载差异，还需考地基的不 均匀沉降。所以，对于饱和软黏性土而言，土的固结问题是十分重要的。计算地基沉降量 时，必须取得土的压缩性指标，无论用室内试验或原位试验来测定它，应该力求试验条件 与土的天然状态及其在外荷作用下的实际应力条件相适应。 2）土的抗剪强度。在土的自重或外荷载作用下，土体中某一个曲面上产生的剪应力 值达到了土对剪切破坏的极限抗力时，土体就会沿着该曲面发生相对滑移而失稳。土对剪 切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度。在工程实践中，土的强度涉及地基承载力、路堤等 工程边坡和天然土坡的稳定性，以及土作为工程结构物的环境时，作用于结构物上的土压 力和山岩压力等问题。口 2.特殊土的主要工程性质 （1）软土。软土泛指淤泥及淤泥质土，它富含有机质，天然含水量大于液限，天然孔 隙比大于或等于1.0。软土的组成成分和状态特征是由其生成环境决定的，主要由黏粒和 粉粒等细小颗粒组成，其黏土矿物和有机质颗粒表面带有大量负电荷，与水分子作用非常 强烈，因而在其颗粒外围形成很厚的结合水膜，且在沉积过程中由于粒间静电引力和分子 引力作用，形成絮状和蜂窝状结构。所以，软土含大量的结合水，并由于存在一定强度的 粒间连结而具有显著的结构性。由于软土的生成环境及上述粒度、矿物组成和结构特征， 结构性显著且处于形成初期，故具有高含水量、高孔隙性、低渗透性、高压缩性、低抗剪 强度、较显著的触变性和蠕变性等特性。 （2）湿陷性黄土。湿陷性黄土是指在干旱和半干旱气候条件下形成的一种特殊沉积 物，颜色多呈黄色、淡灰黄色或褐黄色。颗粒组成以粉土粒（其中尤以粗粉土粒，粒径为 0.05～0.01mm）为主，约占60%～70%，粒度大小均匀，粘粒含量较少，一般仅占 10%～20%。含水量小，一般仅8%～20%。孔隙比大，一般在1.0左右，且具有肉眼可 见的大孔隙。具有垂直节理，常呈现直立的天然边坡。黄土按其成因可分为原生黄土和次 生黄土。 黄土和黄土状土（以下统称黄土）在天然含水量时一般呈坚硬或硬塑状态，具有较高 的强度和低的或中等偏低的压缩性，但遇水浸湿后，有的即使在其自重作用下也会发生剧 烈而大量的沉陷（称为湿陷性），强度也随之迅速降低。然而，并非所有的黄土都发生湿 陷。凡天然黄土在上覆土的自重压力作用下，或在上覆土的自重压力与附加压力共同作用 下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著下沉的，称为湿陷性黄土，否则，称为非湿

2.特殊土的主要工程性质

陷性黄土。因此，分析、判别黄土是否属于湿陷性的、其湿陷性强弱程度以及地基湿陷类 型和湿陷等级，是黄土地区工程勘察与评价的核心问题。黄土形成年代越久，由于盐分溶 滤较充分，固结成岩程度大，大孔结构退化，土质越趋密实，强度高而压缩性小，湿陷性 减弱基至不具湿陷性。形成年代越短，其特性相反。 湿陷性黄土一般分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土两种类型，湿陷性黄土受水浸 湿后，在其自重压力下发生湿陷的，称为自重湿陷性黄土。而在其自重压力与附加压 力共同作用下才发生湿陷的，称为非自重湿陷性黄土。在自重湿陷性黄土地区修筑渠 道，初次放水时就可能产生地面下沉，两岸出现与渠道平行的裂缝。管道漏水后由于 自重湿陷可能导致管道折断。路基受水后由于自重湿陷而发生局部严重塌。地基土 的自重湿陷往往使建筑物发生很大的裂缝或使砖墙倾斜，甚至使一些很轻的建筑物也受 到破坏。而在非自重湿陷性黄土地区，这类现象极为少见。所以在这两种不同湿陷性黄土 地区建筑房屋，采取的地基设计、地基处理、防护措施及施工要求等方面均应有较大 差别。 （3）红黏土。红黏土是指在亚热带湿热气候条件下，碳酸盐类岩石及其间夹的其他岩 石，经红土化作用形成的高塑性黏土。红黏土一般呈褐色、棕红等颜色，液限大于50%。 经流水再搬运后仍保留其基本特征，液限大于45%的坡、洪积黏土，称为次生红黏土， 在相同物理指标情况下，其力学性能低于红黏土。土层中常有石芽、溶洞或土洞分布其 间，给地质勘察、设计工作造成困难。 红黏土系碳酸盐类及其他类岩石的风化后期产物，其矿物成分除仍含一定数量的石英 颗粒外，大量的黏土颗粒主要为多水高岭石、水云母类、胶体SiO2及赤铁矿、三水铝土 矿等组成，不含或极少含有有机质。红黏土的一般特点是天然含水量高，一般为40%～ 60%，最高达90.%；密度小，天然孔隙比一般为1.4～1.7，最高为2.0，具有大孔性； 高塑性，塑限一般为40%～60%，最高达90%，塑性指数一般为20～50；一般呈现较高 的强度和较低的压缩性；不具有湿陷性。由于塑性很高，所以尽管天然含水量高，一般仍 处于坚硬或硬可塑状态。甚至饱水的红黏土也是坚硬状态的。 （4）膨胀土。膨胀土是指含有大量的强亲水性黏土矿物成分，具有显著的吸水膨胀和 失水收缩，且胀缩变形往复可逆的高塑性黏土。膨胀土多分布于Ⅱ级以上的河谷阶地或山 前丘陵地区，个别处于I级阶地。呈黄、黄褐、灰白、花斑（杂色）和棕红等色。多为高 分散的黏土颗粒组成。常有铁锰质及钙质结核等零星包含物。结构致密细腻，一般呈坚硬 至硬塑状态，但雨关浸水剧烈变软。近地表部位常有不规则的网状裂隙，裂隙面光滑，呈 蜡状或油脂光泽，时有擦痕或水迹，并有灰白色黏土（主要为蒙脱石或伊里石矿物）充 填，在地表部位常因失水而张开，雨季又会因浸水而重新闭合。 膨胀土黏粒含量多达35%~85%。其中粒径小于0.002mm的胶粒含量一般也占 30%～40%。塑性指数多在22～35之间，天然含水量接近或略小于塑限，常年不同季节 变化幅度为3%～6%，故一般呈坚硬或硬塑状态。天然孔隙比小，通常在0.50～0.80之 间。同时，其天然孔隙比随土体湿度的增减而变化，即土体增湿膨胀，孔隙比变大。土体 失水收缩，孔隙比变小。自由膨胀量一般超过40%，也有超过100%的。在天然条件下一 般处于硬塑或坚硬状态，强度较高，压缩性较低，一般易被误认为工程性能较好的土。由 于具有膨胀和收缩等特性，在膨胀土地区进行工程建筑，如果不采取必要的设计和施工措

14建设工程技术与计量（土木建筑工程）

地震是依据地震释放出来的能量多少来划分震级的。释放出来的能量越多，震级就越

建设工程技术与计量（土木建筑工程）

大。中国科学院将地震震级分为五级：微震、轻震、强震、烈震和大灾震。其释放的能量 与仪器测定的震级划分如表1.1.4所示。

表1.1.4地震震级划分表

震级与地震烈度既有区别，又相互联系。一般情况下，震级越高、震源越浅， 或近，地震烈度就越高，如表1.1.5所示。一次地震只有一个震级，但震中周围地 不程度，随距震中距离的加大而逐渐减小，形成多个不同的地震烈度区，它们由大 次分布。但因地质条件的差异，可能出现偏大或偏小的烈度异常区

表1.1.5震级与烈度关系表

18建设工程技术与计量（土木建筑工程）

（一）包气带水的特征 包气带水埋藏浅，分布区和补给区一致；水量与水质受气候控制，季节性明显，变化 ，雨季水量多，旱季水量少，甚至干。包气带水对农业有很大意义，对工程意义 大。 （二）潜水的特征 潜水有两个特征，一是潜水面以上无稳定的隔水层存在，大气降水和地表水可直接渗

第一童 工程地质 19

20建设工程技术与计量（土木建筑工程）

第三节常见工程地质问题及其处理方法

地基对建筑物的影响很天，工程建设难免适到一些特殊地基必须加以处理。 （一）松散、软弱土层 松散、软弱土层强度、刚度低，承载力低，抗渗性差。对不满足承载力要求的松散土 层，如砂和砂砾石地层等，可挖除，也可采用固结灌浆、预制桩或灌注桩、地下连续墙或 沉井等加固；对不满足抗渗要求的，可灌水泥浆或水泥黏土浆，或地下连续墙防渗；对于 影响边坡稳定的，可喷混凝土护面和打土钉支护。 对不满足承载力的软弱土层，如淤泥及淤泥质土，浅层的挖除，深层的可以采用振冲 等方法用砂、砂砾、碎石或块石等置换。 （二）风化、破碎岩层 风化、破碎岩层，岩体松散，强度低，整体性差，抗渗性差，有的不能满足建筑物对 地基的要求。风化一般在地基表层，可以挖除。破碎岩层有的较浅，也可以挖除。有的埋 藏较深，如断层破碎带，可以用水泥浆灌浆加固或防渗；风化、破碎处于边坡影响稳定 的，可根据情况采用喷混凝土或挂网喷混凝土护面，必要时配合灌浆和锚杆加固，甚至采 用砌体、混凝土和钢筋混凝土等格构方式的结构护坡。 对结构面不利交汇切割和岩体软弱破碎的地下工程围岩，地下工程开挖后，要及时采 用支撑、支护和衬砌。支撑由柱体、钢管排架发展为钢筋或型钢拱架，拱架的结构和间距 根据围岩破碎的程度决定。支护多采用喷混凝土、挂网喷混凝土、随机锚杆和系统锚杆 衬砌多用混凝土和钢筋混凝土，也有采用钢板衬砌的兰通 对于裂隙发育影响地基承载能力和抗渗要求的，可以用水泥浆灌浆加固或防渗。 （三）断层、泥化软弱夹层 官理*： 对充填胶结差，影响承载力或抗渗要求的断层，浅埋的尽可能清除回填，深埋的灌水 泥浆处理；泥化夹层影响承载能力，浅埋的尽可能清除回填，深埋的一般不影响承载能 力。断层、泥化软弱夹层可能是基础或边坡的滑动控制面，对于不便清除回填的，根据埋 深和厚度，可采用锚杆、抗滑桩、预应力锚索等进行抗滑处理。 滑坡发生往往与水有很大关系，渗水降低滑坡体尤其是滑动控制面的摩擦系数和黏聚 力，要注重在滑坡体上方修筑截水设施，在滑坡体下方筑好排水设施；经过论证方可以在 滑坡体的上部刷方减重以防止滑坡，未经论证不要轻易扰动滑坡体。不能在上部刷方减重 的，可考虑在滑坡体坡脚采用挡土墙、抗滑桩等支挡措施，以及采用固结灌浆等措施改善 动面和滑坡体的抗滑性能 当地下水发育影响到边坡或地下工程围岩稳定时，要及时采用洞、井、沟等措施导 水、排水，降低地下水位。 （四）岩溶与土洞 岩溶是可溶性岩层被水长期溶蚀而形成的各种地质现象和形态，又称喀斯特。选择岩 溶地区地基处理方法时，应考虑地基、基础和上部结构的共同作用。岩溶地区地基处理与

施工时，应根据岩溶发育特征和地表水径流、地下水赋存条件制定截流、防渗，堵漏或疏 排措施。 对塌陷或浅埋溶（土）洞宜采用挖填夯实法、跨越法、充填法、垫层法进行处理；对 深理溶（土）洞宜采用注浆法、桩基法、充填法进行处理。对落水洞及浅埋的溶沟（槽）、 容蚀（裂隙、漏斗）等，宜采用跨越法、充填法进行处理。 对于岩溶地区地貌、地质、水文条件复杂及塌陷量大、影响范围大的地段，可采用多 种方法综合处理。岩溶地基处理与施工时，应对岩溶水进行疏导或封堵，减少淘蚀、 潜蚀

22建设工程技术与计量（土木建筑工程）

2.潜蚀 潜蚀作用可分为机械潜蚀和化学潜蚀两种。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，虽然不会发生流沙现象，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流失，在土层中将形成管状空洞，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。化学潜蚀是指地下水溶 解土中的易溶盐分，破坏土粒间的结合力和土的结构，土粒被水带走，形成洞穴的作用。 这两种作用一般是同时进行的。在地基土层内如具有地下水的潜蚀作用时，将会破坏地基 土的强度，形成空洞，产生地表塌陷，影响建筑工程的稳定。在我国的黄土层及岩溶地区 的土层中，常有潜蚀现象产生。 对潜蚀的处理可以采用堵截地表水流入土层、阻止地下水在土层中流动、设置反滤 层、改良土的性质、减小地下水流速及水力坡度等措施。 （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。如果基础位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上，则按地下水位 100%计算浮托力；如果基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上，则按地下水位50%计算 浮托力；如果基础位于黏性土地基上，其浮托力较难确切地确定，应结合地区的实际经验 考虑。 （五）承压水对基坑的作用 当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时，应进行坑底突涌验算，必要时可采取水平 封底隔渗或钻孔减压措施，保证坑底土层稳定。当坑底含承压水层且上部土体压重不足以 抵抗承压水水头时，应布置降压井降低承压水水头压力，防止承压水突涌，确保基坑开挖 施工安全。 地下水对混凝土建筑物的腐蚀是雪项复杂的物理化学过程，在一定的工程地质与水文 地质条件下，对建筑材料的耐久性影响很大。硅酸盐水泥遇水硬化，形成Ca（OH)2、水 化硅酸钙CaOSiO2·12H2O、水化铝酸钙CaOAl2O3·6H2O等，这些物质往往会受到地 下水的腐蚀。

（一）影响边坡稳定的因素 影响边坡稳定性的因素有内在因素与外在因素两个方面。内在因素有边坡的岩土性 质、地质构造、岩体结构、地应力等，它们常常起着主要的控制作用，外在因素有地表水 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。下面从地貌条件、 地层岩性、地质构造与岩体结构、地下水四个因素来介绍具体的影响作用。 1.地貌条件 深切峡谷地区，陡峭的岸坡是容易发生边坡变形和破坏的地形条件。例如，我国西南 山区，沿金沙江、岷江、雅碧江及其支流等河谷地区，边坡松动、蠕动、崩塌、滑坡等现 象十分普遍。一般来说，坡度越陡，坡高越大，对稳定越不利。例如，崩塌现象均发生在 坡度大于60°的斜坡上。

地层岩性对边坡稳定性的影响很大，软硬相间，并有软化、泥化或易风化的夹层时 最易造成边坡失稳。底层岩性的不同，所形成的边坡变形破坏类型及能保持稳定的坡度也 不同。 （1）对于深成侵人岩、厚层坚硬的沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡，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）对于喷出岩边坡，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）对于含有黏土质页岩、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，或因下部滑而造成上部岩体的崩塌。 （4）对于干枚岩、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）对于黄土，当具有垂直节理、疏松透水，浸水后易崩解湿陷。当受水浸泡或作为 （6）对于崩塌堆积、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 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。褶皱、断裂发育地区，常是岩层倾角大，甚至陡立，断层、节理纵横切 割，构成岩体中的切割面和滑动面，形成有利于崩塌、滑动的条件，并直接控制着边坡破 坏的形成和规模山FIGHIING易考通 4.地下水 管理·计价 地下水是影响边坡稳定最重要、最活跃的外在因素，绝大多数滑坡都与地下水的活动 有关。许多滑坡、崩塌均发生在降雨之后，原因在于降水渗人岩土体后，产生不良影响所 致。地下水的作用是很复杂的，主要表现在以下几个方面： （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，渗人裂隙中的水结冰，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）不稳定边坡的防治措施 为了确保工程的安全，针对不稳定的边坡，必须采取一些有效的防治措施。目前国内 外常用的方法有：防止地表水向岩体中渗透与排除不稳定岩体中的地下水，削缓斜坡、上 部减重，修建支挡建筑，锚固等。 1.防渗和排水 防渗和排水，是整治滑坡的一种重要手段，只要布置得当、合理，一般均能取得较好 效果。为了防止大气降水向岩体中渗透，一般是在滑坡体外围布置截水沟槽，以截断流至

3.地质构造与岩体结构

建设工程技术与计量（土木建筑工程）

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，利用 它可截住渗透的水流或将滑坡体中的积水排出滑坡体以外。另外也有采用钻孔排水的方 法，即利用若干个垂直钻孔，打穿滑坡体下部的不透水层，将滑坡体中的水流到其下伏的 另一个透水性较强的岩层中去。 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。采 用这种方法时，要注意滑动面的位置，否则不仅效果不显著，甚至更会促使岩体不稳。 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），也是一种应用厂 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。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的措施，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。其作用是先在不稳定岩体上布置若干钻孔，钻至滑动面以下的坚固稳定的 岩层中，然后在孔中放入锚索或锚杆，将下端固定，上端拉紧。上端一般用混凝土墩、混 凝土梁或配合以挡墙将其固定。锚固桩（或称抗滑桩）适用于浅层或中厚层的滑坡体。它 是在滑坡体的中、下部开挖竖井或大口径钻孔，然后浇灌钢筋混凝土而成。一般垂直于滑 动方向布置一排或两排，桩径通常13m，深度一般要求滑动面以下桩长占全桩长的 1/4~1/3。 三 除上述几项较多采用的防治措施外，还可采用混凝土护面、灌浆及改善滑动带土石的 力学性质等措施。一般而言，在进行边坡防治处理时，如数种措施同时采用，效果更为 显著。 ING9951

地下工程埋于岩体中，首先要考虑的就是地下工程围岩的稳定性问题，如围岩塌方、 地下水渗漏等。 （一）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、地下水及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。在地形 陡的高边坡开挖洞口时，应不削坡或少削坡即进洞，必要时可做人工洞口先行进洞，以保 证边坡的稳定性。隧洞进出口不应选在排水困难的低洼处，也不应选在冲沟、傍河山嘴及 谷口等易受水流冲刷的地段。 （2）岩性条件。坚硬完整的岩体，围岩一般是稳定的，能适应各种断面形状的地下工

26建设工程技术与计量（土木建筑工程）

分布和变化规律，获得地下工程开挖后围岩应力重分布的特征，以便选用相应的措施来维 护围岩的稳定。初始应力状态是决定围岩应力重分布的主要因素。 （二）围岩的工程地质分析 （1）围岩稳定性分析。围岩稳定，是指在一一定时间内，在一定的地质力和工程力作用 下，岩体不产生破坏和失稳。围岩在压应力、拉应力作用下能否破坏，一般可采用如下判 据：是围岩的抗压强度和抗拉强度是否适应围岩应力；二是围岩的抗剪强度是否适应围 岩的剪应力。 由于岩体在强度和结构方面的差异，隧道、竖井、和地下军站、仓库、厂房等地下工 程的围岩，变形与破坏的形式多种多样，主要有五种： 1）脆性破裂，经常产生于高地应力地区，其形成的机理是复杂的，它是储存有很大 弹性应变能的岩体，在开挖卸荷后，能量突然释放形成的，它与岩石性质、地应力积聚水 平及地下工程断面形状等因素有关。 2）块体滑移，是块状结构围岩常见的破坏形式，常以结构面交汇切割组合成不同形 状的块体滑移、塌落等形式出现。 3）岩层的弯曲折断，是层状围岩变形失稳的主要形式。在水平层状围岩中，当岩层 很薄或软硬相间时，顶板容易下沉弯曲折断。在倾斜层状围岩中，当层间结合不良时，顺 倾向一侧边墙或顶拱易滑落掉块，逆倾向一侧拱脚以上部分岩层易弯曲折断。在陡倾或直 立岩层中，因洞周的切向应力与边墙岩层近于平行，所以边墙容易凸邦弯曲。 4）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塌。当结构面间夹泥时，往往会产生大规模的塌方，如不及 时支护，将越演越烈，直至冒顶。 5）一般强烈风化、强烈构造破碎或新近堆积的土体，在重力、围岩应力和地下水作 用下常产生冒落及塑性变形。常见的塑性变形和破坏形式有边墙挤入、底鼓及洞径收 缩等。 一管理·计价·算： （2）围岩的分类。主要是鉴于围岩的稳定性对围岩进行分类，不同建设行业对围岩的 分类尚不尽相同。例如，水利建设行业将围岩分为五类，交通建设行业将围岩分为六类。 （三）提高围岩稳定性的措施 为了保证地下工程施工的安全和正常运行，应该针对岩体的不同条件，采取相应的施 工方法和一定的工程技术措施，提高围岩的稳定性。目前，用以提高围岩稳定性的工程猎 施主要有传统的支撑或衬砌和喷锚支护两大类。 （1）支撑与衬砌。支撑是在地下工程开挖过程中用以稳定围岩的临时性措施。按照选 用材料的不同，有木支撑、钢支撑及混凝土支撑等。在不太稳定的岩体中开挖，需及时支 撑以防止围岩早期松动。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，有混凝土及钢筋混凝土衬砌，也可以用浆砌条石衬砌。 （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5～20cm），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。 喷锚支护能使混凝土喷层与围岩紧密结合，并且喷层本身具有一定的柔性和变形特 性，因而能及时有效地控制和调整围岩应力的重分布，最大限度地保护岩体的结构和力学

性质，防正围岩的松动和班璟。如果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，它能紧跟工作面，速度快，因而缩短了开挖 与支护的间隔时间，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，由于有较高的喷射速度和压力，浆液能充填张开 的裂隙，起着加固岩体的作用，提高了岩体整体性；此外，喷层与围岩紧密结合，有较高 的黏结力和抗剪强度，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、预应力锚杆及木锚杆 等。自前在大中型工程中，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。 （四）各类围岩的具体处理方法 （1）对于坚硬的整体围岩，岩块强度高，整体性好，在地下工程开挖后自身稳定性 好，基本上不存在支护问题。这种情况下喷混凝土的作用主要是防止围岩表面风化，消除 开挖后表面的凹凸不平及防止个别岩块掉落，其喷层厚度一般为3～5cm。当地下工程围 （2）对于块状围岩，这类围岩的塌总是从个别石块一一“危石”掉落开始，再逐渐 发展扩大。只要及时有效地防止个别“危石”掉落，就能保证围岩整体的稳定性。一般而 言，对于此类围岩，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，在开挖地下工程时，往往不易打成拱形（或圆形），爆破后顶面 经常成平板状，如不加支护，围岩常常先发生弯曲张开，然后逐渐塌。因此，对于此类 围岩，应以锚杆为主要的支护手段。通过锚杆将各层联结在一起，提高岩层的抗弯刚度， 有效阻止各层之间的层间错动。 必易考通 （4）对于软弱围岩，相当于围岩分类中的V类和类围岩，一般指强度低、成岩不牢 固的软岩、破碎及强烈风化的岩石。该类围岩在地下工程开挖后一般都不能自稳，所以必 须立即喷射混凝土，有时还要加钢角

一、工程地质对工程选址的影响

工程地质是建设工程地基及其一定影响区域的地层性质。建设工程根据其规模、功 能、质量、建筑布置、结构构成、使用年限、运营方式和安全保证等，要求地基及其一定 区域的地层有一定的强度、刚度、稳定性和抗渗性。有的工程地质能满足这些要求，但有 的土体松散、软弱、湿陷、湿胀，有的岩石软弱、软化、风化、泥化、破碎和岩层褶皱、 断裂、不整合以及受地下水的渗透和侵蚀等，不能满足工程要求。许多建设工程不得不根 据工程所选地址的地质条件调整建筑结构设计，或者根据建筑结构设计要求处理工程地质 缺陷，这些都会增加工程造价。建设项目选择技术经济合理的建设方案，必须重视工程 选址。

建设工程技术与计量（土大建筑工程）

建设工程选址，除了受社会经济条件和地形、气象、水文等自然地理条件的影响外， 也受工程地质条件的影响。工程地质对建设工程选址的影响，主要是各种地质缺陷对工程 安全和工程技术经济的影响。工程选址的正确与否决定工程建设的技术经济效果乃至工程 建设的成败，是工程建设在工程技术方面最重要的决策。举世瞩自目的长江三峡工程之所以 选择三斗坪坝址，其中个重要原因是漫长的石灰岩河流基岩在此嵌有一段难得的花岗岩 地段。 （1）对于一般中小型建设工程的选址，工程地质的影响主要是在工程建设一定影响范 围内，地质构造和地层岩性形成的土体松软、湿陷、湿胀、岩体破碎、岩石风化和潜在的 斜坡滑动、陡坡崩塌、泥石流等地质问题对工程建设的影响和威胁。 （2）对于大型建设工程的选址，工程地质的影响还要考虑区域地质构造和地质岩性形 成的整体滑坡，地下水的性质、状态和活动对地基的危害。 （3）对于特殊重要的工业、能源、国防、科技和教育等方面新建项目的工程选址，还 要考虑地区的地展烈度，尽量避免在高烈度地区建设。 （4）对于地下工程的选址，工程地质的影响要考虑区域稳定性的问题。对区域性深大 断裂交汇、近期活动断层和现代构造运动较为强烈的地段，要给予足够的注意。也要注意 避免工程走向与岩层走向交角太小甚至近乎平行。 （5）对于道路选线，因为线性展布跨越地域多，受技术经济和地形地貌各方面的限 制，对地质缺陷难以回避，工程地质的影响更为复杂。道路选线尽量避开断层裂谷边坡， 尤其是不稳定边坡；避开岩层倾向与坡面倾向一致的顺向坡，尤其是岩层倾角小于坡面倾 角的；避免路线与主要裂隙发育方向平行，尤其是裂隙倾向与边坡倾向一致的；避免经过 大型滑坡体、不稳定岩堆和泥石流地段及其下方。 裂隙（裂缝）对工程建设的影响主要表现在破坏岩体的整体性，促使岩体风化加快： 增强岩体的透水性，使岩体的强度和稳定性降低。裂隙（裂缝）的主要发育方向与建筑边 坡走向平行的，边坡易发生塌。裂隙（裂缝）的间距越小，密度越大，对岩体质量的影 响越大。 （二）断层对工程选址的影响 由于岩层发生强烈的断裂变动，致使岩体裂隙增多、岩石破碎、风化严重、地下水发 育，从而降低了岩石的强度和稳定性，对工程建筑造成了种种不利的影响。在公路工程建 设中，应尽量避开大的断层破碎带。 对于研究路线布局来说，特别在安排河谷路线时，要注意河谷地貌与断层构造的关 系。当路线与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，由于开挖路基，容易引起边坡发生 大规模塌，直接影响施工和公路的正常使用。在进行大桥桥位勘测时，要注意查明桥基 部分有无断层存在，及其影响程度如何，以便根据不同的情况，在设计基础工程时采取相 应的处理措施。 对于在断层发育地带修建隧道来说，由于岩层的整体性遭到破坏，加之地面水或地下 水的侵入，其强度和稳定性都是很差的，容易产生洞顶塌落，影响施工安全。因此，当隧 道轴线与断层走向平行时，应尽量避免与断层破碎带接触。隧道横穿断层时，虽然只是个 别段落受断层影响，但因地质及水文地质条件不良，必须预先考虑措施，保证施工安全。

特别当岩层破碎带规模很大，或者穿越断层带时，会使施工十分困难，在确定隧道平面位 置时间，应尽量设法避开。

、工程地质对建筑结构的影响

工程地质对建筑结构的影响，主要是地质缺陷和地下水造成的地基稳定性、承载力、 抗渗性、沉降和不均匀沉降等问题，对建筑结构选型、建筑材料选用、结构尺寸和钢筋配 置等多方面的影响。这些影响在各个工程项目的反映差别较大，具体分为以下几方面。 对建筑结构选型和建筑材料选择的影响。例如，按功能要求可以选用砖混结构的、框 架结构的，因工程地质原因造成的地基承载力、承载变形及其不均匀性的问题，要采用框 架结构、筒体结构；可以选用钢筋混凝土结构的，要采用钢结构；可以选用砌体的，要采 用混凝土或钢筋混凝土。 对基础选型和结构尺寸的影响。由于地基土层松散软弱或岩层破碎等工程地质原因， 不能采用条形基础，而要采用片筱基础甚至箱形基础。对较深松散地层有的要采用桩基础 加固。还要根据地质缺陷的不同程度，加大基础的结构尺寸。 对结构尺寸和钢筋配置的影响。为了应对地质缺陷造成的受力和变形问题，有时要加 大承载和传力结构的尺寸，提高钢筋混凝土的配筋率。 工程所在区域的地震烈度越高，构造柱和圈梁等抗震结构的布置密度、断面尺寸和配 筋率要相应增大。

工程建筑物种类多，不同的工程建筑对场地地基的适应程度不同，工程地质问题也就 格外复杂。能否正确认识工程地质条件和处理工程地质问题，关系到工程能否顺利建设、 安全运营甚至关系到投资成败。对于工程地质问题认识不足、处理不当，不但会带来工程 事故，大幅度增加工程造价，并且会遗留无尽的工程病害。从而导致维修整治费用的 增加。 官理订鼻 地质资料准确性风险属于发包人应承担的风险范围，工程地质勘察不符合实际建设条件： 必然会带来工程变更，导致工程造价增加。 对工程造价的影响可归结为三个方面：一是选择工程地质条件有利的路线，对工程造 价起着决定作用；二是勘察资料的准确性直接影响工程造价；三是由于对特殊不良工程地 质问题认识不足导致的工程造价增加。通常，往往存在着因施工过程才发现特殊不良地质 的现象。这样，不但处治特殊不良地质的工程费用因施工技术条件相对困难而增加，而且 造成的既成工程损失：路基沉陷、边坡倒塌、桥梁破坏、陇道变形等等也很棘手。此外： 特殊不良地质的处治是典型的岩土工程，包含着地质和士木工程的复合技术。

建筑是根据人们物质生活和精神生活的要求，为满足各种不同的社会过程的需要而建 造的有组织的内部和外部的空间环境。建筑一般包括建筑物和构筑物，满足功能要求并提 供活动空间和场所的建筑称为建筑物，是供人们生活、学习、工作、居住以及从事生产和 文化活动的房屋，如工广、住宅、学校、影剧院等；仅满足功能要求的建筑称为构筑物， 如水塔、纪念碑等。 建筑物通常按其使用性质分为民用建筑和工业建筑两大类。工业建筑是供生产使用的 建筑物，民用建筑是供人们从事非生产性活动使用的建筑物。民用建筑又分为居住建筑和 公共建筑两类，居住建筑包括住宅、公寓、宿舍等，公共建筑是供人们进行各类社会、文 化、经济、政治等活动的建筑物，如图书馆、车站、办公楼、电影院、宾馆、医院等。

一、工业与民用建筑工程的分类及

（一）工业建筑分类 1.按厂房层数分 （1）单层厂房。单层厂房指层数仅为一层的工业厂房，适用于有大型机器设备或有重 型起重运输设备的厂房.EIGHTING易考通 （2）多层厂房。多层厂房指层数在二层以上的厂房，常用的层数为2～6层。适用于 生产设备及产品较轻，可沿垂直方向组织生产的厂房，如食品、电子精密仪器工业等用 厂房。 （3）混合层数厂房。混合层数厂房指同一厂房内既有单层又有多层的厂房。多用于化 学工业、热电站的主厂房等。 2.按工业建筑用途分 （1）生产厂房。生产厂房指进行备料、加工、装配等主要工艺流程的厂房；如机械制 造厂中有铸工车间、电镀车间、热处理车间、机械加工车间和装配车间等。 （2）生产辅助厂房。生产辅助厂房指为生产厂房服务的厂房，如机械制造厂房的修理 车间、工具车间等。 （3）动力用厂房。动力用厂房指为生产提供动力源的厂房，如发电站、变电所、锅炉 房等。 （4）储存用建筑。储存用建筑指为生产提供储备各种原材料、半成品、成品的房屋， 如金属材料库、木材库、油料库、半成品库、成品库。 （5）运输用建筑。运输用建筑指管理、停放及检修交通运输工具的房屋，如汽车库、 机车库、起重车库、消防车库等。

3.按其主要承重结构的形式分 （1）排架结构型。排架结构型是将厂房承重柱的柱顶与屋架或屋面梁作铰接连接，而 柱下端则嵌固于基础中，构成平面排架，各平面排架再经纵向结构构件连接组成为一个空 间结构、它是目前单层厂房中最基本、应用最普遍的结构形式。 （2）刚架结构型。刚架结构的基本特点是柱和屋架合并为同一个刚性构件。柱与基础 的连接通常为铰接，如吊车吨位较大，也可做成刚接。一般重型单层厂房多采用刚架 结构。 （3）空间结构型。空间结构型是一种屋面体系为空间结构的结构体系。这种结构体系充 分发挥了建筑材料的强度潜力，使结构由单向受力的平面结构，成为能多向受力的空间结构 体系，提高了结构的稳定性。一般常见的有膜结构、网架结构、薄壳结构、悬索结构等。

2.按建筑的耐久年限分

（1）一级建筑：耐久年限为100年以上，适用于重要的建筑和高层建筑。 （2）二级建筑：耐久年限为50～100年，适用于一般性建筑。 （3）三级建筑：耐久年限为25～50年，适用于次要的建筑。 （4）四级建筑：耐久年限为15年以下，适用于临时性建筑。

3.按建筑物的承重结构材料分

（1）木结构。木结构是由木材或主要由木材承受荷载的结构，通过各种金属连接件或 样卯进行连接和固定。传统木结构主要由天然材料组成，受材料本身条件的限制，多用在

建设工程技术与计量（土木建筑工程）

民用和中小型工业厂房的屋盖中。现代木结构具有绿色环保、节能保温、建造周期短、抗 震耐久等诸多优点是我国装配式建筑发展的方向之一一。所谓现代木结构建筑是指建筑的 主要结构部分由木方、集成材、木质板材所构成的结构系统。主要结构构件采用工程木材 （经过现代工业手段和先进技术，加工成适合于建筑用的梁、柱等部品部件），构件连接节 点采用金属连接件连接。从结构形式上分，一般分为重型梁柱木结构和轻型桁架木结构。 （2）砖木结构。建筑物的主要承重构件用砖木做成，其中竖向承重构件的墙体、柱子 采用砖砌，水平承重构件的楼板、屋架采用木材。般砖木结构适用于低层建筑（1～3 ）。这种结构建造简单，材料容易准备，费用较低。 （3）砖混结构。砖混结构是指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或砌块砌筑， 横向承重的梁、楼板、屋面板等采用钢筋混凝土结构。砖混结构是以小部分钢筋混凝土及 大部分砖墙承重的结构。适合开间进深较小、房间面积小、多层或低层的建筑。 （4）钢筋混凝土结构。由钢筋和混凝土两种材料结合成整体，共同受力的工程结构 钢筋混凝土结构的主要承重构件，如梁、板、柱等均采用钢筋混凝土材料，而非承重墙采 用砖砌或其他轻质材料做成。 （5）钢结构。主要承重构件均用钢材构成的结构。钢结构的特点是强度高、自重轻， 整体刚性好、变形能力强，抗震性能好，适用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物。 （6）型钢混凝土组合结构。型钢混凝土组合结构是把型钢埋钢筋混凝土中的一种独 立的结构形式。型钢、钢筋、混凝土三者结合使型钢混凝土结构具备了比传统的钢筋混凝 土结构承载力大、刚度大、抗震性能好的优点。与钢结构相比，具有防火性能好，结构局 部和整体稳定性好，节省钢材的优点。型钢混凝土组合结构应用于大型结构中，力求截面 最小化，承载力最大，节约空间，但是造价比较高。 4.按施工方法分 PALALA.E （1）现浇、现砌式。房屋的主要承重构件均在现场砌筑和浇筑而成。 （2）装配式混凝土结构。装配式混凝土结构是指以工厂化生产的混凝土预制构件为 主，通过现场装配的方式设计建造的混凝土结构类房屋建筑。构件的装配方法一般有现场 后浇叠合层混凝土、钢筋锚固后浇混凝土连接等，钢筋连接可采用套筒灌浆连接、焊接， 机械连接及预留孔洞搭接连接等做法。装配式混凝土结构是建筑工业化最重要的方式，它 具有提高质量、缩短工期、节约能源、减少消耗、清洁生产等许多优点。 预制装配式混凝十结构的预制构件主要有：预制外墙、预制梁、预制柱、预制剪力 墙、预制楼板、预制楼梯、预制露台等。按照预制构件的预制部位不同可以分为全预制装 配式混凝土结构体系和预制装配整体式混凝土结构体系。 1）全预制装配式结构，是指所有结构构件均在工厂内生产，运至现场进行装配。全 预制装配式结构通常采用柔性连接技术。所谓柔性连接是指连接部位抗弯能力比预制构件 低，因此，地震作用下弹塑性变形通常发生在连接处，而梁柱构件本身不会被破坏，或者 是变形在弹性范围内。因此全预制装配式结构的恢复性能好，震后只需对连接部位进行修

4.按施工方法分 （1）现浇、现砌式。房屋的主要承重构件均在现场砌筑和浇筑而成。 （2）装配式混凝土结构。装配式混凝土结构是指以工厂化生产的混凝土预制构件为 主，通过现场装配的方式设计建造的混凝土结构类房屋建筑。构件的装配方法一般有现场 后浇叠合层混凝土、钢筋锚固后浇混凝土连接等，钢筋连接可采用套筒灌浆连接、焊接、 机械连接及预留孔洞搭接连接等做法。装配式混凝土结构是建筑工业化最重要的方式，它 具有提高质量、缩短工期、节约能源、减少消耗、清洁生产等许多优点。 预制装配式混凝土结构的预制构件主要有：预制外墙、预制梁、预制柱、预制剪力 墙、预制楼板、预制楼梯、预制露台等。按照预制构件的预制部位不同可以分为全预制装 配式混凝土结构体系和预制装配整体式混凝土结构体系。 1）全预制装配式结构，是指所有结构构件均在工厂内生产，运至现场进行装配。全 预制装配式结构通常采用柔性连接技术。所谓柔性连接是指连接部位抗弯能力比预制构件 低，因此，地震作用下弹塑性变形通常发生在连接处，而梁柱构件本身不会被破坏，或者 是变形在弹性范围内。因此全预制装配式结构的恢复性能好，震后只需对连接部位进行修 复即可继续使用，具有较好的经济效益。全装配式建筑的维护结构可以采用现场砌筑或浇 筑，也可以采用预制墙板。它的主要优点是生产效率高，施工速度快，构件质量好，受季 节性影响小，在建设量较大而又相对稳定的地区，采用工广化生产可以取得较好的效果。 2）预制装配整体式结构，是指部分结构构件均在工厂内生产，如预制外墙、预制内

.1各种结构体系适用的最大高度表（m

技术标准注：房屋高度指室外地面到主要屋面板板 反顶的高度（不考虑局部突出屋顶部分）。

（1）混合结构体系。混合结构房屋一般是指楼盖和屋盖采用钢筋混凝土或钢木结构 而墙和柱采用砌体结构建造的房屋，大多用在住宅、办公楼、教学楼建筑中。因为砌体的 抗压强度高而抗拉强度很低，所以住宅建筑最适合采用混合结构，一般在6层以下。混合 结构不宜建造大空间的房屋。混合结构根据承重墙所在的位置，划分为纵墙承重和横墙承 重两种方案。纵墙承重方案的特点是楼板支承于梁上，梁把荷载传递给纵墙。横墙的设置 主要是为了满足房屋刚度和整体性的要求。其优点是房屋的开间相对大些，使用灵活。横 墙承重方案的主要特点是楼板直接支承在横墙上，横墙是主要承重墙。其优点是房屋的横

34建设工程技术与计量（土木建筑工程）

图2.1.1简式体系的形式

图2.1.2角锥体系平板网架

网架的高度主要取决于跨度，网架尺寸应与网架高度配合决定，腹杆的角度以45°为置。 网架的高度与短跨之比一般为1/15左右。网架杆件一般采用钢管，节点一般采用球节点。 （8）拱式结构体系。拱是一种有推力的结构，其主要内力是轴向压力，因此可利用抗 压性能良好的混凝土建造大跨度的拱式结构。由于拱式结构受力合理，在建筑和桥梁中被 广泛应用。它适用于体育馆、展览馆等建筑中。按照结构的组成和支承方式，拱可分为三 铰拱、两铰拱和无铰拱。 （9）悬索结构体系。悬索结构是比较理想的大跨度结构形式之一。目前，悬索屋盖结 构的跨度已达160m，主要用于体育馆、展览馆中。悬索结构的主要承重构件是受拉的钢 索，钢索是用高强度钢绞线或钢丝绳制成。 悬索结构包括三部分：索网、边缘构件和下部支承结构。 索的拉力取决于跨中的垂度，垂度越小拉力越大。索的垂度一般为跨度的1/30。索 的合理轴线形状随荷载的作用方式而变化。

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悬索结构可分为单曲面与双曲面两类。单曲拉索体系构造简单，屋面稳定性差。双曲 拉索体系，它由承重索和稳定索组成。支承结构可以有很多种，如框架、拱等。 （10）薄壁空间结构体系。薄壁空间结构，也称壳体结构 电线电缆标准，其厚度比其他尺寸（如跨 ）小得多，所以称薄壁。属于空间受力结构，主要承受曲面内的轴向压力，弯矩很小， 受力比较合理，材料强度能得到充分利用。薄壳常用于大跨度的屋盖结构，如展览馆、俱 乐部、飞机库等。薄壳结构多采用现浇钢筋混凝土，费模板、费工时。薄壁空间结构的曲 面形式很多。下面主要介绍简壳和双曲壳这两种形式。 1）简壳：一般由壳板、边梁和横隔三部分组成。简壳的空间工作是由这三部分结构 办同完成的。它的跨度在30m以内是有利的。当跨度再大时，宜采用双曲薄壳。 2）双曲壳：适用于大空间大跨度的建筑。双曲壳又分为圆顶壳、双曲扁壳和双曲抛 物面壳。目前圆顶的直径已达200多米。圆顶结构可用在大型公共建筑中，如天文馆、展 览馆的屋盖。圆顶结构由壳面、支座环组成，通过支座环支于垂直构件上，壳面主要承受 压力，支座环承受拉力。 （三）绿色建筑与节能建筑 绿色建筑是指在全寿命期内，节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境、减 少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共生的 高性能建筑。 （1）绿色建筑及分类。根据现行国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T50378，绿色 建筑的评价应以单栋建筑或建筑群为评价对象。评价单栋建筑时，凡涉及系统性、整体性 的指标，应基于该栋建筑所属工程项目的总体进行评价。 绿色建筑的评价分为设计评价和运行评价。设计评价应在建筑工程施工图设计文件审 查通过后进行，运行评价应在建筑通过竣工验收并投人使用一年后进行。 绿色建筑评价指标体系由节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节 材与材料资源利用、室内环境质量、施工管理、运营管理7类指标组成。 绿色建筑分为一星级、二星级、三星级3个等级。3个等级的绿色建筑均应满足现行 国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T50378所有控制项的要求，并且每类指标的评分项 得分不应小于40分。当绿色建筑总得分分别达到50分、60分、80分时，绿色建筑等级 分别为一星级、二星级、三星级。 （2）节能建筑及分类。根据建筑节能水平可分为一般节能建筑、被动式节能建筑、零 能耗建筑和产能型建筑。 被动式节能建筑不需要主动加热，它基本上是依靠被动收集来的热量来使房屋本身保 持一个舒适的温度。使用太阳、人体、家电及热回收装置等带来的热能，不需要主动热源 的供给。 零能耗建筑是不消耗常规能源建筑，完全依靠太阳能或者其他可再生能源。 产能型住宅一般被定义为住宅所产生的能量超过其自身运行所需要能量的住宅，这是 种新的住宅类型，在现今国家对建筑低碳节能标准不断提高的社会大背景下应运而生。