【導(dǎo)讀】①地貌和第四紀(jì)地質(zhì)各種地貌形態(tài)的特征和成因；第四紀(jì)分期。面的關(guān)系進行穩(wěn)定分析。地貌即地表形態(tài)(地形)。第四紀(jì)是地球發(fā)展的最新階段，它包括。們是地貌形態(tài)的最簡單的幾何組分，決定了地貌形態(tài)的幾何特征。被人歸結(jié)為上述三種地貌基本要素所構(gòu)成。內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。地殼表層巖石遭受風(fēng)化作用后，在原地形成的松散堆積物稱殘積物(層)。同成分和結(jié)構(gòu)的多層殘積物，由這些殘積物所構(gòu)成的復(fù)雜剖面稱為風(fēng)化殼。的富含腐殖質(zhì)的殘積物稱土壤。風(fēng)化殼和殘積層的結(jié)構(gòu)特點對工程建筑也有直接影響，因此研究風(fēng)化。方式、強度不同，因而形成處于不同風(fēng)化作用階段和發(fā)育程度的風(fēng)化殼。風(fēng)化殼因富含鐵質(zhì)而呈紅色。典型的磚紅土型風(fēng)化殼主要形成于濕熱氣候帶。部呈不規(guī)則的堆石壩狀，稱倒石堆。倒石堆由未經(jīng)分選的崩塌堆積物組成。其巖性成分與組成斜坡的巖性一致，碎屑呈角礫狀，分選性極差。

　　

【正文】 質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問題。 巖體內(nèi)在的各類軟弱結(jié)構(gòu)面是影響巖體穩(wěn)定的主要因素，而其他因素一般是通過結(jié)構(gòu)面對巖體穩(wěn)定性施加影響。巖質(zhì)邊坡的變形破壞，往往是受幾組主要結(jié)構(gòu)面所控制。結(jié)構(gòu)面或結(jié)構(gòu)面組合線的產(chǎn)狀及其與邊坡臨空面的關(guān)系對邊坡穩(wěn)定性的影響極大?？蓱?yīng)用圖解法找出結(jié)構(gòu)面及其與邊坡臨空面方位的組合關(guān)系，從而分析邊坡的穩(wěn)定性。按邊坡巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面組數(shù)的多少，可將巖質(zhì)邊坡分為一組結(jié)構(gòu)面、兩組結(jié)構(gòu)面、三組結(jié)構(gòu)面和多組結(jié)構(gòu)面邊坡。 (一 )一組結(jié)構(gòu)面邊坡 一組結(jié)構(gòu)面邊坡多見于層狀巖層， 如果沒有地形切割，則邊坡穩(wěn)定性好；若發(fā)生變形，必須切斷部分巖體。按結(jié)構(gòu)面與邊坡的產(chǎn)狀關(guān)系又可分為兩種情況： ：邊坡巖體內(nèi)只有一組水平或接近水平產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)面，這種邊坡的穩(wěn)定性一般較好。若邊坡巖體為砂巖、頁巖互層，往往形成凹凸不平的邊坡坡面。這是由于頁巖易風(fēng)化剝落而砂巖抗風(fēng)化力較強的緣故。 ：巖體內(nèi)只有一組傾斜的結(jié)構(gòu)面。這種邊坡的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)面走向、傾向、傾角有直接關(guān)系 (表 1644)。按結(jié)構(gòu)面走向與邊坡走向的關(guān)系，可分為一致的和斜交的結(jié)構(gòu)面。結(jié) 構(gòu)面走向與邊坡坡面走向一致的又可分為內(nèi)傾 (結(jié)構(gòu)面傾向與邊坡傾向相反 )和外傾 (結(jié)構(gòu)面傾向與邊坡傾向相同 )兩種情況，而內(nèi)傾比外傾對邊坡穩(wěn)定有利。一般說來，結(jié)構(gòu)面內(nèi)傾的邊坡多是穩(wěn)定的；外傾的邊坡穩(wěn)定性又取決于結(jié)構(gòu)面傾角的大小，當(dāng)結(jié)構(gòu)面傾角 小于邊坡坡角 時，穩(wěn)定性差，特別是 又大于結(jié)構(gòu)面的內(nèi)摩擦角時，邊坡失穩(wěn)極易發(fā)生；但當(dāng) 大于 時，邊坡穩(wěn)定性較好一些。斜交邊坡的結(jié)構(gòu)面對穩(wěn)定性的影響與其和邊坡交角的大小有關(guān)，當(dāng)斜交夾角 大于 40176。 時，一般較穩(wěn)定性；而當(dāng)小于 40176。 時，穩(wěn)定性較差，此種情況接近外傾邊坡，可能產(chǎn)生局部滑 動現(xiàn)象。 一組傾斜結(jié)構(gòu)面的邊坡穩(wěn)定情況 表 1644 【例題 14】邊坡中存在一組結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面的走向與邊坡走向相同，在下列哪種情況下邊坡最不穩(wěn)定（ ）。 A. 結(jié)構(gòu)面傾角等于邊坡坡角 B. 結(jié)構(gòu)面傾角小于邊坡坡角 C. 結(jié)構(gòu)面傾角大于邊坡坡角 答案： B 【例題 15】邊坡中存在一組結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面的走向與邊坡走向相同，在下列哪種情況下邊坡極易失穩(wěn)（ ）。 A. 結(jié)構(gòu)面傾角等于邊坡坡角，小于結(jié)構(gòu)面的內(nèi)摩擦角 B. 結(jié)構(gòu)面傾角小于邊坡坡角，小于結(jié)構(gòu)面的內(nèi)摩擦角 C. 結(jié)構(gòu)面傾角大于邊坡坡角，小于結(jié)構(gòu)面的內(nèi)摩擦角 D. 結(jié)構(gòu)面傾角大于邊坡坡角，大于結(jié)構(gòu)面的內(nèi)摩擦角 答案： D (二 )兩組結(jié)構(gòu)面邊坡 兩組結(jié)構(gòu)面邊坡是指由兩組相互斜交的結(jié)構(gòu)面構(gòu)成的邊坡，如 X 型斷裂的組合，或巖層層面與一組斷裂的 組合等。按結(jié)構(gòu)面與邊坡的關(guān)系可分為以下兩種情況： (表 1645)。當(dāng)兩組結(jié)構(gòu)面均內(nèi)傾時，邊坡穩(wěn)定性較好；當(dāng)兩組結(jié)構(gòu)面均外傾時，情況與一組結(jié)構(gòu)面外傾時相似，但巖體更破碎些；當(dāng)結(jié)構(gòu)面一組內(nèi)傾而另一組外傾且外傾結(jié)構(gòu)面傾角 小于坡角 時，邊坡不穩(wěn)定，其他情況較好。 。此種情況較復(fù)雜。一般說來，當(dāng)兩組結(jié)構(gòu)面均內(nèi)傾時對邊坡穩(wěn)定較為有利；均外傾時不利；當(dāng)一組內(nèi)傾而另一組外傾時，則邊坡穩(wěn)定受外傾結(jié)構(gòu)面影響最大，其評價原則與上述各種情況之 結(jié)構(gòu)面外傾時相同。若兩組結(jié)構(gòu)面及其交線均內(nèi)傾時 (表 1646中 1)，邊坡穩(wěn)定，滑動的可能性??；若兩組結(jié)構(gòu)面及其交線均外傾且交線傾角大于坡角時，因交線未在邊坡出露 (表 1646中 2)，故滑動的可能性小。 但要注意深層滑動的問題；若兩組結(jié)構(gòu)面及其交線均外傾且交線傾角小于坡角時，則形成對邊坡穩(wěn)定十分不利的形狀的結(jié)構(gòu)體 (表 1646中 3)，此時，兩組結(jié)構(gòu)面的交線已在邊坡臨空面出露，當(dāng)其他條件具備時，分離體即沿交線下滑而形成滑坡或崩塌。 (三 )三組結(jié)構(gòu)面邊坡 三組結(jié)構(gòu)面邊坡的穩(wěn)定情況與三組結(jié)構(gòu)面組合 切割巖體所形成的結(jié)構(gòu)體型式有關(guān)。其 中不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體主要有棋形、棱形、槽形等。這些結(jié)構(gòu)體的底面是滑動面，側(cè)面較陡時，一般屬于拉裂面或具部分滑動面性質(zhì)。當(dāng)?shù)酌嬖谶吰掠信R空面出露，且傾角大于結(jié)構(gòu)面本身的內(nèi)摩擦角時，邊坡不穩(wěn)定。 【例題 16】在三組結(jié)構(gòu)面邊坡中，如底面在邊坡有臨空面出露，在哪種情況下邊坡不穩(wěn)定（ ）。 A. 結(jié)構(gòu)面傾角小于坡角 B. 結(jié)構(gòu)面傾角大于坡角 C. 結(jié)構(gòu)面傾角小于本身的摩擦角 D. 結(jié)構(gòu)面傾角大于本身的摩擦角 答案： D 【例題 17】在一般情況下，下列哪種情況對邊坡 的影響為最不利因素（ ）。 A. 邊坡中存在一組結(jié)構(gòu)面 B. 邊坡中存在二組結(jié)構(gòu)面 C. 邊坡中存在三組結(jié)構(gòu)面 D. 邊坡中存在多組結(jié)構(gòu)面 答案： D (四 )多組結(jié)構(gòu)面邊坡 在強風(fēng)化帶、構(gòu)造破碎帶、片理發(fā)育的結(jié)晶片巖和層理、節(jié)理十分發(fā)育的頁巖地帶，常見到邊 坡多組結(jié)構(gòu)面切割，結(jié)構(gòu)面縱橫交錯，結(jié)構(gòu)體型式復(fù)雜多樣，巖體支離破碎，邊坡穩(wěn)定性很差，往往易于發(fā)生崩塌和形成較大范圍的滑坡。 對于極軟弱、風(fēng)化破碎的巖質(zhì)邊坡，可采用土質(zhì)邊坡的分析評價方法；而對于一般常見的硬質(zhì)巖邊坡，則首先要分析邊坡的穩(wěn)定條件，用赤平極射投影圖解法找出最不穩(wěn)定的滑動體或軟弱結(jié)構(gòu)面，分析邊坡的穩(wěn)定性。然后用實體比例投影法確定不穩(wěn)定體滑動的邊界條件，在工程地質(zhì)分析的基礎(chǔ)上采用力學(xué)計算方法求其穩(wěn)定安全系數(shù)。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件比較簡單，或工程要求較低時，也可用工程地質(zhì)類比法確定邊坡的穩(wěn)定性或設(shè)計穩(wěn)定 的邊坡值。在進行類比時要求評定的邊坡和已有邊坡的工程地質(zhì)條件相似。在山體整體穩(wěn)定情況下，邊坡的容許坡度值，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗，參照同類卷體的穩(wěn)定坡度值確定。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件好，若質(zhì)比較均勻時，可按表 1647 確定。但遇下列情況之一者，邊坡的容許坡度值應(yīng)另行考慮： 巖質(zhì)邊坡容許坡度值 表 1647 巖石類別 風(fēng)化程度 容許坡度值 (高寬比 ) 坡高在 8m 以內(nèi) 坡高 8～ 15m 硬質(zhì)巖石 微風(fēng)化 弱風(fēng)化 強風(fēng)化 1： ～ 1： 1： ～ 1： 1： ～ 1： 1： ～ 1： 1： ～ 1： 1： ～ 1： 軟質(zhì)巖石 微風(fēng)化 弱風(fēng)化 強風(fēng)化 1： ～ 1： 1： ～ 1： 1： ～ 1： 1： ～ 1： 1： ～ 1： 1： ～ 1： ； ； ，且兩者走向的夾角小于 40176。 。 【例題 18】某巖質(zhì)邊坡，巖石類別為硬質(zhì)巖石，其風(fēng) 化程度為微風(fēng)化，要求坡高為 6m，則該邊坡的容許坡度值為（ ）。 A. 1： B. 1： C. 1： D. 1： 答案： A 【例題 19】某巖質(zhì)邊坡，巖石類別為硬質(zhì)巖石，其風(fēng)化程度為微風(fēng)化，要求坡高為 6m，地下水位在坡頂以下 ，較強發(fā)育，則該邊坡的容許坡度值為（ ）。 A. 1： B. 1： C. 1： D. 另行考慮解決 答案： D 【例題 20】在下列哪種情況下巖質(zhì)邊坡可按查表法確定其容許坡度值（ ）。 A. 坡高 20m B. 坡高 15m C. 地下水比較發(fā)育或具有軟弱結(jié)構(gòu)面的傾斜巖層 D. 巖層層面或主要結(jié)構(gòu)面的傾斜方向與邊坡的開挖面的傾斜方向一致，且兩者走向的夾角小于 40176。 答案： B 第十二講 地 下 水 一、內(nèi)容提要： 本講主要講述滲透定律；地下水的賦存、補給、徑流和排泄規(guī)律；地下水埋藏分類；地下水對工程的各種作用和影響、地下水向集水構(gòu)造物運動的計算、地下水的化學(xué)成分和化學(xué)性質(zhì)；水對建筑材料腐蝕性的判別。 二、重點、難點： 地下 水運動的計算、水對建筑材料腐蝕性的判別 三、內(nèi)容講解： 一、地下水運動的基本定律 地下水在巖石空隙中的運動稱為滲流 (滲透 )。發(fā)生滲流的區(qū)域稱為滲流場。由于受到介質(zhì)的阻滯，相對地表水來說，地下水的流動通常較為緩慢。 水體運動時，水的質(zhì)點作有秩序、互不混雜地流動，稱作層流運動。地下水在具狹小空隙的巖土介質(zhì) (如砂、裂隙不很寬大的基巖 )中流動時，重力水受介質(zhì)的吸引力較大，水的質(zhì)點排列較有秩序，呈現(xiàn)層流運動。水的質(zhì)點無秩序地、互相混雜地流動，稱為紊流運動。作紊流運動時，水流所受阻力比層流狀態(tài)大，消耗的 能量較多。地下水在具寬大空隙 (大的溶穴、寬大 裂隙 )的巖土介質(zhì)中運動時，流速較大，容易呈現(xiàn)紊流運動狀態(tài)。 水體流動過程中，各個運動要素 (水位、流速、流向等 )不隨時間改變時，稱作穩(wěn)定流。運動要素隨時間變化的水流運動，稱作非穩(wěn)定流。嚴(yán)格地講，自然界中地下水都屬于非穩(wěn)定流。但是，為了便于分析和運算，也可以將某些運動要素變化微小的滲流近似地看做穩(wěn)定流。 1856 年，法國水力學(xué)家達西 (H． Darcy)通過大量的實驗，得到線性滲透定律。 實驗是在裝有砂的圓筒中進行的 (圖 1661)。水由筒的上端加入， 流經(jīng)砂柱，由下端流出。上游用溢水設(shè)備控制水位，使實驗過程中水頭始終保持不變。在圓筒的上下端各設(shè)一根測壓管，分別測定上下兩個過水?dāng)嗝娴乃^。下端出口處設(shè)管嘴以測定流量。 【例題 1】水體流動過程中，各個運動要素 (水位、流速、流向等 )不隨時間改變時，則該流體稱作（ ① ）；該流體所作的運動為（ ② ）。 A. 穩(wěn)定流 B. 非穩(wěn)定流 C. 層流運動 D. 紊流運動 答案： ①A ； ②C ； 【例題 2】地下水在具寬大空隙 (大的溶穴、寬大裂隙 )的巖土介質(zhì)中運動時，該流體為（ ① ）流體運動按（ ② ）考慮。 A. 穩(wěn)定流 B. 非穩(wěn)定流 C. 層流運動 D. 紊流運動 答案： ①B ； ②D ； 根據(jù)實驗結(jié)果，得到下列關(guān)系式： 式中 Q— 滲透流量 (出口處流量，即為通過砂柱各斷面的流量 )； — 過水?dāng)嗝?(在實驗中相當(dāng)于砂柱橫斷面的面積 )； h— 水頭損失 (h=H1H2，即上下游過水?dāng)嗝娴乃^差 )； L— 滲透路徑 (上下游過水?dāng)嗝娴木嚯x )； J— 水力梯度 (相當(dāng)于 h／ L，即水頭差 除以滲流路徑 )； K— 滲透系數(shù) (m／ d)。 上式即為達西公式。 同時，由水力學(xué)已知，通過某一斷面的流量 Q等于流速 V與過水?dāng)嗝婷娣e ( )的乘積， 即： Q＝ V (1662) 至此，達西定律也可以另一種形式表示為： V=KJ (1663) V— 滲透速度，其余各項意義同前。 現(xiàn)就達西定律有關(guān)參數(shù)的物理意義討論如下。 (J) 水力梯度 J為沿滲流途徑水頭損失與相應(yīng)滲透路徑長度的比值。水在空隙中運動時，必須克服水與隙壁以及流動快慢不同的水質(zhì)點之間的摩擦阻力 (這種摩擦阻力 隨地下水流速增加而增大 )，從而消耗機械能，造成水頭損失。因此，水力梯度可以理解為水流通過單位長途滲透途徑為克服摩擦阻力所耗失的機械能。從另一個角度，也可以將水力梯度理解為驅(qū)動力，即克服摩擦阻力使水以一定速度流動的力量。既然機械能消耗于滲透路徑上，因此求算水力梯度 J時，水頭差必須與相應(yīng)的滲透路徑相對應(yīng)。 (V) 式中的過水?dāng)嗝? 系指砂柱的橫斷面積；在該面積中，包括砂顆粒所占據(jù)的面積及空隙所占據(jù)的面積；而水流實際流過的乃是扣除結(jié)合水所占據(jù)的范圍以外的空隙面積 /，即： /= ne (1664) 式中， ne為有效空隙度。 有效空隙度為重力水流動的空隙體積 (不包括結(jié)合水占據(jù)的空間 )與巖石體積之比。 顯然，有效空隙度 ne 孔隙度 n。由于重力釋水時空隙中所保持的除結(jié)合水外，還有孔角毛細(xì)水乃至懸掛毛細(xì)水，因此，有效孔隙度 ne 給水度 u。對于粘性土，由于空隙細(xì)小，結(jié)合水所占比例大，所以有效孔隙度很小。對于空隙大的巖層 (例如溶穴發(fā)育的可溶巖，有寬大裂隙的裂隙巖層 )， ne≈n≈u 。 既然 不是實際的過水?dāng)嗝?，可?V也并非真實的流速，而是假想水流通過包括骨架與空隙在內(nèi)的斷面 ( )時所具有的一種假想流速。 令通過實際過水?dāng)嗝?V時的實際流速為 u，即： Q=u (1665) 比較以上兩式不難得到： V=Wu= neu (1666) 所以， V=neu 【例題 3】下列關(guān)于水力梯度的敘述，正確的是（ ）。 A. 水力梯度為沿滲流途徑水頭損失與相應(yīng)滲透路徑長度的比值 B. 水力梯度為沿滲流途徑水頭損失與相應(yīng)滲透路徑高 度差的比值 C. 水力梯度為沿滲流途徑水頭損失與相應(yīng)滲透路徑水平段長度的比值 D. 水力梯度為沿滲流途徑水頭損失與相應(yīng)滲透路徑平均截面積的比值 二、地下水的賦存與補、徑、排規(guī)律 地下水即是賦存于地面以下巖石空隙中的水。地下水的功能主要包括資源、生態(tài)環(huán)境因子、災(zāi)害因子、地質(zhì)營力與信息