山建大工程水文地质复习资料.doc

1.地球的形状和大小
地球是椭圆形，赤道半径：6378.137km；极半径：6356.752km。
2.为什么地球赤道半径大于极半径？
这是地球长期自转导致的，赤道附近的离心力最大，两极最小，离心力越大，把物质推离旋转中心的趋势也就越强。这样，由于长时间的作用，两极就相对“压缩”，赤道相对“膨胀”，形成了半径差。
3.地球的物理性质是：地球的密度、压力、重力、地热、磁性、电性、反射性和弹性等。
地球表面的重力是指地面处所受的地心引力和该处的地球自转离心力的合力。地心引力与物质质量成正比，与距地心距离的平方成反比。
磁偏角是指地磁子午线雨地理子午线间的夹角。
4.内部构造：地壳，地幔，地核。
5.岩石圈：上地幔内地震波传播速度是不均匀的，从莫霍面到50km深处，地震波传播速度较快，这一地段是由结晶质固体岩石组成的，与地壳连接在一起构成地球的岩石圈。
6.软流层：自70~250km深处地震波传播速度较慢，为低速带，这一带的物质也许呈熔融状，称为软流层。
7.地质作用是指由于自然动力引起地壳的物质成分、构造和地面形态发生运动、变化和发展的各种作用。
8.地质作用分类：
1. 内动力地质作用：
1） 地壳运动：水平运动，升降运动
2） 岩浆作用：喷出作用，侵入作用
3） 变质作用：热力变质作用，接触变质作用，区域变质作用，动力变质作用
4） 地震作用：火山地震作用，构造地震作用，陷落地震作用
2. 外动力地质作用：
1） 风化作用：化学风化作用，生物风化作用
2） 剥蚀作用：风的吹蚀作用，地面流水侵蚀作用，地下水的侵蚀作用，湖水、海水冲蚀作用，冰川的刨蚀作用
3） 搬运作用：风的搬运作用，地面流水搬运作用，地下水搬运作用，湖水、海水搬运作用，冰川搬运作用
4） 沉积作用：风的沉积作用，地面流水沉积作用，地下水沉积作用，湖水、海水沉积作用，冰川沉积作用
5） 硬结成岩作用：压固作用，胶结作用，结晶作用
9.矿物是指地壳中的化学元素在地质作用下形成的、具有一定化学成分和物理性质的单质或化合物。自然界中只有少数矿物是以自然元素形式出现的，而绝大多数矿物是由两种或两种以上元素组成的化合物。硬度是指矿物抵抗机械作用（如刻划、压入、研磨）的能力。
摩氏硬度计
相对硬度等级
1
2
3
4
5
10
标准矿物
滑石
石膏
方解石
萤石
磷灰石
金刚石
解理：矿物受敲击后，常沿一定方向裂开成光滑平面，这种特性称为解理。三组解理（石灰岩变质城方解石）
10.岩浆岩的构造：1.块状构造 2.流纹状构造 3.气孔状构造 4.杏仁状构造：
11.1沉积岩的构造涉及层理构造、层面构造、结核、生物成因构造。（结合三定律答）
11.2沉积岩的形成：（对照外动力地质作用过程）
1. 风华破坏阶段：地表或接近于地表的各种先成岩石，在温度变化、大气、水及生物长期的作用下，使本来坚硬完整的岩石，逐步破碎成大小不同的碎屑，甚至改变了本来掩饰的矿物成分和化学成分，形成一种新的风化产物。
2. 搬运作用阶段：岩石风化作用的产物，除少数部分残留原地堆积外，大部分被剥离原地经流水、风及重力作用等，搬运到低地。在搬运过程中，不稳定成分继续受到风化破碎，破碎物质经受磨蚀，棱角不断磨圆，颗粒逐渐变细。
3. 沉积作用阶段：当搬运力逐渐减弱时，被携带的物质便陆续沉积下来。在沉积过程中，大的、中的颗粒先沉积，小的、轻的颗粒后沉积。因此，具有明显的分选性。最初沉积的物质呈松散状态，称为松散沉积物。
4. 固结成岩阶段：1）压实，即上覆沉积物的重力压固，导致下伏沉积物空隙减小，水分挤出，从而变得紧密坚硬；2）胶结，其他物质充填到碎屑沉积物粒间空隙中，使其胶结变硬；3）重结晶作用，新成长的矿物产生结晶质间的联结。
12.沉积岩的构造涉及层理构造、层面构造、结核、生物成因构造。
13.沉积岩的物质组成：碎屑物质，黏土矿物，化学沉积矿物，有机质及生物残骸。
14.地球六大板块：欧亚板块、非洲板块、印度—欧洲板块、美洲板块、南极洲板块、太平洋板块。
15.板块的驱动机制：
大多数学者认为板块运动的基本能量来自于地球内部，地幔对流是引起板块运动的主线因素。地幔内的高温物质上升到岩石圈底部，然后开始运动，而后冷却下沉到地幔深处在加热上升，形成一个物质循环，这一循环周而复始。有学者认为，地幔对流重要发生在地幔上部。而也有学者持全地幔对流的观点，认为地幔对流涉及整个地幔，其热源来自地球外核。
地幔对流引起岩石圈裂解，地幔热物质在洋中脊处上升。由于地慢的对流运动，使得漂浮在它上面的板块也被带动向洋中脊两侧各自作分离的运动。岩石圈板块被一直传送到地幔对流环下沉的海沟岛孤处，进而沿海沟带俯冲下沉，又回到高温的地幔层中消失。
16.地层学方法：（丹麦的斯坦诺以直观的方法建立了地层学三定律）
地层学三定律：叠覆定律、原始连续定律、原始水平定律
其含义：地层未经变动，则上新下老；呈连续体，逐渐减薄或尖灭；呈水平或大体水平状态。（此方法不仅合用于沉积岩，也合用于喷出岩浆岩）
17.古生物（地层）学方法：
岩石地层自身会携带生命演化的信息：古生物化石。生命随着水来到地球，由简朴到复杂、低档到高级演化。这个过程记录在各个地质时期从下到上的地层中，以生物遗体或遗迹的形式存在其同时代的沉积物中，变成化石。

18.地层接触关系：互相接触的两个不同地质体之间不仅具有先后关系，还存在着特定的地质作用过程将他们联系起来，称之为接触关系。
19.底层接触关系分类
1.沉积岩之间的接触形式：
1） 整合。上下两套沉积地层产状一致，且是连续沉积的，记载空间上和时间上都是连续的。
2） 假整合。又称平行不整合。上下两套岩层之间产状一致或基本一致，但两者之间有一明显的沉积间断。表白在较老的下伏地层沉积后，该地区的地壳曾经上升，经受侵蚀后又下降重新接受沉积。有时在两套地层之间发育有一个风化壳，或在上覆地层的底部发育有含下伏岩石碎屑的底砾岩。岩层中的沉积间断面称为平行不整合面或假整合面。
3） 不整合。又称角度不整合。下伏地层与上覆地层地面呈一定角度相交，两套岩层之间有明显的沉积间断面（不整合面）。两套地层在空间上不协调，在时间上不连续。表白在时代较老的地层形成后，曾发生过强烈的地壳运动，使得这部分地层的原始水平状态发生了改变。后来地壳重新下降接受沉积，新地层水平地沉积在倾斜的下伏老地层之上。
2. 有关岩浆岩的底层接触关系：
1）侵入接触；2）沉积接触
20.底层的四种构造
1)水平构造的存在，说明这一地区自这一地层形成以来，未发生剧烈的地壳运动，或只经历简朴的垂直升降运动，处在相对稳定状态。
2)倾斜构造也许是地壳不均匀升降导致的。
岩层层面的空间状态称为产状，产状是以走向、倾向和倾角三要素来表达的。
1. 走向。倾斜岩层层面与任意一假想水平面的交线称为走向线，走向线两端的延伸方向即为走向，因此走向总是有两个方向。习惯上用方位角表达走向，走向表达岩层出露地表的延伸方向。
2. 倾向。岩层面上垂直于走向线并沿层面向下的直线称为倾斜线，倾斜线在水平面上的投影所指的方向即为倾向。倾向也用方位角表达，但倾向方位角只有一个（且与走向垂直）
3. 倾角。倾斜的层面与水平面的夹角称为倾角。
3)褶皱构造的形成：刚性的岩层在千百万年缓慢的水平挤压的作用下，由原始水平平展的形态变成一系列连续的弯曲，形成褶皱构造。
4)断裂构造
背斜是向上拱起的弯曲，两翼岩层相背倾斜；向斜是向下凹的弯曲，两翼岩层相向倾斜。
21.断层的分类：根据断层两盘岩体相对移动性质，可将断层分为：
1. 正断层：上盘相对下降、下盘相对上升的断层。
2. 逆断层：上盘相对上升、下盘相对下降的断层
3. 平移断层：断层两盘沿断层面在走向上（水平方向）发生相对位移，而无明显上下位移 的断层。也称走滑断层.
22.风化作用：在气温变化，大气、水溶液和生物因素的影响下，使地壳表层的岩石在原地发生物理、化学变化而遭受破坏和分解的作用。
23.风化作用的类型：
1. 处在地表的岩石，重要是由于气候和温度的变化，在原地产生的机械破坏而不改变其化学成分，叫物理风化。
2. 化学风化作用是指岩石与水、水溶液或气体等发生化学反映而被分解的作用。
3. 由于生物生命活动引起的岩石破坏作用，叫生物风化作用。
24.风化作用对岩石工程性质的影响：
1. 风化作用破坏岩石中矿物颗粒之间的联结
2. 风化作用能形成或加剧岩石的裂隙
3. 风化作用减少岩石裂隙面的粗糙度
4. 风化作用分解岩石原有矿物而产生次生粘土矿物
25.河流的侵蚀作用的类型：
1. 下蚀作用（垂直侵蚀）：
河流以自身及携带泥沙的冲击力和河水的溶解力，对河底岩石进行侵蚀从而使河床减少的作用，称为下蚀作用（垂直侵蚀）。
下蚀作用强度一方面与河水所具有的动能有关，它取决于河流的流速和泥沙含量；还与河床岩石性质和地质构造有关。
下蚀作用在深切河谷的同时，也使河流向着源头方向的斜上方发展，称为向源侵蚀。
有时一条河的向源侵蚀会将另一条河切断，将其上游的河水夺过来，这种现象称为河流袭夺。（断头河）
河流的下蚀作用不是无止境的，当它达成一定限度时会停止。下蚀作用的极限称为侵蚀基准面。海平面是所有入海河流的最终侵蚀基准面。
2. 侧蚀作用：
河流对河床两岸的岩石进行侵蚀，使河谷加宽的作用称为侧蚀作用。
在河流的上游一般以下蚀作用为主，侧蚀作用不明显；而在河流的中、下游，侧蚀作用占主导地位。
阶地的形成是由于地壳运动的影响，使河流侧向侵蚀和垂直侵蚀交替进行的结果。
如在地壳运动相对稳定期期，由于河流的侧向侵蚀作用，使河床加宽，并形成平缓的滩地，枯水期这些滩地露出水面，洪水期则被水淹没，这种滩地称为河漫滩。

26.岩溶是水（地下水为主、地表水为辅）对可溶性岩石长期进行的以化学溶侵作用为主、机械侵蚀作用为辅的综合地质作用，以及由这些地质作用所产生的各种现象的总称。
27.岩溶发育的基本条件：可溶性岩石、有溶侵能力的水、岩石的透水性、流动的水。
28.溶洞：在潜水面附近，地下水呈水平径流时，溶侵作用形成不规则的地下岩洞，称溶洞。
29.泥石流概念：是发生在山区的特殊洪流，是由大量的泥沙碎块石等固体物质和水混合成的粘性流体，在重力作用下，沿坡面或溪谷快速流动的一种自然地质现象。
30.泥石流的形成条件：1）大量的松散固体物质，2）充足的水源3）陡峻的地形。
31.泥石流的防治：一、形成区：形成区防治应以水土保持生态措施为主。
二、流通区：以拦渣为主。
三、沉积压：以排导工程为主。
32.地震的有关概念：
地震时，地下深处发生地震的地区称为震源，它是地震能量积聚和释放的地方。事实上震源是具有一定空间范围的区间，称为震源区。震源在地表的垂直投影叫震中。震中也是有一定范围的，称为震中区，他是地震破坏最强的地区。从震中到震源的距离叫震源深度，从震中到任一地震台地的地面距离叫震中距，从震源到地面任一地震台站的距离叫震源距。
在地震作用影响下所及的一定范围内，于地面出现的各种震害和破坏，称之为地震效应。
33.地震波：
纵波（p波）：又称疏密波，其特性是振幅小，周期短，传播速度快，为5~6km/s（上下跳动）
横波（s波）：又称剪切波，其特性是振幅大，周期长，传播速度慢，为3~4km/s（水平晃动）
面波（l波）：是体波辐射到地面时，激发出的眼地球表面传播的地震波。它的传播速度最慢（一般小于1km/s），振幅最大，是地震中引起地面破坏的重要力量。
34.地震的成因类型（填空）：构造地震、火山地震、陷落地震、诱发地震。
35.潜水：是埋藏在地表以下第一个连续稳定的隔水层（不透水层）以上、具有自由水面的重力水。
36.潜水的埋藏条件决定了潜水具有以下特性：
（1）潜水面以上，一般无稳定的隔水层，潜水通过包气带鱼地表相通，所以大气降水和地表水直接渗入而补给潜水，成为潜水的重要补给来源。在大多数情况下，潜水的分布区与补给区是一致的；有自由的水面，无压水；水温水质、水量动态变化大；易遭受污染。
（2）潜水埋藏深度及含水层的厚度是经常变化的，并且有的还变化甚大，它们受气候、地形和地质条件的影响，含水层厚度差异很大。
（3）潜水具有自由表面，为无压水。在重力作用下，自水位较高处向水位较低的地方渗流，形成潜水径流。其流动的快慢取决于含水层的渗透性能和潜水的水力坡度。当潜水流向排泄区时，其水位逐渐下降，形成倾向于排泄区的曲线形自由水面。
（4）潜水的排泄重要有两种方式：一种是以泉的形式出露于地表或直接流入江河湖海中，这是潜水的一种重要排泄方式，成为水平方向的排泄；另一种是消耗于蒸发，为垂直方向的排泄。潜水的水平排泄和垂直排泄所引起的后果不同，前者是水分盐分的共同排泄，一般引起水量的差异；而后者由于只有水分排泄而不排泄水中的盐分，结果导致水量的消耗，又导致潜水的浓缩，因而发生潜水含盐量增大及土壤的盐渍化。
37.根据潜水等水位线图，可以解决的问题：
（1） 潜水的流向。潜水时沿着潜水面坡度最大的方向流动的。因此，垂直于潜水等水位线从高水位指向低水位的方向，就是潜水的流向。
（2） 潜水面的坡度。拟定了潜水流向之后，在流向上任取两点的水位高差，处以两点的实际距离，既得潜水面得坡度。
（3） 潜水的埋藏深度。将地形等高线和潜水等高线绘制于同一张图上时，则等水位线与地形等高线相交之点，两者高程之差即为该点的潜水埋藏深度。若所求地点的位置，不在等水位线与地形等高线的交点处，则可用内插法求出该点地面与潜水面得高程，潜水的埋藏深度即可求得。
（4） 潜水与地表水的互相关系。在相邻地表水的地段编制潜水等水位线图，并测定地表水的水位标高，便可以拟定潜水与地表水的互相补给关系。
（5） 运用等水位线图合理的不设取水井和排水沟。为了最大限度地使潜水流入水井和排水沟，一般应沿等水位线布设水井和排水沟。
38.承压水是充满在两个稳定不透水层或弱透水层间的含水层中承受水压力的地下水。
39.承压水的特性：
1. 承压水的分布区和补给区是不一致的
2. 地下水面承受静水压力，非自由面
3. 承压水的水位、水量、水质及水温等受气象水文因素季节变化的影响不显著
4. 任一点的承压含水层的厚度稳定不变，不受降水季节变化的支配
40.济南泉水的成因：由于岩层倾向与地势倾斜一致及岩溶裂隙发育使济南南部锦绣川以北的广大山区的地下水从东南、南、西南，三个方向汇聚泉群，与此同时，北部不透水的庞大的岩浆岩体似大坝阻挡了地下水的去路，从而形成了济南泉水。
41.滑坡的类型：1、暴雨；2、人为；3、侵蚀；4、地震。
42.滑坡的形成条件：在重力作用下，边坡岩土体沿某一剪切破坏面发生剪切破坏面发生剪切滑动破坏现象。
43.滑坡的防治措施：
一、防渗与排水
（1）防止地表水入渗滑坡体。说西安应拦截、导排地表水，可采用填塞裂缝和消除地表积水洼地、用排水沟截水或在滑坡体上设立不透水的排水明沟或暗沟，即使将地表水、泉水引走，对边坡可以再坡面上采用喷水泥浆护坡，或可种植蒸腾量大的数目等措施。
（2）对地下水丰富的滑坡体可在滑体周界5m以外设截水沟和排水隧洞，或在滑体内设同时兼有阻滑和排水作用的支撑盲沟和排水廊道等，也可采用钻孔排水的方法，即运用若干个垂直钻孔、水平钻孔、竖井、盲沟等，打穿滑坡体下部的不透水层，将滑坡体中的水转移到其下伏的另一个透水性较强的岩层中去或排出。
二、清除危岩、削破减重和反压。
三、支挡工程
四、锚固
44.地面沉降对城市及工业建筑区的重要危害：
1. 沿海沿江城市由于地面下沉，湖水或江水越过堤岸，博士海堤或江堤不断加高
2. 地面积水，特别是雨水和暴雨之后的地面积水，严重影响正常的生产、生活和交通
3. 引起地下管道坡度改变，影响雨水、废水、污水的排放功能，严重时可完全丧失功能，不得不重建
4. 导致建筑物倾倒，桩产生摩擦力，井管相对上升而高出地面
5. 桥墩下沉，桥下净空减小，影响船只通行，以及引起码头，仓库地坪下沉等。
45.地面沉降的发生一般需具有的两个条件：一、该城市或工业区的供水水源以汲取地下水为主，超量开采使水位（水头）逐年下降，形成了及深又大的降落漏斗；二、地层以松软沉积物为主，具有较高的压缩性。
45.地面沉降的机理可用有效应力原理来解释。
46.地面沉降的防治
（一）对尚未发生严重地面沉降的地区，可采用以下措施：
（1）加强对地面沉降的监测和实验研究，预测地面沉降量及发展过程。
（2）结合水资源的计算和评价，研究地下水的合理开采方案；防止因超采地下水而加剧地面沉降。
（3）避免在也许发生严重地面沉降的地段建设重要工程。在进行房屋、道路、管理、堤坝、水井等工程的规划时，预先估计地面沉降的因素。
（二）在已经发生比较严重地面沉降的地区，可采用下列措施：
（1）压缩地下水开采量，减小水位降深，必要时暂时停止地下水的开采。
（2）调整地下水的开采层次，从重要开采浅层地下水转向重要开采深层地下水。
（3）向含水层进行人工回灌，并严格控制会灌水的水质标准，防止污染含水层。
47.下降漏斗： 从井中抽水，井周边含水层中的水就会向井里流动，水井中水位和井周边处的水位必将下降。通常是水井中水位下降较大，离井越远水位下降越小，形成漏斗状的下降区，称为下降漏斗。
48.降落漏斗：水井在未抽水前，井中水位与井周边水位相同，此时水位被称为静水位，而在抽水后，静水位便被破坏而逐渐下降。把某一抽水时刻的运动水位称为动水位。此时，水井内外便形成水头差，在这种水头差的作用下，含水层中的地下水便径向汇入井内，从而在水井周边形成了以井轴为对称的降落漏斗。