工程地质学.doc

1、 名词解释：活断层 ：指目前正在活动的断层，或是近期曾有过活动而不久的将来也许会重新活动的断层。地震级：通常地震学上所说的地震的大小。是依据地震释放出来的能量多少来划分的，释放的能量越大，震级就越大。震级是um（微米）的对数来表达的。区域稳定性：指在内、外力动力地质作用下，现今一定区域地壳表层的相对稳定限度及其对工程建筑安全的影响限度。地震效应： 地震作用影响所及的范围内，地表出现的各种震害和破坏。滑坡体：与母体脱离通过滑动的部分岩体。混合溶蚀效应：不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀能力有所增强的效应。地面沉降：地面沉降是指在一定的地表面积内所发生的地面水平面减少的现象。渗透变形：岩土体在地下水渗透力（动水压力）的作用下，部分颗粒或整体发生移动，引起岩土体的变形和破坏的作用和现象。表现为鼓胀、浮动、断裂、泉眼、沙浮、土体翻动等。流土：在渗流作用下，一定体积中的土颗粒同时发生移动，或一定体积的土体发生悬浮隆起和顶穿现象。管涌：在渗流作用下单个土颗粒发生移动的现象，工程界称为潜蚀。正常固结土:假如抽水前土层不同深度处的固结限度都与土中现有的天然有效应力此相适应，那么这种土层就称为正常固结的土层。工程地质问题:工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾或问题。地震烈度:衡量地震所引起的地面震动强烈限度的尺度。与地震释放的能量大小、震源深度、震中距、震域介质条件有关。土洞：是由于地表水和地下水对上层的溶蚀和冲刷而产生空洞；空洞的扩展，导致地表陷落的地质现象。工程地质条件：与工程建筑物有关的地质条件的综合。地质因素涉及岩土类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料。临界水力梯度：渗流水出逸面处开始发生流土或管涌时的界线梯度即在渗流作用下，土粒开始发生移动时的水力坡度。渗透力：渗透作用于土体的力叫做渗透力。地质超前预报：运用一定的技术和手段，收集地下工程所在岩土体的有关系信息，运用相应的理论和规律对这些资料和信息进行分析、研究，对施工掌子面前方岩土体情况，不良地质体的工程部位及成灾也许性做出解释、预测和预报，从而有针对性地进行地下工程的施工。滑坡：斜坡岩土体依附于内在的或潜在的贯通结构面，在外力作用下，失去本来的平衡状态，产生了以水平运动为主的滑动现象。 崩塌：陡坡上的岩土体产生以下落运动为主（移动、滚动、跳跃）的破坏现象。（土崩、岩崩）。接触冲刷:接触冲刷是指渗流沿着两种不同土层的接触面流动时,沿层面带走细颗粒的现象称为接触冲刷.涌流：是松散破碎物质和高压水一起呈泥浆状忽然涌入洞中的现象。泥石流：发生在山区的一种具有大量泥沙和石块的暂时性急水流。接触流失：渗流垂直渗透系数相差悬殊的两种土层接触面运动时，将细粒土层的颗粒带到粗粒层中的现象。岩溶：水（涉及地表水和地下水）对可溶性岩石进行的以化学溶蚀作用为主的改造和破坏地质作用以及由此产生的地貌及水文地质现象的总称。岩溶地质塌陷：地基受力层范围内，存在较大的空洞（如溶洞）。在自然条件下或建筑荷载作用下，产生洞体坍塌，引发地面塌陷而导致建筑物破坏。 卡斯特动力系统：不平衡,CaCO3溶解或CO2逸出 平衡，或析出CaCO3 （沉淀）(充CO2) 不平衡 , CaCO3溶解往复进行。CO2-H2O-CaCO3三相不平衡开放系统称为喀斯特动力学系统。剩余孔隙水压力：孔隙水压力是指土壤或岩石中地下水的压力，该压力作用于微粒或孔隙之间。其分为静孔隙水压力和超静孔隙水压力。对于无水流条件下的高渗透性土，孔隙水压力约等于没有水流作用下的静水压力。对于有水流条件下的高渗透性土，其孔隙水压力计算比较复杂。2、 思考题1）叙述岩体结构控制论的核心内容岩体结构：岩体由结构面与结构体共同组成的结构形态，不同类型的基本单元在岩体内组合、排列的形式。岩体结构控制岩体的稳定性。岩体结构的不同，岩体物理力学性质、工程岩体变形破坏的难易限度与方式也不同；同时，岩体结构还控制了岩体的水文地质条件、风化作用；更重要的是，岩体结构的不同，岩体稳定性特性完全不同。2）工程地质成因演化论1工程地质条件的互相组合有其特有的规律性。2长期自然地质历史演化形成3自然地质历史发展演化的区域性规律和自然地理环境的分带性规律控制着工程地质条件及其空间分布与组合规律性4促使工程地质条件形成、发展演化的是内、外力地质作用，他们互相依存又互相制约，控制工程地质条件的形成和演化。3)活动断层一定会产生地震吗？说明理由活断层活动时不一定产生地震根据活断层的活动方式和活动特点，将活动断层蠕滑断层和粘滑断层，一般而言，粘滑断层会发生地震，但两种断层都会导致工程建筑物的直接损害。4）简述斜坡中的应力状态的变化1斜坡周边主应力迹线发生明显偏转:愈接近临空面,最大主应力s1愈接近平行于临空面,s3与之正交,向坡内逐渐恢复到原始状态。2在坡脚及坡肩附近形成应力集中区坡脚附近最大主应力显著增高,且愈近表面愈高;最小主应力显著减少。5) 岩溶渗漏的形式及特点？影响因素？（自己找）6）碳酸盐岩的溶蚀过程，以石灰岩为例（P 142）碳酸盐为难溶盐，溶解度很低，如250C 时，溶解度为14.2mg/L，由于水的化学成分复杂，且随环境条件而复化，使得碳酸盐岩石处在长期、多变、多种溶蚀效应。溶蚀反映由表及里，地下溶蚀优先的复杂体之中。 上述表白： CaCO3 在水中溶解的实质是CO32- 与H+ 结合生成HCO3- ，因此H+ 的浓度是溶解的关键。天然水中， H+ 浓度很低，故CaCO3 在天然纯水中溶解很少，形成岩溶重要是由于水中具有过量的CO2 ，与水结合电离H+ ，促使CaCO3溶解。任何能在水中产生H+ 的物质均也许使CaCO3溶解。7）水库诱发地震的空间分布特性一、空间分布特性1. 震中位置n 震中重要集中在断层破碎带附近、大坝附近几km，峡谷基岩裸露区(新丰江，丹江) 。密集于水库最大水深处及其附近(卡里巴、科因纳)，往往密集成条带状或团块状，其延伸方向大体与库区重要断裂线平行或与 X 型共轭剪切断裂平行。n 常分布于库区岩溶发育部位或断裂构造与岩溶裂隙带的复合部位。n 有的震中初期距水库较远而随后逐渐向水库集中(丹江口、苏联的努列克)。2. 震 源n 震源较浅，震源体较小，与构造地震差别十分大。大多47 km，一般10 km以内，最深20km左右，最浅者 500m。n 初震震源浅，随后不断加深。n 震源深度与库容正相关。n 表现为震中区烈度高，面波强烈,有的零点几级便有感，3级以上导致轻度破坏。由于震源极浅，水库诱发地震往往伴有地声。n 震源体小，影响范围小。n 我国天然地震震级与震中烈度之间，有如下的关系式:M0.58I0 +1.58）塑性围岩的变形的破坏形式及特点？（P131） 1、挤出 洞石开挖后，当围岩应力超过塑性围岩的屈服强度，软罗的塑性物质就会杨最大应力梯度方向向消除了阻力的自由空间挤出。2、 膨胀 分为吸水膨胀和减压膨胀围岩表部减压区的形成，往往促使水分由内部高应力区向围岩表部转移，结果可使某些易于吸水膨胀的岩层发生强烈的膨胀变形。3、 涌流和坍塌 涌流是松散破碎物质和高压水一起呈泥浆状忽然涌入洞中的现象，多发生在开挖揭穿了饱水断裂破碎带的部分。坍塌是松散破碎岩石在重力作用下自由垮落的现象，多发生在洞体通过断层破碎带或奉化破碎岩体的部分。9）岩溶地面塌陷的形成条件？产生塌陷重要与以下条件有关：1、覆盖层厚度：覆盖层薄，易于塌陷且形成时间短; 覆盖层厚,不易塌陷或形成时间相对较长。90%塌陷出现在覆盖层厚度30m者很少产生塌陷。2、水的作用：经常由于地下水位下降或降雨期间产生，常出现于降落漏斗中心，土体含水量达60%以上的状态。3、土质条件：砂性土比粘性土易于塌陷，结构愈散软愈易塌陷且速度愈快。4、覆盖层下伏有较大的溶蚀空洞是形成塌陷的有利条件。10）在承压水位下降引起地面沉降时可当作是图层的一维固结问题，为什么？由于区域性地面沉降范围较广阔，压缩层厚度与沉降范围相比较，又相对较小，因此无论从理论或实际应用上，即可以把这类由于抽水引起的地面沉降问题按一维固结问题解决。11）地质超前预报的内容及方法内容：地层岩性是超前预报必须包含的内容，特别注意软岩及具有泥化和膨胀，崩解，易溶物质及风化破碎岩体常导致岩溶、塌方、膨胀塑流及腐蚀等事故。2断层及其破碎带的规模、位置、力学性质、新构造活动性、产状、构造岩类别、胶结限度和水文地质条件。3根据掌子面前方岩体结构面的部位、产状、密度、延展性、宽度及填充特性，预报也许发生塌方的位置、规模以及隧道漏水的情况。4水文地质条件如岩溶水、强透水和相对隔水层是重要内容。方法：1 地质预报法：1）地质地面调查2）隧道地质编录3）资料分析及地质超前预报2 超前勘探法：1）平行导洞法2）先进导洞法：一部分现行施工，用来收集资料。3）超前水平钻孔3 物探法：电法；电磁波法：地质雷达；地震波法: 直达波法、反射波法、折射波法和表面波法-地震波法可以在地表和隧道内布置12）斜坡变形重要涉及哪几种类型，影响斜坡变形的重要因素，论述各因素对斜坡变形的影响特点？斜坡变形类型：重要涉及拉裂、蠕滑和弯曲倾倒.(1) 拉裂：斜坡形成过程中，在坡面和坡顶形成的张力带中拉应力集中形成拉张裂缝。(2) 蠕滑： 斜坡岩土体在自重应力为主的长期作用下,向临空面方向的缓慢而连续的变形。(3) 弯曲倾倒：由陡坡或直立板状岩体组成的斜坡,当岩层走向与坡面走向大体相同时，在自重的长期作用下，由前缘开始向临空方向弯曲、折裂，并逐渐向坡内发展的变形，称为弯曲倾倒。影响因素：1. 岩土类型及性质决定抗滑力的主线因素2. 地质结构：结构面结构面的产状、力学性质、规模 3. 地形地貌：斜坡坡度越大、越高，斜坡稳定性越差。4、地表水和地下水：水的作用重要涉及：软化作用、冲刷作用、静水压力作用、动水压力作用、浮托作用。5.地震：地震时斜坡破坏的触发因素之一。6.人类活动：随着科学技术的不断进步，人类对地球的改造活动的规模和强度日益增大，人类活动对斜坡稳定性的影响也越来越大。13）试述区域稳定分析中构造控制理论的研究思绪 以构造稳定性分析评价作为区域地壳稳定性评价的核心内容，强调内动力产生的构造活动性和构造块体稳定状态是区域稳定性研究的主体。研究思绪：思绪一：强调构造活动和岩体结构是控制区域地壳稳定性的主导因素，以断裂活动性、地震活动性和断块稳定状态分析评价为主的思绪. 核心：研究地壳现今活动性及其对工程安全的影响.研究主线: 是现今地壳活动的断裂活动性与地震、火山活动性，分析地壳稳定性条件及其影响因素，探讨地震过程与地壳稳定性的关系，评价构造断块稳定性。思绪二：以构造应力场研究为主线，进行区域地壳稳定性评价. 强调现今构造应力场是决定区域构造现今活动、断裂活动、地震活动和构造稳定状态的主线因素。核心：以现今构造应力场、形变场、地热场为研究基础，揭示现在地壳稳定状态的主线因素和规律，进而评价区域地壳稳定性。14）斜坡地质灾害的防治原则及重要的防治措施 防治原则：以防为主，治理为辅。应当把防灾贯穿到工程建设的各个环节，在工程规划选址、设计、施工各阶段均应注重防灾减灾。例如灾害预测及危险性评估正体现了这一原则。 防治措施：1、改变边坡几何形态2、排水3、设立支挡结构物4、斜坡内部加固。15）滑坡的辨认 1、辨认方法：1)航片解译2)地面调查;3)勘探:面 线点 2、辨认标志 (1) 地形地貌方面：滑坡形态特性、地貌不协调或反常等(2) 变形破裂方面：滑体上产生小型褶曲和断裂现象。滑体结构松散、破碎3) 水文地质方面：结构破碎 透水性增高 地下水径流条件改变 滑体表面出现积水洼地或湿地，泉的出现(4) 植被方面：马刀树、醉汉林（5）滑动面的鉴别及研究：勘探：钻探变形 监测：钻孔倾斜仪17.1.岩体初始应力的影响重要指水平构造应力存在的影响。它不仅加剧了斜坡应力集中限度，并且也加剧了应力分异现象.2.坡形的影响.斜坡的坡高，坡角，坡地宽度和平面形态等对斜坡应力分布均有一定影响3.斜坡岩土体性质和结构特性的影响.岩土体的变形模量对均质坡体的用力分布并无明显影响，但泊松比一定限度上可以影响坡体应力分布.结构面对坡体应力的分布的影响十分显著。16.塌陷的形成条件及治理措施1.出现在以一定厚度的松散土体为盖层的覆盖型岩溶区。2.覆盖层以下可溶性基岩浅部岩溶发育3.具有引起土体变形，破坏的作用力，该作用力的重要来源是地下水靜 动水压力和土体自重。4具有上述条件的河床两侧平缓低阶地或地形低洼处，这是有助于地面塌陷的地貌条件治理措施：1、灌浆：通过钻孔向岩体灌注水泥、沥青、粘土等浆液，充填裂隙、洞穴，减少岩体的透水性，形成防渗墙，达成防渗目的。2、铺盖：在地表水（如库水）入渗地层（如坝上伏）铺设一定高度的粘土等隔水层，阻止水体向地下入渗。3、堵截(堵洞、截渗)：用块石、混凝土等材料对规模较大的渗漏通道进行填塞封堵，截断水流。4、疏导：“隔”、“引”、“排“.1） 18.影响围岩稳定性的因素1地质构造 褶曲和断裂破坏了岩层的完整性，减少了岩层的强度2.岩体的特性与结构3.地下水 地下水常是导致围岩失稳的重要因素之一在破碎软弱的围岩中，其影响尤为显著。4.原岩应力 特别是构造应力的方向及大小是控制地下工程围岩变形破坏的重要因素。19影响岩溶发育的因素.1.碳酸盐岩性 的影响2.气候对岩溶发育的影响3.地形地貌的影响4.地质构造的影响5.新构造运动的影响20.渗透变形的必要条件1、存在也许被渗流带走的松软土石 最易发生渗透变形：粉细砂土和具分散性的粉土，2、具有强烈的水动力条件： 水力坡度和渗透速度3、存在渗流出逸的临空条件-坝后河床、排水沟、抽排水井、覆盖型岩溶洞穴21）地面沉降的诱发因素有哪些及特点？一个地区的地面沉降可由单一因素诱发，也可以是多种因素诱发的结果。概括各种诱发因素大体可归纳为两大类：1、 自然动力地质因素1）地球内营力作用 它涉及地壳近期下降运动、地震、火山运动与基地构造等。2)地球外营力作用 它涉及溶解、氧化、冻融与蒸发等作用。2、人类活动因素 人类活动因素是诱发高速率底面沉降的重要因素。在诸多的人类活动因素中，与底面沉降的发生和发展最为密切的因素是抽取地下液体的活动。重要涉及连续性超量抽取地下水、开采石油和开采水溶性气体。22）什么是泥石流，泥石流形成的基本条件？如何防治？泥石流是发生在山区的一种具有大量泥沙和石块的暂时性急水流。泥石流形成基本条件：1）地形地貌条件：纵比降大、坡面多、流域面积大、汇流迅速，提供固体物、势能、加大径流强度。2）地质构造条件：为泥石流的形成提供丰富的固体物源及强大的动能。3）气象水文条件： 集中降雨、高温天气产生强烈的地表径流，地表强径流使泥石流具有启动、携运能力。防治对策;形成区蓄水、固沙、护坡。流通区减速、削能。堆积区合理疏导。防治措施：一、生物措施：水源涵养林、水土保持林、防冲林、固滩林。二、工程措施：治水、治土、排导、储淤。23) 什么是活断层，活断层的基本特性?活断层：指目前正在活动的断层，或是近期曾有过活动而不久的将来也许会重新活动的断层。基本特性：1）活断层的继承性和反复性。2）活断层是深大断裂复活的产物 。3）按照断层的切割深度可以分为：盖层断裂、基底断裂、地壳断裂、岩石圈断裂24） 脆性围岩的重要变形破坏形式有哪几种及特点？1、张裂坍落 当1，且具有厚层状或块状结构的岩体中开外宽高比较大的地下硐室时，在其顶拱常产生切向拉应力。假如此拉应力超过围岩的抗拉强度，在顶拱围岩内就会产生近于垂直的张裂缝。2、劈裂 这些破坏多发生在地应力较高的厚层状或块体状结构的围岩中，一般出现在较大的应力集中的边壁附近。3、剪切滑动或剪切破坏 围岩表面的应力集中有时会使围岩发生局部的剪切破坏，导致顶拱坍塌或边墙失稳。4、岩爆 岩爆是围岩的一种剧烈的脆裂破坏，常以“爆炸”的形式出现。5、弯折内鼓 在层状，特别是波层状岩层中开外地下洞室，围岩变形破坏的重要形式是弯折内鼓。25）渗透变形产生的条件和机理？渗透变形的必要条件：1、存在也许被渗流带走的松软土石2、具有强烈的水动力条件3、存在渗流出逸的临空条件。在渗流作用下，土粒开始发生移动时的水力坡度叫临界水力坡度。当渗流得实际水利坡度大于土的临界水力坡度时，是发生渗透变形的充足条件。