《工程地质学基础》习题集9文档格式.docx

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岩体工程特性研究和岩体工程地质力学的创立

区域工程地质和区域地壳稳定性研究

环境工程地质和地质灾害的研究

特殊土结构和工程特性的研究

工程地质勘察的理论和技术方法

1活断层工程地质

一、名词解释

1）活断层：

现在正在活动或在最近地质时间（全新世、1万年）发生过活动。

①对目前正在活动着的断层，因有鉴别标志而无可争议.②“近期”时间上则有一些不同的观点，有的认为是第四纪以来活动过的断层；

有的认为应在晚更新世之内，有的认为在35000年（14C确定的绝对年龄）之内，还的有认为只限于全新世之内。

③从工程使用的年限和断层知动资料的准确性来看，时限不宜过长，一般的工程的使用年限为数十年，一些重大工程也在一二百年以内。

我们关心的更应该是“不久的将来”（例如一二百年）。

2）错动速率：

是以某一时期内断层两盘相对位移的平均值来表示

3）活断层的错动周期：

地震断层两次突然错动之间的时间间隔

五、简答

1）活断层对工程建筑物的影响表现为两个方面。

一方面是由于活断层的地面错动直接损害跨越该断层修建的建筑物；

有些活断层错动时附近有伴生的地面变形，则也会影响到邻近的建筑物。

另一方面是伴有地震发生的活断层，强烈的地震对较大范围内建筑物的损害；

2）活断层的基本特征是什么？

①活断层的继承性与反复性；

②活断层的长度与断距；

③活断层的错动速率和错动周期；

④活断层的年龄判据；

3）活断层的鉴别标志是什么？

活断层的地质、地貌和水文地质标志

一、地质方面

保留在最新沉积物中的地层错开是鉴别活断层的最可靠依据。

⑴较新地层被错断；

⑵在航卫片上表现为清晰的线性构造；

⑶地震断层陡坎和地裂缝。

二、地貌标志

⑷两种截然不同的地貌单元直线相接；

⑸线性分布的断层崖和三角面；

⑹河流沟谷发生明显的转弯；

⑺串珠状新生代小断陷盆地；

⑻夷平面或阶地缺失。

三、水文地质标志

⑼串珠状泉或湖泊，尤其是温泉；

⑽水系的突然转弯；

⑾微量元素方面的标志。

四、地震历史方面的证据

⑿在一定地质历史时期的地震历史资料；

⒀地震观测史证据。

4）活断层研究内容包括有哪些？

活断层的展布、活动特点和监测等。

如伴有地震活动，则应进行地震危险性研究。

一、调查其展布情况

活断层的位置、方向、长度等。

利用卫（航）片判释，用一种低阳光角航空照片用来专门判定活断层的存在

二、区域性踏勘

在卫（航）片判释的基础上，要进行区域性踏勘，进一步验证判释成果。

三、建筑场地内及其附近的活断层

为了确定活断址近期及现今活动的参数，如活动时间、错动方向和距离、错动速率和错动周期等，需进行钻探、坑探、物探和绝对年龄测定等工作。

2地震工程地质

1）地震（earthquake）：

在地壳表层，因弹性波传播所引起的振动作用或现象；

2）震域：

地面上地震所波及到的范围；

3）震中：

震源在地面上的垂直投影；

4）软流圈：

按板块构造的理论，在坚硬岩石圈之下的上地幔物质处于塑流状态；

5）活动断裂的锁固段或互锁段：

活断层的端点，拐点，交汇点、分枝点和错列点；

6）震源参数：

地震发生时震源处的一些特征量或震源物理过程的一些物理量

7）弹性回跳：

当断层突然错动时，断层两侧是向相反方向产生相对位移

8）粘滑（stickslip）断裂面两盘这种因摩擦力而粘结然后又突然滑动而释放应力的过程

9）地震震级：

衡量地震本身大小的尺度，由地震所释放出来的能量大小来决定。

释放出来的能量愈大，则震级愈大。

10）地震烈度：

衡量地震所引起的地面震动强烈程度的尺度；

它不仅取决于地震能量，同时也受震源深度，震中距，地震波传播介质的性质等因素的制约。

11）卓越周期T0:

由于表层岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用，一种岩土体总是以某一周期的波选择放大得尤为明显而突出。

1）粘滑机制是对弹性回跳机制的修正，主要表现在哪几个方面？

①弹性回跳机制认为，断层错动时要将全部积聚起来的应力释放完，即地震后震源处基本无应力，而粘滑机制则认为，断层错动时震源处只释放了一小部分应力。

②弹性回跳机制认为，地震锗动时将震源处全部弹性剪切形变恢复了，此时断层面上的动摩擦力为零．

2）重力性地裂的表现形式有哪几种？

①由于斜坡失稳造成土体滑动，在滑动区边缘产生张性地裂。

②平坦地面的覆盖层沿着倾斜的下卧层层画滑动，导致地面产生张性地裂．此种形式大多发生在土质软弱的故河床内填筑土层的边界上．它对建筑物的危‘窖不容忽视。

3）重力性地裂产生的条件是什么？

①故河床堆积松散砂层的震陷，

②由于砂层的震陷而引起上覆填土的垂直沉陷、位移；

③浅部填土层的振动具有地面运动的放大作用特征，在填上层的倾斜界面上产生斜向滑移。

4）简述场地工程地质条件对震害的影响

对震害有重大影响的工程地质条件为岩土类型和性质、断裂、地形地貌及地下水。

（1）岩土类型和性质

岩土类型和性质对宏观烈度的影响最为显著在相同的地震力作用下，基岩上震害最轻，其次为硬土，而软土是最重的。

地层结构对震害也有较大影响

（2）地质构造

发震断裂是引起地基和建筑物结构振动破坏的地震波的来源

（3）地形地貌

效应趋势是：

突出孤立的地形使地震动加强，震害加剧；

而低洼沟谷则使地震活动减弱，震害减轻。

3砂土地震液化工程地质

1）砂土液化（sandliquefaetion）或振动液化:

饱水砂土在地震，动力荷载或其它外力作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。

2）剩余孔隙水压力或超孔隙水压力（excessporepressure）：

如果砂土透水性不良而排水不通畅的话，则前一周期的排水尚末完成，下一周期的孔隙度再减少又产生了，应排除的水来不及排走，而水又是不可压缩的，于是就产生超孔隙水压力

3）

1）影响砂土液化的因素有哪些？

4岩石风化工程地质

1）岩石风化（RockWeathering）：

岩石在各种风化营力作用下，所发生的物理和化学变化的过程。

2）化学风化：

岩石在氧、水溶液及有机体等作用下所发生的一系列复杂的化学反应，引起其结构构造，矿物成分和化学成分发生变化的过程。

3）囊状风化：

在裂隙密集带、断层破碎带，特别是不同方向的断裂交汇处，岩石的风化深度较大，风化壳底界起伏较大，一般大于10余米，大者可达数十米，形成宽度不大而深度较大的风化囊

4）球状风化：

被三组以上软弱面切割的岩体，风化营力沿软弱结构面发生作用，促使岩体解体，风化产物呈块状或棱角圆化的椭辣状及球状

1）岩石风化主要表现在哪几个方面？

（1）岩体的结构构造发生变化

（2）岩石的矿物成分和化学成分发生变化

（3）岩石的工程地质性质恶化。

2）岩石风化主要影响因素有哪些？

由于气候、岩性、地质构造、地形、水文地质条件等因素的影响所致。

3）岩石风化分带的标志是什么？

（1）颜色

风化程度不同的岩石，在外观上首先表现在颇色上的差异。

（2）岩体破碎程度

随着岩石风化程度的加深，完整坚硬的岩体遂渐破碎成块石、碎石、砂粒、粉粘粒．

（3）矿物成分的变化

根据具体条件下风化岩石中矿物的共生组合规律，可作为风化壳垂直分带的标志。

（4）水理性质及物理力学性质的变化

在风化壳剖面上，由上到下这些性质变化的趋势是：

①孔隙性和压缩性由大到小；

②吸水性由强到弱，③声波速度由小到大；

④强度由低到高等等，（5）钻探掘进及并挖中的技术特性

（5）钻探掘进及并挖中的技术特性

风化程度不同的岩石，其完整性和坚固性不同，因此，勘探中的钻探方法、钻进速度，岩心采取、掘进方法及难易程度是不同的；

同时，施工中开挖方法及进度亦各异。

5斜坡变形破坏工程地质

1）斜坡形态要素是坡面、坡顶、坡肩、坡脚、坡角和坡高等。

2）斜坡的变形:

斜坡应力状态的变化，使原有的平衡被打破，局部应力集中超过了该部位岩体的容许强度，引起局部剪闭错动，拉裂并出现小位移，但还没有造成整体件的破坏，

3）弯曲倾倒:

由陡倾或直立板状岩体组成的斜坡，当岩层走向与坡面走向大致相同时，在自重的长期作用下，由前缘开始向临空方向弯曲、拆裂，并逐渐向坡内发展的变形。

4）双沟同源：

滑坡体的两侧有沟谷发育，并且有两个沟谷的源头起源于同一位置。

1）斜坡应力分布特点是什么？

（1）由于应力的重新分布，斜坡中主应力迹线发生明显偏转。

（2）在坡脚附近形成一个明显的应力集中带

（3）在斜坡顶面和坡面的某些部位，由于水平应力显著降低，最小主应力有一些是张应力，形成张力带。

（4）坡面处的岩土体，由于应力解除，侧向压力趋于零，实际上处于两向受力状态，而向坡内逐渐变为三向受力状态

（5）与主应力迹线偏转相联系，坡体内最大剪应力迹线变为近似圆弧形，弧的下凹面朝着临空方向。

2）斜坡变形主要有哪几种形式？

（1）、拉裂（tensilecrack）

斜坡岩土体在局部拉应力集中部位和张力带内，形成张裂隙的变形形式称为拉裂。

拉裂形成机制有三种类型：

①在坡面和坡顶张力带中拉应力集中形成拉裂;

②卸荷回弹（unloadinirebound）或岩体初始应力（地应力）释放产生拉裂;

③因蠕滑形成局部应力集中产生拉裂

（2）蠕滑（creepslip）

蠕滑可以在不同情况下受不同机制的作用而发生，一般主要有三种形式：

①受最大剪应力面控制的蠕滑;

②受软弱结构面控制的蠕滑;

③受软弱基座控制的蠕滑和扭流

（3）弯曲倾倒（bendtoppling）

3）滑坡形态要素是什么？

（1）滑坡体

（2）滑坡床（简称滑床）（3）滑动面（简称滑面带）（4）滑坡周界（5）滑坡壁（6）滑坡台地又称滑坡台阶（7）封闭洼地（8）滑坡舌（9）滑坡裂隙（10）滑坡轴（主滑线）

4）滑坡裂隙有哪些？

它们主要出现在滑坡的什么部位？

拉张裂隙、剪切裂隙、羽状裂隙、鼓张裂隙和扇形张裂隙等。

拉张裂隙主要出现在滑坡体后缘，受拉而形成，延伸方向与滑动方向垂直，往往呈弧形分布。

剪切裂隙分布在滑坡体中下部两侧，因滑坡体与其外的不动体之间产生相对位移，在分界处形成剪力区并出现剪切裂隙，它与滑动方向斜交，其两边常伴生有现状裂隙。

鼓张裂隙又称隆张裂隙，常分布在滑体前缘，受张力而形成，其延伸方向垂直于滑动方向。

扇形张裂隙也分布在滑坡体的前缘；

尤以舌部为多；

是因土石体扩散而形成的，作放射状分布呈扇形。

5）滑坡识别方法有哪些？

滑坡识别方法主要有三种：

利用遥感资料，如航片、彩红外照片来解释；

通过地面调查测绘来解决；

采用勘探方法来查明。

6）滑动面（带）位置确定方法是什么？

（1）根据柞图法估计滑面位置当只进行地表测绘，未进行勘探工程时，只能借助于作图方法大致估计滑面位置。

作图方法

（2）根据位移观测资料推求滑面位置在有滑坡位移观测资料时，可根据滑坡的位移数据来推求滑面。

可采用应变管法确定滑动面位置。

（3）根据钻探资料判断滑面（带）位置钻探是滑面研究中常用方法之一，根据钻探资料可较准确地确定滑动面（带）的位置．钻探中可作滑面分析的资料包括：

①在基岩滑坡滑带以上钻进时，钻具跳动，易卡钻，回水漏失严重，滑带以下钻进平稳，透水性正常。

②由珐岩滑坡滑带以上岩心量得的岩层倾角变化较大，岩石风化剧烈，裂晾中多有泥质充填，滑带处且常有泥夹碎屑。

③在滑带附近钻进时，如速度突快或发现孔壁收缩，孔身错断，套管弯曲，上下钻具困难，此处可能为滑带位置。

④土质滑坡滑带干钻岩心剥开后，可见滑动形成的微斜层理、擦痕和镜面，滑带土中有上部土层的夹杂物，颜色和土质比较复杂，岩心的微细结构也有错动现象。

⑤基岩滑坡滑带从上压水或注水试验时，漏水严重、栓塞常封堵不严，水泵不起压，一般测不到地下水位，钻孔无回水

（4）根据坑探工程查明滑而位置

（5）根据物探资料判断滑面位置

7）按滑动面与层面关系的分为几类？

其工程地质特性是什么？

（1）均质滑坡这是发生在均质的没有明显层理的岩体或土体中的滑坡。

（2）顺层滑坡一股是指沿着岩层层面产生滑动

（3）切层滑坡滑坡面切过岩层面前发生的滑坡称为切层滑坡．滑坡面常呈圆柱形，或对数螺旋曲线

8）影响斜坡稳定性的因素有哪些？

因素综合起来可分为两大方面，即内在因素和外在因素。

内在因素包括，斜坡岩土的类型和性质、岩土体结构等；

外在因素包括：

水文地质条件及地表水和大气水的作用，岩石风化，地震以及人为因素等。

9）斜坡中的各种结构面对斜坡稳定性的影响

斜坡中的各种结构面对斜坡稳定性有着重要影响．特别是软弱结构面与斜坡临空面的关系，对斜坡稳定起着很大作用．

（1）平叠坡主要软弱结构面为水平的．这种斜坡一般比较稳定；

（2）顺向坡主要是指软弱结构面的走向与斜坡面的走向平行或比较接近，且倾向一致的斜坡．当结构面倾角小于坡角时，斜坡稳定性最差，极易发生顺层滑坡．自然界这种滑坡最为常见，人工斜坡也易遭破坏。

（3）逆向坡主要软弱结构面的倾向与坡面倾向相反，即岩层面倾向坡内。

这种斜坡一般是稳定的，有时有崩塌现象，而滑动的可能性较小．但有其它断裂结构面配合时，也可形成滑坡。

（4）斜交坡主要软弱结构面与坡面走向成斜交关系。

其交角越小，稳定性就越差。

（5）横交坡主要软弱结构面的走向与坡面走向近于垂直．这类斜坡稳定性较好，很少发生大规模的滑坡。

10）简述作图方法估计滑面的方法

作图方法：

①假定滑面为一圆弧形，根据地表测绘找出滑坡后缘陡壁并测定陡壁的产状及擦痕产状，同时找出滑坡前缘位置及产状。

在滑坡主铀剖面上，过后缘陡壁及前缘两点，按其产状换算标画AC及BC（图5-32，a），过A及B分别作垂线OA及OB交于O点O刀及O月交于O点，以O为圆心，以OA（或OB）为半径作圆，即为假想滑面位置。

②在滑坡主轴剖面上连接后缘陡壁坡脚A和滑面出口B点连线AB（图5-32，b），作AB的垂直二等分线CO，在CO上选一点，以OA为半径作圆，使此圆能与任一点的滑面倾向线相切，此圆弧即为所求之滑面。

11）地表水和地下水对滑坡的影响有哪些？

水的作用主要表现为对岩土的软化、泥化作用、水的冲刷作用、静水压力和动水压力等

土坡或岩质边坡中的泥质岩层，在雨水渗入或地下水位升高而受到浸湿时就会改变其稠度，使之软化，抗剪强度降低，从而可能引起斜坡变形和破坏。

页岩、凝灰岩、粘土岩等亲水性很强，水对其软化作用很显著。

水的冲刷作用使河岸变高、变陡。

水流冲刷坡脚，切断滑动面使之临空或将趋于稳定的老滑坡的下部物质携走，从而导致滑坡的复活。

由于雨水渗入，河水位上涨或水库蓄水等种种原因，使得地下水位上升，水位抬高，又使孔隙水压力提高，降低了抗滑力，造成斜坡失稳。

当地下水由斜坡岩土体中排出时，由于有一定的水力梯度，形成动水压力，增加了沿地下渗流方向的滑动力，对斜坡稳定不利．水库使用期，库水位迅速下降使得斜坡岩土中的水排出较慢，而地下水位的下降滞后于水库水位，

故形成较大的动水压力，这时，岸坡常遭受破坏。

12）绘制围绕倾角为70，倾向为90的平面极点摩擦锥，摩擦角φ=30

绘制时，首先绘出斜面和法线的投影（图5-50a），在极点的两测沿通过极点的大圆标记出30角。

就画出了通过圆锥的二维断面，它在大圆上用两个点表示。

然后旋转描图纸直至极点位于另一大圆上，沿该大圆在极点两测再量出30的角度。

这样就绘出子第二个二维断面。

把这一过程继续下去，使极点位于下一个大圆上并标记出30的角度，直至标记出足够多的点，能画出磨擦锥为止。

13）如何用宏观征兆预报斜坡破坏的时间？

斜坡破坏之前，往往出现一些程度不同的宏观征兆。

诸如：

地形变、地表微破裂、地物标志的移动，逸出地气味、火球、发光、冒出浑泉、以及各种动物的行为异常现象等等。

（1）当滑体滑动时，其上的庄稼树木歪斜，房屋道路变形，地物（石碑、古墓、寺庙、水渠等）产生明显的相对位移，坡体后缘张裂，前缘上鼓，反映滑体在短期内随时可发生大规模滑动。

（2）根据滑坡体前缘地下水的异常变化可以有效鉴别破坏危险性滑坡前数天至几小时，在滑体前缘可能出现湿地、新泉或泉水增木、变浑、或出现喷泉等现象。

（3）根据滑前动物异常及其序列特征分析，

异常的序列特征是：

以穴居地下的蛇、鼠等动物出现异常最早，紧随其后是小动物如蜂、鸟、鸡鸭、猫等出现异常；

当逼近主滑时间时，才出现大功物行为异常，如猪、狗、牛等，

14）斜坡变形破坏的防治措施有哪些？

根据防治原则以及实际经验，主要的防治措施不外乎是提高抗滑力和减小下滑力。

（1）抗滑工程抗滑工程是提高斜坡抗滑力最常用的措施，主要有挡墙、抗滑桩，锚杆、（索）和支撑工程等。

主要有：

挡墙、抗滑桩、锚杆（索）、支撑

（2）表里排水包括排除地表水和地下水

（3）削坡减荷降低坡体的下滑力

（4）防冲护坡一般修筑导流堤、水下防波堤、丁坝以及砌石、抛石、草皮护坡等措施。

（5）土质改良提高岩土体的抗滑力

（6）防御绕避

归纳为：

挡、排、削、护、改、绕六字方针；

6渗透变形工程地质

1）渗透变形：

地下水在渗流过程中对岩土体作用的力，称渗透力（seepageforce）或动水压力（hydrodynamicforce）。

当此力达到一定值时，岩土中一些颗粒，甚至整体就发生移动，从而引起卷土体的变形和破坏，这种作用或现象，称之为渗透变形（seepegedeformstion）或渗透破坏（seepagefailure）。

2）管涌：

在渗流作用下单个生颗粒发生独立移动的现象，叫管涌（piping）或潜蚀．

3）垂直接触管涌：

在垂直于土层接触面的渗流作用下，细粒土层的单个颗粒向粗粒土层孔隙移动的现象，称为垂直接触管涌

4）平行接触管涌:

在平行于粗、细粒土层接触面的渗流作用下，由于粗粒土层的渗透速度较细粒土层大得多，而使接触面附近的细粒土层中的颗粒被携走的现象，称为平行接触管涌

5）流土:

在渗流作用下一定体积的土体同时发生移动的现象，叫流土（quicksoil）或硫砂（quicksand）

1）影响土的抗渗强度因素有哪些？

土的抗渗强度大小，是受其结构特性制约的，它包括土中粗细颗粒直径比例、细粒物质钓含量和土的级配特征等方面。

（1）粗细粒径的比例只有当细颗粒的粒径d小于粗颗粒的骨架孔隙直径d0时，才能发生管涌。

据研究其最优比值为：

d0/d=8．

（2）细颗粒的含量天然无帖性土的颗粒组成十分复杂，其分布曲线有单峰型、双峰型和多峰型。

而研究渗透变形意义较大的是曲线为双峰型土

（3）土的级配特征土的级配特征可以它的不均粒系数（η=d60/d10）表示。

当η<

10时，主要类型是流土；

当η>

10时，主要类型是管涌；

当η在10-20之间时，流土和管涌均有可能发生。

但它对砾质土不适用。

2）室内试验是如何确定临界水头的？

如用6-17所示，是渗透仪试验法。

这种方法是采用变水头的试验方法，将水头逐级抬高，在每一水头下都维持稳定30分钟，直至发生渗透破坏时，再逐级下降水头至渗透破坏停止。

重复进行数次，最后将最低开始发生破坏的水头作为临界水头，据此计算临界水力梯度。

3）管涌和流土的异同点有哪些？

相同点：

都是砂土体在渗透力的作用下发生的变形破坏形式。

不同点：

①在渗流作用下单个生颗粒发生独立移动的现象，叫管涌（piping）或潜蚀．在渗流作用下一定体积的土体同时发生移动的现象，叫流土（quicksoil）或硫砂（quicksand）。

②发生变形破坏时的结构不同，管涌发生在土体给配较好的砂体中，而流土发生在级配不良的砂土中。

③发生变形破坏时的临界水力梯度不同。

在渗流作用下，由于无粘性土的结构特性不同，有的首先表现为管涌，尔后在更强的水动力条件下转化为流土。

产生流土的水力梯度往往较管涌的水力梯度要大。

而有的无粘性土在足够的水动力条件下，便直接产生流土。

它们主要受控于土的结构特征。

④宏观因素不同，与地层的组合关系和地貌地形也有一定关系。

7岩溶工程地质

1）岩溶：

地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造柞用都叫岩溶作用；

这种作用及其所产生的地貌现象和水文地质现象的总称叫做岩溶，国际上通称喀斯特（karst）

2）混合溶蚀效应：

不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀性有所增强，这种增强的溶蚀效应叫做混合溶蚀效应

3）饱和滞液的混合溶蚀效应：

指两种或两种以上已失去溶蚀能力的饱和水溶液，在碳酸盐岩体内相遇，并发生混合作用，混合后的溶液由原先的饱和状态变成不饱和状态，从而产生新生溶蚀作用，连续熔解碳酸盐岩石。

4）酸效应（acideffect）：

在自然界中，除了CO2溶于水所形成的碳酸对碳酸盐岩的溶蚀有强烈影响外，其次为硫酸的作用，特别是在硫化矿床氧化带中这种效应最为显著。

这是因为在某些铁细菌的作用下，黄铁矿通过以下反应而生