第6章不良地质现象的工程地质问题可编辑.docx
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第6章不良地质现象的工程地质问题可编辑
第6章不良地质现象的工程地质问题（可编辑）
6.不良地质现象的工程地质问题6.7不良地质现象对地基稳定性的影响地基承载力?
持力层的选择S在地基内一般选择的持力层应是承载能力高、变形小以及有利于建构筑物和地基稳定的岩土层。
在地基的勘察中应对地层结构及其工程性质详细了解，如岩土层的产状、层厚变化、岩土层的物理力学性质。
对于岩质地基，还要了解地基岩石的风化程度和风化深度，岩基中的断层、节理和破碎程度等。
当可作为持力层的岩土层埋藏较深时，则宜采用深基础或桩基以利用此硬土层，或对地基上部软土层加固。
6.不良地质现象的工程地质问题6.7不良地质现象对地基稳定性的影响地基承载力?
地基均匀性的判断S高层建筑或一些重型建筑可能产生较大的地基变形。
因此要提供地基岩土的变形性质指标以作为地基变形计算。
同时，由于建构筑物重心高，容易产生横向整体倾斜，因而必须查清地基岩土在纵横两个方向的不均匀性，高层建筑往往周边有裙房连接，荷载差异很大，因而在选择地基时要处理好高层建筑主体与裙房之间的差异沉降问题。
6.不良地质现象的工程地质问题6.7不良地质现象对地基稳定性的影响地基承载力?
地基均匀性的判断S对于工程地质勘察来说，必须勘察清楚地基的岩土层结构、岩土的物理力学性质、软弱夹层和透镜体的作用以及地下水的埋藏条件等，做出地基均匀性的评价。
对于高层建筑要求地基的均匀性较高，地震是一种地质现象，就是人们常说的地动，它主要是由于地球的内力作用而产生的一种地壳振动现象。
根据统
计，地球上每年约有15万次以上或大或小的地震。
人们能感觉到的地震平均每年达三干次，具有很大破坏性的达100次。
6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震的概念5.12四川汶川大地震地震主要发生在近代造山运动区和地球的大断裂带上，即形成于地壳板块的边缘地带。
由于地震是地壳运动的表现之一，它分布于新生代以来从6000万年前到现在明显的构造活动带上。
即大地震主要发生在板块边缘及大断裂带上。
在地球上，地震主要发生在环太平洋地震带、地中海,喜马拉雅地震带、大西洋海岭地震带等。
6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震的概念6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震的概念震源深度:
浅源地震70km中源地震300km深源地震700km震中距?
震源和震中6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震的概念?
地震的一般特点地震时，地面微动，接着剧烈振动，短时间后消失，在大地震时像这样一系列的振动要反复发生若干次。
地震序列:
其中最初发生的小振动称为前震。
前震活动逐渐增加后，接着发生激烈的大地震，称做主震。
主震之后继续发生的大量的小地震称为余震。
余震是成群性的。
我国在夏桀52年时公元前1767就有地震记载。
对地震的研究也以我国为最早。
东汉张衡在公元132年东汉顺帝阳嘉元年就创制了候风地动仪，这个地震仪可以测定某个方向有地震发生。
最近的年代，由于地震的频繁和破坏性影响很大，因而促进了对地震研究的发展。
在工程地质上也加强对地震的研究，特别是地震对工程建筑场地和地基稳定影响的研究。
6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震的概念?
地震的一般特点四川省地震局提供的汶川8.0级地震序列分布图（5月12日至5月19日）。
新华社发6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震的成因中源地震（70,300Km）深源地震（300,700Km）火山地震陷落地震人工诱发地震浅源地震（0,70Km）按震源深浅分为构造地震按成因分为分类（最广、最多、最严重）6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震波及其传播在介质内部传播分为？
？
纵波（P波，质点振动方向与波前进方向平行）？
？
横波（S波，质点振动方向与波前进方向垂直）面波限于界面附近传播，由体波到达地面后激发的次生波分为体波分为?
?
瑞利波R,在地面滚动，质点在平行于波传播方向的垂直平面内作椭圆运动，长轴垂直于地面？
？
勒夫波L，质点在水平面内
垂直于波前进方向作水平振动作蛇行运动6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震波及其传播?
不同地震波到达顺序及样式面波对建筑物的破坏最大（常具有很大振幅，能在建筑物地基之下造成水平剪切）6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震级和地震烈度?
震级它是地震震源释放出的能量大小的一种量度，可表示地震本身强度大小的等级。
它的最初定义里希特是:
距震100km处用标准地震仪周期0.8s，阻尼系数0.8，放大倍数2800实测最大水平地动位移的对数来确定。
例如：
当测得的振幅10mm即卩10000ym时，它的对数为4，地震定为4级。
2.0*I01953.6*10248.56.3*1017
46.3*102382.0*101632.0*102276.3*l01426.3*10206
2.0*1013IE（尔格）M级E（尔格）M级震级M与能量E之间的关系6.不良
地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震级和地震烈度?
震级6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震级和地震烈度?
地震烈度地震烈度是对地震时地表和地表建筑物遭受影响和破坏的强烈程度的一种量度P177，表
6-4。
基本烈度：
指一个地区在今后一定时期内，在一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度，即现行《中国地震动参数区划图》规定的地震动参数“对应的”地震烈度。
中国地震局所编制的1,400万《中国地震动参数区划图2001》上标示的地震动参数值是指在50年期限内一般场地条件下可能遭受超越概率为10,的烈度值。
50年超越概率为10%的风险水平，是目前国际上一般建筑物普遍采用的抗震设防标准。
6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震级和地震烈度?
地震烈度6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震级和地震烈度?
地震烈度（建筑）场地烈度：
是指在建筑场地范围内，由于地质条件、地形地貌条件及水文地质条件不同而引起对基本烈度的提高或降低。
设计烈度：
是指抗震设计中实际采用的烈度。
它是根据建筑物的重要性，永久性、抗震性及经济性等的需要对基本烈度的调整。
6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地
震级和地震烈度?
震级与地震烈度的关系震级与烈度关系表（表6-5）12119,10
7,86,74,531,2震中烈度8级以上87654
33级以下震级6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震效应?
地震力效应地震区对场地的地震效应有:
地震力效应、地震破裂效应、地震液化效应和地震激发地质灾害的效应等。
地震可使建构筑物受到一种惯性力的作用，这就是地震波对建构筑所直接产生的惯性力，这种力称为地震力。
当建筑物经受不住这种地震力的作用时，建构筑物将会发生变形、开裂，甚至倒塌。
6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震效应?
地震力效应1999年9.21集集地震水库大坝破坏2008年5.12汶川地震漩口中学破坏2008年5.12汶川地震宿舍楼一层垮塌2008年5.12汶川地震北川县城破坏6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震效应?
地震力效应从物理学知道，力的大小可以传至单位质量上物体的加速度来测定的，如果受力物体的加速度为已知，即可计算受力物体所受的外力。
地震系数:
它是地震时地面最大加速度与重力加速度之比值。
通过大量数据的总结，目前我国的地震烈度表上已列出各级烈度相应的地震最大加速度值，亦即总结出地面最大加速度与地震烈度的关系。
其规律是:
烈度每增一度，最大地面加速度大致地增大一倍，亦即地震系数K增大一倍。
地震时，
地震加速度是有方向性的，有水平向的及垂直向的，因而地震力也有方向性。
卓越周期:
若某一周期的地震波与地基土层固有周期相近，由于共振作用，这种地震波的振幅将得到放大，此周期称为卓越周期。
a—为地面最大加速度，g—重力加速度6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震效应?
地震破裂效应在震源处以震波的
形式传播于周围的地层上，引起相邻的岩石振动，这种振动具有很大的能量，它以作用力的方式作用于岩石上，当这些作用力超过了岩石的强度时，岩石就要发生突然破裂和位移，形成断层和地裂缝，引发建构筑物变形和破坏，这种现象称为地震破裂效应。
1地震断层2地裂缝6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震效应?
地震破裂效应布喀达板峰太阳湖马兰山S2001年11月14日昆仑山口西8.1级地震太阳湖西岸地震断层2008年5.12汶川8.0级地震6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震效应?
地震破裂效应S地震形成的宽约0.6m地表张裂缝2001年11月14日昆仑山口西8.1级地震6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震效应?
地震破裂效应S太阳湖西布喀达板峰布喀达板峰库塞湖柴达木盆地斜勒武担错太阳湖6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震效应?
地震液化效应S干的松散粉细砂土受到震动时有变得更为紧密的趋势，但当粉细砂土层饱和时，即孔隙全部为水充填时，振动使得饱和砂土中的孔隙水压力骤然上升，而在地震过程的短暂时间内，骤然上升的孔隙水压力来不及消散，这就使原来由砂粒通过其接触点所传递的压力称有效压力减小。
当有效压力完全消失时，砂土层会完全丧失抗剪强度和承载能力，变成像液体一样的状态，这就是通常所称的砂土液化现象。
地基液化导致建筑物整体倾斜1985年墨西哥地震6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震效应?
地震液化效应S地震液化有如下的宏观液化现象1喷砂冒水它是土体中剩余孔隙压
力区产生的管涌所导致的水和砂在地面上喷出。
2地下砂层液化它是指地基中某些砂层，在其上虽覆盖有一定厚度一般小于l0m的非液化土层，但当地震烈度大于7度时，地下饱水砂层可发生液化。
这时地基的强度降低。
1976年唐山7.8级地震喷沙1999年集集地震地震引起砂土液化台中港1-4码头6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震效应?
地震激发地质灾害效应S强烈的地震作用能激发斜坡上岩土体松动、失稳，发生滑坡和崩塌等不良地质现象。
2008年汶川8.0极地震引发的滑坡、崩塌、泥石流等现象通往汶川的公路1933年叠溪7.5级地震形成的堰塞湖6.不良地质现象的工程地质问题6.6地震及其效应地震效应?
地震激发地质灾害效应S滑坡、崩塌、泥石流等堵塞溪水河流，形成堰塞湖，对下游形成巨大威胁6.不良地质现象的工程地质问题6.7不良地质现象对地基稳定性的影响S人工地基:
换土垫层，水泥土桩、碎石桩复合地基等d基础地基埋深天然地基6.不良地质现象的工程地质问题6.7不良地质现象对地基稳定性的影响S桩基础深基础埋深5m特殊方法施工考虑侧壁阻力作用沉井基础沉箱基础桩基础也属深基础承台桩软土层6.不良地质现象的工程地质问题6.7不良地质现象对地基稳定性的影响地基承载力?
地基承载力的实质S地墓承载力是指地基所能承受由建构筑物基础传来的荷载的能力。
地基承载力必须满足两个条件:
1保证地基受荷后不会使地基发生破坏而丧失稳定;2地基变形不超过建构筑物对地基要求的容许变形值。
6.不良地质现象的工程地质问题
6.7不良地质现象对地基稳定性的影响地基承载力?
地基承载力的实质S地基受荷后将会在基础下的岩土中开始由弹性变形进入局部塑性变形，若荷载超过地基所能承受的能力时，将会使塑性变形区不断扩大，导致地基塑性区连贯而发生剪切破坏图6—40a。
此后，地基进入破坏范畴而继续发展，直至地基失效。
地基
承载力:
控制塑区不出现时的临塑压力;控制塑区的开展深度不大于基础宽度的
1,4时的临界压力;控制到地基塑区连贯，地基在受剪情况下发生地基突然破坏的极限承载力。
6.不良地质现象的工程地质问题6.7不良地质现象对地基稳定性的影响地基承载力?
地基承载力的实质S0sppcrpuabcp,pcrpcr,p,pup?
pua.压缩阶段（线性变形阶段）塑性变形区连续滑动面b.剪切阶段（塑性变形阶段）c.隆起阶段（塑性流动阶段）6.不良地质现象的工程地质问题6.7不良地质现象对地基稳定性的影响地基承载力?
地基承载力的实质S0sppcrpuabc地基从压缩阶段过渡到剪切阶段的界限荷载，为比例界限荷载，或称为临塑荷载pcr地基剪节阶段过渡到隆起阶段的界限荷载称为极限荷载pu取pcr或pu/K（K为安全系数）确定浅基础的地基容许承载力。
6.不良地质现象的工程地质问题6.7不良地质现象对地基稳定性的影响地基承载力?
持力层的选择S持力层是指地基中直接支持建构筑物荷载的岩土层。
它直接与基础底面接触，起到直接支承基础的作用。
持力层的性质、埋藏条件和承载能力等对基础类型、基础埋深、地基承载力、地基加固和施工方法等的选择有很大影响。
FdG主要受力层持力层（受力层）下卧层6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶?
岩溶的主要形态3溶蚀洼地:
溶蚀洼地是由许多的漏斗不断扩大汇合而成。
平面上呈圆形或椭圆形，直径由数百米到数米。
溶蚀洼地周围常有溶蚀残丘、峰丛、峰林，底部有漏斗和落水洞。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶?
岩溶的主要形态4坡立谷和溶蚀平原:
坡立谷是一种大型的封闭洼地，也称溶蚀盆地。
面积由几平方公里到数百平方公里，坡立谷再发展而成溶蚀平原。
在坡立谷或溶蚀平原内经常有湖泊、沼泽和湿地等。
底部经常有残积洪积层或河流冲积层覆盖。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶?
岩溶的主要形态5落水洞和竖井:
皆是地表通向地下深处的通道，其下部多与溶洞或暗河连通。
它是岩层裂隙受流水溶蚀、冲刷扩大或坍塌而成。
常出现在漏斗、槽谷、溶蚀洼地和坡立谷的底部，或河床的边部，呈串珠状排列。
6.不良地质现象的工程地质问题
6.5岩溶与土洞岩溶?
岩溶的主要形态6溶洞:
是由地下水长期溶蚀、冲刷和塌陷作用而形成的近于水平方向发育的岩溶形态。
溶洞早期是作为岩溶水的通道。
因而其延伸和形态多变，溶洞内常有支洞、有钟乳石、石笋和石柱等岩溶产物。
这些岩溶沉积物是由于洞内的滴水为重使碳酸钙沉淀而成。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶?
岩溶的主要形态7暗河:
是地下岩溶水汇集和排泄的主要通道。
部分暗河常与地面的沟槽、漏斗和落水洞相通，暗河的水源经常是通过地面的岩溶沟槽和漏斗经落水洞流入暗河内。
因此，可以根据这些地表岩溶形态分布位置，概略地判
断暗河的发展和延伸。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶?
岩溶的主要形态8天生桥:
是溶洞或暗河洞道塌陷直达地表而局部洞道顶板不发生塌陷，形成的一个横跨水流的石桥。
称其为天生桥。
天生桥常为地表跨过槽谷或河流的通道。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶?
岩溶的形成条件岩溶的形成是由于水对岩石的溶蚀结果。
因而其形成条件是必须有可溶于水而且是透水的岩石;同时，水在其中是流动的、有侵蚀力的。
这就是说，造成岩溶的物质基础有两个方面:
岩体和水质。
而水在岩体中是流动的。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶?
岩溶的形成条件1岩体岩体首先是可溶解的。
?
碳酸盐类岩石，如石灰岩、白云岩和泥灰岩;?
硫酸盐类岩石，如石膏和硬石膏;?
卤素岩，如岩盐。
这三组岩石中以碳酸盐类岩石的溶解度最低，但当水中含有碳酸时，其溶解度将剧烈增加。
方解石的溶解度比白云石大得多。
硫酸盐岩石，其溶解度远远大于碳酸盐类岩石，卤素岩石如岩盐，其溶解度比上两类岩石都大。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶?
岩溶的形成条件2水质水是具有溶解能力，这是由于水中含有一定量的侵蚀性C02确定水中
的侵蚀性C02是有意义的，因为水中含侵蚀性C02越多，贝U水的溶蚀能力越大。
3水在岩体中活动方面水在可溶岩体中活动是造成岩溶的主要原因。
它主要表现为水在岩体中流动，地表水或地下水不断交替。
因而造成水流一方面对其围岩有溶蚀能力，另一方面造成水流对其围岩的冲刷。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩
溶?
岩溶的形成条件4岩溶的垂直分带在岩溶地区地下水流动有垂直分带现象，因而所形成的岩溶也有垂直分带的特征I一垂直循环带;I一季节循环带;n一水平循环带;N一深部循环带。
图6-33。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶?
岩溶的形成条件岩溶垂直发育带水流特征:
垂直运动岩溶特点:
岩溶连同性差岩溶交替发育带位置:
地下水最高水位和最低水位之间水流特征:
水平、垂直两向流（分期）岩溶特点:
岩溶连通性较好位置:
地表以下、最高地下水位以上6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶?
岩溶的形成条件岩溶水平发育带水流特征:
水平方向为主岩溶特点:
发育大量溶洞、暗河、地下湖泊位置:
最低地下水位以下,下限为地方性侵蚀基准面6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶?
岩溶的形成条件岩溶深部循环带位置:
水平岩溶带以下水流特征:
不受基准侵蚀面的控制，在构造控制下向更远更低的排泄区流动岩溶特点:
岩溶主要为溶隙和溶孔6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶?
岩溶的形成条件上述讨论了水的活动引起各种岩溶的现象，但是水的活动不仅限于其围岩的溶蚀和冲刷，而很多时候岩溶水还可以造成很多的堆积现象，最普遍的见到是在溶洞内沉淀有石钟乳、石笋、石柱、钙华等。
组成这些岩溶沉积物一般为CaCO，3有时混杂有泥砂质。
6.不良地质现象的工程地质问题
6.5岩溶与土洞土洞与潜蚀土洞因地下水或者地表水流人地下土体内，将颗粒间可溶成分溶滤，带走细小颗粒，使土体被掏空成洞穴而形成。
这种地质
作用的过程称为潜蚀。
当土洞发展到一定程度时，上部土层发生塌陷，破坏地表原来形态，危害建构筑物安全和使用。
6.不良地质现象的工程地质问题
6.5岩溶与土洞土洞与潜蚀土洞的形成主要是潜蚀作用导致的。
潜蚀是指地下水流在土体中进行溶蚀和冲刷的作用。
如果土体内不含有可溶成分，则地下水流仅将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带走，这种现象我们称之为机械潜蚀。
也是冲刷作用之一。
如果土体内含有可溶成分，地下水流先将土中可溶成分溶解，而后将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带走，因而这种具有溶滤作用的潜蚀称之为溶滤潜蚀。
?
土洞的形成条件6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞土洞与潜蚀?
土洞的类型根据我国土洞的生长特点和水的作用形式，土洞可分为由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞和岩溶水流潜蚀作用形成的土洞。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞土洞与潜蚀?
土洞的类型1由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞这种土洞的主要形成因素有三点:
1土层的性质:
土层的性质是造成土洞发育的根据。
最易发育成土洞的土层性质和条件是含碎石的砂质粉土层内。
这样给地表水有向下渗人到碎石砂质粉土层中，造成潜蚀的良好条件。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞土洞与潜蚀?
土洞的类型1由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞这种土洞的主要形成因素有三点:
2土层底部必须有排泄水流和土粒的良好通道:
在这种情况下，可使水流挟带土粒向底部排泄和流失。
上部覆盖有土层的岩溶地区，土层底部岩溶发育是造成水流和土粒排
泄的最好通道。
在这些地区土洞发育一般较为剧烈。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞土洞与潜蚀?
土洞的类型1由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞这种土洞的主要形成因素有三点:
3地表水流能直接渗入土层中:
地表水渗入土层内有三种方式:
第一种是利用土中孔隙渗入;第二种是沿土中的裂隙渗入;第三种是沿一些洞穴或管道流人。
其中以第二种渗入水流造成土洞发育的最主要方式。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞土洞与潜蚀?
土洞的类型2由岩溶水流潜蚀作用形成土洞:
发育的快慢主要取决于:
1基岩面上覆土层性质:
如为软土或高含水量的稀泥则基岩面上容易被水流潜蚀和冲刷，如果基岩面上土层为不透水的和很坚实的粘土层，则土洞发育缓慢。
2地下水的活动强度:
水位变化大，容易产生土洞。
地下水位以下土洞的发育速度较快，土洞形状多呈上面小，下面大的形状。
而当地下水位在土层以下时，土洞的发育主要由于渗入水的作用，发育较缓，土洞多呈竖井状。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞土洞与潜蚀?
土洞的类型2由岩溶水流潜蚀作用形成土洞:
发育的快慢主要取决于:
3基岩面附近岩溶和裂隙发育程度:
当基岩面与土层接触面附近，如裂隙和溶洞溶沟溶槽等岩溶现象发育较好时，则地下水活动加强，造成潜蚀的有利条件。
故在这些地下水活动强的基岩面上，土洞一般发育都较快。
6.不良地质
现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶与土洞的工程地质问题岩溶与土洞地区对建构筑物稳定性和安全性有很大影响1溶蚀岩石的强度大为降低岩溶水在可
溶岩体中溶蚀，可使岩体发生孔洞。
最常见的是岩体中有溶孔或小洞。
所谓溶孔，是指在可溶岩石内部溶蚀有孔径不超过20,30cm的，一般小于1,3cra的微溶蚀的空隙。
岩石遭受溶蚀可使岩石有孔洞、结构松散，从而降低岩石强度和增大透水性能。
6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶与土洞的工程地质问题2造成基岩面不均匀起伏因石芽、溶沟溶槽的存在，使地表基岩参差不整、起伏不均匀。
这就造成了地基的不均匀性以及交通的难行。
因而，如利用石芽或溶沟发育的地区作为地基，则必须作出处理。
岩溶与土洞地区对建构筑物稳定性和安全性有很大影响6.不良地质现象的工程地质问题6.5岩溶与土洞岩溶与土洞的工程地质问题3漏斗对地面稳定性的影响漏斗是包带气带中与地表接近部位所发生的岩溶和潜蚀作用的现象。
当地表水的一部分沿岩土缝隙往下流动时，水便对孔隙和裂隙壁
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