成都理工大学勘查技术与工程工程地质学必考重点.docx

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成都理工大学勘查技术与工程工程地质学必考重点

梦雅高飞

绪论

&工程地质学研究人类工程活动与地质环境之间的相互联系、相互制约的关系,以便科学评价、合理利用、有效改造和妥善保护地质环境的科学

特点:

（1）边缘学科:

工程科学与地质科学相互渗透、交叉

（2）分支学科:

地质学的分支;工程与技术科学、基础学科的分支

（3）应用学科:

服务于工程建设

&相互制约关系举例:

Eg:

在高烈度区、岩土体稳定差的地区修建水坝、水库,造价高,另一方面水库的修建使近坝、库岸的岸坡的稳定性降低,尤其是水位骤然升降经常引起岸坡失稳,蓄水引起水库诱发地震等。

&工程地质条件—指的是与工程建设有关的地质因素的综合,或是工程建筑物所在的地质环境的各项因素

&包括以下六个方面

地形地貌条件

地质结构和地应力

岩土类型及其工程地质性质

水文地质条件

物理地质现象（工程动力地质作用）

天然建筑材料

&工程地质问题—指的是工程地质条件与工程建筑物之间所存在的矛盾和问题

（1）工业与民用建筑—地基承载力与变形问题

（2）地下洞室—围岩稳定性问题

（3）露天采矿场—采矿边坡稳定性问题

（4）土石坝—坝基渗透变形和渗漏问题

（5）砼重力坝—坝基抗滑稳定性问题

（6）砼拱坝—坝肩抗滑稳定性问题

其它的还有:

水库渗漏、库岸再造、库周浸没、砂土液化、地面沉降问题等。

了解/工程地质学的主要任务:

a.评价工程地质条件,阐明地上和地下建筑工程兴建和运行的有利和不利因素,选择建筑场地和适宜的建筑型式,保证规划、设计、施工和使用顺利进行;

b.从地质条件与工程建筑相互作用的角度出发,论证和预测有关工程地质问题发生的可能性、发生的规模和发展趋势;

c.提出改善、防治或利用有关工程地质条件的措施、加固岩土体和防治地下水的方案等。

第一章

了解-土的定义——土是由各种不同成因类型的岩石经风化、搬运、堆积而成的疏松沉积物,它们通常是由相互作用着的固、液、气体三个部分组成的多相体系。

粒径——土颗粒的大小,通常以其直径（d）来表示,单位一般采用毫米（mm）。

注:

土颗粒并非理想的球体,应理解为土粒的等效直径。

粒组——按粒径划分的颗粒组别,同一粒组的土颗粒成分及性质相似。

掌握土的粒度成分的累积曲线表示方法,运用;

土体的构造:

在一定土体中,结构相对均一的结构单元体的形态和组合特征（宏

观界面）

土的结构:

组成土的颗粒（土粒）的形态及组合特征,包括颗粒的大小、形状和表面特征,颗粒的排列组合情况和数量关系,以及粒间的联结特征和孔隙特征（孔隙的大小,多少）。

&粒度成分的定义——又叫“颗粒组成”、“颗粒级配”,指土中不同粒组的颗粒的百分含量,通常用各粒组颗粒的质量占该土土颗粒总质量的百分数来表示。

是决定土的工程地质性质的重要结构特征之一。

&粘土矿物（clayminerals）的定义———

粘土矿物是由原生硅酸盐类矿物经水解作用而形成的,具层状或链状晶体结构的,高分散性,含水的次生硅酸盐矿物。

&判断题-三种常见粘土矿物特征对比见下表:

粘土矿物类型晶体结构类型相邻晶胞间联结晶格活动性亲水性压缩性强度等

高岭石两层型TOOH-O氢键联结较为牢固最弱不活动水分子

不能进入,亲水性弱,胀缩性小压缩性较小,强度较高

蒙脱石三层型TOTO-O分子键联结,很不牢固最强水分子容易进入,亲水性强,胀缩性强压缩性大,强度很小

伊利石三层型TOT主要是K+离子键介于上二者之间介于上二者之间介于上二者之间

第二章

&土粒密度——固体颗粒的质量与其体积之比,即单位体积土粒的质量,单位g/cm3。

实测指标,其值2.60~2.80g/cm3。

&土的密度——土的密度是指土的总质量与总体积之比,即单位体积土的质量。

单位:

g/cm3。

土的干密度:

单位体积干土的质量。

多采用其它指标换算。

&含水率:

土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比（%）。

含水率是实测指标,是计算干密度、孔隙率、孔隙比的重要数据;饱和含水率实际是用质量比率来表征土的孔隙性的指标。

实测指标有天然含水率,土粒密度,天然密度

土中孔隙的数量用孔隙率和孔隙比来表示

&孔隙率是土中孔隙总体积与土的总体积之比,也叫孔隙度,百分率表示n=Vv/V*100%

&孔隙比是土中孔隙总体积与土中固体颗粒总体积的比值,小数表示e=Vv/Vs;二者关系e=n/（1-n）orn=e/（1+e）*100%

&细粒土的可塑性:

细粒土的含水率在液限和塑限两个稠度界限之间时,在外力作用下,可以揉塑成任意形状而不破坏土粒间的连结,并且在外力解除后仍保持已有的形状,细粒土的这种性质称为可塑性。

&液限WL——土由塑态转变为流态的界限含水率,又叫塑性上限（%）测定方法:

塑液限联合仪、锥式液限仪、碟式液限仪

&塑限WP——土由半固态转变为塑态的界限含水率,又叫塑性下限（%）测定方法:

塑液限联合仪、搓条法

&表征指标——细粒土的可塑性的大小用塑性指数IP来表示。

即液限和塑限的差值,用不带%的数值表示。

IP=WL-WP

&液性指数:

定义——粘性土的天然含水率和塑限WP的差值与液限和塑限差值（塑性指数）之比。

用小数表示。

IL=（W—WP）/IP

某一土样的天然含水率为25.0%,液限为34.0%,塑限为16.0%,则该土样的塑性指数（IP）为______,液性指数（IL）为______,该土属于细粒土中的______类型,处于______稠度状态。

土的透水性:

水在土的孔隙中渗透流动的性能,称为土的透水性。

渗透系数K是表示岩土透水性的指标

重点（看pptor书）&达西定律:

水力学:

Q=FV→V=KI

第三章

&标准压缩系数a1-2:

一般的工民建作用于地基土的压力为0.1―0.2MPa。

所以在工程实践中,常选择p1=0.1MPa,p2=0.2MPa所对应的压缩系数α1-2（标准压缩系数）作为判断土压缩性高低的标准。

&土的压缩定律:

在压力变化范围不大时,土的孔隙比的变化（减小值）与压力的变化（增加值）成正比。

&压缩特性的表示指标

&压缩系数:

α单位MPa-1或KPa-1,是表征土压缩性大小的重要指标,广泛应用于土力学计算中。

&定义-标准压缩系数a1-2:

&定义-压缩模量:

指土在有侧限的条件下受压时,在受压方向上的应力与相应的应变之比。

单位:

MPa（KPa）

&变形模量——无侧限（有侧胀）条件下,压应力与相应的压缩应变的比值通常称为变形模量（E0）,通过现场载荷试验求得。

P210

&指标高低判断抗压

土的抗剪强度的库仑定律

土的抗剪强度τ由内摩擦力σ·tgυ和内聚力C两部分组成,且与正应力σ成直线正比关系。

τ=σ·tgυ+c

其中:

τ——抗剪强度;σ——正应力（法向应力）

υ——内摩擦角（°）;C——内聚力（MPa）

σ·tgυ——内摩擦力;f=tgυ——内摩擦系数

土的击实性--最优含水率——某一种土,在某一击实功的作用下,只有在某一含水率时,土的干密度才能达到最大值,即取得最佳的击实效果,这一含水率称为最优含水率。

第四章

一般土的特征:

4.孔隙特征

5.透水性和压缩特征

6.可塑性

9.抗剪性

10.对土的工程地质性质起决定作用的因素

几种特殊土的工程地质特征

淤泥类土——高压缩性,低抗剪强度

黄土——湿陷性

膨胀土——胀缩性

红粘土——高塑性、收缩性

冻土——融陷性

盐渍土——溶陷性

第五章

岩石（体）与土（体）工程地质性质的差别:

1.岩石矿物颗粒之间存在致密而牢固的连结（结晶连结和胶结连结）,这是岩石区别于土并赋予岩石以优良工程地质性质的主要原因;土的颗粒间无连接、胶结连结或是水连结,连结力弱

2.岩石比土具有强度高,不易变形及整体性、抗水性强的特点,但当岩体中结构面发育时,岩体的完整性被破坏,将导致其力学性质变差,且表现出不均匀性（非均质性、各向异性）;

3.岩体中具有较高的地应力,地应力的存在使岩体的物理、力学性质变得更加复杂。

土体中地应力相对较小

岩石的软化性——岩石浸水后强度降低的性质

软化系数:

岩石的透水性:

岩石能被水透过的性质,常用渗透系数来表示。

其大小取决于空隙的数量、大小、方向及连通情况,一般认为,水在岩石中的流动符合达西定律应力应变曲线-弹性极限

峰值强度

岩石的变形参数

1变形模量E0（轴向应力σ/轴向应变εL）

弹性模量;变形模量（初始模量Ei、切线模量Et、割线模量Es）

2泊松比μ

工程上,常采用应力—应变曲线上抗压强度50%的应变点的横向应变与轴向应变之比。

单向受力条件下的岩石强度

根据外力的性质

1岩石的抗压强度—岩石单向受压时,能承受的最大压应力。

用于岩体工程分类、岩体稳定性评价

2岩石的抗拉强度——岩石单向受拉时,能承受的最大拉应力。

用于岩体稳定性评价

3岩石的剪切强度——岩石受剪力作用时抵抗剪切破坏的最大剪应力。

岩体稳定性计算必需的参数:

C和υ

根据岩石破坏类型

1拉断破坏

2剪断破坏

第六章

岩石与岩体的区别:

岩石是矿物或碎屑的集合体,例如火成岩,沉积岩,变质岩;

岩体——是由结构面和被结构面所分隔的岩石（岩块、结构体）构成的整体,处于一定的地应力状态中。

eg.边坡岩体,地基岩体、洞室围岩等

结构面——指发育于岩体中,具有一定方向和延伸性,有一定厚度的各种地质界面,如层理、层面、断层、节理、风化裂隙、卸荷裂隙、泥化夹层等。

软弱夹层——岩体中性质软弱,有一定厚度的软弱结构面或软弱带

岩体的结构类型划分4大类型P75

整体块状结构

层状结构

碎裂结构

散体结构

岩石质量指标RQD:

定义————大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度百分比

第七章

活断层:

一般理解为目前还在持续活动的断层,或在历史时期或近期地质时期活动过、极可能在不久的将来重新活动的断层。

后一种情况也可称为潜在活断层活断层的鉴别标志（加举例）

1地貌标志两种截然不同的地貌单元的分界线;错断同一地貌单元,如冲沟、溪流、阶地、冲积扇和山脊;理塘断裂理塘盆地段的地震地表破裂带

2地质标志活断层带物质结构松散,未胶结;老断层的破碎带有不同程度的胶结。

3水文地质标志导水性和透水性较强,泉水（尤其是温泉）,常沿断裂带呈线状分布。

宁夏石咀山红果子沟一带的活断层,将明代长城边墙水平错开1.45m（右旋）,且西升东降,垂直断距约0.9m。

4历史地震和地表错断资料标志地震记载:

各县志均对该县历史地震破坏情况有详细描述。

如川西活动断裂带——鲜水河断裂,沿断裂带发育了30多个温泉。

5地形变、地震等监测资料重复精密水准测量和三角测量密集的地震台网监测

地震震级基本定义:

距震中100km处的标准地震仪在地面所记录的以微米表示的最大振幅A的对数值。

M=lgA

地震烈度:

是衡量地震所引起的地面震动强烈程度的尺度。

特征周期（卓越周期）:

地表岩土体对基岩传来的不同周期的地震波有选择放大作用,某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤为明显和突出,这样就会使地震记录图上的这种波记录得多而好,这种周期就是该表层岩土体的特征周期（卓越周期）

特征周期的实质:

是波的共振,即当地壳深部传来的地震波周期与地表岩土体的自振周期相同时,由于共振作用而使地表振动加强。

卓越周期工程意义

表层岩土体的卓越周期T可由剪切振动微分方程导出:

T=4H/VS

式中:

H为岩土层厚度,VS为剪切波速度,显然层厚越大,剪切波速度越低（岩土越松软）,卓越周期就越长。

（判断题）场地工程地质条件对震害的影响（岩土类型和性质:

断裂:

地形地貌:

地下水）1基岩上地震动幅值小、持续短、震害轻震害:

基岩<硬土<软土

2地层结构下硬上软的结构震害重,而下软上硬的结构震害可减轻。

3深厚松软土地基卓越周期长,自振周期较长的高层建筑、烟囱和木结构房屋震害严重。

引起破坏的主要原因是共振。

4非发震断层对震害无明显影响,场地选址时避开发震断裂

5局部地形对震害影响显著突出、孤立的地形使地震动加强,低洼平坦的地形震害相对减轻。

第八章

斜坡定义:

指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。

包括自然斜坡（天然斜坡）和人工边坡。

斜坡中应力状态的变化

1斜坡坡面附近的主应力发生偏转,越接近坡面,最大主应力越与坡面平行,而最小主应力与之近乎正交,向坡体内逐渐恢复初始状态

2由于应力分异的结果,在坡面附近产生应力集中带,其中坡脚附近最大主应力（表现为切向应力）显著增高,最小主应力（表现为径向应力）显著降低,形成最大剪应力增高带,易发生剪切破坏。

3由于主应力迹线偏转,坡体内的最大剪应力迹线逐渐发生变化,由原来的直线变为凹向坡面的圆弧状。

4坡面处的径向压应力实际为零,坡面处处于两向应力状态。

斜坡变形按机制分类拉裂、蠕滑、弯折倾倒3种型式

1拉裂——在斜坡岩土体内拉应力集中部位或张力带内,形成张性裂隙。

拉裂分布特点:

坡肩部位,一般“上宽下窄”,走向与坡面平行;

危害:

岩土体完整性受到破坏;为风化营力深入到坡体深部以及地表水及雨水下渗提供了通道。

不利于斜坡的稳定。

2蠕滑——斜坡岩土体沿局部滑移面向临空方向的缓慢剪切变形。

蠕滑特点:

①均质岩土体中,受最大剪应力控制;

存在软弱结构面时,受缓倾坡外软弱面控制;

②变形速度缓慢,不易察觉,且一般产生于坡体内,未暴露于地表,应加强监测,并采取控制蠕滑的措施,使之不向滑坡方向演化。

3弯折倾倒——由陡倾板（片）状岩体组成的斜坡,当走向与坡面平行时,在重力作用下所发生的向临空方向同步弯曲的现象。

特点:

弯折倾倒程度由地面向深处逐渐减小;下部岩层往往折断,张裂隙发育,但层序不乱,层面间位移明显。

斜坡破坏---就岩体破坏机制而言,崩塌以拉断破坏为主、滑坡以剪切破坏为主、扩离则主要是由下部软弱层塑性流动破坏所致。

崩塌:

斜坡岩土体被陡倾的拉裂面破坏分割,突然脱离母体而快速位移,翻滚、跳跃和坠落下来,堆于崖下。

崩塌的特点:

1岩体以拉断破坏为主;

2多发生于高陡斜坡的坡肩部位;

3无依附面;

4爆发突然、运动快;

5质点垂直位移>水平位移

滑坡基本概念:

斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移现象。

特点:

岩体以剪切破坏为主;

较深层的破坏;

有依附面（滑面）;

速度往往较慢,且具有整体性;

质点水平位移>垂直位移。

对比:

崩塌的特点

岩体以拉断破坏为主

多发生于高陡斜坡的坡肩部位;

无依附面;

爆发突然、运动快;

质点垂直位移>水平位移

影响斜坡稳定性的因素（外加论述P126）

1、地形地貌条件

2、岩土类型和性质

3、岩体结构及地质构造

4、水的作用

5、地震

第十一章

泥石流——是山区特有的一种自然地质现象。

它是由于降雨（持续降雨、暴雨）、融雪、冰川融水等作用下而形成的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质的暂时性急水流。

它与山洪、滑坡、崩塌有什么区别?

泥石流与一般山洪的根本区别在于:

它是一种含有大量固体物质的流体,固体物质量有时超过水体量

崩塌、滑坡运动过程中水量很少,如果崩塌或滑坡体遭遇强暴雨,在地形条件有利时可形成泥石流。

泥石流的形成条件（三个基本条件）

1地形条件:

从上游到下游可分为3个区:

泥石流的形成区（汇水动力区和固体物质补给区）、流通区和堆积区。

2地质条件参考:

地质构造:

地质构造复杂,断层、褶皱发育,新构造活动强烈,地震烈度较高的地区,一般对泥石流的形成有利。

由于这些因素导致地表岩层破碎,滑坡、崩塌等不良地质现象发育,为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源。

（2）岩性:

结构疏松软弱、易于风化、节理发育的岩层,或软硬相间的层状岩体,易遭受破坏,碎屑物质来源丰富。

高频率的泥石流往往集中在板岩、片岩、片麻岩、混合花岗岩、千枚岩等变质岩系及泥岩、页岩、泥灰岩、煤系等软弱岩系和第四系堆积物分布区。

3气象水文条件参考:

（1）水是泥石流的组成部分,又是搬运介质的基本动力。

泥石流的形成是与短时间内突然性的大量水流密切相关。

突然性大量水流来源有:

a）强度较大的暴雨;（最常见）

b）冰川、积雪的强烈消融;

c）冰川湖、高山湖、水库等的突然溃决。

（2）水的另一作用:

浸润、饱和山坡松散物质,使其摩阻力减小,滑动力增大;以及水流对松散物质的侧蚀、掏挖作用产生滑坡、崩塌等,增加了泥石流的固体物质来源。

按泥石流流体性质分类:

粘性泥石流和稀性泥石流

粘性泥石流:

含有大量细粒粘土物质,固体物质含量占40%~60%,最高可达80%。

水和泥沙、石块凝聚成一个粘稠的整体,具有很大的粘性。

密度大（1.6~2.4t/m3）,浮托力强。

流经弯道时,有明显的爬高和截弯取直作用。

稀性泥石流:

水是主要成分,固体物质含量占10%~40%,且细粒物质少。

运动过程中,泥浆速度远远大于石块的运动速度,石块以滚动或跃移方式下泄