福州大学工程地质学基础习题集1.docx

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福州大学工程地质学基础习题集1

工程地质学基础

习题集

教师：

***

环境与资源工程系

勘察技术与工程教研室

2002.2

一、名词解释

1.地震效应:

在地震影响所及的范围内，于地面出现的各种震害或破坏。

2.工程地质条件：

与工程建筑有关的地质因素的综合，这些因素包括岩土类型及其工程地质性质、地质构造、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面。

3.基本烈度：

是指在今后一定时间（一般按100年考虑）和一定地区范围内一般场地条件下可能遭遇的最大烈度。

4.滑坡预测、预报：

滑坡预测指的是滑坡可能发生的空间位置的判定。

滑坡预报指的是滑坡可能发生时间的判定。

5.岩溶：

地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用都叫岩溶作用，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。

6．活断层：

是指现今正在活动的断层，或近期曾活动过、不久的将来可能会重新活动的断层。

7．水库壅水淤积：

携带泥沙的河流进入水库壅水段后，泥沙扩散到全断面，随着水流夹沙能力沿流程降低，泥沙沉积于库底，并形成上游粗、下游细有规律分布的三角洲。

这就是水库壅水淤积。

8．渗透变形：

当动水压力达到一定值时，岩土中一些颗粒甚至整体就会发生移动而被渗流携走，从而引起岩土的结构变松，强度降低，甚至整体发生破坏。

9．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。

10．地震破裂效应：

强震导致地面出现地震断层和地裂缝，从而引起跨越破裂带及其附近的建筑物变形或失效。

11．喀斯特：

地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用及其所产生的地貌现象和水文地质现象。

12．混合溶蚀效应：

不同成分的水混合后，对碳酸岩盐的溶蚀性有所增强的作用。

13．等震线图：

由烈度相等的点所连成的线。

14、横向环流：

旋转轴与河流总方向一致的副流。

15、振动破坏效应：

由于地震力作用直接引起建筑物的破坏。

二、填空题

1、活断层在时空域内运动的参数有：

产状、长度、错动速率、错动周期、年龄判据、断距。

2一般活断层的破碎带由松散的碎屑物质组成，而老断层的破碎带均有不同程度的胶结。

所以松散、未胶结的断层破碎带，可作为判别活断层的地质特征。

3、强震发生的必备条件是、、。

4、纵波是由震源向外传播的，质点振动和波前进的方向，一疏一密地向前推进；它振幅，周期，速度。

5、泥石流是发生在。

泥石流活动过程与一般山洪活动的根本区别，是这种流体中含量很大，有时可超过量。

6、泥石流流域形态分类，可分为，流域呈形；，流域呈形；，流域呈形；

7、岩溶发育的三个基本条件是、、

。

8、引起建筑物失事的岩溶地基变形破坏的形式较多，常见的

有、、、。

9、影响斜坡的因素中，、是最主要因素，其它因素通过它才能起作用。

根据各因素对斜坡稳定性的影响程度，可分为两类：

一类为主导因素，是长期起作用的因素，有、、、等，另一类为触发因素，是临时起作用的因素，有、、等。

10、影响斜坡应力分布的因素有、、。

11、引起渗透变形的动力因素是，一旦当渗流的动水压力达到岩土的时，就会发生渗透变形。

12、土体抗渗强度取决其本身的结构。

制约渗透变形发生的土体结构特性，包括、和等因素。

13、一个典型滑坡所具有的8个基本形态要素为、、

、、、、、。

14、滑坡裂隙由于滑坡体在滑动过程中个部位受力性质和大小不同，滑速不同，因而不同部位产生不同力学性质的裂隙，其中裂隙多位于滑体后部，裂隙分布于滑坡体中前部两侧，裂隙一般分布于滑体前缘，裂隙位于滑体舌部。

15、挡墙是目前较普遍使用的一种抗滑工程，它位于滑体的，借助于以支挡滑体的下滑力，且与联合使用。

16、等震线图上最内一根等震线的长轴方向，就是震源断层面的。

当等震线长轴两侧基本对称，说明震源断层面近乎；若等震线部对称时，等震线的一侧则为断层面的倾向；不对称愈显著，说明断层面愈。

17、地震震级是衡量的尺度，由大小来衡量。

地震烈度是衡量的尺度，它不仅取决于，同时也受、、等因素的影响。

18、在相同地震力作用下，上震害最轻，其次为，而是最重的。

岩土性质和松软土厚度对震害的影响，其根本原因是的作用。

19、饱水的岩土体会影响地震波的传播速度，使场地烈度，地下水埋深愈，则烈度增加值。

地下水埋深在范围内影响最为明显；当地下水埋深大于时，影响就不明显了。

20、由于人类的而导致发生的地震，称为诱发地震，据已有报道，、、等都引起不同程度的地震活动，其中的震级较其它诱发地震高，甚至招致严重的破坏。

21、的地层错开，是活断层最可靠的地质特征。

另外，活断层往往构成的分界线，并加强了其差异性。

活动断裂带的和较强，因此当地形地貌条件合适时，沿断裂带常呈线状分布，且植被发育。

22、地震是在因所引起的振动作用或现象。

23、泥石流的形成必须具备三个基本条件，它们是、和。

典型的泥石流流域可划分为、和三个区段。

24、支挡工程是改善，提高斜坡最常用的措施，主要有、、和。

25、地层结构对震害由较大影响，一般情况是：

下硬上软的结构震害，而下软上硬则震害。

场地内微地形对震害有明显影响，总趋势是：

孤立突出的地形震害，而低洼平坦的地形震害相对。

26、斜坡形成过程中，由于应力分异的结果，在坡面附近产生。

不同部位应力状态不同，在坡脚附近，最大主应力，而最小主应力，甚至可能为。

由于大，形成了最大剪应力增强带，最易发生破坏。

在坡肩附近，在一定条件下坡面的和坡顶的可转化为拉应力，形成。

当斜坡越陡则此范围越大。

因此坡肩附近最易发生破坏。

27、河道水流一般都是紊流，其最基本的特征是

。

三、选择题

1、在渗流作用下单个土颗粒发生独立移动的现象，成为（A、C）

Ａ.管涌B.流土C.潜蚀D.流沙

2、在泥石流地段选择交通线路时，一般在哪个区不容许线路通过。

（B）

Ａ.流通区B.形成区C.停积区D.都可以

四、简答题

1、简述粘滑型断层和蠕滑型断层的异同。

2、在实际施工过程中，汲水井防止管涌的措施主要是什麽？

对材料有何要求？

3、在斜坡稳定性研究中，主要软弱面与斜坡临空面的关系至关重要，以一组软弱结构面为例，可分为几种基本情况？

并简述各种情况下发生滑坡的可能性。

4、简述由横向环流所造成的河流在同一断面上既有侵蚀又有淤积的规律。

5、山区河流与平原河流的侵淤特征各怎样？

6、什麽是砂土液化？

简述砂土液化的机理。

影响砂土液化的因素有哪些？

答：

（1）、砂土液化：

饱水砂土因地震而受到强烈振动，使砂粒处于悬浮状态，丧失强度，致使地基失效的现象，称为砂土液化或振动液化。

（2）、砂土液化的机理是：

在地震过程中，较疏松的饱水砂土在地震动引起的剪切力反复作用下，砂粒间相互位置产生调整，而使砂土趋于密实。

砂土要变密实就势必排水，但在急剧变化的周期性地震力作用下，伴随砂土孔隙度减小而透水性变弱，因而排水愈来愈不通畅。

应排除的地下水来不及排走，而水又是不可压缩的，于是就产生了剩余孔隙水压力（或超孔隙水压力）。

此时，砂土的抗剪强度为:

τ=[σ-（u0+Δu）]tgφ。

显然，砂土的抗剪强度将随着超孔隙水压力的增长而不断降低，直至完全抵消法向压力而使抗剪强度丧失殆尽。

此时地面就可能出现喷沙冒水和塌陷现象，地基土丧失承载能力而失效。

（3）、影响砂土液化的因素主要有：

土的类型和性质、饱水砂土的埋藏分布条什以及地震动的强度和历时。

疏松饱水的细砂土和粉土，容易液化；饱水砂土埋藏愈浅、砂层愈厚，则液化的可能性愈大。

当饱水砂层埋深在10-15m以下时就难于液化了。

地震愈强、历时愈长，则愈易引起砂土液化，而且波及范围愈广，破坏愈严重。

7、影响滑坡的因素有多种，这些因素分别从哪三方面影响着斜坡的稳定？

答：

影响斜坡稳定性的因素复杂多样，有自然的和人为的，其中主要是斜坡岩土类型和性质、岩体结构和地质构造、风化、水的作用、地震和人类工程活动等。

各种因素主要从三方面影响着斜坡的稳定。

第一方面影响斜坡岩土体的强度，如岩性、岩体结构、风化和水对岩土的软化作用等。

第二方面影响着斜坡的形状，如河流冲刷、地形和人工开挖斜坡、填±等。

第三方面影响斜坡内应力状态。

如地震、地下水压力、堆载和人工爆破等。

8、简述崩塌与滑坡的异同。

答：

（1）、崩塌与滑坡是斜坡发生破坏的两种形式。

（2）、a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，即为崩塌。

滑坡：

斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移现象。

b、按崩塌的规模，可分为山崩和坠石。

按物质成分，又可将崩塌分为岩崩和土崩。

滑坡的规模有的可以很大，达数亿至数十亿立方米。

c、崩塌的特征是：

一般发生在高陡斜坡的坡肩部位，质点位移矢量铅直方向较水平方向要大得多，崩塌发生时无依附面，往往是突然发生的，运动快速。

滑坡的特征是：

通常是较深层的破坏，滑移面深入到坡体内部以至坡脚以下，质点位移矢量水平方向大于铅直方向，有依附面（即滑移面）存在，滑移速度往往较慢，且具有整体性。

滑坡是斜坡破坏型式中，分布最广、危害最为严重的一种。

9、对泥石流的防治，通常采用怎样的措施？

答：

综合治理原则原则：

整个泥石流沟流域全面规划，并突出重点；工程措施与生物措施相结合，要因地制宜，因害设防。

下面分区段讨论一下防治对策与措施。

（1）泥石流形成区是全流域防治的重点地段。

一般采用植树造林和护坡草被，来加强水土保持，并修建坡面排水系统调节地表径流，以防止沟源侵蚀。

采取上述措施的目的，是为了减少或消除泥石流固体物质的补给来源，以控制泥石流的暴发。

（2）泥石流流通区一般修筑拦挡工程。

最常采用的措施是沿沟修筑一系列不高的低坝或石墙以拦截泥石。

为了防止规模巨大的泥石流破坏重要城镇或重大工程，还需修建高大的泥石流拦挡坝。

（3）泥石流堆积区一般采用排导措施，以保护附近的居民点、工矿企业、农田及交通线路。

主要的排导工程是泄洪道和导流堤。

泄洪道能起到顺畅排泄泥石流的作用，使之在远离保护区停积下来。

导流堤能起到引导泥石流转向的作用，必须修筑于出山口处，以确保被保护对象的安全。

此外，为了确保交通线路的安全，还需采取一些行之有效的专门防治措施。

如跨越泥石流的桥梁、涵洞、穿越泥石流的护路明洞、护路廊道、隧道、渡槽等防护工程。

10、试说明地下水位大幅度下降会引起地面沉降的原理。

答：

根据有效应力原理，饱和土体所受到的总应力σ为有效应力

与孔隙水压力u之和，即σ=

+u

其中有效应力是经过土骨架传递下去的，而孔隙水压力作用于孔隙水上，不能使土体发生体积和强度变化。

当地下水位大幅下降，使得孔隙水压力u减小，由于总应力σ不变，必然引起有效应力

增大，直接作用于骨架，使骨架压缩，导致地面沉降。

11、工程地质勘查的基本任务具体有哪些？

答：

（1）查明建筑地区的工程地质条件，指出有利和不利条件。

（2）分析研究与建筑有关的工程地质问题，作出定性评价和定量评价，对建筑物的设计和施工提供可靠的地质依据。

（3）选出工程地质条件优越的建筑场地。

（4）配合建筑物的设计与施工，提出关于建筑物类型、结构、规模和施工方法的建议。

（5）为拟定改善和防止不良地质条件的措施提供地质依据。

（6）预测工程兴建后对地质环境造成的影响，制定保护地质环境的措施。

五、论述题

1、工程上发生的渗透变形是一种什么现象？

经常在什么样的条件下发生？

如何防治？

答：

（1）渗透水流作用于岩土上的力，称渗透压力或动水压力。

当此力达到一定值时，岩土中一些颗粒甚至整体就会发生移动而被渗流携走，从而引起岩土的结构变松，强度降低，甚至整体发生破坏。

这种工程动力地质作用或现象，称之为渗透变形或渗透破坏。

（2）渗透变形类型可以划分为潜蚀和流土两种基本型式。

A、潜蚀

在渗流作用下单个土颗粒发生独立移动的现象，称潜蚀或管涌。

潜蚀较普遍地发生在不均匀的砂层或砂卵（砾）石层中，细粒物质从粗粒骨架孔隙中被渗流携走，使土层的孔隙和孔隙度增大，强度降低，发展下去会呈现“架空结构”，甚至造成地面塌陷。

潜蚀应包括机械潜蚀和化学潜蚀两种。

A、机械潜蚀是指渗流的机械冲刷力把细小的土颗粒携走，而较大颗粒仍留在原处。

B、当土中含有可溶盐类的颗粒或胶结物时，水流溶蚀了它们，使土的结构变松，孔隙度增大，水流的渗透能力加强，这就是化学潜蚀。

潜蚀在自然条件下和工程活动中均会发生。

人们习惯地将工程活动中发生的潜蚀称为管涌。

根据渗透方向与重力方向的关系，可将管涌分为垂直管涌和水平管涌两种。

B、流土

在渗流作用下一定体积的土体同时发生移动的现象，称流土或流沙。

流土一般发生在均质砂土层或粉土中。

流土的危害性较管涌大，它可使土体完全丧失强度。

这种现象一般在工程场地中发生。

如在饱水粉、细砂土和粉土中开挖基坑或地下巷道掘进时，发生的涌沙现象即是。

潜蚀和流土是可以转化的，潜蚀的发展、演化，往往可以转化为流土。

（3）引起渗透变形的动力因素是动水压力，一旦当渗流的动水压力达到岩土的抗渗强度时，就会发生渗透变形。

A、每一个土颗粒在水头差作用下承受来自水流的渗透力即动水压力。

B、土的抗渗强度——结构特性

土体抗渗强度取决其本身的结构。

制约渗透变形发生的土体结构特性，包括土中粗细颗粒直径比例、细粒物质的含量和土的级配特征、颗粒形状及排列方式等因素。

（a）只有当土中细颗粒的粒径d小于粗颗粒的骨架孔隙直径时，才能发生潜蚀。

土愈疏松就愈易产生渗透变形。

（b）细颗粒的含量

天然无粘性土的颗粒组成相当复杂，其分布曲线有单峰型、双峰型和多峰型。

目前对渗透变形意义较大的双峰型土作了不少研究工作。

这种土的特点是在其颗粒组成分布曲线上具有两个峰点，并在峰点之间有一明显“断裂点”。

因此，可以认为这种土是由粗、细两组颗粒构成的。

当细粒物质含量>35%时，为流土；

当细粒物质含量<25%时，为潜蚀；

当细粒物质含量在25%-35%时，流土和潜蚀均可能发生；

（c）土的级配特征

土的级配特征可用土的不均粒系数Cu表示。

Cu值愈大，说明土愈不均匀，级配愈好。

当Cu<10时，主要形式是流土。

当Cu>20时，主要形式是潜蚀。

当Cu在10-20之间时，流土和潜蚀均可能发生。

（4）、渗透变形的防治

渗透变形的防治，通常采用三方面措施，即改变渗流的动力条件、保护渗流出口和改善土石性质，可根据工程类别和具体地质条件选择。

下面介绍几类工程的防治措施。

A、建筑物基坑及地下巷道施工时流沙的防治措施

建筑物基坑主要采取人工降低潜水位的办法，使潜水位低于基坑底板。

这种措施既防治了流沙。

又免除地下水涌入基坑。

也可采用板桩防护墙施工。

水平巷道、竖井开挖遇流沙时，可采用特殊的施工方法，如水平巷道可采用盾构法施工，竖井可采用沉井式支护掘进。

也有采用冻结法或电动硅化法等改善砂土性质的办法，使施工顺利进行。

B、汲水井防止管涌的措施

主要措施是在；过滤管与井壁间隙内充填反滤料，以保护渗流出口。

反滤料的粒径选择，必须要考虑到被保护含水层中管涌颗粒的大小，使细颗粒不能通过反滤料的孔隙为原则。

此外，过滤管外若缠绕丝网的话，要选择合适的网眼直径。

C、土石坝防治渗透变形的措施

兴建于松散土体上的土石坝，防治渗透变形的主要措施有：

垂直截渗、水平铺盖、排水减压和反滤盖重四项。

（a）垂直截渗

常用的方法有粘土截水槽、灌浆帷幕和混凝土防渗墙等。

（b）水平铺盖

当透水层很厚，垂直截渗措施难以奏效时，常采用此法。

其措施是在坝上游铺设粘性土铺盖，该粘性土的渗透系数应较下伏坝基小2—3个数量级，并与坝体的防渗斜墙搭接。

（c）排水减压

在坝后的坝脚附近设置排水沟和减压井，它们的作用是吸收渗流和减小溢出段的实际水力梯度。

（d）反滤盖重

反滤层是保护渗流出口的有效措施，它既可以保证排水通畅，降低溢出梯度，又起到盖重的作用。

典型的反滤层结构为分层铺设三层粒径不同的砂砾石层，层界面与渗流方向正交，粒径由细到粗。

2、在野外如何识别滑坡，在工程中一般采用哪些治理措施？

答：

（一）在实际滑坡调查工作中，主要是通过遥感信息、地面地质测绘和勘探试验方法来进行的。

（1）、应用遥感信息识别滑坡，主要采用航空遥感所提供的大比例尺（1：

10000—1：

15000）黑白和彩红外像片来进行。

在航片上识别滑坡，实质就是识别滑坡的形态要素，然后结合搜集研究地区的地质资料进行综合分析，从而确认滑坡的存在。

典型滑坡在航摄像片上所显示的地形地貌特征尤为明显。

在较顺直的山坡上突然出现圈椅状的陡坎或陡壁，其下为封闭洼地，再向下则表现为上凹下凸坡形，有时可见台阶状平地，更低一些的部位则为垅洼起伏的舌形坡地，突出于沟谷或河边，甚至将河道向对岸推移，阶地变位，其两侧有沟谷发育，并表现为双沟同源的景观。

整个滑坡体平面形状如长舌形、梨形或三角形等。

利用遥感图像进行滑坡判读，在区域性滑坡群的识别方面优点是很多的。

它突出地表现为效率高、视野广和准确度高，是一种有效的手段。

但是需要提出的是，滑坡是一种复杂的工程动力地质现象，通过航空遥感手段识别的滑坡，必须要通过地面地质测绘及勘探试验等手段来验证。

（2）、地面地质测绘是识别滑坡的最主要手段。

因为通过地面调查，可直接观察到滑坡各形态要素，并可搜集到滑动的证据。

斜坡经过滑动破坏之后地形特征比较明显，特别是站在滑坡对岸高处了望时，滑坡区的地形地貌特征更是清楚。

一般情况下，滑坡体上的岩石较周围岩石破碎，结构较松散；岩层产状与周围岩层产状也不一致，尤其是滑坡剪出口处的岩层较破碎，可见反翘现象。

在滑体上还会产生小褶皱和断裂。

滑坡侧沟调查在识别滑坡中往往起着重要作用，因为若沟谷深切至滑坡床时，在侧沟壁上常可见到滑动面（带）物质，也可观察到岩层层序的扰动。

滑坡作用的结果可以改变地下水的径流状况，由于滑坡面（带）往往是一些不透水泥质物质，滑坡体本身渗透性又相对较强，因而滑坡体前缘或两侧多见泉水出露，有时在表面局部形成积水洼地。

此外，新生滑坡体上的植被覆盖较周围要好，树木歪斜零乱，可见到醉汉林和马刀树。

建筑物及地面变形破坏现象也可作为滑坡存在的佐证之一。

（3）、勘探手段包括钻探、坑探和物探，是为了了解滑坡体的结构、岩石破碎程度、地下水位，确定滑动面（带）的位置、形状以及对滑带物质进行物理力学性质试验。

勘探工作的布置，应根据航片和地面测绘所了解的滑坡体的大小、形状和地质条件来进行，一般起码应布置纵横两条勘探线。

在同一条勘探线上可联合应用不同类型的勘探手段和方法，以便于分析比较。

对滑带物质进行物理力学性质试验，可在乎硐中作原位剪切试验，以求取滑带的抗剪强度参数（C、φ值）。

（二）、在工程中，针对不同情况，斜坡变形破坏的防治措施大致可分为以下几类。

（1）、支挡工程

是改善斜坡力学平衡条件，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。

（2）排水

斜坡变形破坏常与水的作用有密切关系，因此要采取措施排除斜坡地段的地表水和地下水，以消除或减轻水对斜坡的危害作用。

可使坡体中的含水量及其中的空隙水压力降低，以增强抗滑力和减小下滑力。

排水的措施有截水沟、盲沟、水平钻孔、盲洞、集水井等。

它们一般是与其他措施配合使用。

（3）、减荷反压

这一方法在滑坡防治中应用较广。

将减荷削下的土石堆于斜坡或滑体前缘的阻滑部位，使之既起到降低下滑力，又增加抗滑力的良好效果。

（4）、其他措施

A、护坡，为了防止水流对斜坡的冲刷或浪蚀，一般采用挡水防护工程（如：

挡水墙、防波堤、砌石及抛石护坡等）和导水工程；也可以防止坡面的风化，采用喷浆、灰浆抹面和浆砌石等。

B、改善岩土性质，如化学灌浆法、电渗排水法和焙烧法，来提高岩土体的抗滑能力。

防御绕避，一般适用于线路工程。

如：

明硐和御塌棚、外移作桥和内移作隧。