工程地质学基础

1《工程地质学基础》绪论一、名词解释1)工程地质学：地质学的一个分支学科，是一门研究与工程建设相关的地质环境问题，是工程科学和地质学相交叉的一门边缘学科。2)地质工程(Geoengineerig)：指以地质体为工程结构．以地质体为工程的建筑材料，以地质环境为工程的建筑环境修建的一种工程。3)工程地质条件（Engineeringgeologicalcondition）：指与工程建筑物有关的地质因素的综合。地质因素包括岩土类型及其工程性质、地质结构、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面，是一个综合概念。4)工程地质问题（Engineeringgeologicalproblem）：工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾或问题。二、填空工程地质学发展趋势是环境工程地质、矿山工程地质、地震工程地质、海洋工程地质五、简答1)工程地质学的任务是什么？①阐明建筑地区的工程地质条件，并指出对建筑物有利和不利的因素；②论证建筑物所存在的工程地质问题，并进行定性和定量评价，做出确切结论；③选择地质条件优良的建筑场地，并根据场地工程地质条件对建筑物配置提出建议；④研究工程建筑物建成后对地质环境的影响，预测其发展演化趋势，提出利用和保护地质环境的对策和措施；⑤根据所选定地点的工程地质条件和存在的问题，提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议，以及保证建筑物正常施工和使用所应注意的地质要求；⑥为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。2)工程地质学的研究方法是什么？工程地质学的研究方法主要有自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟试验法和工程地质类比法。自然历史分析法即为地质学的方法，它是工程地质学最基本的一种研究方法。工程地质学所研究的对象——地质体和各种地质现象，是自然地质历史过程中形成的，而且随着所处条件的变化，还在不断地发展演化着。查明各项自然地质条件和各种地质现象以及它们之间的关系，预测其发展演化的趋势及结果。数学力学分析法是在自然历史分析的基础上开展的，对某一工程地质问题或工程动力地质现象在进行自热历史分析之后，根据所确定的边界条件和计算参数，运用理论公式或经验公式进行定量计算。由于自然地质条件比较复杂，在计算时时常需要把条件适当简化，并将空间问题简化为平面问题来处理。一般的情况是，先建立一地质模型(物理模型)，随后抽象为数学模型，代入各项计算参数进行计算。2模型模拟试验法在工程地质研究中也常被采用，它可以帮助我们探索，自然地质用的规律，揭示某一工程动力地质作用或工程地质问题产生的力学机制以及发生、发展演化的全过程，以便我们作出正确的工程地质评价。工程地质类比法在工程地质研究中也是常用的一种方法，也可以用于定性评价，也可作半定量评价。它是将已建建筑物工程地质问题的评价经验运用到自然地质条件与之大致相同的拟建的同类建筑物中去。3)我国工程地质的研究现状是什么？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二、填空1）活动强度是以其长度和错动速率来表征的2）一般认为错动速率1mm/a以上的即为较强烈的活断层3）我国活断层的分布，根据活断层的类型和活动方向，可大致以东经105°为界，分为东西两部。4）如核电站应以场地为中心的300km半径范围。五、简答1）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；2）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；3⑵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。2地震工程地质一、名词解释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；3）震中：震源在地面上的垂直投影；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。二、填空1）地震按其发生的原因，可分为构造地震、火山地震和陷落地震。此外，还有因水库蓄水、深井注水和核爆炸等导致的诱发地震。3）破坏性地震在地球上是有规律地沿一定深度集中分布在特定的部位，总体呈带状展布。可以划分出环太平洋地震带、地中海—喜马拉雅地震带、大洋海岭地震带及大陆裂谷系地震带四大地震活动带。5）强烈地震的发生，必须具备一定的介质条件，结构条件和构造应力场条件。6）根据介质断裂特征和构造应力状态的不同，可将地震分为四类：单一主震型、主震—余震型、前震—主震—余震型、群震型7）地震波是一种弹性波，它包括体波和面波两种。体波分为纵波(P波)和横波4(S波)两种。面波也可分为瑞利波(R波)和勒夫波(Q波)两种。4）震级(M)是指距震中100km处的标准地震仪在地面所记录的微米表示的最大振幅A的对数值四、改错1）地震烈度是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确定。（）2）地震震级是衡量地震所引起的地面震动强烈程度的尺度。（）五、简答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一、名词解释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）二、填空1）砂土液化的危害性为：(1)地面下沉(2)地表塌陷(3)地基土承载力丧失(4)地面流滑四、改错1）地震愈强，历时愈长，则愈易引起砂土液化；且波及范围愈广，破坏愈严重。2）用标准贯入试验判定砂土液化时,若某一土层的实际贯入击数大于临界贯入击数,则该土层液化。（）五、简答1）影响砂土液化的因素有哪些？（1）沙土的组成一般来说，细砂比粗砂容易液化，级配均匀的比级配良好的容易液化，细砂比粗砂容易液化，主要原因是粗砂较细砂的透水性好，即使粗砂有液化现象发生，但因孔隙水超压作用时间短，其液化进行的时间也短。5（2）相对密度松砂比密砂容易液化。在粉土中，由于它是粘性土与无粘性土之间的过渡性土壤，因而其粘性颗粒的含量多少就决定了这类土壤的性质，从而也就影响液化的难易程度。（3）土层的埋深砂土层埋深越大，即有效覆盖压力越大，砂层就越不容易液化。地震时，液化砂土层的深度一般是在10m以内。（4）地下水位地下水位浅的比地下水位深的容易发生液化。对于砂类土液化区内，一般地下水位深度＜4m，容易液化，超过此深度后，就没有液化发生。对粉土的液化，在7度、8度、9度区内，地下水位分别小于1.5m、2.5m、6.0m，容易液化，超过此值后，则未发生液化现象。（5）地震烈度大小和地震持续时间多次震害调查表明：地震烈度高，地面运动强度大，就容易发生液化。一般5～6度地区很少看到有液化现象。实验结果还说明，如地面运动时间长，即使地震烈度低，也可能出现液化。4斜坡变形破坏工程地质一、名词解释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。二、填空1)推落式滑坡主要是由于斜坡上都张开裂缝发育或因堆积重物和在坡上部进行建筑等，引起上部失稳始滑而推动下部滑动．2)一般根据始滑部位不同而分为牵引式、推落式、平移式和混合式三、选择2)由干斜坡变形破坏过程为一累进性破坏过程,变形的基本形式有：拉裂、蠕动和弯曲倾倒，破坏的基本形式有：崩塌和滑坡五、简答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6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。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。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