搜索
2013/5/11地质工作研究室1工程地质学概论1、工程地质学的主要研究任务是什么①阐明建筑地区的工程地质条件，并指出对建筑物有利的和不利的因素；②论证建筑物所存在的工程地质问题，进行定性和定量的评价，作出确切的结论；③选择地质条件优良的建筑场址，并根据场址的地质条件合理配置各个建筑物；④研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响，预测其发展演化趋势，并提出对地质环境合理利用和保护的建议；⑤根据建筑场址的具体地质条件，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、什么是工程地质条件？工程地质条件指的是工程建筑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。3、什么是工程地质问题？工程地质问题指的是工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾或问题。4、工程地质学的研究方法有哪些？工程地质学的研究方与它的研究内容相适应的，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。四种研究方法各有特点，应互为补充，综合应用。其中自然历史分析法是最重要和最根本的研究方法，是其它研究方法的基础。5、不良地质现象：对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象。它泛指地球外动力作用为主引起的各种地质现象，如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、土洞、河流冲刷以及渗透变形等，它们既影响场地稳定性，也对地基基础、边坡工程、地下洞室等具体工程的安全、经济和正常使用不利。1、活断层的定义：活断层指目前正在活动着的断层或近期有过活动且不久的将来可能会重新发生活动的断层（即潜在活断层）。美国原子能委员会（USNRC）：（1）在3.5万年内有过一次或多次活动的断层（2）与其他活动断层有联系的断层（3）沿该断裂发生过蠕动或微震活动活断层的类型：按照位移方向与水平面的关系：（1）正断型活断层差异升降活动为它的断陷盆地边缘。下降盘分支断层多见，形成地堑式的正断层组合。（2）逆断型活断层多分布于板块碰撞挤压带。上盘变形带大，出现多分支断层。（3）走滑型活断层常分布于大陆内部的地块之间的接触部位，水平错动量大，断层带宽度不2013/5/11地质工作研究室2大，很少分支断裂。活断层的活动方式：（1）粘滑型活断层：间歇性突然滑动，常伴有地震活动，也称为地震断层。发生在强度较高的岩石中，断层带锁固能力强，危害大。发震断裂特征：深断裂，裂谷，板块接触带。（2）蠕滑型活断层沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动，发生在强度较低的软岩中，断层带锁固能力弱，一般无震发生，有时可伴有小震。2、活断层的特征及分类（1）活断层是深大断裂复活的产物;（2）活断层具有继承性和反复性;（3）活断层按活动方式可以分为地震断层（粘滑型活断层）和蠕变断层（蠕滑型活断层）;3、活断层的识别标志有哪些？■地质方面●最新沉积物的错断●活断层带物质结构松散●伴有地震现象的活断层，地表出现断层陡坎和地裂缝■地貌方面●断崖：活断层两侧往往是截然不同的地貌单元直接相接的部位●水系：对于走滑型断层（1）一系列的水系河谷向同一方向同步移错（2）主干断裂控制主干河道的走向●山脊、山谷、阶地和洪积扇错开：走滑型活断层●近期断块的差异升降运动，可使同一级夷平面分离解体，高程相差较大●不良地质现象呈线形密集分布■水文地质方面●导水性和透水性较强●泉水常沿断裂带呈线状分布，植被发育■历史资料方面●古建筑的错断、地面变形●考古●地震记载■地形变监测资料●水准测量、三角测量4、活断层区的建筑原则有哪些？1、建筑物场址一般应避开活动断裂带；2、线路工程必须跨越活断层时，尽量使其大角度相交，并尽量避开主断层；3、必须在活断层地区兴建的建筑物，应尽可能地选择相对稳定地块即“安全岛”，尽量将重大建筑物布置在断层的下盘；4、在活断层区兴建工程，应采用适当的抗震结构和建筑型式。1、简述地震震级及烈度的概念及差异。震级：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所决定。烈度：地面震动强烈程度，受地震释放的能量大小、震源深度、震中距、震域介2013/5/11地质工作研究室3质条件的影响。在工程应用中常有地震基本烈度和设防烈度(设计烈度)之分。地震基本烈度：一定时间和一定地区范围内一般场地条件下可能遭遇的最大烈度。——一个地区的平均烈度设防烈度(设计烈度)：是抗震设计所采用的烈度。是根据建筑物的重要性、经济性等的需要，对基本烈度的调整。2、简述地震发生的条件(1)介质条件：多发生在坚硬岩石中(2)结构条件：多产生在活断层的一些特定部位:端点、拐点、交汇点等。(3)构造应力条件：多发生在现代构造运动强烈的部位，应力集中3、地震效应类型地震效应可以分为振动破坏效应、地面破坏效应和斜坡破坏效应。4、简述卓越周期的概念：地震波在地层中传播时，经过各种不同性质的界面时，由于多次反射、折射，将出现不同周期的地震波，而土体对于不同的地震波有选择放大的作用，某种岩土体总是对某种周期的波选择放大得突出、明显，这种被选择放大的波的周期即称为该岩土体的卓越周期。5、简述场地工程地质条件对震害的影响(1)岩土类型及性质★软土＞硬土，土体＞基岩★松散沉积物厚度越大，震害越大★土层结构对震害的影响软弱土层埋藏愈浅、厚度愈大，震害愈大。(2)地质构造离发震断裂越近，震害越大，上盘尤重于下盘。(3)地形地貌突出、孤立地形震害较低洼、沟谷平坦地区震害大(4)水文地质条件地下水埋深越小，震害越大。6、简述地震区抗震设计原则、措施(1)场地选择原则1)避开活断层2)尽可能避开具有强烈振动效应和地面效应的地段3)避开不稳定斜坡地段4)尽可能避开孤立地区、地下水埋深浅的地区(2)抗震措施(持力层和基础方案的选择)1)基础砌置在坚硬土层上2)砌置深度应大一些，以防发震时倾斜3)不宜使建筑物跨越性质不明的土层上4)建筑物结构设计要加强整体强度，提高抗震性能。1、砂土液化的定义：砂土液化：饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下，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、简述影响砂土液化的因素2013/5/11地质工作研究室41)土的类型及性质★粒度：粉、细砂土最易液化。★密实度：松砂极易液化，密砂不易液化。★成因及年代多为冲积成因的粉细砂土，如滨海平原、河口三角洲等。沉积年代较新：结构松散、含水量丰富、地下水位浅2)饱和砂土的埋藏分布条件★砂层上覆非液化土层愈厚，液化可能性愈小。★地下水位埋深愈大，愈不易液化。3)地震活动的强度及历时地震愈强，历时愈长，则愈引起砂土液化，而且波及范围愈广。1、岩石风化的类型：岩石风化的类型有物理风化、化学风化和生物风化。2、风化：岩石在各种风化营力作用下，发生的物理和化学变化过程。2、风化壳的概念：遭受风化的岩石圈表层。或者表层不同深度的岩石，遭受风化程度的不同，形成不同成分和结构的多层残积物，由其构成的复杂剖面称为风化壳。3、影响岩石风化的因素？(1)气候因素■温度●温差大、冷热变化频率快：有利于物理风化●温度高：有利于化学风化■降雨(湿度)●降雨量大：有利于化学及生物风化(2)岩性■矿物成分：抗风化能力●氧化物硅酸盐碳酸盐和硫化物●最稳定的造岩矿物：石英●岩浆岩：酸性岩中性岩基性岩超基性岩●变质岩：浅变质岩中等变质岩深变质岩●沉积岩：抗风化能力岩浆岩、变质岩■化学成分：●活动性强的元素：K、Na等●活动性弱的元素：Fe、Al、Si等●同一种元素，所组成的化合物不同，岩石的抗风化能力也不同■结构特点●单一矿物组成的岩石抗风化能力较强：单矿岩复矿岩●矿物成分相同：等粒结构不等粒结构●单粒结构岩石抗风化能力较强●Si质胶结Ca质胶结泥质胶结(3)地质结构：断层、层面、节理、沉积间断面、侵入岩与围岩接触面等●断层带(裂隙密集带)：囊状风化●层理面：差异风化—崩塌等●节理、裂缝面：球形风化(4)地形2013/5/11地质工作研究室5■高度●海拔高地区：以物理风化为主●海拔低地区：化学风化速度较快■坡度●陡坡地段：风化速度较大，风化壳较薄●缓坡地段：风化速度较慢，风化壳较厚(5)其它因素■地壳运动●强烈上升期：风化速度快，风化壳厚度不大●稳定期：风化彻底，风化壳厚度大■人类活动●人工开挖基坑、边坡、隧洞、砍伐森林等3、岩石风化的分带标志(1)颜色●风化岩石在外观上表现出颜色的差异(2)破碎程度：风化程度越深，原岩破碎程度愈大●从深部完整新鲜岩石至地表：岩块→块石→碎石→砂粒→粉粘粒●总体上：上部以粉粘粒为主，夹砂粒、碎石；下部以块石、碎石为主，裂缝中夹粉粘粒、砂粒(3)矿物成分变化：不同风化带，矿物组合特点不同●剧风化带：除石英外，大部分矿物已经变异，形成稳定的矿物，如粘土矿物●弱、微风化带：矿物变异主要发生在块石裂缝周围，形成薄膜(4)水理性质及物理力学性质的变化由上至下：●孔隙性、压缩性由大变小●吸水性由强→弱●波速由小→大●强度由低→高4、岩石风化的防护措施：表面铺盖（粘土、水泥、沥青材料）、化学材料充填（在岩石裂隙中充填化学材料，形成保护膜）、植被概念：渗透:在岩土体空隙中运动的地下水。渗透力：地下水在渗流过程中对岩土体作用的力，称渗透力或动水压力渗透变形：岩土体在地下水渗透力（动水压力）的作用下，部分颗粒或整体发生移动，引起岩土体的变形和破坏的作用和现象。或渗透破坏)。表现为鼓胀、浮动、断裂、泉眼、沙浮、土体翻动等。临界水力梯度：单元体处于临界悬浮状态，即将发生流土。此时渗流的水力梯度为临界水力梯度1、渗透变形的定义及类型：渗透变形：岩土体在地下水渗透力（动水压力）的作用下，部分颗粒或整体发生移动，引起岩土体的变形和破坏的作用和现象。管涌：在渗流作用下，单个土颗粒发生独立移动的现象，又称潜蚀。根据渗透方向与重力方向的关系：垂直管涌、水平管涌按渗流方向与土层接触面的关系：垂直接触管涌、平行接触管涌2013/5/11地质工作研究室6流土：在渗透作用下，一定体积的土体同时发生移动的现象。2、渗透变形产生的条件：1)渗流的动水压力及临界水力梯度当dp=dQ时，单元体处于悬浮状态，发生流土。此时渗流的水力梯度为临界水力梯度Icr。土粒越密实，n越小，Icr越大，土体越不容易发生渗透变形。(2)体结构特征决定了土体的抗渗强度■粗细颗粒直径比例：土体的排列方式决定着D/d0的值：当排列疏松时，D/d0减小，D/d减小，渗透变形广泛。当排列密实时，D/d0增大，D/d增大，渗透变形不广泛。■细颗粒的含量：用细颗粒含量(来判别双峰型砾土的渗透变形型式：细颗粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的抗渗强度增加，不易发生渗透变形。■土的级配特征：(3)宏观地质因素■地层组合关系：单一型：多位于河流的上游，一般为砂卵（砾）石层，一般发生管涌，随着细粒成分的增多，可能流土。双层型：主要考虑表层粘性土的性质、厚度、完整程度。多层型：除考虑表层粘性土层外，还考虑砂层透镜体或粘性土层透镜体或相变等造成水力梯度的突变等原因。■地形地貌条件：沟谷切割等改变了渗流的补给、渗流的长度、出口条件等。(4)工程因素施工等破坏了表层具有防渗作用的弱透水层。3、简述渗透变形的预测步骤(1)根据土体类型和性质，判定是否容易发生渗透变形及变形的类型(2)确定土体中各点的实际水力梯度，尤其是最大水力梯度(3确定相对于该土体的临界水力梯度和允许水力梯度(4)判定渗透变形的可能性及其范围4、渗透变形的防治措施(1)垂直截渗：防渗帷幕、截水槽、混凝土防渗墙(2)铺盖(3)人工降低地下水位(4)反滤盖重(5)物理、化学方法改造、冻结、电动硅化、灌浆（化学浆液1、地面沉降的定义地面沉降:指地面高程的降低，或指地壳表面某一局部范围内的总体下降运动2、地面沉降的地质环境有哪几种模式？近代河流冲积环境模式近代三角洲平原沉积环境模式断陷盆地沉积环境模式2013/5/11地质工作研究室73、地面沉降的防治措施(1)压缩用水量(2)人工补给地下水（人工回灌）(3)调整地下水开采层位4、试