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工程地质学2009.7.12一、概念1.工程地质条件：与工程建筑有关的地质要素的综合，包括地形地貌条件、岩土类型及其工程地质性质、地质结构及地应力、水文地质条件、物理（自然）地质作用以及天然建筑材料等六个要素。2、工程地质问题：工程建筑与工程地质条件（地质环境）相互作用、相互制约而引起的，对建筑本身的顺利施工和正常运行以及对周围环境可能产生影响的地质问题称为工程地质问题。3、区域地壳稳定性：是指工程建设地区现今地壳在内外动力地质作用下的稳定程度4、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。5、地震：在地壳表层，因弹性波传播所引起的振动作用或现象，称为地震。6、里氏震级：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。M=logA7、烈度：是指地面及各类建筑物遭受地震破坏的程度。8、基本烈度：一个地区今后一定时期（100年）内，一般场地条件下可能遭遇到的最大地震烈度。9、诱发地震：由于人类工程、经济活动而导致发生的地震称为诱发地震。10、地震效应：在地震作用影响所及的范围内，在地面出现的各种震害或破坏，称为为地震效应。11、场地和地基的破坏效应：是指造成建筑物破坏的直接原因是由于场地和地基稳定性引起的，也就是说、地震时首先是场地和地基破坏从而产生建筑物和构筑物破损并引发其他灾害。12、震动破坏作用地震时地震波在岩土体中传播，给建筑物施加一个附加荷载，即地震力。当地震力达到某一限度时，建筑物即发生破坏。这种由于地震力作用直接引起建筑物破坏的作用成为震动破坏作用。13、斜坡变形：是指斜坡应力状态的变化，使原有的平衡被打破，局部应力集中超过该部位岩土体的强度，引起局部剪切错动，拉裂并出现小位移但没有造成整体性的破坏。14、斜坡破坏：当斜坡变形进一步发展，破裂面不断扩大并相互贯通，使斜坡岩土体的一部分分离开来，发生较大的位移，这就是斜坡的破坏。15、滑坡：斜坡上的岩土体，沿贯通的剪切破坏面（带），产生以水平运动为主的现象。16、崩塌：斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面分分割的块体突然脱离母体并以垂直运动为主，翻滚跳跃而下，这种现象和过程称为崩塌。17、边坡稳定系数：滑面上的总抗滑力与总下滑力的比值。18、渗透压力：渗透的水流作在岩土上的力，称为渗透压力。19、动水压力：单位体积土体所受的渗透压力。20、渗透变形或渗透破坏：当渗透压力达到一定值时，岩土中的一些颗粒甚至整体就会发生移动而被渗流带走，从而引起岩土的结构变松，强度降低，甚至整体发生破坏。这种工程地质作用或现象称为渗透变形或渗透破坏。21、管涌（潜蚀）是在渗流作用下单个土颗粒发生独立移动的现象。22、流土：是在渗流作用下一定体积的土体同时发生移动的现象。23、临界水力梯度：当渗透压力等于有效重力时元土体呈悬浮状态，发生流土。此时渗流的水力梯度即为临界水力梯度24、允许水力梯度：是以临界水力梯度除以安全系数m来获得，即I允=Icr/m25地面沉降是指地面高程的降低又称地面下沉或地沉，均为地壳表层某一局部范围内的总体下降运动。26地裂缝是地表岩土体在自然因素和人为因素作用下，产生开裂并在地面形成一定长度和宽度裂缝的现象。27、岩层与地表移动：矿山开采破坏了岩体内部原有的力学平衡状态，使岩层位移、变形，岩体的完整受到破坏。当开采面积达到一定范围之后，起始于采场附近的移动和破坏将扩展到地表，称为岩层与地表移动，又称为地表沉陷。二。填空1.工程地质条件包括地形地貌条件、岩土类型及其工程地质性质、地质结构及地应力、水文地质条件、物理（自然）地质作用以及天然建筑材料等六个要素。2.工程地质研究方法：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。3.活断层的参数包括：产状、长度、断距、错动速率、错动周期和活动年龄等。4.活断层按其活动方式分为：地震断层（或粘滑型断层）、蠕变断层（或蠕滑型断层）。5.地震成因学说有主要有断层学说、岩浆冲击学说、相变学说和温度应力学说等。地震类型：构造地震、火山地震、陷落地震（或塌陷地震）和诱发地震。6.地震易发生的活断层的部位：活断层的端点、拐点、交汇点、分支点和错列点。7.世界四大地震带是：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。我国六大地震带：台湾与东南沿海地震带、郯城-庐江地震带、南北向地震带、华北地震带、西藏-滇南地震带、天山南北地震带。8.地震的场地和地基破坏作用的类型：地面破裂、滑坡和崩塌、地基失效9.斜坡的组成要素坡体、坡高、坡角、坡肩、坡面、坡脚、坡顶面、坡底面等各项要素。10.斜坡变形的主要形式有三种，即拉裂、蠕动和弯曲倾倒。11.斜坡破坏的主要形式崩塌，滑坡。12.按崩塌发生时的受力状况的不同崩塌分：倾倒式崩塌，滑移式崩塌，鼓胀式崩塌，拉裂式崩塌，错断式崩塌。13.根据边坡失稳破坏的具体部位的崩塌的分类：坡体崩塌，边坡崩塌，坡面崩塌。14.滑坡的形态要素组成：滑坡体、滑坡床、滑动面、滑坡周界、滑坡壁、滑坡台地、封闭洼地、滑坡舌、滑坡裂隙15.滑坡按滑动面与层面的关系分：均质滑坡，顺层滑坡，切层滑坡。按滑动力学性质的分类牵引式滑坡、推落式--、平移式--和混合式--。16.滑坡发育的三个阶段：蠕动变形阶段、滑动破坏阶段和压密稳定阶段。17.斜坡按结构面的产状与临空面关系分：平叠坡，顺向破，逆向坡，斜交坡，横交坡。18.斜坡变形破坏防治措施的种类：支挡工程、排水、减荷反压、防冲护坡、改善岩土性质、防御绕避。19.斜坡变形破坏防治的支挡工程措施的种类：挡墙、抗滑桩、锚杆或锚索、支撑。20.渗透变形的类型：管涌和流土。21.渗透变形预测的步骤：1根据土体的类型和性质，判定是否会产生渗透变形的可能性以及渗透变形的类型；2确定坝基各点，主要是下游坝脚处的实际水力梯度；3确定临界水力梯度和允许水力梯度；4根据实际水力梯度与允许水力梯度的比较，圈定出可能发生渗透变形的范围。22.土石坝防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等四项。23.地面沉降产生的条件：厚层松散细粒土层的存在、长期过量开采地下流体、新构造运动的影响、城市建设对地面沉降的影响。24.沉降标的种类：1基岩标2分层标3地面标。25.地裂缝的特征：(1)地裂缝发育的方向性与延展性(2)地裂缝灾害的非对称性和不均一性(3)灾害的渐进性(4)地裂缝灾害的周期性。26.地裂缝的成因类型：构造地裂缝、非构造地裂缝。27.我国三大地裂缝发育带：1汾渭盆地地裂缝带2太行山东簏倾斜平原地裂缝带3大别山北簏地裂缝带。28.地裂缝的防治措施：控制人为因素的诱发作用、建筑设施避让防灾措施、监测预测措施。29.采矿引起地面破坏的形式：1地表移动盆地2裂缝3台阶状塌陷盆地4塌陷坑。30.减缓采矿地面塌陷的技术措施：改革开采方法、覆岩离层注浆、迁村、对塌陷区采取复垦措施。三、简答题1.活断层的基本特征（1）、活断层是深大断裂复活运动的产物。大量研究结果表明，活断层往往是地质历史时期产生的深大断裂，在晚近期及现代地壳构造应力条件下重新活动而产生的。深大断裂指的是切穿岩石圈、地壳或基底的断裂，其延伸长度达数十、数百甚至数千km，切割深度数km至百余km，（2）、活断层的继承性和反复性。研究表明，活断层往往是继承老的断裂活动的历史而继续发展，而且现今发生地面断裂破坏的地段过去曾多次反复地发生同样的断层运动。（3）、活断层的活动方式。活断层的活动方式基本有两种：一种是以地震方式产生间歇性地突然滑动，称地震断层或粘滑型断层；另一种是沿断层面两侧岩体连续缓慢地滑动，称蠕变断层或蠕滑型断层。（4）、断层的减震、隔震作用。减震作用包含两个意思：一是一次大震后，该地段在一定时间内不再发生类似强度的地震；二是一断裂系上发生大震，相邻的平行断裂系将长期无震发生。隔震作用有三个含义：一是一组断裂阻截另一组断裂，后者孕育的地震完全被限制在前者的某一侧，另一侧无震的；二是地震烈度沿垂直断裂走向衰减很快，尤其在断裂倾向的反方向上；三是沿断裂带走向被另一组大交角的断裂系阻截，地震烈度在该方向上急剧衰减的现象。2.对防震、抗震有利的建筑场地（地震区建筑场址的选择）为了做好选址工作，必须进行地震工程地质勘察，联系历史震害的情况，并充分估量在建筑物使用期间可能造成的震害，经综合分析研究后选出抗震性能最好、震害最轻的地段作为建筑场地，同时提出建筑物抗震措施的建议。对防震、抗震有利的建筑场地有：地形平坦开阔；岩土坚硬均匀，若土层厚度较大，则应较密实；无大的断裂，若有则它与发震断裂无联系，且断裂带胶结较好；地下水埋深较大；崩塌、滑坡、岩溶等不良地质作用不发育。建筑场地一定要避开活动断裂带和不稳定斜坡地段，并尽量避开强震动效应和地面效应的地段、孤突地形和地下水埋深过浅地段。2.水库诱发地震的特点1.在时间上，初震时间和地震震级与水库蓄水时间和水位有明显的相关关系，一般水库蓄水几个月后即有明显的微震活动，且频度和强度随着水库水位升高或库容增大而增大，但地震活动峰值在时间上要滞后库水位或库容峰值，滞后时间一至数月不等，这可能与震源深度及库底岩体的渗透性有关；2.在空间上，震中主要分布在水库大坝附近或分布于库水最大水深处或水库主体两侧的峡谷区；3.在地震序列上，前震极为丰富，属于前震余震型，而同一地区的天然地震往往属主震余震型；4.在震级上，多数为微震，中强震很少；水库诱发地震的震源较浅，一般都小于10km，有只有几km，因此，震级只有3-4级的水库地震也可造成较严重的破坏。3.诱发矿震的条件诱发矿震的条件是：矿床的顶、底板岩体坚硬，有利于应变能的积聚或存在已积累高度应变能的岩体和断层；存在一定规模的采空区，井巷坑道破坏了岩体的稳定状态；开采深度大，上覆岩体载荷重，差应力变化大，容易引起较大规模的岩体错动。总之，积聚高应变能的坚硬岩体是诱发矿震的基础条件，井巷布置和不同开采方式引起的应力集中是主要的诱发因素。在发震条件具备时，井下放炮常常是一种触发因素。4.斜坡应力分布特征○1无论什么样的天然应力场，斜坡面附近的主应力迹线均明显偏转，表现为愈接近坡面，最大主应力愈与坡面平行，而最小主应力与坡面近似正交，向坡体内则逐渐恢复到原始状态。○2由于应力分异结果，在坡面附近产生了应力集中带。不同部位的应力状态是不同的。在坡脚附近，最大主应力（表现为切向应力）显著增高，而最小主应力（表现为径向应力）显著降低，甚至出现负值（即拉应力）。由于应力差大，于是形成最大剪应力增高带，最易发生剪切破坏。在坡肩附近，在一定条件下坡面的径向应力和坡顶的切向应力可转化为拉应力（应力值为负值），形成一个张力带。斜坡愈逗，则张力带范围愈大。因此，坡肩附近容易拉裂破坏。○3由于主应力偏转，坡体内的最大剪应力迹线也发生变化，由原来的直线变为凹向坡面的圆弧状（图5-3）。○4坡面处的径向应力实际为零，所以坡面处于二向应力状态。上述为典型斜坡的应力分布特征，在各种因素影响下实际情况要复杂得多。5.崩塌形成的条件崩塌是在特定的自然条件下形成的。地形地貌、岩性和地质构造是崩塌的物质基础；降雨、地下水作用、震动力、风化作用以及人类活动常成为崩塌形成的诱发因素。崩塌一般发生在块状、厚层状坚硬岩体中。灰岩、砂岩、石英岩等厚层硬脆性岩石常能形成高陡的斜坡，其其前缘常由于卸荷作用产生裂隙或使原有裂隙张开，并与其他结构面组合，逐渐发展而形成连续贯通的分离面，在触发因素作用下发生崩塌。此外，有缓倾角软硬相间岩层组合的陡坡，由于软弱岩层被风化剥蚀而形成凹龛，使上部坚硬岩层凸出坡外，易脱落形成崩塌。构造和非构造成因的岩石裂隙对崩塌的形成影响很大。硬脆性的岩石中往往发育两组或两组以上陡倾节理，其中与坡面平行的一组常演化为张裂隙。此时裂隙的切割密度对崩塌块体的大小起控制作用。崩塌的形成与地形直接相关。在地形切割强烈的山区，高陡斜坡分布区和深开挖的基坑、矿坑中，崩塌现象多见。发生崩塌的地面坡度一般大于45，而大部分分布在大于60的斜坡上。地形切割愈强烈，高差愈大，形成崩塌的可能性和