工程地质分析原理考试复习题

工程地质分析原理考试复习题绪论工程地质学:工程地质学是研究与人类工程建筑等活动有关的地质问题的学科。地质学的一个分支。工程地质学的研究目的在于查明建设地区或建筑场地的工程地质条件，分析、预测和评价可能存在和发生的工程地质问题及其对建筑物和地质环境的影响和危害，提出防治不良地质现象的措施，为保证工程建设的合理规划以及建筑物的正确设计、顺利施工和正常使用，提供可靠的地质科学依据。工程地质条件：包括岩石和土的性质、地质构造、地貌、水文地质条件、自然地质现象和天然建筑材料等方面。工程地质问题：工程地质问题是指与人类工程活动有关的地质问题。它影响建筑物修建的技术可能性、经济合理性和安全可靠性。如建筑物所处地质环境的区域构造稳定问题、地基岩体稳定问题、地下硐室围岩稳定问题和边坡岩体稳定问题、水库渗漏问题、淤积问题、浸没问题、边岸再造及坝下游冲刷问题，以及与上述问题相联系的建筑场地的规划、设计和施工条件等方面的问题。工程地质工作的基本任务在于对人类工程活动可能遇到或引起的各种工程地质问题作出预测和确切评价，从地质方面保证工程建设的技术可行性、经济合理性和安全可靠性。工程地质学基本任务：研究人类工程活动和地质环境之间的相互制约，以便合理开发和有效保护地质环境，防治可能发生的地质灾害。人类工程活动中可能遇到的主要工程地质问题有：地基问题、边坡问题、洞室问题、渗透问题。第一章⒈岩体：通常指地质体中与工程建设有关的那部分岩石，它处于一定的应力状态，被各种结构面所分割。三个要点：工程影响范围内；被各种界面切割；处于一定的应力状态。⒉结构面：指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸（或具有一定的厚度）的地质界面（或带），例如岩层层面、软弱夹层、各种成因的断裂、裂隙等。⒊岩体结构：岩体内结构面和结构体的排列组合形式。岩体经受各种地质作用，形成具有不同特性的地质界面，称为结构面；结构面将岩体分割成形态不一、大小不等的岩块，称为结构体。⒋岩体结构面的成因类型：原生结构面、次生结构面、表生结构面。⒌岩体结构分类：按建造特征：块体状（或称整体状）结构、块状结构、层状结构、碎块状结构和散体状结构。按改变程度：完整、块裂化或板裂化、碎裂化、散体化等四个等级。第二章1、自重应力及构造应力自重应力：岩体在重力场作用下形成的应力；构造应力：地壳（运动）在岩体内形成的应力。2、变异应力：岩体的物理、化学变化及岩浆的侵入等引起的应力。具体来说是岩体的物理状态、化学性质或赋存条件的变化引起的，通常只具有局部意义，可统称为变异应力。这类应力均是由岩体的物理状态、化学性质或赋存条件等方面发生变化应起的，通常只具有局部意义。3残余应力：承载岩体遭受卸荷或部分卸荷时，岩体中某些组分的膨胀回弹趋势部分地受到其它组分的约束，于是就在岩体结构内形成残余的拉、压应力自相平衡的应力系统，此即残余应力。4、临界应变速率Cu：岩体单位时间内发生的线应变或剪应变处于临界状态时，岩体中的应力可以达到或超过其长期强度。岩体的应变速率CR大于临界应变速率C0时（此时CF必然大于C0），地壳岩体整个处于弹性状态，岩体及沿断裂带的应力积累均随形变发展而不断增加。5、蓆状裂隙：在出露于地表的侵入岩体中，广泛见于一种近地表平行分布的区域性裂隙发育，通常上部较密，向下逐渐变稀疏，即蓆状裂隙。6、凯塞尔效应：受单向拉伸力作用的金属材料，只有当应力达到并超过材料所受过的最大先期应力时才会开始有明显的声发射现象出现，这就是著名的凯塞尔效应。第三章1、屈服强度：岩体由弹性变形阶段进入塑性变形阶段的临界应力称为岩体的屈服强度。2、残余强度：岩体遭受最终破坏以后仍然保存有一定的强度，称为残余强度。3、蠕变和松弛：蠕变：在应力恒定的情况下岩体变形随时间而发展的过程；松弛：在变形恒定的情况下岩石内应力随时间而降低的过程。4、超空隙水压力：对于饱和土，孔隙中充满水，这些水在稳定状态时有一个平衡的压力,这是孔隙水压力。当土体受到外力挤压，土中原有水压力也会上升，上升的这部分压力就是超孔隙水压力了。5、累进性破坏：岩石的蠕变阶段分为减速蠕变阶段、等速蠕变阶段、加速蠕变阶段，其中进入加速蠕变阶段后，岩石就会产生累进性破坏。第四章⒈活断层：是指目前还在持续活动或在历史时期或近期地质时期活动过、极可能在不远的将来重新活动的断层。⒉活断层的类型及鉴别标志：逆断层（应力状态为3σ垂直，1σ、2σ水平。特征：断层地倾角较小，一般20－40o之间，上盘上升引起上盘一侧地面隆升，下盘一般无地表变形，分支断层发育，主要产生在上盘。断层面的地面出露线不平直，呈波状弯曲。逆断层也是强烈发震断层）、正断层（应力状态为1σ垂直，2σ、3σ水平。特征：断层面倾角介于逆断层与平移断层之间，一般60~80º之间。上盘下降并发育分支断层近断层可以引发中强震）平移断层（应力状态为2σ垂直，1σ、3σ水平。特征：断层面倾向大（近于垂直）断层的地表出露线平直，地貌上常形成陡直的断崖。以水平运动为主，相对垂直升降量很小分支断裂较少，断层带宽度小这类断层的水平错动量往往很大，因而易于识别，易于发生强震）⒊活断层的活动方式：粘滑、稳（蠕）滑。⒋活断层区规划设计建筑物的原则有哪些：规划选场、建筑物类型选则、建筑物结构设计第五章⒈地震：接近地球表面的岩层中弹性波传播引起的地振动称为地震。按成因可分为构造地震、火山地震和陷落地震。⒉地震波：地震时震源释放的应变能以弹性波的形式向四面八方传播，这种弹性波就是地震波。地震波包括两种在介质内部传播的体波和两种限于界面附近传播的面波。⒊震级：震级是指地震的大小；是以地震仪测定的每次地震活动释放的能量多少来确定的。⒋烈度：为了表征地震时震动强烈程度随震中距加大产生的变化和距震中距一定距离的点的震动强烈程度的尺度。⒌地震基本烈度：在今后一个时期内（一般取一百年）在一定的地点的一般场地条件下可能遭遇的最大烈度。⒍地基土的卓越周期：表层沉积能对基岩传来的地震波起选择放大作用，某些周期的地震波在表土层中多次反射的结果，由于叠加而增强，这样就会使表层振动中这类周期的波多而长，这就是该表土层的卓越周期。⒎世界范围内的主要地震带：环太平洋地震带、地中海喜马拉雅地震带或欧亚地震带、大洋海岭地震带。⒏我国地震地质的基本特征：我国除台湾东部、西藏南部地震和吉林东部深源地震属板块边缘消减带地震外，其余地区的地震均属于大陆板块内部地震（青藏活动地块区、西域活动地块区、华北活动地块区）⒐减轻地震灾害的基本途径：地震预报和地震工程途径。⒑我国抗震设计目标：小震不坏、中震可修、大震不倒。⒒什么是场地地震效应：在地震波的作用下，场地会出现各种破坏作用，统称为场地地震效应。可分为①场地破坏效应：地面破裂（或断裂效应），地基失效，或斜坡破坏。②强烈震动效应。12分析场地条件对震害的影响：1岩上振动幅值小、持时短、震害轻。2深厚松散覆盖层上地震动周期长，长周期的建筑物损害大（高大建筑）3非发震断层对震害无明显影响4局部地形对震害影响显著：突出孤立地形使地震动加强，低洼沟谷使地震动减弱。陡崖、山地或河谷斜坡等发生斜坡失稳，产生崩塌滑坡等。5沙土液化对震害影响的双重性：薄层的饱和松散粉细砂层强烈液化引起喷水冒沙往往导致地裂缝、错位、滑坡、不均匀沉降等地基失效现象。而上部地表有2-3米内有较密实的粘性土层，能成为荷载小而基础浅的结构物稳定持力层时，在下伏土层砂土液化后此层仍具有一定的强度以支撑结构物传来的荷载，此时横波不能在液体里传播，起到了隔震的作用。⒔地震反应谱的概念：对某一特定结构的某一阻尼比而言，其体系的最大加速度（最大速度、最大位移）与自振周期间的关系可表示成一条曲线，如取不同的阻尼比就可以得出一组曲线，这组曲线就是结构的最大加速度（最大速度或最大位移）反应谱。14.震发生时，厚层松软土体在哪类建筑物遭受震害最严重？为什么：高层。因为厚层松散土体能够对基岩传来的波起选择放大作用，使得卓越周期长，而高大建筑自身的自振周期长，二者产生共振引起破坏。第六章1库建在哪类断层容易诱发地震，并解释原因：正断层。应用摩尔应力圆解释第七章⒈砂土液化的概念及其危害：危害有四种：涌沙，地基失效，滑塌，地面沉降及地面塌陷。⒉砂土地震液化的形成条件：⑴内因：砂土的特性：粘粒含量少，塑形指数低是液化的条件。细粉砂易于液化，不均匀系数越小，粒径越均匀，越利于液化。饱和沙土层的埋藏条件；包括地下水埋深及砂层上的非液化土层厚度。地下水埋深越浅，非液化土层越薄，则越易于液化。饱和沙层的成因和时代。⑵外因：地震强度和持续时间。⒊砂土地震液化的防护措施：良好的场地选择（选择表层非液化盖层厚度大，地下水埋藏深），人工改良地基：增加盖重，换土，改善饱水砂层的密实程度（爆炸振密法，强夯与碾压，水冲振捣回填碎石桩法），消散剩余孔隙水压，围封法。基础形式的选择：桩基(较深的支撑桩基或者管柱基础，不宜用摩擦桩)或者筏片基础⒋砂土地震液化的判别方法：初判：地震条件：液化最大震中距液化最低地震烈度：Ⅵ度；地质条件：发生液化处多为全新世及近代海相及河湖相沉积平原、河口三角洲，特别是洼地、河流的泛滥地带河漫滩、古河道、滨海地带及人工填土地带等。埋藏条件：最大液化深度，最大地下水位深度；土质条件。现场测试：标贯，剪切波速，静力触探。⒌标贯判别法的公式，液化指数公式第八章⒈地面沉降的基本概念：由于抽取地下水，使水位或水压下降，孔隙水压力下降，有效应力增加，进一步产生固结沉降的现象。⒉地面沉降的形成机制：⒊地面沉降与岩土性能的关系⒋防治地面沉降的方法：减少和压缩地下水开采量，减少水位下降幅度。对因过量开采地下水而引起的地面沉降，则应采取控制地下水的开采量，调整开采层次，开展人工回灌，开辟新的供水水源。向含水层进行人工回灌，回灌砂。⒌地面沉降计算公式：第九章1斜坡岩体应力场的基本特征：（1）于应力的重分布，斜坡周围主应力迹线发生明显偏转。（2）由于应力分异的结果，在临空面附近造成应力集中带。（3）与主应力迹线偏转相联系，坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变成近似圆弧线，弧的下凹面朝着临空方向。（4）坡面处径向压力等于零，处于单向应力状态向内渐变成两向和三向。⒉滑坡：滑坡是斜坡岩土体以剪切破坏为主的斜坡破坏，斜坡岩土体沿剪切滑动面向下滑落，可按滑动面或破坏面的纵剖面形态划分为平滑型（顺向）滑坡和弧形或转动型（切层）滑坡。崩塌：崩塌是斜坡岩土体以张性破裂为主的斜坡破坏，包括了小规模块石的坠落和大规模的山（岩）崩。3.响斜坡岩体应力分布的主要因素：⑴原始应力状态：当岩体中存在较高的原始侧向水平应力时，斜坡则更容易遭受变形与破坏。⑵坡形的影响⑶斜坡岩体特性和结构特性的影响⒋斜坡变形的主要方式：卸荷回弹和蠕变。⒌斜坡破坏的基本类型：崩落（塌）、滑落（坡）和（侧向）扩离。⒍地下水对斜坡稳定性的影响：软化或溶蚀岩石，产生静水压力，产生动水压力，增大岩体的重量，促进风化作用。⒎影响斜坡变形破坏的主要因素：地表水，地下水，气候条件，植被，地震和人工爆破，地下开挖。⒏斜坡变形破坏的评价方法：过程机制分析法和理论计算分析法。9变形破坏的防治原则：（1）以防为主：①建筑场地的正确选择和合理规划，②防治可能使斜坡稳定性不断下降的动力因素，③防治崩塌滑坡灾害链效应发生；（2）及时处理；（3）合理制定整治方案；（4）生态环境的保护。10斜坡变形破坏的防治措施：（1）改善斜坡的几何形态（2）排水工程措施，（3）支挡结构措施，（4）斜坡内部加强措施，（5）绕避防御工程措施。⒒利用赤平投影法判断斜坡稳定性的方法：⒓什么是泥石流：含有大量的泥沙，石块等固体物质的湍急的水流突然爆发的，具有很大破坏力的水流。13泥石流的形成条件：必要条件：丰富的松散固体物质陡峻的地形足够的突发性水流地形条件：形成区（三面环山，一面出口，山坡陡峭，沟谷切割强烈，破体），流通区（狭窄而深切的峡谷，冲沟，谷壁陡峭，似颈状或成喇叭状），堆积区。气象水文条件（地表径流，动力条件，暴雨型，冰雹融化型，水体型）。人为因素：人为地破坏表层覆盖物等。第十章岩爆的概念类型及产生条件：岩爆是围岩的一种剧