工程地质分析原理

1、斜坡变形与破坏：贯通性破坏面形成前，斜坡部分变形和局部破裂，破坏是斜坡体中已形成贯通性破坏面时的变动。屈服强度和长期强度:岩体弹性变形到塑性变形临界应力即屈 服强度，岩体进入不稳定破坏阶段应力即长期强度。烈度:地震时一定地点的地面震动强度，该范围内的平均水平。 震级：距震中100km的标准地震仪所记录的以微米表示的最大 振幅A的对数。滑坡:斜坡体沿贯通的剪切破坏面发生的以水平位移为主的滑 移现象。崩塌：斜坡体呗陡倾拉裂面破坏，脱离母体，产生翻滚，跳跃， 坠落，以垂直运动为主的快速位移。粘滑断层和蠕滑断层：以地震方式产生间歇性突然滑动的断层, 沿层面两侧连续缓慢滑动的断层。工程地质问题工程地质条

2、件：人类活动与地质环境相互作用， 对建筑物和地质环境造成危害的问题，条件是工程活动的地质 环境，岩土类型及工程性质，地质构造，地形地貌，水文，工 程动力地质作用，天然建筑材料。 岩体质量：依据表征岩体自身特征的指标，对岩体优劣性进行划分方法，RMR Q Z .岩体结构：岩体内不同类型结构面及其空间发育分布，组合切割的总体特征。主应力分异和应力集中:自由临空面附近岩体在应力重分布下，产生最大主应力和最小主应力在方位，大小上的显著变化。常 将最大主应力或者最小主应力在临空面附近增大或减小称为应 力集中。卸荷：岩体开挖导致其内积存的弹性应变能不断释放，产生向临空面方向回弹膨胀的现象。松弛：在变形恒定

3、的情况下岩体内应力随时间增加不断降低的 现象。软弱夹层：岩体中在岩性上比上下岩层显著软弱而且单层厚度也比上下岩层明显较小的岩层泥化夹层：是指含泥质的原生软弱夹层经一系列地质作用演化而成的软弱面或软弱带，多发生在上下相对坚硬而中间相对软 弱刚柔相间的岩层组合条件下。 席状裂隙：在出露于地表的侵入岩体内，广泛发育的一种近水 平平行分布的区域性裂隙。通过上部较密，向下逐渐变稀疏， 其形成与区域性剥蚀卸荷有关。隆爆:是地表岩体的一种类构造现象，形式上表现为细长的隆 褶或类似于低角度逆断层的断隆，一般高度较小，而延伸长度 较大。蠕变:是指应力恒定的情况下岩石变形随时间而发展的现象。松弛:是指在变性恒定的

4、情况下岩石内应力随时间而降低的现 象。岩体结构面：岩体内具有一定方向性，两向延伸，力学强度相 对较低，中断了岩体的连续性的地质界面。粘滑:剪切破坏中，由于动，静摩擦角的差异，或由于凸起体 被剪断，越过，或由于转动摩擦中的翻转等所形成的剪切位移 突跃现象称为粘滑现象。震源机制:研究多个地震台的地震谱，可以确定出地震发生的 物理过程或震源物理过程 震源参数：根据地震记录图，按弹性变位理论进行复杂计算, 可求出限定震源物理过程的多个物理量 适动断层：目前正在活动的断层，或在近期地质时期曾经活动过，极有可能在不远的将来重新活动的断层；场地地震效应：地震波作用下，场地出现的各种破坏作用统称 为场地地震效

5、应，具体可概括为两大类，一是场地破坏效应， 二是强烈振动效应；渗透变形:渗透水流通过一系列特有的物理化学作用过程使岩 土体中某些组份或颗粒松动，脱离，溶解并被水流携带和搬动， 从而导致岩土体结构松动，强度降低的现象；、围岩松动圈：地下洞室开挖后其围岩由于受卸荷回弹和应力重分布的作用而产生变形，破坏，松动弱化的范围；地质过程机制分析：以地质学的观点，自然历史的观点分析地 质体与周围因素相互作用的特定方式，随时间发展演化的历史 及其发展的阶段性，从全过程上和内部作用机制上把握其形成， 演化，现状及未来发展趋势；变形体：斜坡中存在的已在明显变形破裂迹象的岩体或已查明 处于进展性变形的岩体称为变形体;

6、 硐室围岩：由开挖洞室引起的应力状态发生重大变化范围的那部分岩体，其范围一般等于地下洞室横剖面中最大尺寸的3-5倍，习惯上将此范围内的岩体称为围岩；表面滑动：是沿混凝土基础与基岩接触面发生的剪切滑动，主 要发生在坝基岩体的强度远大于坝体混凝土强度，且岩体完整， 无控制滑移的软弱结构面的条件下。构造层：是在一次大的构造运动幂过程中，所包容的地层及其所形成的构造形迹的综合构造体系：是指在同一构造应力场作用下，具有成生联系的构造形迹的组合天然应力：是指未经过人为扰动，主要是在重力场与构造应力场的综合作用下，有时也在岩体的物理、化学变化及岩浆侵入 等作用下所形成的应力状态感生应力：人类从事工程活动时，

7、在岩体天然应力场内，因挖除部分岩体或增加结构物所引起的应力超空隙水压力：饱水土体所承受的附加应力 P由颗粒与水共同 承担，由附加应力引起的中性压力区别于土体中原有的静水压塑性挤出：洞室开挖后，当围岩应力超过塑性围岩的屈服强度 时，软弱的塑性物质就会沿着最大应力方向沿消除了阻力的自 由空间挤出塑流通出：松散破碎物质和高压水一起呈泥浆状突然涌入地下 洞室的现象，多发生在开挖揭穿了饱水断裂破碎带的部位。泥石流：特指饱和或过饱和固体物质（泥沙、石块和巨砾）的高粘性流体，是一种暂时性急水流或特殊洪流地基失效：在地震、波作用下导致的地基承载力的下降、丧失 以致变位、移动的一种场地地震效应岩体的变形和破坏：

8、岩体因承受应力而在体积、形状或宏观连 续性方面发生某种变化，宏观连续性无显著变化者称为变形， 宏观连续性有显著变化者称为无形，宏观连续性有显著变化者 称为破坏岩爆：地下开挖或开采过程中，高储能岩体中的应变能集中释放，造成洞壁或基坑突发性岩片爆裂的现象岩体与岩体结构：岩体通常指地质体中与工程建设有关的那一部分岩石，他处于一定的应力状态，被各种结构面所分割。岩 体结构是指岩体内不同类型的结构面及其空间发育分布，组合 切割的总体特征。活断层的长度与断距：活断层的长度是指强震导致地面破裂的 长度；活断层的断距是指伴随地震产生的一次突然错动的最大 位移值。震源机制解：当震源断层发生错动时，对于断层每一盘

9、的岩体, 其错动的前进方向都会因运动受阻而形成压力集中区，相反方 向也因受拉而形成拉应力集中区。于是在断层两盘岩体中，出 现拉，压应力的象限分布情况，即这种四象限分布的拉压应力 场是由于震源断层的错动的物理过程造成的，由此求得的结果 称为“震源机制断面解析”简称“震源机制解”弯折内鼓与膨胀内鼓：弯折内鼓：层状特别是薄层状围岩在 卸荷回弹以及应力集中使洞壁处的切向压应力超过层状岩层的 抗弯折强度所造成的弯曲，拉裂和折断膨胀内鼓：洞室开挖 后，围岩表部减压区的形成往往促使水分从内部高应力区向围 岩表部转移，结果常使某些易于吸水膨胀的岩层发生强烈的膨 胀变形。帷幕灌浆：就是在大坝靠近上游面地基中布置

10、一排或几排密布 的钻孔，在高压下将水泥浆压入基岩的裂隙或断层破碎带中, 以形成一道横过河床的不透水的墙 1.论述公路边坡中的顺向坡段与反向坡段在斜坡变形破坏方面的差异1）顺向坡段易产生滑移-拉裂、滑移-压致拉裂、滑移-弯曲变形:滑移-弯曲：主要发育在中-陡外层状体斜坡中，尤以薄层状岩体及延性较强的碳酸盐类状岩体中多见。这两类斜坡的滑移控制面倾角已明显大于该面的峰值摩擦角，上覆岩体具备滑移面下 滑条件。但由于滑移面未临空，使下部受阻，造成坡脚附近顺 层板梁承受纵向压应力，在一定条件下可使之发生弯曲变形。滑移-拉裂：斜坡岩体沿下伏软弱面向坡前临空方向滑移，并使滑移体拉裂解体2）反向边坡则易于产生弯

11、曲-拉裂和蠕滑拉裂变形弯曲-拉裂：陡倾的板状岩体在自重弯矩作用下，于前缘开始向临空方向作悬臂梁弯曲，并逐渐向坡内发展。弯曲的板梁之间互相错动并伴有拉裂，弯曲后缘出现拉裂缝，形成平行于走向 的反坡台阶和槽沟 蠕滑-拉裂：斜坡岩体向临空方向发生剪切蠕变，其后缘发育自 坡面向深部发展的拉裂。主要发育在倾内薄层状体坡中也可以 发生。3岩体结构面在岩体稳定性研究中的重要性1力学强度低，变形性较大的薄弱部位。2.各种外营力活跃部位，岩体强度变化最剧烈部位。3.对变形破坏方式和强度特征起着重要的控制作用。4地质力学模型蠕滑拉裂：主要发育在均质或似均质体斜坡中，倾内薄层状体坡中也可发生。一般发生在中等坡度斜坡

12、中。分3个阶段，1表层蠕滑，岩层向坡下弯曲，后缘产生拉应力2后缘拉裂，通常造成面向坡下的台阶。3潜在剪切面剪切扰动滑移压致拉裂：这类变形主要发育在坡度中等至陡的平缓层状 体斜坡中。坡体沿平缓结构面向坡前临空方向产生缓慢的蠕变 性滑移。3个阶段：1卸荷回弹阶段2压质拉裂面自下而上扩展 阶段3滑移面贯通阶段 滑移拉裂：斜坡岩体沿下伏软弱面向坡前临空方向滑移，并使 滑移体拉裂解体，受已有软弱面控制的这类变形，其进程取绝与作为滑移面的软弱的产状与特性。滑移弯曲：主要发育在中陡倾外层状体斜坡中，尤以薄层状岩体及延性较强的碳酸盐类层状岩体中多见。这类斜坡的滑移控制面倾角已明显大于该面的峰值摩擦角，上覆岩体

13、具备岩滑移面下滑条件。1轻微弯曲阶段2强烈弯曲，隆起阶段 3切出面 贯通阶段弯曲拉裂：主要发育在陡立或陡倾内层状体组成的中一级陡坡中。主要发生在斜坡前部，陡倾的板状岩体在自重弯曲作用下，于前缘开始向临空方向作悬臂梁弯曲，并逐渐向坡内发展。1卸荷回弹2板梁弯曲3板梁根部折裂，压碎阶段。5简述地质过程机制分析-定量评价方法？地质过程机制分析-定量评价方法，就是一地质学的观点，自然 历史的观点分析地质体与周围伊苏相互作用的特定方式，随时 间发展演化的历史及其发展的阶段性，从全过程上和内部作用 上把握其形式、演化、现状以及未来的发展趋势。在此基础上， 建立一些简化模型进行必要的定量计算与预测评价。最后

14、提出 合理的防治政策。6、完整岩体沿潜在剪切面的剪断机制与过程 （1）拉张分支裂隙的形成与扩展滑移段的后侧端部将由于剪切位移的明显差异而产生拉张分支 裂隙。在稳定破裂阶段中，这些裂隙的生长方向转向与最大主 应力方向平行时，即停止扩展。（2）发向压碎带的形成进入不稳定破裂阶段后，一方面上述拉张分支裂隙将继续扩展， 同时，滑移段前侧端部由于主压应力向裂隙方向的偏转，可造 成与之相垂直的的法相压碎带。它的出现使各分支裂隙分割的 薄梁遭到破环，削弱了锁固段岩石的强度。（3 ）潜在剪切面的最后贯通随剪切位移的发展，锁固段应力集中程度不断增高，同时由于滑移段沿有起伏的裂面剪切位移所产生的剪胀力可使B段承受

15、法向拉应力，加之上述压碎带的影响，B段的抗剪力被明显削弱。这样，潜在剪切面中那些剪应力集中程度最高且强度又被 明显削弱的锁固段将首先被剪断，使剪应力更加集中于另一些 未被剪断的锁固段。因而这种破裂一旦发生，就会累进性地加 速发展，通过应力集中效应以各个击破的方式使潜在面上所有 锁固段被剪断，潜在面的抗剪强度因之被逐渐削弱。一旦被贯通，岩体被剪断，通常表现为突发性的。7岩体的岩性及结构特征对天然岩体应力状态形成的影响（1）岩体的岩性及结构特征决定着岩体的容重和泊松比等物 理力学性质指标的大小，从而影响自重应力场特征。（2 ）在统一区域构造应力作用下，岩体内应力分布的特征主 要取决于岩性，结构特征

16、及其非均匀性。（3 ）岩体的岩性和结构特征决定着岩体的强度及其蠕变特征，因而决定了岩体承受及传递应力的能力8水对斜坡稳定性的影响：1水的软化作用2水的冲刷作用3.静水压力作用4.动水压力作 用5.水的浮托力9造成岩石地基不均匀变形的主要因素主要有以下两个方面：1.岩石地基内应力分布的不均匀性：当坝基内有成组出现的陡 倾软弱结构面发育时，将会在软弱结构面所限岩体内产生高度 的集中，不同条形岩体中附加应力的大小及延展深度各不相同， 其变形量也就彼此不等。易在不同条形体的 交界处产生明显的差异沉陷，致使上部刚性坝体发生断裂。2.地基不同部分岩体变形性质的差异性：坝体砌置在软硬差别 较大的岩层上：坝基

17、岩体内开口裂隙发育的不均匀，例如在坝 体压力作用下开口裂隙发育的一侧由裂隙闭合所造成的压缩变 形大于不发育的一侧，其结果势必造成不均匀沉陷。10场地工程地质条件对震害的影响（1）、岩土类型与性质 岩土类型和性质对宏观烈度的影响最为 显著，也是当前研究得最为深入的因素。据研究，可从岩土的 软硬程度、 松软土的厚度以及地层结构等三个方面来考察。一般来说，在相同的地震力作用下，基岩上的震害最轻，其次为 硬土，软土做重。 松软沉积物厚度对震害的影响也很显著。岩土性质和松软土厚度对震害的影响，根本原因是特征周期的作 用。土质愈松软，厚度愈大，特征周期愈长，所以对自振周期较长的高层建筑、烟囱和木架结构房屋

18、能引起共振，加重震害。 此外，厚层软土的震动历时加长，也会使震害更加重。若地表分布饱水细砂土、粉土和淤泥土时，会因为震动液化和震陷导 致地基失效。 地层结构对震害也有较大的影响。一般情况下，F硬上软的结构震害重，下软上硬则震害较轻。尤其当硬土中有 软土夹层时，可削减地震能量。（2）、断裂 曾经以为场地内存在断裂时会加重地震震害，一般采取提高烈度的方法来处 理。但对我国几次地震的宏观考察，说明上述观点不确切。应区分发震断裂和非发震断裂。对发震断裂，强震时的地表变形破裂，对跨越其上的建筑物来说是不可抗御的。所以采取提高 烈度的办法是无济 于事的，而应在选址时避开。非发震断裂若 破碎带胶结较好，则并

19、无加大震害的趋势。所以，非发震断裂 应根据断裂 带物质的性质，按一般岩土对待即可，不应提高烈 度。（3）:孤 立突出的地形加重震害，低洼平坦的地形震害相 对减轻。 局部地形地貌影响震害的实质是：孤突的地形使山体 发生共振或地震波被多次反射，而引起地面位移、速度和加速度的放大。（4）、地下水 总的趋势是：饱水的岩土体会影响地 震波的传播速度，使场地烈度增高。地下水埋深愈浅，则烈度 增加值愈大。 地下水埋深1-5m范围内影响最明显；地下水埋 深大于10m时影响就部明显了。11：如何判别活断层：1地质特征：最新沉积物的地层错开是活断层最可靠的资质特 征。地表疏松土层出现有规律的大范围的带状分布的地裂

20、缝或陡坎，这是下伏活断层的有力证据。2地貌特征：一侧为断陷区，堆积了很厚的第四纪沉积物，而 另外一侧就是隆起区，高耸的山地，层次出现的断层崖、三角 面等呈线性分布。在活断裂带上滑坡、崩塌、泥石流等动力地 质现象常常是线性密集分布。3水文地质特征：活动断裂带的透水性和导水性强，因此当地 形、地貌条件合适时，沿断裂带泉水常呈线性分布，且植被发 育。水化学成分异常，所以可根据微量元素的异常变化来判断 活断层。根据历史地震和历史地表错断资料来判断活断层。使用仪器测定，利用密集的地震台网来确定小震震中并确定活 断层。还可采用重复精密水准测量和三角测量所获得的地形变 化的证据来判断12水库诱发地震的主要特

21、点一 1.震中密集于库坝附近2.震源极浅，震源体小二3.水库诱发地震以前震极丰富为特点，属于前震余震型，而 活动以低速度衰减。5频度震级关系式中 B值高和最大余震与 主震震级比值咼，主震震级不咼。相同地区的天然地震往往属主震余震型4水库诱发地震余震三6.水库诱发地震震源机制主要为走向滑动型和正断型两种， 且前者多于后者。13论述公路边坡中的顺向坡段与反向坡段在斜坡变形破坏方面 的差异。(1 )顺向边坡段易产生滑移一拉裂、滑移一压致拉裂、滑移一 弯曲变形：滑移一弯曲：主要发育在中一陡倾外层状体斜坡中，尤以薄 层状岩体及延性较强的碳酸盐类层状岩体中多见。这两类斜坡 的滑移控制面倾角已明显大于该面的

22、峰值摩擦角、上覆岩体具 备滑移面下滑条件。但由于滑移面未临空，使下部受阻，造成 坡脚附近顺层板梁承受纵向压应力，在一定条件下可使之发生 弯曲变形。滑移一拉裂：斜坡岩体沿下伏软弱面向坡前临空方向滑移、 并使滑移体拉裂解体。滑移一压制拉裂：主要发育在坡度中等一陡的平缓层状体斜 坡中。坡体沿平缓结构面向坡前临空方向产生缓慢的蠕变性滑 移。滑移面的锁固点错列点，因拉应力集中生成与滑移面近于 垂直的拉张裂隙，向上（个别情况向下）扩展且其方向渐转成 与最大主应力方向趋于一致（大体平行坡面）并伴随局部滑移。反向边坡则易产生弯曲一拉裂和蠕滑拉裂变形：弯曲一拉裂：陡倾的板状岩体在自重弯矩作用下，于前缘开 始向临

23、空方向作悬臂梁弯曲，并逐渐向坡内发展。弯曲的板梁 之间互相错动并伴有拉裂，弯曲后缘出现拉裂缝，形成平行于 走向的反坡台阶和槽沟。蠕滑一拉裂：斜坡岩体向临空方向发生剪切蠕变，其后缘发 育自坡面向深部发展的拉裂。主要发育在倾内薄层状层状体坡 中也可以发生。14裂隙结构面测量描述的基本指标：1方位：不连续面的空间位置，用倾向和倾角来描述；2组数:组成相互交叉裂隙系的裂隙组的数目，岩体可被单个不连续面 进一步分割；3间距：相邻不连续面之间的垂直距离，通常指 的是一组裂隙的平均间距或典型间距；4延续性：在露头中所观测到的不连续面的可追索长度；5迹长：结构面在露头上的 出路长度；6粗糙度：固有的表面粗糙度

24、和相对于不连续面平 均平面的起伏程度；7隙壁强度：不连续面相邻岩壁的等效抗 压强度；8张开度：不连续面两相邻岩壁间的垂直距离，其中 充填有空气和水；9充填物：隔离不连续面两相邻岩壁的物质， 通常比母岩弱；10地下水：在单一的不连续面中或整个岩体中 可见的水流和自由水分。15.简述地下洞室开挖后围岩应力重分布的一般特点：随着自由表面的接近，径向应力逐渐减小，至洞壁处降为零切向应 力变化逐渐增大，在一些部位越接近自由表面越大，并于洞壁 处达到最大，且同一圆周上同等程度增大，产生压应力集中 切向应力在另一些部位越接近自由表面越小，直到某一个不受 扰动的边界，有时甚至于洞壁附近出现负值，产生压应力集中

25、16简要分析重力坝坝基产生滑动破坏的类型及形成条件表层滑动：发生在坝底与基岩接触面上的平面剪切破坏，当坝基岩体坚硬完整，无控制性软弱结构面存在，岩体强度远大于接触面强 度时,就可能发生这种类型的破坏，主要原因可能是施工质量或清 基不彻底造成.岩体浅部滑动:当坝基浅部岩体强度相对于接触面及深部岩体强 度偏低时，便成为最薄弱的部位,有可能产生沿浅部岩体的平面 剪切滑动,浅部岩体软弱破碎或建基面风化层清理不彻底等产生 这种破坏的主要原因.岩体深部滑动:是指坝体连同一部分岩体，沿坝基深部岩体中软弱 面产生的整体滑动.地质受控于一定几何特征和物理性状的各种 界面,其滑移形态多样，滑移边界条件复杂，把滑移

26、体边界条件归 属三类，即滑移面，切割面和临空面，这三个面是必备条件影响斜坡稳定的因素有哪些 ：斜坡的外形。改变斜坡的外 形，实际上是改变了斜坡的临空状况及应力场。属于这方面的 包括水，海，潮的蚀淤，泥石流的侵蚀刨蚀和堆填以及人工开 挖，堆放等斜坡岩体的结构特征和力学性质。改变斜坡岩体 的结构特征和力学性质，即降低斜坡的抗变形，抗破坏能力。 属于这方面的作用包括风化作用，冻融作用和地下水的作用等 不可逆因素斜坡岩体的应力状况。改变斜坡岩体的应力状况， 属于这方面的作用包括地下水压力和孔隙水压力的作用，区域 构造应力场的变化，地震力，人工爆破震动力以及开挖斜坡， 工程荷载等。这些动力如果已使斜坡造

27、成变形或破坏，起影响 则为不可逆，否则为可逆。18。试分析地壳表层高地应力区的地质地貌标志 1与天然条件下高水平应力有关的浅表生时效变现象（1） 隆爆现象（2）谷下水平卸荷裂隙及坡谷的水平剪切蠕动变形带（3）应力释放型深大拉张变形带（4 ）席状裂隙与钻进有关的岩体应力释放及伴生现象（1）岩芯饼化现象 （2）钻孔周围岩体葱皮化现象（3）钻孔 崩落现象。与开挖卸荷有关的岩体应力释放及伴生的变形破坏现象（1）基坑底部隆起、爆裂、板裂（2 ）边墙向临空方向的水平 位移和沿已有水平结构面的剪切错动（3）边墙或边坡岩体的倾 倒（4）现明显的差异卸荷回弹变形破裂现象。19简述斜坡应力分布的一般特征1 :坡面

28、附近主应力迹线均明显偏转，越接近坡面，最大主应力 越与之平行，而最小主应力则与之正交，向坡内逐渐恢复初始 应力；2:应力分异结果导致坡面附近产生应力集中带：其中坡脚附近， 最大主应力显著增高，而最小主应力显著降低，甚至出现负值， 形成最大剪应力增高带，最易发生剪切破坏；在坡肩附近，径 向应力和切向应力可转化为接应力，形成张力带，最易出现接 裂破坏；:主应力偏转导致坡体内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；:坡面处径向应力为零，处于二向应力状态。简述影响地下洞室围岩稳定性的主要因素.答:地下洞室围岩稳定性主要是可能出现的围岩应力与围岩强度 间的矛盾问题.各因素都是通过这两个方面来影响洞室的稳定性 具体有以下三大类：1）.是通过围岩应力状态而影响地下洞室围岩 稳定性的：主要包括岩体的天然应力状态及洞室的剖面形状和尺 寸.2）通过围岩的强度来影响洞室围岩稳定性的：主要包括围岩的岩性和岩体结构.3）是既能影响应力状态,又能影响围岩强度的因 素:主要为地下水的赋存活动条件.简述岩溶地面塌陷的形成条件上覆土层性质结构及厚度：上覆土层为砂性土，或砂粘互层结 构但与基岩接触处，或与基岩接触处为不厚的裂隙发育的粘性 土且上覆有砂性土，易于产生岩溶地面塌陷。土层厚度小于10m时塌陷最严重，土层厚度大于 30m地面塌陷较少 基岩岩溶发育，有溶洞或宽大溶蚀