2013地质地球所博士生入学《工程地质学》试题

1、中国科学院大学2013年招收攻读博士学位研究生入学统一考试试卷科目名称：工程地质学考生须知：1本试卷满分为100分，全部考试时间总计180分钟。2所有答案必须写在答卷纸上，写在本试卷纸或草稿纸上一律无效。工程地质学一、概念题（共30分，每题2分）1.岩石软化系数2.天然稠度3.岩石本构关系4.扩容5.泊松比6.RQD7.剪应力水平8.松弛9.黄土湿陷性10.地基的应力11.蠕变12.工程地质比拟法13.弹性后效14.围岩抗力系数15.围岩压力二、问答题（36分）1确定土体的前期固结压力的方法有哪些？并对卡萨格兰德作图法进行介绍说明。（4分）2岩石应力应变有哪几种类型？并绘图和简要叙述其主要特性

2、。（8分）3解释静止土压力，并对其产生条件、计算公式和应用范围进行说明。（6分）库区工程地质问题有哪些？并简要说明其主要特征。（5分）5风化作用改变岩体工程地质性质的实质表现在哪些方面？（4分）6一般情况下，洞室围岩的变形与破坏按其发生的部位可分为哪几种类型，并对各类型进行简介叙述。（5分）7在工程岩体范围内，结构面按贯通情况可分为哪几类，各类型主要特征是什么？（4分）三、分析计算题（24分）某洞室围岩质量较好，r=27KN/m3，埋深H=100m，洞的半径r0=5m，折减后的内聚力和内摩擦角为c=0.05MPa,0=40.5。，求松动压力。（匕=0.34,k2=1.125）（12分）已知某挡

3、土墙，墙高为H为6.0m。墙背垂直，墙后填土表面水平，填土的重度r=18.5KN/m3，内摩擦角=20。，土的内聚力c=19kPa。计算作用在此挡土墙上的静止土压力、主动土压力和被动土压力，并绘出土压力分布图。（K。取0.5,tan35=0.7，tan55=1.43）（12分）四、研讨题（10分）请你针对如下研究方向（任选一题）写一个简要的科研立项报告。（要求：格式规范、内容齐全、思路清晰、技术方法得当）大型堆积体滑坡成因机理研究。非常规油气储层水压致裂技术研究。岩体微裂隙形态与渗透特性研究。科目名称：工程地质学第 页共7页中国科学院大学2013年招收攻读博士学位研究生入学统一考试试卷参考答案

4、和评分标准科目名称：工程地质学（参考答案和评分标准内容）一、概念题（共30分，每题2分）1.岩石软化系数：岩石饱水状态的抗压强度与岩石干燥状态的抗压强度的比值。2.天然稠度：扰动土样的含水量和塑限之差与液限和塑限之差的比值。岩石本构关系：指岩石的应力或应力速率与其应变或应变速率的关系。扩容：当外力继续增加，岩石试件的体积不是减小，而是大幅度增加，且增加速率越来越大，最终将导致岩石试件得破坏，这种体积明显扩大的现象叫扩容。泊松比：岩石的横向应变与纵向应变的比值。RQD：本回次大于10mm的岩芯长度与本回次进尺总长度的比值。剪应力水平：在应力变化的过程中达到的最大剪应力与抗剪强度的比值。松弛：就是

5、当应力不变时，应力随时间增加而减小的现象。黄土湿陷性：黄土在一定压力作用下受水浸湿后，结构迅速破坏而产生显著附加沉陷的性能，称为湿陷性。地基的应力：主要指岩土体本身重量产生的自重应力、构造应力和建筑物荷载对地基岩土作用而产生的附加应力。蠕变：就是当应力不变时，变形随时间增加而增加的现象。工程地质比拟法：它主要是应用自然历史分析法认识和了解已有斜坡的工程地质条件，并与将要研究的斜坡工程地质条件相对比；把已有斜坡的研究用到条件相似的新斜坡的研究或设计中去。弹性后效：就是加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。科目名称：工程地质学第2页共7页围岩抗力系数：迫使洞壁移动一个单位距离所需施加的力。围岩压

6、力：由于围岩的变形与破坏而作用于支护或衬砌上的压力。二、问答题（35分）1确定土体前期固结压力的方法有哪些？并对卡萨格兰德作图法进行介绍说明。（4分）答:目前确定土的前期固结压力的方法主要分为压缩试验和强度试验两大类（1分）。根据压缩试验结果，在半对数坐标纸上绘制e-Logp关系曲线，再用作图法在曲线上找出相应于最小曲率半径rmin的点0。过0点作切线OA及平行于横坐标的直线0B，并作角A0B的角平分线0D。最后作e-logp曲线后段直线部分的延长线与0D线相交于C点。C点所对应的压力即所求的前期固结压力p。（2分）P（公斤/厘米）1分）2岩石应力应变有哪几种类型？并简要叙述其主要特性。（8分

7、）答：类型1：应力-应变近于直线特征，直至发生突然的爆发性破坏。（1分）类型2：应力-应变曲线开始为直线，但末端出现了非弹性屈服段。（1分）类型3：应力-应变曲线开始为上凹，而后为直线，末端没有显著的屈服段。（1分）类型4：是一种中部很陡的S型曲线。（1分）类型5：是具有高度压缩性的S型曲线。（1分）类型6：应力-应变曲线开始部分为一很小的直线段，随后就出现不断增大的非弹性变形和连续蠕变。（1分）科目名称：工程地质学第 页共7页1452分）岩石典型应力-应变曲线3解释静止土压力，并对其产生条件、计算公式和应用于哪些方面进行说明。（6分）答：当挡土墙完全没有侧向位移、偏移和自身弯曲变形时，作用在

8、其上的土压力即为静止土压力。（1分）静止土压力产生条件：挡土墙静止不动，位移A=0,转角为零。（1分）计算公式：P=K丫z（1分）00地下室外墙：通常地下室外墙，都有内隔墙支挡，墙位移与转角为零，按静止土压力计算。（1分）岩基上的挡土墙：挡土墙与岩石地基牢固联结，墙体不发生位移或转动，按静止土压力计算。（1分）拱座：拱座不允许产生位移，故亦按静止土压力计算。（1分）库区工程地质问题有哪些？并简要说明其主要特征。（5分）答：1库区渗漏，库区渗漏包括暂时渗漏和永久渗漏。暂时渗漏仅发生在水库蓄水的初期，为饱和库水位以下岩土的孔隙、裂隙和洞穴而出现的水量损失。永久渗漏系库水通过分水岭向邻谷或洼地，以及

9、经库盆盘向远处低洼排水区渗漏。（2分）2库区塌岸，水库蓄水后，引起库岸工程地质条件变化，使原来斜坡破坏，称为塌岸。（1分）3库区浸没，水库蓄水后，库区周围地下水位上升。库科目名称：工程地质学第4页共7页水向外渗漏而引起的浸没，多发生在水库临近低洼地带和坝址下游地区，这种作用称为渗漏浸没。（1分）4库区淤积，厚层疏松堆积物地区，特别在黄土地区修建水库，水库容易淤积。（1分）5风化作用改变岩体工程地质性质的实质表现在哪些方面？（4分）答：1破坏岩石中矿物颗粒之间的连接。（1分）2形成或加剧岩石的裂隙。（1分）3降低岩石裂隙面的粗糙程度。（1分）4分解岩石原有矿物而产生次生粘土矿物。（1分）6一般情

10、况下，洞室围岩的变形与破坏按其发生的部位可分为哪几种类型，并对各类型进行简介叙述。（5分）答：室围岩的变形与破坏按其发生的部位可分为顶围（板）悬垂与坍落、侧围（壁）突出与滑塌、底围（板）鼓胀于隆破；（2分）顶围（板）悬垂与坍落：洞室开挖时，顶壁围岩除瞬时完成的弹性变形外，还可由塑性变形及其他原因而继续变形，使顶壁轮廓发生明显改变。（1分）侧围（壁）突出与滑塌：洞室开挖时，侧壁围岩继续变形使洞室轮廓会发生明显突出而不产生破坏，这在铅直层状岩体中最为典型。进一步发展，由于侧围原有的和新生的结构面相互汇合、交截切割，构成一定大小、数量、形状的分离体。（1分）底围（板）鼓胀于隆破：洞室开挖时，常见有底

11、壁围岩向上鼓胀。它在塑性、弹塑性、裂隙发育、具有适当结构面和开挖深度较大的围岩中，表现得最充分，最明显，但仍不失其完整性；但一般情况下，这种现象极不明显，难以观察。（1分）7在工程岩体范围内，结构面按贯通情况可分为哪几类，其主要特征是什么？（4分）答：按贯通情况可以分为非贯通性的，半贯通性的和贯通性的三种类型。（1分）非贯通性结构面：即结构面较短，不能贯通岩体或岩块，但它的存在使岩体或岩块强度降低，变形增大。（1分）科目名称：工程地质学第5页共7页半贯通性结构面：结构面有一定长度，但尚不能贯通整个岩体或岩块。（1分）贯通性结构面：结构面连续长度贯通整个岩体，是构成岩体、岩块的边界它对岩体有较大

12、的影响，破坏常受这种结构面控制。（1分）三、分析计算题（24分）某洞室围岩质量较好，r=27KN/m3，埋深H=100m，洞的半径r0=5m，折减后的内聚力和内摩擦角为c=0.05MPa,0=40.5。，求松动压力。（匕=0.34,k2=1.125）（12分）答P0=27x100 x0.001=2.7MPa（3分）竹=空=54（3分）C0.05Pa=0.34x27x5x0.001-1.125x0.05=-0.011MPa（3分）这里计算出来的负值并不说明产生负的山岩压力，而是说明岩体的凝聚力能够克服岩体的重量。在这种情况下可认为没有山岩压力。（3分）已知某挡土墙，墙高为H为6.0m。墙背垂直，

13、墙后填土表面水平，填土的重度r=18.5KN/m3，内摩擦角=20。，土的内聚力c=19kPa。计算作用在此挡土墙上的静止土压力、主动土压力和被动土压力，并绘出土压力分布图。（tan35=0.7，tan55=1.43）（12分）解：（1）静止土压力取静止土压力系数K0=0.5TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark36 o Current Document P0=0.5rH2K0=0.5x18.5x62x0.5=166.5KN/m（1分）P0作用点位于下H=2.0m见图a（1分）03（2）主动土压力根据题意挡土墙墙背竖直、光滑，填土表面水平，符合朗肯土压力理论的假设。Pa=0.5田2匕-2叫匚+2c2Y2x19218.5=0.5x18.5x62xtan2（35。）-2x19x6xtan2（350）+科目名称：工程地质学=163.2-159.6+39=42.6KN/m（1分）临界深度Z0=2匚=2x19=2.93m0rjk18.5x0.7*aP作用点距墙底（H-Z）=丄（6-2.93）=1.02m处，见图ba303（3）被动土压力（1分）（1分）墙顶处土压力为:墙底处土压力为:Pp=0.5田2Kp+2叫瓦p=丄x18.5x62xtan2（55o）+2x19x6xtan（55o）=679+