工程地质学概论考试题目

2013/5/11地质工作研究室工程地质学概论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。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。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3、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、试论述地面沉降及其主要危害地面沉降是指在一定的地表面积内所发生的地面水平面降低的现象。地面沉降现象与人类活动密切相关。尤其是近几十年来，人类过度开采石油、天然气、固体矿产、地下水等直接导致了今天全球范围内的地面沉降。主要危害:(1)沿海地区沉降使地面低于海面，受海水侵袭；(2)一些港口城市，由于码头、堤岸的沉降而丧失或降低了港湾设施的能力；(3)桥墩下沉，桥梁净空减小，影响水上交通；(4)在一些地面沉降强烈的地区，伴随地面垂直沉陷而发生的较大水平位移，往往会对许多地面和地下构筑物造成巨大危害；(5)在地面沉降区还有一些较为常见的现象，如深井管上升、井台破坏，高摆脱空，桥墩的不均匀下沉等，这些现象虽然不致于造成大的危害，但也会给市政建设的各方面带来一定影响。岩溶：水（包括地表水和地下水）对可溶性岩石进行的以化学溶蚀作用为主的改造和破坏地质作用以及由此产生的地貌及水文地质现象的总称。国际上通称喀斯特(karst)岩溶作用：地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用都叫岩溶作用。1、混合溶蚀效应的概念1、不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀能力有所增强的效应。①饱和溶液的混合溶蚀效应指两种或两种以上已失去溶蚀能力的饱和水溶液，在碳酸盐岩体内相遇，混合后的溶液由原来的饱和状态变成不饱和状态，从而产生新的溶蚀作用，继续溶解碳酸盐岩。②不同温度溶液的混合溶蚀相效应如果有两种温度不同而饱和度相同的水相混合，或一种水溶液由高温变为低温，都可以加大CO2的溶解度，从而加强溶液的溶蚀能力，继续溶蚀作用。2、影响岩溶发育的因素(1)碳酸盐岩岩性的影响方解石含量越高，KV越大；反之白云石含量越高，KV越小。酸不溶物含量越高，KV越小(2)气候的影响：降水：①水直接参与岩溶作用，充足的降水是保证岩溶作用强烈进行的必要条件。②水是溶蚀作用的介质和载体，充足的降水保证了水体的良好的循环交替条件，促进岩溶作用的强烈进行。气温：①气温升高，生物新陈代谢加快，土壤中有更多的CO2富集，但水中的CO2的解度减小，不利于岩溶作用。②气温升高，溶蚀速率增大，有利于岩溶作用。总体上：气温升高有利于岩溶作用的进行。温热潮湿的热带、亚热带地区：岩溶作用较强烈高寒干燥的极地、寒带地区：岩溶现象不发育(3)地形地貌的影响①平坦地区：地表径流弱，入渗强烈，有利于岩溶发育②陡峭地区：地表径流强烈，入渗弱，不利于地下岩溶发育③突起地区：地下水位深，包气带厚度大，垂直岩溶发育④低洼地区：地下水位浅，汇水地带，岩溶发育强烈，以水平岩溶为主。(4)地质构造的影响断裂的影响：①沿断裂面岩溶发育强烈②各组破裂面相互交织、延伸进而控制了岩溶发育的形态、规模、速度和空间分布。③各种破裂面相互交织，使地下水混合溶蚀效应明显，促进岩溶发育。褶皱的影响：①褶皱的不同部位，裂隙发育不均匀，岩溶强度不同。核部比翼部发育。②大型褶皱控制了可溶岩的空间分布和地下水汇水范围及径流条件，影响着岩溶的发育。岩层组合的影响：①厚而纯的碳酸盐岩Ⅰ.包气带：多发育垂直岩溶形态Ⅱ.地下水季节变动带：两方向岩溶均发育Ⅲ.饱水带：规模大、连续性好的水平岩溶Ⅳ.深循环带：岩溶不很发育②碳酸盐岩夹非可溶性岩层③非可溶性岩层与碳酸盐岩互层：在同一时期，岩溶呈多层发育④非可溶性岩层夹碳酸盐岩：岩溶发育极弱（5）新构造运动的影响：地壳运动的性质、幅度、速度和波及范围，控制着水循环交替条件及其变化趋势，从而控制着岩溶发育的类型、规模、速度、空间分布及岩溶作用的变化趋势。①上升期：侵蚀基准面相对下降，地下水位逐渐下降，侧向岩溶不发育，规模小而少见，分带现象明显，以垂直形态的岩溶为主。②平稳期：侵蚀基准面相对稳定，溶蚀作用充分进行，分带现象明显，侧向岩溶规模大，岩溶地貌较明显典型。③下降期：常形成覆盖型岩溶，地下水循环条件变差，岩溶作用受到抑制或停止。④间歇性上升：形成水平溶洞成层分布，高程与阶地相对应。⑤振荡升降：岩溶作用由弱到强，由强到弱反复进行，形成以垂直形态的岩溶主，水平溶洞规模不大，而且成层性不明显。⑥间歇性下降：岩溶多被埋于地下，规模不大，但具成层性，洞穴中有松散物充填。3、碳酸盐岩的溶蚀机理：CaCO3在水中溶解的实质是CO32-与H+结合生成HCO3-，因此H+的浓度是溶解的关键。天然水中，H+浓度很低，故CaCO3在天然纯水中溶解很少，形成岩溶主要是因为水中含有过量的CO2，与水结合电离H+，促使CaCO3溶解。任何能在水中产生H+的物质均可能使CaCO3溶解。岩溶发育的基本条件：具有可溶性岩石、具有溶蚀能力的水、具有良好的水循环交替条件4、水库渗漏的研究内容(1)查明岩溶发育、分布规律重点查明溶洞、暗河的展布位置、规模等，进行岩溶泉水流量、高程调查，确定通道的位置及可能影响程度。(2)分析地质条件①岩层组合：当夹有非可溶岩地层时，可借助该层防止渗透②地质构造：★褶皱a.纵谷：与河流所处褶皱的部位有关b.横谷：修水库不利，但充分利用隔水层，可能防止坝区渗漏。c.斜交谷：具体分析★断层：既可有利于渗漏，又可不利于渗漏★岩体侵入：相对隔水层的分布位置(3)查明河间地块的水文地质条件①补给型：渗漏与否视蓄水后库水位与地下水位的补给关系而定。若建库后仍为补给型，不永久渗漏。若建库后为排泄型，则渗漏。②排泄型：建库后肯定会产生永久渗漏③悬托型：一定渗漏5、岩溶渗漏的防治措施(1)截断渗漏通道：灌、铺、堵、截(2)导水导气斜坡——指地表一切具有侧向临空面的地质坡体，是一类广泛分布的地貌类型。斜坡变形破坏是地质发展演化的重要过程。天然斜坡是指赋存在一定的地质环境中,受各种地质营力作用而演化的自然产物,未经人工改造。人工边坡是指某种工程活动而开挖或改造形状的斜坡。滑坡：斜坡岩土体依附于内在的或潜在的贯通结构面，在外力作用下，失去原来的平衡状态，产生了以水平运动为主的滑动现象。1、简述斜坡中重分布应力的特点(1)斜坡周围主应力迹线发生明显偏转(2)在临空面附近造成应力集中，但在坡脚区和坡顶及坡肩附近情况有所不同：①坡脚附近形成最大剪应力增高带，往往产生与坡面或坡底面平行的压致拉裂面。②在坡顶面和坡面的某些部位形成张力带,易形成与坡面平行的拉裂面。(3)坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变成近似圆弧线,弧的下凹方向朝着临空方向。(4)坡面处由于侧向压力趋于零，实际上处于两向受力状态，而向坡内逐渐变为三向受力状态。2、影响斜坡应力分布的因素有哪些？(1)岩体初始应力的影响水平剩余应力的大小使坡体中主应力迹线的分布形式有所不同，明显改变了各应力值的大小，使应力分异现象加剧,尤其对坡脚应力集中带和张力带的影响最大。(2)坡形的影响①坡高：坡高不改变应力等值线图象，但应力值随坡高↑而线性↑。②坡角：坡角变化明显改变了应力分布图象。随坡角变陡，张力带的范围有所扩大，坡脚应力集中带最大剪应力值也随之增高。③坡底宽度：当W<0.8H时,坡脚最大剪应力随底宽而急剧。当W>0.8H时，则保持为一常值（称为“残余坡角应力”）④坡面形态：平面上的凹形坡，应力集中明显减缓。(3)斜坡岩土体特性和结构特征的影响：①岩土体的变形模量对均质坡体的应力分布无明显影响②泊松比(可改变主应力和剪应力的分布,引起张力带变化。随着(增大，坡面和坡顶的张力带逐渐扩展，而在坡底则反之，(增大时，张力带收缩。③结构面的产状、性质的差别，使斜坡中的应力分布出现了不连续性，在不连续面或软弱面的周边形成应力集中带或发生应力滞。3、斜坡变形破坏的形式：拉裂(回弹)、蠕滑、弯曲倾倒斜坡破坏的形式：崩塌、滑坡4、崩塌的形成条件(1)地层岩性条件→厚层状硬脆性岩体(2)岩体结构条件→节理裂隙（二组或二组以上陡倾节理）(3)地形条件→地形切割强烈，高差大(4)外力条件→风化作用、静水压力、震动……5、滑坡的形态要素滑动面（带）、滑坡体、滑坡周界、滑床、滑坡前缘（滑坡舌）、滑坡壁、主滑线、滑坡台阶、滑坡洼地、滑坡裂缝6、滑坡的识别方法及标志：航片解译、地面调查、勘探，从面(线(点识别标志：(1)地形地貌方面●滑坡形态特征、阶地、夷平面高程对比(2)地质构造方面：●滑体上产生小型褶曲和断裂现象●滑体结构松散、破碎(3)水文地质方面●结构破碎→透水性增高→地下水径流条件改变→滑体表面出现积水地或湿地，泉的出现(4)植被方面：马刀树、醉汉林(5)滑动面的鉴别：钻孔取样、变形监测：钻孔倾斜仪7、按动力学特征滑坡的分类方案分为：推动式滑坡、牵引式滑坡、混合式滑坡、平移式滑坡四类8、影响斜坡稳定性的因素、(1)岩土类型及性质－－决定抗滑力的根本因素●坡形相同的情况下：坚硬岩石斜坡>半坚硬岩石>松散土坡●沉积岩：层理－－软弱夹层●岩浆岩：原生节理发育，与岩石强度和风化作用有关●变质岩：由于矿物成分的差异导致工程地质性质的差异●滑坡往往集中在某些特定的岩层中－易滑岩组●对于同一种成因类型的岩层，组成岩石的矿物成分及胶结物不同，其稳定性不同：硅质胶结>钙质胶结>泥质胶结(2)地质结构(岩体结构及地质构造)●结构面—结构面的产状、力学性质、规模●沉积岩地区：特大型的滑坡主要与层面构造有关在褶皱的两翼部位，结构面往往形成上陡下缓的勺形沿着大