工程地質(zhì)復(fù)習(xí)題研

1、一、高彎度河流沉積相模式巖體的主要工程地質(zhì)特征a.巖體具層狀或軟硬相間互層狀結(jié)構(gòu)特征天然堤和洪泛相（合稱頂部相）的泥巖、粉砂巖為這類巖體中分布穩(wěn)定的軟弱層。該層頂部有時可見呈扁豆體狀分布的上一旋回的滯留礫巖，如果富含泥礫，為軟弱夾層。但往往厚度薄、連續(xù)性差，分布范圍小。砂巖體厚度與古河流水深相近，厚度變化小。b.砂巖體抗風(fēng)化性能弱，強度具明顯自下而上的遞變規(guī)律。邊灘相砂巖體礦物成分的成熟度低，大多為泥鈣質(zhì)膠結(jié)的長石砂巖或硬砂巖，抗風(fēng)化能力低。單向環(huán)流，上升段水流流速隨高度增加而降低，砂巖體的粒度成分由下而上逐漸變細，愈靠近上部混入的懸移質(zhì)成分也愈多，而靠近底部的砂體，成巖過程中其固結(jié)和鈣質(zhì)膠結(jié)

2、物的補給條件一般較上部有利。最終造成砂巖體強度由下向上遞減，有的甚至相差數(shù)倍?？傊?，這類相模式巖體以具有連續(xù)性較好的低強度軟弱層為其主要特征。巖體抗滑穩(wěn)定性差、抗風(fēng)化能力弱。二、辮狀河流沉積相模式巖體的主要工程地質(zhì)特征a.巖體具層狀或塊狀結(jié)構(gòu)特征。巖體中以含泥礫的滯留礫巖層為其主要軟弱層，斷續(xù)分布，起伏差大，多呈槽狀。頂部的泥質(zhì)粉砂巖通常被沖刷殆盡，或呈零星分布。b.砂巖體具較高的抗風(fēng)化能力和強度。心灘相砂（礫）巖體是水流繞心灘時分時合的側(cè)向加積物，礦物成分較邊灘相更復(fù)雜，但成熟度較好，以鈣質(zhì)膠結(jié)的長石石英砂巖或石英砂巖為主，抗風(fēng)化能力較邊灘相砂巖強。辮狀河流坡降陡，砂巖體顆粒較粗，常含有礫石

3、或卵石，懸移質(zhì)成分很少。砂巖體粗細交錯，原始透水性比邊灘相砂巖體強，頂部又無連續(xù)的粘土隔水層，固結(jié)和膠結(jié)條件好。因此，其砂巖體強度一般較邊灘相砂巖體高。總之，辮狀（游蕩型）河流相模式巖體的抗滑穩(wěn)定性較強。但當(dāng)零星分布有泥巖體時，可能造成不均勻變形。三、構(gòu)造斷裂的機制組合序列構(gòu)造斷裂表現(xiàn)為兩種（多種）機制類型的組合。通常隨深度的加深和溫度增高，機制組合可有如下序列：剪切或拉裂拉裂與彎曲彎曲彎曲與壓扁壓扁壓扁與流動流動。按此序列，地殼可劃分為上、中、下三個構(gòu)造層（如教材中圖1-12）。四、構(gòu)造斷裂的組合形式根據(jù)板塊構(gòu)造學(xué)觀點，地質(zhì)體中構(gòu)造斷裂的組合形式可分為聚合帶或山鏈構(gòu)造、伸展帶或裂谷和走滑斷裂

4、帶等三種模式。三種模式在空間上可有多種形式的鄰接關(guān)系；又可以不同規(guī)模相互包容或在地質(zhì)歷史進程中相互轉(zhuǎn)化。五、目前關(guān)于地殼巖體天然應(yīng)力狀態(tài)的三種主要觀點地殼巖體天然應(yīng)力狀態(tài)取決于地區(qū)的地質(zhì)條件和巖體所經(jīng)歷的地質(zhì)歷史，目前主要有三種觀點。1、“靜水應(yīng)力式”觀點：瑞士地質(zhì)學(xué)家海姆于1905-1912年提出的，他以巖體具有蠕變的性能為依據(jù)，認為地殼巖體內(nèi)任一點的應(yīng)力都是各向相等的，均等于上覆巖層的自重。實測資料表明，這一假說只適用于某些具體條件。2、垂直應(yīng)力為主的觀點：這一觀點是基于彈性理論提出的，認為巖體內(nèi)的應(yīng)力主要是重力場作用下形成的自重應(yīng)力。由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多樣性，采用這種極端簡化的假設(shè)條

5、件處理巖體的天然應(yīng)力狀態(tài)問題，是不符合全面情況的，僅適用于某些局部條件。3、“水平應(yīng)力為主的觀點”：上世紀(jì)20年代，李四光教授就指出，地殼運動是以水平運動為主，應(yīng)力場是以水平應(yīng)力為主導(dǎo)的。上世紀(jì)50年代瑞典科學(xué)家通過在芬-斯地塊的礦山大量測量工作驗證了這一觀點，發(fā)現(xiàn)存在于該地區(qū)地殼上部的最大主應(yīng)力大多是水平或接近于水平，而且水平向應(yīng)力值比垂直向應(yīng)力值大很多倍，形成了以水平應(yīng)力為主的應(yīng)力場。六、地殼巖體內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的三種典型情況已有大量震源機制資料和應(yīng)力實測資料，清楚地揭示出地殼巖體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)存在不同類型，其中包括如下三種典型情況。應(yīng)力場的中間主近于垂直，最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力迫于水平。在這種應(yīng)

6、力狀態(tài)下，如果發(fā)生破壞（或再活動）必然是沿走向與最大主應(yīng)力成約30°-40°左右交角的陡立面產(chǎn)生走向滑動型的斷裂活動，故此類三向應(yīng)力狀態(tài)稱為潛在走向滑動型。應(yīng)力場中最小主應(yīng)力軸近于垂直，最大主應(yīng)力與中間主應(yīng)力軸近于水平。此種應(yīng)力狀態(tài)下如果發(fā)生破壞，必然是逆斷型的，即沿走向與最大主應(yīng)力垂直的剖面X裂面產(chǎn)生逆斷活動，故可稱為潛在逆斷型。應(yīng)力場中的最大主應(yīng)力軸垂直，而其余兩主應(yīng)力水平分布。此種應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生的破壞（或再活動）必然是沿走向與最小主應(yīng)力軸相垂直的面，發(fā)生正斷性質(zhì)的活動，故可稱為潛在正斷型。七、地表河谷附近應(yīng)力重分布具有如下的一般規(guī)律：主應(yīng)力方向在河谷臨空面附近發(fā)生明顯

7、的變化，通常重分布后的最大主應(yīng)力與臨空面近于水平，而最小主應(yīng)力則與之近于垂直。最大主應(yīng)力由內(nèi)向外逐漸增大，至臨空面處達最大值，而最小主應(yīng)力的變化則恰恰相反，即由內(nèi)向外逐漸減小，至臨空面處變?yōu)榱?，有時甚至?xí)霈F(xiàn)拉應(yīng)力。臨空面附近的應(yīng)力集中現(xiàn)象通常在坡腳處及河谷底部表現(xiàn)得最為強烈。八、我國地應(yīng)力場三向應(yīng)力狀態(tài)的空間分布規(guī)律我國地應(yīng)力場三向應(yīng)力狀態(tài)呈有規(guī)律的空間分布：潛在逆斷型應(yīng)力狀態(tài)區(qū)主要分布在喜馬拉雅山前緣一帶，其特點是兩個水平主應(yīng)力均大于垂直主應(yīng)力，最大主應(yīng)力方向總體呈近南北向，屬于強烈的水平擠壓區(qū)。潛在走滑型應(yīng)力狀態(tài)區(qū)主要分布在我國的中西部廣大地區(qū)，其特點是只有一個水平主應(yīng)力大于垂直主應(yīng)力，

8、具中等擠壓區(qū)的特征，左旋型活斷層較為發(fā)育。潛在正斷型和張剪性走滑型應(yīng)力狀態(tài)區(qū)主要分布在我國東部和東北部。此區(qū)主要特點是，新生代以來區(qū)內(nèi)正斷層和地塹式斷陷盆地十分發(fā)育；區(qū)內(nèi)新生代沉積物呈明顯的“雙層結(jié)構(gòu)”；區(qū)內(nèi)近期地震主要由兩個方向的斷裂活動引起，即NNE向和NWW向。九、在天然條件下，地殼巖體的應(yīng)力-應(yīng)變性狀與應(yīng)變速率的關(guān)系：在天然條件下，地殼巖體的應(yīng)力-應(yīng)變性狀與應(yīng)變速率的關(guān)系可能出現(xiàn)如下三種不同的組合情況：區(qū)域構(gòu)造力的作用使巖體的應(yīng)變速率大于臨界應(yīng)變率時，地殼巖體整體處于彈性狀態(tài)，屬于強烈的構(gòu)造變動區(qū)（如下圖中所示情況）；區(qū)域構(gòu)造力的作用使巖體的應(yīng)變速率介于臨界應(yīng)變速率和某一臨界值之間時，

9、巖體可以發(fā)生變形但不發(fā)生破壞，但可能導(dǎo)致斷裂再活動，引起地震，屬于構(gòu)造新活動區(qū)（如下圖中所示情況）；區(qū)域構(gòu)造力作用微弱，巖體本身及沿斷裂的應(yīng)變速率均低于臨界應(yīng)變速率，屬于構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)（如下圖中所示情況）。圖 巖體的應(yīng)力-應(yīng)變性狀與地殼應(yīng)變速率間的關(guān)系十、壓應(yīng)力條件下的拉斷破壞過程：在壓應(yīng)力條件下，切向拉應(yīng)力集中最強的部位位于與主壓應(yīng)力方向夾角為30°-40°的裂隙端部，破裂首先在這樣的一些方位有利的裂隙端部出現(xiàn)，隨之?dāng)U展而成分支裂隙。其初始方向與原有裂隙長軸方向間夾角約等于2，隨后逐漸轉(zhuǎn)向與最大主壓應(yīng)力方向平行，當(dāng)分支裂隙轉(zhuǎn)為平行于最大主應(yīng)力方向后自動停止擴展，進入穩(wěn)定破裂發(fā)

10、展階段。隨壓應(yīng)力進一步增高，已出現(xiàn)的分支裂隙進一步擴展，其它方向稍稍不利的裂隙端部也將產(chǎn)生分支裂隙，巖體內(nèi)出現(xiàn)一系列與最大主應(yīng)力方向平行的裂隙，直到破壞。圖 壓應(yīng)力條件下巖體的拉斷破壞過程十一、沿潛在剪切面的剪斷機制和過程：巖體進入穩(wěn)定破裂階段后，內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)發(fā)生明顯的變化，并產(chǎn)生一系列新的破裂。拉張分支裂隙的形成與擴展 如圖，位于滑移段的后側(cè)端部由于剪切位移的明顯差異而產(chǎn)生拉張分支裂隙J2t，在穩(wěn)定破裂階段中，這些裂隙的生長方向轉(zhuǎn)向與最大主應(yīng)力方向平行時，即停止擴展。法向壓碎帶的形成 進入不穩(wěn)定破裂階段后，前述拉張分支裂隙J2t將繼續(xù)擴展，同時，滑移段前側(cè)端部由于主壓應(yīng)力向裂隙方向的偏

11、轉(zhuǎn)，可造成與之相垂直的法向壓碎帶。它的出現(xiàn)使各分支裂隙分割的薄梁遭到破壞，削弱了鎖固段巖石的強度。潛在剪切面的最后貫通 隨剪切位移的發(fā)展，鎖固段剪切應(yīng)力集中程度不斷提高，同時由于滑移段沿有起伏的裂面剪切位移所產(chǎn)生的剪脹力可使B段承受法向拉應(yīng)力，加上壓碎帶的影響，B段抗剪能力被明顯削弱。潛在剪切面中那些剪應(yīng)力集中程度最高且強度又被明顯削弱的鎖固段將首先被剪斷，使剪應(yīng)力更加集中于另一些未被剪斷的鎖固段，破裂就會累進性地加速發(fā)展，最終形成剪切面。圖 潛在剪切面破裂發(fā)展模式圖 差異剪切位移 分支拉裂紋 剪脹 拉應(yīng)力 壓碎帶A微裂隙滑移段 B鎖固段十二、我國大陸板內(nèi)現(xiàn)代運動特征：我國大陸處于歐亞板塊的東

12、部，是一個被周圍板塊擠壓圍限的區(qū)域，影響板內(nèi)變形與運動狀況的邊界動力環(huán)境十分復(fù)雜，有印度板塊與亞洲大陸在喜馬拉雅一帶的碰撞及向亞洲內(nèi)部的繼續(xù)擠入；西太平洋板塊向亞洲大陸的俯沖與擠壓；菲律賓板塊向西的俯沖及在臺灣一帶的會聚；日本海、東海東部沖繩海槽及南海盆地的弧后局部擴張等。板內(nèi)變形和運動主要以塊體為單位，以塊體邊緣的活斷層為主要活動邊界，大體上可分為西部以板內(nèi)聚斂為主的擠壓區(qū)，東部東北、華北的拉張裂陷區(qū)和東南部處于西部擠壓與北部圍限下整體穩(wěn)定滑移區(qū)。十三、地震場地破壞效應(yīng)場地破壞效應(yīng)包括地面破裂效應(yīng)、地基失效和斜坡破壞效應(yīng)。地面破裂效應(yīng)：如果震源較淺，斷層的錯動可直達地表，或者由于大幅震動導(dǎo)致

13、近地表深厚覆蓋層產(chǎn)生永久性的塑性變形，從面導(dǎo)致其上建筑物地震失穩(wěn)或失效。地基失效：如果地震動強度很大，或地基強度較低，往往會導(dǎo)致地基承載力下降、喪失以至于變位、移動。主要破壞形式有地基強烈沉降與不均勻沉降、地震水平位移，以及砂土液化等。斜坡破壞效應(yīng)：包括地震誘發(fā)的滑坡、崩塌或泥石流等，主要發(fā)生在山區(qū)或丘陵地區(qū)。在所有地震破壞作用中，大規(guī)模的崩滑及其引起的泥石流是最不可抗御的，往往能造成大量破壞與傷亡。十四、砂土液化粒間無內(nèi)聚力的松散砂體，主要靠粒間摩擦力維持本身的穩(wěn)定性和承受外力。當(dāng)受到振動時，粒間剪力使砂粒間產(chǎn)生滑移，改變排列狀態(tài)。如果砂土原處于非緊密排列狀態(tài)，就會有變?yōu)榫o密排列狀態(tài)的趨勢，

14、如果砂的孔隙是飽水的，要變密實就需要從孔隙中排出一部分水，如砂粒很細則整個砂體滲透性不良，瞬時振動變形需要從孔隙中排除的水來不及排出，結(jié)果必然使砂體中孔隙水壓力上升，砂粒之間的有效正應(yīng)力就隨之而降低，當(dāng)孔隙水壓力上升到使砂粒間有效正應(yīng)力降為零時，砂粒就會懸浮于水中，砂體也就完全喪失了強度和承載能力，這就是砂土液化。砂土液化引起的破壞主要有：涌沙、地基失效、滑塌、地面沉降及地面塌陷等。十五、斜坡穩(wěn)定性評價與預(yù)測方法斜坡穩(wěn)定性評價與預(yù)測方法可概括為過程機制分析法、理論計算法和工程地質(zhì)類比法三大類。過程機制分析法就是應(yīng)用斜坡變形、破壞的基本規(guī)律，通過追溯斜坡演變的全過程，對斜坡簽定性發(fā)展的總趨勢和區(qū)

15、域性特征做出評價和預(yù)測。理論計算法是將土力學(xué)、巖石力學(xué)、彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、損傷力學(xué)等多種力學(xué)和數(shù)學(xué)計算方法應(yīng)用于斜坡穩(wěn)定性的定量評價和預(yù)測。工程地質(zhì)類比法是把已有的天然斜坡或人工邊坡的研究或設(shè)計經(jīng)驗應(yīng)用于條件相似的新斜坡的研究及人工邊坡的設(shè)計中去。十六、改善壩基的穩(wěn)定性措施改善壩基的穩(wěn)定性措施主要有：清基、巖體的局部或整體加固、防滲以及改變建筑物的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)不良的地質(zhì)條件等四種。清基就是將壩基表部的軟弱土層、風(fēng)化破碎巖體或淺部軟弱夾層等清除掉，使壩基位于比較完整新鮮的巖體或較致密堅實的土層之上。巖體的局部或整體加固主要是通過固結(jié)灌漿、錨固，以及斷裂破碎帶的回填處理、樁基加固等方法進行處理。

16、防滲是通過帷幕灌漿、修建防滲墻及防滲鋪蓋等措施進行處理。改變建筑物的結(jié)構(gòu)包括增大壩體、放緩邊坡、加深齒墻、延長上游防沖板以增大垂直荷載，以及預(yù)留沉降縫以消除不均勻沉陷的危害等。十七、河床砂體的液化性特征河漫灘、一級階地沉積及時代與上述沉積相當(dāng)?shù)墓藕哟渤练e是易于液化的河床砂體十八、巖石蠕變的三個階段依次為：減速蠕變、等速蠕變、加速蠕變。十九、斜坡形成后應(yīng)力狀態(tài)變化的基本特征表現(xiàn)斜坡形成后應(yīng)力狀態(tài)變化的基本特征表現(xiàn)為：坡頂拉應(yīng)力集中，坡面徑向應(yīng)力降低，坡腳剪應(yīng)力集中。二十、影響斜坡巖體應(yīng)力分布的因素影響斜坡巖體應(yīng)力分布的主要因素有巖體中的原始應(yīng)力狀態(tài)、坡形、巖體的特性和結(jié)構(gòu)特征等。二十一、砂土液化

17、的現(xiàn)場判別方法砂土液化的現(xiàn)場判別方法主要有 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗法 、 靜力觸探法 和 剪切波速法。二十二、活斷層的粘滑與穩(wěn)滑特征活斷層活動的兩種基本方式是粘滑與穩(wěn)滑：粘滑錯動是間斷性突然性發(fā)生的；穩(wěn)（蠕)滑的錯動是持續(xù)、平穩(wěn)地發(fā)生的。二十三、局部地形對震害的影響局部地形對震害的影響顯著：孤立的山咀對地震有放大作用；低洼溝谷對地震有減弱作用。二十四、場地條件對震害和地震動的影響國內(nèi)外震害經(jīng)驗表明，場地條件是引起地表震害或地震動局部變化的主要因素，不同的場地條件地震反應(yīng)不同，震害也不盡相同?；鶐r上地震動幅值小、持續(xù)時間短，震害輕。已有的實（觀）測資料表明，基巖上地震加速度最大幅值總是瀕于附近土層上的加速

18、度最大幅值；基巖地基上地震動的持續(xù)時間也總是較短的。因而當(dāng)?shù)卣饋砼R時，基巖地基上的建筑物震害也會最輕。深厚松散覆蓋上地震動周期長。根據(jù)微震觀測資料，由下伏剛性較強巖層傳來的剪切波，通過表層剛度較小的松散沉積物到達地面后，在傳播速度減慢的同時，振幅顯著增大，周期有所增長，加速度被放大，因此松散層上的地震動通常比基巖要強烈且卓越周期多為長周期。所以，巨厚沖積層上低加速度的遠震可以使高層或其它長周期建筑物遭到破壞。非發(fā)震斷層對震害無明顯影響。發(fā)震斷層由于突然錯動并釋放彈性能，造成地面破裂而加重震害，同時發(fā)震斷層也是引起地基和結(jié)構(gòu)振動的地震波的來源。但是根據(jù)震害調(diào)查資料，位于非發(fā)震斷層上的建筑物震害與相同類別場地上的震害相同。這表明，非發(fā)震斷層對震害無明顯影響。局部地形對震害影響顯著。地形對震害影響有兩種本質(zhì)和不同：一是地形使振動加強或減弱，造成震害的加重或減輕。使地震動加強的地形為突出孤立地形；而低洼溝谷則使地震動減弱。其次是陡崖、山地或河谷斜坡等發(fā)生斜坡失穩(wěn)，產(chǎn)生崩塌、滑坡等危及工程建筑的地質(zhì)現(xiàn)象。砂土液化對震害的影響具有雙重性。強烈的液化往往引起噴水冒砂，從而導(dǎo)致地裂縫、錯位、滑坡、不均勻沉降等地基失穩(wěn)現(xiàn)象，加劇建筑物的震害。但是當(dāng)?shù)乇?-3m內(nèi)較密實的粘性土層，能成為荷載小而基礎(chǔ)淺的結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定持力層時，在其下伏層砂土液化后，此層仍具