工程地質(zhì)原理與分析方法

1、I、簡述人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境的相互關(guān)系人類工程活動都是在一定的地質(zhì)環(huán)境中進行的，兩者之間必然產(chǎn)生特定方式的相互關(guān)聯(lián)和 相互制約。這種相互的關(guān)聯(lián)與制約，始終是客觀存在的。一方面，地質(zhì)環(huán)境制約著人類工 程活動；另一方面，人類工程活動又會以各種方式影響著地質(zhì)環(huán)境 地質(zhì)環(huán)境制約著人類工程活動：影響工程活動的安全活動斷層和強烈地震區(qū)影響工程建筑物的穩(wěn)定性和正常使用不良地基處理不當、巖溶地區(qū)水庫的防滲等由于某些地質(zhì)條件不具備而使工程造價提高場址選擇不當、建筑材料選擇不當（建筑形式與材料）人類工程活動影響地質(zhì)環(huán)境：人類活動進入工業(yè)革命以來，已成為巨大的不容忽視的地質(zhì)營力，它所產(chǎn)生的后果不但等 同于外動力地

2、質(zhì)作用，而且無論是強度還是速度都遠遠超過地質(zhì)作用。大量抽取地下水、修建水庫蓄水、工程開挖等等3、工程地質(zhì)條件 包括巖石和土的性質(zhì)，地質(zhì)構(gòu)造，地貌，水文地質(zhì)條件，自然地質(zhì)現(xiàn) 象和天然建筑材料等方面4、 人類工程活動中可能遇到的主要工程地質(zhì)問題一主要工程地質(zhì)問題有：區(qū)域穩(wěn)定問 題、巖體穩(wěn)定問題、與地下滲流有關(guān)的問題以及與侵蝕淤積有關(guān)的工程地質(zhì)問題。5、巖體的概念、結(jié)構(gòu)面的概念巖體通常指地質(zhì)體中與工程建設有關(guān)的那一部分巖石，它處于一定的應力狀態(tài)，被各種結(jié) 構(gòu)面所分割。結(jié)構(gòu)面是指巖體中具有一定方向，力學強度相對較低，兩項延伸的地質(zhì)界面。6、高彎度河流沉積相模式巖體的主要工程地質(zhì)特征這是一種河床坡降緩、

3、彎曲大、水流較深，流態(tài)較穩(wěn)定并以單向環(huán)流為其主要特征的河流 沉積模式，這類模式巖體的主要工程特征如下：（1）巖體具有層狀或者軟硬相間互層狀 結(jié)構(gòu)特征。（2）砂巖體抗風化性能弱，強度具明顯自下而上的遞變規(guī)律。7、辮狀河流沉積相模式巖體的主要工程地質(zhì)特征這是一種坡度陡，河床不穩(wěn)定，彎度小，水淺，流態(tài)不穩(wěn)定，具有復雜環(huán)流的河流沉積模 式。這類相模式巖體主要工程地質(zhì)特征如下：（1）巖體具有層狀或者塊狀結(jié)構(gòu)特征（2）砂巖體具有較高的抗風化能力和強度8、工程地質(zhì)將巖體結(jié)構(gòu)特征作為重要研究對象的意義1）巖體中的結(jié)構(gòu)面是巖體力學強度相對薄弱的部位，它導致巖體力學性能的不連續(xù)性、不 均一性和各向異性。只有掌握巖

4、體的結(jié)構(gòu)特征，才有可能闡明巖體在不同荷載下內(nèi)部的應 力分布和應力分異狀況。2）巖體的結(jié)構(gòu)特征對巖體在一定荷載條件下的變形破壞方式和強度特征起著重要的控制作 用。巖體中的軟弱結(jié)構(gòu)面，常常成為決定巖體穩(wěn)定性的控制面3）靠近地表的巖體，其結(jié)構(gòu)特征在很大程度上確定了外營力對巖體的改造進程。結(jié)構(gòu)面是 風化作用和地下水等外營力活躍的部位，也常常是這些營力的改造作用能深入巖體內(nèi)部的 重要通道，往往發(fā)展為重要的控制面?？傊瑢r體結(jié)構(gòu)特征的研究，是分析評價區(qū)域穩(wěn)定性和巖體穩(wěn)定性的重要依據(jù)。9、地殼巖體天然應力狀態(tài)，目前主要有三種觀點，試簡述之。地殼巖體天然應力狀態(tài)是指未經(jīng)人為擾動的，主要是在重力場和構(gòu)造應力場

5、的綜合作用下， 有時也在巖體的物理，化學變化及巖漿侵入等的作用下所形成的應力狀態(tài)，常稱為天然應 力或者初始應力。巖體天然應力狀態(tài)的類型三種觀點：1）“靜水應力式”分布的觀點 由瑞士地質(zhì)學家海姆于1905-1912年提出，他以巖體具有 蠕變的性能為依據(jù)，認為地殼巖體內(nèi)任一點的應力都是各向相等的，均等于上覆巖層的自 重2） “垂直應力為主的觀點”基于彈性理論提出的，認為巖體內(nèi)的應力主要是重力場 作用下形成的自重應力。3） 水平應力為主的觀點 早在上世紀二十年代，我國著名地質(zhì)學家李四光教授就指出， 地殼運動以水平運動為主，地應力場是以水平應力為主導的。到五十年代，瑞典學者N.哈 斯特通過在芬-斯地塊

6、的礦山巖體應力測量工作，證實該地區(qū)應力場以水平應力為主。10、殘余應力、臨界應變速率 徐的概念殘余應力：承載巖體遭受卸荷或者部分卸荷時，巖體中某些部分的膨脹回彈趨勢部分的受 到其他組分的約束，于是就在巖體結(jié)構(gòu)內(nèi)形成殘余的拉、壓應力自然平衡的應力系統(tǒng)，即 殘余應力。應變速率是指單位時間內(nèi)發(fā)生的線應變或剪應變。巖體的應變速率是決定粘彈性介質(zhì)力學性狀的主要因素II、簡要敘述何為天然應力狀態(tài)，按成因天然應力狀態(tài)可分為哪幾種。地殼巖體天然應力狀態(tài)是指未經(jīng)人為擾動的，主要是在重力場和構(gòu)造應力場的綜合作用下， 有時也在巖體的物理，化學變化及巖漿侵入等的作用下所形成的應力狀態(tài)，常稱為天然應力或者初始應力。天然

7、應力或初始應力：自重應力，活動構(gòu)造應力，剩余構(gòu)造應力，變異及殘余應力12、河谷下切形成的自由臨空面附近應力重分布的一般規(guī)律。1）主應力方向在河谷臨空面附近發(fā)生明顯的變化：最大主應力與臨空面近于平行，而最小 主應力則與之近于垂直。2）最大主應力由內(nèi)向外逐漸增大，至臨空面達到最大值；最小主應力則恰好相反，即由內(nèi) 向外逐漸減少，至臨空面處變?yōu)榱?，有時甚至出現(xiàn)拉應力。與此相聯(lián)系，剪應力在臨空面 附近，特別是在下部坡腳處，顯著增大。3）將最大主應力（或剪應力）在臨空面附近增大（或減少）的現(xiàn)象稱為應力集中。臨空面 附近的應力集中現(xiàn)象，通常在坡腳處及河谷底部表現(xiàn)得最為強烈。在高應力區(qū)河谷臨空面附近的應力集中

8、，往往使周圍巖體內(nèi)的應力（特別是坡腳和谷底） 超過其強度，巖體發(fā)生破裂變形，生成各類表生結(jié)構(gòu)面。而表層巖體內(nèi)的應力又因釋放而 降低，圍繞河谷臨空面形成一個應力降低帶，高應力集中區(qū)則向巖體內(nèi)部轉(zhuǎn)移。13、地殼巖體內(nèi)典型的三向應力狀態(tài)：潛在走向滑動型、潛在逆斷型和潛在正斷型分別對 應何種應力狀態(tài)。（1）中間主應力b2近于垂直，最大主應力。1和最小主應力。3近于水平在這種應力狀態(tài)下，地殼巖體的破壞形式必然是沿走向與最大主壓應力成約30。40。左 右交角的陡立面產(chǎn)生走向滑動性的斷裂活動，此類三向應力狀態(tài)稱為潛在走向滑動型。（2）最小主應力軸b3近于垂直，最大主應力o1與中間主應力o2軸近于水平。在此種

9、應力狀態(tài)下，地殼巖體的破壞形式必然是逆斷型的，即沿走向與最大主應力垂直的 剖面X裂面產(chǎn)生逆斷活動，故可稱為潛在逆斷型。喜馬拉雅山的前緣地區(qū)屬于這種類型。（3）應力場中的最大主應力軸o1垂直，其余兩主應力水平分布。此應力狀態(tài)下，地殼巖體的破壞形式必然是沿走向與最小主應力軸相垂直的面，發(fā)生正斷 性質(zhì)的活動，故可稱為潛在正斷型。我國青藏高原中部存在這種類型。14、我國地應力場三向應力狀態(tài)的空間分布規(guī)律及其特點。潛在逆斷型應力狀態(tài)區(qū)主要分布于喜馬拉雅山前緣一帶，其主要特點是兩個水平主應力 均大于垂直主應力，屬強烈水平擠壓區(qū)。地殼物質(zhì)運移方向主要是垂直向上。潛在走滑型應力狀態(tài)區(qū)主要分布于我國中西部廣大地

10、區(qū)，其主要特點是只有一個水平主 應力大于垂直主應，具中等擠壓區(qū)特征。地震多是由斷層走向滑動所引起的，局部也有逆 斷及正斷機制的地震。潛在正斷型和張剪性走滑應力狀態(tài)區(qū)主要分布于我國的東部和東北部，其主要特點是：區(qū)內(nèi)新生代以來NE - NEE向正斷層與地塹或斷陷盆地十分發(fā)育；新生代沉積具有雙層結(jié)構(gòu)（下圖），E充填斷陷盆地，N-Q覆蓋E時期的地塹和地壘，形成 了現(xiàn)代的低平的平原地形，橫向差異??；地震由NNE向斷裂的右旋兼張性活動和NNW向斷裂的左旋兼張性活動。衛(wèi)星影象及天然地震的震源機制資料還揭示：在西藏高原內(nèi)腹，還存在著一個局部潛在正 斷型應力分布區(qū)（上圖）。該區(qū)內(nèi)廣泛地發(fā)育著可能是新生代形成的近

11、南北向的正斷層和地 塹式的斷陷谷地。（該區(qū)天然地震的震源機制也大多屬正斷型，且主拉應力軸為近東西向）。15、巖體的變形與破壞的概念。變形：巖體承受壓力，就會在體積、形狀或者宏觀連續(xù)性上發(fā)生某種改變，宏觀連續(xù)性無 顯著變化者稱為變形。破壞：巖體承受壓力，就會在體積、形狀或者宏觀連續(xù)性上發(fā)生某種改變，如果宏觀連續(xù) 性發(fā)生了顯著變化，稱為破壞。 巖體變形破壞的方式與過程既取決于巖體的巖性、結(jié)構(gòu)， 也與所承受的應力狀態(tài)及其變化有關(guān)。16、三軸壓應力作用下巖體變形破裂的五個階段及其特點壓密階段：原有張性結(jié)構(gòu)面逐漸閉合，充填物被壓密，壓縮變形具非線性特征，應力應 變曲線呈緩坡下凹型。彈性變形階段：經(jīng)壓密后

12、，巖體從不連續(xù)介質(zhì)轉(zhuǎn)化為似連續(xù)介質(zhì)，進入彈性變形階段。該過程的長短視巖石堅硬程度而定。穩(wěn)定破裂發(fā)展階段：超過彈性極限（屈服點），巖體進入塑性變形階段，體內(nèi)開始出現(xiàn) 微破裂，且隨應力差的增大而發(fā)展，當應力保持不變時，破裂也停止發(fā)展。由于微破裂的 出現(xiàn)，巖體體積壓縮速率減緩，而軸向應變速率和側(cè)向應變速率均有所增高。累進性破壞階段：微破裂的發(fā)展出現(xiàn)了質(zhì)的變化：即使工作應力保持不變，由于應力的 集中效應，破裂仍會不斷的累進性發(fā)展。首先從薄弱環(huán)節(jié)開始，然后應力在另一個薄弱環(huán) 節(jié)集中，依次下去，直至整體破壞。體積應變轉(zhuǎn)為膨脹，軸應變速率和側(cè)向應變速率加速 增大。強度喪失和完全破壞階段：巖體內(nèi)部的微破裂面發(fā)

13、展為貫通性破裂面，巖體強度迅速減 弱，變形繼續(xù)發(fā)展，直至巖體被分成相互脫離的塊體而完全破壞。17、結(jié)合教材中圖3-4,分析巖體的強度隨結(jié)構(gòu)面與最大主應力之間夾角的變化，可能出現(xiàn) 的破壞形式。設結(jié)構(gòu)面與最大主應力夾角a。模擬實驗表明：8 a 52時 剪斷完整巖石巖體破壞為剪斷完整巖石。0 a 8或42 a 52部分沿結(jié)構(gòu)面，部分剪斷巖石巖體破壞破壞形式將部分沿結(jié)構(gòu)面剪切滑動、部分剪斷完整巖石，此時巖體的強度與結(jié)構(gòu) 面和巖石的抗剪性能均有關(guān)。18、在拉應力條件下，巖石的拉斷破壞過程十分短暫，但是在壓應力條件下巖體的拉斷破 壞過程則復雜得多。試分析壓應力條件下巖體的拉斷破壞機制及過程。壓應力條件下的

14、拉斷破壞過程要復雜得多。此時切向拉應力集中最強的部位位于與主 應力方向夾角。為30-40的裂隙的端部，因而破壞首先在這樣一些方位有利的裂隙端部 出現(xiàn)，隨之擴展為分支裂隙（J2t）。其初始方向與原有裂隙長軸方向間夾角為2 0，隨后逐 漸轉(zhuǎn)向與最大主應力平行。隨破裂的發(fā)展，隙壁上切向拉應力集中程度也隨之而降低，當 分支裂隙轉(zhuǎn)為平行于最大主應力方向后即自動停止擴展。故此階段屬穩(wěn)定破裂發(fā)展階段。 這類張裂隙的形成機制區(qū)別于前者，稱為壓致拉裂。隨著壓應力的進一步增高，已出現(xiàn)的分支裂隙將進一步擴展，其它方向稍稍不利的裂 隙端部也將產(chǎn)生分之裂隙。巖體中出現(xiàn)一系列與最大主應力方向平行的裂隙。這些裂隙可 表現(xiàn)為

15、具有一定的等距特征，是巖體板裂化的主要形成機制之一。壓應力增高至裂隙貫通， 則導致破壞。19、完整的巖體或巖石中，總會有一些隨機分布的細微裂隙或裂紋，因而巖體（石）在剪 斷過程中，潛在的剪切面往往是追蹤這些斷續(xù)分布的裂隙發(fā)展而成。試分析沿潛在剪切面 的剪斷機制與過程進入穩(wěn)定破裂階段后，內(nèi)部的應力應變狀況將發(fā)生明顯變化，并產(chǎn)生一系列新的破裂。（1 ）拉張分支裂隙的形成與擴展 滑移段的后側(cè)端部分將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)向與最大主應力平行時， 即停止擴展。（2） 法向壓碎帶的形成 進入穩(wěn)定破裂階段后，一方面上述拉張分支裂隙將繼續(xù)擴張，

16、 同時滑移段前側(cè)段部分由于主壓應力向裂隙方向偏轉(zhuǎn)，可造成與之垂直的法向壓碎帶，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。（3） 潛在剪切面的貫通 隨著剪應力位移的發(fā)展鎖固段剪應力集中程度不斷增高，同時 由于滑移段沿有起伏的裂面剪切位移所產(chǎn)生的剪張力可使B段承受法向拉應力，加之上述 壓碎帶的影響，B段的抗剪能力削弱，這樣潛在切面的那些剪應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，使剪應力更加集中于另外一些未被剪斷的鎖固段，這樣 累計發(fā)展下去，一旦被貫通，巖體即被剪斷。20、活斷層的概念一般被理解為目前還在持續(xù)活動的斷層，或在歷史時期或近期地質(zhì)時期活動過、極可

17、能在 不遠的將來重新活動的斷層。后一種情況也可稱為潛在活斷層。按構(gòu)造應力狀態(tài)及兩盤相對位移的性質(zhì)，活斷層分為：走向滑動或平移斷層，逆斷層和正 斷層。其中以走向滑動型最為常見。按斷裂的主次關(guān)系又可將活斷層分為主斷層，分支斷 層和次級斷層?；顢鄬踊顒拥膬煞N基本方式是粘滑與穩(wěn)滑。21、活斷層的主要活動方式。粘滑錯動是間斷性突然性發(fā)生的。在一定時間段內(nèi)斷層的兩盤就如同粘在一起（鎖固起 來），不產(chǎn)生或僅有極其微弱的相互錯動，一旦應力達到鎖固段的強度極限，較大幅度的相 互錯動就在瞬時之內(nèi)突然發(fā)生，鎖固期間積蓄起來的彈性應變能也就突然釋放出來而發(fā)生 較強地震。這種瞬間發(fā)生的強烈錯動間斷的，周期性的發(fā)生，沿這

18、種斷層就有周期性的地 震活動。穩(wěn)（蠕）滑的錯動是持續(xù)地平穩(wěn)地發(fā)生的。由于斷層兩盤巖體強度低，或由于斷層帶內(nèi) 有軟弱充填物或有高孔隙水壓力，在受力過程中就會持續(xù)不斷的相互錯動而不能鎖固以積 蓄應變能，這種方式活動的斷層僅伴有小震或無地震活動。有些斷層則兼有粘滑與蠕滑22、活斷層的鑒別標志分三方面判別標志：即地質(zhì)地貌判別標志；文獻記錄判別標志和大地測量判別標志。 活斷層的判別標志主要有地質(zhì)、歷史和地震等三類。其中以地質(zhì)標志為主。地質(zhì)標志：主要以地貌證據(jù)為主。斷崖、溪流錯開、封閉洼陷或下陷池塘、地下水障壁、 滑坡分布線、錯開階地或錯開沖積扇歷史標志：歷史上記錄的地震的證據(jù)和說明、歷史上記錄的地表錯斷

19、的證據(jù)和說明、 斷層錯動的大地測量記錄地震標志：利用地震臺網(wǎng)儀器記錄確定大地震震中沿一定斷層線分布，以此來推斷此斷層 曾經(jīng)錯動并發(fā)震，將來也會錯動和發(fā)震。23、震源機制解的概念。震源機制解可以使人了解斷層的類型，確定產(chǎn)生破壞時的地應力 狀態(tài)，分別說明下圖所對應的震源機制解類型，并分析其三軸應力狀態(tài)。震源機制:研究多個1的地震波譜，可以確定地震性的物理過程和震源物理過程，一 般稱躲源機制牛!層錯動這種物理過程造成的象限性初動推拉分布圖稱為震源 機制面解 .1/ 口a震源層面：正斷層 b逆斷層c走滑斷層25、場地條件對震害和地震動的影響場地條件一般指局部地形地質(zhì)條件，如近地表幾十米至幾百米內(nèi)的地基

20、土石性質(zhì)、地下水 水位等水文地質(zhì)條件，微地形以及有無斷層破碎帶等。1基巖上地震動幅值小、持續(xù)短、震害輕2深厚覆蓋層上地震動周期長 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。引起破壞的主要原因是共振，這類自由震動長周期的結(jié)構(gòu)在厚層沖積層 上易于產(chǎn)生共振則表明厚層沖積層上地表震動周期往往比較長。3非發(fā)震斷層對震害無明顯影響4局部地形對震害影響顯著 突出孤立的地形使地震動加強，低洼溝谷使地震動減弱。其 原因可用山體或山體內(nèi)體波多次反射來解釋。其中位移放大最明顯，可達7倍，速度放大 3-4倍，加速度放大一般不超過2倍。5沙土液化對震害的影響有雙重性 （1）強烈液化引起的噴水冒沙

21、往往導致地裂縫、位 錯、滑坡、不均勻沉降等地基失效現(xiàn)象，從而加劇建筑物的震害。（2）但當?shù)乇?-3米 內(nèi)有較密實的粘土層，能成為荷載小而基礎淺的結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定持力層時，在其下伏層沙土液 化后，此層仍具有一定強度以支承結(jié)構(gòu)物傳來的荷載，此時沙土液化作用卻可起隔震作用， 使地下強烈震動不再能傳至地表。26、地震震級和烈度地震震級是表示地震本身大小的尺度，是由地震所釋放出來的能量大小所決定的。釋放出 的能量愈大則震級愈大，因為一次地震釋放的能量是固定的，所以無論在任何地方測定只 有一個震級。地震烈度是指地震時一定地點的地面震動強弱的尺度，是該地點范圍內(nèi)的平均水平。一次 地震可以有形成不同的烈度區(qū)。27、

22、強震與活動斷裂的關(guān)系強震一般發(fā)生在斷裂帶中應力集中的特定部位上，一般有下面幾種情況1）不同方向的斷裂 的交匯部位 與強震有關(guān)的50%左右發(fā)生在這種部位。2）活動性深大斷裂的轉(zhuǎn)折部位與 斷裂有關(guān)的強震約15%發(fā)生在這種部位3）活動性深大斷裂的端部或其它鎖閉段與震裂有 關(guān)的強震15%發(fā)生在活動性深大斷裂的強震活動段，其次斷裂活動時代與強震也有密切關(guān)系28、地震按成因可分為哪里幾類可分為構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震和誘發(fā)地震29、地震效應的場地破壞效應（1）地面破壞效應:破壞性地震如果震源較淺，斷層錯動可以直達地表造成地表錯斷，對 建于其上的房屋、大壩、道路、管線等造成直接破壞。（2）地基失效：如果

23、建筑物地基強度很低或地震動加速度很大，就會導致地基承載力的下 降、喪失以致變位、移動，由此造成的建筑物破壞即屬地基失效造成的破壞。（3）斜坡破壞效應:斜坡破壞效應包括地震誘發(fā)的滑坡、崩塌和泥石流。30、砂土液化的概念粒間無內(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，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力就隨之而

24、降低，當孔隙水 壓力上升到使砂粒間有效正應力降為零時，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（sand liquefacation） o31、砂土液化的形成條件及判斷砂土液化是由于孔隙水壓力上升，有效應力減小所導致的砂土從固態(tài)到液態(tài)的變化，飽水的 疏松粉、細砂土在振動作用下突然破壞而呈現(xiàn)液態(tài)的現(xiàn)象。其機制是飽和的疏松粉、細砂 土體在振動作用下有顆粒移動和變密的趨勢，對應力的承受從砂土骨架轉(zhuǎn)向水，由于粉和 細砂土的滲透力不良，孔隙水壓力會急劇增大，當孔隙水壓力大到總應力值時，有效應力 就降到0，顆粒懸浮在水中，砂土體即發(fā)生液化。砂土液化后，孔隙水在超孔隙水壓力下自

25、 下向上運動。形成條件：（1）砂土特性 a.通常以砂土的相對密度砂土的粒徑和級配來表征砂土的液化條件， dr越大越難液化，不均勻系數(shù)越小，粒徑越均勻越易液化。b.飽水砂層埋藏條件直接在地表出露的飽水砂層最易于液化。地下水埋深愈淺，非液化蓋層愈薄，則愈易液化。c.成因時代特征具備上述的顆粒細、結(jié)構(gòu)疏松、上覆非液化蓋層薄和地下水埋深淺等條件，而又廣泛分布的砂體，主要是近代河口三角洲砂體和近期河床堆積砂體，其中河口 三角洲砂體是造成區(qū)域性砂土液化的主要砂體。已有的大區(qū)域砂土地震液化實例，主要形 成于河口三角洲砂體內(nèi)。而是往往是有史時期或全新世形成的硫松沉積物。地震強度及持續(xù)時間引起砂土液化的動力是地

26、震加速度，顯然地震愈強、加速度愈大，則愈容易引起砂土液化。 地震液化初判的限界指標：1、地震條件 液化最大震中距Dmax = 0.82 x 100.862 (M-5)如M=5則液化范圍限于震中 附近1km之內(nèi)液化最低地震烈度為VL度。2、 地質(zhì)條件全新世乃至近代海相及河湖相沉積平原，河口三角洲，特別是洼地、河流 的泛濫地帶、河漫灘、古河道、濱海地帶及人工填土地帶等。3、 埋藏條件 最大液化深度 液化判別應在地下15m深度范圍內(nèi)進行，即使15m以下液 化，對建筑物影響也極輕微。最大地下水位深度地下水埋深一般不超過3隊，甚至不 足1m，深為3-4m時噴砂冒水現(xiàn)象少見，超過5m沒有噴砂冒水實例。4、

27、 土質(zhì)條件 液化土的某些特性指標的限界值為：(1)平均粒徑(D50。)為0.01-1.0mm;粘粒(粒徑 0.005)含量不大于10 %或15 %。(3)不均勻系數(shù)(n )不大于10;相對密度(Dr)不大于75%;(5)級配不連續(xù)的土粒徑 1mm的顆粒含量大于40%;(6)塑性指數(shù)(Ip)不大于10。32、砂土液化的現(xiàn)場測試方法和防護措施主要方法有標準貫入試驗法，靜力觸探法和剪切波速法。其中以標貫判別簡便易行最為通 用。砂土液化的防治主要從預防砂土液化的發(fā)生和防止或減輕建筑物不均勻沉陷兩方面入手。1良好場地的選擇2人工改良地基采取措施消除液化可能性或限制其液化程度主要有增加蓋重、換土、增加可液

28、化砂土層密實(爆炸振密法，強夯與碾壓)3基礎形式選擇在有液化可能性的地基上建筑，不能將建筑物置于地表或深埋于可液化深度范圍之內(nèi)。如 采用樁基宜用較深的支承樁基或管柱基礎。層數(shù)較少的建筑物可采用筏片基礎，并盡量使 荷重分布均勻，以便地基液化時僅產(chǎn)生整體均勻下沉，這樣就可以避免采用昂貴的樁基。 建于液化地基上的橋梁，往往因墩臺強烈沉陷造成橋墩折斷，最好以選用管注基礎為宜。33、滑移-壓致拉裂和彎曲-拉裂的形成條件及其演變過程這類變形主要發(fā)育在坡度中等至陡的平緩層狀體斜坡(II2)中。坡體沿平緩結(jié)構(gòu)面向坡前臨 空方向產(chǎn)生緩慢的蠕變性滑移。1、卸荷回彈階段2、壓致拉裂面自下而上擴展階段圖9-17(b)

29、隨著變形的發(fā)展，裂面可擴展至地面。其破裂過程與圖3-9所示巖體剪斷破壞模式十分相 似，斜坡巖體結(jié)構(gòu)隨變形發(fā)展而松動，并伴有輕微的轉(zhuǎn)動，仍處于穩(wěn)定破裂階段。3、滑移面貫通階段變形進入累進性破壞階段。變形體開始明顯轉(zhuǎn)動，陡傾的階狀裂面成為剪應力集中帶，陡 緩轉(zhuǎn)角處的嵌合體逐個被剪斷、壓碎，并伴有擴容，使坡面微微隆起。待陡傾裂面與平緩 滑移面構(gòu)成一貫通性滑移面，則將導致破壞。9.4.5彎曲-拉裂(傾倒)主要發(fā)育在陡立或陡傾內(nèi)層狀體(II4、II5類)組成的中-極陡坡中。主要發(fā)生在斜坡前緣， 陡傾的板狀巖體在自重彎矩作用下，于前緣開始向臨空方向作懸臂梁彎曲，并逐漸向坡內(nèi) 發(fā)展。彎曲的板梁之間互相錯動并

30、伴有拉裂，彎曲體后緣出現(xiàn)拉裂縫，形成平行于走向的 反坡臺階和槽溝。板梁彎曲劇烈部位往往產(chǎn)生橫切板梁的折裂。硬而厚的板梁，其變形的發(fā)展可劃分為如圖9 -28所示各階段。(1)卸荷回彈陡傾面拉裂階段。板梁彎曲，拉裂面向深部擴展并向坡后推移階段。如果坡度很陡，此階段大多伴有坡緣、 坡面局部崩落。板梁根部折裂、壓碎階段。巖塊轉(zhuǎn)動、傾倒，導致崩塌。由于隨板梁彎曲發(fā)展，作用于板梁的力矩也隨之而增大，所以這類變形一旦發(fā)生，通常均 顯示累進性破壞特性。薄而較軟的層狀巖體，由于彎曲變形角度可以很大，最大彎折帶常 形成傾向坡外斷續(xù)的拉裂面，巖層中原有的垂直層面的裂隙轉(zhuǎn)向坡外傾斜。在這種情況下， 繼續(xù)變形將主要受這

31、些傾向坡外的破裂面所控制，實際上已轉(zhuǎn)為滑移(或蠕滑)-拉裂變形， 最終發(fā)展為滑坡，這一演化過程已為再現(xiàn)模擬所證實)。值得指出的是，傾內(nèi)層狀體斜坡演 化過程中具有雙重潛在滑移面特征，可分別形成表層滑塌和深部滑坡。34、 卸荷裂隙卸荷裂隙是由于自然地質(zhì)作用和人工開挖使巖體應力釋放和調(diào)整而形成 的裂隙。卸荷裂隙往往受重力、風化及岸坡的物理地質(zhì)作用進一步張開或位移。35、影響斜坡巖體應力分布的主要因素(1)原始應力狀態(tài)的影響巖體的原始應力狀態(tài)中，水平剩余應力的大小對坡體應力狀態(tài)的影響尤為顯著。它不但使主應力跡線的分布形式有所不同，而且明顯地改變了各應力值的大小，尤其對坡腳應力集中帶和張力帶的影響最大。

32、（2 ）坡形的影響坡高:并不改變應力等值線圖像，但坡內(nèi)各處的應力值均隨坡高增高而線性增大。坡角:隨坡角變陡，坡面附近張力帶范圍也隨之擴大和增強，成坡過程中， 位移矢量離面趨勢也變得更加明顯；坡腳應力集中帶最大剪應力值隨之增高。坡底的寬度 （W）:當W0.8H時，則保持為一常 值（稱 為“殘余坡腳應力”）。斜坡的平面形態(tài):平面形態(tài)上的凹形坡，由于受到沿斜坡走向方向 的應力的支撐，應力集中程度明顯減緩。圓形和橢圓形礦坑邊坡，坡腳最大剪應力僅為一 般斜坡的二分之一左右。（3）斜坡巖體特性和結(jié)構(gòu)特征的影響巖體的彈性模量對均質(zhì)坡的應力分布并無明顯影 響。巖體的泊松比（Q可以改變O、T的大小，但是當斜坡中側(cè)向剩余應力很高時，這種 影響也就被掩蓋了。可見，均質(zhì)坡中，巖體材料性質(zhì)對應力分布的影響是很微弱的。斜坡 含有平緩的或傾向坡外的軟弱結(jié)構(gòu)面時，在成坡過程中有利于上覆巖體中水平構(gòu)造剩余應 力的釋放和結(jié)構(gòu)調(diào)整，使其應力狀況由重力場和剩余應力疊加型向重力場轉(zhuǎn)化。拉應力區(qū) 有所擴大，易形成拉張破裂。平緩或傾向坡內(nèi)的易壓縮層，可使上覆巖體中可能破壞區(qū)有 明顯的增加與擴大。36、常用的斜坡穩(wěn)定性評價與預測方法評價預測方法可概括為過程機制分析、理論計算法和工程地質(zhì)類比法。過程機制分析這種方法的實質(zhì)就是應用前述斜坡變形、破壞的基本規(guī)