武漢理工大學(xué)土木12級(jí)工程地質(zhì)課程復(fù)習(xí)資料

1、土木12級(jí)工程地質(zhì)課程復(fù)習(xí)資料一、緒論1、什么是工程地質(zhì)條件？地質(zhì)問題？工程地質(zhì)條件是指工程建筑物所在地區(qū)地質(zhì)環(huán)境各項(xiàng)因素的綜合，這些因素包括:地層巖性、 地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、地表地質(zhì)作用、地形地貌。工程地質(zhì)問題是指已有的工程地質(zhì)條 件在工程建筑和運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生一些新的變化和發(fā)展，構(gòu)成威脅影響工程建筑安全的地質(zhì)問 題.主要工程地質(zhì)問題包括：（1）地基穩(wěn)定性問題；（2）斜坡穩(wěn)定性問題（3）洞室圍巖穩(wěn) 定性問題（4）區(qū)域穩(wěn)定性問題.2、工程地質(zhì)學(xué)的主要任務(wù):（1）區(qū)域穩(wěn)定性研究與評(píng)價(jià)，是指由內(nèi)力地質(zhì)作用引起的斷裂活動(dòng), 地震對(duì)工程建設(shè)地區(qū)穩(wěn)定性的影響;（2）地基穩(wěn)定性研究與評(píng)價(jià)，是指地基的牢固

2、,堅(jiān)實(shí)性;（3）環(huán) 境影響評(píng)價(jià),是指人類工程活動(dòng)對(duì)環(huán)境造成的影響3什么是地形地貌？地形是指地表高低起伏狀況、山坡陡緩程度與溝谷寬窄及形態(tài)特征等，地貌則說明地形形 成的原因、過程和時(shí)代。二、地殼及其物質(zhì)組成1地質(zhì)作用的類型。地質(zhì)作用常被劃分為內(nèi)力地質(zhì)作用與外力地質(zhì)作用。內(nèi)力地質(zhì)作用按其 作用方式可分為四種：構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿作用、變質(zhì)作用和地震。外力地質(zhì)作用主要包括風(fēng) 化作用、剝蝕作用、搬運(yùn)作用、沉積作用和固結(jié)成巖作用。按地質(zhì)災(zāi)害成因可分物理地質(zhì) 作用和工程地質(zhì)作用，以上都是物理地質(zhì)作用礦物是地殼中的元素在各種地質(zhì)作用的產(chǎn)物。礦物的物理力學(xué)性質(zhì)包括：顏色和條痕、光 澤、硬度、解理和斷口、密度、彈性、

3、撓曲和延展性。巖石是地殼的基本組成物質(zhì)，是內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用的產(chǎn)物?；鸪蓭r是巖漿作用的產(chǎn)物。結(jié)構(gòu)有顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，構(gòu)造有塊狀構(gòu)造、 氣孔與杏仁構(gòu)造、流紋構(gòu)造。沉積巖是外力地質(zhì)作用的產(chǎn)物。結(jié)構(gòu)有碎屑結(jié)構(gòu)和非碎屑結(jié)構(gòu)，構(gòu)造有層理構(gòu)造、遞變層理、 波痕與泥裂。變質(zhì)巖是變質(zhì)作用的產(chǎn)物。結(jié)構(gòu)有變晶結(jié)構(gòu)和變余結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)有變成構(gòu)造和變余構(gòu)造。常見礦物：滑石方解螢磷長(zhǎng)，石英黃玉剛玉剛（硬度從小到大）常見巖石：花崗巖、玄武巖、閃長(zhǎng)巖（火成巖）礫巖、砂巖、粘土巖、蒸發(fā)巖、非蒸發(fā)巖（沉積巖）板巖、千枚巖、片巖、大理巖、石英巖（變質(zhì)巖）三、地質(zhì)年代和第四紀(jì)概述地質(zhì)年代的概念：絕對(duì)年代是指地質(zhì)事件發(fā)生至

4、今的年齡（同位素地質(zhì)年代測(cè)定）；相對(duì)年代是指地質(zhì)事件發(fā) 生的先后順序（地層層序律、生物層序律、切割律）地質(zhì)年代表：地質(zhì)年代單位包括宙代紀(jì)世；對(duì)應(yīng)的年代地層單位是宇界系統(tǒng)四、地質(zhì)構(gòu)造.巖層與地層的區(qū)別巖層是指由兩個(gè)平行或近于平行的界面所限制的同一巖性組成的層狀巖石，不包含時(shí)間概 念；而地層不同，地質(zhì)歷史上某一時(shí)代形成的一套巖層，稱為那個(gè)時(shí)代的地層，包含時(shí)間概 念。1、褶曲、斷層構(gòu)造（構(gòu)造運(yùn)動(dòng)按運(yùn)動(dòng)方向可分為哪幾種?）（29）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)。按運(yùn)動(dòng)方向可分為水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使巖層發(fā)生變 形和變位，形成的產(chǎn)物稱為地質(zhì)構(gòu)造。常見的有褶皺（巖層受力發(fā)生彎曲變形）、斷層（破裂 并且兩個(gè)

5、面發(fā)生明顯位移）和節(jié)理（受力發(fā)生破裂）也一起稱為斷裂構(gòu)造2、巖石產(chǎn)狀的要素與表示方法（29）巖石的產(chǎn)狀是指巖層的空間位置，它是研究地質(zhì)構(gòu)造的基礎(chǔ)。產(chǎn)狀用走向、傾向和傾角來表 示，稱為產(chǎn)狀三要素。產(chǎn)狀要素用地質(zhì)羅盤進(jìn)行測(cè)量。產(chǎn)狀要素表示方法有：（1）走向/傾 向（象限）、傾角；（2）傾向、傾角。3、平行不整合、角度不整合的形成假整合接觸（平行不整合接觸）：為新、老地層產(chǎn)狀平行一致而地層時(shí)代不連續(xù)。其間缺失 某些地層，標(biāo)志著這期間地殼曾一度上升。上升時(shí)遭受風(fēng)化剝蝕，形成具有一定程度起伏的 剝蝕面。不整合接觸（角度不整合接觸）：新、老地層產(chǎn)狀不一致以角度相交，地層時(shí)代不連續(xù)，反 映其間曾發(fā)生過劇烈的

6、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，致使老地層產(chǎn)生褶皺、斷裂，地殼上升遭受風(fēng)化剝蝕，形 成剝蝕面。而后地殼下降至水面以下接受沉積，形成新地層。4、地質(zhì)構(gòu)造的基本類型及其工程地質(zhì)評(píng)價(jià)褶皺：P35褶皺構(gòu)造的規(guī)模、形態(tài)、形成條件和形成過程各不相同，而工程所在地往往僅是 褶皺構(gòu)造的局部部位。對(duì)比和了解褶皺構(gòu)造的整體乃至區(qū)域特征，對(duì)于選址、選線及防止突 發(fā)性事故十分重要的。節(jié)理：P38節(jié)理是一種發(fā)育廣泛的裂隙。節(jié)理將巖層切割成塊狀，這對(duì)掩體強(qiáng)度和穩(wěn)定性有 很大影響，節(jié)理間距越小，巖石破碎程度越高，巖體承載力將明顯降低。巖層中發(fā)育的節(jié)理 裂隙是地下水的通道，同時(shí)也會(huì)對(duì)風(fēng)化作用起著加速進(jìn)化的效應(yīng)。隨著巖石風(fēng)化程度增強(qiáng)和 水對(duì)巖石的浸

7、泡軟化巖塊質(zhì)地變軟、強(qiáng)度降低。斷層：p43作為不連續(xù)面的斷層是影響巖體穩(wěn)定性的重要因素，這是因?yàn)閿鄬訋r層破裂強(qiáng) 度低，另一方面它對(duì)地下水、風(fēng)化作用等歪理外力地質(zhì)作用往往起控制作用。斷層對(duì)工程建 設(shè)十分不利。特別是道路工程建設(shè)中，選擇線路、橋址和隧道位置時(shí)，應(yīng)盡可能避開斷層破 碎帶。.如何評(píng)價(jià)褶曲的工程地質(zhì)?怎樣利于邊坡穩(wěn)定? （34）褶皺的核部是巖層強(qiáng)烈變形的部位，巖石破碎、裂隙發(fā)育，直接影響到巖石強(qiáng)度和巖體的完 整性，所以在褶皺核部布置各種建筑工程時(shí)，必須注意巖層的坍塌及漏水、涌水問題。向斜 構(gòu)造富含地下水，在向斜地段開挖施工要特別注意漏水和涌水問題。背斜構(gòu)造核部裂隙發(fā)育， 巖層產(chǎn)狀向兩側(cè)

8、傾斜，不利于蓄水，往往會(huì)造成供水困難。褶皺的翼部不同于核部，以傾斜構(gòu)造為主。在褶皺翼部布置工程時(shí)應(yīng)注意巖層的產(chǎn)狀。如果 開挖邊坡的走向與巖層走向基本一致，且邊坡的坡向與巖層傾向一致，巖層傾角又小于邊坡 坡角時(shí)，極易造成順坡滑動(dòng)。但如果開挖邊坡的走向與巖層走向交角大于40，而且坡向 與巖層傾向相反，或者雖兩者傾向相同但巖層傾角大于坡角，則對(duì)邊坡的穩(wěn)定性有利。修建隧道應(yīng)怎么考慮褶曲與斷層？對(duì)于隧道等深埋地下工程，隧道位置選擇在褶曲構(gòu)造一翼或背斜褶皺中軸處通過較為有利， 因?yàn)樗淼劳ㄟ^均一巖層有利穩(wěn)定。背斜頂部巖層受張力作用可能塌落，而如果恰在褶曲的兩 翼，將受到偏側(cè)壓力，結(jié)構(gòu)需加強(qiáng)。選擇隧道位置時(shí)，

9、應(yīng)盡可能避開斷層地區(qū)。不得已時(shí)，也要與斷層帶隔開足夠的安全距離， 切忌隧道中線與斷層方向一致。萬不得已時(shí)，也宜正交跨過。施工時(shí)，還應(yīng)作好各種支護(hù)及 防水措施。5）褶皺（要素：核部、翼部、軸面、樞紐）的分類（兩種基本形態(tài)：背斜核老翼新和向斜 核新翼老）1根據(jù)軸面產(chǎn)狀，分為直立褶皺；斜歪褶皺；倒轉(zhuǎn)褶皺；平臥褶皺；翻卷褶皺。2根據(jù)橫剖面形態(tài)，分為扇形褶皺；箱型褶皺；單斜。3根據(jù)樞紐產(chǎn)狀，分為水平褶皺；傾狀褶皺。4根據(jù)平面形態(tài)，分為線狀褶皺；短軸褶皺；穹隆與構(gòu)造盆地。5復(fù)背斜與復(fù)向斜，是褶皺的組合形式。6）斷層的分類1按斷層兩盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)分類：正斷層；逆斷層；平移斷層。2斷層組合類型：階梯狀斷層；地塹與

10、地壘；疊瓦構(gòu)造。3按斷層與所在巖層產(chǎn)狀關(guān)系分類：走向斷層；傾向斷層；斜向斷層；順層斷層。7）活斷層；活斷層存在的標(biāo)志答：活斷層是指現(xiàn)在正在活動(dòng)或在最近地質(zhì)時(shí)期（全新世，1萬年）發(fā)生過活動(dòng)的斷層?；?動(dòng)周期為50至到 100年的定性為工程活斷層特性：活斷層的活動(dòng)方式可以分為蠕滑和粘滑兩種形式?；顢鄬拥囊?guī)模包括其長(zhǎng)度和切割深度，它能反映其能力和破壞力?；顢鄬拥幕顒?dòng)速率是斷層活動(dòng)性強(qiáng)弱的重要標(biāo)志?；顢鄬又貜?fù)活動(dòng)周期：兩次突然錯(cuò)動(dòng)之間的時(shí)間間隔，也就是地震重復(fù)周期。相鄰兩 次發(fā)震的時(shí)間即為重復(fù)周期，次方法稱為古地震法?；顢鄬拥呐袆e標(biāo)志：1地質(zhì)標(biāo)志，通過第四紀(jì)堆積物及生物化石研究，填制地質(zhì)構(gòu)造圖及槽 探

11、方法。2地貌標(biāo)志，是一種比較成熟和易行的方法。3地殼形變測(cè)量，地球物理和地球化 學(xué)標(biāo)志。五、地下水什么是水理性質(zhì)？持水性：巖石具有容納和保持一定水量的性能稱為持水性。給水性：在重力影響下重力水由保水巖石中流出來的能力叫做給水性。透水性：巖石的透水能力稱為透水性。1、地下水的分類，按孔隙性質(zhì)，按埋藏條件（P52）地下水按埋藏條件分為上層滯水、潛水和承壓水；按含水層空隙性質(zhì)可分為孔隙水、裂隙水 和巖溶水。2、含水層和隔水層的概念（P51）含水層：是指能夠給出并透過相當(dāng)數(shù)量重力水的巖層。構(gòu)成含水層的條件，一是巖石中要 有空隙存在，并充滿足夠數(shù)量的重力水；二是這些重力水能夠在巖石空隙中自由運(yùn)動(dòng)。隔水層

12、：是指不能給出并透過水的巖層。隔水層還包括那些給出與透過水的數(shù)量是微不足道 的巖層，也就是說，隔水層有的可以含水，但是不具有允許相當(dāng)數(shù)量的水透過自己的性能。3、潛水等水位線的用途、潛水與承壓水的特征比較潛水等位線的用途：1）確定潛水流向；2）計(jì)算潛水的水力坡度；3）確定潛水與地表水 之間的關(guān)系；4）確定潛水的埋藏深度；5）確定泉或沼澤的位置；6）推斷含水層的巖性或 厚度的變化；7）確定給水和排水工程的位置。潛水，承壓水特征比較：潛水的特征：具有自由水面的重力水（無壓水）。補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致動(dòng)態(tài)變化： 受氣候影響較大，明顯的季節(jié)性化學(xué)組分：與地下水的流通速度有關(guān)，易受地面污染的 影響。潛水對(duì)工程

13、的影響承壓水的特征： 無自由水面，承受一定的水頭壓力。 分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)不一致，通常前 者遠(yuǎn)大于后者。 動(dòng)態(tài)比較穩(wěn)定，受氣候影響較小，水質(zhì)不易受地面污染。 可能的工程 問題：基坑突涌。4達(dá)西定律：地下水在孔隙中的運(yùn)動(dòng)屬于層流，遵循達(dá)西線性滲流定律：Q=KA（H1 H2）/L=KAI=VA5、管涌、流砂P58答：管涌：在滲透水流作用下，土中細(xì)顆粒在粗顆粒所形成的孔隙通道中移動(dòng)，流失，土的 孔隙不斷擴(kuò)大，滲流量也隨之加大，最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的滲流通道，土體發(fā)生破壞的 現(xiàn)象。流砂：是地下水自下而上滲流時(shí)土產(chǎn)生流動(dòng)的現(xiàn)象。當(dāng)?shù)叵滤膭?dòng)水壓力大于土粒的 浮容重或地下水的水力坡度大于臨界水力坡度時(shí)，就會(huì)

14、產(chǎn)生流砂。經(jīng)常由于工程活動(dòng)引起， 所以流砂是一種工程地質(zhì)現(xiàn)象流砂防治：1人工降低地下水位2打板樁3凍結(jié)法4水下挖掘6、基坑突涌（理解加簡(jiǎn)單計(jì)算）答：當(dāng)基坑下伏有承壓含水層時(shí)，開挖基坑減小了隔水層的厚度。當(dāng)隔水層較薄經(jīng)受不住承 壓水頭壓力作用時(shí)，承壓水的水頭壓力會(huì)沖破基坑底板，這種工程地質(zhì)現(xiàn)象被稱為基坑突涌。y基坑底部黏土層厚度必須滿足：MH六、地表地質(zhì)作用風(fēng)化作用的類型，影響因素，風(fēng)化帶的劃分，風(fēng)化的防治措施。風(fēng)化作用類型：物理風(fēng)化（包括熱力風(fēng)化、凍融風(fēng)化）、化學(xué)風(fēng)化（包括溶解作用、水化 作用、水解作用、碳酸化作用、氧化作用）、生物風(fēng)化三種方式。影響因素：氣候因素，地形因素，地質(zhì)因素。風(fēng)化帶的

15、劃分：分為全風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶、弱風(fēng)化帶、微風(fēng)化帶、新鮮巖石五種。風(fēng)化的防治措施：挖除法、抹面法、膠結(jié)灌漿法、排水法。2河流縱剖面、橫剖面，河谷形態(tài)三要素，下切作用（垂直侵蝕作用），側(cè)方侵蝕作用，河 漫灘的二元結(jié)構(gòu)，河流侵蝕、淤積作用的防治。河流縱剖面：從河源到河口，河床最低點(diǎn)與水面最高點(diǎn)之間的截面。橫剖面:河流兩岸之 間垂直于河流方向的剖面河谷通常由幾個(gè)要素組成：常年有流水的部分稱為河床；河床兩旁的平緩部分稱為谷底； 谷底以上的斜坡稱谷坡；谷坡與谷底交接處稱谷麓。下切作用：垂直于地面的侵蝕，下切侵蝕是指河床、土壤、等在流水或其它外力作用下向 深度發(fā)展的侵蝕過程；側(cè)方侵蝕作用：垂直于兩側(cè)河岸的侵

16、蝕。河漫灘的二元結(jié)構(gòu)：河漫灘的表層往往為細(xì)粒的粘土和粉沙，而其下是河床相砂礫層，這 就是典型的二元相結(jié)構(gòu)。河流侵蝕、淤積作用的防治：護(hù)岸工程，約束水流。河流由河源到河口可分為幾段？（69）一條發(fā)育完整的河流，沿水流方向自上而下可分為河源、上游、中游、下游等幾個(gè)河段。河流階地由物質(zhì)組成可分為幾類？（71）河流階地是在地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與河流的侵蝕、沉積作用綜合作用下形成的?？蓪⑵浞譃榍治g階地、堆積階地和基座階地三類3、巖溶作用概念，基本形成條件，巖溶區(qū)的主要工程地質(zhì)問題。概念：凡是以地下水為主、地表水為輔，以化學(xué)過程（溶解與沉淀）為主、機(jī)械過程（流 水侵蝕和沉積、重力崩塌和堆積）為輔的對(duì)可溶性巖石的破

17、壞和改造作用都叫巖溶作用?；緱l件：巖石的可溶性、透水性，水的溶蝕力、流動(dòng)性。主要工程地質(zhì)問題：地基穩(wěn)定性及坍塌問題；滲漏和突水問題4、斜坡與邊坡地質(zhì)作用之崩塌、泥石流、滑坡1）崩塌，崩塌產(chǎn)生條件，崩塌的防治措施；答：陡峭的斜坡上，被裂隙切割的巨大巖塊，在重力的作用下突然脫離母巖向下傾倒、翻滾、墜落的現(xiàn)象稱為崩塌。崩塌產(chǎn)生條件P78（1）地形地貌條件一般崩塌多發(fā)生在斜坡高度大于30m，坡度大于45，坡面凹凸不平，且上陡下緩、 高而陡的斜坡上。（2）巖性條件堅(jiān)硬、厚層狀的巖石形成高陡的斜坡，當(dāng)巖層節(jié)理裂隙發(fā)育時(shí)易發(fā)生崩塌。（3）地質(zhì)構(gòu)造條件當(dāng)節(jié)理面、斷層面、巖層層面的傾斜方向和山坡傾向一致，同時(shí)

18、傾角小于山坡的坡角， 這時(shí)易發(fā)生崩塌。崩塌的防治措施P79（1）可采取爆破方法削緩陡崖，清除易墜的巖石，或堵塞裂隙或向裂隙內(nèi)灌漿；采用錨索 或錨桿串聯(lián)加固，使危巖穩(wěn)定。（2）可在坡腳或半坡設(shè)置擋石墻和攔石網(wǎng)，可修明洞、御坍棚等防崩塌構(gòu)筑物。（3）崩塌區(qū)內(nèi)有地表水時(shí)，在其上方修截水溝或在坡面上噴漿，以避免巖石強(qiáng)度變化和防 止差異風(fēng)化。2）泥石流，泥石流形成條件，泥石流的防治工程措施；答：發(fā)生在山區(qū)，由暴雨或融雪所激發(fā)，泥、砂、石塊等碎屑物與水、氣形成的運(yùn)動(dòng)性物流 稱為泥石流。泥石流形成條件P79（1）地形條件泥石流形成區(qū)（上游）：多為三面環(huán)山一面出口的瓢狀開闊地段，周圍山高坡陡，植被不 發(fā)育，山

19、體破碎，崩塌滑坡發(fā)育。有利于水和碎屑物聚集。泥石流流通區(qū)（中游）：多為狹窄深陡的峽谷，縱比降大，泥石流流動(dòng)暢通可直泄而下。泥石流堆積區(qū)（下游）：多為開闊平坦的山前平原或河谷階地。碎屑物質(zhì)因動(dòng)能急劇減小 而最終在此停積下來。（2）地質(zhì)條件泥石流發(fā)育地區(qū)的巖石易風(fēng)化，導(dǎo)致巖層破碎，為泥石流的發(fā)育提供了豐富的固體碎屑 物質(zhì)來源。（3）水文氣象條件水是泥石流的重要組成部分，暴雨和高山冰川積雪的急劇消融，為形成泥石流提供了充 足的水分。（4）人為因素濫發(fā)山林造成地表水土流失，采礦、采石、修路棄渣堆石，豐富的碎屑物質(zhì)來源促使泥 石流爆發(fā)頻率急劇增加。3）滑坡，滑坡形態(tài)要素，滑坡的發(fā)展階段，斜坡變形破壞的防治。答：斜坡上