工程地质分析原理

《工程地质分析原理》复习资料一、名词解释（6个）【工程地质条件】所谓的工程地质条件，指的是与工程建筑有关的地质条件的总和。包括地形地貌、岩石与土的类型及其工程地质性质、地质构造、水文地质条件、物理地质作用及天然建筑材料等方面。【工程地质问题】工程建筑与工程地质条件（地质环境）相互作用、相互制约所引起的、对建筑本身的顺利施工和正常运行，对建筑的安全或对周围环境可能产生影响的地质问题，称为工程地质问题。【工程地质任务】所谓工程地质任务是研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约，以便合理开发和有效保护地质环境，防治可能发生的地质灾害。【粘滑】活断层出现的间断地、周期性的突然错动现象称为粘滑。【地震效应】在地震作用影响所及的范围内，于地面出现的各种震害或破坏，称之为地震效应。【地基效应】地基效应指的是地震使松软土体出现压密下沉、砂土液化、淤泥塑流变形等，从而导致地基失效，使上部建筑物破坏的效应。【全迹长】裂隙的两个端点在测网上、下界测线位置以内，裂隙的可见迹长称为全迹长。【半迹长】裂隙的一端延伸出测网的顶、底界外，而另一端在测网内出现，且与中线相交时，裂隙在中测线上的交点与裂隙在洞壁上的端点之间的距离称为裂隙的半迹长。【截（断）半迹长】裂隙在中测线的交点至裂隙与测网顶、底界交点之间的距离定义为裂隙的截半迹长。【泥石流】泥石流又称山洪泥流，是发生在山区的一种含有大量泥砂、碎石块的暂时性急水流。【拱坝】是指一种在平面上向上游弯曲，呈曲线形、能把一部分水平荷载传给两岸的挡水建筑，是一个空间壳体结构。【重力坝】重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。【地震烈度】地震烈度是指地震时一定地点的地面震动强度的尺度，是指该地点范围内的平均水平而言。【潜蚀】当渗流力达到一定值时，土中的某些颗粒就会被渗透水流携带和搬运，这种地下水的侵蚀作用称为潜蚀。【渗透变形】当渗透力达到一定值时，岩土中一些颗粒、甚至整体就发生移动，从而引起岩土体结构变松，强度变低的变形和破坏现象称为渗透变形。【扬压力】建筑学术语，指建筑物及其地基内的渗水，对某一水平计算截面的浮托力与渗透压力之和。╮(╯▽╰)╭名词解释题漏了两个，“天然斜坡”、“人工边坡”二、填空题（15小题，每小题2分）1.岩体结构是【建造】和【改造】两方面的综合产物。2.活断层具有两种基本活动方式，即【粘滑】或【蠕滑（稳滑）】，其主要活动方式为【粘滑】。3.逆断层上升盘因离地表较近，因此在活动时更易产生【牵引褶皱】和【弯曲褶皱】等【地面变形】破坏。4.斜坡变形表现为【卸荷回弹】和【蠕变】两种主要方式。5.斜坡失稳的基本方式为【崩塌】、【滑坡】和【扩离】。6.工程地质学基本研究方法有【数学力学分析法】、【自然历史分析法】、【模型模拟实验法】、【工程地质类比法】。7.横弯曲、上隆力、横向力8.斜坡变形破坏的防治原则为【以防为主】、【及时处理】。9.随坡脚变陡，坡面附近张力带范围随之【扩大】和【增强】。10.岩石坝基的滑动破坏形式分为【表面滑动】、【浅部滑动】、【深部滑动】。11.斜坡变形的基本方式为【拉裂】、【蠕滑】和【弯曲倾倒】；滑坡按照滑坡动力学特征可分为【混合式滑坡】、【推动式滑坡】、【牵引式滑坡】以及【平移式滑坡】。12.确定中国版图内某一点最大主应力方向的方法为将该点与巴基斯坦的【伊斯兰堡】以及西藏的【察隅】分别连线，交角平分线方向即为该点最大主应力方向。13.岩体破坏机制分为【剪切破坏】和【张性破坏】。14.岩体工程应用分类一般考虑【岩体结构特征】、【岩体所处环境分析】、【岩体力学特征】等三个指标。15.人类工程地质活动中可能遇到的工程地质问题有【区域稳定性问题】、【岩体稳定性问题】、【与地下水渗流有关的工程地质问题】以及【与侵蚀淤积有关的工程地质问题】等四个方面。16.纵弯曲、轴向力对应关系如何17.长期强度是使蠕变类型由【趋稳蠕变】类型转变为【典型蠕变】类型的临界应力。18.碎裂结构可细分为【碎裂状结构】、【镶嵌碎裂结构】，这两方面的结构较发育，岩体勘合紧密，间距30—10cm。19.管涌定义为坝身或坝基内的【土壤颗粒】被渗流带走的现象。三、选择题（10小题，每小题1分）1.岩体质量分类代表性方案。2.坡底宽度与坡脚应力状态的关系。3.正方形地下硐室的角点曲率半径，其对应的应力集中情况。4.我国规定，计算近震（震中距小于1000km）用体波震级ML；计算远震（震中距大于1000km）震级用面波震级Ms。目前震级以面波震级Ms为标准，近震与远震计算公式转化关系为Ms=1.13ML—1.08。5.岩溶发育的基本条件。6.糙面摩擦中剪切力量值范围。7.岩石变形时间效应介质模型。8.土石结构及颗粒成分条件。9.地下水运动方式。10.地下硐室洞边应力分布图版解释以及理解。11.坝基滑移控制面相关内容及图示。12.土石渗透变形的水动力条件。13.水库诱发地震的条件。四、判断题1.水库蓄水与河间断块的渗流关系。2.斜坡变形结果导致的斜坡破坏。3.地震震动静力分析方法。4.地震震动与饱和砂岩（地下埋深）、震动砂土液化等关系。5.边坡（坡脚、坡高）与边坡附近应力集中的关系。6.牵引式滑动基本概念。7.深层岩溶8.流土产生条件9.斜坡变形与斜坡破坏概念辨析。10.稳定系系数与岩体结构面、裂隙等指标的关系。11.地震烈度12.原位测试技术方法13.岩体基本破裂单元14.在同一地震烈度震害区，土层地基破坏与花岗岩基破坏程度的大小关系。五、简答题（5小题）1.简述褶皱的不同部位对建筑工程稳定性的不同影响，结合具体工程实际现象分析，并对相关工程地质问题进行评价。2.请简述反滤层及反滤作用的基本特征。反滤层是保护渗流出口的有效措施方法是在水流溢出段分层铺设几层粒径不同的砂砾层，接近被保护层的粒径细，然后依次加大粒径，使溢出水流的剩余水头分层缓慢降低，以保证各层之间的水力梯度接触流工。反滤层各相邻层间的粒径比，需考虑它的双重功能，一方面要求足够细，以便能阻止被侵蚀的土粒从某孔隙中通过；另一方面要求足够粗，以便能为地下水流提供比被保护层更小的渗流阻力。3.简述岩体弹塑性介质发生蠕变的三个阶段，并结合相应模型作解释。高温下的应变量和时间关系曲线如图所示。这个曲线也称为蠕变曲线。可看出，蠕变可以分为三个阶段：第一阶段：蠕变速率（Δε/Δt）随时间而呈下降趋势。第二阶段：蠕变速率不变，即（Δε/Δt）=常数，这一段是直线。第三阶段：蠕变速率随时间而上升，随后断裂。4.简述滑坡破坏的条件，并指出防治措施和方法。一是地质条件与地貌条件；二是内外营力(动力)和人为作用的影响。第一个条件与以下几个方面有关：(1)岩土类型：结构松散，抗剪强度和抗风化能力较低，在水的作用下其性质能发生变化的岩、土，如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等及软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。(2)地质构造条件：各种节理、裂滑坡隙、层面、断层发育的斜坡、特别是当平行和垂直斜坡的陡倾角构造面及顺坡缓倾的构造面发育时，最易发生滑坡。(3)地形地貌条件：一般江、河、湖(水库)、海、沟的斜坡，前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物的边坡等都是易发生滑坡的地貌部位。坡度大于10度，小于45度，下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。(4)水文地质条件：地下水活动，在滑坡形成中起着主要作用。它的作用主要表现在：软化岩、土，降低岩、土体的强度，产生动水压力和孔隙水压力，潜蚀岩、土，增大岩、土容重，对透水岩层产生浮托力等。尤其是对滑面(带)的软化作用和降低强度的作用最突出。就第二个条件而言，主要的诱发因素有：地震、降雨和融雪、地表水的冲刷、浸泡、河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷；不合理的人类工程活动，如开挖坡脚、坡体上部堆载、爆破、水库蓄(泄)水、矿山开采等都可诱发滑坡，还有如海啸、风暴潮、冻融等作用也可诱发滑坡。滑坡的防治结合边坡失稳的因素和滑坡形成的内外部条件，治理滑坡可以从以下两个大的方面着手[3]①消除和减轻水的危害：1，水平钻孔疏干；2，垂直孔排水；3，竖井抽水；4，隧洞疏干；5，支撑盲沟。②改善边坡岩土力学强度：1，削坡减载；2，边坡人工加固；3，预应力锚杆或锚索，4，固结灌浆或电化学加固法加强边坡岩体或土体的强度；5，SNS边坡柔性防护技术等；6，镶补沟缝。5.请简述断层中安德森模式与天然应力状态的关系。断层形成机制：安德森模式安德森(E.M.Anderson，1951)分析了形成断层的应力状态，认为因地面与空气间无剪应力作用，所以形成断层的三轴应力状态中的一个主应力轴趋于垂直于水平面。以此为依据提出了形成正断层、逆(冲)断层和平移断层的三种应力状态。现在一般认为，断层面是一个剪裂面，σ1与两剪裂面的锐角分角线一致，σ3与两剪裂面的钝角分角线一致，σ1所在盘向锐角角顶方向滑动，即断层两盘在垂直σ2的方向上滑动。6.请简述点源爆破的分布规律。爆破地震对建筑物的影响实质上是一种能量的传递与转化过程，这种传递与转化的过程受到爆破地震波能量分布特征的影响。对于4类钻孔爆破诱发的地震，能量随频率分布比较分散，0～10Hz的低频段能量比例非常少；不同爆源形式的爆破地震能量分布特征存在差别，随着孔径、孔深的增大，爆破地震主振能量频带趋于集中，也更倾向低频方向；地下工程爆破地震小于40Hz的能量比例非常小。7.请简述差异性卸荷回弹在颗粒体系中的表现特征。差异性卸荷回弹造成的破裂一、张性破裂面a.材料性质不同造成b.应力历史不同造成颗粒受压变形，后期胶结，胶结物未经压缩，卸荷面导致颗粒与胶结物接触界面上的拉裂。裂纹之高部受压亦相同。二、剪切破裂以状岩芯为典型其本质也是差异性卸荷回弹，所不同的是其差异性卸荷回弹是由受限面引起的。8.请简述造成坝基岩体不均匀变形的因素和本质特征。因素：①岩石地基内应力分布的不均匀性；②地基不同地段岩体变形性质的差异也是造成坝体不均匀沉陷的重要原因。基本特征：①坝体高，荷载强度大的部位变形量大；②坝体高度低，载荷强度小的部位变形量相对较小；③坝体建筑在软硬差别较大的岩层上，在此情况下，易于产生不均匀沉陷；④坝基岩体内张裂隙发育不均匀。9.请简述接触碎块转动判据。10.请简述地下硐室在选址时应遵循的基本原则。11.请简述活动层地区的工程建筑规划原则。【1】有低级别的活动断层的场地优于有高级别的，有活动时期老的断层的场地优于有活动断层时期新的，在全新世(1100a)内无活动的断层的场地优于有全新世内有活动的断层的场地【2】尽量避开主断层带【3】如果是逆冲断层或是正断层，尽可能避开有强烈地表变形和分支，次生断裂发育的断层上盘。如有较大的正、逆断层，场地往往需要选在距主断面数千米之外12.请简述岩溶区水库渗漏的原因，在分析时应抓住的两个关键问题。①第一步应查清渗漏的位置，是坝区渗漏还是库区渗漏②在大范围内根据地质，地貌和水文地质条件预测渗透可能段③分析渗透可能段是否有透水层查清坝形地貌和地质构造的配合是否有利于透水层将库水导向库外④查清是否有地下分水岭及其与水库水位的关系⑤查明水循的交替条件以及岩溶发展的历史，如果存在循环交替强烈而且潜蚀作用长期集中某一带，则有利于形成溶洞，发生严重渗漏。13.请简述西安市区岩土体与上海市区的岩土体存在的工程地质问题并分析现象不同的本质所在。14.请简述压应力条件下产生的裂缝在压应力撤销后扩展机理。在正压力作用下，岩体中原有裂隙或裂纹的端部发生压应力集中，集中应力使端部岩石塑性变形或压碎，压力集中部位随之向内部转移。这样，卸荷回弹时由于裂隙，端部的回弹能力明显削弱，而内侧压力集中处的完整岩石具有高得多的回弹能力，因而造成差异回弹，分别在上述两个部位产生残余拉应力和正应力。这类残余拉应力可导致原有裂隙或裂纹的两端扩展。15.请简述斜坡应力重分布的基本特征。（1）斜坡周围主应力迹线发生明显偏转：愈接近临空面,最大主应力愈接近平行于临空面,与之正交,向坡内逐渐恢复到原始状态。（2）坡脚附近形成最大剪应力增高带，往往产生与坡