《工程地质与水文地质》辅导答疑

《工程地质与水文地质》辅导答疑辅导老师：王数“工程地质及水文地质”包括:一、地质学基础部分二、水文地质部分三、工程地质部分一、地质学基础部分重点：第2章岩石及其工程地质性质第2-5节第3章地质构造第4节第4章自然地质作用第1-3节难点：三大类岩石特征的掌握，地质构造类型的特点。二、水文地质部分重点：第5章地下水概论第3节第6章地下水运动的基本规律第1节，本章第1节很重要，有的计算题即为本节的公式。难点：地下水运动的基本规律，主要计算公式及其物理意义。三、工程地质部分重点：第9章坝的工程地质研究（每节都重要）第10章边坡的工程地质研究第1-3节第12章地下工程围岩稳定的工程地质条件第1、2节第13章水库的工程地质研究第1节难点：工程地质条件的内涵和外延。第一部分地质学基础部分第二章岩石及其工程地质性质--------重点章此章是水文地质及工程地质的基础。岩石是组成地壳的物质之一，它们构成了地球的岩石圈；而且岩石是建造各种工程结构物（包括水工结构）的地基，是天然的建筑材料。掌握矿物、岩石概念，并熟悉三大类岩石的分类，及最常见岩石特征及其工程地质、水文地质特性。一、根据岩浆岩中的SiO2含量，把岩浆岩分为四类1．酸性岩类：SiO2含量65%2．中性岩类：SiO2含量为52%-65%3．基性岩类：SiO2含量为45-52%4．超基性岩类：SiO2含量45%再按岩石的结构、构造和产状将每一类分为：深成岩、浅成岩和喷出岩。二、沉积岩按结构和物质成分分为三大类1．碎屑岩类2．粘土岩类3．化学岩及生物化学岩类三、变质岩按变质作用类型划分四、熟悉常见的岩浆岩：花岗岩、玄武岩、流纹岩、正长岩、闪长岩、安山岩、辉长岩等；熟悉主要的沉积岩：砂岩、页岩、石灰岩、白云岩、泥灰岩；主要变质岩：石英岩、大理岩、片麻岩、片岩要求掌握上述各岩石的矿物组成、结构、构造花岗岩伊丁玄武岩长石砂岩石灰岩五、熟悉岩石的工程地质及水文地质评述（P36-38）最常见的岩石有：花岗岩、玄武岩（P23-24），砂岩、石灰岩（P28-30)，石英岩（P34）。要熟悉其特征，以及他们的工程地质和水文地质特点。如玄武岩的岩石特征为：基性喷出岩，主要矿物:辉石和基性斜长石新鲜岩石多黑色、黑灰或暗褐色，风化后常呈黄褐色、暗红色或灰绿色多数为细粒至隐晶质结构多具气孔、杏仁构造由于玄武岩的密度、容重都较大，力学强度高，是良好的地基和建筑材料；但玄武岩常具有气孔构造及柱状节理，因而容易风化、透水性增强，从而使岩石强度降低。因此实际情况中要全面考虑，最后作出决定。第三章地质构造重点：第4节一、要求掌握岩层的产状概念及岩层产状要素：岩层的走向、倾向和倾角的概念及表示方法；二、要求掌握褶曲的几何要素、褶曲的分类；三、要求掌握节理和断层的定义、分类。按断层两盘相对滑动方向，把断层分为三种基本类型：正断层、逆断层、平移断层逆断层中，倾角为30左右或更小者称为逆掩断层。第5节活动断层工程地质研究.要求：掌握活断层的概念、活断层调查研究方法判别标志注意：地质构造内容很重要，其与后面的岩体结构面、边坡稳定性、以及地基稳定性等都有非常直接的紧密联系。如坝基渗漏与裂隙（节理）的存在有关，坝基岩体滑动的边界条件大多数与地质构造的存在也有关（P156-157），与断层或断层破碎带、裂隙的规模及多少都有关。不要只是孤立地学习此章，要把地质构造（褶皱、节理（裂隙）、断层等）主要与9、10、12章联系起来！第三章自然地质作用其中第1-3节较重要自然地质作用的对象——岩土，即建筑基础或建筑材料；作用结果——破坏岩土结构、降低强度，影响建筑物。第一节风化作用一、风化作用要求掌握风化作用、残积物、风化壳的概念，掌握风化作用的类型及风化作用的影响因素（气候、地形、岩石性质）二、风化作用对岩石工程性质的影响和岩石风化带的划分了解按风化程度把岩石风化壳划分为四个带：全风化带、强风化带、弱风化带、微风化带第二节河流地质作用一、河流的河流的侵蚀作用方式（冲蚀作用、磨蚀作用、溶蚀作用），河流侵蚀作用的方向（下切侵蚀、向旁侵蚀）；二、河流的搬运作用方式（推运、跃运、悬运、溶运）；三、河流的沉积作用原因及冲积物概念；四、河流阶地的概念、河流阶地的成因类型。第三节岩溶（karst）一、掌握karst概念和岩溶发育的基本条件:：岩石的可溶性、透水性，水的溶蚀性、流动性；二、了解主要的岩溶地貌类型：如岩溶盆地、峰丛、峰林、溶洞等（P68-69）；第4节泥石流：掌握泥石流的概念和泥石流的形成条件；了解泥石流的分类和防治；第一部分除上述各章节外，要掌握“第1章地球”中的概念：地质作用。地质作用的概念很重要，这里再强调一下。地质作用：由于自然动力引起地壳的物质成分、构造和地表形态发生运动、变化和发展的各种作用（书P11）。地震、火山、风化作用、沉积作用等都是地质作用。地质营力：引起运动、变化的自然动力，如风、河流、地下水、冰川、海水等都是地质营力。按地质作用的动力来源分为内、外力地质作用，见书P12。第二部分水文地质部分重点：第5章地下水概论第3节第6章地下水运动的基本规律第1节，本章第1节很重要，有的计算题即出自本节。第五章地下水概论重点：第3节地下水的类型及特征；其余各节中，要求掌握基本概念。一、按地下水的埋藏条件可把它分为包气带水、潜水及承压水。按含水层空隙性质，把地下水分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。（见书P86表5-10）。二、掌握潜水、潜水面、潜水埋藏深度、潜水厚度、承压水、自流水、隔水顶板和隔水底板、承压含水层的厚度的定义；三、掌握潜水的特征、承压水的特征、潜水等水位线图及其作用、等水压线图及其作用。该章的其余各节中，要求掌握基本概念：含水层、隔水层、泉、矿化度、硬度、重力水、结合水。注意：潜水位和潜水面是一致的,潜水水位线是实际存在的地下水面线，又称为浸润曲线;而承压水位与承压水面不一致。潜水承压水第六章地下水运动的基本规律—重点章重点：第1节重力水运动的基本规律本节很重要，有的计算题出自本节。它不仅涉及水文地质的计算，还涉及到工程地质中的计算，如坝基渗漏、水库渗漏计算等。一、掌握达西定律及适用范围达西定律：Q=KF△H/L=KFI，达西定律的另一种表达式为：v=KI(1)要掌握达西定律两种表达式中各项的物理意义二、地下水向均质含水层的稳定运动（一）、潜水含水层中的二维流1．满足裘布依假设条件下的缓变流，当隔水底板水平时，以它为基准面，上游钻孔为坐标起点，按裘布依微分方程，有著名的裘布依公式：（2）q—通过任一断面的单宽流量，L—渗透路径，h1、h2分别为潜水含水层在断面1、2处的厚度。LhhKq22221注意：如果分别给出了潜水含水层在断面1、2处的水位标高值H1、H2，以及潜水含水层隔水底板的标高（或高程）z，则h1=H1-z，h2=H2-z通过宽度为B的任一过水断面上的流量为：Q=Bq（2）’2．当隔水底板倾斜时，可用卡明斯基近似公式求解：（3）LhhKB22221LHHhhKq21212该式为隔水底板倾斜时的卡明斯基近似方程。式中：H—水头（水位）；h—含水层厚度；L—渗透路径（二）承压水的非均匀流卡明斯基近似方程可以推广应用于承压含水层厚度变化的承压水非均匀流的计算。其计算式为：（4）LHHMMKq21212三、地下水向完整井的稳定运动（一）潜水完整井出水量的计算掌握著名的裘布依稳定井流潜水完整井出水量计算公式：（5）又因h0=H–s0，则，则（5）变成：（5）’：（5）’式中各符号及其单位见书P101。0202lg364.1rRhHKQ000lg)2(364.1rRssHKQ还要求掌握建立潜水稳定井流模型的假定条件：（假定水井位于一个四周均匀等深水体圆岛中心，即圆形定水头供水连界的含水层。并假定该圆岛为正圆；（2）含水层均质、等厚，各向同性，水位与不透水层底板呈水平状。（3）水井的半径为r0，供水边界距水井中心的距离即供水半径为R。（4）当水井按某一定流量Q抽水时，供水边界的水位保持不变，可保证无限供给定流量。（5）井流服从达西线性渗透定律，并按轴对称井壁进水且无阻挡力地汇入井内。（二）承压完整井出水量的计算对承压完整井，裘布依建立了与潜水完整井相类似的稳定井流模型，其计算公式为：或（6）其中：M—承压含水层的厚度，m;其余符号同前。00lg73.2rRhHKMQ00lg73.2rRsKMQ一定记住以上（1）、(2)、（2）’、（3）、（5）、（6）几个公式。第七、八章内容少，但要掌握地下水资源的概念；了解地下水资源评价具体内容；了解地下水资源的分类（国外：静储量、调节储量、动储量、开采储量；国内：补给量、储存量、允许开采量）第三部分工程地质部分最重要的：第9章坝的工程地质研究（每节都重要）第10章边坡的工程地质研究第1-3节第12章地下工程围岩稳定的工程地质条件第1、2节第13章水库的工程地质研究第1节第九章坝的工程地质研究——重点章非常重要的1章，每节都很重要。所以对于第9章，要求反复看书，每一节都要仔细看，甚至工程分析实例，每个思考题都要做。第1节水工建筑物工程地质条件掌握工程地质条件的概念及其所包括的6个方面的详细内容（很重要）。工程地质条件：是指与工程建筑有关的各种地质因素的综合。其包括六个方面：地形地貌、地质结构、土石类型及其性质、水文地质、自然(物理)地质现象、天然建材料。这6个方面在以后各章中都有所体现，因而必须很好掌握。第2节坝基的渗漏一、掌握坝基渗漏的种类，并能分析裂隙岩层区的渗漏条件二、掌握单层透水坝基渗漏量计算：单层透水坝基由单一透水岩层组成，在其厚度等于或小于坝底宽度且坝身不透水的情况下，可用卡明斯基公式计算：q＝KTH/(2b+T)(P147的公式（9-1））坝基渗漏总量为：Q=qB式中各符号及单位见书P147。第3节坝基渗透变形分析了解坝基渗透变形的形式（管涌、流土），以及坝基渗透变形的原因，并能进行简单的坝基渗透变形计算第4节工程实例分析仔细看书。第5节坝基(肩)岩体抗滑稳定分析一、了解坝基岩体滑动破坏的类型（3种）二、会分析坝基岩体滑动的边界条件；其由滑动面、切割面、临空面构成。第6节坝基的沉降一、熟悉坝基的沉降变形有两种方式，并能按公式做一般的坝基沉降计算。二、坝基的变形量可用下式计算，即△S＝бH／E各项含义及单位见P160。第7节坝址选择原则与依据了解坝址选择原则与依据第8节工程实例分析仔细看书。第十章边坡的工程地质研究——重点章其中第1-3节较重要第1节边坡变形的特征一、了解边坡岩土体应力分布特征二、掌握边坡变形和边坡破坏的类型（松弛张裂、崩塌、滑坡）第2节影响边坡稳定性的因素熟悉影响边坡稳定性的因素：地形地貌、岩土类型和性质、岩体结构与地质构造、水的作用、其他因素。第3节边坡稳定性的评价方法边坡稳定性的评价方法，在力学分析法中，要求掌握简单单一滑动面边坡稳定性计算，了解传递系数法和剩余推力法。第4节不稳定边坡的防治措施了解不稳定边坡的防治措施（防渗透与排水、清除危岩和削坡减重和反压、支挡工程、锚固措施等）第12章地下工程围岩稳定的工程地质条件——重点章其中第1、2节较重要第1节洞室围岩应力的重分布及变形特征一、掌握岩体的初始地应力状态二、了解影响天然应力分布的因素（岩性、地质构造、地形）三、掌握围岩应力的重分布特征四、掌握围岩的变形破坏特征第2节地下洞室规划、设计中的有关问题一、地下洞室位置选择的工程地质评价包括：地形地貌条件、地层与岩性条件、地质构造条件、水文地质条件二、洞室设计中有关参数的确定方法1．山岩压力2．围岩抗力1）掌握山岩压力的概念，并了解其计算方法（普氏fk法，岩体结构法）2）掌握握围岩抗力的概念，并能做简单计算。第13章水库的工程地质研究重点：第1节水库渗漏水库的工程地质问题包括：水库渗漏、水库地震、库岸稳定、水库浸没、水库淤积第1节水库渗漏掌握水库渗漏的地质条件，并能对下列2种情形做库区渗漏量计算，1．库岸地带隔水层水平时（见书P218、219）2．库岸地带隔水层倾斜透水性均一的漏渗量（见书220）考试形式：开卷；