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文檔簡介

1、第一章 緒論1、概念(1)、工程地質學 研究人類工程活動與地質環境之間相互制約的關系,以便科學評估,合理利用,有效改 進和妥善保護地質環境的科學。(2)、工程地質條件 指工程建筑物所在地區與工程建筑有關的地質環境各項因素的綜合。(3)、工程地質問題 工程建筑條件與工程建筑物之間存在的矛盾或問題。(4)、巖土工程 土木工程中涉及巖石、土、地下、水中的部分稱巖土工程。2、簡述人類活動與地質環境的關系( 1)地質環境對人類活動的制約 影響工程活動的安全 影響工程建筑的穩定性和正常使用(2)人類活動對地質環境的制約(工程活動破壞地質環境)(3)工程活動與地質環境之間的相互制約人類開采礦產會對地質環境造

2、成破壞, 形成各類地質災害。 地質環境影響人類 工程活動,比如工程建設必須作地下水保護論證、滲漏評價、地質災害危險性評估、 壓覆礦產調查等等3、工程地質條件主要包括哪些? 巖土類型及性質(地層巖性與性質) 地質構造(斷層、褶皺、節理等) 地形地貌(平原、丘陵、山區等) 水文地質(地下水成因、埋藏、動態、成分等) 不良地質現象(滑坡、巖溶、泥石流等)天然建筑材料(砂礫、石塊等)4. 工程地質問題主要包括哪些? 區域穩定性問題 地基穩定性問題 斜坡穩定性問題 圍巖穩定性問題5. 工程地質學的研究內容和任務是什么?( 1)區域穩定性研究與評價 由內力地質作用引起的斷裂活動,地震對工程建設地區 穩定性

3、的影響(2)地基穩定性研究與評價指地基的牢固,堅實性( 3)環境影響評價指人類活動對環境造成的影響 總的來說就是研究工程建設與地質環境的相互制約關系, 促使矛盾轉化和解決, 既保證 工程安全,經濟,正常使用,又合理開發和利用地質條件6. 說明工程地質在土木工程建設中的作用。建筑場地工程地質條件的優劣直接影響到工程的設計方案類型, 施工工期的長短和工程 投資的大小,影響基礎建設7. 何謂不良地質條件?為什么不良地質條件會導致建筑工程事故? 對工程建設不利或有不良影響的動力地質現象,如崩塌, 滑坡,泥石流等;它們既影響 場地穩定性, 也對地基基礎、 邊坡工程、 地下洞室等具體工程的安全、 經濟和正

4、常使用不利。第二章 工程地質條件成因演化論1、工程地質條件形成的控制因素有哪些? 內動力地質運動:構造、地震、巖漿與變質作用 外動力地質作用:風華、剝蝕、搬運、沉積與固結成巖作用2、闡述我國工程地質條件分區分帶的規律性? (1)、地殼厚度:最厚為青藏高原,由西向東逐漸變薄 (2)穩定臺塊與褶皺造山帶的基本輪廓地臺:華北、 揚子、塔里木大的三塊地臺; 喜馬拉雅山以南印度地臺的一部分;南海的南海地臺。褶皺區: 準格爾 準格爾 - -興安褶皺區(蒙古褶皺帶的一部分) ;秦祁 - -昆侖褶皺區; 青藏 昆侖褶皺區;喜馬拉雅 褶皺系;3、我國工程地質條件的組合類型有哪些 第一階梯:高原凍土型 第二階梯:

5、干旱內陸盆地型、黃土高原型、紅色盆地型、巖溶高原型 第三階梯:沖積平原型、濱海平原型、海口三角洲型、丘陵與山間盆地型4、闡述工程地質條件成因演化論在長期的自然地質發展演化中形成, 具有區域性規律和自然地理環境的分帶性, 它控制 著工程地質條件及其空間分布和組合規律性內、外力地質作用影響工程地形的形成與演化 它們相互依存,相互制約,控制工程地質條件的形成與演化第三章 活斷層工程地質研究1、活斷層? 指現今正在活動的斷層,或近期曾活動過(約10 萬年)、不久將來( 100 年內)可能重新活動的斷層。(注) 斷層:巖體在構造應力作用下發生斷裂,且斷裂兩側有明顯位移2、斷層的作用表現? 對巖石穩定性與

6、滲透性、地震活動和區域穩定有重大的影響 可能是地下水運動的良好通道和匯聚的場所。在規模較大的斷層附近或斷層發育地 區,常賦存有豐富的地下水資源、石油3、板塊構造理論? 六大板塊:太平洋板塊、印度洋板塊、歐亞板塊、非洲板塊、美洲板塊、南極洲板塊4、斷層要素包括有哪些? 斷層面、斷層帶、斷層線、斷盤(上、下盤) 、斷距5、斷層的野外識別方法有哪些?(1)地貌上的特征 下降盤前緣可能形成陡峭的斷層崖,若經剝蝕,就會形成斷層三角面地形。另外, 山脊錯斷, 斷開,河谷躍水瀑布,河谷疊瓦式結構方向突然轉折等,可能是斷裂錯動在 地貌上的反應( 2)地層特征巖層發生不對稱重復巖層被錯斷 巖層沿走向突然中斷 不

7、同性質的巖層突然接觸( 3)斷層伴生結構斷層在發生、 發展過程中遺留下來的痕跡。 常見的有牽引彎曲、 斷層角礫、糜棱巖、 斷層泥與斷層差痕(4)水系河流遇斷層而急劇改向, 甚至發生河谷錯斷現象。 湖泊、洼地呈半珠狀排列,往往 意味著大斷裂的存在;溫泉和冷泉往往也是斷層存在的標志; 線性分布小型侵入體6、請簡述斷層的工程評價。 降低了地基的強度和穩定 跨越斷裂構造帶的建筑物,由于上下盤的巖性與運動,易產生不均勻沉降 隧道工程易發生崩塌 可能發生新的移動,影響建筑物穩定7、活斷層的活動方式有哪些?(1)沾滑型活斷層 間歇性突然滑動,常伴有地震活動,也稱為地震斷層 一般發生在強度高的巖層中,斷層帶固

8、鎖能力強 發生斷裂特征:深斷谷、裂谷、板塊接觸帶(2)蠕動型活斷層 沿斷層面兩側巖層連續緩慢地滑動 一般發生在去強度較低的軟巖中,斷層帶固鎖能力弱 一般無震發生,可伴有小地震8、活斷層的鑒別標志有哪些?( 1)地質、地貌、水文地質標志 、地質方面 最新沉積物被錯斷 第四系中、晚期( Q2-3)的沉積物被錯斷,均為活斷層 注:第四系:全新世: Q4更新世:晚: Q3 中: Q2 早: Q1 斷層破碎帶構造形跡 活斷層形成較晚,構造帶物質欠固結欠膠結狀態,較為松散 表現出構造巖片理化、透鏡化,斷面新鮮無風化、第四系物質牽引彎 曲等 伴有地震現象的活斷層,地表出現斷層陡坎和地裂縫 II、地貌方面 不

9、同地貌單元突然相接或兩邊沉積物厚度顯著差別 地貌單元的分解和異常、水文地質方面 斷層帶構造松散,易形成強導水帶,因而常分布泉、溫泉、植被發育現象 斷層為深大斷裂,深水循環將導致水化學異常(2)歷史地震及歷史期地震錯動標志 地物錯斷 古代建筑物破壞、錯斷、掩埋等情況調查(3)微震及地形變測量 設置密集的地震臺網,監測微震震中位置用以判斷活斷層 采用精密水準測量和三角洲量在可能活動斷層兩側進行地形變測量( 4)地球化學及地球物理標志斷層活動, 可導致物理化學變化, 如放射性異常、 重力、磁力、 低溫等物理異常。 通過測量分析,可以間接作為活斷層的佐證9、活斷層的調查研究方法有哪些? 現有資料查閱

10、航衛片解讀 區域地質調查 現場勘探 年齡測量 檢測等10、活斷層區的建筑原則? 建筑物場地一般應避開活動斷裂帶 線路工程必須跨越斷層時。盡量使大角度相交,盡量避開主斷層 必須在活斷層地區興建石,選擇“安全島” ,重大建筑物布置于下盤 采用抗震強的建筑結構形式第四章 地震工程地質研究1、基本概念(略) : 地震、震源、震中、震中距、震源深度、地震區、構造地震、地震波、震級、地震烈 度2、地震有哪三常用的分類方法,簡述各種分類? ( 1)按成因構造地震 火山地震 陷落地震 誘發地震(2)按震源深度潛源地震 0-70km中源地震 70-300km深源地震 >300km( 3)按震級 M大地震

11、M>=7 中地震 5<=M<7 小地震 3<=M<5 微地震 1<=M<3 超微地震 M<=13、簡述地震體波和面波,以及其傳播方式和發生的前后順序? 體波:通過地球內部傳播的波 面波:體波經過反射、折射后,在介質的界面或自由面傳播 發生順序:雜波 縱波 橫波 面波4、請簡述壓縮波和剪切波含義和特點? 壓縮波:質點振動方向與傳播方向一致剪切波:振動方向與傳播方向垂直剪切波(橫波)壓縮波(縱波)傳播速度較慢較快通過介質固體固、液、氣體地面振動上下顛簸左右搖晃5、我國強震發生的地質條件?我國地震主要分布地區?地質條件(1)強震與活動斷裂帶的關系 不同

12、方向的斷裂帶交匯部位 活動性深大斷裂的轉折部位 活動性深大斷裂的端部或其它鎖閉段(2)地震與陷落盆地的關系 傾斜斷陷盆地的較深、較陡一帶斷裂的最大斷距段上 兩盆地隆起地段兩側 斷陷盆地的銳角尖端,多組斷裂交匯部位 受不同方向的斷裂控制,內部構造較強的復合盆地凹陷帶上( 3)強震產生與深部構造有關 地殼深部構造活動和受力狀態,對地震的孕育和發生是更直接的因素 分布地區 臺灣及其附近海域 西南地區 西北地區 華北地區 東南沿海6、世界范圍內的主要地震帶有哪些? 環太平洋地震帶 地中海喜馬拉雅地震帶(歐亞地震帶) 大洋海嶺地震帶(大洋中脊地震帶)7、簡述減輕地震災害途徑 地震預報 地震工程途徑8、簡

13、述地震場地破壞效應( 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動, 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、喪失以至變位、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的滑坡、崩塌和泥石流。9、場地條件對震害和地震動的影響基巖 上地震幅值小,持續短,震害輕 深厚覆蓋層上地震動周期長 土層厚度越大,房屋震害越大10、對抗震有利的場地條件有哪些?地形開闊平坦 基巖地區巖性均一堅硬或上有較薄覆蓋層 上次有較厚覆蓋層 地下水

14、埋藏較深 崩塌與泥石流等不發育地區11、簡述在地震區建筑物合理布置和結構選型(1)、工業民用建筑物 選擇有利于抗震的平面與立面 降低重量、重心,加強整體性,增強剛度與強度(2)水工建筑選擇類型A、土石壩:堆石壩抗震性好B、充填土壩抗震性較差C、混凝土壩 工程措施土石壩 降低浸潤曲線,適當增加壩頂寬與高混凝土壩 適當增加壩體頂部剛度, 頂部宜取弧形, 壩面與壩墩的幾何形狀應盡 量平緩12、地震區劃抗震設計原則有哪些?(1)選擇場地與地基 盡可能避開產生強烈地基失效及其它加重震害地面效應的場地或地基a. 活斷層帶b. 可能產生地震液化的砂層或強烈沉降的淤泥層、厚填土層c. 可能產生不均勻沉降的地基

15、d. 受地震引起的崩塌、滑坡 盡可能避免建筑物與地基巖土層之間產生共振 避開巖溶地區 避免孤立突出地形2)選擇適宜的持力層和基礎方案松散地層上進行建筑,有地下室的深基礎有利于抗震 高層建筑物宜采用良好持力層,深基礎或圓柱形薄殼基礎 不均勻沉降地基上,可采用鋼筋混凝土條形基礎或筏式基礎為宜3)建筑物合理布置和結構選型民用建筑物a. 選擇有利抗震的平面和立面b. 減輕重量,降低重心,加強整體性,增加剛度和強度4)水工建筑物選擇壩型a. 土石壩:抗震性較好b. 充填土壩抗震性能較差c. 混凝土壩:重力壩、大頭壩 工程措施a.土石壩:提高壩體壓實度,降低浸潤曲線,適當增加壩頂寬與高 b.混凝土壩:適當

16、增加壩體頂部剛度,頂部宜采取弧形,壩面與壩墩的幾何形狀 應盡量平緩第五章 砂土地震液化工程地質研究1、砂土液化?研究砂土液化的意義? 沙土液化:飽和的疏松粉、細沙土在振動作用下突然破壞且呈現液態的現象 研究意義: 地震災害的一種形式, 常會引起地基不均勻沉降及結構的破壞, 造成嚴重災 害與人員傷亡2、簡述砂土液化的機制,并用圖說明。3、砂土液化引起的破壞主要形式?涌砂 地基失效 滑坡 地面沉降及地面塌陷4、砂土地震液化的形成條件? (主要影響因素 )砂土層: 沙土成分, 結構及飽水砂層埋藏條件 (可結合 5、9,根據分數決定粗細答) 地震:強烈程度及持續時間5、砂土液化與埋藏條件的關系? 砂層

17、越厚越易液化 覆蓋土層越厚,越不易液化 地下水埋藏越深,越不易液化6、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* 10 0.862( m-5)液化最低地震烈度度( 2)地質條件:調查發現, 發生液化多為全新世至近代海象及河湖沉積平原, 河口三角洲, 特 別是洼地、河流泛濫地帶,河漫灘、古河道、濱海地帶及人工填土地帶(3)埋藏條件:最大液化深度:一般地下 15m 范圍內 ,最大可達 20m 最大地下水位深度:噴砂冒水嚴重地區,地下水埋深一般不超過 3m( 4)土質條件:平均粒徑( D50): 0.01 1.0mm 粘粒含量不大于 10% 不均勻系數( Cu)不大于

18、 10 相對密度( Dr)不大于 75% 塑性指數( Ip)不大于 107、為防護砂土液化,人工改良地基的哪些方法?增加蓋重換土 增加砂土層密實程度 加速孔隙水壓力消散8、簡述地震砂土液化限界指標初判流程圖。9、簡述地震液化初判的限界指標中的土質條件。(1)粒度 粉、細砂土最易液化 高烈度時亞砂、輕亞砂、中砂也可液化 粉砂含量 >40%時,極易液化 粘粒含量 >12.5%,極難液化 平均粒度 0.02 0.10mm,粘粒含量 <10%,極易液化(2)密實度 松散易液化,密實土不易液化。相對密度Dr<50%,易液化, Dr>80%,不易液化(3)埋藏條件 砂層越厚越

19、易液化 覆蓋土層越厚,越不易液化 地下水埋藏越深,越不易液化10、論述砂土地震液化的防護措施合理選擇場所提高砂土密度 排水降低砂土孔隙土壓力 換土、板樁圍封,或采用筏基、深樁基6 章 斜坡變形破壞工程地質研究注:斜坡要素1. 斜坡應力分布的基本特征。(1)主應力跡線偏轉明顯(2)坡腳及坡肩附近為應力集中區( 3)坡體內最大剪應力曲線由直線變為近似圓弧線(4)坡面的側向壓力趨于零2. 影響斜坡中應力重分布的因素有哪些。(1)巖石初始應力的影響(2)坡形影響坡高:應力隨坡高而增高坡角:坡角越大,坡腳應力集中帶最大剪應力值隨之增大 坡底寬度( W): W>0.8H,較穩定 坡面形態:凹坡較穩3

20、. 斜坡變形破壞的基本形式與特征。 斜坡變形形式:缺荷回彈 拉裂 蠕動 彎曲傾倒 斜坡破壞:崩塌:陡坡上巖土體產生以下落運動為主的破壞現象滑坡: 巖土體依附于內在的或潛在的貫通結構面, 在外力作用下, 時區原來的平 衡狀態,產生以水平運動為主的滑動現象4. 滑坡與崩塌的基本區別。運動方式 破壞形式 是否脫離母體,存在滑動面 規模速度5. 滑坡的基本要素與基本類型。 基本要素:6. 滑坡的識別標志有哪些?(1)地形地貌: 滑坡形態特征,地貌不協調或反常等( 2)變形破壞方面: 滑體上產生小型褶皺和斷裂現象,滑體結構松散破碎( 3)水文地質方面: 結構破壞 透水性高 地下水徑流條件改變 滑體表面出

21、現積水洼地或濕地, 泉的 出現( 4)植被方面: 馬刀樹、醉漢林7. 主要的滑坡分類方案有哪些? 按巖土類型:土體滑坡巖體滑坡 按滑坡角動力學特征:推動式滑坡牽引式滑坡混合式滑坡 平移式滑坡 按滑動面與層面關系:無層滑坡順層滑坡切層滑坡 按滑動面深度:淺層滑坡( <6m ) 中層滑坡( 6 20m) 厚層滑坡( 20 50m) 巨厚層滑坡( >50m)按滑坡時代:今滑坡 新滑坡 老滑坡 古滑坡 始滑坡8. 影響斜坡穩定性的因素有哪些?內因:巖土類型與性質 地質構造 地形 水文地質 外因:振動作用 降水 人類活動 風化、 剝蝕作用9. 分析水對斜坡穩定性的影響。降水: a.水平推力側

22、向水壓力 b.浮托力減小滑動面上的有效應力c. 軟化效應降低巖土體的抗剪強度水庫、河流水作用a.動水沖力b.沖刷,掏空作用10. 斜坡穩定性評價的主要方法有哪些?成因歷史分析法工程地質類比法 數學力學計算法 圖解法11. 剛體極限平衡評價的原理是什么?只考慮破壞面上的極限破壞狀態,而不考慮土體的變形12. 穩定性系數與安全系數的區別。穩定性系數指土質 安全系數指邊坡是否滿足安全標準13. 概念:斜坡、天然斜坡、人工邊坡、滑坡、崩塌、初始應力斜坡:地殼表部一切具有側向臨空面的地質體 天然斜坡:河谷岸坡,山坡人工邊坡:露采邊坡,基坑邊坡 滑坡:滑坡是指斜坡上的土體或者巖體,受河流沖刷、地下水活動、

23、雨水浸泡、地震及 人工切坡等因素影響, 在重力作用下, 沿著一定的軟弱面或者軟弱帶, 整體地或者分散地順 坡向下滑動的自然現象崩塌:較陡斜坡上的巖土體在重力作用下突然脫離母體崩落、 滾動、 堆積在坡腳的地質 現象初始應力:施加所考慮的荷載之前土體中已存在的應力14. 滑坡防治的主要措施與原則? 紡織目標:防災、減災、保護環境 防治原則:以防為主,治理為輔滑坡預防: 以勘察分析、 預測預報、 動態監測為基礎,同時提出有效的預防措施及相應的設 計施工工作預防措施 避、削、排、固 繞避:改線、架橋跨越、隧道穿越(避) 攔截:攔石墻攔柵網(固) 排水:地表排水:排水溝、坡面防滲地下排水:盲溝、排水洞、

24、排水孔(排)監測預警削:降低斜坡坡度與高度滑坡治理:對災害體的勘察、評價,提出經濟合理的過程實際,并付諸實施 治理措施:排水削方,堆支擋工程坡面防護其他:固結灌漿、組化建、巖土性質改良等第七章 巖石風化的工程地質研究1、概念: 風化、風化殼、古風化殼、物理風化、化學風 化、生物風化、 RQD (1)、風化:巖石在各種風化營力作用下,發生的物理和化學變化過程。( 2)、風化殼:表層不同深度的巖石,遭受風化程度的不同,形成不同成分和結構的多層殘積物,由其構成的復雜剖面稱為風化殼。不同巖石,不同地區,風化殼有很大差別。其 厚度很大差別,大則幾百米。( 3)、古風化殼 :地殼表層保留的主要為現代時期形成的風化殼。當風化殼形成后,被后來的堆積物掩埋,被保留下來成為古風化殼。(4)、物理風化:由于溫度變化、水的凍融、鹽類結晶、植物根劈等力的作用下,引起 巖石的機械破碎, 而不伴隨有化學成分和礦物成分明顯變化的現象。 主要發生在干旱寒冷的 地區,風化深度相對較小。( 5)、化學風化: 巖石在水、氧及有機體等作用下所發生的一系列化學變化過程,引起巖石結構、 構造、礦物成分和化學成分的變化。多發生于溫暖潮濕的地方, 風化深度可達百 米以上。( 6)、生物風化: 既有物理風化特點,又具有化學風化特征。 生物新陳代謝產生有機質 或機械破壞, 如釋放大量有機物酸及 CO2,加強水溶液溶解能力。

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