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工程地质 强化练习及参考答案 一 名词解释1 工程地质条件 对工程建筑物的位置 结构类型 施工方法及其稳定性有影响的地质环境称为工程地质条件 如地质构造特征 岩土体工程地质性质 地形和地貌条件 水文地质条件 自然地质作用及岩体地应力状态等 2 工程地质问题 是指工程地质条件与工程建设之间所存在的矛盾或问题 包括地基 边坡和地下洞室三种类型 3 土 是具一定成因的各种矿物的松软集合体 是土体的组成成分 4 土的粒度成分 土中不同大小颗粒的组合 也就是各种不同粒径的颗粒在土中的相对含量 它是反映土的固体组成部分的指标之一 5 土的矿物成分 组成土中各种土粒的矿物种类及其相对含量 6 土的粒径 土粒的大小通常以其平均直径的大小来表示 简称粒径 又称粒度 以 mm 为单位 7 粒组 这种大小相近 性质相似的组别称粒组 或称粒级 8 粒径累计曲线法 以粒径d为横坐标 以该粒径的累计百分含量Xd为纵坐标 在此直角坐标系中表示两者的关系曲线称累计曲线 9 粘土矿物 是指由原生矿物长石 云母等硅酸盐矿物经化学风化而形成的具有片状或链状结晶格架的颗粒细小 亲水性强 具有胶体特性的铝硅酸盐矿物 10 土的结构 系指组成土粒的大小 形状 表面特征 土粒的排列情况和土粒间的连结关系 11 土粒密度 是指土颗粒质量ms与其体积Vs之比 即土粒单位体积的质量 s g cm3 12 干密度 土空隙中没有水时干土的密度称干密度 即固体颗粒的质量与土总体积之比 用下式表示 d g cm3 13 饱和密度 土的孔隙完全充满水时的密度称饱和密度 亦即土孔隙中全部充满水时的单位土体积质量 用下式表示 sat g cm3 14 含水量 率 土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比 称为土的含水率 也称为含水量 通常用百分比表示 在计算时则化为小数 表达式为 l00 15 饱和度 Sr表明土中孔隙被水充满的程度 Sr用土中水的体积与孔隙体积的百分比值表示 即Sr 100 或用天然含水率与饱和含水率之百分比表示 Sr 100 16 孔隙率 也称孔隙度 是土的孔隙体积与土总体积之比 常用百分比表示 n 100 17 孔隙比 是土的孔隙体积与土粒体积之比 常用小数表示 e 18 土的稠度 细粒土这种因含水率的变化而表现出的各种不同物理状态 19 塑性指数 工程中 将液限含水率和塑限含水率的差值称为塑性指数 Ip L p20 液性指数IL 是用来判断粘性土天然稠度状态的塑性指标 用土的天然含水率和塑限含水率之差与塑性指数的比值来表示 IL 21 膨胀性 细粒土由于含水率的增加土体积增大的性能 22 收缩性 由于含水率的减小土体积减小的性能 23 崩解性 土由于浸水而产生崩散解体的特性 24 压缩曲线 以e为纵坐标 以压力P为横坐标 根据压缩试验的成果 可以绘制出e与P的关系曲线 称为压缩曲线 25 土的抗剪强度 是指土具有的抵抗剪切破坏的极限强度 26 砂土液化 饱水砂土在地震 动力荷载或其它物理作用下 受到强烈振动而丧失抗剪强度 使砂粒处于悬浮状态 致使地基失效的作用或现象 27 特殊土 是指某些具有特殊物质成分和结构 而工程地质性质也较特殊的土 28 软土 在工程实践中 将天然孔隙比大于或等于1 0 且天然含水率大于液限的细粒土称为软土 包括淤泥 淤泥质土 泥炭 泥炭质土等 其压缩系数大于0 5MPa 1 不排水抗剪强度小于30kPa 29 素填土 主要由粘性土 砂或碎石组成 夹有少量碎砖 瓦片等杂物 有机质含量不超过10 30 杂填土 主要为建筑垃圾 生活垃圾或工业废料等 31 岩体 在一定工程范围内 由岩石 块 和各种裂隙 结构面 所组成的地质体 32 结构面 指存在于岩体中的各种不同成因 不同特征的地质界面 指岩体中已开裂的地质界面 如 断层 节理 层理 软弱夹层及不整合面等 33 软化性 指岩石浸水后强度降低的性质 用软化系数KR表示 34 抗冻性 指岩石抵抗冻融破坏的能力 35 软弱夹层 指岩石中那些性质软弱 有一定厚度的软弱结构面或软弱带 36 崩塌 陡峻斜坡上的巨大岩 土体 在重力作用下 突然脱离坡体 发生崩落和倒塌的现象 37 滑坡 斜坡岩土体在重力等因素作用下 依附滑动面 带 产生的向坡外以水平运动为主的运动或现象 38 地震烈度 地面震动强烈程度 受地震释放的能量大小 震源深度 震中距 震域介质条件的影响 震源深度与震中距越小 地震烈度越大 39 泥石流 是指发生在山区的一种含有大量泥沙和石块的暂时性急水流 是一种威胁山区居民生存和工农业建设的一种地质灾害 40 活断层 是指目前正在活动着的断层 或是近期曾有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层 41 地质灾害 是指在地球的发展演化过程中 由各种自然地质作用和人类活动所形成的灾害性地质事件 引用 42 水库诱发地震 是指由于人类修建水库工程 水库蓄水所引起的地震活动 称为水库诱发地震 43 地下洞室 为各种目的修建在地层内的中空通道或中空洞室统称为地下洞室 44 围岩应力 工程开挖后 岩体中一定范围内原始应力发生变化 其改变后重新分布的应力叫二次应力 又叫重分布应力 或围岩应力 45 瓦斯 以甲烷为主的有害气体的总称 主要发生在含煤地层 46 岩爆 岩块自然弹射或抛落 47 地基承载力 单位面积上地基能承受的极限荷载 48 允许承载力 保证建筑物安全的规定地基承载力 一般在弹性变形内 49 边坡 自然因素或人力因素在地表形成的坡状地形 临空的坡状地形 50 自然边坡 自然因素造成的边坡 如山坡 河岸 陡壁51 人工边坡 人工开挖或填筑形成的边坡 如路堤 路堑 矿坑 基坑 52 工程地质勘探 是一门实用性的学科 是如何运用地质 工程地质理论与实践经验解决工程建设中地质问题的学科 是一门探讨工程地质调查勘探方法的学科 53 工程地质图 是综合反映地区工程地质条件并给予综合评价的图面资料 二 选择题 1 BD 2 B 3 A 4 B 5 BC 6 B 7 A 8 AC 9 AB 10 B 11 A 1 工程地质学的基本任务是研究 和 之间的相互制约 以便合理开发和保护地质环境 A 自然环境B 地质环境C 人类社会活动D 人类工程活动2 测定塑限用 方法 A 液限仪B 搓条法C 筛分法3 土的剪切试验有快剪 固结快剪和慢剪三种试验方法 一般情况下得到的内摩擦角的大小顺序是 A 慢剪 固结快剪 快剪B 快剪 固结快剪 慢剪C 固结快剪 快剪 慢剪4 在土的压缩性指标中 下列说法正确的是 A 压缩系数与压缩模量成正比 B 压缩系数与压缩模量成反比 C 压缩系数越大 土的压缩性越低 D 压缩模量越小 土的压缩性越低 5 软土具有下列工程地质性质 A 胀缩性B 触变性C 流变性D 湿陷性6 三种常见粘土矿物中 的工程地质性质较好 A 蒙脱石B 高岭石C 伊利石7 最易发生崩塌现象的是 A 差异风化严重的岩石边坡B 土石混合边坡C 松软土组成的边坡8 活断层的活动方式有 和 两种 A 粘滑B 拉裂C 蠕滑D 压缩9 地震效应分为 和斜坡破坏效应 A 地面振动效应B 地面破坏效应C 地面破裂效应D 地基效应10 一次地震时 震级只有一个 烈度 A 随震中距增大而增大B 随震中距增大而减小C 只有一个与震级相适应的烈度11 为保证边斜坡稳定 采用削坡措施适用于 的斜坡 A 滑面上陡下缓B 滑面较陡C 坡面较陡 三 判断题 1 水库蓄水前 河间地块存在地下分水岭 蓄水后将不会产生库水向邻谷的渗漏 2 地震烈度是衡量地震本身大小的尺度 由地震所释放出来的能量大小来确定 3 地震震级是衡量地震所引起的地面震动强烈程度的尺度 4 同一烈度震害区 对于同一建筑来说 以土层为地基的建筑一定比以基岩为地基的建筑损害程度大 5 砂土相对密度愈低 愈易产生地震液化 6 深层岩溶是原来在地表附近形成的岩溶由于地壳下降运动而埋藏到地下深部的 7 同一烈度震害区 对于同一建筑来说 以土层为地基的建筑一定比以基岩为地基的建筑损害程度大 8 边坡形成后 在坡顶处形成剪应力集中带 9 边坡变形的结果将导致边坡的破坏 1 2 3 4 5 6 7 8 9 四 填空题1 工程地质条件包括岩土类型及其工程地质性质 地形地貌 地质构造 动力地质现象 水文地质条件与天然建筑材料六个方面 2 颗粒级配曲线越平缓 陡 不均匀系数越大 小 颗粒级配越好 差 为获得较大密实度 应选择级配良好的土粒作为填方 3 石英是土中分布最广泛的一种矿物 4 土中次生矿物数量最多的一类矿物是粘土矿物 5 卵砾类土与砂类土的结构类型是单粒结构 6 粘性土的结构类型是团粒结构 7 粘性土的抗剪强度是由内摩擦力和内聚力两部分组成 8 无粘性土的抗剪强度决定于内摩擦力 9 评价土的压缩性能的指标有压缩系数和压缩模量 10 粘性土的构造类型 按其形成时间分为原生构造 次生构造 工作实际中 粘性土体常因其物质成分的不均一性 干燥后出现各种裂隙 导致土体强度降低 透水性增强 11 岩石的物理性质主要有 要求列出五项 密度 空隙性 吸水性 软化性 抗冻性 透水性 热力学性等 12 岩石的吸水性常用 吸水率 饱和吸水率 与 饱和系数 表示 13 岩体的工程地质性质主要取决于结构面的特征 其次才取决于岩石性质 14 泥石流形成的三个条件是 地形条件 地质条件 气象水文条件 15 地震导致砂土液化的危害主要有 基础沉降和不均匀沉降 大面积喷水冒砂 地基承载力丧失 和岩土体失稳四个方面 16 岩溶区存在的主要工程地质问题有地基不均匀沉降和地面塌陷和基坑及洞室涌水和岩溶渗漏 17 地震破坏效应大致可分为 地面破坏效应 振动破坏效应和斜坡破坏效应三个方面 18 地基处理的主要措施有 要求列出四项 机械压实法 换土垫层法 堆载预压法 砂桩挤密法 高压旋喷法 化学加固法等19 现场试验 又叫原位试验 地基承载力的确定方法 载荷试验 静力触探 旁压试验20 边坡要素主要有 要求列出五项 坡顶面 坡体 坡肩 坡脚 坡底面 坡高 坡角等 21 工程地质勘探方法有 物探 钻探 坑探等方法 22 工程地质野外试验方法主要有 要求列出四项 载荷试验 钻孔旁压试验 触探试验 十字板剪力试验 岩体原位直剪试验等 五 问答题1 工程地质常用的研究方法主要有自然历史分析法 数学力学分析法 模型模拟试验法 工程地质类比法等 2 工程地质学的研究任务是 阐明建筑地区的工程地质条件 论证建筑物所存在的工程地质问题 选择地质条件优良的建筑场址 研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响 提出有关建筑物类型 规模 结构和施工方法的合理建议 为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据 3 常见的工程地质问题有哪些 场地工程地质条件不同 建筑物内容不同 所出现的工程地质问题也各不相同 房屋工程 地基承载力 沉降 基坑边坡问题矿山开采 边坡稳定性 基坑突水 矿坑稳定 水利水电工程 渗透变形 水库渗漏 斜坡稳定性 坝体抗滑稳定性 4 目前我国广泛应用的粒组划分时粒径的界限值是什么 答 1 碎石土 1 漂石粒 200mm 2 卵石粒 200 20mm 3 砾粒 20 2mm 2 砂土 2 0 075mm 3 粉土 0 075 0 005mm 4 粘性土 0 005mm 5 怎样从土的粒径累计曲线求得土的不均匀系数Cu和曲率系数Cc 来判别土的均一性 答 由累计曲线可求得任一粒径区段的百分含量 任一百分含量的最大粒径 土的有效粒径d10 土的不均匀系数和曲率系数 Cu Cc 式中 d10 d30 d60 相应于累计百分含量分别为60 30 10 的粒径 mm 当Cu 5 Cc 1 3时 为良好级配的土 即不均粒土 表明土中各粒组的含量相差无几 大小颗粒混杂 累计曲线显得平缓 若不能同时满足上述两条件 则为不良级配的土 即均粒土 表明土中某一个或几个粒组含量较多 颗粒不均一 累计曲线的中段显得陡直 6 组成土的矿物成分有哪些 答 土中的固体颗粒是由矿物构成的 按其成因和成分首先分为原生矿物 次生矿物和有机质等 1 原生矿物指母岩风化后残留的化学成分没有发生变化的矿物 其主要特点是 颗粒粗大 物理 化学性质稳定或较稳定 具有较强的抗水性和杭风化能力 对土的工程地质性质影响程度比其它几种矿物要小得多 它们对土的工程地质性质的影响主要表现在颗粒的形状 坚硬程度和抗风化稳定性等方面 2 次生矿物母岩风化后及在风化搬运过程中 继续遭受化学风化作用 使原来的矿物因氧化 水化及水解 溶解等化学风化作用而进一步分解 形成的一种新矿物 颗粒变得更细 甚至形成胶体 3 有机质是土层中的动植物残骸在微生物的作用下分解而形成的 一种是分解不完全的植物残骸 形成泥炭 疏松多孔 另一种则是完全分解的腐殖质 有机质的亲水性很强 对土体性质的影响很大 7 土中含有哪些形式的水 答 8 在工程实践中 按饱和度对土的饱水程度如何划分 答 按饱和度的大小将土的饱水程度划为如下三种状态 Sr80 为饱和的 9 土基本物理性质指标中哪些可以直接实测得到 答 1 实测指标 土粒密度 比重瓶 土的天然密度 环刀法 土的含水率 烘干法 2 导出指标 土的干密度 饱和密度 饱和度 孔隙率 孔隙比 10 界限含水率如何用来判断土的稠度状态 答 当 s时 土呈固态 s L土呈流态 11 土的天然含水量和液性指数有何关系 答 液性指数IL是用来判断粘性土天然稠度状态的塑性指标 用土的天然含水量和塑限含水量之差与塑性指数的比值来表示 IL 显然 土的天然含水量愈大 则液性指数愈大 当 L时IL 1 土处于流态 p时 IL 0 土处于固态 当 p L时 土处于塑态 处于塑态的土 还可细分为软塑 可塑 硬塑三种状态 12 根据液性指数IL如何对粘性土稠度状态进行分类 13 土的膨胀 收缩和崩解会对一些工程设施产生怎样的影响 答 土的膨胀 收缩和崩解对某些基坑 边坡 坑道壁及地基的稳定性有着重要的影响 土的膨胀 可造成基坑 坑壁的隆起或边坡的滑移 道路翻浆 土体积的收缩 时常伴随着产生裂隙 从而增大了土的透水性 降低了土的强度和斜坡表层土的稳定性 而崩解 常造成塌岸现象 影响边坡稳定性 因此 研究土的胀缩性和崩解性对工程建筑物的安全和稳定具有重要意义 另外 还可利用某些细粒土的膨胀特性 将其作为填料或灌浆材料来处理裂隙 14 为什么要研究土的压缩性和抗剪性 答 1 当压应力超过土的阻力时 土层产生压缩变形 引起建筑物基础下沉 如果基础沉降量过大或产生过量的不均匀沉降时 可导致墙体裂缝 门窗歪斜 严重时会造成建筑物倾斜或倒塌 2 而当土中的剪应力超过土的抗剪强度时 土内产生剪切变形 使局部土层发生剪切破坏 当剪切变形范围逐渐扩大成连续的滑动面时 则土体产生相对滑动 危及建筑物的安全稳定 所以在确定地基土承载能力时 必须研究土的压缩性和抗剪性 并结合建筑物特征 掌握地基土可能产生的最大沉降量和沉降差及地基的稳定性 使其限制在允许的范围内 15 土压缩变形是如何产生 答 土是一种多孔分散体系 体积压缩变小只有三种可能 土粒本身的压缩变形 孔隙中不同形态的水和气本的压缩变形 孔隙中部分水和气体被挤出 土粒相互靠拢使孔隙体积减少 土粒本身的压缩变形很小 因此 土的压缩变形主要是由于孔隙中的水分和气体的挤出 土粒相互移动靠拢 孔隙体积减少而引起 16 简述 岩土工程勘察规范 GB50021 94 中土的分类 答 1 首先按堆积年代和地质成因进行划分 并将某些特殊条件下形成具特殊工程性质的区域性特殊土与一般性土区别开来 2 按颗粒级配或塑性指数将土分为碎石土 砂土 粉土和粘性土四大类 3 并结合堆积年代 成因和某种特殊性质综合定名 其划分原则与标准分述如下 1 土按堆积年代可划分为以下三类 老堆积土 第四纪晚更新世Q3及其以前堆积的土层 一般呈超固结状态 具有较高的结构强度 一般堆积土 第四纪全新世 文化期Q4 堆积的土层 新近堆积土 自文化期以来新近堆积的土层Q4 一般处于欠压密状态 结构强度较低 2 根据地质成因可将土分为残积土 坡积土 洪积土 冲积土 淤积土 冰积土 风积土和海积土等 3 根据有机质含量 按灼失量试验确定 可将土分为无机土 有机质土 泥炭质土和泥炭 其含量分别为60 4 按颗粒级配和塑性指数可将土分为碎石土 砂土 粉土和粘性土 此外 具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分 状态和结构特征的土称为特殊性上 单独分出 包括湿陷性土 红粘土 软土 填土 多年冻土 膨胀土 盐渍土 污染土 注 1 定名时 应根据颗粒级配由大到小 以最先符合者确定 2 当砂土中小于0 075mm的土的塑性指数大于10时 应冠以 含粘性土 定名 如含粘性土粗砂等 17 某原状土样 试验测得容重 比重G 2 65 含水量 求 干容重 孔隙比 饱和度 答案 孔隙比 干容重 饱和度 18 简述岩体的基本特点 1 岩石 地质构造 地下水及岩体天然应力状态对岩体稳定影响较大 2 结构面是岩体稳定性的控制因素 它导致岩体力学性能的不连续性 不均一性和各向异性 3 岩体的变形与破坏主要受各种结构面的性质及其组合形式的控制 4 岩体中存在复杂的天然应力场 19 岩石与土工程地质性质的差别 1 岩石矿物颗粒间具有牢固的连结 结晶和胶结 2 岩石强度高 不易变形 整体性及抗水性好 但岩体存在有断裂结构面 3 岩体具有较高的地应力 20 岩体结构包括哪些方面 结构面按其成因分为哪些类型 岩体结构包括岩体结构面和结构体两个要素的组合特征 1 原生结构面 沉积结构面 岩浆结构面 变质结构面 2 构造结构面 3 次生结构面21 结构面按其规模可划分为哪几级 一级 二 三 四 五 结构面22 常见结构面有哪些起伏形状 结构面的平整 光滑和粗糙程度对结构面的抗剪性能有很大影响 1 平直型 包括大多数层面 片理和剪切破裂面 2 波状起伏型 如波痕层面 轻度揉曲的片理 3 锯齿状型 张扭性结构面 4 不规则型 23 什么是泥化夹层 是怎样形成的 1 物质基础 粘土矿物含量较高的原生软弱夹层 如粘土岩 粘土质页岩 粘土质粉砂岩 泥质板岩 泥灰岩 千枚岩等夹层 2 构造作用 3 地下水的作用 结合水膜减弱颗粒间连接力 岩石处于塑态甚至接近流态 溶解盐类 水化和水解作用 24 岩体结构的类型 岩土工程勘察规范 GB50021 2001 分类最具代表性 整体状结构 块状结构 层状结构 碎裂状结构 散体状结构 25 崩塌的形成条件 26 滑坡有哪些常用治理方法抗滑工程 挡墙 抗滑桩 锚杆 锚索 支撑 排水工程 削坡减荷 防冲护坡 土质改良 防御绕避等 27 滑坡与崩塌的区别滑坡的滑动多数缓慢 而崩塌运动快 猛烈 变形期 滑坡沿固定的面 或带 滑动 而不是沿固定的面 滑坡发生后 多数仍保持眼来的相对稳定性 崩塌的整体性完全坡坏 结构性 滑坡的水平位移大于垂直位移 崩塌则反之 28 论述滑坡分类 说明有何意义 按滑体物质分类 按滑面结构形态分类 按滑面与地层结构关系分类 按滑坡源位置分类 按形成时期分类等 分类的目的在于研究滑坡机制 判断滑坡稳定性 采取不同的防治措施 29 泥石流的形成条件 1 地形条件 地表崎岖 高差悬殊 切割强烈 是泥石流分布区的地形特征 2 地质因素 松散固体物质的来源及数量多少取决于地质因素 地质因素包括地质构造 地层岩性 新构造运动及地震 不良物理地质现象等 它们以不同方式提供松散碎屑物 是泥石流形成的物质基础 3 气候水文因素 气候水文因素与泥石流形成关系极为密切 既影响形成泥石流的松散碎屑物质 又影响形成泥石流的水体成分和水动力条件 而且还往往是泥石流暴发的激发因素 30 何谓地震基本烈度与设防烈度 两者有何区别 1 地震基本烈度 一定时间和一定地区范围内一般场地条件下可能遭遇的最大烈度 即一个地区的平均烈度 2 设防烈度 设计烈度 是抗震设计所采用的烈度 是根据建筑物的重要性 经济性等的需要 对基本烈度的调整 31 简述瓦斯的危害条件和施工要求 32 洞室围岩失稳的防治措施常用的支衬结构有支撑 衬砌 锚杆支护以及 锚杆 喷射混凝土 联合支护等类型 1 支撑是临时性保护围岩的结构 2 衬砌是一种永久性加固围岩的结构 3 锚杆支护是大量采用的一种提高围岩稳定性的措施 4 喷一锚 联合支护是近年来飞速发展的支护结构 33 简述不良岩质地基加固处理方法 34 试论述地面沉降及其主要危害 地面沉降是指在一定的地表面积内所发生的地面水平面降低的现象 地面沉降现象与人类活动密切相关 尤其是近几十年来 人类过度开采石油 天然气 固体矿产 地下水等直接导致了今天全球范围内的地面沉降 主要危害 1 沿海地区沉