地质复习2.doc

Page 11 of 11一、名词解释工程地质学：是研究人类工程活动与地质环境之间相互制约关系，做到既使工程建筑经济，安全，又合理开发和保护地质环境。（是地质学的一个应用分支）工程地质条 件：是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。这些因素包括:(1) 地层的岩性：是最基本的工程地质因素，包括它们的成因、时代、岩性、产状、成岩作用特点、变质程度、风化特征、软弱夹层和接触带以及物理力学性质等岩浆作用：岩浆从形成，运动演化直到冷凝的全过程称为岩浆作用。变质作用：有地球内力引起地球产生结构，构造以及矿物成分改变而形成新岩石的过程成为变质作用。残积物：风化作用变形的残留于原地的松散堆积物称为残积物。风化壳：残积物不连续地壳基岩上形成的一层薄的外壳称为风化壳矿物：由地质作用形成的具有一定物理性质与化学成分的自然单质或化合物称为矿物。解理：矿物受敲击后，沿一定结晶方向裂开成光滑平面称为解理。断口：矿物受敲击后，若裂开面无一定方向成各种凹凸不平的形状如锯齿状，贝壳状称为断口。隔水层：正常水力梯度下不透水或透水相对微弱的岩土层称为隔水层。含水层：在正常水力梯度下，饱水、透水并能给出一定水量的岩土层称为含水层。土的前期固结压力：是指该土曾经经受过的上覆土层的自重压力或其它外来荷载，在该荷载下土层已经压密稳定，通常用pc表示.渗透固结：对渗透性弱的土体，随时间排水压缩过程称为渗透固结。粘性土的稠度：是粘性土这种因含水量变化而表现出的软硬过程。岩溶作用：是指地表水和地下水可溶性岩石（碳酸盐岩类，石膏及卤性岩类等）所进行的以化学作用为主，机械侵蚀作用为辅的溶蚀作用，侵蚀-溶蚀作用以及与之相伴生的堆积作用。泥石流：是山地沟槽或河谷在暂时性急水流与其流域内大量土石互相作用形成的洪流过程和现象。流土：是指在渗流作用下,会出现局部土体隆起,某一范围内的颗粒或颗粒群同时发生移动而流失,这种沙沸现象称为流土.围岩：由开挖洞室引起的应力状态的重大变化仅局限在洞周一定范围内，通常此范围等于地下洞室横剖面中最大尺寸的3-5倍，此范围内的岩体称为围岩。围压：在施工地下工程时为了保证洞体的稳定，支衬结构必须能适应与围岩之间的相互作用，这种相互作用力对于支衬结构来说称为围压。滑坡：是指坡体岩贯通剪切破坏面或带，以一定加速度下滑的过程。二、简答题1、倾斜岩层地质界线与地形等高线之间的分布特征。倾斜岩层的地质层线一般是弯曲的，穿越不同的高程，在地质图上表现为与地形等高线相交。产状不同，地形不同其形态也不一样。倾斜岩层的倾角越小，地层界线受影响越大，越弯曲；倾角越陡，受地形影响越小，地质界线越趋于直线。但是，地层界线的弯曲方向有一定的规律可循,称为“V” 字形法则：（1）相反相同：当岩层倾向与地面坡向相反时，岩层界线与地形等高线弯曲方向相同，但岩层界线弯曲程度较小，等高线弯曲程度较大。（2）相同相反：当岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角大于地面坡角时，岩层界线与地形等高线弯曲方向相反。（3）相同相同：当岩层倾向与地面坡向相同，但岩层倾角小于地面坡角时，岩层界线与地形等高线弯曲方向相同，但弯曲程度较等高线大。2、简述断层野外签别标志.（1）地层的重复或缺失 （2）构造不连续现象 （3）断层破碎带及构造岩 （4）断层擦痕和阶步 （5）牵引现象及伴生节理 （6）地貌及地下水特征 3、简述沙土与粘性土的工程性质。砂类土的工程性质组成特征物理力学特性基本工程性质石英、长石、云母等原生矿物组成，单粒结构伪层状构造透水性强、压缩性低、压缩速度快、内摩擦角较大，抗剪强度较高与砂粒大小和密度有关一般构成良好地基 为较好的建筑材料，但可能产生涌水或渗漏。 粉、细砂土的工程性质相对差，特别是饱水粉、细砂土受振动后易产生液化。粘性土的工程性质组成特征物理力学特性基本工程性质粘土矿物水胶连结和团聚结构结晶连结常呈现不同稠度状态，压缩速度小，压缩量大，抗剪强度主要取决于凝聚力，内摩擦角较小。取决于其连结和密实度，即与其粘粒含量、稠度、孔隙比有关从亚砂土到粘土，其塑性指数、胀缩量、凝聚力逐渐增大，而渗透系数和内摩擦角则逐渐减小。是工程上常用的涂料。4、粘土和沙土抗剪强度特征性的不同。 从图可知，沙土的初始抗剪强度相对比粘土弱但后来的抗剪强度相对比年图强。 粘性土 tfstgf+c砂 土 tfstgf其中：内摩擦角f 、内聚力c、土体的抗剪强度tf5、简述沙土液化形成机制。砂土的抗剪强度：t=s tanj当砂土处于饱和状态时，由于静止孔隙水压力的作用，其抗剪强度将小于完全固体状态的抗剪强度，并可由下式求得： t=(s-u0) tanj s0tanj，其中： u0静止孔隙水压力 s0有效法向应力。在振动荷载反复作用下，疏松的砂土将趋于密实，使砂土的透水性减少，在瞬间荷载作用下水不能排走，在原来孔隙水压力的基础上产生附加孔隙水压力Du。而有效法向应力则随着孔隙水压力的增加而相应的降低，这时饱和砂土的抗剪强度为：t=s-(u0+Du)tanj； t=(s-u)tanj Du 因振动产生的附加孔隙水压力； u =u0+Du 总的孔隙水压力。（1）当t/td1时，处于稳定状态，而不会产生液化。（2）当t/td=1时，处于极限平衡状态，这时砂土的剪切面开始发生破坏做初始液化。（3）当 1t/td0时，两种发展趋势 当砂土密实而发生剪涨时，孔隙水压力由逐渐增加而转化为迅速降低，则抗剪强度有所恢复，由局部液化转化为固态。 疏松的砂土发生剪涨时，孔隙水压力继续上升，致使等于总压力，全部荷载由孔隙水压力所承担，有效应力及抗剪强度均为零，即t/td=0，砂颗粒间脱离接触而处于悬浮状态，完全液化了。6、简述地面沉降的形成机制及发生条件。（1）地面沉降的形成机制 土的固结理论知，土中由覆盖层荷载引起的总应力是由孔隙中的水pw和土颗粒ps(通过接触点)共同承担的 = ps+ pw 假定抽水过程中土层内的总应力不变，那么孔隙水压力的减小必然导致土中有效应力的等量增大，结果就会引起土层成比例的固结。参考书上185页的7-9和7-10 图。土层中总的最大有效应力增值将等于DABH面积，而砂层中总的有效应力增值则将等于平行四边形AHCD的面积。 上述有效应力的增大必将导致土层的固结和压密。根据土力学的基本原理，砂层和粘土层的最终压密量将分别等于： ； （2）地面沉降的产生条件 (1) 从地质、水文地质条件来看，疏松的多层含水体系； (2) 其中承压含水层的水量丰富，适于长期开采； (3) 开采层的影响范围内，特别是它的顶、底板，有厚层的正常固结甚或欠固结的可压缩性粘土层等，对于地面沉降的产生是特别有利的。 (4)从土层内的应力转变条件来看，承压水位大幅度波动式的趋势性降低，则是造成范围不断扩大的、累进性应力转变的必要前提。7、简述岩体结构类型。整体结构岩体：近似各向同性连续介质 层状结构岩体：顺层滑动、层间张裂及岩层弯曲折断 块状结构岩体：沿软弱夹层滑动 碎裂结构岩体：沿结构面的滑移和张裂、结构体的剪切、张裂及塑性流动 散体结构岩体：大型断裂破碎带，大型岩浆岩侵入接触破碎带及强烈风化带 8、简述斜坡的应力重分布特征1.1 斜坡成坡后应力状态的变化图8-1 边坡应力分布有限单元计算模型（1）主应力迹线偏转（2）坡角部位压应力集中、坡顶出现张应力带（3）剪应力迹线由直线转化为似圆弧线（4）坡面由三向转化为两向应力状态1.2 影响斜坡岩体应力分布的主要因素 1.原始应力状态的影响 岩体的原始应力状态中，水平剩余应力的大小对坡体应力状态的影响尤为显著。它不但使主应力迹线的分布形式有所不同，而且明显地改变了各应力值的大小，尤其对坡脚应力集中带和张力带的影响最大。2.坡形的影响坡高并不改变应力等值线图象，但坡内各处应力值均随坡高增高而线性增大; 坡角明显改变了应力分布图象。随坡角变陡，张力带的范围有所扩大，坡脚步应力集中带最大剪应力值也随之增高； 坡底的宽度(W)对坡脚的应力状态也有一定影响，计算表明，当W0.8H时，则保持为一常值。 9、斜坡变形破坏的主要影响因素。（1）改变坡形：坡角加陡、开挖坡角、加大坡高、开挖出不利结构面 （2）改变坡体结构特征及性质：风化作用、渗透变形、水库渗水（3）改变坡体应力状况：地震或爆破、工程荷载、地下水动压力、孔隙水压力、特大暴雨或异常洪水 。10简述地下洞室围岩稳定性的影响因素。第一类因素是通过围岩应力状态而影响地下洞室围岩稳定性的，主要包括岩体的天然应力状态及洞室的剖面形状两者。第二类因素包括围岩的岩性和结构，主要是通过围岩的强度来 影响洞室围岩稳定性的。第三类是既能影响应力状态，又能影响围岩强度的因素。这主要是岩体中地下水的赋存、活动条件。11、简述脆性围岩变形破坏的方式。主要类型：弯折内鼓、张裂塌落、劈裂剥落、剪切滑移、岩爆等1.弯折内鼓是层状、特别是薄层状围岩变形破坏的主要形式。有两种情况，一是卸荷回弹的结果，二是应力集中使洞壁处的切向压应力超过薄层状岩层的抗弯折强度所造成的。2.张裂塌落通常发生于厚层状或块体状岩体内的洞室顶 拱。当那里产生拉应力集中， 且其值超过围岩的抗拉强 度时，顶拱围岩就将发生 张裂破坏。3.劈裂剥落、剪切滑移及碎裂松动(1) 劈裂剥落过大的切向压应力使围岩表部发 生平行于洞室周期 性的破裂。一些平 行的破裂将围岩切 割成厚度由几厘米到几十厘米的薄板，它们沿壁面剥 落。(2) 剪切滑移(3) 碎裂松动碎裂松动是碎裂结构岩体变形、破坏 的主要形式，洞体开 挖后，如果围岩应力 已超过了围岩的屈服 强度，这类围岩就会 因沿多组已有断裂结 构面发生剪切错动而 松驰，并围绕洞体形 成一定的碎裂松动带 或松动圈。4.岩爆(1) 岩爆的基本概念岩爆:在地下开挖或开采过程中，围岩的破坏有时会 突然地以爆炸的形式表现 出来这就是所谓的岩爆。(2) 岩爆的产生条件与发生机制12、简述塑性围岩的变形破坏方式。塑性围岩:包括各种软弱的层状结构岩体( 如页岩、泥岩和粘土岩等)和散体结构岩体。破坏方式：塑性挤出、膨胀内鼓、塑流涌出、重力坍塌1.塑性挤出：洞室开挖后，当围岩应力超过塑性围岩的屈服强度时，软弱的塑性物质就会沿最大应力梯度方向向消除了阻力的自由空间挤出。2.膨胀内鼓：洞室开挖后，围岩表部减压区的形成往往促使水分由内部高应力区向围岩表部转移，结果常使其些易于吸水膨胀的岩层发生强烈的膨胀内鼓变形。3.塑流涌出：当开挖揭穿了饱水的断裂带内松散破碎物质时，这上结物质就会和水一起在压力下呈夹有大量碎屑物的泥浆状突然地涌入洞中。4.重力坍塌：破碎松散岩体在重力作用下发生的塌方。13、简述围岩应力与围岩压力的区别。围岩应力围岩压力是围岩岩体的内力是围岩作用于支衬结构上的外力围岩应力要转化为围压必须满足一定条件。如果围岩强度足够，完全能够承受围岩应力的作用，就不会转化，当然也不需进行支衬。只有当围岩因适应不了应力的作用而产生过大的变形或破坏时，围岩才向支衬结构加挤压应力，形成围压。14、简述影响岩体稳定性因素。 (1)地质环境的影响 区域稳定性地壳构造活动性山体稳定性地面稳定性地表大面积下沉、开裂、陷落 (2)岩体自身特征及地下水的影响 岩体特征：结构体和结构面的特征以及岩体结构特征地下水物化作用：软化、冻胀、溶解、动水压力 (3)初始应力状态及工程荷载的影响 (4)施工及运营管理水平的影响 15、简述泥石流的形成条件。1、地形地貌条