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文档简介
1、工程地质学概论 绪 论 1、工程地质学:是一门研究与工程建设有关的地质问题,为工程建设服务的地质学科,它是地质学的分支学科,属于应用地质学的范畴。 2、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,包括:岩土类型及其工程性质、地质构造地形地貌、水文地质、工程动力地质作用、天然建筑材料。 3、工程地质问题:已有的工程地质条件在工程建设和运行期间会产生一些新的变化和发展,构成威胁影响工程建筑安全的地质问题。包括:地基稳定性问题、斜坡稳定性问题、洞室围岩稳定性问题、区域稳定性问题。 4、地基:在土和岩层中修建建筑物,承受建筑物
2、全部重量的那部分土和岩层,地基分持力层与下卧层两部分。 5、基础:建筑物最下面一个组成部分,承受建筑物全部荷载,并传给地基。 6、地基承载力:指地基所能承受由建筑物基础传递来的荷载的能力。 地基与基础设计必须满足两个基本条件: 要求作用于地基的荷载不超过地基的承载能力; 控制基础沉降使之不超过地基的变形容许值。 第一篇 岩土工程地质性质研究 第一章 土的物质组成与结构、构造 1、土:是由固体颗粒以及颗粒间孔隙中的水和气体组成的一多相、分散多孔的系统。 2、土的三相组成:指土
3、由固体颗粒、液体水和气体三部分组成。 粒径:指土颗粒的大小,以其直径表示。 4、粒组(粒级):指粒径在一定区段内其成分及性质相似的土粒组别。 5、土的粒度成分:指土中各个粒组的相对百分含量,常用各粒组占土粒总质量的百分数表示,它是通过土的颗粒分析试验测定的。 6、累积曲线分析与应用:曲线陡,粒度变化范围窄,颗粒均匀,级配不好 ; 曲线缓,粒度变化范围宽,颗粒不均匀,级配良好。 7、土按粒度成分分类:巨粒土及含巨粒土:巨粒(60-200mm)组质量>15%;粗粒土:粗粒(0.075-60mm)组质量>50%;细粒土
4、:细粒(0.005-0.075mm)组质量>50%。 8、土的矿物成分:原生矿物,次生矿物(粘土矿物、无定形氧化物胶体、可溶盐),有机质。 9、土中水的类型:矿物成分水(结构水、结晶水、沸石水),孔隙水(结合水、自由水(毛细水、重力水)。 10、结合水:受土颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒周围,不传递静水压力不能任意流动的水。 11、土中的气体:吸附气体、游离气体、密闭气体。 12、土的结构:指组成土的土粒大小、形状、表面特征,土粒间的连结关系和土粒的排列情况。13、土粒间的连结关系: 接触连结:颗粒之间的直接接触,接触点上的
5、连结强度主要来源于外加压力所带来的有效接触压力。 胶结连结:颗粒之间存在着许多胶结物质,将颗粒胶结连结在一起。 结合水连结:通过结合水膜而将相邻土粒连结起来的连结形式,又叫水胶连结。 冰连结 14、土的结构类型: 巨粒土与粗粒土,主要为单粒结构。根据颗粒间的排列接触关系可分为松散结构和密实结构。由于粗、细颗粒含量的不同,有粗石状结构和假斑状结构两种。 细粒土,一般为团聚结构(海绵状结构或蜂窝状结构)。按土粒均匀与否可分为均粒和非均粒两种类型。均粒团聚结构又分为蜂窝状和絮状结构。 15、土的构造:是指土体中各结构单元之间的关系
6、(形态和组合特征)。主要特征是土的成层性和裂隙性,即层理构造和裂隙构造。 16、层理构造:土粒在沉积过程中,由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现出成层特征 。 17、裂隙构造:土体被许多不连续的小裂隙所分割,在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物。 第二章 土的物理性质 1、土粒的密度:土粒质量与其体积之比。 2、含水率:土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比。 3、孔隙性:土中孔隙的大小、数量和连通情况等。 稠度:粘性土由于含水量变化而表现出的各种不同的状态(稀稠程度)。
7、160;5、界限含水率(稠度界限):相应于从一种稠度状态向另一种稠度状态转变点的含水量。 液限:土由可塑状态过渡到流动状态的界限含水量。 塑限:土由可塑状态过渡到半固体状态的界限含水量。 缩限:土由半固态过渡到固体状态的界限含水量。 6、液性指数:细粒土的天然含水率和塑限的差值与液限和塑限差值之比。 7、可塑性:细粒土的含水率在液限和塑限之间时,在外力作用下可以揉塑成任意形状而不破坏土粒间的连结,并且在外力解除后仍保持已有形状的性质。 8、塑性指数:粘性土的液限和塑限之差,即土处在可塑状态的含水率变化范围。 9、膨胀性:细粒
8、土由于含水率增加而发生体积增大的性能。 10、收缩性:细粒土由于失去水分而体积缩小的性能。 11、产生膨胀的原因:由于土颗粒表面结合水膜增厚,并且主要由弱结合水增加而引起的,结合水膜增厚,加大土粒间距离,使土粒间的引力减弱,引起土体积膨胀;反之,收缩。 12、自由膨胀率:人工制备的干土,在水中增加体积与原体积之比。 膨胀率:土样在一定压力下,浸水膨胀稳定后所增加的体积与原体积之比。 14、膨胀力:土样体积不变时,由于浸水膨胀产生的最大应力。 15、体缩率:土样收缩减小的体积与收缩前的体积之比。线缩率:土样收缩后的高度减小量与原高度之比
9、 。 收缩系数:原状土样在直线收缩阶段,含水量减少1%的时竖向线缩率。 17、崩解性:细粒土由于浸水而发生崩散解体的性能。 18、产生崩解性的原因:由于土浸水后,水进入孔隙或裂隙情况不平衡,因而引起粒间结合水膜增厚的速度不同,以致粒间斥力超过吸力的情况也不平衡,产生应力集中,使土体沿斥力超过吸力的最大面崩落下来。 19、土的透水性:水在土孔隙中渗透流动的性能。 20、影响土的透水性的主要因素:粒度成分、矿物成分、土的密度、水溶液的成分及浓度、土中的气体、土的构造。 21、土的毛细性:水通过土的毛细孔隙在弯液面力作用下向各个方
10、向运动的性能。 22、影响土毛细性的因素:土的粒度成分、矿物成分、水溶液化学成分和浓度、气候变化、蒸发量、气温变化等。 第三章 土的力学性质 1、压缩模量:土在侧限条件受压时,在受压方向上的应力z与相应的应变z之间的比值。 2、土的变形模量:指土在无侧限压缩条件下,压应力与相应的压缩应变的比值。 3、侧膨胀系数:无侧限条件下,侧向膨胀应变与竖向压缩应变之比。 4、侧压力系数:侧限条件下侧向压力与竖向压力之比。 5、土的前期固结压力:土在历史上曾经经受过的最大固结压力。
11、6、超固结比:先期固结压力和现有土层上覆压力之比。 7、土的抗剪性(抗剪强度):土抵抗剪切破坏的极限强度。 8、直剪试验的三种类型:快剪(Q)、固结快剪(CQ)、慢剪(S)。 库仑定律:在一定载荷范围内,土的抗剪强度与法向应力之间呈直线关系。 10、三轴试验的三种类型:不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)、固结排水剪(CD)。 11、土的击实性:土体在没有击实或压实以前,抗剪强度较低,压缩性大且很不均匀,遇水后还可能产生湿陷。 12、击实试验:是把某一含水率的土样装入击实筒内,按规定的落距和次数用击锤打击土,然后取出测其含水率
12、和干密度。 第四章 各类土的工程地质特征 1、一般土按粒度成分特点,常分为巨粒土和含巨粒土、粗粒土以及细粒土三大类,其中粗粒土又分为砾类土和砂类土两类。 2、巨粒土和粗粒土的工程地质性质主要取决于粒度成分和土砾排列的松密情况。3、细粒土的性质主要取决于粒间连结特性(稠密状态)和密实度。 4、砾类土:砾粒组(60d>2)质量多于总质量50%的粗粒土。 5、砂类土:砾粒组质量小于或等于总质量50%的粗粒土。 细粒土:细粒组(d0.075)质量多于或等于总质量50%的土。 7、淤泥类土工程地质性质的基本
13、特点 1)、高孔隙比,高含水率,含水率大于液限 2)、透水性极弱,渗透系数一般为10-6-10-8cm/s3)、压缩性高:1-2=0.7-1.5Mpa-1,且随含水率增加而增大 4)、抗剪强度很低,且与加荷速度和排水固结条件有关 5)、显著的蠕变和触变性(高灵敏度) 8、黄土的一般工程地质性质 1)、密度小(1.3-1.5g/cm3),孔隙较大、孔隙率高(45-55%)
14、 2)、含水较少(W在1025%之间),常处于半固态或硬塑状态 3)、塑性较弱(WL=23-33%、Wp =15-25%、Ip=8-13) 4)、透水性较强(渗透系数1m/d以上,各向异性) 5)、抗水性弱,遇水强烈崩解,膨胀量较小,失水收缩较明显,遇水湿陷较明显 6)、压缩性中等,抗剪强度高 9、湿陷性:黄土在一定压力作用下受水浸湿后,结构迅速破坏而产生显著附加沉陷的性能,成为湿陷
15、性。黄土产生湿陷性的根本原因是:它具有明显的遇水连结减弱,结构趋于紧密的有利于湿陷的特殊成分和结构。 10、黄土湿陷性评价的方法:直接法(是利用湿陷性指标,直接判断黄土的湿陷性。常用的湿陷性指标有湿陷系数、自重湿陷系数、计算自重湿陷量、总湿陷量和湿陷起始压力等)和间接法(是根据黄土的物质成分及物理力学指标,大致说明黄土湿陷的可能性) 11、膨胀土:系指随含水量的增加而膨胀,随含水量的减小而收缩,具明显膨胀和收缩特性的细粒土。 膨胀土的一般工程地质特征 1)、天然状态下,膨胀土具有较大的天然密度和干密度,含水率和孔隙比较小。膨胀土的e<0.8,W17
16、-36%,一般在20%左右。但饱和度较大,一般在80%以上 2)、膨胀土的液限和塑限都较大,wp=17-35%,wL=40-68%,Ip=18-33 3)、膨胀土一般为超压密的细粒土,其压缩性小,属中低压缩性土,抗剪强度较高,但遇水后强度降低. 13、红粘土工程地质性质的基本特点 1)、高塑性和分散性 2)、高含水量、低密实度
17、60; 3)、强度较高,压缩性较低 4)、具明显的收缩性,膨胀性轻微 第五章 岩石的工程地质性质 1、岩石与土的工程地质性质的差别: 1)、岩石矿物颗粒间具有牢固的连结-结晶和胶结连结; 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。 第六章 岩体的工程地质性质及岩体的工程分类 1、结构面:指发育于岩体中,具有一定方向和延伸性,有一定厚度
18、的各种地质界面,如断层、节理、层理及不整合面等。 2、岩块:指不含显著结构面的岩石块体,是构成岩体的最小岩石单元体。3、岩体:是指地质历史过程中形成的,由岩块和结构面网络组成的,具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。 4、结构体:由结构面切割而成的岩石块体。 5、结构面类型(按成因分):原生结构面(沉积结构面、岩浆结构面、变质结构面)、构造结构面、次生结构面。 6、结构面力学成因类型:张性结构面、剪性结构面。 7、线连续性系数:沿岩体中某结构面延长方向上,结构面各段长度之和与测线长度的比值。 8、结构面
19、线密度:结构面法线方向上单位测线长度交切结构面的条数。 间距:同一结构面法线方向上两相邻结构面之间的平均距离。 9、结构面张开度:是指结构面两壁间的平均距离。 软弱夹层:指岩体中性质软弱、有一定厚度的软弱结构面或软弱带。 11、岩体的变形:是岩块、结构面及其充填物三者变形的总和。 12、岩体的剪切强度:岩体中任一方向的剪切面,在一定的法向应力作用下所能抵抗的最大剪应力。 13、岩体剪切强度分类:剪断强度、摩擦强度、抗切强度。 14、岩体的剪切强度控制因素:结构面、应力状态、岩性、风化程度。 15、岩体风化:指岩体在
20、各种风化营力,如太阳能、大气、水及动植物有机体等的作用下,发生物理化学变化的过程。 16、岩体经风化后,它的工程地质特征发生的变化: 岩体的完整性进一步遭到破坏 岩石的矿物成分和化学成分发生变化 岩体的工程地质性质发生变化 总之,从工程建筑的角度来看,岩体经受风化后,其优良性质削弱,不良性质加强,甚至丧失了原来牢固的连结和完整性,变为松软土,从根本上改变了岩体的性质。从而使建筑条件大大恶化。 17、风化壳:遭受风化的岩石圈表层称为风化壳,是原岩在一定地质历史时期各种因素综合作用的产物。 18、岩体风化垂直分带性:岩体风化总是
21、从地表向岩体内部不断的深入,而风化程度也是地表最为强烈,向岩体深部则逐渐轻微至新鲜岩石。 第二篇 工程动力地质作用研究(重点) 第七章 活断层工程地质研究 1、 活断层:一般是指现今正在活动的断层,或近期曾活动过、不久将来可能重新活动的断层。后者也称为潜在活断层。 2、 活断层对工程建筑物的影响: 其地面错断直接损害跨越该断层修建的建筑物,有些活断层错动时附近伴生的地面变形也会影响到邻近建筑物。 伴有地震发生的活断层,强烈的地面振动对较大范围内建筑物的损害。 3
22、、 活断层的类型:按位移方向与水平面关系:正断型活断层、逆断型活断层、走滑型活断层。按活动方式:粘滑型活断层、蠕滑型活断层。 4、 粘滑型活断层:间歇性突然滑动,常伴有地震活动,也称为地震断层。5、 蠕滑型活断层:沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动。 6、 断层错动速率:指断层年错动位移量。一般是用若干年总的错动量计算得到,因而也称平均错动速率。活断层错动周期:断层两次错动之间的时间间隔。 7、 活断层的基本特征: 是深大断裂复活运动的产物:活断层往往是地质历史时期产生的深大断裂,在挽近期及现代地
23、壳构造应力条件下重新活动而产生的。 继承性和反复性:活断层往往是继承老的断裂活动的历史而继续发展的,而且现今发生地面断裂破坏的地段过去曾多次反复地发生过同样的断层运动。 活动方式有粘滑型活断层、蠕滑型活断层。粘滑型活断层:间歇性突然滑动,常伴有地震活动。蠕滑型活断层:沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动。 8、 活断层的鉴别标志: 地质、地貌和水文地质特征:地质特征:最新沉积物被错断;构造带物质欠固结、欠胶结状态,较为松散。地貌特征:不同地貌单元突然相接,或两边沉积物厚度显著差别;同一地貌单元或地貌系统的分解和异常。水文地质特
24、征:沿断层带泉水呈线状分布,且植被发育(注意与老断层区别)。 历史地震及历史地表错断资料:对古代建筑物破坏、错断、掩埋等情况调查,可以帮助判断活断层当时的错距等情况。 仪器测定:采用精密水准测量和三角测量在可能活动断层两侧进行地形变测量,可以有效地获得断层活动性的有关证据。 地球化学以及物理标志:断层的现代活动,必然导致断层带内产生物理、化学变化,其中如断层气、放射性异常;重力、磁力、地温等物理异常。通过测量分析,可以间接作为活断层的佐证。 9、 活断层区的建筑原则:建筑物场址一般应避开活动断裂带;线路工程必须跨越活断层时,尽量使其大角度相交,
25、并尽量避开主断层;必须在活断层地区兴建的建筑物,应尽可能地选择相对稳定地块即“安全岛”,尽量将重大建筑物布置在断层的下盘;在活断层区的建筑物应采取与之相适宜的建筑型式和结构措施。 10、地震:在地壳表层,因弹性波传播所引起的振动作用或现象。 11、地震按成因分类:构造地震、火山地震、陷落地震、 诱发地震。 12、地震序列:在一定时间内(一般是几十天至数月)相继发生在地区一系列大小地震。 13、震级: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所决定。 14、烈度:一次地震于某地地面震动强烈程度。地震烈度取决于地震能量、震源深度
26、、震中距、地震传播介质的性质等。 15、世界主要地震带:环太平洋地震带、地中海喜马拉雅地震带或欧亚地震带、大洋海岭地震带。 16、地震效应:地震作用影响所及的范围内,地表出现的各种震害和破坏。 17、地震效应取决于三方面:场地工程地质条件;震级及震中距;建筑物类型及结构。 18、三种破坏的效应: 振动破坏效应引起建筑物破坏; 地面破坏效应地面破裂效应(指地震时断层错断及地面裂缝引起的破坏)(分地震断层、地面裂缝)和地基基底效应(强烈震动作用下,土体较大变形移动,使地基承载力下降或丧失,由此造成建筑物的破坏)(分沉降、砂土液化、地基滑移
27、); 斜坡破坏效应滑坡等。 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。19、影响砂土液化的因素: 土的类型及性质(粉、细砂土最易液化;高烈度时,亚砂土、轻亚粘土、中砂也可液化) 饱和砂土的埋藏分布条件(埋藏条件包括:砂层厚度、上覆非液化土层厚度(即埋藏深度)、地下水埋深。 地震活动的强度及历时(地震愈强,历时愈长,则愈易引起砂土液化,而且波及范围愈广) 20、砂土液化的防护措施:慎重选择场地、选择基础类型、地基处理。 21、场地工程地质条件对
28、震害的影响: 岩土类型和性质:岩土类型和性质对宏观烈度的影响最为显著,可以从岩土的软硬程度、松软土的厚度以及地层结构等3各方面来考察:一般来说,在相同的地震力作用下,基岩上震害最轻,其次为硬土,而软土是最重的; 土质愈松软,厚度愈大,特征周期愈长,加重震害; 下硬上软的结构震害重,而下软上硬则震害减轻,尤其当硬土中有软土夹层时,可消减地震能量。 断裂:对发震断裂来说,强震时的地表变形破裂,对跨越其上的建筑物来说是不可抵抗的;非发震断裂若破碎带胶结较好,则并不加重震害的趋势。 地形地貌:总趋势是:孤立突出的地形震害加重,而低洼平坦的地形震害则相对
29、减轻。 地下水:总趋势是:饱水的岩土体会影响地震波的传播速度,使场地烈度增高。地下水埋深愈小,则烈度增加值愈大。 22、震区抗震原则及措施 (一)场地选择原则避开活断层;尽可能避开具有强烈振动效应和地面效应的地段;避开不稳定斜坡地段;尽可能避开孤立地区、地下水埋深浅的地区 (二)抗震措施(持力层和基础方案的选择)基础砌置在坚硬土层上;砌置深度应大一些,以防发震时倾斜;不宜使建筑物跨越性质不明的土层建筑物结构设计要加强整体强度,提供抗震性能。 (三)建筑物结构型式和抗震措施 :在强震区的工业与民用建筑,其平立面形状以简单方整为好,否则应
30、在转折处或层数变化处留抗震缝;减轻结构重量,降低重心,加强整体性,并有足够的刚度和强度;木架结构抗震措施-加支撑;砖混承重墙结构抗震措施-灰浆强度、补强措施;高层建筑-钢筋混凝土结构 23、诱发地震:由于人类的工程、经济活动而导致发生的地震。 第八章 斜坡变形破坏工程地质研究 1、斜坡:指地表一切具有侧向临空面的地质体。 2、斜坡应力分布的基本特征: 斜坡周围主应力迹线发生明显偏转 在坡脚及坡肩附近形成应力集中区 坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变成近似圆弧线 坡面处由于侧向压力趋于零,实际上
31、处于两向受力状态,而向坡内逐渐变为三向受力状态。 3、影响斜坡应力分布的因素: 岩体初始应力的影响(尤其对坡脚应力集中带和坡面张力带的影响最大) 坡形的影响(坡高、坡角、坡底宽度、坡面形态)岩土体性质和结构的影响。 斜坡变形:斜坡受到侵蚀卸荷作用和开挖卸荷等作用所产生的应力释放效应,而引起的斜坡表层岩土体的弹塑性回弹和蠕变位移。 5、斜坡变形破坏的基本形式: (一)斜坡变形: 1)卸荷回弹:卸荷、初始应力释放;侧应力减弱;产生张裂面 2)拉裂:斜坡形成过程中,在坡面和坡顶形成的张力带中拉应力集中形成的张裂隙变形型式
32、。 3)蠕滑:斜坡岩土体在自重应力的长期作用下,沿局部滑移面向临空方向的缓慢而持续的剪切变形。 4)弯折倾倒:由陡坡或直立板状岩体组成的斜坡,当岩层走向与坡面走向大致相同时,在自重的长期作用下,由前缘开始向临空方向弯曲、折裂,并逐渐向坡内发展的变形现象。 (二)斜坡破坏: 1)崩塌:斜坡上的岩土体被陡倾拉裂面破坏分割,突然脱离母体而快速位移,产生以下落运动为主(移动、滚动、跳跃)的破坏现象。(土崩、岩崩)(山崩、坠石)。特征:一般发生在高陡斜坡的坡肩位置;质点位移矢量沿铅直方向较水平方向要大得多;崩塌发生时无依附面;往往是突然发生的,运动快速。
33、;2)滑坡:斜坡岩土体依附于内在的或潜在的贯通结构面,在外力作用下,失去原来的平衡状态,产生了以水平运动为主的滑动现象。特征:通常是较深层的破坏,滑移面深入到坡体内部以至坡脚以下;质点位移矢量水平方向大于铅直方向;有依附面(即滑移面)存在;滑移速度往往较慢,且具有“整体性”。 6、崩塌的形成条件: (1)地形地质条件: 一个陡坡,尤其是大于60°的坡,坡高几米到几百米。大型自然崩塌多见于江河峡谷陡峻地段,以岩石大型崩塌居多,或者人工路堑、矿山等边坡。 一般坡度大于40°50°时,对于裂隙发育的岩体,尤
34、其发育高倾角裂隙时,在裂隙下部有软层配合下,易产生较大崩塌。 (2)诱发条件 高陡坡,重力作用,引起拉裂变形,导致崩塌。 坡脚开挖,掏空,坡脚软岩压裂,因此失去支撑作用。 长时间降水,产生水压力。 冻胀后解冻,使土体饱水段强度降低,或产生涨缩现象。 震动等。 7、滑坡与崩塌的基本区别: 运动方式 破坏形式 是否脱离母体,存在滑动面 规模及速度 8、滑坡的基本要素: 滑动带:滑坡体与滑坡床之间的分界面。形态可分为圆弧状、平面状和阶梯状等。 滑坡床:滑坡体之下
35、未经过滑动的岩土体。 滑坡体:与母体脱离经过滑动的部分岩体。 滑坡周界:滑坡体与周围未变位岩土体在平面上的分界线。 滑坡壁:滑坡体后缘由于滑动作用所形成的母岩陡壁,其坡角多为35-80度,平面上多呈圈椅状。滑坡壁上常见铅直方向的擦痕。 滑坡台阶:滑坡体下滑时各部分运动速度不同而形成的错台。 滑坡舌:滑坡体前部伸出如舌状的部位。常伸入沟谷、河流。最前端滑坡面出露地表的部位,称滑坡剪出口。 滑坡裂隙:滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和大小不同,在各部位产生不同力学性质的裂隙。(拉张裂隙、剪切裂隙、鼓张裂隙、扇形裂隙) 9、滑坡的
36、识别标志: 地形地貌方面:滑坡形态特征、地貌不协调或反常等 变形破裂方面:滑体上产生小型褶曲和断裂现象、滑体结构松散、破碎 水文地质方面:结构破碎 透水性增高 地下水径流条件改变 滑体表面出现积水洼地或湿地,泉的出现。 植被方面:马刀树、醉汉林 滑动面的鉴别及研究:勘探:钻探变形;监测:钻孔倾斜仪 滑坡活动的阶段性:蠕动阶段、滑动阶段、剧滑阶段、稳定阶段。 11、滑坡分类: 按岩土体类型:土体滑坡、基岩滑坡 按滑坡的
37、动力学特征(始滑部位):推动式滑坡、牵引式滑坡、混合式滑坡、平移式滑坡 按滑动面与层面的关系:无层滑坡、顺层滑坡、切层滑坡。 按滑动面深度:浅层滑坡、中层滑坡、厚层滑坡、巨厚层滑坡。 按滑坡时代:今滑坡、新滑坡、老滑坡 、古滑坡、始滑坡。 12、影响斜坡稳定性的因素:(1、岩土类型和性质,2、岩体结构及地质构造,3、地形地貌条件,4、水的作用,5、地震) (一)内在因素: 岩土类型及性质:决定抗滑力的根本因素。 地质结构:结构面的产状、力学性质、规模。 地形地貌:斜坡坡度越大、越高
38、,斜坡稳定性越差。 水文地质:软化作用、冲刷作用、静水压力、动水压力、浮托力。 (二)外部因素: 地震:震中周围,烈度七度区,考虑附加应力 降水:三种效应(1)水平推力侧向水压力(2) 浮托力减小滑动面上的有效应力(3)软化效应降低岩土体的抗剪强度 水库(河流)水作用:动水压力;冲刷、掏空作用 风化、剥蚀作用 斜坡稳定性评价的方法:自然历史分析法、力学计算法、图解法和工程地质类比法。 14、滑坡预测的基本内容是:滑坡可能发生的地段、规模、类型、运动方式、运动速度和可能造成的危害。根据研究区范围
39、和目的的不同,滑坡预测大致可划分为三类,即区域性预测、地区性预测和场地预测。滑坡空间预测的途径大体上有两类,即因子叠加法和综合指标法。 15、滑坡防治的依据与原则、主要措施:(防治措施:1、支挡工程:挡墙、抗滑桩、锚杆(索)和支挡工程等2、排水3、减荷反压4、其他措施:护坡、改善岩土性质、防御绕避等措施。) (一)防治原则:以防为主,及时治理 (二)防治依据:技术可能性及必要性经济合理性社会环境特征与效应(三)防预措施 绕避:改线,架桥跨越、隧道穿越 拦截:拦石墙、拦栅网 排水:地表排水:排水沟、坡面防渗;地下排水:盲沟、
40、排水洞、排水孔 监测预警 (四)治理措施 排水 削方、堆压 支挡工程:挡土墙、锚杆、抗滑桩 坡面防护:横向护坡、植基绿色护坡 其它:固结灌浆、阻滑键(栓) 第九章 岩溶工程地质研究 1、岩溶:地表水和地下水对可溶性岩石进行的以化学溶蚀作用为主的改造和破坏作用以及由此产生的地貌及水文地质现象的总称。 2、混合溶蚀效应:不同成分的水混合后,对碳酸盐岩的溶蚀性有所增强的作用。 3、岩溶发育的条件:具可溶性岩石;具溶蚀能力的水;具良好的水的循环交替
41、条件。 4、影响岩溶发育的因素: 碳酸盐岩岩性:碳酸盐岩成分、岩石结构 气候:降水(水直接参与、介质和载体);温度(升高有利于岩溶作用) 地形地貌:影响水的入渗及循环交替条件 地质构造: 断裂:破裂面为地下水入渗和流动提供了通道,同时为地下水有效向深部渗入并形成深部岩溶提供了条件; 褶皱:核部比翼部发育,背斜比向斜发育; 岩层组合特征:可溶碳酸岩与非可溶岩可能在不同地段形成十分复杂的各种组合形式,因而岩石溶蚀性存在显著差异,从而形成复杂的岩溶现象; 新构造运动:地壳的上升、下降、相对稳定运动的性质、幅度、
42、速度和波及范围,控制着水循环交替条件及其变化趋势。 5、岩溶渗漏的防治措施:灌浆;铺盖;堵洞;截渗;疏导。 6、岩溶地基变形破坏的主要形式:地表塌陷地基承载力不足或不均匀塌陷地基滑动 7、地基塌陷的成因:潜蚀作用、真空吸蚀效应、压强差效应、自重效应、浮力效应、土体强度效应、其他效应(振动效应、荷载效应、酸液效应) 8、岩溶地基的处理措施:挖填、跨盖、灌浆加固、夯实、改变基础形式、绕避 第十章 渗透变形工程地质研究 1、渗透压力(动水压力):渗透水流作用于岩土上的力。 2、渗透变形:岩土体在地
43、下水渗透力(动水压力)的作用下,部分颗粒或整体发生移动而被渗流携走,引起岩土体的变形和破坏的作用和现象。 3、渗透变形类型: 潜蚀:在渗流作用下单个土颗发生独立移动的现象,又称管涌。(内因 有足够多的粗颗粒形成大于细粒直径的孔隙;外因渗透力足够大) 流土:在渗透作用下一定体积的土体同时发生移动的现象,又称流沙。 潜蚀和流土是可以转化的,潜蚀的发展、演化,可以转化为流土,但非相互转化。 4、流土与管涌的比较 现象:流土:土体局部范围的颗粒同时发生移动;管涌:土体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动
44、0;位置:流土:只发生在水流渗出的表层;管涌:可发生于土体内部和渗流溢出处 土类:流土:只要渗透力足够大,可发生在任何土中;管涌:一般发生在特定级配的无粘性土或分散性粘土 历时:流土:破坏过程短;管涌:破坏过程相对较长 后果:流土:导致下游坡面产生局部滑动等;管涌:导致结构发生塌陷或溃口 5、渗透变形产生的条件:渗流的动水压力和岩土抗渗强度 渗流的动水压力及临界水力梯度:引起渗透变形的动力因素是动水压力,一旦当渗流的动水压力达到岩土的抗渗强度(岩土抵抗渗透水流作用的能力)时,就发生渗透变形 土的抗渗强度-结构特
45、性:土体结构包括了土中粗细颗粒直径比例、细粒物质含量、土的级配等。 渗透变形的预测步骤:首先根据土体的类型和性质,判定是否会产生渗透变形及渗透变形的类型;随后确定坝基各点,主要是下游坝脚处的实际水力梯度;确定临界水力梯度和允许水力梯度;根据实际水力梯度和允许水力梯度的比较,圈定出可能发生渗透变形的范围。 7、渗透变形的防治措施:(渗透变形的防治,通常采用三方面的措施,即改变渗流的动力条件、保护渗流出口和改善土石性质。) 建筑物基坑及地下巷道施工时流沙的防治措施:人工降低潜水位、板桩防护墙、盾构法施工、竖井、改善砂土性质(冻结法、电动硅化法) 汲水井防止管
46、涌措施:在过滤管与井壁间隙内充填反滤料,以保护渗流出口 土石坝防治渗透变形的措施:垂直截渗、水平铺盖、排水减压、反滤盖重 第十一章 泥石流工程地质研究 1、 泥石流:发生在山区的一种含有大量泥砂和石块的暂时性急水流。 2、 泥石流与一般山洪的区别:固体物质含量大,有时可超过水体量突然爆发,能量巨大,来势凶猛,历时短暂,复发频繁。 3、 泥石流的形成条件: 地形条件:发生在陡峭的山岳地区,顺着纵坡降狭窄沟谷活动。(泥石流流域划分为:形成区(上游)、流通区(中游)
47、、堆积区(下游); 地质条件:松散固体物质来源,也提供动能优势; 气象水文条件:强烈的地表径流提供动力条件。 4、 泥石流特征: 密度:取决于水体和固体物质含量的相对比例以及固体物质中细颗粒成分的多少。含有大量固体物质,故密度较大;因此浮托力大,搬运能力强。 结构:主要为由石块、砂粒和泥浆体所共同组成的格架结构。(星悬型、支承型、叠置型、镶嵌型) 流态:主要受水体量与固体物质的比值以及固体物质的粒径级配所制约。紊动流(稀性)、扰动流(粘性)、蠕动流(粘性流流速较小、
48、流速梯度也较小、流体中的石块移动和转动缓慢时) 直进性:流体愈粘稠,直进性愈强,冲击力也就愈大。 脉动性:具有宾汉体性质和运动的阻塞特性,故流动不均匀,往往形成阵流。 5、 泥石流的分类: 按流域形态:标准型(扇形)、河谷型(狭长条形)、山坡型(斗状)。 按物质组成:水石流型 、泥石流型、泥水流型。 按流体性质:粘性、稀性。 泥石流成灾类型:破坏自然生态环境、冲毁、淤埋、堵塞。7、 泥石流的防治措施: 泥石流的形成区是全流域防治的重点地段
49、(1)植树造林和护坡草被,加强水土保持;(2)修建坡面排水系统调节地表径流,防止沟源侵蚀。 流通区:修筑拦挡工程,沿沟修筑一系列的低坝或石墙,以拦截泥石流。 堆积区:采用排导措施:泄洪道、导流堤等。 泥石流的硬、软防治; 泥石流地段交通线路选择:尽量选在流通区和堆积区,主要措施有修建跨越桥、饶避。 第十二章 河流侵蚀和淤积的工程地质研究 1、 河流作用内容:侵蚀、搬运、沉积。 2、 河流侵蚀作用:河流在从高处向低处流动过程中
50、,以自身的化学动力(溶解力)和机械动力(水力),并以携带的泥沙和砾石作工具,不断地破坏河床的过程。 3、 河流侵蚀作用类型: 下蚀作用:河水对河床底部岩石破坏,使河谷加深的过程。 侧蚀作用:河水对河床岩石破坏,使河谷拓宽的过程。(由于河水惯性离心力的作用使河水冲向弯曲河床的凹岸,造成凹岸侵蚀,而凸岸水流减缓,在凸岸河水携带的泥沙就会沉积,河床不断加宽,河曲的曲度变大,形成蛇曲河。蛇曲河最后会裁弯取直。) 向源侵蚀:河流源头部分受地下涌出的泉水或雨水影响,常会造成河道往上加长现象。 4、 河流沉积作用:河流搬运物从河水中沉积下
51、来的过程。(河流沉积作用主要方式是机械沉积。引起机械沉积主要原因是河水流速的降低,导致机械动能的减小,使河流的搬运能力降低而发生沉积。)(山口沉积、谷底沉积、河口沉积) 5、 河流动力学特征: 河流的紊流特征,据内部质点移动状态分层流、紊流: 层流:水质点作井然有条、互不混杂的运动;紊流:水质点作不规则的相互混杂运动。 横向环流:旋转轴与河流总方向一致的副流,它是由地球自转引起的科氏力、河道水位涨落、离心力的作用等引起。其中弯道河流水流离心力作用是最主要的原因。 (主流:河流中水体在重力作用下沿河槽总方向运动者,其流线和速度向量基本平
52、行,且大致平行于河槽轴线;副流:在各种因素作用下,水流内部产生的有规律、大规模的水体旋转运动者。它与主流叠加,使水流呈螺旋式前进运动,它引起泥沙横向移动,形成河槽形状的多样化。)6、 河床组成物质抵抗水流作用的能力取决因素:组成河床的岩土类型、岩土物理力学性质、土的颗粒组成、土颗粒大小和形状等。 7、 山区河流的侵淤特征: 以侵蚀作用为主,仅在宽缓河段及弯曲河段发生局部淤积。 河床演变速度较慢,河床的形态、主流和副流位置比较固定,不会引起航道大变化。 河流流速大,输沙能力强,河床以深切为主,小于2m
53、m的颗粒一般多呈悬移质,大于2mm的则多呈推移质,堆积物颗粒粗大,有卵、砾及漂石淤积。 8、平原河流的侵淤特征 坡度平缓,径流系数小,汇流时间长,洪水上涨和回落比较缓慢,一般流量较大,但流量和水位变幅较小,具稳定中水期。 侵淤作用时间长,平原河流以淤积作用为主,其颗粒较小,分选性较好,厚度较大。 河流横向侵淤变化显著,侵淤位置不固定。 地上悬河:河床高于其两岸地面的河流,是平原河流的特殊类型。 9、 地上悬河形成条件: 河水携带大量敏感土粒(0.25-0.01mm); 河水中有相当大部分为敏感
54、水流(时间平均流速小于0.7m/s); 河流具有足够广阔可能被泛滥的面积。 10、与河流侵淤作用有关的工程地质问题: 与河流淤积有关的:以水库淤积较为典型;(壅水淤积、异重流淤积) 与河流侵蚀有关的: (1)紊动漩涡对天然河道上的桥渡工程、墩台基础砌置地段的冲刷作用; (2)坝后再造:河流上修水库后,水库下游河段的来水、来沙条件与建库前相比发生了变化,即引起河流平衡条件的破坏,而导致下游河床的再造过程。 (3)坝顶溢流. 11、河流的开发和整治,可分为全面开发治理和局部整治。 12、河流的全面开发治理:对
55、某一河流全面开发治理,需在政府有关部门主持下,由工程地质人员会同各产业部门的有关人员,对全流域进行综合勘查,然后制订出综合开发治理的方案;河流的全面开发治理既要考虑各部门的要求,又要考虑流域气象、水文、地质、水利与水害的不同;黄河、淮河、海河的治理原则:以防洪为主,兼顾其他。 13、河流的局部整治: 河流侵蚀作用防治 (1)加固河岸。措施有:抛石、草皮护坡、护岸墙。适用于松软土岸坡。 (2)改变冲刷地段的水流方向和速度。措施有:导流堤、丁坝等。 河流淤积作用的防治: (1)人工挖掘; (2)改变水流速度和方向。1常用来描述矿
56、物硬度的标准或者方法称为:(摩氏硬度)。2工程上常把危害建筑安全的地质现象,如(褶皱、节理、断层、活断层)等称为不良地质现象。3断层要素包括(断层面、断层线、断层盘)。4按滑坡的规模大小,滑坡可分为(小型滑坡、大型滑坡、中型滑坡、巨型滑坡)。5在布置和从事工程地质勘查工作时,应综合考虑场地的_、_、和_等场地条件、地质土质条件以及工程条件。6沉积岩的结构主要分为碎屑结构和非碎屑结构。其中碎屑结构又可分为(岩石碎屑、矿物碎屑、石化的生物遗体及碎片、火山碎屑物质)。7工程地质学的主要任务是(防灾)。8阶梯状断层是由若干条产状大致相同的(正断层)平行排列而成。它一般发育在(上升地块)的边缘。9岩层间
57、的接触关系有:(整合、不整合 和 假整合)三种。10充满于两个稳定的隔水层之间的重力水称为(承压水)。它的形成主要决定于地质构造条件。最适宜形成它的构造为(向斜盆地)构造和(单斜盆地)构造。11 地下水在松散沉积物中沿着孔隙流动,在坚硬的岩石中沿着裂隙或溶隙中流动。地下水的运动形式有(层流、紊流、和 混合流)三种形式。12从工程观点来看,影响岩体工程性质的因素主要有:(岩石强度、岩石完整度、风化程度 和 水 )的影响。13火成岩的分类通常是从(岩浆的成分)和(冷凝固结成岩环境)两方面考虑。14变质岩的结构主要是其具有(变晶)和(变余)构造。15构造运动的结果是使原始水平状态连续产出的岩层发生变
58、形变位,形成地质构造。(变形)和(变位)是最基本的地质构造。16节 理观测服务于岩体质量评价。观测内容有:力学性质、充填物、(粗糙度、节理密度、产状) 节理的持续性。节理间距愈小,岩体质量越低。17引起地壳面貌发生演变的自然作用称为地质作用。其中内力地质作用包括:(构造运动、岩浆运动、变质作用、地震)外力地质作用包括(风化作用、剥蚀、搬运、沉积和固结成岩)。18 静力载荷试验可用于确定地基土的(地基承载力、基土的变形模量)、不排水抗剪程度,基床反力系数及固结系数等。19工程地质勘查工作一般划分为(选址勘查、初步勘察、详细勘察)三个阶段。20岩石按其成因分为:(火成岩、沉积岩、变质岩)三大类。2
59、1褶皱的两种基本形态位(向斜、背斜)。22断裂包括(节理、断层)岩层破裂后,破裂面无明显位移着为(节理),有明显位移者为(断层)。23岩层产状三要素(走向、倾向、倾角)。24构造节理按其形成的力学性质分为(张节理)、(剪节理)。25标准贯入试验中,穿心锤的重量是(63.5g)。26软土一般是指(天然含水量、压缩性、承载力)的一种软塑到流塑状态的粘性土。27工程地质勘探的主要方式有(钻探、坑探、和 物探)。28地震按发生的先后,一般可把一次地震分为_、_、_。29依冷凝成岩岩浆岩的地质环境的不同,岩浆岩可分为:(深成岩、浅成岩、喷出岩)三大类。30表示岩层的地质年代有两种方法,一种是(地质年代)
60、,另一种是(年代地层)。在地质工作中,一般以应用(地质年代)为主。31根据断层两盘的相对位移情况,将断层分为(正断层、逆断层、平移断层)三种。32土是由(固体颗粒)、液体水 和 (气体)所组成的三相体系。33土中水可分为(自由水 和 结合水 )两大类。34湿陷黄土可分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土两种类型。其中对建筑物危害较大的是(自重湿陷性黄土)。35按风化营力的不同,风化作用可分为三大类型 (物理风化、化学风化、生物风化)。36造成岩溶的物质基础有两个方面(可熔岩 和 地下水)。37地震按其震源深度的不同,可将其划分为:(浅源地震、中源地震、深源地震)三种。38(固体地球)是地球科学研
61、究的主要对象,它构成人类生存和工程建筑的环境和物质基础。39火成岩大多具有(块状)构造;沉积岩一般具有(层状)构造;变质岩一般具有(片理)构造。40地质年代中第四纪时期是距今最近的地质年代,在第四纪历史上发生了两大变化,即(地壳运动)和(冰川运动)。41 1915年德国科学家(魏根纳)提出了大陆漂移学说,他认为大约距今1.5亿年前,地球表面有个统一的大陆,他称之为联合古陆。42 岩石经物理风化和化学风化作用后残留在原地的碎屑物称为(残积物)。43达西定律只适用于雷诺数 ( <=10 )的地下水层流运动。44当基坑下伏有承压含水层时,开挖基坑减小了底部隔水层的厚度。当隔水层较薄经受不住承压
62、水水头压力作用时,承压水的水头压力会冲破基坑底板,这种工程地质现象称为(基坑突涌)。45土的工程分类分为(普通分类)和(专门分类)两种。46 地球内部构造依各圈层的特点可分为(地壳、地幔、地核)。47填土根据其组成物质和堆填方式形成的工程性质差异,划分为(素填土、杂填土、冲填土、压实填土)。48泉是地下水的天然露头。按其补给源可分为包气带泉,主要由(上层滞水)补给:下降泉,主要靠(潜水或上层滞水)补给;上升泉,主要靠(承压含水层)补给。49地下水按埋藏条件分为(上层滞水、潜水和承压水)。50变质岩的构造,主要是(片理)和(变余)构造。其中(片理)是变质岩所特有的,是从构造上区别与其它岩石的一个
63、显著标志。第二章土的物理性质1、所谓土的天然状态有两方面的涵义:其一是保持土的不变,其二是保持土中不变。 2、土的天然密度可在室内及现场直接测定,一般多采用 法或 法测定。 3、表征无粘性土紧密状态的指标为 。 4、按照相对密度的不同,可将砂土的密实程度分为 、 、和 三类。 5、判断无粘性土密实度的指标除孔隙比外,还有和。 6、随含水率变化,细粒土可呈现、三种不同7、土的液限常用法测定,而塑限常用法测定,二者差值即为。 8、在工程实际中,塑性指数常用来判断粘性土的强弱,也常用作粘性土的依据。 9、按液性指数IL的不同,可将粘性土的稠度状态分为、和 五种类型。 第二章土的物理性质1作为填土工程
64、的土料,压实效果与不均匀系数Cu的关系:() (A)Cu大比Cu小好 (B) Cu小比Cu大好 (C) Cu与压实效果无关2.有三个同一种类土样,它们的含水率都相同,但是饱和度Sr不同,饱和度Sr越大的土,其压缩性有何变化?( ) (A)压缩性越大 (B) 压缩性越小 (C) 压缩性不变3.有一非饱和土样,在荷载作用下,饱和度由80%增加至95%。试问土样的重度和含水率怎样改变?()
65、0; (A)增加,减小 (B) 不变,不变 (C)增加,增加4.土的液限是指土进入流动状态时的含水率,下述说法哪种是对的?() (A)天然土的含水率最大不超过液限(B) 液限一定是天然土的饱和含水率(C)天然土的含水率可以超过液限,所以液限不一定是天然土的饱和含水率5.已知砂土的天然孔隙比为e0.303,最大孔隙比emax0.762,最小孔隙比emin0.114,则该砂土处于( )状态。(A)密实 (B) 中密 (C)松散 (D)稍密6.在土的三相比例指标中,直接通过室内试验测定的是()。(A)ds,w,e; (B) ds,w, ; (C) ds,e, ; (D) ,w, e。7.有若干种粘性土,它们的液限wL相同,但塑性指数IP不同,IP越大,则土的透水性有何不同( )。 (A) 透水性增大;(B) 透水性不变;
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