工程地质学考试

1、 工程地质学考试绪论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工程地质学主要研究任务：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工程地质条件：与工程建筑物有关的地质条件的综合。地质因素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，天然建筑材料等4研究内容：岩土工程性质的研究工程动力地质作用的研究工程地

2、质勘察理论和技术方法的研究区域工程地质的研究环境工程地质的研究5研究方法： 自然历史分析法 数学力学分析法 模型模拟试验法 工程地质类比法第4章 活断层与地震1活断层:指目前正在活动着的断层或近期有过活动且不久的将来可能会重新发生活动的断层（即潜在活断层）。2活动方式可分为粘滑型和蠕滑型（1）走滑型活断层（2）逆断型活断层（3）正断型活断层3活断层的鉴别 一、地质、地貌、水文地质标志（1）地质方面：最新沉积物的错断；活断层带物质结构松散；伴有地震现象的活断层，地表出现断层陡坎和地裂缝（2）地貌方面 断崖：活断层两侧往往是截然不同的地貌单元直接相接的部位 常表现为：一侧隆起区，一侧凹陷区 水系：

3、(对于走滑型断层)（1）一系列的水系河谷向同一方向同步移错（2）主干断裂控制主干河道的走向不良地质现象：在活动断裂带上，滑坡、崩塌和泥石流等动力地质现象常呈线性密集分布。断层下降盘一侧线状排列的洪积群、泥石流、滑坡、串珠状洼地等。（3）水文地质方面: 导水性和透水性较强;泉水常沿断裂带呈线状分布，植被发育;温泉的出露; 二、历史地震及历史地表错断标志古建筑的错断、地面变形;地震记载;考古; 三、使用仪器测定地震监测;水准测量、三角测量;4活断层对工程安全性的影响（1）活断层可能产生破坏性地震，地震的震动效应对工程建筑物活建筑物的结构具有破坏 作用，造成建筑物倒塌、破坏或功能失效;（2）地震的震

4、动效应可能导致液化、震馅、滑坡和崩塌等地质灾害从而导致地基失效或对工程设施的直接影响;（3）地震断层地表错动对工程设施的破坏（4）活断层除了发生突然错断外，还有可能以缓慢蠕滑的方式活动，同样会造成垮断层或附近建筑物的破坏。5活断层的建筑原则（1）建筑物场址一般应避开活动断裂带（2）线路工程必须跨越活断层时，尽量使其大角度相交，并尽量避开主断层（3）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。（4）在活断层区兴建工程，应采用适当的抗震结构和建筑型式6地震的分类根据介质断裂特征和构造应力状态的不同，可以将地震分为四类： 单一主震型 主震-

5、余震型 前震-主震-余震型 群震型7地震烈度：衡量地震所引起的地面震动强烈程度的尺度。8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。 两种分析方法 1.静力分析法 2.动力分析法9地面破裂效应：指地震时断层错断及地面裂缝引起的破坏。分为地震断层和地面裂缝、地基基地效应：指的是地震使松软土体震陷，砂土液化，淤泥塑流变形等导致地基失效，使上部建筑物破坏。10砂土液化机理：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。11. 震区抗震原则及措施 （一）场地选择原则 1、避开活动性断裂带和大断裂

6、破碎带  2、尽可能避开具有强烈振动效应和地面效应的地段 3、避开不稳定斜坡地段或可能会产生斜坡效应的地段 4、尽可能避开孤立地区5、地下水埋深浅的地区6避开岩溶地区地下深处有大溶洞，地震时可能会塌陷（二）抗震措施（持力层和基础方案的选择）  1、基础砌置在坚硬土层上  2、砌置深度应大一些，以防发震时倾斜 3、不宜使建筑物跨越性质不明或厚度变化很大的土层上 4、建筑物结构设计要加强整体强度，提供抗震性能，建筑物的基础要以刚性强的联结梁连成一个整体5同一建筑物不要并用多种不同形式的基础第5章 斜

7、坡工程1斜坡指地表一切具有侧向空面的地质坡体，是一类广泛的地貌类型。 斜坡变形破坏是地质发展演化的重要过程。斜坡的基本要素(1)坡面 (2)坡肩 (3)坡顶 (4)坡脚(5)坡高 (6)坡角b(7)坡体2影响斜坡应力分布的因素岩体初始应力的影响坡形的影响(1) 坡高：不改变应力等值线图象，应力随坡高而增高。（2) 坡角：坡角变化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，坡脚应力集中带最大剪应力值也随之增高。(3) 坡底宽度(4) 坡面形态斜坡岩土体特性和结构特征的影响3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

8、位移.l类型拉裂，蠕滑和弯曲倾倒等4斜坡破坏类型：主要包括崩塌和滑坡等，崩塌：陡坡上的岩土体产生以下落运动为主（移动、滚动、跳跃）的破坏现象。（土崩、岩崩）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。5崩塌与滑坡的区别：运动方式破坏形式是否脱离母体，存在滑动面规模、速度6崩塌分类：倾倒式崩塌，滑移式崩塌，鼓胀式崩塌，拉裂式崩塌，错断式崩塌7滑坡形态要素：滑坡体，滑坡床，滑坡面滑坡带，滑坡周界，滑坡壁，滑坡台阶，封闭洼地，滑坡舌，滑坡裂隙，滑坡轴（主滑线）8滑坡识别方法：识别方法：遥感信息和航空影像资料，进行地面地质测绘和采用

9、勘探试验的方法。即航片解译、地面调查、勘探 面 ®线®点识别标志 (1) 地形地貌方面 滑坡形态特征、地貌不协调或反常等(2) 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(3)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(4) 植被方面 马刀树、醉汉林(5) 滑动面的鉴别及研究勘探：钻探，变形监测：钻孔倾斜仪9滑坡分类 按岩土体类型分类 ：土体滑坡和岩体滑坡 按滑坡的动力学特征分类： (a)推动式滑坡 (b)牵引式滑坡 (c)混合式滑坡 (d)平移式滑坡 按滑动面与层面的关系分类：无层滑坡，顺层滑坡和切层滑坡

10、按滑动面深度分类 (1) 浅层滑坡(<6m)(2) 中层滑坡(6-20m) (3) 厚层滑坡(20-50m) (4) 巨厚层滑坡(>50m).按滑坡时代划分 （1）今滑坡（全新世末至今） （2）新滑坡（Q43) （3）老滑坡(Q42-1) （4）古滑坡(Q4-Q1)（5）始滑坡（第三系）10斜坡稳定性影响因素一、内在因素 1. 岩土类型及性质决定抗滑力的根本因素 强度、自稳能力：坚硬岩石>半坚硬岩石>松散土坡 结构：层理、软弱夹层、原生节理、片理等 特殊性质：膨胀性、湿陷性等滑坡往往集中在某些特定的岩层中“易滑岩组2.地质结构 结构面结构面的产状、力学性质、规模 沉积岩

11、地区：特大型的滑坡主要与层面构造有关 不同构造部位滑坡差别：如在褶皱的两翼部位，结构面往往形成上 陡下缓的勺形；沿着大的构造断裂带，滑坡往往呈带状分布 按结构面的产状与临空面的关系，可分为： (1)平迭坡：主要软弱结构面为水平的 (2)逆向坡：主要软弱结构面的倾向与坡面的倾向相反 (3)顺向坡：主要软弱结构面的倾向与坡面的倾向一致 b上图a时，稳定性最差，极易发生顺层滑坡 下图时，稳定性较好 (4)斜交坡:主要软弱结构面与坡面成斜交关系。其交角越小,稳定性就越差。 (5)横交坡：主要软弱结构面的走向与坡面走向近于垂直，稳定性较好，很少发生大规模的滑坡。3. 地形地貌 斜坡坡度越大、越高，斜坡稳

12、定性越差。二、外部因素： 1.地震:震中周围烈度七度区考虑附加应2.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 3. 水库（河流）水作用：动水压力冲刷、掏空作用 11斜坡稳定性评价定性：一、成因历史分析法 区域地质背景 分析影响因素 预测发展趋势 1.从地质构造方面分析 结构面的位置、性质、连通情况，结构面与临空面的关系斜坡可能破坏的类型、规模等。 2. 从地形地貌方面分析 地形地貌特征 斜坡稳定性状态或滑坡的不同发育阶段 滑坡的微地貌调查 稳定性判断的定量数值,如滑动距离、垂直位移高度和多级滑动面等。二、工程地质类比

13、法 依据相似原则 ，斜（边）坡类型类比，破坏类型类比，条件类比三，赤平投影作图法定量:极限平衡法、数值计算法、破坏概率法12工程地质类比法：将要研究的斜坡或拟设计的人工边坡与已经研究过的斜坡或人工边坡进行类比，以评价其稳定性及其可能的变形破坏方式，确定其坡角和坡高。类比的原则是相似性。13斜坡地质灾害防治防治的目标是减灾、防灾、保护环境。防治指的是预防与治理两方面： 滑坡预防：指的是滑坡灾害没有产生以前，人们已经了解其存在的危险性和危害性，并采取相应的措施加以防范，使滑坡损失降至最小程度。预防是以勘察分析、预测预报、动态监测为基础，同时提出有效的预防措施及相应的设计施工工作。 滑坡治理：指的是

14、对潜在不稳定体采取有针对性的工程措施，确保其稳定，从根本上消除隐患。治理是一项工程，它包括对灾害体的勘察、评价，提出经济合理的工程措施，并付之实施。防治原则：以防为主，治理为辅。应该把防灾贯穿到工程建设的各个环节，在工程规划选址、设计、施工各阶段均应注重防灾减灾。例如灾害预测及危险性评估正体现了这一原则。1、防预措施（1） 绕避：改线、架桥跨越、隧道穿越 （2） 拦截：拦石墙 拦栅网（3） 排水：地表排水：排水沟、坡面防渗 地下排水：盲沟、排水洞、排水孔 （4）监测预警2、治理措施 （1） 排水措施：（同上 ） （2） 削方、堆：格栅（室）护坡 （3） 支挡工程：挡土墙：砌置挡墙 加筋土挡墙

15、锚固：单一锚杆（索） 挂网+喷浆+锚杆（索） 构+锚杆（索） 抗滑桩：钢管桩 钢筋+砼桩 砼桩 结合形式：桩+锚 桩+墙（板、梁）（4） 坡面防护： 横向护坡 植基绿色护坡 （5） 其它： 固结灌浆 阻滑键（栓第6章 地下工程1脆性围岩的变形破坏1、张裂坍落2、劈裂3、剪切滑动或剪切破坏4、岩爆5、弯折内鼓岩爆是围岩的一种剧烈的脆性破坏，常以“爆炸”的形式出现。2塑性围岩的变形破坏 1.挤出2.膨胀3.涌流和坍塌3地质超前预报常用方法 1.地质预报法(1)地面地质调查（2）隧道地质编录 (3)资料分析及地质超前预报 2.超前勘探法平行导洞法先进导洞法超前水平钻孔 3、物探法(1)电法（3地震波

16、法 (2)电磁波法第7章 岩溶1岩溶(Karst)：水对可溶性岩石进行的以化学溶蚀作用为主的综合地质作用以及由此产生的各种现象。2岩溶发育的条件：具有可溶性岩石，岩石具有透水性，水具有侵蚀能力，水在岩石中应是不断地运动的3影响岩溶发育的因素一、碳酸盐岩岩性的影响二、气候的影响：1.降水的影响：（1）水直接参与岩溶作用，充足的降水是保证岩溶作用强烈进行的必要条件。（2）水是溶蚀作用的介质和载体，充足的降水保证了水体的良好的循环交替条件，促进岩溶作用的强烈进行。2.气温的影响：（1）气温升高，生物新陈代谢加快，土壤中有更多的CO2富集，但水中的CO2的溶解度减小，不利于岩溶作用。（2）气温升高，溶

17、蚀速率增大，有利于岩溶作用。总体上：气温升高有利于岩溶作用的进行。3、 地形地貌的影响：4、 地质构造的影响：断裂，褶皱和岩层组合5、 新构造运动的影响：上升期，下降期和稳定期4岩溶地基稳定性评价岩溶地基变形破坏主要形式：1.不均匀沉降 2.地表塌陷 3.地基承载力不足 4.地基滑动土洞形成的条件：（1）下伏基岩中岩溶发育（2）水动力条件变化大（3）上覆土层较松散且具有一定的厚度地表塌陷的形成:1.潜蚀论，地下水位下降时，水力梯度也随之增大，地下水流速加快，动水压力增强，当动水压力大于土体内聚力与颗粒间摩擦力，土颗粒开始被渗流带动迁移，这一现象称为潜蚀或管涌。2.真空吸蚀论，在相对密闭的承压岩

18、溶水中，由于地下水位大幅度下降，当地下水位低于覆盖层底板(或岩溶洞穴的表面)时，地下水由承压转为无压状态，在地下水面与覆盖层底板之间形成低气压状态的“真空腔”(或“负压腔”)，在真空腔内的水面如同“吸盘”一样，强有力地抽吸着覆盖层底板的土颗粒，使土体遭受“吸蚀掏空”，形成土洞。同时，随着地下水位的不断下降，因真空腔内外压差效应不断加剧，引起腔外大气压对覆盖层表面产生一种无形的“冲压”作用，加速了覆盖层结构的宏观破坏，土层强度降低，地面突然发生变形和破坏。5岩溶地基的防治措施第一提高岩体抗压强度，第二提高地基的抗剪强度，第三增强坝基岩体抗渗透能力，溶蚀洞发育-挖，填，换和跨盖；地基不稳-锚，固，

19、嵌和桩基；渗透变形-铺，截和灌；1挖换填：:当洞穴埋藏不深时，可挖除其中的软弱充填物，回填碎石、灰土、混凝土等，以增强地基强度。2跨盖：当基础下有小溶洞、溶沟、落水洞时，可采用钢筋混凝土梁板跨越，或用刚性大的平板基础覆盖，但支承点必须放在稳定性好的岩石上，也可调整柱形基础的柱距。3灌注加固：:当基础下洞穴埋藏较深时，可通过钻孔灌注水泥砂浆、混凝土、沥青等，以堵填洞穴、溶隙，提高其强度，或防止洞穴进一步坍塌。4锚嵌：锚是对坝基岩体进行锚固，用以提高坝基的抗剪强度；嵌则是增加拱坝坝端嵌入深度。5桩基：当堆积物不易清除或不被冲失流走时，可根据建筑物需要作支承桩或摩擦桩6疏导：对岩溶水只宜疏导为主，采

20、取因地制宜，因势利导的方法，不宜堵塞。疏导建筑物一般可采用明沟、泄水洞等。7绕避;对已查明的洞穴系统或巨大的溶洞和暗河分布区，其稳定性条件又差时，布置建筑物时宜绕避，重新选择地质条件优良的场地。8强夯：覆盖型岩溶区上覆松软土，通过强夯的方法使其压缩性降低，强度提高。6岩溶渗漏的防治措施1.降低岩体的透水性，截断渗漏通道灌（垂直河流和地下水等水位线）铺堵截2.2.导水导气当洪水期地下水位上升，可能形成较高的水、气压力，破坏堵体或形成新的洞穴和塌陷当枯水期地下水位下降，在被堵或天然封闭条件较好的洞穴中可能形成负压，“真空吸蚀，破坏堵体或形成新的洞穴和塌陷1灌浆2铺盖3堵洞4截渗5疏导7岩溶地面塌陷

21、形成条件1. 出现在以一定厚度的松散土体为盖层的覆盖型岩溶区2. 覆盖区以下可溶性基岩浅部岩溶发育3. 具有引起土体变形破坏的作用力4. 具备上述条件的河床两侧平缓阶地或地形低洼处8岩溶塌陷主要监测方法直接监测法:监测地面沉降，地面和房屋开裂，地质雷达和光导纤维等监测地下土体变形间接监测法：岩溶管道系统水中（气）压力的动态变化传感器自动监测技术第8章 泥石流1泥石流(debris flow，mudflow) 是发生在山区的一种含有大量泥砂、石块的暂时性急水流。2泥石流形成条件：1. 地形条件泥石流总是发生在陡峻的山岳地区，一般是顺着纵坡降较大的狭窄沟谷活动的，可以是干涸的嶂谷、冲沟，也可以是有

22、水流的河谷。泥石流形成的地貌条件：主要是泥石流沟沟床比降、沟坡坡度、坡向、集水区面积和沟谷形态(一)形成区 多为三面环山、一面出口的宽阔地段，周围山坡陡峻，地形坡度多为30°60°，沟床纵坡降可达30°以上。(二)流通区 该区是泥石流搬运通过的地段，多系狭窄而深切的峡谷或冲沟，谷壁陡峻而纵坡降较大，且多陡坎和跌水。 当纵坡陡而顺直时，泥石流流途通畅，可直泻下游，能量大。反之则易堵塞停积或改道，削弱能量。 (三)堆积区 一般位于出山口或山间盆地边缘，地形坡度通常小于5°。由于地形豁然开阔平坦，泥石流动能急剧降低，最终停积下来，形成扇形、锥形或带形堆积滩。2

23、. 地质条件地质条件主要决定了松散固体物质的来源，也为泥石流活动提供了动能。 泥石流强烈发育的山区，都是地质构造复杂、岩石风化破碎、新构造运动活跃、地震频发、崩滑灾害多发的地段。 地质构造地层岩性地震3. 水文气象条件 气象水文是激发泥石流发生的决定性因素，泥石流形成必须有强烈的地表径流，地表径流是暴发泥石流的动力条件。泥石流的地表径流来源于暴雨、高山冰雪强烈融化和水体溃决等。连续的强降雨是舟曲泥石流的主要触发因素 3泥石流的分类按泥石流流域形态分类：标准型泥石流，河谷型泥石流，山坡型泥石流按泥石流的物质组成分类：水石流型泥石流，泥石流型泥石流，泥水流型泥石流按泥石流的流体性质分类：粘性泥石流

24、，稀性泥石流，4泥石流防治防治原则：坚持以防为主、防治结合、除害兴利的原则因地制宜、综合治理的原则全面规划、突出重点的原则坚持投资省、效益高、技术可行的原则防治工程应遵循泥石流自身的特点和规律具体防治措施有治理措施和预防措施预防措施：空间预测，时间预报，危险度判别治理措施：生物措施：通过对现有森林植被的保护、荒山荒坡营造水源涵林、水流调节林、护坡林、沟道防冲林、治理工程的防护林等，使泥石流治理的流域内恢复植被，形成良好的生态环境。主要针对形成区工程措施： 蓄水、引水工程 ，支挡工程 拦挡工程 排导工程 储淤工程蓄水、引水工程：包括调洪水库、截水沟和引水渠等。工程建于形成区内，其作用是拦截部分或大部分洪水、削减洪峰，以控制暴发泥石流的水动力条件。避免经过崩滑地段而应在它的后缘外侧通过，并严防渗漏、溃决和失排。 支挡工程 ：挡土墙、护坡等。在形成区内崩塌、滑坡严重地段，可在坡脚处修建挡墙和护坡，以稳定斜坡。拦挡工程 这类工程多布置在流通区内，修建拦挡泥石流的坝体，也称谷坊坝。它的作用，主要是拦泥滞流和护床固坡 排导工程 包括排导沟、渡槽、急流槽、导流堤等，多数建在流通区和堆积区。最常见的排导工程是设有导流堤的排导沟(泄洪道)。它们的作用是凋整流向，防止漫流，以保护附近的居民点、工矿点和交通线路。 储淤工程储淤工程的主要作用是在