工程地质作业 简答题 2019.12.13

1．什么是工程地质条件，其涉及哪些方面？答：工程地质问题是指已有的工程地质条件在工程建筑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称为工程地质问题。由于工程地质条件复杂多变，不同类型的工程对工程地质条件的要求又不尽相同，所以工程地质问题是多种多样的。就土木工程而言，主要的工程地质问题包括：地基稳定性问题：是工业与民用建筑工程常遇到的主要工程地质问题，它包括强度和变形两个方面。此外岩溶、土洞等不良地质作用和现象都会影响地基稳定。铁路、公路等工程建筑则会遇到路基稳定性问题。斜坡稳定性问题：自然界的天然斜坡是经受长期地表地质作用达到相对协调平衡的产物，人类工程活动尤其是道路工程需开挖和填筑人工边坡（路堑、路堤、堤坝、基坑等），斜坡稳定对防止地质灾害发生及保证地基稳定十分重要。斜坡地层岩性、地质构造特征是影响其稳定性的物质基础，风化作用、地应力、地震、地表水、和地下水等对斜坡软弱结构面作用往往破环斜坡稳定，而地形地貌和气候条件是影响其稳定的重要因素。洞室围岩稳定性问题：地下洞室被包围于岩土体介质（围岩）中，在洞室开挖和建设过程中破坏了地下岩体原始平衡条件，便会出现一系列不稳定现象，常遇到围岩塌方、地下睡涌水等。一般在工程建设规划和选址时要进行区域稳定性评价，研究地质体在地质历史中受力状况和变形过程，做好山体稳定性评价，研究岩体结构特性，预测岩体变形破坏规律，进行岩体稳定性评价以及考虑建筑物和岩体结构的相互作用。这些都是防止工程失误和事故，保证洞室围岩稳定所必需的工作。区域稳定性问题：地震、震陷和液化以及活断层对工程稳定性的影响，自1976年唐山地震后越来越引起土木工程界的注意。对于大型水电工程、地下工程以及建筑群密布的城市地区，区域稳定性问题应该是需要首先论证的问题。2．什么是工程地质问题，就土木工程而言，涉及的工程地质问题有哪些？答：①风化作用是指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程。根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型：物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用。侵蚀作用指风力、流水、冰川、波浪等外力在运动状态下改变地面岩石及其风化物的过程。侵蚀作用可分为机械剥蚀作用和化学剥蚀作用。在干旱的沙漠区常常可以见到一些奇形怪状的岩石。它们有的像古代城堡，有的像擎天立柱，有的像大石蘑菇，这并非雕塑家们的精工巧作，而是风挟带岩石碎屑，磨蚀岩石的结果，人们称之为风蚀地貌。搬运作用是指地表和近地表的岩屑和溶解质等风化物被外营力搬往他处的过程，是自然界塑造地球表面的重要作用之一。外营力包括水流、波浪、潮汐流和海流、冰川、地下水、风和生物作用等。在搬运过程中，风化物的分选现象以风力搬运为最好，冰川搬运为最差。搬运方式主要有推移（滑动和滚动）、跃移、悬移和溶移等。堆积作用是指搬运营力消失或减小时，或含溶解质的水溶液蒸发或发生化学反应而产生的物质积聚的过程。3．工程地质学研究的主要任务有哪些？答：工程地质问题主要有区域稳定问题、岩体稳定问题、与地下渗流有关的问题以及与侵蚀淤积有关的工程地质问题等四个方面。区域稳定问题讨论在特定的地质条件中产生的，并影响到广大区域的工程地质问题，包括活断层、地震、水库诱发地震、地震砂土液化和地面沉降。掌握这些问题的规律性，对规划选场，或者说对地质环境的合理开发与有效保护，具有重要意义。某些自然（物理）地质现象的区域性分布规律，则在以后的有关章节讨论。岩（土）体稳定问题论述斜坡、洞室、地基岩（土）体稳定性的成因发展历史分析和力学机制分析，主要用于具体场地的稳定性评价，但在开发与保护地质环境中也有意义，特别是斜坡、洞室围岩（土）体的稳定性。与地下渗流有关的工程地质问题包括岩溶及岩溶渗漏分析和渗透变形分析两章。前者以保证水工建筑物正常工作为目的，后者主要讨论渗流作用下土体的稳定性。与侵蚀淤积有关的工程地质问题，包括河流侵蚀淤积和海湖边岸磨蚀堆积规律及人为工程活动对它们的影响两章，前者对改造河流后者对开发海洋都有重要意义。4．风化作用、剥蚀作用、搬运作用和堆积作用各指什么？答：①风化作用是指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程。根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型：物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用。侵蚀作用指风力、流水、冰川、波浪等外力在运动状态下改变地面岩石及其风化物的过程。侵蚀作用可分为机械剥蚀作用和化学剥蚀作用。在干旱的沙漠区常常可以见到一些奇形怪状的岩石。它们有的像古代城堡，有的像擎天立柱，有的像大石蘑菇，这并非雕塑家们的精工巧作，而是风挟带岩石碎屑，磨蚀岩石的结果，人们称之为风蚀地貌。搬运作用是指地表和近地表的岩屑和溶解质等风化物被外营力搬往他处的过程，是自然界塑造地球表面的重要作用之一。外营力包括水流、波浪、潮汐流和海流、冰川、地下水、风和生物作用等。在搬运过程中，风化物的分选现象以风力搬运为最好，冰川搬运为最差。搬运方式主要有推移（滑动和滚动）、跃移、悬移和溶移等。堆积作用是指搬运营力消失或减小时，或含溶解质的水溶液蒸发或发生化学反应而产生的物质积聚的过程。5．简述野外鉴别常见造岩矿物的步骤。答：在鉴定矿物时，最常用和最简单的方法就是肉眼鉴定。野外鉴别常见造岩矿物的步骤如下：应找到矿物的新鲜面，只有矿物的新鲜面才能真实地反映矿物的化学成分和特征、一般用眼睛或借助放大镜仔细观察矿物的外表形态。借助小刀等工具依次确定形状、颜色、光泽、透明度、硬度、解理、相对密度等矿物的形态和物理性质。根据观察到的矿物的物理性质，结合常见造矿物的特征，对矿物进行命名。6.分析影响岩石工程地质性质的因素。答：主要因素：矿物成分、结构、构造、水、风化作用。矿物成分：岩石是由矿物组成的，岩石的矿物成分对岩石的物理力学性质产生直接的影响。例如，石英岩的抗压强度比大理岩的要高得多，这是因为石英的强度比方解石的强度高的缘故，由此可见，尽管岩类相同，结构和构造也相同，如果矿物成分不同，岩石的物理力学性质会有明显的差别。对岩石的工程地质性质进行分析和评价,更应该注意那些可能降低岩石强度的因素。结构：结晶联结是由岩浆或溶液结晶或重结晶形成的。矿物的结晶颗粒靠直接接触产生的力牢固地联结在一起，结合力强，空隙度小，比胶结联结的岩石具有更高的强度和稳定性。联结是矿物碎屑由胶结物联结在一起的，胶结联结的岩石，其强度和稳定性主要取决于胶结物的成分和胶结的形式，同时也受碎屑成分的影响，变化很大。例如：粗粒花岗岩的抗压强度一般在120〜140Mpa之间，而细粒花岗岩则可达200〜250Mpa。大理岩的抗压强度一般在100〜120MPa之间，而坚固的石灰岩则可达250MPa。构造：构造对岩石物理力学性质的影响，主要是由矿物成分在岩石中分布的不均匀性和岩石结构的不连续性所决定的。某些岩石具有的片状构造、板状构造、千枚状构造、片麻状构造以及流纹构造等，岩石的这些构造，使矿物成分在岩石中的分布极不均匀。一些强度低易风化的矿物，多沿一定方向富集，或成条带状分布，或形成局部聚集体，从而使岩石的物理力学性质在局部发生很大变化。水：实验证明，岩石饱水后强度降低。当岩石受到水的作用时，水就沿着岩石中可见和不可见的孔隙、裂隙侵入，浸湿岩石自由表面上的矿物颗粒，并继续沿着矿物颗粒间的接触面向深部侵入，削弱矿物颗粒间的联结，使岩石的强度受到影响。如石灰岩和砂岩被水饱和后，其极限抗压强度会降低25％〜45％左右。风化：风化作用过程能使岩石的结构、构造和整体性遭到破坏，空隙度增大、容重减小，吸水性和透水性显著增高，强度和稳定性大为降低。随着化学过程的加强，则会使岩石中的某些矿物发生次生变化，从根本上改变岩石原有的工程地质性质。1．叙述张节理的主要特征。答：张节理的特征为：（1）产状不甚稳定，延伸不远，单条节理多短而曲折，一组节理有时呈侧列产出；（2）张节理面粗糙不平，无擦痕；（3）发育于砂岩、砾岩等岩石中的张节理，常常绕过砾石和砂粒；（4）张节理多开口，常被矿脉充填，脉宽变化较大，脉壁不平直；（5）张节理有时呈不规则的树枝状，各种网络状，有时也构成一定的几何形状；（6）张节理尾端变化或连接形式有树枝状、多级分叉、杏仁状结环及各种不规则形状2．简叙褶曲各要素。答：褶曲具有以下各要素：（1）核：褶曲的中心部分。通常指褶曲两侧同一岩层之间的部分。但也往往只把褶曲出露地表最中心部分的岩层叫核。（2）翼：指褶曲核部两侧的岩层。一个褶曲具有两个翼。两翼岩层与水平面的夹角叫翼角。（3）轴面：平分褶曲两翼的假想的对称面。轴面可以是简单的平面，也可以是复杂的曲面;其产状可以是直立的、倾斜的或水平的。轴面的形态和产状可以反映褶曲横剖面的形态。（4）枢纽：褶曲岩层的同一层面与轴面相交的线，叫枢纽。枢纽可以是水平的、倾斜的或波状起伏的。它可以表示褶曲在其延长方向上产状的变化。（5）轴：指轴面与水平面的交线。因此，轴永远是水平的。它可以是水平的直线或水平的曲线。轴向代表褶曲延伸的方向，轴的长度可以反映褶曲的规模。3．简述残积土的成因及其分布和工程特征。答：1）残积土是岩石经风化后未被搬运的那一部分原岩风化剥蚀后的产物，它处于岩石风化壳的上部，是风化壳中的剧风化带，向下则逐渐变为半风化的岩石。2）它的分布主要受地形的控制在雨水多、地表径流速度小、风化产物易于保留的地方残积物就比较厚。3）其工程特征为磨圆（分选）差或无磨圆、孔隙率大、成分结构不均匀。4．何谓无黏性土，其判定的指标是什么？无黏性土有哪些工程性质？答：1）无黏性土一般是指碎石土和砂土。这两类土中一般黏粒含量甚少，不具有可塑性，呈单粒结构。2）其判定的指标是：无黏性土的紧密状态。3）一般来说，无黏性土呈密实状态时，强度较大，是良好的天然地基；无黏性土呈松散状态时，则是一种软弱地基，尤其是饱和的粉砂、细砂，稳定性很差，在振动荷载的作用下，可能发生液化。5．什么是土的构造，其包含哪些方面？常见的构造有哪些？答：1）土的构造是指整个图层（土体）构成上的不均匀性特征的总和。2）整个土体构成上的不均匀性包括：层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙发育程度与特征等。3）常见的有层状构造、分散构造、结核状构造和裂隙状构造。6.分析断层地区的地质特点对工程建筑的影响。答：由于断裂构造的存在，破坏了岩体的完整性，加速了风化作用、地下水的活动及岩溶发育，从而在以下几个方面对工程建筑产生了影响。（1）断层降低地基岩石的强度和稳定性。断层破碎带力学强度低、压缩性大，建于其上的建筑物地基可产生较大沉陷，并易造成建筑物的开裂或倾斜。断裂面对岩质边坡、坝基及桥基稳定有重要影响。（2）由于跨越断裂构造带的建筑物的断裂带及其两侧上、下盘的岩性可能不同，易产生不均匀沉降。（3）隧道工程通过断裂破碎岩石易产生坍塌。（4）断裂带在新的地壳运动影响下，可能发生新的移动，从而影响建筑物的稳定。1．毛细水和重力水对土的工程性质有何影响？答：毛细水的上升高度和速度对于建筑物地下部分的防潮措施和地基土的浸湿、冻胀等有重要影响，此外，在干旱地区地下水中的可溶盐随毛细水上升后不断蒸发盐分积聚于靠近。重力水具有溶解能力能传递静水和动水压力并对土粒起浮力作用，重力水的渗流特性是地下工程排水和防水工程的主要控制因素之一，对土中的应力状态和开挖基槽、基坑以及修筑地下构筑物有重要影响。2．根据潜水的埋藏条件，潜水具有哪些特征？答：潜水面是自由水面，无水压力，只能沿水平方向由高处向低处流动；潜水面以上无稳定的隔水层大气降水和地表水可通过包气带渗入补给而成为潜水的主要补给来源；潜水的水位、水量、水质随季节不同而有明显的变化；由于潜水面上无盖层故易污染。3．什么是潜水的等水位线图？如何根据等水位线确定水流方向和水力梯度？答：(1)把一个地区潜水面海拔相等的点连成的曲线，就是等潜水位线。潜水由潜水位高处流向潜水位地处。等潜水位线密集的地方潜水流速快，等潜水位线稀疏的地方潜水流速慢。潜水的流向：垂直于等水位线，从高水位流向低水位。潜水的水力梯度：在潜水的流向上，相邻两等水位线的高程差与水平距离之比值，即为该距离段内潜水的水力梯度。4．岩溶和土洞分别指的是什么？答：(1)岩溶：英文名为Karst(卡斯特)，是可溶性岩石以被水溶解为主的化学溶蚀作用，并伴随以机械作用而形成沟槽、裂隙、洞穴，以及由于洞顶塌落而使地表产生陷穴等一系列现象和作用的总称。土洞：岩溶地层上覆盖的土层被地表水冲蚀或地下水潜蚀所形成的洞穴。进一步发育形成地表塌陷。5．可能发生地面沉降的地区，应做哪些防治工作？答：(1)根据调查区工程地质水文地质条件预测可压缩层的分布。根据抽水压密试验、渗透试验、先期固结压力试验、流变试验、载荷试验等测试成果和沉降观测资料计算地面沉降量和分析发展趋势。提出地下水资源的合理开采方案论述泥石流的防范的原则和采取的工程措施。答：防治泥石流的原则以防为主，兼设工程措施，可采用如下的防范对策:跨越工程跨越工程是指修建桥梁、涵洞，从泥石流沟的上方跨越通过，让泥石流在其下方排泄，用以避防泥石流。这是铁道和公路交通部门为了保障交通安全常用的措施。穿过工程穿过工程是指修隧道、明洞或渡槽，从泥石流的下方通过，而让泥石流从其上方排泄。这也是铁路和公路通过泥石流地区的又一种主要工程形式。防护工程防护工程是指对泥石流地区的桥梁、隧道、路基及泥石流集中的山区变迁型河流的沿河线路或其他主要工程设施，做一定的防护建筑物，用以抵御或消除泥石流对主体建筑物的冲刷、冲击、侧蚀和淤埋等的危害。防护工程主要有护坡、挡墙、顺坝和丁坝等。排导工程排导工程的作用是改善泥石流流势，增大桥梁等建筑物的排泄能力，使泥石流按设计意图顺利排泄。排导工程包括导流堤、急流槽、束流堤等。拦挡工程拦挡工程是用以控制泥石流的固体物质、暴雨和洪水径流，削弱泥石流的流量、下泄量和能量，以减少泥石流对下游建筑工程的冲刷、撞击和淤埋等危害的工程措施。拦挡措施有拦渣坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等。对于防治泥石流，采用多种措施相结合比用单一措施更为有效。1．静力载荷试验过程中出现哪些现象，即可认为土体已达到极限状态，应终止试验？答：（1）承压板周围的土体有明显的侧向挤出周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展。（2）本机荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍，荷载与沉降曲线出现明显陡降。（3）在某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准。（4）总沉降量与承压板直径（或宽度）之比超过0.06。2．静力触探试验的作用有哪些？答：（1）根据贯入阻力曲线的形态特征或数值变化幅度划分土层。（2）估算地基土层的物理力学参数（3）评定地基土的承载力。（4）选择桩基持力层、估算单桩极限承载力，判定沉桩可能性。（5）判定场地地震液化势。3．简述标准贯入试验的应用范围和作用。答：标准贯入试验可用于砂土、粉土和一般载性土，最终用于N=2-50击的土层。其作用主要有：（1）采取扰动土样，鉴别和描述土类，按颗粒分析结果定名。（2）根据标准贯人击数N,利用地区经验，对砂土的密实度，粉土、载性土的状态，土的强度参数，变形模量，地基承载力等做出评价。（3）估算单桩极限承载力和判定沉桩可能性。（4）判定饱和粉砂、砂质粉土的地震液化可能性及液化等级。4．什么是工程地质勘察？其目的是什么？答：工程地质勘察是指为研究、评价建设场地