长安大学工程地质分析原理(后附19,12年原题)

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3.简述地震波的类型。 地震波种类:体坡 P 波(primary wave)(初波,纵波,压缩波) 质点振动方向与波前进方向一致, 振幅小,速度快,周期短 S 波(secondary wave)(次波,横波,剪切波) 质点振动方向与波前进方向垂直,振幅大,速度慢,周期⻓ 面坡(long wave) R 波(瑞利波),滚动,垂直平面上下动 Q 波(勒夫波),蛇动,水平面摆动
二、简答题(每题 10 分,共 60 分) 1.简述活动断层的判别依据有哪些。
2.简述活断层区规划设计建筑物的原则。 (1)一般原则
a.一般在活断层附近不宜选择建筑场地,特别是重要建筑物。 b.当不能避让活断裂时,也必须在场地选择、建筑物类型选择、结构设计等 方面采取措施。 (2)规划选址 a. 低级别活断层优于高级别活断层地带;老的活断层地带优于新的地带。 b. 避开主干断层带。 c. 避开有强烈变形的地带,分支断层发育地带。 d. 进行危险性分区,评价建筑的适宜性。 (3)建筑物类型选择 选择有利于抗大变形的、具有柔韧性的建筑物类型。 大坝:宜堆石坝、重力坝,不宜混凝土坝、拱坝。 (4)结构设计 土坝:预测在最大错动量,结构能保证其活动量下的安全性。 大桥:跨过活断层,宜简支,不宜固定,预留活动空间。
部范围内或大面积的、区域性的以垂直位移为主的沉降活动。 崩塌: 斜坡被陡倾的破裂面分割而成的岩土体,突然脱离⺟体并以垂直位移运动
为主,以翻滚、跳跃、坠落方式而堆积于坡脚,这种现象和过程称为崩 塌。包括撒落、落石(坠落)、岩崩、山崩等多种形式。规模大小不一。 脱离⺟体的岩体在重力作用下自由下落。机制:拉断破坏。 滑坡: 斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面(带),产生以水平运动为主的现象, 称为滑坡。机制:剪切破坏。 蠕变:斜坡应力⻓期作用下发生的一种缓慢而持续的变形,包括坡体内的局部破 裂和产生的表生结构面。滑坡发生之前有很⻓时间的蠕变过程,达几十 年。 应力松弛:应变不变,应力随时间的增⻓而减小的现象。 围岩:洞室开挖,周边岩体卸荷而形成应力重分布,把应力重分布范围内的岩体 称为围岩。 围岩压力:作用于衬砌上的力,由围岩变形、围岩塌落、吸水膨胀等形成。 应力集中圈:围岩变形导致切向应力升高的区域。 岩体结构:岩体中结构面与结构体的排列组合特征。 活动构造应力: 松动圈:围岩变形导致切向应力降低的区域。 岩溶:在以碳酸盐为主的可溶性岩石分布区,由于水对岩石溶蚀作用形成的诸现
8.简述场地条件对地震动的影响。
a.基岩:在地震动时振幅小,持续时间短,因基岩地基一般震害小。
b.松散覆盖层:自振周期⻓,震动持续时间也较⻓,因一般震害较重。
土层的卓越周期:相当于自震周期
计算: T=4H/VS
H:沉积层厚
Vs:剪切波速
因此抗震设计中应避开地基的卓越周期。
砂土液化:隔震和地基失效
C.地形:突出、孤立、斜坡对震害有加强,低洼地带对震害有减弱。
a.液化最大震中距 Dmax=0.82×100.862(M-5)
如 M=5 则液化范围限于震中附近 1km 之内。 b.液化最低地震烈度
震级小于 5 级没有喷水冒砂记录,故液化最低烈度为 VI 度。(5 级地震的 震中烈度为 6 度) (2)地质条件 液化处所多为全新世 Q4 乃至近代海相及河湖相沉积。 (3)埋藏条件 a.最大液化深度 一般认为液化判别应在地下 15m 深度范围内进行。 b.最大地下水位深度 地下水埋深一般不超过 3m,甚至不足 1m,深为 3~4m 时喷砂冒水现象少 ⻅,超过 5m 没有喷砂冒水实例。 (4)土质条件 液化土的某些特性指标的限界值为: (1)平均粒径 D50=0.01~1.0mm;(d50) (2)粘粒(粒径<0.005)含量 VII<10%;VIII 及以上<16% (3)不均匀系数(η)<10;(d60/d10) (4)相对密度(Dr)<75%;相对密度是砂土处于最松状态的孔隙比与天然状态
(2)渗流液化 砂土经振动液化之后,这时某一点的孔隙水压力不仅有振动前的静水压力
Pw0,还有由于砂粒不相接触悬浮于水中以致全部⻣架压力转化而成的剩余空隙 水压力 Pwe。此时某一深度的总孔隙水压力等于上覆土层的总重量。
上覆荷载随深度增大,总空隙水压力随深度加大,因而会形成自下而上的水 头差,导致孔隙水自下向上流动,动水压力导致无盖板时砂土松动“沸腾”,有盖 板时则“喷水冒砂”。 11.说明初步判别砂土液化的条件。 地震液化初判的限界指标 (1)地震条件
速度比值的统计平均值。 卓越周期:由于表层岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用,某种岩土体总
是选择某种周期的波放大的尤为明显突出,这种周期即该岩土体的特 征周期,也叫卓越周期。
H:覆盖层厚度;Vs:测试剪切波速 烈度小区化:
砂土液化:粉细砂遭受振动,孔隙水来不及排出,结果使砂体中孔隙水压力上升, 有效正应力随之降低,当空隙水压力上升到使砂粒间有效正应力降为零时,砂体 完全丧失了强度和承载能力,成为流动状态,这就是砂土液化(sand liquefacation)。 地面沉降:是指在内、外力地质作用与人类活动的作用下,造成地壳表面某一局
工程地质条件 有利
不利
地貌
平坦、低洼地带
突出、孤立斜坡
构造
破碎不活动断裂
发震断裂
地层
坚硬或下软上硬
软弱或上软下硬
地下水
非饱和
饱和(埋深 5m 以内)
不良地质
无崩塌、滑坡、泥石流地段
有崩塌、滑坡、泥石流地

9.在地震区进行抗震设计的基本原则。 小震不坏,中震可修,大震不倒 1.场地选择 (1) 避开孤立突出地形(地形) (2) 避开活断裂(构造)。 (3) 避开卓越周期(地层)。 (4) 避开地下水浅地段 (5)避开空洞、不稳定斜坡。(不良地质)。 2.地基与基础
Q 波(勒夫波),蛇动,水平面摆动 震级:震级 M(magnitude)是距震中 100km 的标准地震仪(周期 0.8s,阻尼比(阻尼
系数与临界阻尼系数的比值)0.8,放大倍率 2800 倍)所记录的以微米表示的振 幅 A 的对数值. 烈度:是表示地震发生时对一个具体地点的实际震动的强弱程度。 基本烈度:指在今后一定时期内,在一定地点的一般场地可能遭受的最大烈度。 设计烈度:根据建筑物的重要性、经济性等的需要对基本烈度的调整。比如甲类
建筑(建筑重要性分甲、乙、丙、丁 4 类),应高于本地抗震设防烈度 1 度。 等震线:地震后,在地图上把地面震度相似的各点连接起来的曲线,叫等震线。 场地地震效应:在地震作用影响所及的范围内,与地面出现的各种震害或破坏,
称为地震效应。 地震影响系数:单质点弹性结构在水平地震力作用下的最大加速度反映与重力加
工程地质分析原理题库(后附 19 年和 12 年原题)
——⻓安大学地质工程
一、解释以下概念(每题 2 分,共 20 分) 活断层:目前还在持续活动或在历史时期或近期地质时期活动过,极可能在不远
的将来重新活动的断层。 粘滑断层:也叫地震断层:以地震方式产生间歇性的突然滑动。锁固能力强。 蠕滑断层:沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动。锁固能力弱。 地震:地壳岩层因弹性波的传播所引起的震动。 震源:地球深处因岩石破裂引起地壳振动的发源地。 震源距: 震源离场地的距离。 震中:震源在地面的垂直投影。 震中距: 震中离场地的距离。 震源深度:震中至震源的距离。 转换断层:岩石圈板块的守恒型边界。岩石圈板块沿转换断层相对运动,但板块
漂石和卵石等与砂类土、粉土接触。 接触冲刷:渗流垂直于渗透系数相差悬殊的 2 种土层渗透,将细颗粒土层的颗粒
带到粗颗粒土层中的现象。 临界水力梯度:指渗流出逸面处开始发生流土或管涌时的水力梯度。 实际水力梯度:指沿渗透途径水头损失与渗透途径⻓度的比值。 允许水力梯度:临界梯度除以一个折减系数。 泥石流:发生在山区的一种含有大量泥砂、石块的暂时性湍急水流,主要是降雨
6.简述场地地震效应有哪些。 场地地震效应:在地震作用影响所及的范围内,与地面出现的各种震害或破
坏,称为地震效应。
(1)场地破坏效应: 地面破裂—地震断层或地面开裂。 地基失效--松软土体震动变形破坏。
斜坡破坏效应--地震诱发的崩塌、滑坡、水体溃决等。 (2)场所震动效应:震动造成造成直接破坏和人员伤亡。 7.简述中国地震小区划三个发展阶段的特点。 发展分三个阶段: (1)调整烈度小区划:同一烈度区内,根据基本烈度按场地条件调整。测 Vs,地下水埋深等工程地质条件。(20 世纪 50-60 年代用,目前已经不用) (2)调整反应谱小区划:确定场地类别,根据场地类别定反映谱(3 类)。
4.简述地震地质条件 脆性材料在构造应力高的地区的特殊点处:端点、拐点、交汇点、分支点和
错列点。 光测弹性力学模拟:采用具有特殊性质(暂时双折射现象)的透明材料制
成研究对象的模型,用仪器测出模型在相似载荷作用下光学性质的变化,以达到 分析模型中的应力分布之实验方法。
5.简述利用地震波记录恢复地震应力场和发震断层的步骤。
砂土受振动时,每个颗粒都受到其值等于振动加速度与颗粒质量乘积的惯性 力的反复作用。如振动前砂土处于疏松排列状态,在振动加速度的反复荷载作用 下,必然逐步加密。如果砂土位于地下水位以下的饱水带,要变密就必须排水。 如砂的渗透性不良,排水不通畅,则前一周期的排水尚未完成,下一周期的孔隙 度再减小又产生了。于是就产生了剩余孔隙水压力或超孔隙水压力。故随振动持 续时间的增⻓,剩余孔隙水压会不断累积而增大,当其等于总应力时,有效应力 为 0,砂土变为流动状态。
孔隙比之差和最松状态的孔隙比与最紧密状态的孔隙比之差的比值。 标贯击数 N<=10, 松散 10-15,稍密, 15-30,中密, >30, 密实
(5)级配不连续的土粒径<1mm 的颗粒含量>40%; (6)塑性指数(Ip)<10。
12.说明用标准贯入法判定砂土液化公式中各参数的含义。 (1)液化 《建筑抗震设计规范》15m 内 N63.5 的实测值,N63.5〈 Ncr
体积恒定不变。 地震波:震源释放的能量以弹性波的形式向四处传播,这种弹性波就是地震波。 地震波种类:体坡: P 波(primary wave)(初波,纵波,压缩波)
质点振动方向与波前进方向一致, 振幅小,速度快,周期短 S 波(secondary wave)(次波,横波,剪切波)
质点振动方向与波前进方向垂直,振幅大,速度慢,周期⻓ 面坡: R 波(瑞利波),滚动,垂直平面上下动
诱发。危害建筑、交通、农田和生命。 粘性泥石流:固体物质占 40%-60%,密度 1.6-2.4t/m3,整体性好,爬高和截弯取
直,堆积区不散流,无分选 稀性泥石流:固体物质占 10%-40%,密度 1.2-1.4t/m3,上部水下部石块,强烈冲刷
沟床,堆积区扇状松散,有一定的分选性 谷坊:谷坊是在易受侵蚀的沟道中,为了固定沟床而修筑的土、石建筑物。
象的综合。 渗透变形:渗透力达到临界值,岩土中的颗粒发生移动、悬浮的作用和现象; 管涌(潜蚀):渗流作用下单个土颗粒发生移动的现象;主要发生在不均匀的卵
砾类土和砂类土中。小水力梯度下也能发生。 流土:渗流作用下一定体积的土颗粒同时发生移动、悬浮隆起和顶穿现象。主要
发生在颗粒均匀的粉土和砂土,泥化夹层、断层破碎带等填充物等。大水力 梯度下发生。 接触流土:渗流沿着渗透系数相差悬殊的 2 种土层接触面带走细颗粒的现象。
没有考虑覆盖层厚度和地下水。 1978 年的抗震规范根据强震记录的 28 个加速度记录曲线,将场地分 3 类: I 类:基岩 II 类:一般土 III 类:软弱土层,饱水疏松粉细砂土,淤泥和淤泥质粘土
(3)设计地震动小区划:根据场地条件,输入地震波,计算场地振动加速 度。
地震危险性分析Leabharlann Baidu确定基岩地震动参数 场地地震反应分析:由基岩向上输入竖向剪切波,求出地面加速度和反应谱。
坚硬、均匀地基 深基础,形式相同 3. 结构选型 (1)建筑:
对称结构,设抗震缝,沉降缝。 减轻重量,降低重心。 加强连接。 (2)水工建筑 坝型:土石坝、混凝土重力坝抗震好,连拱坝、支墩坝则抗震不好。 结构:密实,降低水位,转折处应加强。
10.分别说明砂土渗流液化和震动液化的机制。 (1)振动液化
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