第四章区域稳定性问题
区域稳定性问题
根据我国经验，一般在Ⅵ度以上，Ⅸ以下的基本烈度区设 防，而在Ⅵ以下的基本烈度区不设防。
四、地基的地震效应
1.场地地质因素对烈度的影响 (1)岩土层类型及性质的影响 a.地基刚度的不同对建筑场地的烈度具有明显的影响
b.土层的厚度对震害也有明显影响 (2)地形条件的影响 在孤立突出的山丘、山梁、河谷边岸或悬崖陡壁边缘部 位，都表现为震害加大，烈度增高，而低洼沟谷则震害减小。 (3)．地下水的影响
宏观液化的唯一鉴定标志就是该场地是否发生了喷水冒砂或
液化变形。不论喷水冒砂或液化变形严重，人们都可以肯定该土
层发生了液化，这就是宏观液化。 1）只有宏观液化才是实际有效进行判别的客观标准； 2）只有产生了喷水冒砂或液化变形，才有明显的工程意义。
1.液化的影响因素
(1)．地震因素 a.产生液化的烈度阀值为Ⅺ度。当地震小于5级时，从 中国的地震文献中没有发现喷水冒砂纪录。震级5级时震中 烈度为Ⅺ度，据此估计，砂土液化的最低烈度是Ⅺ度。
(2)静力触探试验判别法
(3)等效均匀循环剪力法
六、软土地基震陷 七、地面脉动卓越周期的测试 八、工程场地的地震危险性评价
1.地震危险性评价的确定性方法
2.地震危险性评价的概率性方法
第4节
一、概述
水库地震
水库诱发地震是指水库蓄水后，改变了库区的水文地质条件和天然应力场， 使库区及其邻近地带的地震活动性明显增强的现象。
1973年提出能动断层这一术语代替活断层。美国核管理委 员会和国际原子能委员会规定，具有下列一个或几个特征的断 层，即可认为是能动的： （1）在过去3.5万年内，在地表或近地表处至少发生过一次 运动，或在过去50万年内发生过重复性质的活动；
（2）有足够精确的仪器测定的记录证明大地震活动与断层 有直接关系； （3）与由(1）和(2）的特征确定的能动断层有构造联系， 当已知能动断层运动时，它会预期伴随活动。 这一定义已在我国核安全局、国家地震局有关规定中采用。
工程地质学知识点
第一章绪论1、概念（1）、工程地质学研究人类工程活动与地质环境之间相互制约的关系，以便科学评估，合理利用，有效改进和妥善保护地质环境的科学。
（2）、工程地质条件指工程建筑物所在地区与工程建筑有关的地质环境各项因素的综合。
（3）、工程地质问题工程建筑条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。
（4）、岩土工程土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程。
2、简述人类活动与地质环境的关系（1）地质环境对人类活动的制约①影响工程活动的安全②影响工程建筑的稳定性和正常使用（2）人类活动对地质环境的制约（工程活动破坏地质环境）（3）工程活动与地质环境之间的相互制约人类开采矿产会对地质环境造成破坏，形成各类地质灾害。
地质环境影响人类工程活动，比如工程建设必须作地下水保护论证、渗漏评价、地质灾害危险性评估、压覆矿产调查等等3、工程地质条件主要包括哪些？①岩土类型及性质（地层岩性与性质）②地质构造（断层、褶皱、节理等）③地形地貌（平原、丘陵、山区等）④水文地质（地下水成因、埋藏、动态、成分等）⑤不良地质现象（滑坡、岩溶、泥石流等）⑥天然建筑材料（砂砾、石块等）4.工程地质问题主要包括哪些？①区域稳定性问题②地基稳定性问题③斜坡稳定性问题④围岩稳定性问题5.工程地质学的研究内容和任务是什么？（1）区域稳定性研究与评价一由内力地质作用引起的断裂活动，地震对工程建设地区稳定性的影响（2）地基稳定性研究与评价一指地基的牢固，坚实性（3）环境影响评价一指人类活动对环境造成的影响总的来说就是研究工程建设与地质环境的相互制约关系，促使矛盾转化和解决，既保证工程安全，经济，正常使用，又合理开发和利用地质条件6.说明工程地质在土木工程建设中的作用。
建筑场地工程地质条件的优劣直接影响到工程的设计方案类型，施工工期的长短和工程投资的大小，影响基础建设7•何谓不良地质条件？为什么不良地质条件会导致建筑工程事故？对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象，如崩塌，滑坡，泥石流等；它们既影响场地稳定性，也对地基基础、边坡工程、地下洞室等具体工程的安全、经济和正常使用不利。
区域稳定性
合肥工业大学资源与环境工程学院
第2章 区域稳定性理论
2.1概述
区域稳定性：指在内、外动力作用下、现今一定区域地球表层的相对稳定 程度及其对工程建筑安全的影响程度。
（2）构造控制理论： 以构造稳定性分析评价作为区域地壳稳定性评价的核心内容，强调内
动力产生的构造活动性和构造块体稳定状态是区域地壳稳定性研究的主体。
（3）区域稳定工程地质理论 以区域稳定性工程地质评价为核心，将区域地壳稳定性评价分为构造 稳定性评价、地面稳定性评价和场地稳定性评价三个层次。
区域稳定性分级与分区理论 区域稳定性评价： • 全面研究分析一定地区地壳结构和地质灾害分布规律 • 结合内、外动力地质作用，岩土体介质条件及人类工程活动诱发或叠加
区域稳定性研究的基本任务:
1）研究区域工程地质特征； 2）区域稳定性评价； 3）研究区域工程地质改造，并强调对任何重大工程项目都应该研究区 域稳定性问题。
区域地壳稳定性：地球内动力地质作用（如地震、火山活动、断层错动以 及显著的地壳升降运动等）对工程建设安全稳定的影响程度。
研究区域地壳稳定性的目的：
区域地壳稳定性评价指标
区域地壳稳定性评价指标 定性和半定量指标包括： （1）地质指标：地壳结构、深断裂、活动断裂、第四纪地壳升降运动速 率、叠加断裂作用； （2）地球物理指标：重力梯度、地热流值、静压力差值、地震应变能、 地震震级和地震烈度。
区域稳定性评价方法 评价步骤：
（1）收集分析资料； （2）野外调查研究； （3）室内研究； （4）评价和分区；
第四章 区域稳定性问题
③正断层 在错动过程中，垂直断面走向的水平方向有所伸长。伴 随这类断层活动的变形(下沉)和分支断层错动，主要集中于 下降盘。与河谷平行断面倾斜的正断层，可以使拦河坝产生 比其它形式断层运动更宽的初始裂缝（下图）。一般说来， 这类断层的可识别程度介于走滑断层和逆断层之间，其影响 带宽度和对工程的危害程度也介于两者之间。
在基础理论、研究思维方法等方面的一些新进展。
1)学科理论体系的建立和完善。重点论述地壳稳定性分析、主要 地质灾害风险估算和地壳稳定性评价3个层次的基础理论。
2)研究思路和方法不断更新。主要论述系统的、多层次的研究思
路；动态的、发展演化的研究思路和多种方法相互补充验证的研究思 路。
第二节 活断层的工程地质研究
美国原子能委员会:
狭义上,是全新世一万年以内; 广义上,能动的断层,过去3.5万年内活动过; 过去50万年内反复活动过,与之有联系的断层; 有地震活动记录的断层。
在我国:分铁路1万年内; 核电站5万年内。
2．活断层的基本特征
(1)深大断裂反复活动的产物；
(2)具有继承性，反复性； (3)具有两种活动方式：
补充阅读:
(2)我国区域地壳稳定性研究的新进展 区域地壳稳定性研究是工程地质学中与地质力学和构造地质学关 系密切的一个分支学科。近10年来，随着国家大型工程建设的高速发 展，区域地壳稳定性研究取得了长足的进步，逐步形成了自己的学科 理论——区域地壳稳定性工程地质学。我们从两个方面介绍这门学科
在我国逆冲型活断层主要发育于西部地区。 受印度板块年速率约6cm的NNE向俯冲的推挤， 自南而北有喜马拉雅山南麓逆冲推覆断层，天 山南侧，天山北侧逆冲推覆断层等几个长达数 百公里走向近东西的逆冲型活断层，青藏断块 东界的北段，则有走向北东的龙门山逆掩推覆 断层；所有这些断层都是活动性强烈的发震断 层。
现代控制第四章
试确定系统平衡状态，以及在平衡状态附近的稳定性。
x1 x2 0 x1 0 解： 1)找xe点 2 x2 a(1 x1 )x2 x1 0 x2 0 则xe 0 0
T
第四章 稳定性与李雅普诺夫方法
x1 x2 2) 线性化 x2 x1 ax2 0 1 则 A 1 a
第四章 稳定性与李雅普诺夫方法
4. 不稳定
如果对于某个实数ε 0和任一实数δ 0, 不管δ这个实数多么小，由S(δ)内出发的状态 轨线，至少有一个轨线超过S(ε)，则称这种平 衡状态xe不稳定． 几何意义：（P160,fig.4 3)
练习：
第四章 稳定性与李雅普诺夫方法
图（a）、(b)、(c)分别表示平衡状态为稳定、 渐近稳定和不稳定时初始扰动所引起的典型轨迹。
第四章 稳定性与李雅普诺夫方法
2. 渐近稳定
如果平衡状态xe 是稳定的，而且当t无限增长时， 轨迹不仅不超出S(ε)，而且最终收敛于xe，则称这 种平衡状态xe渐近稳定． 几何意义：（P160,fig.4 2)
第四章 稳定性与李雅普诺夫方法
3. 大范围渐近稳定
如果平衡状态xe 是稳定的，而且从状态空间中 所有初始状态出发的轨迹都具有渐近稳定性，则称 这种平衡状态xe大范围渐近稳定．
第四章 稳定性与李雅普诺夫方法
第四章
稳定性与李氏方法
§4-1 李雅普诺夫关于稳定性的定义
一. 平衡状态(xe )
设所研究系统的齐次状态方程为 X(t) f(x, t) 若对所有t,状态x满足X(t) 0，则称该状态x 为平衡状态，记为xe．故有下式成立： f(xe , 0 t)
第四章 稳定性与李雅普诺夫方法
工程地质学知到章节答案智慧树2023年长春工程学院
工程地质学知到章节测试答案智慧树2023年最新长春工程学院绪论单元测试1.工程地质问题主要包括哪些？（）参考答案:地基稳定性问题;区域稳定性问题;围岩稳定性问题;斜坡稳定性问题2.不良地质条件是指对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象，如崩塌，滑坡，泥石流等；（）参考答案:对3.工程地质问题是工程建筑条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。
（）参考答案:对4.工程地质学的核心理论是工程活动与地质环境相互作用理论。
（）参考答案:对5.地质环境与人类工程活动的相互作用主要体现在地质环境对人类工程活动的制约与人类工程活动对地质环境的改造作用。
（）参考答案:对6.工程地质条件是与工程建筑物无关的地质因素的综合。
（）参考答案:错7.土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程。
（）参考答案:对8.工程地质学的主要研究方法包括地质学方法、实验和测试方法、计算方法和模拟方法。
（）参考答案:对第一章测试1.在矿物上边的条痕是指( )参考答案:粉末的颜色2.某种岩浆岩中SiO2的含量为45%—52%，则该岩石属于( ).参考答案:基性岩3.在胶结物中，强度最大的是( )参考答案:硅质4.关于矿物的解理下列何种叙述是不正确的？（）。
参考答案:矿物解理完全时则断口显著5.碎屑岩常见的胶结方式有（）。
参考答案:孔隙式胶结;基底式胶结;接触式胶结6.属于变质岩典型构造的是（）构造。
参考答案:板状;片麻状7.红柱石是变质岩特有的矿物成分。
（）参考答案:对8.大理石属于沉积岩。
（）参考答案:错9.由外力作用导致岩石成分、结构、构造变化的作用称为变质作用。
（）参考答案:错第二章测试1.地壳运动是指由（）引起的地壳组成和结构发生变形与变位的运动。
参考答案:内力地质作用2.地质构造指缓慢而长期的（）使岩石发生变形，产生相对位移，形变后所表现出来的种种形态。
参考答案:地壳运动3.在底层没有倒转的前提下，地层层序法是利用（）的原理，确定地层的排序。
水文地质工程地质概论总结
⽔⽂地质⼯程地质概论总结⼀、绪论1、常见⼯程问题：①地基稳定性问题②斜坡稳定性问题③洞室围岩稳定性问题④区域稳定性问题2、⼯程地质学的研究对象和任务研究对象：研究地质环境与⼈类⼯程活动之间的关系，⼆者⽭盾的转化和解决⽅法地质环境：地壳表层和⼀定深度的地质条件的综合,指以岩⽯圈为主，在和⼤⽓、⽣物、⽔圈的相互作⽤中形成和演化的⼈类⽣活、⽣存和⼯程设施受其影响的周围的岩⼟介质⼈类⼯程活动：指采取⼯程措施进⾏能源、资源开发利⽤、⼯农业基础设施和⼈民⽣活设施的建设等有关活动，包括规划、设计、施⼯、开采和运⾏地质环境⼈类⼯程活动相互作⽤是否适合⼯程建筑，对建筑物稳定性造成的危害，消除危害的措施引起何种地质环境变化，对周围环境造成的危害，保护环境的对策3、地质环境与⼈类⼯程活动的关系依存关系：⼈类⼯程建设不能脱离地质环境制约关系：⼈类的⼯程活动在某种程度上受到地质环境的制约双向作⽤：⼀⽅⾯地质环境⼜会受到⼈类⼯程活动的影响，另⼀⽅⾯⼈类⼯程活动要受地质环境的制约4、研究任务①阐明建筑地区的⼯程地质条件②论证建筑物所存在的⼯程地质问题③选择地质条件优良的建筑场址④研究⼯程建筑物兴建后对地质环境的影响⑤提出有关建筑物类型、规模、结构和施⼯⽅法的合理建议⑥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查明⼯程地质条件是基本任务，⼯程地质问题的分析、评价是中⼼任务5、⼯程地质与地质⼯程的关系⼯程地质学：⼯程地质学是地质学的分⽀学科，⼜是⼯程与技术科学、基础科学的分⽀学科，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，属于应⽤地质学的范畴。
包括岩⼟⼯程性质、⼯程动⼒地质作⽤、⼯程地质勘察理论和技术⽅法、区域⼯程地质和环境⼯程地质等的研究地质⼯程是指以地质体作为建筑材料，以地质体作为⼯程结构，以地质体赋存环境做建筑环境建设起来的⼀种特殊⼯程，如地基、边坡、地下⼯程、钻井、地质灾害防治、地质环境整治等。
岩石力学第四章 巷道围岩应力分布及其稳定性分析
pi
Cct g
1 1
sin sin
r a
1sin
Cctg
由厚壁筒公式：
r
p1
R2 0
r2
R
R02 r2
p1
R2 0
r2
R
R02 r2
r 2p
塑性区半径的确定：
1sin
R0
a
p pi
Cctg Cctg
1
sin
2sin
塑性区围岩应力分布规律：
当λ=1时，根据围岩变形状态，可将巷道周围岩体从周边开始 向深部分为4个区域：
λ不同时切向应力随角度变化的对应值
θ
0°
15°
30°
45°
60°
90°
λ
1
2p
2p
2p
2p
2p
2p
1/2
2.5p 2.36p 2p 1.5p
p
0.5p
1/3
2.66p 2.49p 2p 1.33p 0.66p 0
1/4
2.75p 2.55p 2p 0.8p 0.5p -0.25p
2、椭圆形巷道次生应力分布
③、弹性变形区：区内岩体处于弹性状态，区内各点应力高于原 岩应力，应力接触后能恢复到原岩应力状态。
④、原岩状态区：不受开挖影响，仍处于原岩状态。
当λ≠1时，塑性区的形状随测压系数λ不同而改变，此外塑性 区的形状还受巷道形状、围岩强度和原岩应力大小的影响。
影响塑性区半径的因素：
①、巷道所在处的原岩应力越大，巷道埋深越深，则塑性区范围 越大。
u
ua
u0
1
2E
pa1
1
3
4 cos
川藏铁路建设工程中的工程地质问题综述
川藏铁路建设工程中的工程地质问题综述提要：川藏铁路是中国境内一条连接四川省与西藏自治区的快速铁路，是中国国内第二条进藏铁路。
自晚清时期便开始相关的建设，对我国西藏以及整体经济建设起到了至关重要的作用。
值得注意的是，建设川藏铁路需要克服多种困难，被誉为“最难建的铁路”。
本文基于川藏铁路建设之中的困难结合工程地质所学内容，进行详细分析与介绍。
关键词：川藏铁路；工程地质问题；地基稳定性；斜坡稳定性；洞室围岩稳定性；区域稳定性1.引言川藏铁路西起西藏东至四川，穿越省份较多，且跨越我国几条重要河流以及多座山峰，中途地形差异也较大，包含四川盆地在内，因此。
该特点决定了修建川藏铁路的不易：川藏铁路的修建面对着全球最为复杂的工程地质条件。
【1】对川藏铁路建设之中的工程地质问题进行分析就显得尤为重要。
2.川藏铁路工程地质条件分析2.1 川藏铁路岩土类型及其工程性质川藏铁路途中含有蚀变岩、泥质岩、粘土岩、软土等不良地质。
蚀变往往直接影响岩石的工程地质性质。
弱化的蚀变岩会带来不利的工程地质影响。
许多类型的岩脉侵入围岩，它们的蚀变有时会形成较多的黏土矿物。
泥质岩具有可塑性、吸水性等物理性质，这些性质对工程建设有极其不利的影响，所以必须注重。
软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、扰动性大、透水性差、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
因此这些特点对于建设施工包括建成后的稳定性问题都会产生影响。
2.2 川藏铁路地形地貌川藏铁路地形较复杂，如下图所示，一方面川藏铁路路线较长，跨越多省；另一方面各省的地形情况不一样，例如西藏地区海拔高，而四川地势较低；途径多条河流，对建设的阻力也较大。
因此可知建设川藏铁路的地形地貌影响因素较多，复杂程度可想而知。
2.3 川藏铁路水文地质条件由于川藏铁路经过多条河流，地下水和地表水含量丰富，因此受到的相应约束较大。
建设川藏铁路这一行为将或多活动影响地下水场，而地下水场的变化就可能导致相应的岩石土层性质发生变化。
第四章 活断层
第二篇与区域稳定性有关的工程地质问题第四章活断层的工程地质研究地壳岩体具有复杂的“块断结构”，这些断块结构及其最新活动性就是控制区域稳定性的最基本因素，而深入研究其边界构造深大活动性断裂的活动特征，则是区域地壳构造稳定性评价的基础。
1．基本概念与研究意义(1) 新断裂及新断裂网络：所谓新断裂，是指在最新构造应力场下形成与发展的断裂。
在一个特定的区域内不同性质的新断裂往往构成一定的网络，并能客观地反映出最新构造应力场的特点。
(2) 活断层：活断层是新断裂网络中目前正在活动或有可能活动的特定成分。
活断层一般理解为目前正在活动的断层，或在近期地质时期曾经活动过、极有可能在不远的将来重新活动的断层。
后一种情况称为“潜在活断层”。
①近期地质历史时期？②不远的将来？--一般理解为重要建筑物的使用年限，约100～200a。
（3）研究意义①地面错动、地形变形；②地震—较大范围内的建筑物受损；2．活断层的基本类型及特征（1）按活动形式及力学性质分类①逆断层：活动性逆断层上升盘地表变形特征由于位移是水平挤压形成的：a.断层带较宽，波状延伸；b.断层面两侧间的距离总是因位移而缩短；c.断层上盘产生上升隆起变形，常发育多条分支或次级断层错动(逆断)；d.上盘抬升岩体易产生滑坡；地球上多数山系以逆断层为其边界，如喜马拉雅山、安第斯山等。
世界上许多强震都是伴随板块俯冲带或大陆碰撞带的逆断层活动而发生的。
②正断层：活动性正断层下降盘地表变形特征地壳岩体承受水平张应力，或σ1垂直作用（图示）：a.断面倾角较陡，一般为60º～80º（图示）；b.垂直断层面走向的水平距离随断层错动而增大。
c.伴随这类断层活动的地形变(下沉)和分支断层错动(正断)，主要集中在下降盘(上盘)。
地壳承受水平拉张作用—洋中脊；大陆上以活动性正断层为主的著名地区有东非裂谷、欧洲莱因地堑、俄罗斯贝加尔湖地堑等。
③走向滑动或平移断层：a.断层面两侧相对剪切水平运动，相对垂直运动很小。
常见工程地质问题及其处理方法(二)及第四节
（三）地下工程围岩的稳定性1．地下工程位置选择的影响因素地下工程位置的选择，除取决于工程目的要求外，还需要考虑区域稳定、山体稳定及地形、岩性、地质构造、地下水、地应力等因素的影响。
【例题】以下说法正确的有（）。
A.一般在坚硬完整岩层中开挖，围岩稳定、进度快、造价低B.凝灰岩、页岩，稳定性差，不宜建大型地下工程C.若地下工程必须切穿软硬不同的岩层组合时，应将坚硬岩层作为地板D.避免将坚硬岩层置于顶部，易于造成顶板悬垂或坍塌E.软弱岩层位于地下工程两侧较为有利，不容易引起边墙或底板鼓胀变形【答案】AB【解析】C错误，若地下工程必须切穿软硬不同的岩层组合时，应将坚硬岩层作为顶板；D错误，避免将软弱岩层或软弱夹层置于顶部，后者易于造成顶板悬垂或坍塌。
E错误，软弱岩层位于地下工程两侧或底部也不利，容易引起边墙或底板鼓胀变形或被挤出。
2．围岩的工程地质分析(1)围岩稳定性分析。
围岩在压应力、拉应力作用下能否破坏，一般可采用如下判据：一是围岩的抗压强度和抗拉强度是否适应围岩应力；二是围岩的抗剪强度是否适应围岩的剪应力。
由于岩体变形与破坏的形式多种多样，主要有五种：(2)围岩的分类。
主要是鉴于围岩的稳定性对围岩进行分类，不同建设行业对围岩的分类尚不尽相同。
3．提高围岩稳定性的措施目前，用以提高围岩稳定性的工程措施主要有传统的支撑或衬砌、喷锚支护两大类。
【例题】用以提高围岩稳定性的工程措施主要有传统的支护或衬砌和喷锚支护两大类。
喷混凝土具备以下几方面的作用（）。
A.不能紧跟工作面，速度快。
B.不能使围岩的应力状态得到改善C.不能提高岩体的强度和整体性D.可以起到承载拱的作用【答案】D【解析】喷混凝土具备以下几方面的作用：①能紧跟工作面，速度快，因而缩短了开挖与支护的间隔时间，及时地填补了围岩表面的裂缝和缺损，阻止裂隙切割的碎块脱落松动，使围岩的应力状态得到改善。
②由于有较高的喷射速度和压力，浆液能充填张开的裂隙，起着加固岩体的作用，提高了岩体的强度和整体性。
岩土工程优势结构面理论应用概述
岩土工程优势结构面理论应用概述一、前言优势结构面理论是罗国煜教授在几十年实践基础上建立起来的，首先就岩坡问题于1979年提出，正式发表于1981年。
之后，在工程地质、岩土工程、地质灾害和环境地质中得到了广泛的应用，并取得了重要成果。
近六、七年将优势结构面理论继续应用于一些岩土工程实践中，使得优势结构面理论得到了深化和发展，其应用范围得到了拓展。
当前建筑中，一般都是以新的思路、新的分析方法去解答问题。
例如常见的岩土质量、岩体地基变形以及岩体力学选择等等问题。
这几个问题在施工中容易被忽视，在施工中如果正视这些问题，如果使得稳定性得到保障，那么岩土工程质量会提升。
二、优势结构面理论岩土结构控制论最初是由中国科学院地质研究所提出来的，很多学者也开始对该理论进行研究和使用。
优势结构面分析观点在这一理论中得以发展，并且取得了可喜可贺的进展。
岩体结构控制论认为，岩体是不完整的，它被各式各样的结构面进行切割。
这些切割主要包含节理裂缝、劈理、断层面以及软弱层等等。
优势结构面在结构面中基于一定的优势指标找出相对稳定的岩体稳定性结构层，这样可以更好把握工程基础。
在优势结构面理论中，最大的优、特点就是需要重视扎实，系统的地质分析过程，在优势面中认真找出破坏模式，在建立起对应的力学数学模型，这样进行向量化分析时，分析结果才更准确，从而获得良好发展效果。
选择优势结构面时，需要根据优势指标加以确定和选择，这样才可以基于一定的优势指标开展，从而确定出优势面。
三、岩土工程区域问题（一）岩土工程区域稳定性问题区域稳定性指的是构造稳定性，在优势结构面理论中，该理论认为对于任何一个工程。
在进行工程宏观建设时，应该从宏观上看该工程稳定性，使用到区域优势结构面分析。
地基本身比较稳，及时其他不稳。
如果深入研究就会明白，深部有一条大的活断裂，这样会使得桥墩本身逐渐失去稳定性。
如果往更大的方向分析查看，其实他本身就是不稳的。
沿着结构面整个桥墩都会坍塌。
工程建设中的主要工程地质问题
任何边坡都具有一定坡度和高度，在重力作用下，边坡岩土体均处于一定的应力状态，如 果应力发生变化就会导致边坡变形失稳。一般情况下，影响边坡稳定的主要因素有岩层产状、 岩石性质、岩体结构、水的作用、地形地貌及人为因素等。
1) 岩层产状。
当岩层倾角较大时，在背斜山的两坡，单斜山、单斜谷的顺坡开挖路基时，都存在发生顺层 崩塌、滑坡等潜在地质灾害的危险，不宜选线修路。
3) 地质构造条件。 地质构造是控制岩体完整性、稳定性的重要因素，裂隙和断层亦是地下水渗透的直接通
道，隧道选址时应尽量避开地质构造复杂的地区。 ① 岩层产状对隧道选址的影响。当隧道轴线与岩层走向平行时，在水平或近水平的岩层中
修建隧道，地质条件较好，但应将隧道位置选在厚层状均质岩层中。
在倾斜岩层中修建隧道，一般是不利的，因为开挖隧道切断倾斜岩层后，容易造成隧道两 侧边墙所受的侧压力不一致，导致局部变形；在直立或近直立岩层中修建隧道，也是不利的， 特别是将隧道位置选在其厚度与隧道跨度相等或小于隧道跨度的直立软弱岩层中时，更是十分 不利的；一定不能把隧道位置选在软硬岩层的分界线上，因为隧道顶部的地层岩性不同，容易 产生不均匀变形，或在地下水作用下向下滑动，破坏隧道。
3、道路冻害
破坏形式: 路面冻胀 路基翻浆
防治措施: 铺设毛细割断层; 换土; 设排水沟; 提高路基标高; 修筑隔热层.
影响因素: 气温 路基土的性质 水文地质条件 地形特征和植被情况
4、建筑材料
路基工程需要的天然建筑材料种类多,数量大，而且要求各种材料产地沿线两侧零散分布。 建筑材料直接影响工程的设计方案和布局以及质量和造价.
1) 地形条件。 隧道进、出口地段最好是基岩出露比较完整或坡积层较薄，地形边坡应下陡上缓，洞口岩层
简述工程地质问题的概念及其包括的具体内容
简述工程地质问题的概念及其包括的具体内容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。
主要的工程地质问题包括：
（1）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。
（2）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。
（3）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、地下水涌水等。
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。
（4）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。
传热学第四版课后题答案解析第四章
4-4、试对附图所示的等截面直肋的稳态导热问题用数值方法求解节点2，3的温度。图中 .肋高H=4cm,纵剖面面积 导热系数 。
解：对于2点可以列出：
节点2：
节点3： 。
由此得：
， ，
，于是有： ，
，代入得：
， ，
， ，
，
。
离散方程的建立
4-5、试将直角坐标中的常物性无内热源的二维稳态导热微分方程化为显式差分格式，并指出其稳定性条件（ 。
3 28.8671875 23.49609375 22.24607565 15.18554258
4 28.93554258 23.53027129 22.28027129 15.20263565
5 28.95263565 23.53881782 22.28881782 15.20690891
6 28.9569089 23.54095446 22.290955445 15..20797723
Fo=0.2及0.24时计算结果的对比列于下表：
Fo=0.2
Bi=0.1
Bi=1
Bi=10
第一项的值
0.94879
0.62945
0.11866
前六和的值
0.95142
0.64339
0.12248
比值
0.99724
0.97833
0.96881
Fo=0.2
Bi=0.1
Bi=1
Bi=10
第一项的值
0.99662
第四章
复习题
1、试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。
2、试说明用热平衡法建立节点温度离散方程的基本思想。
传热学第四版课后题答案第四章分析
第四章复习题1、 试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。
2、 试说明用热平衡法建立节点温度离散方程的基本思想。
3、 推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，为什么前者得到的是精确描述，而后者解出的确实近似解。
4、 第三类边界条件边界节点的离散那方程，也可用将第三类边界条件表达式中的一阶导数用差分公式表示来建立。
试比较这样建立起来的离散方程与用热平衡建立起来的离散方程的异同与优劣。
5．对绝热边界条件的数值处理本章采用了哪些方法？试分析比较之．6．什么是非稳态导热问题的显示格式？什么是显示格式计算中的稳定性问题？7．用高斯－塞德尔迭代法求解代数方程时是否一定可以得到收敛德解？不能得出收敛的解时是否因为初场的假设不合适而造成？8．有人对一阶导数()()()221,253x t t t xti n i n i n in ∆-+-≈∂∂++你能否判断这一表达式是否正确，为什么？ 一般性数值计算4-1、采用计算机进行数值计算不仅是求解偏微分方程的有力工具，而且对一些复杂的经验公式及用无穷级数表示的分析解，也常用计算机来获得数值结果。
试用数值方法对Bi=0.1,1,10的三种情况计算下列特征方程的根:)6,2,1( =n n μ3,2,1,tan ==n Binn μμ并用计算机查明，当2.02≥=δτa Fo 时用式（3-19）表示的级数的第一项代替整个级数（计算中用前六项之和来替代）可能引起的误差。
解：Bi n n =μμtan ，不同Bi 下前六个根如下表所示：Bi μ 1 μ2 μ3μ4 μ5 μ60.1 0.3111 3.1731 6.2991 9.4354 12.5743 15.7143 1.0 0.8603 3.4256 6.4373 9.5293 12.6453 15.7713 101.42894.30587.228110.200313.214216.2594Fo=0.2及0.24时计算结果的对比列于下表：Fo=0.2 δ=xBi=0.1 Bi=1 Bi=10 第一项的值 0.94879 0.62945 0.11866 前六和的值 0.95142 0.64339 0.12248 比值 0.997240.978330.96881 Fo=0.2 0=x Bi=0.1 Bi=1 Bi=10 第一项的值 0.99662 0.96514 0.83889 前六项和的值0.994 0.95064 0.82925 比值1.0021.015251.01163Fo=0.24 δ=xBi=0.1 Bi=1 Bi=10 第一项的值 0.94513 0.61108 0.10935 前六项的值 0.94688 0.6198 0.11117 比值 0.998140.986940.98364 Fo=0.24 0=x Bi=0.1 Bi=1 Bi=10 第一项的值 0.99277 0.93698 0.77311 前六项和的值0.99101 0.92791 0.76851 比值1.001771.009781.005984-2、试用数值计算证实，对方程组⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=-+5223122321321321x x x x x x x x x用高斯-赛德尔迭代法求解，其结果是发散的，并分析其原因。
《区域构造稳定性》课件
地球化学勘探
总结词
地球化学勘探是利用地球化学原理和方法，研究地表和地下介质中元素分布和迁移规律的方法，对于评估区域构 造稳定性具有一定的参考价值。
详细描述
地球化学勘探主要包括岩石地球化学测量、土壤地球化学测量、水地球化学测量等方法，通过这些方法可以了解 区域内元素的分布和迁移规律，为评估区域构造稳定性提供一定的参考依据。
《区域构造稳定性》 ppt课件
目录
CONTENTS
• 区域构造稳定性概述 • 区域构造稳定性分析 • 区域构造稳定性评价 • 区域构造稳定性工程实践 • 未来研究方向与展望
01
区域构造稳定性概 述
定义与重要性
定义
区域构造稳定性是指在较大区域内，地壳构造的相对稳定程度，即地壳变形的 速率、幅度和方向等特征在长时间尺度内保持相对稳定的能力。
重要性
区域构造稳定性直接关系到人类工程建设的可行性、安全性以及资源开发利用 的可持续性，是地质工程、岩土工程和地震工程等领域的重要研究内容。
区域构造稳定性的影响因素
地质构造因素
包括地壳运动、断裂活动、岩浆活动等，这些因素通过影响地壳的 应力状态、岩石的力学性质等，对区域构造稳定性产生影响。
地球物理场特征
地球物理场的变化可以反映地壳的应力状态、地壳厚度和地壳结构 的差异，从而影响区域构造稳定性。
气候变化
气候变化可以影响地表水和地下水的水位、流量等，从而影响地壳的 应力状态和变形，对区域构造稳定性产生影响。
区域构造稳定性的评估方法
地质分析法
01
通过对地质资料的分析，了解区域地质构造特征、地壳运动规
律和岩土体性质等，评估区域构造稳定性。
构造应力场
构造应力场是指由地壳运动和地质构造引起的应力场，它对区域构 造稳定性和地质灾害的发生具有重要影响。
3工程地质学-区域稳定性问题
• 其它标志
– 大地测量取得的构造形变资料； – 地球物理场异常； – 断裂发震的频率与强度资料等。
• 活断层的判断，必须结合现场工程地质勘 察要求，航卫片、钻孔、探槽等多种方法 综合分析。
活断层对工程地质的影响
• 影响工程地质的活断层的特性有：
– 断层类型 – 规模 – 错动速率 – 活动周期等
地震烈度：是指某地区的地面和各种建筑物、 构筑物遭受一次地震的影响和破坏程 度，即地震对建筑物破坏和变形的强 烈程度，它是综合评定历史地震宏观 震害程度的依据。 烈度不仅与地震震级大小有关，也 与震源深度、离震中的距离及地震波 所通过的介质条件等多种因素有关。 一次地震，震级虽然只有一个，但随 震中距增大，地震烈度值则逐渐递减。
3、塌陷地震：由于地下岩 洞或矿井顶部塌陷而引起 的地震称为塌陷地震。 这类地震的规模比较 小，次数也很少，即使有， 也往往发生在溶洞密布的 石灰岩地区或大规模地下 开采的矿区。
4、诱发地震：由于水库蓄 水、油田注水等活动而引 发的地震称为诱发地震。 这类地震仅仅在某些 特定的水库库区或油田地 区发生。
活动断层参数的定量研究活断层的年龄活断层区的工程原则有低级别的活断层的场地优于有高级别的活动时期老的断层的场地优于活动时期新的全新世11000年内无活动断层的场地优于全新世内有活动的断层的场如为逆断层或正断层类型尽可能避开有强烈地表变形和分支次生断裂发育的断层上盘
工程地质学
区域稳定性问题
区域稳定性的定义
• 走向滑动断层
– 水平错动为主，垂直升降很小。分支断裂较其 它类型断层少，断裂面比较平直。若重新活动， 有十分明显的继承性和重复性。 – 河流最易沿这种断层发育，所以水工建筑也最 易受这类断层的威胁。
– 对这类断层，主要研究第四纪位移量的比重， 最近活动的时间以及活动方式、错动速率等。
线性系统的稳定性
（2）V (x,t)正定有界，即存在两个连续的非减标量函
数α ( x ), β ( x ),其中α (0) = 0，β (0) = 0，使对一切
t ≥ t0, x ≠ 0成立
0 < α ( x ) ≤ V (x,t) ≤ β ( x )
S(ε)
x
x0
S(δ )
x(t)
x0
S(δ )
H (ε )
t
T
(a)
(b)
图4-2 渐近稳定的平衡状态
定义 4-3: 平衡状态xc是指数渐近稳定
存在υ > 0, ∀ε > 0, ∃δ (ε ) > 0使当
x0 − xc < δ (ε ) 时，有 x(t; x0 , t0 ) − xc ε < e−υ (t−t0 )
可见，即使初始值很大地偏离了平衡状态，系统最终 将收敛。
例 4-1
x
x& = −x(1− x)
该方程的解为
1
x(t)
=
1
−
x0e−t x0 + x0e−t
o
t
两个平衡状态xc=0， xc=1。
ln x0 x0 − 1
图4-3 非线性系统的解
定义4-5: 不稳定
无论取多大的有界ε > 0, 不存在δ（ε ,t0）> 0,满足
⎧⎪ ⎨ ⎪⎩
x&1 x&2
= =
x2 − x1(x12 + −x1 − x2 (x12
x22 ) + x22
)
x1=x2=０是系统的唯一的平衡状态。
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1973年提出能动断层这一术语代替活断层。美国核管理 委员会和国际原子能委员会规定，具有下列一个或几个特征的 断层，即可认为是能懂得：
（1）在过去3.5万年内，在地表或近地表处至少发生过一次运动， 或在过去50万年内发生过重复性质的活动； （2）有足够精确的仪器测定的记录证明大地震活动与断层有直 接关系； （3）与由(1）和(2）的特征确定的能动断层油构造联系，当已知 能动断层运动时，它会预期伴随活动。 在一定义已经在我国核安全局、国家地震局有关规定中采用。 6．我国《水利水电工程地质勘察规范》（99年），根据第四纪构 造运动的研究，应力场的变迁和地质年龄的测定，把晚更新世 （距今10~15万年）以来活动过的断层定义为活断层。 7．美国垦务局在1976年勘察设计规范中，提出以晚更新世早期 （10万年）以来活动过的断层定为活断层。
（4）．断层带的影响
建筑场地有较大的断层时，对地震烈度的影响是复杂的。 （这一问题有待于深入研究） 断层的隔震效应（减震效应或屏蔽效应）则已经被肯定。
2.地震对建筑物的影响
（1）．地震力seismic force
地震波传播时施加于建筑物的惯性力。由于地震波的垂 直加速度分量较水平的小，仅为其1/2~1/3，且建筑物的竖向安 全储备一般较大，所以设计时，在一般情况下只考虑水平地震 力。（水平地震系数也称地震系数） （2）．振动周期与振动时间的影响 a 振动周期vibration period：建筑物地基受地震波冲击而 振动，同时也引起建筑物的振动。当地基土的卓越周期与 建筑物的自振周期相等或相近时，两者便发生共振 resonance，从而使振动作用力、振幅和时间大大增加，导 致建筑物的严重破坏。
3.水文地质标志:
(1)地下水位在断层两侧 有明显的变化;
(2)．沿断层带温泉、地 热异常带呈带状分布；
(3)．水化学成分异常；
4.历史地震标志
(1)．沿断层带历史上 有发生地震的记录，震 中呈有规律的带状分布；
(2)．沿断层带有发生地震断层的历史记录 (3)．水化学成分异常；
5.其它标志
(1)．根据大地测量所取得的地变形资料，表明断层有明显的 位移或蠕动，可用地变形速率表示。位移大于0.1毫米每年的 即为活断层； (2)．地球物理场分布和变化异常 (3)．断层错动，往往拌有小地震；
地震断层的特点和活动机制-----对活断层的研究有特殊意义。
活断层判别-------密切结合现场工程地质勘察，采用综 合分析的方法。
研究活断层常采用测年方法:
(1）r射线法 (2）热释光法（TL法）； (3）14C测定法。 其他方法
三、活断层的工程地质研究
活断层的基本特征包括：
1．活断层的类型
(2）斜坡破坏效应：是指在地震作用下边坡失稳,发生崩塌collapse、 滑坡slide等现象。 4．地基失效foundation
effect；
地震时，软弱地基土的物理力学性质 会发生变化，使地基丧失承载能力或出现 残余变形，发生砂土地基液化、软土地基 震陷、导致建筑物突然下沉、倾斜，土石 坝则发生溃决、滑坡，这就是地基失效。
二、活断层的鉴定标志
活断层可从地质、地貌、水文地质、地球物理、地边 性测量等方面的标志进行判别。
1.地质标志
（1）第四纪地层，特别是晚更新世以来的地层产生断裂错动、 变形、褶曲，砾石层中的砾石受剪断或压碎； （2）断层构造带松散、未胶结，构造岩成分新鲜； （3）沿断层带第四纪火山锥或熔岩作线状排列；
（2）振动时间vibration time； 地振动持续的时间越长，建筑物的破坏也越严重。土质越软 弱、土层越厚，振动的历时也越长。软土场地可比坚硬场地历时 长几秒~十几秒。
3．地面破坏与斜坡破坏效应
(1）地面破坏效应： 是指地震形成地裂缝以及沿破裂面可能产生较 小的相对错动，但不是发震断层或活断层。
2．活断层的长度与错距
在活断层区修建大坝和核电站等重要建筑物时，需要活 断层最大错距的资料；在地震预报、水库诱发地震和场地危 险性评价时，也需要了解地震震级与地表断裂长度和错距的 关系
3．活断层错动幅度的测量和平均错动速率的计算
错动幅度是指断层自某一时期以来的总错动量；平均错 动（或蠕滑）速率是断层单位时间内错动的距离。 测量活断层水平错距用得最多的方法是调查错断水系； 阶地、夷平面、古海岸线和古海蚀洞是测量断层垂直断距最 常用的地貌标志。
c.
（2）深源地震震级的确定： 因面波太微弱或几乎测不到面波，只能先计算出体波震级， 再用公式4-8换算出面波震级；
如震级已知，可利用公式4-6、-7计算任意震中距的工程场地的 最大地面运动位移振幅
（3）如果能够查清地震断层参数，长度和相对位移，可用经验公 式4-10~4-17确定震级。
2．地震震级与释放能量
（1）走向滑动断层主要是沿断层面两侧相对的水平运动，相对 的垂直升降很小； （2）逆断层在上冲时，上盘往往拌以多个分支或次级断层的错 动，断层线往往是波状起伏弯曲的，断层带宽。逆断层如重新 活动，确切的位置难以确定和预测，错动的不位往往也不固定。
（3）张性活断层的变形和分支断层错动，主要集中于下降盘；
地震震级与释放能量的关系可用公式4-18 确定。
从公式中可以看出，每增加一级地震，能量释放增加约30倍。
三、地震烈度
earthquake intensity
地震裂度是指某地区的地面和各种 建筑物、构筑物遭受一次地震时， 影响和破坏程度。
1．基本烈度（区域烈度）：
今 后一定时期内，一个地区在一般 场地条件下，可能遇到的最大烈 度。 是根据百年以上的历史地震资料，用数理统计法整理出的较大区 域或地区的烈度。 一般由国家或省、地区的地震部门给出。
第2节
活断层的工程地质研究
一、活断层的定义
活断层active fault或称活动断裂，是指现今仍在活动，在 人类历史记载时期或近代地质时期曾有过活动，不久的将来 还可能从新活动的断层。后一种情况也可称潜在活断层。
目前，活断层的时间界限不很明确，有代表性的观点有： 1．艾伦将活断层限定为10万年或1万年来有过活动的断层； 2．华莱士将时间限定为1万年或晚第四纪以来； 3．松田时彦将时间限定为第四纪或晚第四纪以来； 4．邓起东把晚第三纪活动过的断层也包括在活断层中； 5．美国核管理委员会则将3.5万年作为时间界限。
一般由设计部门给出。
我国《水工建筑物抗震设计规范（1987）》规定：
1)水工建筑物抗震设计一般采用基本烈度作为设计烈度； 2）对于一级挡水建筑物，应根据其重要性和遭受震害的 危险性，可按基本烈度提高一读。但应按规定报请有 关部门批准。
3）对于次要建筑物（如，仓库或辅助建筑物），设防烈 度可以降低一度。但基本烈度为Ⅶ度时不降。 根据我国经验，一般在Ⅵ度以上，Ⅸ以下的基本烈 度区设防，而在Ⅵ以下，Ⅸ以上的基本烈度区不设防。
四、地基的地震效应
1.场地地质因素对烈度的影响 (1)．岩土层类型及性质的影响 a.地基刚度的不同对建筑场地的烈度具有明显的影 响 b.土层的厚度对震害也有明显影响 (2)．地形条件的影响 在孤立突出的山丘、山梁、山脊、河谷边岸或 悬崖陡壁边缘部位，都表现为震害加大，烈度增高， 而低洼沟谷则震害减小。 (3)．地下水的影响
①
②
地基土的卓越周期；取决于地基土的性质，松软地基周期长， 坚硬地基周期短。（可用仪器测定或经验公式计算）
建筑物的自振周期 own vibration period； 取决于建筑物所用 的材料、尺寸、高度及结构类型。柔性建筑物周期长，刚性 建筑物周期短。（可用仪器测定或经验公式计算） 据统计：1、2层结构物约为0.2秒；4、5层结构物约为0.4 秒；11、12层可达1秒。建筑物越高自振周期也越长。
断层的危险度是指活断层未来实际发生破坏性地震的危险水平或程度
第3节
1．地震的类型
地震的工程地质研究
一、地震基本概念 earthquake
（1）自然地震（构造地震tectonic fault earthquake） （2）火山地震volcanic （3）陷落地震collapse （4）人工诱发地震 earthquake) earthquake 断层地震
4．地震重复间隔和逼近时间计算（活动周期）
断层活动和沿断层发生的地震是有节律的，有时活动， 有时平静，表现出某种周期性。 活断层有突然错动和缓慢蠕动两种基本方式；蠕动可 层活动度和危险度的评定
日本活断层研究会根据活断层长期平均滑动速率，将活断层 分为四级；
考虑长期平均滑动速率、同时还考虑地震重复间隔的综合定量指标
3．地震波seismic
(1）体波body
纵波longitudinal 横波transverse
wave
wave wave S P wave； wave
wave
(2）面波surface
瑞利波 Rayleigh 勒夫波Love
wave
wave；
wave
4．地震形成机制
地震地面运动可由加速度acceleration、速度和位移幅度来表 示。 (1）地震地面运动强度：表示某一给定地点发生地震地面运动量的 大小。(用峰值加速度和峰值速度表示) (2)频谱特征：地震动不是简单的谐和振动，而是振幅和频率都在 变化的振动，可看作随机振动或无规律振动。
等震线isoseismal line、
烈度区等。
根据震源的深度
分为浅源地震shallow-focus earthquake（60公里）、 中源地震intermediate-focus earthquake（60~300公里） 深源地震deep-focus earthquake（大于300公里）
2.地貌标志
(1)两大地貌单元长距离直线相接；
(2)夷平面解体； (3)深切的直线型河谷或沉陷谷地，断层陡坎，断层三角面新鲜；