工程地质分析原理复习

工程地质大纲

一、名释

工程地质问题：当工程地质条件不能满足工程建筑物稳定、安全的要求时，工程地质条件与工程建筑之间存在矛盾。 工程地质条件：土石性质、地质构造、地貌、水文地质条件、自然地质现象和天然建筑材料。 岩体结构面: 岩体：地质体中与工程建设有关的那部分岩石，处于一定的应力状态、被各种结构面所分割。 结构面:岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸（或具有一定厚度）的地质界面（或带）

结构体：结构面在空间的分布和组合将岩体切割成形状、大小不同的块体，称结构体。 天然应力状态，是指未经人为扰动的，主要是在重力场和构造应力场的综合作用下，有时也在岩体的物理、化学变化及岩浆侵入等的作用下所形成的应力状态，常称为天然应力或初始应力。

在岩体天然应力场内，因挖除或增加结构物而引起的应力，称为感生应力。 在重力场作用下生成的应力为自重应力。

变异应力：物理、化学变化及岩浆的侵入等引起的应力, 可统称为变异应力。只具有局部意义。

残余应力：遭受卸荷或部分卸荷时，膨胀回弹趋势部分地受其它组分约束，形成拉、压应力自相平衡的应力系统。

活断层：目前还在持续活动的断层，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。后一种情况也可称为潜在活断层 一般定义为晚更新世Ｑ３,全新地质时期Ｑ４（１万年）有过地震活动，或近期正在活动，在将来（今后１００年）可能活动的断裂叫做全新活动断裂.

水库诱发地震:水库蓄水而导致库区地震活动强度和频次显著增强的现象。

砂土液化：对于饱和砂土,在振动荷载的作用下，孔隙水压力上升到使砂粒间有效正应力降为零时，砂体就会悬浮于水中，砂体也就完全丧失了强度和承载能力，这就是砂土液化。 渗流液化:饱水砂土在强烈地震作用下先产生振动液化，使孔隙水压力迅速上升，产生上下水头差和孔隙水自下而上的运动，动水压力推动砂粒向悬浮状态转化，形成渗流液化

超孔隙水压力：砂的渗透性不良，排水不通畅，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。孔隙水必然承受由孔隙度减小而产生的挤压力，生了剩余孔隙水压力或超孔隙水压力.

地下洞室:是指人工开挖或天然存在于岩土中作为各种用途的构筑物。

围岩 :隧道周围一定范围内，对洞身的稳定有影响的岩(土)体,大约为地下洞室横断面中最大尺寸的3-5倍。200%)5(•=r r

二、简答

结构面的成因分类：原生结构面、构造结构面及浅、表生结构面（表1-1）。 1.原生结构面

沉积结构面：层理，层面，软弱夹层，不整合面，假整合面，古冲刷面等。

火成结构面：侵入体与围岩接触面，岩脉、岩墙接触面，喷出岩的流线、流面，冷凝节理面等。

变质结构面：片理，片麻理，板劈理，片岩软弱夹层等。 2.构造结构面

节理（X 型节理，张节理）

断层（正断层，逆断层，走滑断层）

层间错动带，羽状裂隙，破劈理

3.浅表生结构面

1）浅部结构面：卸荷断裂、重力扩展变形破裂

2)表部结构面:卸荷裂隙、风化裂隙\风化夹层、泥化夹层、次生夹泥

4岩体结构分类

1)按建造特征可将岩体划分为块体状（或整体状）结构、块状结构、层状结构、碎块状结

构和散体状结构--5类型。

2)按岩体改造的程度可划分为完整的、块裂化或板裂化、碎裂化和散体化--4个等级。

3)块体状结构：无软弱面的岩体，原生结构面具有较强的结合力，间距大于1m。

4)块状结构：含有2～3组较发育的软弱结构面的岩体，结构面间距1～0.5m。

5)层状结构：有一组连续性好，软弱面的岩体，岩性不均一。（软弱面间距50～30cm）

6)碎块状结构：多组密集结构面的岩体，被分割成碎块状，以某些动力变质岩。

7)散体结构岩体：碎屑状散体，结构面无序，有角砾，中杂有泥质；糜棱岩体

5、岩体应力的一些基本概念

6.我国地应力场的空间分布特点

各地最大主应力的发育呈明显的规律性

σ1方向：该点与察隅和伊斯兰堡联线夹角等分线方向近似，(以东经105o为界，分为东西，东近水平向，西为近南北向。)

仅在两侧边缘地带略有偏转，即东侧向顺时针偏转，西侧向逆时针偏转。

7.岩芯饼化现象

1）表面均为新鲜破裂面，边缘部分粗糙，多数内部隐约见有顺槽，或沿一个方向的擦痕与之正常的拉裂坎。厚度、直径关系，约为直径的1/4-1/5，只要孔径相同，岩饼的厚度就大致相近；

2）饼状岩芯的岩体力学条件

a弹性高，储能条件好的岩性条件，如火成岩；b整体块状的岩体结构条件；c 高地应力条件，最大主应力在30MPa以上

8.岩体破坏的基本形式

1)据破坏机制--剪切破坏和张性破坏（或拉断破坏）两类。

2)岩体变形破坏形式与受力状态的关系

在负围压及低围压条件下岩石表现为拉断破坏；

随着围压增高将转化为剪断破坏；

当围压升高到一定值以后，表现为塑性破坏。

9.边坡应力“驼峰型”分布

河谷底部“高应力包”现象

浅部应力释放区：0-25米（30米）

高应力区：150-200米，“岩芯饼化”，σ1 >=25MPa

10.空隙水压力在岩体变形破坏中的作用

有效应力原理,AB面上的应力可用图(c)的莫尔圆表示。空隙水压力的作用使整个莫尔圆向左侧移动，AB面上有效正应力(σs)降低，等于总正应力(σ)减去空隙水压力(p w)，即：σs＝σ－P w

含空隙水压时，AB平面上的抗剪强度：S＝(σ－p w)tanΦ＋c

11.活断层

⏹蠕滑—持续不断缓慢蠕动（稳滑）；粘滑–间断地、周期性突然错断，伴地震

12.平移断层

➢断层面倾向大（近于垂直）

➢断层的地表出露线平直

➢地貌上常形成陡直的断崖

➢以水平运动为主，相对垂直升降量很小

➢分支断裂较少，断层带宽度小

➢水平错动量往往很大，

易于识别，易于发生强震

13.逆断层

断层面两侧的点之间的距离总是由于位移而缩短。上盘除上升外还往往伴以多个分支或次级断层的错动

14.正断层

断层活动的变形(下沉)和分支断层错动，主要集中于下降盘

➢断层面倾角介于逆断层与平移断层之间，一般60~80º之间。

➢上盘下降并发育分支断层。

➢正断层可以引发中强震。

15.各种天然应力状态下的水库诱发机制

1）正断型:σv与垂直方向的最大主应力迭加，水平的最小主应力增值仅为0.43 σv ，莫尔圆加大并稍向右移，结果是更接近于包络线，即稳定条件有所恶化。

空隙水压力效应同时使最大最小主应力减小一个空隙水压力增值σv 。使莫尔圆大为左移