工程地质学

《工程地质学》课程考查

一、什么是相对地质年代？试述在沉积岩中相对地质年代的确定方法。

答：相对地质年代是指地层的生成顺序和相对的新老关系。它只表示地质历史的相对顺序和发展阶段，不表示各个地质时代单位的长短。

沉积岩中相对年代的测定是通过沉积岩层的层序、原始构造、不整合、穿插构造和陨石坑来确定的。

（1）层序

新的岩层沉积在较老的岩层之上。因此，如果它们没有被褶皱或断层扰乱的话，岩层的相对年代可以由它们在层序中的位置确定。

（2）原生构造

原生构造是在岩石沉积时形成的，有些可以用来确定相对年代。它们包括交错层理、粒级层、波痕、化石和枕状熔岩等。交错层理可以由风或地下水流所形成，交错层理的角度可以从水平到40°。侵蚀作用可削平这些层的顶部，使之呈截顶状。但交错层理的底层一般平行于层的底面。这样，交错层截顶面与其上交错层切线的相对位置，可用来建立某一沉积岩系的相对年代。而且交错层的凹面一般面向新层（顶部）。在粒级层中，从一个单层的底到顶，其粒级出现由粗到细的变化。粒级层是由间歇性的海底底流形成，最常见的是由浊流而成。浊流是携带沉积物的高密度水体。水流沿斜坡急速奔流而下，当水流变缓时，粗粒物质首先沉积，小的颗粒依次沉积。因此，在一个层中的粒级向顶面逐渐变小。

（3）不整合

在很多沉积岩序列里，不是所有的原始沉积物都能保存下来。上升可以形成侵蚀面，然后又被新沉积物所覆盖，这种埋藏的侵蚀面称为不整合。可以用它来确定地层的相对年代。主要的不整合有非整合、角度不整合、平行不整合和小间断。非整合是指沉积岩覆盖在较老的变质岩或深成火成岩之上。角度不整合将年轻的、变形较轻的沉积岩同倾斜或褶皱的沉积岩分开，不整合面上、下两层之间有一角度差异。平行不整合是基本上互相平行的岩层之间有起伏不平的埋藏侵蚀面。如果化石证明两岩层在时代上有明显差别，则可判定在该两层之间曾有间断发生。沉积作用的这种短期间隔，称为小间断或沉积间断。

（4）穿插结构

穿插火成侵入岩（如岩脉、岩株和岩基）总是比被它们所侵入的最新岩层还要年轻，而比不整合覆盖在它上面的最老岩层要老。如果两个侵入岩接触，火成侵入岩的相对时代由穿插关系也可确定，一般是年轻的侵入岩脉穿过较老的侵入岩。若岩层沿断层发生了位移，其移动的相对时间也可以确定。断层的最后位移必然是出现在因断层而错位的最新岩层沉积之后，又在不整合覆盖断层的最老岩层沉积之前。同样，岩系褶皱的时代总是要比受褶皱的最年轻岩层晚，而比未褶皱的、盖在上面的最老岩层早。一个岩系变质的时代总是比变质的最年轻岩层要晚，而比覆盖在上面未遭受变质的最老岩层要早。

（5）生物层序律

生物的演变是从简单到复杂，从低级到高级，不断进化和发展的。因此，一般说来，地层年代越新其中含生物就越进步、越复杂。另一方面，不同时期的地层中含有不同类型的化石及其组合，而相同时期且在相同地理环境下所形成的地层，不论相距多远都含有相同化石或化石组合。

二、评述影响岩石工程性质的诸因素

答：影响岩石工程性质的主要因素：矿物成分、结构、构造、水、风化作用

（1）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时,更应该注意那些可能降低岩石强度的因素。例如，花岗岩中的黑云母含量过高，石灰岩、砂岩中粘土类矿物的含量过高会直接降低岩石的强度和稳定性。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）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。

四、地下水对建筑工程有哪些影响，如何防治地下水造成的危害？

答：地下水对建筑工程的不良影响主要有：

1、降低地下水会使软土地基产生固结沉降；

2、不合理的地下水流动会诱发某些土层出现流砂现象和机械潜蚀；

3、地下水对位于水位以下的岩石、土层和建筑物基础产生浮托作用；

4、某些地下水对钢筋混凝土基础产生腐蚀。

防治地下水对建筑工程造成的危害的方法：

1、水泥标号加大，夯土压瓷实了，垫层适当加厚。

2、如果地下水很多，先打井用潜水泵抽干，然后用石灰回填。

五、几种成因的地震各有什么特点？地震级和地震烈度如何区别和判断？什么是地震液化？

答：几种成因的地震各特点

构造地震

由于地下深处岩层错动、破裂所造成的地震。这类地震发生的次数最多，破坏力也最大，约占全球地震数的90%以上。

火山地震

由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起的振动。火山地震一般影响范围较小，发生得也较少，约占全球地震数的7%。

陷落地震

由于地层陷落引起的地震，例如，当地下溶洞或矿山采空区支撑不住顶部的压力时，就会塌陷，引起振动。这类地震更少，大约不到全球地震数的3%，引起的破坏也较小。

地震级和地震烈度如何区别和判断

震级反映地震释放的能量大小，只跟地震释放的能量多少有关，它是用“级”来表示的。烈度是表示地面受到地震影响和破坏的程度，它是用“度”来表示的，目前我国采用联合国教科文组织推荐的烈度表，共分12度。一次地震只有一个震级，而烈度则各地不同。烈度是表示地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度，用“度”来表示。我国将地震烈度划分为12度。

震级和地震烈度是两个完全不同的概念，震级只跟地震释放的能量多少有关，是表示地震大小的度量，所以一次地震只有一个震级；而烈度表示地面受地震的破坏程度，则各地不同，但震中烈度只有一个。

一般而言，震级越大，烈度就越高。同一次地震，震中距不同的地方烈度就不一样（一般情况下，震中地区受破坏的程度最高，其烈度值称为震中烈度，随着震中距的增加，地震造成的破坏逐渐减轻）。烈度的大小除了震级、震中距外，还与震源深度、地质构造和岩性质等因素有关。

地震液化

地震液化作用是指由地震使饱和松散沙土或未固结岩层发生液化的作用。它可使地基软化，建筑物因而倒塌；大量饱和沙土还可从地下如泉水涌出，在地面堆积成丘；另一方面则使地下某些部位空虚，地面因而沉陷。这种现象多出现在河边、海滨含水的沙层中，内陆地下水丰富的砂岩层也可以出现。地震液化作用主要包括：液化泄水岩脉、水塑性褶皱、液化卷曲变形、液化角砾岩、粒序断层、V型地裂缝等。根据历史地震记载、现代地震和模拟试验，造成沙土液化的震级大于里氏5级，液化过程一般发生于地下一定深度（20米）内。