工程地质学复习题

1、简述中国大地构造环境
1地壳厚度——三个地壳厚度区：
◆西部：青藏高原，厚60-70km，仅在柴达木盆地减薄至50km
◆东部：沿海平原，厚30-35km
◆地壳厚度中等区，厚40-50km
2.稳定台块与褶皱造山带的基本轮廓——
既有多个稳定的地台和地块，地台、地块之间又有多个不同时代形成的陆间和陆缘褶皱增生带
◆地台：华北、扬子、塔里木最大的三块地台；喜马拉雅山以南印度地台的一部分；南海的南海地台。

◆褶皱区：
①准格尔-兴安褶皱区（蒙古褶皱带的一部分）；
②秦祁-昆仑褶皱区；
③青藏-滇西褶皱区；
④喜马拉雅褶皱系；
◆陆缘增生褶皱系：
东北的乌苏里-锡霍特褶皱带、华南褶皱系、台湾褶皱系；
3.新构造活动带——褶皱山区和裂陷盆地
a) 喜马拉雅山与台湾地区中央山系是新生代形成的褶皱山系；
b) 强构造活动主要分布在中国的西部；
c) 东部处于拉张的地球动力环境，多地堑；
●华北地区是新构造活动最为强烈地区，强烈的地震分布在郯庐断裂带、鄂尔多斯周边裂陷地堑及华
北平原局部裂陷内；
●东北地区、华南地区新构造运动相对较弱；
2、简述中国地貌轮廓的基本特征
地貌总轮廓西高东低，以青藏高原最高，向东逐级下降的）阶梯状斜面。

（三个阶梯）
3、工程地质条件形成的控制因素是什么？
4、中国工程地质条件的组合类型有那几类？
☐特定的大地构造环境与自然地理环境决定特有的工程地质条件诸多因素的组合，这些特有的组合称为组合类型。

☐中国自西向东可以划分出多个组合类型：
地形第一阶梯带：高原冻土型
地形第二阶梯带：干旱内陆盆地型、黄高高原型、红色盆地型、岩溶高原型
地形第三阶梯带：冲积平原型、滨海平原型、海口三角洲型、丘陵与山间盆地型
5、简述工程地质条件成因演化论
◆及其空间分布和组合规律性。

工程地质条件在长期自然地质历史发展演化过程中形成，自然地质历
史发展演化的区域性规律和自然地理环境的分带性控制着工程地质条件
促使工程地质条件形成、发展演化的是内、外动力地质作用；它们相互依存而又相互制约，控制工程地质条件的形成和演化。

1.基本概念：区域稳定性、区域地壳稳定性
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。

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。

2.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。

3.简述“安全岛”理论及在工程地质中的应用实例；
核心思想：在现今构造活动性强烈地区，寻找活动相对微弱的“安全岛”；而在现今构造活动性微弱地区，圈出活动性相对较强的活动带。

基本思路与原则：利用地质力学理论和方法进行地壳稳定性评价。

应用实例：大亚湾核电站选址
4.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。

5.检索关于区域稳定性分析评价的应用实例，并阐述其主要内容（研究对象、目的、意义、方法、结果
与结论等）；
辽宁核电站厂址
报告从大地构造部位、区域构造条件、断裂活动性、地壳造、火山与地热活动、地壳升降运动与地应力方向及数值、地基条件以其它安全因素等方面进行论述，分析评价兴城徐大堡和复县温坨子两个厂址区域稳定性，提出两个厂址都可以作为核电站厂址的结论
1.岩石、岩体、岩体结构、结构面、结构体；
2.为什么说岩体结构控制岩体的变形、破坏和力学性质？
岩体结构的不同，岩体物理力学性质、工程岩体变形、破坏的难易程度与方式也不同；
岩体结构还控制了岩体的水文地质条件、风化作用；
岩体结构不同，岩体稳定性的特征完全不同。

（组合角度）
岩体结构控制着岩体的应力传播、变形破坏和力学介质
岩体结构是岩体变形的内因，结构不同，岩体稳定性差异较大，岩体结构控制着岩体形变量的大小和形变过程
3.岩体结构控制论的基本思想是什么？
4.何谓工程地质岩组？何谓工程地质岩组划分？其意义何在？
工程地质岩组：把工程地质性质相近的岩层组合体划归到一起构成工程地质评价的独立单元。

工程地质岩组划分：在对地层岩性进行系统研究及分析岩性岩相变化特征的基础上，对岩体及其组成单元进行工程地质分类的工作。

其主要目的是为工程设计、施工人员应用。

岩石（体）工程地质性质分类：普氏系数和RQD
5.工程地质岩组划分需考虑哪些因素？基本思路如何？
(1)岩石建造是划分岩组的准则,如谷德振先生所划分的10大岩组即:①碳酸岩建造②碎屑岩建造、③复理式建造④含煤建造⑤含盐建造⑥岩浆岩建造⑦火山岩建造⑧变质岩建造⑨构造岩岩组⑩风化岩岩组。

这些可称为一级岩组；
(2)在每一岩组中根据不同的地质因素,如沉积环境、地质时代、构造作用、岩石物质成分等进行细分。

这些岩组可称为二级岩组；
(3)在二级岩组基础上考虑相同或近似的工程地质性质，包括岩石强度相近、水理性质相近、结构面组合相近、结构体类似等等，这样划分出的岩组可称为三级岩组。

6.结构面有哪些类型各有何特征？其稳定性受哪些因素影响
7.简述岩体结构的力学效应
实质：岩体结构对岩体力学行为与力学作用的影响。

软弱结构面：岩体变形破坏的重要控制因素或边界；
硬性结构面：划分岩体结构、鉴别岩体力学介质类型的重要依据；
8.风化壳及风化壳分带特征；
风化壳：被风化的岩石圈表层称为风化壳。

9.风化作用的基本类型及其特点；
物理风化作用：系指岩石受风化因素侵袭后，只产生单纯的机械性破坏，而不发生化学成分变化的风化作用。

化学风化作用：岩石在水和各种水溶液的化学作用下所引起的破坏过程。

生物风化作用：生物及其生命活动对岩石、矿物产生的破坏作用。

10.论述岩石风化的影响因素及其危害；
1气候因素
温度
✓温差大、冷热变化频率快有利于物理风化；
✓温度变化影响化学风化的速度。

降雨（湿度）
✓降雨为化学风化提供了必需的水溶液；
✓降雨量控制着风化营力的性质和强度，影响风化作用的类型及速度。

2 岩性因素：岩石的抗风化能力与其形成环境、矿物成分及结构构造关系极为密切。

3 地质构造：构成了风化营力(水、气等)侵袭岩石的入侵之门和深入岩体内部的良好通道，对加深
及加速岩石的风化起了有力的促进作用。

4 地形:地形条件既可直接影响岩石的风化作用，又可通过对气候及水文地质条件的影响，间接地
影响岩石的风化。

其他因素
❖地壳运动
强烈上升期：风化速度快，风化壳厚度不大
稳定期：风化彻底，风化壳厚度大
❖人类活动
✓人工开挖基坑、边坡、隧洞、砍伐森林等
1、活断层的定义
又称活动断裂，是指目前正在活动着的断层，或是近期曾有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层。

2、活断层的基本特征
继承性——继承老的断裂活动的历史而继续发展
✓沿已有的老断层发生新的错动位移；
✓活动方式和方向相同；
✓形成年代越新，继承性越强；老断裂继续活动，并发育新的活动部位，新的破裂面
反复性——断裂破坏的地段多次反复地发生同样的断层运动
深大断裂复活运动的产物
3、活断层的鉴别标志及研究方法
地质特征地貌特征水文地质特征
地球物理标志地球化学标志历史资料
微震监测资料地形变监测资料
●现有资料查阅
●航卫片解读
●工程地质测绘
●活动年代的测定
●物、化探方法
●监测（形变、微震）
4、活断层区的建筑原则
✓建筑物场址一般应避开活动断裂带；
✓线路工程必须跨越活断层时，尽量使其大角度相交，并尽量避开主断层；
✓必须在活断层地区兴建的建筑物，应尽可能地选择相对稳定地块即“安全岛”，尽量将重大建筑物布置在断层的下盘；
✓在活断层区兴建工程，应采用适当的抗震结构和建筑型式；
1、基本概念：地震、震级、烈度、地震波、震源机制、震源参数、地震效应、砂土液化
地震：在地壳表层，因弹性波传播所引起的振动作用或现象。

震级：地震本身能量大小的尺度
烈度：指地面及各类建筑物遭受地震破坏程度
地震波：体波:通过地壳岩体在介质内部传播的波
1.纵波（P波、压缩波）：周期短、振幅小，在地面上引起上下颠簸
2.横波（S波、剪切）：周期长、振幅大，引起地面前后左右晃动
震源机制：地震发生的物理过程或震源物理过程。

震源参数：
基本参数：发震时刻、震源位置（经度、纬度、深度）、震级
几何参数：断层面和辅助面的产状（走向、倾角）、断面尺度（破裂长度、宽度半径）、错距（最大错距、平均错距）
运动学参数：破裂传播方向、破裂传播速度、震源破裂过程
力学参数：力轴（压力轴P、张力轴T、中性轴B）产状（方位角、倾角）、平均应力、视应力、地震矩、地震矩张量、地震能量、地震波能量
地震效应：地震效应（earthquake effect）是指地震产生的影响。

包括原生的影响，如岩石断裂位移、地面隆起及下陷等
◆振动破坏效应——引起建筑物破坏
◆地面破坏效应——地面破裂及地基液化、沉陷
◆斜坡破坏效应——滑坡
砂土液化：饱水砂土在地震、动力荷载或其它外力作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。

2、地震分类与要素
地震分为天然地震和人工地震两大类。

构造地震：约占地震总数的90%以上
火山地震：
陷落地震：
诱发地震：
天然地震主要是构造地震。

它是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来，以地震波的形式向四面八方传播出去，到地面引起房摇地动。

构造地震约占地震总数的90%以上。

其次是由于火山喷发引起的地震，称为火山地震，约占地震总数的7%。

此外，某些特殊情况下也会产生地震，如岩洞崩塌（陷落地震）、大陨石冲击地面（陨石冲击地震）等。

人工地震是由于人为活动引起的地震。

如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。

一般所说的地震，多指构造地震，它对人类的危害大。

地震的发震时间、震中、震级，地震三要素。

3、简述地震震级及烈度的区别
1、本质不一样：地震震级是通过仪器给出地震大小的一种量度，一般地震我们都会说几级地震。

地震烈度是地震对地表及工程建筑物影响的强弱程度，重点在于对地表及建筑物的影响
2、影响因素不一样：震级代表地震本身的大小强弱，它由震源发出的地震波能量来决定，对于同一次地震只应有一个数值。

烈度在同一次地震中是因地而异的，它受着当地各种自然和人为条件的影响。

3、标准不一样：中国使用的震级标准，是国际上通用的里氏分级表，共分9个等级，在实际测量中，由于其与震源的物理特性没有直接的联系，因此多用矩震级来表示。

中国的地震烈度表是1980年重新编订的。

4、简述各类地震波的特征
体波:通过地壳岩体在介质内部传播的波
纵波（P波、压缩波）：周期短、振幅小，在地面上引起上下颠簸
横波（S波、剪切）：周期长、振幅大，引起地面前后左右晃动
面波:体波到达地面后激发的次生波
1. 瑞雷波:质点在与平行传播方向相垂直的平面内做椭圆运动，似在地面上滚动。

2. 勒夫波:波传播时，质点在与传播方向相垂直的水平方向运动，即呈地面水平运动或者
在地面上呈蛇形运动。

5、简述地震发生的地质条件
6、简述活断层与地震之间的关系
7、地震效应类型
振动破坏效应——引起建筑物破坏
地面破坏效应——地面破裂及地基液化、沉陷
斜坡破坏效应——滑坡
8、简述砂土液化的液化机理
从力学性质来说，物质在固体状态时，同时具有抵抗体变（体积应变）和形变（剪应变）的能力，因此固体物质在力的作用下，内部可以同时存在球应力张量和偏应力张最状态。

理想液体只具有抵抗体变的能力，而没有抵抗形变的能力，粘滞液体也只有在形变运动过程中才产生与剪应变速率相当的剪应力。

物质从固体状态转化为液体状态的液化现象，从力学观点看，可以说是它的抗剪强度在某种条件下趋于捎失的过程。

对于砂土，它的抗剪强度主要依靠固体颗粒间的摩擦阻力。

如果砂土中颗粒间存在摩擦阻力，砂土呈固体状态，如果砂土颗粒间的接触压力等于或趋近于零，摩擦阻力也等于或接近于零，砂土就呈液体状态。

9、简述各因素是如何对砂土液化产生影响的？
（1）沙土的组成一般来说，细砂比粗砂容易液化，级配均匀的比级配良好的容易液化，细砂比粗砂容易液化，主要原因是粗砂较细砂的透水性好，即使粗砂有液化现象发生，但因孔隙水超压作用时间短，其液化进行的时间也短。

（2）相对密度松砂比密砂容易液化。

在粉土中，由于它是粘性土与无粘性土之间的过渡性土壤，因而其粘性颗粒的含量多少就决定了这类土壤的性质，从而也就影响液化的难易程度。

（3）土层的埋深砂土层埋深越大，即有效覆盖压力越大，砂层就越不容易液化。

地震时，液化砂土层的深度一般是在10m以内。

（4）地下水位地下水位浅的比地下水位深的容易发生液化。

对于砂类土液化区内，一般地下水位深度＜4m，容易液化，超过此深度后，就没有液化发生。

对粉土的液化，在7度、8度、9度区内，地下水位分别小于1.5m、
2.5m、6.0m，容易液化，超过此值后，则未发生液化现象。

（5）地震烈度大小和地震持续时间
多次震害调查表明：地震烈度高，地面运动强度大，就容易发生液化。

一般5～6度地区很少看到有液化现象。

实验结果还说明，如地面运动时间长，即使地震烈度低，也可能出现液化。

10、简述场地条件对震害的影响
1）条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩质的陡坡、河岸和边坡的边缘等为建筑抗震的不利地段,这些地形在场地选择时应该尽量避开；
2）活断层的地表破裂对横跨断层的各类结构几乎是无坚不摧,使得横跨断层的结构物无一幸免。

3）以土质地基为持力层建的房屋,抗震性能较差，置于土质地基上的浅基础,抗震性能较差。

4）土层的覆盖层厚度对地震的放大具有明显的作用；
5）在进行工程勘察时，工程师不仅要收集工程场区地下水位在丰水期与枯水期的动态变化，而且特
别要注意雨季时的地下水位。

11、简述主要的抗震措施有哪些？
增加角柱配筋和加强柱的箍筋以增加抗弯抗扭性能。

木构架承重的房屋的侧向刚度很差，抗震措施主要是加强刚度和整体性
砖石承重墙抗拉或抗剪强度较低，抗震性能较差，提高灰缝强度以增强抗拉强度
砖混结构是我国目前采用极广的结构——受震更易脱落，主要抗震措施为加强墙体之间及墙与楼、盖板之间的整体性
土石坝：提高坝体压实度、降低浸润曲线、适当增加坝顶宽和坝顶超高等；
混凝土坝：应适当增加坝体顶部刚度、增加整体性、增强侧向刚度等
第九章
1、地面沉降的定义
地面沉降指地壳表面在内力地质作用、外力地质作用与人类活动的作用下，造成地壳表面某一局部范围内或大面积的、区域性的沉降活动，其垂直位移一般大于水平位移。

2、地面沉降的主要危害
✓海水侵袭；
✓洪涝灾害加剧；
✓港口设施失效；
✓桥墩下沉；
✓地基不均匀下沉，建筑物开裂倒塌；
3、地面沉降诱发因素及地质环境
地面沉降过程的实质：尚未完全固结成岩的近代沉积地层的渗透固结过程的继续。

4、地面沉降的防治措施
一、表面治理措施
✓修筑或加高挡潮堤、防洪堤，防止海水倒灌、淹没低洼地区；
✓改造低洼地形，人工填土加高地面；
✓改建城市给、排水系统和输油气管线，整修因沉降而被破坏的交通线路等线性工程；
✓修改城市建设规划，调整城市功能分区及总体布局。

重要建筑物要尽量避开沉降区；
二、根本治理措施
✓人工补给地下水（人工回灌）；
✓限制地下水开采，调整开采层次，以地面水源代替地下水源
第八章
1、基本概念：岩溶、岩溶作用、混合溶蚀效应、酸效应、同离子效应、离子强度效应、永久性（岩溶）渗漏、岩溶地面塌陷
➢岩溶作用：地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用。

➢岩溶（喀斯特）：岩溶作用及其所产生的地貌现象和水文地质现象的总称。

➢混合溶蚀效应不同化学成分或不同温度的溶液混合，对CaCO3的溶蚀性有所增强的效应。

➢酸效应——加强溶蚀作用
➢同离子效应——抑制溶蚀作用
➢离子强度效应(盐效应)——加强溶蚀作用
➢岩溶地面塌陷：覆盖在溶蚀洞穴发育的可溶性岩层之上的松散土石体在外动力因素作用下向洞穴运移而导致的地面变形破坏，其表现形式以塌陷为主，多呈圆锥形塌陷坑。

2、碳酸盐岩的溶蚀机理
3、岩溶发育的基本条件及影响因素
基本条件:
▪具有可溶性的岩石；
▪具有溶蚀能力的水；
▪具有良好的水循环交替条件
影响因素;
（一）岩性
⏹1、岩石化学成分
✓溶蚀强度——比溶蚀度K r
✓溶蚀速度——比溶解度K cr
✓规律：
①方解石含量高于白云石，岩溶发育；
②酸不溶物含量高，岩溶不发育；
石灰岩>白云质灰岩>灰质白云岩>白云岩>硅质灰岩>泥灰岩
⏹2、岩石结构：
⏹制约岩溶发育强度
颗粒愈大、骨架愈疏松，孔隙度愈大，岩溶越容易发育
（二）气候
⏹1、降水：水量、水的性质（补给丰缺、化学成分），间接影响岩溶类型、发育规模、速度。

✓水量-补给好、循环强烈，则岩溶发育；
✓水质-进入系统的CO2及各种酸越多，岩溶越发育；
⏹2、气温：
✓气温高、化学反应速度快，岩溶相应发育；
✓温度高，生物代谢快、产生CO2增多，岩溶发育速度增大；
（三）地形地貌
⏹1、地貌：控制地下水的运动趋势和方向
✓溶平原区——埋藏较浅的水平溶洞为主；
✓深切峡谷山区——深度很大的落水洞等垂直岩溶形态居多；
⏹2、地形：
✓高差大——水循环交替条件好——岩溶发育；
（四）地质结构
⏹地质构造：
✓断裂——地下水运移主要通道
•不同方向断裂交汇，混合溶蚀作用加强；
✓褶皱轴部岩性破碎，岩溶发育
（五）新构造运动
1、相对稳定：水循环交替充分，稳定期越长岩溶越发育
2、地壳上升：河谷深切，排泄条件好，垂直岩溶发育，侧蚀弱
3、地壳下降：地下水循环弱、岩溶发育也弱
➢新构造运动处于间歇性上升：
多层水平溶洞
➢新构造运动处于间歇性下降：
成层性分布的地下溶洞——充填——平原或盆地
归纳：岩溶发育有规律可循
岩性与气候条件是基本
地质结构与地壳运动控制宏观
地形地貌影响强弱
4、岩溶渗漏形式及影响因素
1.按渗漏通道分类
⏹裂(溶)隙分散渗漏
⏹管道集中渗漏
2.按库水漏失的特点分类
⏹暂时性渗漏：没有渗出库外，并未构成对水库蓄水的威胁
⏹永久性渗漏：渗漏最为严重，研究重点
3按渗漏的水库部位
⏹坝区渗漏
✓坝基渗漏
✓绕坝渗漏
⏹库区渗漏
水库渗漏的必要条件——渗漏通道
水库渗漏的充分条件——水文地质条件（拟建水库的河流和库水位与地下水位的关系）1.岩溶的影响——决定渗漏通道的大小及连通性
✓溶隙、溶孔——对渗漏影响不大，不产生永久性渗漏；
✓大型溶洞及地下暗河——影响工程的正常使用，可能造成向邻谷的永久性渗漏2.地质构造——决定渗漏通道的连通性
★厚而纯的平缓碳酸盐岩区
无相对隔水层，或隔水层深埋于河床以下时，岩溶发育，山区水库渗漏严重b.横谷（河流流向与岩层走向垂直）：
修水库不利，但充分利用隔水层，可能防止坝区渗漏
★断层：既可有利于渗漏，又可不利于渗漏
★岩浆岩侵入：相对隔水层的分布位置
5、简述地质构造对岩溶发育的影响
见第四题
6、简述岩溶塌陷的潜蚀机理
❖形成机理：
潜蚀、真空吸蚀
7、简述岩溶地面塌陷的形成条件
✧覆盖型岩溶区，上覆松散土层厚度小（＜10m：严重塌；＞30m：难塌）；
✧岩溶发育强烈地带（断裂带、硫化矿带）；
✧抽排地下水降落漏斗中心附近；
✧地下水主要径流方向；
✧地下水排泄区（地下水位随河水位变化）；
✧地形低洼处；
8、岩溶渗漏的防治措施
(1)清爆换填
适用于处理顶板不稳定的潜埋溶洞地基。

(2) 梁、板跨盖
对于洞壁完整、强度较高而顶板破碎的岩溶地基可采用
(3) 灌注加固——基础下洞穴埋藏较深
(4) 桩基——基岩顶面起伏不平，其上覆土层性质较软弱，厚度又较大，不易清除
(5) 绕避
(6) 强夯
(7)合理疏导水气
平衡水气压力—用卧管和烟囱通气的方法防治岩溶地面塌陷
第七章
1、渗透变形相关概念
2、渗透变形的基本类型
✓黄土喀斯特——黄土碟、黄土陷穴、黄土桥、黄土柱
✓河流阶地上的“碟形洼地”
✓覆盖岩溶区的“土洞”
✓土石坝的破坏；
✓防洪堤边坡塌滑；
✓岩溶区覆盖土层中洞穴和地表塌陷的形成
✓供水井、坝基排水孔和减压井的淤塞；
✓开挖基坑和地下工程中遇到的流砂；
✓断层破碎带、软弱夹层、裂隙和洞穴中松散物质的带出；
3、管涌与流土的区别
4、渗透变形产生的条件
5、渗透变形的防治措施
1)改变渗流的动力条件
2)保护渗流出口
3)改善土石性质
第六章
1.何谓泥石流？如何进行分类？
发生在山区的一种含有大量泥砂和石块的暂时性急水流。

按泥石流物质组成分类
1. 水石流
•坚硬的块石、漂砾、岩屑和砂；
•主要分布于石灰岩、石英岩、大理岩、白云岩、玄武岩及坚硬砂岩地区；2．泥石流
具有一定的粘结性；
连结较牢固的土石混合物；
山区分布较为广泛；
3．泥（水）流
固体物质：黏土、粉土为主；
粘度大；
黄土高原地区；
二、按流体性质分类
1.粘性泥石流
•粘性大；
•密度大；
•水是组成物质；
•浮托力强；
•直进爬高现象；
堆积物无分选性
2.稀性泥石流
主要成分——水，搬运介质；
细粒物质少；
水泥浆速度>石块运动速度；
极强的冲刷力；
堆积物呈扇状散流；
堆积物具有一定的分选性；
三、按泥石流流域形态分类
1.标准型泥石流
Ⅰ-形成区；
Ⅱ-流通区；
Ⅲ-堆积区；
Ⅳ-堵塞河流形成湖泊
2.河谷型泥石流
3.山坡型泥石流
流域呈斗状；
面积小于1km2；
无明显流通区；
形成区与堆积区直接相连；
2.简述泥石流的形成条件。