工程地质复习资料完整版.docx
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工程地质复习资料完整版
一、工程地质学基本看法及方法
1.工程地质学
工程地质学是地质学的分支学科,它是一门研究与工程建设有关的地责问题、为工程建设服务的地质科学,属应用地质学的范围。
2.工程地质条件
工程地质条件指的是与工程建筑有关的地质因素的综合。
地质因素包含:
岩土种类及其工程性质、地质结构、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑资料等方面。
3.工程地责问题
指工程建筑物与地质条件之间的矛盾或问题。
如:
地基沉降、水库渗漏等。
4.不良地质现象
对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象。
它泛指地球外动力作用为主惹起的各样地质现象,如倒塌、滑坡、泥石流、岩溶、土洞、河流冲洗以及浸透变形等,它们既影响场所稳固性,也对地基基础、边坡工程、地下洞室等详细工程的安全、经济和正常使用不利。
5.工程地质学的任务
1、说明建筑地区的工程地质条件,并指出对建筑物有益的和不利的因素;
2、论证建筑物所存在的工程地责问题,进行定性和定量的评论,作出切实的结论;
3、选择地质条件优秀的建筑场址,并依据场址的地质条件合理配置各个建筑物;
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4、研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响,展望其发展演化趋势,并提出对地质环境合理利用和
保护的建议;
5、依据建筑场址的详细地质条件,提出有关建筑物种类、规模、结构和施工方法的合理建议,以及
保证建筑物正常使用所应注意的地质要求;
6、为制定改良和防治不良地质作用的举措方案供给地质依照。
6.工程地质学的研究方法
工程地质学的研究方与它的研究内容相适应的,主要有自然历史剖析法、数学力学剖析法、模型模拟试验法和工程地质类比法。
四种研究方法各有特色,应互为增补,综合应用。
此中自然历史剖析法是最重要和最根本的研究方法,是其余研究方法的基础。
7.岩石力学、土力学与工程地质学有何关系
岩石力学和土力学与工程地质学有着十分亲密的关系,工程地质学中的大批计算问题,本质上就是岩石力学和土力学中所研究课题,所以在广义的工程地质学看法中,甚至将岩石力学、土力学也包含进去,土力学和岩石力学是从力学的看法研究土体和岩体。
它们属力学范围的分支。
二、活断层工程地质研究
1.活断层的定义
活断层指当前正在活动着的断层或近期有过活动且不久的未来可能会从头发生活动的断层(即潜伏活断层)。
2.活断层的特色及分类
(1)活断层是深大断裂复生的产物
(2)活断层拥有继承性和频频性
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(3)活断层按活动方式能够分为地震断层(粘滑型活断层)和蠕变断层(蠕滑型活断层)。
3.活断层的辨别标记
地质方面
地表最新堆积物的错断;活动层带物质结构松懈;伴有地震现象的活断层,地表出现断层陡坎和地裂痕。
地貌方面
(1)断崖:
活断层双侧常常是截然相反的地貌单元直接相接的部位
(2)水系:
关于走滑断层(Ⅰ-系列的水系河谷向同一方向同步移错;Ⅱ、骨干断裂控制骨干河流的走向。
)
(3)山脊、山谷、阶地和洪积扇错开:
走滑型活断层
(4)近期断块的差异起落运动,可使同一级夷平面分别解体,高程相差较
大
(5)不良地质现象呈线形密集散布。
水文地质方面:
导水性和透水性较强;泉水常沿断裂带呈线状散布,植被发育。
历史资料方面:
xx的错断、地面变形;考古;地震记录地形变监测资料:
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水平丈量、三角丈量
遥感图象:
用于鉴识大地区范围内的活断层。
4.活断层区建筑原则及防治对策
(1)建筑物场址一般应避开活动断裂带
(2)线路工程一定超越活断层时,尽量使其大角度订交,并尽量避开主断层
(3)一定在活断层地区兴建的建筑物,应尽可能地选择相对稳固地块即“安全
岛”,尽量将重要建筑物部署在断层的下盘
(4)在活断层区兴建工程,应采纳适合的抗震结构和建筑型式。
5.简述活断层工程地质研究方法的内容
研究内容包含:
活层断的展布、活动特色和监测等。
如伴有地震活动,则应进行地震危险性研究。
(1)活断层的展布:
依据已有地区地质、航磁和重力异样资料,与卫星影象、航空照片比较,进行初步
判释,勾划出所有可能对场所有影响的活断层。
(2)活断层活动特色研究:
在卫(航)片判释的基础上,要进行地区性踏勘,进一步考证判释成就。
(3)活断层的监测:
为了确立活断层近期及当今活动的参数,如活动时间、错动方向和距离、错动速率
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和周期等,需进行钻探、坑探、物探和绝对年纪测定等工作。
三、地震工程地质研究
1.基本看法
震级:
是权衡地震自己大小的尺度,由地震所开释出来的能量大小所决定。
烈度:
地面震动激烈程度,受地震开释的能量大小、震源深度、震中距、震域介质条件的影响。
在工
程应用中常有地震基本烈度和布防烈度(设计烈度)之分。
地震基本烈度:
一准时间和必定地区范围内一般场所条件下可能遭受的最大烈度。
一个地区的均匀烈
度。
布防烈度(设计烈度):
是抗震设计所采纳的烈度。
是依据建筑物的重要性、经济性等的需要,对
基本
烈度的调整。
xx周期:
地震波在地层中流传时,经过各样不一样性质的界面时,因为多次反射、折
射,将出现不一样周期的地震波,而土体关于不一样的地震波有选择放大的作用,某种岩土体老是对某种周期的波选择放大得突出、明显,这种被选择放大的波的周期即称为该岩土体的优秀周期。
2.简述振动损坏效应的剖析方法(静力剖析法、动力剖析法的原理)
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地震对建筑物振动损坏作用的剖析方法有静力法和动力法两种。
静力剖析法:
(1)假定建筑物是刚体,即建筑物的各部分作为一个整体,拥有同样的加
速度。
(2)建筑物的加快度和地面加快度是同样的。
(3)地震作用在建筑物上的惯性力是固定不变的,是由地面振动的最大加快度决定的。
动力剖析法:
(当前应用最宽泛的方法是简化的反响谱法)
(1)假定建筑物结构是单质点系的弹性体。
(2)作用于建筑物基底的运动为简谐运动
所测得的结构同样的动力反响不单取决于地面运动的最大加快度,还取决于结构自己的动力特色,最主要的是结构的自振周期和阻尼比。
阻尼比越大,建筑物固有周期与地面振动周期差异越大,越难惹起共振。
3.场所工程地质条件对震害的影响
(1)岩土种类及性质:
软土>硬土,土体>基岩。
松懈堆积物厚度越大,震害越大。
土层结构对震害的影响:
脆弱土层埋藏愈浅、厚度愈大,震害愈大。
(2)地质结构:
离发震断裂越近,震害越大,上盘尤重于下盘。
(3)地形地貌:
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突出、孤立地形震害较低洼、沟谷平展地区震害大。
(4)水文地质条件:
地下水埋深越小,震害越大。
4.简述地震区建筑场所选择原则及抗震举措
场所选择原则:
(1)避开活动性断裂带和大断裂破裂带;
(2)尽可能避开激烈振动效应和地面效应的地段作场所或地基;
(3)避开不稳固的斜坡或可能会产生斜坡效应的地段;
(4)防止孤立突出的地形地点作建筑场所;
(5)尽可能避开地下水埋深过浅的地段作建筑场所;
(6)岩溶地区地下不深处有大溶洞,地震时可能会塌陷,不宜作建筑场
地。
抗震举措(持力层和基础方案的选择):
(1)基础要砌置于坚硬、密实的地基上,防止柔软地基;
(2)基础砌置深度要大些,以防备地震时建筑物的倾倒;
(3)同一建筑物不要并用几种不一样型式的基础;
(4)同一建筑物的基础,不要超越在性质明显不一样或厚度变化很大的地基
土上;
(5)建筑物的基础要以刚性强的联络梁连成一个整体。
5.简述地震发生的条件
(1)介质条件:
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多发生在坚硬岩石中。
(2)结构条件:
多产生在活断层的一些特定部位:
端点、拐点、交汇点等。
(3)结构应力条件:
多发生在现代结构运动激烈的部位,应力集中。
6.简述地震效应种类
地震效应能够分为振动损坏效应、地面损坏效应和斜坡损坏效应。
(1)振动损坏效应:
地震发生时,地震波在岩土体中流传而惹起激烈的地面运动,使建筑物的
地基
基础以及上部结构都发生振动,给它施加了一个附带荷载即地震力。
当地震力达到某一限度时,建筑物即发生损坏。
这种因为地震力作用直接惹起建筑物的损坏,称为振动损坏效应。
(2)地面损坏效应:
地面损坏效应可分为破裂效应和地基效应两种基本种类。
前者指的是强震
以致
地面岩土体直接出现破裂和位移,从而惹起周边的或超越破裂带的建筑物变形或损坏。
后者指的是地震使柔软土体压密下沉、砂土液化、淤塑像流变形等,而以致地基无效,使上部建筑物损坏。
(3)斜坡损坏效应:
包含地震以致的滑坡、倒塌或泥石流等,主要发生在山区和丘陵地带。
7.我国地震地质的基本特色
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(1)强震活动受活动结构的严格控制。
(2)大陆地震受控于现代结构应力场特色。
(3)强震活动常常发生在断裂带应力集中的特定地段上。
(4)绝大多半强震发生在一些稳固断块边沿的深大断裂带上,而稳固断块内部极少或基本没有强震散布。
(5)裂谷型断陷盆地控制了强震的发生。
8.简述地震小区划的看法及其原理和区分方法
地震小区划是对城市或工程场所范围内可能遭受的地震强度及其特色的区分。
它除了考虑潜伏震源状况、流传路径的因素外,还依据场所地质活动结构与地貌条件给出场所地震影响场的散布。
地震小区划包含地震动小区划和地震地质灾祸小区划。
(1)地震动小区划不单要对城市所在范围内的场所类型和地震动时振动轻重程度作出详尽区分,指出各小区场所对建筑物抗震的有益或不利程度,指明各小区详细的不利因素以及可能发生的地基无效种类,并且要对城市范围内各小区提出拥有概率意义的设计地震动参数等,包含地面运动峰值加快度、峰值速度、地震动持时、场所优秀周期、加快度反响谱等一系列指标。
(2)地震地质灾祸小区划应包含砂土液化、软土震陷、地震断层、地震滑坡等内容。
9.简述我国地震散布规律
我国地处环太平洋与地中海-喜马拉雅两大地震带之间,地震散布比较广泛。
除台湾东部、西藏南部和吉林东部地震属板块边沿消减带地震活动外,其余广大地区均属板内陆震活动。
并且绝大多半强震都发生在稳固断块边沿的一些规模巨大的地区性深大断裂带上或断陷盆地以内。
主要地震区与活动结构带
关系亲密。
中国科学院地球物理研究所把我国分为23个地震带。
此中最主要的地震带有:
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台湾与东南沿海地震带;郯城-庐江地震带;南北阳地震带;华北地震带;西藏-滇南地震带;天山南北地震带。
10.砂土液化的看法
饱水砂土在地震、动力荷载或其余物理作用下,遇到激烈振动而丧失抗剪强度,使砂粒处于悬浮状态,以致地基无效的作用或现象。
11.影响砂土液化的因素
(1)土的种类及性质
粒度:
粉、细砂土最易液化。
密实度:
松砂极易液化,密砂不易液化。
成因及年月:
多为冲积成因的粉细砂土,如滨海平原、河口三角洲等。
沉历年月较新:
结构松懈、
含水量丰富、地下水位浅。
(2)饱和砂土的埋藏散布条件:
砂层上覆地震愈强,历时愈长,则愈惹起砂土液化,并且涉及范围愈广非液化土层愈厚,液化可能性愈小;地下水位埋深愈大,愈不易液化。
(3)地震活动的强度及历时:
地震愈强,历时愈长,则愈惹起砂土液化,并且涉及范围愈广。
12.地震砂土液化的机理
机理:
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地震时饱水砂土中形成的超孔隙水压力使土的抗剪强度降低和丧失。
详细来说,砂土依赖颗粒间的摩擦力保持自己的稳固,这种摩擦力主要取决与颗粒间的法向压力,而饱和砂土因为孔隙水压力的存在,其抗剪强度小于干砂的抗剪强度(颗粒间摩擦力),地震过程中,砂土将趋于密实,并陪伴排水的现象,而因为砂土变密实,其透水变差。
从而产生了节余孔隙水压力(超孔隙水压力),明显,此时的抗剪强度更低了,并且跟着振动连续时间增添,节余缝隙水压力不停积累增大,从而使砂土的抗剪强度连续降低,直至完好丧失。
13.砂土振动液化的评论方法(即鉴识方法)
评论方法:
①标准贯入试验鉴识;②静力触探试验鉴识;③剪切波速试验鉴识;④土的相对密实度鉴识。
14.砂土振动液化对工程建筑的影响及防备举措(要点:
防备举措)
影响:
(1)地面下沉
(2)地表塌陷
(3)地基土xx丧失
(4)地面流滑防备举措:
振冲法、排渗法、强夯法、爆炸振密法、板桩围封法、换土、增添盖重。
四、
岩石风化工程地质研究
1.岩石风化的看法、风化作用种类、主要风化作用、风化壳
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岩石风化:
岩石在各样风化营力作用下,所发生的物理和化学变化的过程。
风化作用种类:
物理风化,化学风化和生物风化。
主要风化作用:
氧化、溶解、水化、水解、碳酸化和硫酸化等作用。
风化壳:
遭到风化的岩石圈表层。
2.影响岩石风化的因素
一、天气因素:
(1)温度:
温差大、冷热变化频次快,有益于物理风化;温度高,有益于化学风化;
(2)降雨:
降雨量大,有益于化学及生物风化;
二、岩性因素:
(1)矿物成分(抗风化能力):
氧化物>硅酸盐>碳酸盐和硫化物
最稳固的造岩矿物:
xx
岩浆岩:
酸性xx>中性xx>基性xx>超基性xx
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变质岩:
浅变质岩>中等变质岩>深变质岩
堆积岩:
抗风化能力>xx楽xx、变质xx
(2)化学成分
K、Na等活性强的元素比Fe、Al、Si等活性弱的元素更简单流失。
同一种元素,所构成的化合物不一样,岩石的抗风化能力也不一样。
(3)结构特色
单调矿物构成的岩石抗风化能力较强:
单矿岩>复矿岩;
矿物成分同样:
等粒结构>不等粒结构,
单粒结构岩石抗风化能力较强;
Si质胶结>Ca质胶结>泥质胶结
三、地质结构因素:
断层、层面、节理、堆积中断面、侵入岩与围岩接触面
(1)断层带(裂隙密集带):
囊状风化
(2)层理面:
差异风化—倒塌等
(3)节理、裂痕面:
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球形风化
四、地形因素
(1)海拔高地区:
以物理风化为主;海拔低地区:
化学风化速度较快。
(2)xx地段:
风化速度较大,风化壳较薄;缓坡地段:
风化速度较慢,风化壳较厚。
五、其余因素
(1)地壳运动
激烈上涨期:
风化速度快,风化壳厚度不大
稳固期:
风化完全,风化壳厚度大
(2)人类活动
人工开挖基坑、边坡、隧洞、砍伐丛林等,直接加剧风化作用。
3.岩石风化的分带标记、方法及原则(要点:
分带标记、方法)
分带标记
一、颜色不一样:
风化岩石在外观上表现出颜色的差异;
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二、破裂程度:
风化程度越深,原岩破裂程度愈大。
(1)从深部完好xx岩石至地表:
岩块→块石→碎石→砂粒→粉粘粒。
(2)从整体上看,上部以粉粘粒为主,夹砂粒、碎石;下部以块石、碎石为主,裂痕中夹粉粘粒、
砂粒。
三、矿物成分变化:
不一样风化带、矿物组合特色不一样。
(1)剧风化带:
除石英外,大多半矿物已经变异,形成稳固的矿物,如黏土矿物;
(2)弱、细风化带:
矿物变异主要发生在块石裂痕四周,形成薄膜。
四、水理性质及物理力学性质的变化:
由上至下:
(1)孔隙性、压缩性由大变小;
(2)吸水性由强→弱;
(3)波速由小→大;
(4)强度由低→高。
五、钻探掘进及开挖中的技术特征:
风化程度不一样的岩石,其完好性和坚固性不一样,所以,勘探中
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的钻探方法、钻进速度、岩心采纳率、掘进方法及难易程度是不一样的;同时,施工中开挖方法及进度亦各异。
分带方法
工程的初勘阶段:
以定性分带为主。
工程的详勘阶段:
以定量分带为主。
详细的分带方法有:
(1)地质剖析法—定性剖析方法:
经过岩石颜色、破裂程度、矿物成分的变化
(2)指标定量法:
声波测试法:
岩石风化后,声波速度变慢。
风化系数法:
按风化系数Ky大小较小分带。
分带原则
(1)充分反应各风化带岩石变化的客观规律,反应各风化带岩石所拥有的不一样特色;
(2)分带的标记应有代表性、明确,便于掌握;
(3)将定性与定量联合起来;
(4)分带数量既不要过多,也不太少。
一般采纳三分法、四分法、五分
法。
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4.岩石风化的防备举措
防治岩石风化的举措一般包含两个方面:
一、对已风化产物的合理利用与办理:
(1)风化壳厚度小,所有挖出;
(2)风化壳厚度大,数十米以上时,办理举措视详细条件而定。
一般工业民用建筑物,可选择足够强度的风化层作地基,设置合理的基础埋置深度;关于重要工程,需挖除对工程构成危险的风化岩石。
(3)关于囊状或夹层风化带,可采纳局部挖除或铺盖超越。
二、预防岩石风化的举措:
预防岩石风化的基本指导思想是:
经过人工举措,使风化营力与岩石隔绝,使岩石免遭连续风化,或减缓风化营力的作用强度,减缓岩石的风化速度。
关于黏土岩类预防方法有:
(1)表面铺盖(黏土、水泥、沥青资料);
(2)化学资料充填(在岩石裂隙中充填化学资料,形成保护膜);
(3)植被。
五、斜坡变形损坏工程地质研究
1.斜坡重应力散布的特色
(1)斜坡四周主应力迹线发生明显偏转
(2)在临空面周边造成应力集中,但在坡脚区和坡顶及坡肩周边状况有所不
同:
①坡脚周边形成最大剪应力增高带,常常产生与坡面或坡底面平行的压致拉裂面。
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②在坡顶面和坡面的某些部位形成张力带,易形成与坡面平行的拉裂面。
(3)坡体内最大剪应力迹线由本来的直线变为近似圆弧线,弧的下凹方向朝着临空方向
(4)坡面处因为侧向压力趋于零,本质上处于两向受力状态,而向坡内渐渐变为三向受力状态。
2.影响斜坡应力散布的因素有哪些
(1)岩体初始应力的影响:
水平节余应力的大小使坡体中主应力迹线的散布形式有所不一样,明显改变了各应力值的大小,使应力分异现象加剧,特别对坡脚应力集中带和张力带的影响最大。
(2)坡形的影响:
①坡高:
坡高不改变应力等值线图象,但应力值随坡高↑而线性↑。
②坡角:
坡角变化明显改变了应力散布图象。
随坡角变陡,张力带的范围有所扩大,坡脚应力集中带最大剪应力值也随之增高。
③坡底宽度:
当W<
0.8H时,坡脚最大剪应力随底宽减小而急剧增高。
当W>
0.8H时,则保持为一常值(称为“节余坡角应力”)。
④坡面形态:
平面上的凹形坡,应力集中明显减缓。
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(3)斜坡岩土体特征和结构特色的影响:
①岩土体的变形模量对均质坡体的应力散布无明显影响
②泊松比(可改变主应力和剪应力的散布,惹起张力带变化。
跟着泊松比增大,坡面和坡顶的张力带渐渐扩展,而在坡底则反之,泊松比增大时,张力带缩短。
③结构面的产状、性质的差异,使斜坡中的应力散布出现了不连续性,在不连续面或脆弱面的周边形成应力集中带或发生应力滞。
3.斜坡变形损坏的看法、变形损坏的本质及变形损坏的基本形式
看法:
斜坡变形:
是一种动力地质现象,是指地表斜坡岩体、土体在自重应力和其余外力作用下所产生的向坡下的快速运动。
斜坡损坏:
斜坡变形进一步发展,破裂面不停扩大并相互贯穿,使斜坡岩土体的一部分分别开来,发生较大位移,这就是斜坡的损坏。
变形损坏的本质
斜坡遇到侵害卸荷作用和开挖卸荷等作用所产生的应力开释效应,而惹起的斜坡表层岩土体的弹塑性回弹和蠕变位移。
变形损坏的基本形式
斜坡变形的形式:
拉裂(回弹)、蠕滑、曲折倾倒。
斜坡损坏的形式:
倒塌、xx。
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(增补)
(1)拉裂:
斜坡岩土体在局部拉应力集中部位和张力带内,形成张裂隙的变形形式称为拉裂。
(2)蠕滑:
斜坡岩土体沿脆弱面(层)局部向临空方向的迟缓剪切变形称为蠕滑。
(3)曲折倾倒:
由陡倾或直立板状岩体构成的斜坡,当岩层走向与坡面走向大概同样时,在自重的长久作用下,由前缘开始向临空方向曲折、折裂,并渐渐向坡内发展,这种变形往常称为曲折倾倒。
(4)倒塌:
斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面切割的块体忽然离开母体并以垂直运动为主,翻腾跳
跃而下,这种现象和过程称为倒塌。
(5)xx:
斜坡上的岩土体,沿着贯穿的剪切损坏面(带),产生以水平运动为主的现象,称为滑坡。
4.倒塌的看法、形成条件及基本特色
看法:
斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面切割的块体,忽然离开母体并以垂直运动为主,翻腾跳跃而下,这种现象或运动称为倒塌。
(按倒塌的规模,可分为山崩和坠石。
按物质成分,可分为岩崩和土崩)条件:
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(1)地层岩性条件——厚层状硬脆性岩体。
灰岩、砂岩、石英岩等厚层硬脆性岩石常能形成高陡的斜
坡,其前缘常因为卸荷裂隙的发育而形成陡而深的张裂痕,并与其余结构而组合,渐渐发展而形成连续贯穿的分别面,在触发因素作用下发生倒塌。
(2)岩体结构条件——节理裂隙(二组或二组以上陡倾节理)。
硬脆性岩石
中常常发育两组或两组以上陡倾节理,此中与坡面平行的一组常演化为张裂痕。
(3)地形条件——
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