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走滑型活断层
(4)近期断块的差异升降运动,可使同一级夷平面分离解体,高程相差较大
(5)不良地质现象呈线形密集分布。
水文地质方面:
导水性与透水性较强;
泉水常沿断裂带呈线状分布,植被发育。
历史资料方面:
古建筑的错断、地面变形;
考古;
地震记载
地形变监测资料:
水准测量、三角测量
遥感图象:
用于鉴别大区域范围内的活断层。
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
(3)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
(4)在活断层区兴建工程,应采用适当的抗震结构与建筑型式。
5、简述活断层工程地质研究方法的内容
研究内容包括:
活层断的展布、活动特点与监测等。
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:
根据已有区域地质、航磁与重力异常资料,与卫星影象、航空照片对照,进行初步判释,勾划出所有可能对场地有影响的活断层。
(2)活断层活动特点研究:
在卫(航)片判释的基础上,要进行区域性踏勘,进一步验证判释成果。
(3)活断层的监测:
为了确定活断层近期及现今活动的参数,如活动时间、错动方向与距离、错动速率与周期等,需进行钻探、坑探、物探与绝对年龄测定等工作。
三、地震工程地质研究
1、基本概念
震级:
就是衡量地震本身大小的尺度,由地震所释放出来的能量大小所决定。
烈度:
地面震动强烈程度,受地震释放的能量大小、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与设防烈度(设计烈度)之分。
地震基本烈度:
一定时间与一定地区范围内一般场地条件下可能遭遇的最大烈度。
一个地区的平均烈
度。
设防烈度(设计烈度):
就是抗震设计所采用的烈度。
就是根据建筑物的重要性、经济性等的需要,对基本
烈度的调整。
卓越周期:
地震波在地层中传播时,经过各种不同性质的界面时,由于多次反射、折射,将出现不同周期的地震波,而土体对于不同的地震波有选择放大的作用,某种岩土体总就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卓越周期。
2、简述振动破坏效应的分析方法(静力分析法、动力分析法的原理)
地震对建筑物振动破坏作用的分析方法有静力法与动力法两种。
静力分析法:
(1)假设建筑物就是刚体,即建筑物的各部分作为一个整体,具有相同的加速度。
(2)建筑物的加速度与地面加速度就是相同的。
(3)地震作用在建筑物上的惯性力就是固定不变的,就是由地面振动的最大加速度决定的。
动力分析法:
(目前应用最广泛的方法就是简化的反应谱法)
(1)假设建筑物结构就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
所测得的结构相同的动力反应不仅取决于地面运动的最大加速度,还取决于结构本身的动力特征,最主要的就是结构的自振周期与阻尼比。
阻尼比越大,建筑物固有周期与地面振动周期差别越大,越难引起共振。
3、场地工程地质条件对震害的影响
(1)岩土类型及性质:
软土>硬土,土体>基岩。
松散沉积物厚度越大,震害越大。
土层结构对
震害的影响:
软弱土层埋藏愈浅、厚度愈大,震害愈大。
(2)地质构造:
离发震断裂越近,震害越大,上盘尤重于下盘。
(3)地形地貌:
突出、孤立地形震害较低洼、沟谷平坦地区震害大。
(4)水文地质条件:
地下水埋深越小,震害越大。
4、简述地震区建筑场地选择原则及抗震措施
场地选择原则:
(1)避开活动性断裂带与大断裂破碎带;
(2)尽可能避开强烈振动效应与地面效应的地段作场地或地基;
(3)避开不稳定的斜坡或可能会产生斜坡效应的地段;
(4)避免孤立突出的地形位置作建筑场地;
(5)尽可能避开地下水埋深过浅的地段作建筑场地;
(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。
抗震措施(持力层与基础方案的选择):
(1)基础要砌置于坚硬、密实的地基上,避免松软地基;
(2)基础砌置深度要大些,以防止地震时建筑物的倾倒;
(3)同一建筑物不要并用几种不同型式的基础;
(4)同一建筑物的基础,不要跨越在性质显著不同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结梁连成一个整体。
5、简述地震发生的条件
(1)介质条件:
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)构造应力条件:
多发生在现代构造运动强烈的部位,应力集中。
6、简述地震效应类型
地震效应可以分为振动破坏效应、地面破坏效应与斜坡破坏效应。
(1)振动破坏效应:
地震发生时,地震波在岩土体中传播而引起强烈的地面运动,使建筑物的地基基础以及上部结构都发生振动,给它施加了一个附加荷载即地震力。
当地震力达到某一限度时,建筑物即发生破坏。
这种由于地震力作用直接引起建筑物的破坏,称为振动破坏效应。
(2)地面破坏效应:
地面破坏效应可分为破裂效应与地基效应两种基本类型。
前者指的就是强震导致地面岩土体直接出现破裂与位移,从而引起附近的或跨越破裂带的建筑物变形或破坏。
后者指的就是地震使松软土体压密下沉、砂土液化、淤泥塑流变形等,而导致地基失效,使上部建筑物破坏。
(3)斜坡破坏效应:
包括地震导致的滑坡、崩塌或泥石流等,主要发生在山区与丘陵地带。
7、我国地震地质的基本特征
(1)强震活动受活动构造的严格控制。
(2)大陆地震受控于现代构造应力场特征。
(3)强震活动经常发生在断裂带应力集中的特定地段上。
(4)绝大多数强震发生在一些稳定断块边缘的深大断裂带上,而稳定断块内部很少或基本没有强震分布。
(5)裂谷型断陷盆地控制了强震的发生。
8、简述地震小区划的概念及其原理与划分方法
地震小区划就是对城市或工程场地范围内可能遭遇的地震强度及其特点的划分。
它除了考虑潜在震源情况、传播路径的因素外,还根据场地地质活动构造与地貌条件给出场地地震影响场的分布。
地震小区划包括地震动小区划与地震地质灾害小区划。
(1)地震动小区划不仅要对城市所在范围内的场地类别与地震动时振动轻重程度作出详细划分,指出各小区场地对建筑物抗震的有利或不利程度,指明各小区具体的不利因素以及可能发生的地基失效类型,而且要对城市范围内各小区提出具有概率意义的设计地震动参数等,包括地面运动峰值加速度、峰值速度、地震动持时、场地卓越周期、加速度反应谱等一系列指标。
(2)地震地质灾害小区划应包括砂土液化、软土震陷、地震断层、地震滑坡等内容。
9、简述我国地震分布规律
我国地处环太平洋与地中海-喜马拉雅两大地震带之间,地震分布比较普遍。
除台湾东部、西藏南部与吉林东部地震属板块边缘消减带地震活动外,其余广大地域均属板内地震活动。
而且绝大多数强震都发生在稳定断块边缘的一些规模巨大的区域性深大断裂带上或断陷盆地之内。
主要地震区与活动构造带关系密切。
中国科学院地球物理研究所把我国分为23个地震带。
其中最主要的地震带有:
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、砂土液化的概念
饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下,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。
11、影响砂土液化的因素
(1)土的类型及性质
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。
成因及年代:
多为冲积成因的粉细砂土,如滨海平原、河口三角洲等。
沉积年代较新:
结构松散、
含水量丰富、地下水位浅。
(2)饱与砂土的埋藏分布条件:
砂层上覆地震愈强,历时愈长,则愈引起砂土液化,而且波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,则愈引起砂土液化,而且波及范围愈广。
12、地震砂土液化的机理
机理:
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与丧失。
具体来说,砂土依靠颗粒间的摩擦力维持本身的稳定,这种摩擦力主要取决与颗粒间的法向压力,而饱与砂土由于孔隙水压力的存在,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,并伴随排水的现象,而由于砂土变密实,其透水变差。
从而产生了剩余孔隙水压力(超孔隙水压力),显然,此时的抗剪强度更低了,而且随着振动持续时间增长,剩余空隙水压力不断累积增大,从而使砂土的抗剪强度持续降低,直至完全丧失。
13、砂土振动液化的评价方法(即判别方法)
评价方法:
①标准贯入试验判别;
②静力触探试验判别;
③剪切波速试验判别;
④土的相对密实度判别。
14、砂土振动液化对工程建筑的影响及防护措施(重点:
防护措施)
影响:
(1)地面下沉
(2)地表塌陷(3)地基土承载力丧失(4)地面流滑
防护措施:
振冲法、排渗法、强夯法、爆炸振密法、板桩围封法、换土、增加盖重。
四、岩石风化工程地质研究
1、岩石风化的概念、风化作用类型、主要风化作用、风化壳
岩石风化:
岩石在各种风化营力作用下,所发生的物理与化学变化的过程。
风化作用类型:
物理风化,化学风化与生物风化。
主要风化作用:
氧化、溶解、水化、水解、碳酸化与硫酸化等作用。
风化壳:
遭受风化的岩石圈表层。
2、影响岩石风化的因素
一、气候因素:
(1)温度:
温差大、冷热变化频率快,有利于物理风化;
温度高,有利于化学风化;
(2)降雨:
降雨量大,有利于化学及生物风化;
二、岩性因素:
(1)矿物成分(抗风化能力):
氧化物>
硅酸盐>
碳酸盐与硫化物
最稳定的造岩矿物:
石英
岩浆岩:
酸性岩>
中性岩>
基性岩>
超基性岩
变质岩:
浅变质岩>
中等变质岩>
深变质岩
沉积岩:
抗风化能力>
岩楽岩、变质岩
(2)化学成分
K、Na等活性强的元素比Fe、Al、Si等活性弱的元素更容易流失。
同一种元素,所组成的化合物不同,岩石的抗风化能力也不同。
(3)结构特点
单一矿物组成的岩石抗风化能力较强:
单矿岩>
复矿岩;
矿物成分相同:
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、沉积间断面、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—崩塌等
(3)节理、裂缝面:
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)陡坡地段:
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、其她因素
(1)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
(2)人类活动
人工开挖基坑、边坡、隧洞、砍伐森林等,直接加剧风化作用。
3、岩石风化的分带标志、方法及原则(重点:
分带标志、方法)
分带标志
一、颜色不同:
风化岩石在外观上表现出颜色的差异;
二、破碎程度:
风化程度越深,原岩破碎程度愈大。
(1)从深部完整新鲜岩石至地表:
岩块→块石→碎石→砂粒→粉粘粒。
(2)从总体上瞧,上部以粉粘粒为主,夹砂粒、碎石;
下部以块石、碎石为主,裂缝中夹粉粘粒、砂粒。
三、矿物成分变化:
不同风化带、矿物组合特点不同。
(1)剧风化带:
除石英外,大部分矿物已经变异,形成稳定的矿物,如粘土矿物;
(2)弱、微风化带:
矿物变异主要发生在块石裂缝周围,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性:
风化程度不同的岩石,其完整性与坚固性不同,因此,勘探中的钻探方法、钻进速度、岩心采取率、掘进方法及难易程度就是不同的;
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。
具体的分带方法有:
(1)地质分析法—定性分析方法:
通过岩石颜色、破碎程度、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)充分反映各风化带岩石变化的客观规律,反映各风化带岩石所具有的不同特征;
(2)分带的标志应有代表性、明确,便于掌握;
(3)将定性与定量结合起来;
(4)分带数目既不要过多,也不太少。
一般采用三分法、四分法、五分法。
4、岩石风化的防护措施
防治岩石风化的措施一般包括两个方面:
一、对已风化产物的合理利用与处理:
(1)风化壳厚度小,全部挖出;
(2)风化壳厚度大,数十米以上时,处理措施视具体条件而定。
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;
对于重大工程,需挖除对工程构成危险的风化岩石。
(3)对于囊状或夹层风化带,可采用局部挖除或铺盖跨越。
二、预防岩石风化的措施:
预防岩石风化的基本指导思想就是:
通过人工措施,使风化营力与岩石隔离,使岩石免遭继续风化,或减缓风化营力的作用强度,减缓岩石的风化速度。
对于粘土岩类预防方法有:
(1)表面铺盖(粘土、水泥、沥青材料);
(2)化学材料充填(在岩石裂隙中充填化学材料,形成保护膜);
(3)植被。
五、斜坡变形破坏工程地质研究
1、斜坡重应力分布的特点
(1)斜坡周围主应力迹线发生明显偏转
(2)在临空面附近造成应力集中,但在坡脚区与坡顶及坡肩附近情况有所不同:
①坡脚附近形成最大剪应力增高带,往往产生与坡面或坡底面平行的压致拉裂面。
②在坡顶面与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原来的直线变成近似圆弧线,弧的下凹方向朝着临空方向
(4)坡面处由于侧向压力趋于零,实际上处于两向受力状态,而向坡内逐渐变为三向受力状态。
2、影响斜坡应力分布的因素有哪些
(1)岩体初始应力的影响:
水平剩余应力的大小使坡体中主应力迹线的分布形式有所不同,明显改变了各应力值的大小,使应力分异现象加剧,尤其对坡脚应力集中带与张力带的影响最大。
(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分布图象。
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缩小而急剧增高。
当W>
0、8H时,则保持为一常值(称为“残余坡角应力”)。
④坡面形态:
平面上的凹形坡,应力集中明显减缓。
(3)斜坡岩土体特性与结构特征的影响:
①岩土体的变形模量对均质坡体的应力分布无明显影响
②泊松比(可改变主应力与剪应力的分布,引起张力带变化。
随着泊松比增大,坡面与坡顶的张力带逐渐扩展,而在坡底则反之,泊松比增大时,张力带收缩。
③结构面的产状、性质的差别,使斜坡中的应力分布出现了不连续性,在不连续面或软弱面的周边形成应力集中带或发生应力滞。
3、斜坡变形破坏的概念、变形破坏的实质及变形破坏的基本形式
概念:
斜坡变形:
就是一种动力地质现象,就是指地表斜坡岩体、土体在自重应力与其她外力作用下所产生的向坡下的快速运动。
斜坡破坏:
斜坡变形进一步发展,破裂面不断扩大并互相贯通,使斜坡岩土体的一部分分离开来,发生较大位移,这就就是斜坡的破坏。
变形破坏的实质
斜坡受到侵蚀卸荷作用与开挖卸荷等作用所产生的应力释放效应,而引起的斜坡表层岩土体的弹塑性回弹与蠕变位移。
变形破坏的基本形式
斜坡变形的形式:
拉裂(回弹)、蠕滑、弯曲倾倒。
斜坡破坏的形式:
崩塌、滑坡。
(补充)
(1)拉裂:
斜坡岩土体在局部拉应力集中部位与张力带内,形成张裂隙的变形形式称为拉裂。
(2)蠕滑:
斜坡岩土体沿软弱面(层)局部向临空方向的缓慢剪切变形称为蠕滑。
(3)弯曲倾倒:
由陡倾或直立板状岩体组成的斜坡,当岩层走向与坡面走向大致相同时,在自重的
长期作用下,由前缘开始向临空方向弯曲、折裂,并逐渐向坡内发展,这种变形通常称为弯曲倾倒。
(4)崩塌:
斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面分割的块体突然脱离母体并以垂直运动为主,翻滚跳
跃而下,这种现象与过程称为崩塌。
(5)滑坡:
斜坡上的岩土体,沿着贯通的剪切破坏面(带),产生以水平运动为主的现象,称为滑坡。
4、崩塌的概念、形成条件及基本特征
斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面分割的块体,突然脱离母体并以垂直运动为主,翻滚跳跃而下,这种现象或运动称为崩塌。
(按崩塌的规模,可分为山崩与坠石。
按物质成分,可分为岩崩与土崩)
条件:
(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,其前缘常由于卸荷裂隙的发育而形成陡而深的张裂缝,并与其它结构而组合,逐渐发展而形成连续贯通的分离面,在触发因素作用下发生崩塌。
(2)岩体结构条件——节理裂隙(二组或二组以上陡倾节理)。
硬脆性岩石中往往发育两组或两组以上陡倾节理,其中与坡面平行的一组常演化为张裂缝。
(3)地形条件——地形切割强烈,高差大,发生崩塌的地面坡度一般大于45º
而大部分分布在大于60º
的斜坡上。
(4)外力条件——风化作用、静水压力、震动、冻胀作用等。
基本特征
(1)一般发生在高陡斜坡的坡肩部位
(2)质点位移矢量铅直方向较水平方向要大得多
(3)崩塌发生时无依附面
(4)往往就是突然发生的,运动快速
(5)崩塌具有多发性的特点,即发生过崩塌的地方,仍可能再次发生崩塌。
5、崩塌与滑坡的差异性与共同点
一、差异性
(1)滑坡沿滑动面滑动,滑体的整体较好,有一定外部形态。
而崩塌则无滑动面,堆积物结构零乱,多呈锥形。
(2)崩塌以垂直运动为主,滑坡多以水平运动为主。
(3)崩塌的破坏作用都就是急剧的,短促的与强烈的。
滑坡作用多数也很急剧、短促、猛烈,有的则相对较缓慢。
(4)崩塌一般都发生在地形坡度大于50度,高度大于30米以上的高陡边坡上,滑坡多出现在坡度50度以下的斜坡上。
二、共同点与联系
(1)崩塌与滑坡均为斜坡上的岩土体遭受破坏而失稳向坡脚方向的运动。
(2)常在相同的或近似的地质环境条件下伴生。
(3)崩塌、滑坡可以相互包含或转化,如大滑坡体前缘的崩塌与崩塌堆载而形成的滑坡。
6、滑坡的概念、形态要素
概念:
斜坡岩土体在重力等因素作用下,依附滑动面(带)产生的向坡外以水平运动为主的运动或现象。
形态要素:
滑动面(带)、滑坡体、滑坡周界、滑床、滑坡前缘(滑坡舌)、滑坡壁、主滑线、滑坡台阶、滑坡洼地、滑坡裂缝
7、识别滑坡的方法与标志
识别方法:
利用遥感资料,如航片、彩虹外照片来解释;
通过地面调查测绘来解决;
采用勘探方法来查明。
识别标志:
(1)地形地貌方面:
滑坡形态特征、阶地、夷平面高程对比。
(2)地质构造方面:
滑体上产生小型褶曲与断裂现象;
滑体结构松散、破碎。
(3)水文地质方面:
结构破碎→透水性增高→地下水径流条件改变→滑体表面出现积水洼地或
湿地,泉的出现。
(4)植被方面:
马刀树、醉汉林。
(5)滑动面的鉴别:
a、勘探:
钻探b、变形监测:
钻孔倾斜仪。
8、滑坡的分类(重点:
一、二类)
一、按滑坡动力学性质
可分为:
推动式、牵引式、平移式、混合式。
推动式滑坡:
始滑部位位于上部。
主要就是由斜坡上部张裂隙发育或因堆积重物与在坡上进行建筑,引起上部失稳滑动而推动下部滑动。
平移式滑坡:
滑动面较平缓,始滑部位分布于滑动面的许多点。
牵引式滑坡:
始滑部位位于下部,首先就是下部开始滑动,然后向上扩展,引起由下而上的滑动,主要就是由于坡底受到河水冲刷或人工开挖引起的。
混合式滑坡:
始滑部位上下结合,共同作用。
其比较常见。
二、按滑动面与层面的关系
均质滑坡(无层滑坡)、顺层滑坡、切层滑坡
均质滑坡:
发生在均质或没有明显层理的岩体或土体中的滑坡,滑动面不受层面的控制。
顺层滑坡:
沿着岩层层面发生滑动,尤其就是有软弱岩层存在时。
切层滑坡:
滑坡面切过岩层面。
三、按时代分:
新滑坡,老滑坡,古滑坡,始滑坡
四、按岩土体类型分:
粘性土滑坡,黄土滑坡,堆填土滑坡,堆积土滑坡,破碎岩石滑坡,岩石滑坡。
9、影响斜坡稳定性的因素
内在因素:
岩土类型及性质、地质构造、地形地貌、水文地质等。
外在因素:
振动作用(如地震)、降水(雨、雪)、水库蓄水、人类活动(开挖、加载,植被、水等)风化、剥蚀作用等。
一、岩土体的类型及性质(决定抗滑力的根本因素)
(1)坡形相同的
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