构造地质与水文地质考试试题.docx

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构造地质与水文地质考试试题

矿山水文地质及工程地质

一、名词解释

1、岩体2、突水系数3、富水系数

4、渗透系数5、给水度6、稳定流

7、地震液化8、岩爆9、孔隙比

10、水灰比

二、简答题：

1、简述矿井充水条件。

2、影响采动区发育高度的主要采矿因素有哪些？

3、简述Q~S曲线预测矿井涌水量的原理及步骤？

4、说明有效应力原理，并据此说明地面沉降的原因；

5、写出达西定理及其参数含义，并据此推导出完整井出水量公式；

三、论述题

1、边坡变形与破坏的基本形式有哪几种，保护边坡稳定性的主要措施有那些？

2、简述矿井井下防治水的主要技术措施

水文地质及工程地质

一、名词解释

1、岩体2、地下水均衡3、径流模数

4、土的孔隙比5、液限6、非稳定流

7、越流8、岩爆9、岩溶陷落柱

10、大井法

二、简答题：

1、简述矿井充水条件。

2、影响采动区发育高度的主要采矿因素有哪些？

3、什么是流沙及潜蚀，如何防治？

4、说明有效应力原理，并据此说明粘性土压密的原因；

5、写出达西定理及其参数含义，并据此推导出完整井出水量公式

三、论述题

1、边坡变形与破坏的基本形式有哪几种，保护边坡稳定性的主要措施有那些？

2、简述矿井防治水的主要技术措施

构造地质与水文地质考试试题

姓名：

学号：

年级：

一、名词解释

渗透系数给水度落差地堑枢纽

静储量越流背斜正断层滑坡

二、简答题（共70分）

1、如何进行断层的野外识别？

2、什么是水动态与水均衡，写出地下水均衡方程式（10分）

3、喀斯特形成的基本条件及影响发育的因素是什么？

4、矿井排水将会在哪些方面将会对水文地质环境产生影响？

（10分）

5、地层的接触关系有哪三类，各自特点（10分）

6、简述地面沉降产生的原因及防治措施（10分）

7、写出达西定理及其参数含义，并据此推导出完整井出水量公式。

（10分）

答案

一、简答题：

1、突水系数、富水系数的概念（10分）

突水系数（Ts）是指隔水层承受的静水压力与其厚度的比值。

即Ts=P/M式中：

Ts突水系数；P隔水层承受的水压；M底板隔水厚度。

富水系数（Kp）是指矿井或坑道的排水量与同一时期矿石开采量之比，即Kp=Q/P式中：

Q为矿井（坑道）某一时期的排水总量（吨）；P为同一时期的矿石开采量（吨）。

2、什么是水动态与水均衡，写出地下水均衡方程式（10分）

水动态：

是指在与环境相互作用下，含水层各要素随时间的变化。

水均衡：

某一时间段、某一地段内，地下水水量的收支状况，称为地下水均衡。

地下水均衡方程式一般表达形式：

A－B=△W

A——收入项；

B——支出项；

△W——均衡时段内，均衡区的水量变化量。

3、常见的补给增量有哪些（10分）

1）来自地表水的补给增量：

当取水工程靠近地表水时，由于开采地下水，使水位下降漏斗扩展到地表水体，可使原来补给地下水的地表水补给量增大，或使原来不补给地下水，甚至排泄地下水的地表水体变为补给地下水。

2）来自降水入渗的补给增量：

由于开采地下水形成降落漏斗，除漏斗疏干体积增加部分降水渗入外，还使漏斗范围内原来不能接受降水渗入补给的地区（例如沼泽、湿地等），腾出可以接受补给的储水空间，因而增加了降水渗入补给量。

3）来自相邻含水层越流的补给增量：

由于开采含水层的水位降低，与相邻含水层的水位差增大，可使越流量增加，或使相邻含水层原来从开采含水层获得越流补给，变为补给开采层。

4）来自相邻地段含水层的增加的侧向流人补给量：

由于降落漏斗的扩展，可夺取属于另一均衡地段（或含水系统）地下水的侧向流人补给量。

或某些侧向排泄量因漏斗水位降低，而转为补给增量。

5）来自各种人工增加的补给量：

包括开采地下水后各种人工用水的回渗量增加而多获得的补给量。

4、矿井排水将会在那些方面对水文地质和工程地质环境产生影响？

（10分）

一是造成海水入侵（海水倒灌）。

海水入侵是指海滨地区因过量抽取地下水，导致海水（或地下咸水）和地下淡水的天然平衡条件被破坏，从而引起海水向大陆含水层推移的一种有害水文地质作用，也就是由于陆地地下淡水水位下降而引起的海水直接侵染淡水层的自然现象。

二是造成岩溶地面塌陷。

岩溶地面塌陷是指覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体，在外动力或人为因素作用下产生的突发性地面变形破坏，其结果多形成圆锥形塌陷坑。

激发塌陷活动的直接诱因除降雨、洪水、干旱、地震等自然因素外，往往与抽水、排水、蓄水和其他工程活动等人为因素密切相关，而后者往往规模大、突发性强、危害也就大。

岩溶地面塌陷发现于碳酸盐岩分布区，其形成受到环境和人类活动的双重影响。

三是引起地面沉降。

地面沉降，又称地面下沉或地陷，是指某一区域内由于开采地下水或其它地下流体所导致的地表浅部松散沉积物压实或压密引起的地面标高下降的现象。

地面沉降对于建筑物、城市建设和农田水利设施危害极大。

四是引起土壤盐碱化。

土壤盐渍化（土壤盐碱化）是指盐分不断向土壤表层聚积形成盐渍土的自然地质过程。

盐渍土是在一定的气候、地形、土地、水文地质等自然条件下形成的。

五是引起地下水水质恶化。

水质恶化是指由于人类活动的影响而使水的感观性、物理化学性质、化学成分、生物组成以及底质状况等发生恶化的现象。

六是造成地下水资源减少。

水资源减少是指由于自然和人为的原因陆地上江河地表径流量或地下水储存量总体上呈现减少的现象。

5、简述矿井涌水量预计的步骤和方法（10分）

矿坑涌水量预测是在查明矿床的充水因素及水文地质条件的基础上进行的。

一般应遵循如下三个基本步骤：

1）选择计算方法与相应的数学模型

一是对矿床水文地质条件的适应性：

指能否正确刻画水文地质条件的基本特征；

二是对勘探方法勘探工程控制程度的适应性：

指是否最充分的利用勘探工程提供的各种信息，即信息的利用率；同时，也可理解为所选数学模型要求的勘探信息是否有保证，即信息的保障率。

2）构造水文地质模型

矿坑涌水量预测中数学模型的作用，是对水文地质条件进行量化，因此预测精度主要取决于对充水因素与水文地质条件判断的准确性，因此必须按数学模型的特点构造水文地质模型，称水文地质条件概化。

3）计算数学模型，评价预测结果

应该指出，不能把数学模型的解仅仅看作是一个单纯的数学计算，而应看作是对水文地质模型和数学模型进行全面验证识别过程，也是对矿区水文地质条件从定性到定量在回到定性的不断深化的认识过程。

6、简述地面沉降产生的原因及防治措施（10分）

地面沉降是指在自然因素或人为因素影响下发生的幅度较大、速率较大的地表高程垂直下降的现象。

地面沉降的原因颇多，有地质构造、气候等自然因素，也有人为原因。

人类工程活动是主要原因之一，主要表现在以下几方面：

1）大量抽取液体资源（地下水、石油等）、地下气体（天然气、沼气等）活动是造成大幅度、急剧地面沉降的最主要原因；

2）采掘地下团体矿藏（如沉积型煤矿、铁矿等）形成的大范围采空区，及地下工程（隧道、防空洞、地下铁道等）是导致地面下沉变形的原因之一。

3）地面上的人为振动作用（大型机械、机动车辆等及爆破等引起的地面振动）在一定条件下也可引起土体的压密变形。

4）重大建筑物、蓄水工程（如水库）对地基施加的静荷载，使地基土体发生压密下沉变形。

5）由于在建筑工程中对地基处理不当，即地基勘探不周。

地面沉降的控制与防治措施有：

1）加强宣传，增强防灾意识：

不断提高全民的防灾减灾意识，依法严格管理地下水资源，要合理开发利用地下水资源。

2）限制或减少地下水开采量：

可以地表水代替地下水资源；以人工制冷设备代替地下水资源；实行一水多用，充分综合利用地下水。

3）采用地表水人工补给地下水：

上海市自1966年采用了“冬灌夏用”为辅，大量人工补给地下水，水位大幅度回升，常年沉降转为“冬升夏沉”。

4）调整地下水开采层次：

地面沉降的主要原因是地下水的集中开采（开采时间集中、地区集中、层次集中），因此适当调整地下水的开采层和合理支配开采时间，可以有效的控制地面沉降。

7、导水裂缝带发育高度与形态的主要影响因素（10分）

导水裂缝带发育高度与形态的主要有以下影响因素：

1）煤层开采厚度的影响

在其它条件不变的情况下，随着煤层采厚的增加，导水裂隙带高度不断增大。

2）开采面积的影响

采出空间是造成覆岩破坏的根本原因，但开采面积的大小，只有在尚未达到充分采动时才有明显的影响。

3）覆岩岩性的影响

上覆岩层，的顶板岩性及其组合关系，对煤层采后导水裂隙带的发育有极大的影响，岩层愈硬，导水裂隙带愈高（其他条件相同时）；顶板岩层愈软，导水裂隙带愈低。

4）煤层倾角的影响

煤层倾角不同，其覆岩破坏后的导水裂隙带发育形态也不同。

5）断层的影响

断层尤其是张断层附近，易形成抽冒现象，冒裂带发育较高。

节理密集带、褶曲轴部冒裂带发育较高。

6）采煤方法的影响

采煤方法对覆岩最大导水裂高的影响极大，不同的采煤方法所引起的地表变形、覆岩破坏程度也不同。

二、论述题（30分）

结合你单位矿井实际，论述一下矿井涌水的水源和通道有那些？

主要采取了哪些井下防治水的技术措施？

矿井涌水水源：

造成矿井水害的水源主要有大气降水、地表水、地下水（含水层水、岩溶陷落柱水、断层水、以及旧巷或老空区积水等）。

1）大气降水。

从天空降到地面的雨和雪、冰、雹等溶化的水，称为大气降水。

2）地表水。

地球表面江、湖、河、海、水池、水库等处的水均为地表水，它的主要来源是大气降水，也有的来自地下水。

3）潜水。

埋藏在地表以下第一个隔水层以上的地下水称为潜水。

4）承压水。

处于两个隔水层中间的地下水，称为承压水。

5）老空积水。

已经采掘过的采空区和废弃的旧巷道或溶洞，由于长期停止排水而积存的地下水，称为老空积水。

6）断层水。

处于断层带中的水，称为断层水。

断层带往往是许多含水层的通道，因此，断层水往往水源充足，对矿井的威胁极大。

矿井涌水的通道：

1）煤矿的井筒。

地表水直接流入井筒，造成淹井事故。

2）断层裂隙。

3）采后塌陷坑。

4）石灰岩溶洞陷落柱。

5）古井老塘及封堵不严的钻孔。

主要采取了以下主要井下防治水的技术措施：

矿井防治水可归纳为“查、探、放、排、堵、截”六个字。

一）做好矿井水文观测与水文地质工作

1．做好水文观测工作

2．做好矿井水文地质工作

二）井下探水

井下探放水是防止水害的重要手段之一，“有疑必探，先探后掘”是防止井下水害的基本原则。

三）疏放排水

1．疏放含水层水

2．疏放老空水

四）截水

1．防水煤（岩）柱的留设

2．水闸墙（防水墙）

3．防水闸门

五）矿井注浆堵水

矿井注浆堵水，一般在下列场合使用：

1）当涌水水源与强大水源有密切联系，单纯采用排水的方法不可能或不经济时。

2）当井巷必须穿过一个或若干个含水丰富的含水层或充水断层，如果不堵住水源将给矿井建设带来很大的危害，甚至不可能掘进时。

3）当井筒或工作面严重淋水时，为了加固井壁、改善劳动条件、减少排水费用等，可采用注浆堵水。

4）某些涌水量特大的矿井，为了减少矿井涌水量，降低常年排水费用，也可采用注浆堵水的方法堵住水源。

5）对于隔水层受到破坏的局部地质构造破坏带，除采用隔离煤柱外，还可用注浆加固法建立人工保护带；对于开采时必须揭露或受开采破坏的含水层，对于沟通含水层的导水通道、构造断裂等，在查明水文地质条件的基础上，可用注浆帷幕截流，建立人工隔水带，切断其补给水源。