工程地质学复习资料.docx

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1、工程地质学复习资料一名词解释 1. 活断层：指目前正在活动着的断层或近期有过活动且不久的将来可能会重新发生活动的断层。 2. 砂土液化(振动液化)：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。 3. 混合溶蚀效应：两种饱和度或温度不同的水混合后，其溶蚀能力有所增强的效应。 4. 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。 5工

2、程地质条件：与工程建筑物有关的地质条件的综合，包括：岩土类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质、工程动力地质作用、天然建筑材料六个方面。 6. 工程地质问题：工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾或问题。 7. 地震烈度：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。震源深度和震中距越小，地震烈度越大。 8工程地质类比法：将已有建筑物的工程地质问题评价的结果和经验运用到工程地质条件与之相似的同类建筑物中。 9斜坡变形破坏：斜坡变形破坏又称斜坡运动，是一种动力地质现象。是指地表斜坡岩土体在自重应力和其它外力作用下所产生的向坡外的缓慢或快速运动。 10极限

3、平衡方法：也叫刚体极限平衡法，其使用有四点假设前提：只考虑破坏面上的极限破坏状态，而不考虑岩土体的变形。即视岩土体为刚体。破坏面上的强度由C、f值决定，遵循强度判据。滑体中的压力以正压力和剪应力的形式集中作用于滑面上，均视为集中力。三维问题简化为二维问题来求解。 11临界水力梯度：当单元土体的总压力与其单元体水的重量相等时，即dp=dQ时，土体颗粒处于悬浮状态，发生流土，此时的水的水力梯度叫做临界水力梯度。 12滑坡：斜坡岩土体在重力等因素作用下，依附滑动面产生的向坡外以水平运动为主的运动或现象。 13水库诱发地震：是指由于人类修建水库工程，水库蓄水所引起的地震活动，称为水库诱发地震。 14崩

4、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，这种现象或运动称为崩塌。 15岩溶：是岩溶作用及其所产生的地貌现象和水文地质现象的总称。亦称喀斯特。 16地面塌陷：是地面垂直变形破坏的另一种形式。它的出现是由于地下地质环境中存在着天然洞穴或人工采掘活动所留下的矿洞，巷道或采空区而引起的，其地面表现形式是局部范围内地表岩土体的开裂、不均匀下沉和突然陷落。 17. 地质灾害：是指在地球的发展演化过程中，由各种自然地质作用和人类活动所形成的灾害性地质事件。 18渗透稳定性：是指在渗流水作用下，其结构是否发生变化从而危及岩土体的稳定。 二问答题 第一章 工程地

5、质学基本概念及方法 1.工程地质学的内涵及任务 任务：阐明建筑地区的工程地质条件，并指出对建筑物有利的和不利的因素；论证建筑物所存在的工程地质问题，进行定性和定量的评价，作出确切的结论；选择地质条件优良的建筑场址，并根据场址的地质条件合理配置各个建筑物；研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响，预测其发展演化趋势，并提出对地质环境合理利用和保护的建议；根据建筑场址的具体地质条件，提出有关建筑物类型、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；为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。 2.工程地质学研究方法，针对各类工程地质问题的研究思路及基本方法 工程地质

6、学的研究方与它的研究内容相适应的，主要有自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟试验法和工程地质类比法。四种研究方法各有特点，应互为补充，综合应用。其中自然历史分析法是最重要和最根本的研究方法，是其它研究方法的基础。 工程地质工作的步骤：1）收集已有资料；2）现场工程地质勘察；3）原位测试；4）室内试验；5）计算模拟研究；6）工程地质制图成果；7）工程地质报告。 第二章 活断层工程地质研究 1.活断层的基本特征 活断层是深大断裂复活运动的产物 活断层具有继承性和反复性 活断层具有两种基本活动方式：一种是以地震方式产生间歇性地突然滑动，称地震断层或粘滑型断层，另一种是沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑

7、动，称蠕变断层或蠕滑型断层。 2.活断层的鉴别方法 地质方面: 最新沉积物的错断，活断层带物质结构松散，伴有地震现象的活断层，地表出现断层陡坎和地裂缝 地貌方面:断崖：活断层两侧往往是截然不同的地貌单元直接相接的部位常表现为：一侧隆起区，一侧凹陷区水系：对于走滑型断层一系列的水系河谷向同一方向同步移错主干断裂控制主干河道的走向，不良地质现象呈线形密集分布 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 、全球卫星定位系统 GPS 、合成孔径雷达干涉测量 InSAR 3.活断层区建筑原

8、则及防治对策 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。 第三章 地震工程地质研究 1.地震地质基本特征 强震活动一般均分布于区域性活动断裂带范围内； 西部地区地震活动的强度和频度明显大于东部地区； 强震活动经常发生在断裂带应力集中的特定地段上； 绝大多数强震发生在一些稳定断块边缘的深大断裂带上，而这些断块内部则基本上没有强震分布； 裂谷性断陷盆地控制强震的发生。 2.地震效

9、应的类型及相关概念 在地震影响所及的范围内，于地面出现的各种震害或破坏，称之为地震效应。 地震效应主要有振动破坏效应和地面破坏效应两种，在斜坡地段还有斜坡破坏效应。 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。 地面破坏效应可分为破裂效应和地基效应。前者指强震导致地面出现地震断层和地裂缝，从而引起跨越破裂带及其附近的建筑物变形或破坏。后者指地震使软土震陷、砂土液化及淤泥塑流变形等，从而导致地基失效。 3振动破坏效应的评价方法 地震对建筑物振动破坏作用的分析方法有静力分析法和动力分析法。 静力分析法的前提是： 1)建筑物是刚体，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

10、物的加速度和地面加速度是相同的。 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速度决定的。 动力分析法的前提是： (1)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别越大，越难引起共振。 4.砂土振动液化的机理、影响因素、评价方法及防护措施 砂土液化的机理：在地震过程中，较疏松的饱水砂土在地震动引起的剪切力反复作用下，砂粒间相互位置产生调整，而使砂土趋于密实。砂土要变密实就势必排水，

11、但在急剧变化的周期性地震力作用下，伴随砂土孔隙度减小而透水性变弱，因而排水愈来愈不通畅。应排除的水来不及排走，而水又是不可压缩的，于是就产生了剩余孔隙水压力。此时砂土的抗剪强度将随着超孔隙水压力的增长而不断降低，直至完全抵消法向压力而使抗剪强度丧失殆尽。此时地面就可能出现喷沙冒水和塌陷现象，地基土丧失承载能力而失效。 影响砂土液化的因素主要有：土的类型和性质、饱水砂土的埋藏分布条件以及地震动的强度和历时。疏松饱水的细砂土和粉土容易液化；饱水砂土埋藏愈浅、砂层愈厚，则液化的可能性愈大。当饱水砂层埋深在10-15m以下时就难于液化了。地震愈强、历时愈长，则愈意引起砂土液化，而且波及范围愈广，破坏愈

12、严重。 或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)饱和砂土的埋藏分布条件 砂层上覆非液化土层愈厚，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。 5.场地条件对震害的影响 分析场地工程地质条件对宏观震害的影响主要表现为岩体的类型及性质、地质结构、地形地貌、水文地质条件。 岩体的类型及性质的影响：一般岩土体的类型不同对震害的影响不同，软土比硬土的震害要

13、大，且软土的厚度愈厚，埋的愈浅震害愈大。 地质结构的影响：一般是场地内的地质断裂的影响包括发震断裂和非发震断裂。工程时应不提高非发震断裂的烈度。 地形地貌：一般地貌突出又孤立的地形，震动加剧，震害加大，而低洼河谷，震动减弱震害减小。 水文地质条件的影响：砂土饱和后烈度增大，而且地下水的埋深愈浅，震害愈大。而地下水埋深愈大，上覆地层愈厚，震害愈小。 6.地震小区划的原理及方法 地震小区划是对城市或工程场地范围内可能遭遇的地震动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和地震地质灾害小区划。地震

14、动小区划不仅要对城市所在范围内的场地类别和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。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。 定义：为了防御和减轻地震灾害，估计未来各地可能发生破坏性地震的危险性和地震的强烈程度，按地震危险程度的轻重不同而划分不同的区域，以便对建设工程按照不同的区域，采取不同的抗震设防标准。 7.地震区建筑抗震原则及措

15、施 (1)场地选择原则 1)避开活断层 2)尽可能避开具有强烈振动效应和地面效应的地段 3)避开不稳定斜坡地段 4)尽可能避开孤立地区、地下水埋深浅的地区 (2)抗震措施(持力层和基础方案的选择) 1)基础砌置在坚硬土层上 2)砌置深度应大一些，以防发震时倾斜 3)不宜使建筑物跨越性质不明的土层上 4)建筑物结构设计要加强整体强度，提供抗震性能 。 第四章 岩石风化工程地质研究 1.岩石风化的基本概念 岩石在各种风化营力，如太阳能、大气、水及动植物有机体等的作用下，发生物理化学变化的过程，称为岩石风化。它包括岩石所感受的风化作用及其所产生的结果两个方面。 按照风化营力及其引起的岩石变异的方式不

16、同，风化作用一般分为物理风化、化学风化和生物风化。 风化壳：遭受风化的岩石圈表层。 2.影响岩石风化的因素 (1)气候因素 温度 温差大、冷热变化频率快：有利于物理风化 温度高：有利于化学风化 降雨(湿度) 降雨量大：有利于化学及生物风化 (2)岩性 矿物成分：抗风化能力 氧化物硅酸盐碳酸盐和硫化物 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：抗风化能力岩浆岩、变质岩 化学成分： 活动性强的元素：K、Na等 活动性弱的元素：Fe、Al、Si等 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 结构特点 单一矿物组成的岩石抗风化能

17、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 (3)地质结构：断层、层面、节理、沉积间断面、侵入岩与围岩接触面等 断层带(裂隙密集带)：囊状风化 层理面：差异风化崩塌等 节理、裂缝面：球形风化 (4)地形 高度 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 坡度 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 (5)其它因素 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 3.风化壳垂直分带标志及方法 (1)颜

18、色：风化岩石在外观上表现出颜色的差异 (2)破碎程度：风化程度越深，原岩破碎程度愈大 从深部完整新鲜岩石至地表：岩块块石碎石砂粒粉粘粒 总体上：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。 (3)矿物成分变化：不同风化带、矿物组合特点不同 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 弱、微风化带：矿物变异主要发生在块石裂缝周围，形成薄膜 (4)水理性质及物理力学性质的变化 由上至下： 孔隙性、压缩性由大变小 吸水性由强弱 波速由小大 强度由低高 4.岩石风化防护措施 1）对已风化产物的合理利用与处理： 风化壳厚度小，全部挖出； 风化壳厚

19、度大，如一般工业民用建筑，强风化带甚至剧风化带亦能满足要求时，根本不用挖除，必须选择合理的基础砌置深度；对于重型建筑物，对地基岩体稳定要求较高，其挖除深度应视建筑物类型、规模及风化岩石的物理力学性质而定，需要挖除的只是那些物理力学性质变得足以威胁到建筑物稳定的风化岩石； 当风化壳厚度虽较大，但经处理后在经济上和效果上反比挖除合理时，则不必挖除。 2）预防岩石风化的措施：预防岩石风化的基本指导思想是：通过人工处理后，使风化营力与被保护岩石隔离，以使岩石免遭继续风化；降低风化营力的强度，以减慢岩石的风化速度。如为防止因温度变化而引起的物理风化，可在被保护岩石表面用粘性土或砂土铺盖。又如，当以风化速

20、度较快的岩石作地基时，基坑开挖至设计高程后，须立即浇筑基础，迅速回填。 第五章 斜坡变形破坏工程地质研究 1.斜坡的重应力分布特征 (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,但在坡脚区和坡顶及坡肩附近情况有所不同： 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。 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 (1)岩体初始应力的影

21、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和张力带的影响最大。 (2)坡形的影响 坡高：坡高不改变应力等值线图象，但应力值随坡高 而线性 。 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。 坡底宽度：当W0.8H时，则保持为一常值 坡面形态：平面上的凹形坡，应力集中明显减缓。 (3)斜坡岩土体特性和结构特征的影响： 岩土体的变形模量对均质坡体的应力分布无明显影响 泊松比可改变主应力和剪应力的分布,引起张力带变化。随着 增大 ，坡面和坡顶的张力带逐渐

22、扩展，而在坡底则反之，(增大时 ，张力带收缩。 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.斜坡变形破坏的实质 4.斜坡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 5.崩塌形成条件及基本特征 1）崩塌一般发生在厚层坚硬脆性岩体中； 2）构造节理和成岩节理对崩塌的形成影响很大； 3）崩塌的形成又与地形直接相关； 4）风化作用也对崩塌形成有一定影响； 5）在上述诸条件制约下，崩塌的发生还与短时的裂隙水压力以及地震或爆破震动等触发因素有密切联系，尤其是强烈的地震，常可引起

23、大规模崩塌，造成严重灾祸。 崩塌运动的特点是质点位移矢量中垂直分量大大超过其水平分量，而且崩塌体完全与母体脱离。崩塌块体沿斜坡运动的主要形式是跳跃和滚动。 6.崩塌变形破坏的评价方法 7.滑坡的形态要素及识别滑坡的方法 滑坡的形态要素：滑动面、滑坡体、滑坡周界、滑床、滑坡前缘、滑坡壁、主滑线、滑坡台阶、滑坡洼地、滑坡裂缝。 滑坡的识别方法：航片解译、地面地质测绘和勘探试验。 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和断裂现象 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

24、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：钻孔取样、变形监测：钻孔倾斜仪 8.滑坡分类依据及常用分类方案 按滑面与岩层层面关系分为：无层滑坡、顺层滑坡和切层滑坡； 按滑坡始滑部位可分为：推动式滑坡、牵引式滑坡、混合式滑坡和平移式滑坡； 按岩土类型可分为：基岩滑坡和土体滑坡。 9.影响斜坡稳定性的因素 (1) 岩土类型及性质决定抗滑力的根本因素 坡形相同的情况下：坚硬岩石斜坡半坚硬岩石松散土坡 沉积岩：层理软弱夹层 岩浆岩：原生节理发育，与岩石强度和风化作用有关 变质岩：由于矿物成分的差异导致工程地质性质的差异 滑坡往往集中在某些特定的岩层中易滑岩组 对于同一

25、种成因类型的岩层，组成岩石的矿物成分及胶结物不同，其稳定性不同：硅质胶结钙质胶结泥质胶结 (2) 地质结构(岩体结构及地质构造) 结构面结构面的产状、力学性质、规模 沉积岩地区：特大型的滑坡主要与层面构造有关在褶皱的两翼部位，结构面往往形成上陡下缓的勺形沿着大的构造断裂带，滑坡往往呈带状分布按结构面的产状与临空面的关系，可分为： a. 平迭坡：主要软弱结构面为水平的 b. 逆向坡：主要软弱结构面的倾向与坡面的倾向相反 c. 顺向坡：主要软弱结构面的倾向与坡面的倾向一致 d. 斜交坡：主要软弱结构面与坡面成斜交关系。其交角越小，稳定性就越差。 e. 横交坡：主要软弱结构面的走向与坡面走向近于垂直

26、，稳定性较好，很少发生大规模的滑坡。 (3) 地形地貌：斜坡坡度越大，切割深度越深，斜坡稳定性越差。 (4) 地震：产生附加应力 (5) 水的作用： 水平推力侧向水压力 浮托力减小滑动面上的有效应力 软化效应降低岩土体的抗剪强度 动水压力 冲刷、掏空作用 10.斜坡稳定性评价的基本方法 斜坡稳定性评价的基本方法有：自然历史分析法、力学计算法、图解法和工程地质类比法。 刚体极限平衡法的前提条件： 1） 只考虑破坏面上的极限破坏状态，而不考虑岩土体的变形。即视岩土体为刚体。 2）破坏面上的强度由C、(值决定，遵循强度判据。 3）滑体中的压力以正压力和剪应力的形式集中作用于滑面上，均视为集中力。 4

27、）三维问题简化为二维问题来求解。 刚体极限平衡法的思路：1）可能破坏岩土体的几何边界条件；2）受力条件分析；3）确定计算参数；4）计算稳定性系数；5）确定安全系数进行稳定性评价 11.滑坡防治的基本原则与方法，重点掌握具体防治措施的特点及防治针对性 六字方针：“挡、排、削、护、改、绕” 即避开、加固、移载、排水、岩土性质改良、护坡 治理工程常是采取综合治理措施。 或： 斜坡变形破坏的防治应贯彻“以防为主，及时治理”的原则。针对不同情况，斜坡变形破坏的防治措施大致可分为以下几类： 1）支挡工程 支挡工程是改善斜坡力学平衡条件，提高斜坡抗滑力最常用的措施，主要有挡墙、抗滑桩、锚杆和支撑工程等。 2

28、）排水 首先拦截流入被保护斜坡区或滑坡地段的地表水流。应在斜坡保护区或滑坡区外设置环形截水沟，将水流旁引。该截水沟的迎水面沟壁上应设置泄水孔，以排除部分地下水。在被保护的斜坡区或滑坡体内，也应充分利用地形和自然沟谷，布置树枝状排水系统，以阻止地表水冲刷坡面和渗入地下。排水沟应该用片石或混凝土铺砌。 排除地下水可使坡体的含水量及其中的空隙水压力降低，以增强抗滑力和减小下滑力，主要有截水沟、盲沟、水平钻孔、盲洞、集水井等。 3）减荷反压 减荷的主要方法是将滑坡体后缘的岩土体削去一部分或将较陡的斜坡减缓，但单纯的减荷往往不能起到阻滑的作用，最好与反压措施结合起来，即将减荷削下的土石堆于斜坡或滑体前缘

29、的阻滑部位，使之既起到降低下滑力，又增加抗滑力的良好效果。 4）其他措施 护坡、改善岩体性质、防御绕避等措施。 第六章 渗透变形工程地质研究 1.渗透变形的基本概念，掌握影响渗透变形的基本形式 渗透变形：岩土体在地下水渗透力的作用下，部分颗粒或整体发生移动，引起岩土体的变形和破坏的作用和现象。 渗透变形的基本形式有管涌和流土： 管涌：在渗流作用下，单个土颗粒发生独立移动的现象，又称潜蚀。 根据渗透方向与重力方向的关系：垂直管涌、水平管涌 按渗流方向与土层接触面的关系：垂直接触管涌、平行接触管涌 流土：在渗透作用下，一定体积的土体同时发生移动的现象。 2.产生渗透变形的基本条件及其影响规律 (1

30、) 渗流的动水压力及临界水力梯度 当dp=dQ时，单元体处于悬浮状态，发生流土。此时渗流的水力梯度为临界水力梯度Icr 。土粒越密实，n越小，Icr越大，土体越不容易发生渗透变形。 (2) 体结构特征决定了土体的抗渗强度 粗细颗粒直径比例： 土体的排列方式决定着D / d0 的值： 当排列疏松时，D / d0 减小，D/d减小，渗透变形广泛。 当排列密实时，D / d0 增大，D/d增大，渗透变形不广泛。 细颗粒的含量： 用细颗粒含量来判别双峰型砾土的渗透变形型式：细颗粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的抗渗强度增加，不易发生渗透变形。 土的级配特征： 土的级配特征用土的不均匀系数Cu

31、表征 当Cu20时，主要型式是潜蚀； 当Cu在10-20之间时，流土和潜蚀均可能发生。 (3) 宏观地质因素 地层组合关系： 单一型：多位于河流的上游，一般为砂卵石层，一般发生管涌，随着细粒成分的增多，可能流土。 双层型：主要考虑表层粘性土的性质、厚度、完整程度。 多层型：除考虑表层粘性土层外，还考虑砂层透镜体或粘性土层透镜体或相变等造成水力梯度的突变等原因。 地形地貌条件：沟谷切割等改变了渗流的补给、渗流的长度、出口条件等。 (4)工程因素 施工等破坏了表层具有防渗作用的弱透水层。 3.渗透变形预测思路及评价方法 (1) 根据土体类型和性质，判定是否容易发生渗透变形及变形的类型 (2) 确定

32、土体中各点的实际水力梯度，尤其是最大水力梯度 (3) 确定相对于该土体的临界水力梯度和允许水力梯度 (4) 判定渗透变形的可能性及其范围 4.渗透变形的防治原则及防治措施 渗透变形的防治，通常采用三方面措施，即改变渗流的动力条件，保护渗流出口和改善土石环境。 1）建筑物基坑及地下巷道施工时流沙的防治措施： 建筑物基坑主要采取人工降低潜水位的办法，使潜水位低于基坑底板。也可采用板桩防护墙施工。 水平巷道、竖井开挖遇到流沙时，可采用特殊的施工方法，如水平巷道可采用盾构法施工，竖井可采用沉井式支护掘进。也有采用冻结法或电动硅化法等改善砂土性质的办法，使施工顺利进行。 2）汲水井防止管涌的措施 主要措

33、施是在过滤管与井壁间隙内充填反滤料，以保护渗流出口。反滤料的粒径选择，必须要考虑到被保护含水层中管涌颗粒的大小，使细颗粒不能通过反滤料的孔隙为原则，又能顺畅排泄水流。此外，过滤管外若缠绕丝网的话，要选择合适的网眼直径。非主要含水层的管涌土层，应采用止水措施将其与过滤管隔绝。 3）土石坝防治渗透变形的措施 主要措施有：垂直截渗、水平铺盖、排水减压和反滤盖重。 垂直截渗常用方法有：粘土截水槽、灌浆帷幕和混凝土防渗墙等。第七章 岩溶工程地质研究 1.理解溶蚀机理，包括溶蚀过程、混合溶蚀效应、其他粒子的作用等 2.岩溶发育的基本条件及影响因素 基本条件：1）具可溶性岩石；2）具溶蚀能力的水；3）具良好

34、的水的循环交替条件，即具有良好的地下水的补给、径流和排泄条件。 影响因素： (1) 碳酸盐岩岩性的影响 碳酸盐岩成分的影响 方解石含量越高， Kr越大；反之白云石含量越高，Kr越小。酸不溶物含量越高， Kr越小。 岩石结构的影响 实践证明，碳酸盐岩的结构与其溶蚀性有着密切的关系。 (2) 气候的影响： 降水： 水直接参与岩溶作用，充足的降水是保证岩溶作用强烈进行的必要条件。 水是溶蚀作用的介质和载体，充足的降水保证了水体的良好的循环交替条件，促进岩溶作用的强烈进行。 气温： 气温升高，生物新陈代谢加快，土壤中有更多的CO2富集，但水中的CO2的溶解度减小，不利于岩溶作用。 气温升高，溶蚀速率增

35、大，有利于岩溶作用。 总体上：气温升高有利于岩溶作用的进行。 温热潮湿的热带、亚热带地区：岩溶作用较强烈 高寒干燥的极地、寒带地区：岩溶现象不发育 (3) 地形地貌的影响 平坦地区：地表径流弱，入渗强烈，有利于岩溶发育 陡峭地区：地表径流强烈，入渗弱，不利于地下岩溶发育 突起地区：地下水位深，包气带厚度大，垂直岩溶发育 低洼地区：地下水位浅，汇水地带，岩溶发育强烈，以水平岩溶为主。 (4) 地质构造的影响 断裂的影响： 沿断裂面岩溶发育强烈 各组破裂面相互交织、延伸进而控制了岩溶发育的形态、规模、速度和空间分布。 各种破裂面相互交织，使地下水混合溶蚀效应明显，促进岩溶发育。 褶皱的影响： 褶皱

36、的不同部位，裂隙发育不均匀，岩溶强度不同。核部比翼部发育。 大型褶皱控制了可溶岩的空间分布和地下水汇水范围及径流条件，影响着岩溶的发 育。 岩层组合的影响： 厚而纯的碳酸盐岩 . 包气带：多发育垂直岩溶形态 . 地下水季节变动带：两方向岩溶均发育 . 饱水带：规模大、连续性好的水平岩溶 .深循环带：岩溶不很发育 碳酸盐岩夹非可溶性岩层 非可溶性岩层与碳酸盐岩互层：在同一时期，岩溶呈多层发育 非可溶性岩层夹碳酸盐岩：岩溶发育极弱 (5) 新构造运动的影响：地壳运动的性质、幅度、速度和波及范围，控制着水循环交替条件及其变化趋势，从而控制着岩溶发育的类型、规模、速度、空间分布及岩溶作用的变化趋势。

37、上升期：侵蚀基准面相对下降，地下水位逐渐下降，侧向岩溶不发育，规模小而少见，分带现象明显，以垂直形态的岩溶为主。 平稳期：侵蚀基准面相对稳定，溶蚀作用充分进行，分带现象明显，侧向岩溶规模大，岩溶地貌较明显典型。 下降期：常形成覆盖型岩溶，地下水循环条件变差，岩溶作用受到抑制或停止。 间歇性上升：形成水平溶洞成层分布，高程与阶地相对应。 振荡升降：岩溶作用由弱到强，由强到弱反复进行，形成以垂直形态的岩溶为主，水平溶洞规模不大，而且成层性不明显。 间歇性下降：岩溶多被埋于地下，规模不大，但具成层性，洞穴中有松散物充填。 3.岩溶渗漏的类型、影响因素及工程地质研究的主要内容 岩溶渗漏的类型： 按渗漏

38、通道分类：裂隙分散渗漏和管道集中渗漏。 按库水漏失的特点分类：暂时性渗漏和永久性渗漏。 影响水库渗漏的因素： 在预测水库是否产生渗漏及其严重程度时，应抓住反映渗漏问题的两个关键：渗漏通道的分析；水文地质条件的研究。 1）岩溶的影响 岩溶发育程度是决定渗漏通道大小的根本因素，又是影响渗漏通道连通性的重要因素。 2）地质构造的影响 如果说渗漏通道的大小主要受控于岩溶的规模，那么渗漏通道的连通性主要决定于地质构造的特点。着重研究褶皱和断层对碳酸盐岩空间分布的影响。 3）河谷区水文地质特征的影响 补给型：渗漏与否视库水位与地下水的补给关系而定。若建库后仍为补给型，不永久渗漏。若建库后为排泄型，则渗漏。

39、 排泄型：建库后肯定会产生永久渗漏。 悬托型：一定渗漏。 水库渗漏的研究内容： (1) 查明岩溶发育、分布规律 重点查明溶洞、暗河的展布位置、规模等，进行岩溶泉水流量、高程调查，确定通道的位置及可能影响程度。 (2) 分析地质条件 岩层组合：当夹有非可溶岩地层时，可借助该层防止渗透 地质构造： 褶皱 a.纵谷：与河流所处褶皱的部位有关 b.横谷：修水库不利，但充分利用隔水层，可能防止坝区渗漏。 c.斜交谷：具体分析 断层：既可有利于渗漏，又可不利于渗漏 岩体侵入：相对隔水层的分布位置 (3) 查明河间地块的水文地质条件 补给型：渗漏与否视蓄水后库水位与地下水位的补给关系而定。若建库后仍为补给型

40、，不永久渗漏。若建库后为排泄型，则渗漏。 排泄型：建库后肯定会产生永久渗漏 悬托型：一定渗漏 . 5.岩溶渗漏的防治措施 在水利水电建设中，防治岩溶渗漏的措施较多，其所起作用主要在于两个方面：一是降低岩体的透水性，堵截渗漏的通道；二是合理导水导气。具体措施有： 灌浆：借助钻孔向地下渗漏通道灌注水泥、沥青或粘土浆液，充填岩体中的裂隙及洞穴，形成灌浆帷幕，以降低岩体的透水性。 铺盖：在坝上游或库盆内，用透水性较小的粘性土或混凝土填筑成人工铺盖，以处理地表附近面积较大的分散性渗漏通道。 堵洞：用块石、砂、混凝土、粘性土等材料，堵塞地表规模较大的岩溶洞穴，如井状落水洞、漏斗等。 截渗：在地下岩溶管道的

41、集中漏水处，用混凝土或浆砌块石等筑成截水墙，以截断地下水平集中渗流通道。 疏导：在库水较深的岩溶洞穴上修建自动启闭闸门，或在库水较浅的岩溶洞穴上修建烟囱式调压井；当岩溶洞穴位于库岸时，可在其上修建卧管式调压井。上述措施能合理调节岩溶洞穴中的水气压力，不仅能够有效地防止库水渗漏，还能利用高压地下水对水库的补给。 6.岩溶地基变形破坏的主要形式 主要形式有： 地基承载力不足；地基不均匀沉降；地基滑动；地表塌陷。 7.岩溶塌陷的特征及其形成机理 我国地表塌陷的分布具有以下特征： 当覆盖层厚度较小时，地表塌陷比厚度大时要严重。一般来说，覆盖层厚度小于10m 者，塌陷严重，厚度大于30m者塌陷极少。 地

42、表塌陷多发生在岩溶发育强烈的地区，如在断裂带附近、褶皱核部、硫化矿床的 氧化带、非可溶盐岩与碳酸盐岩接触部位等。 在抽、排地下水的降落漏斗中心附近，地表塌陷最为密集。 地表塌陷常沿地下水的主要径流方向分布。 在接近地下水的排泄区，因地下水位变化受河水位变化的影响频繁而强烈，故地表 塌陷亦较强烈。 在地形低洼及河谷两岸平缓处易于塌陷。 形成机理： 潜蚀说：P162 真空吸蚀说： 8.岩溶地基稳定性评价方法 岩溶地基稳定性评价可采用工程地质类比法和力学计算法。 覆盖型岩溶区P163 裸露型岩溶区 9.岩溶地基的处理措施 当洞穴埋藏不深时，可挖除洞中松软充填物，回填碎石、灰土、混凝土等，以增强地基强

43、度；或以刚性较大的板梁跨越，也可调整柱距；或用强夯法，事先破坏已存在的岩洞和土洞，提高地基强度，降低其压缩性。 当洞穴埋藏较深时，可通过钻孔灌注水泥砂浆、混凝土、沥青等，以堵填洞穴、溶隙，提高其强度。 当基岩顶面起伏不平，上覆土层性质软弱，厚度又较大时，可用桩基处理，以调节地基沉降和强度的不均匀性。 对岩溶区地下水的处理应持谨慎态度。供水或采矿时，抽排地下水的井孔不要过于集中，不要快速大量集中抽排地下水，以免形成过大的水利梯度或真空腔；不过量开采地下水，以保持岩溶水的承压状态；如有多个含水层时，宜尽量不采上部含水层的水；在可能形成真空腔的部位，安置通气管，破坏其真空状体，避免形成塌陷的条件。

44、在已产生部分塌陷的地区，要采取分流措施，做好地表水截流和堵漏措施，防止地表水和降水大量灌入地下，避免土体的冲蚀和加剧塌陷的发生。 第八章 泥石流工程地质研究 1.泥石流的基本概念 泥石流是发生在山区的一种含有大量泥砂和石块的暂时性急水流。 2.泥石流的形成条件 1)地形条件。地表崎岖，高差悬殊，切割强烈，是泥石流分布区的地形特征。 2)地质因素。松散固体物质的来源及数量多少取决于地质因素。地质因素包括地质构造、地层岩性、新构造运动及地震、不良物理地质现象等。它们以不同方式提供松散碎屑物，是泥石流形成的物质基础。 3)气候水文条件 气候水文因素与泥石流形成关系极为密切，既影响形成泥石流的松散碎屑物质，又影响形成泥石流的水体成分和水动力条件，而且还往往是泥石流暴发的激发因素。 3.泥石流的基本特征 1）泥石流的密度：泥石流中含有大量固体物质，所以密度较大，具有很强的搬运能力。 2）泥