工程地质分析原理复习题(完成

工程地质分析原理复习题(完成内容摘要：

明显，震源机制解为倾向滑动型（正断层型），水库位于断层下降盘。 （ 2） 科因纳 —新丰江型 ： 其基本特点是地震活动与库水位波动明显正相关，但震动峰值滞后与水位峰值，震源机制解为走向滑动型（平移断层型）。 （ 3） 努列克型 ： 它是天然地震强烈且现代 地应力场 和现代断裂活动均属 逆掩断层 型的少有的水库诱发地震实例之一。 简述水库诱发地震的基本特征。 答：这类地震的产生空间和地震活动随时间的变化与水库所在空间和水库水位或荷载随时间变化密切相关，表示介质品质的地震序列有其固有特点和震源机制解得出的应力 场与同一地区产生天然地震的应力场基本相同。 （ 1） 震中密集于库坝附近。 主要是密集分布于水库边岸几 km 到十几 km 范围内。 或是密集于水库最大水深处及其附近。 或是位于水库主体两侧的峡谷区。 震源极浅，震源体小。 水库诱发地震主要发生于库水或水荷载影响范围内，所以震源深度 很浅，多在地下 10km 范围内。 由于震源浅，所以面波强烈，震中烈度一般较天然地震高。 由于震源浅且震源体小，所以地震的影响范围小，等震线衰减迅 速，影响范围多属局部。 （ 3） 地震活动峰值在时间上均较水位或库容峰值有所滞后。 水位的急剧下降或上升，特别是急剧下降，往往有较强地震产生。 （ 4） 由水库水荷载引起。 简述水库诱发地震的机制。 答 ： (1)水的物理化学效应：降低岩体及结构面强度：润滑作用＊软化作用＊泥化作用。 促进岩体断裂的生长：楔裂作用：高压水使封闭裂隙局部应力集中，使裂纹扩展、生长、串通，引起局部应变能释放、产生微震。 应力腐蚀作用：岩石有的矿物（如石英），在临界温度以下，只要温度降低很小时，强度可大大降低，而水的作用可使其温度降低，从 而使岩体破坏时间缩短，裂纹发展加速。 高渗流剃度效应。 （ 2)水库的荷载效应： (3)孔隙水压力效应： 简述诱发地震的地质背景。 答 ： (1)水库区的初始应力状态：包括：地应力场类型（正断、逆断、走滑）；主应力方向；应力值大小。 易发震：正断型 — 走滑型 — 逆断型 .正断型最多，位于断陷盆地边缘的水库最易发震。 目前无一例逆断型，即使有也是负相关。 (2)应变能积累程度和速率： M 的水库地震，均位于现代构造活动活跃区，地应力高达 103— 104bar。 与差值正是诱发地震滞后的原因之一。 地震发生于应变速率很高地区 ，但太高地区不一定发震，往往为中等偏高地区。 水库地震很少见于现代强震区，而往往在该区的附近地区，因为水诱发作用相对高应变速率微不足道。 当地壳实际应变速率 岩体临界应变速率时才产生破裂。 在应变积累速度很低的稳定地块内部，如俄罗斯地台、西伯利亚地台、加拿大地盾、非洲地盾等地，产生诱发地震的可能性很低，在这些地方有很多高坝、大库，均无明显的水库诱发地震。 (3)构造条件：断裂、裂隙发育情况，它们作为震源体和导水介质。 注意活动断裂、深大断裂、地热活动断裂。 断裂与现代地应力关系。 明显的新构造活动迹象是天然地震也 是水库诱发地震的必要条件。 地热流高是已有水库地震震例一般都具有的条件。 它表明新构造活动影响到地壳深部或达到地幔。 反映地热流高的现象是近期火山活动和温泉。 (4)岩性条件：有人将岩性的易发震性划分如表： (5)水文地质：岩体透水性、天然地下水位、岩溶发育、第四系厚度、地下封闭环境。 岩体透水性十分重要，据 40 多个水库和深井注水资料，测得岩体渗透率岩体透水率随深度而减小，米勒 1981 年提出： — 衰减系数， ； Z— 深度； — 地表岩体透水率） Bredhocht 等 1968 年提出，只要岩体渗透率在 毫微达尔西量级，就可保持有孔隙水压力（可测）。 谢原定等人认为，地表浅层 5 km内，围压和温度对渗透率影响在一个数量级之内。 原始地下水位低以及蓄水后具有利于库水向深部渗入的通道，是有利于空隙水压力效应的良好水文地质条件。 简述水库诱发地震的工程地质研究的主要内容。 答：大型水库（坝高 100m，库容 20 亿 m3),建库前应将水诱发地震作为专题研究，作出预测。 水库建成后应作进一步监测研究。 建库前，分二阶段进行。 第一阶段：了解区域构造背景，区域应力场，现代构造活动性（包括地震、活断层、地震应变速率 、地热等）了解库区基本地质条件（岩性、构造、地震、水文地质等）；结合水库水位、库容等大概确定有无发震的基本条件。 重要方法：与已发震水库的条件进行类比（包括已发震类分析和同条件下无震类比）。 第二阶段： 认为有必要进一步研究诱震问题时，作详细的勘察工作。 地应力调查 —— 钻孔测量，配合其它方法。 库区岩体透水性 —— 压水 实验，理论推算。 监测工作 —— 活断层、位移、测震。 预测工作 —— 地质模型，数学模型，预测。 (一 ).可行性阶段的研究：目的是初步判定产生可能性，因之进行下列研究是必要的。 主要是查明是否存在有利于水库诱发地震产生的上述大地构造及区域地质条件。 根据大地构造部位、天然地震层源机制及活断层错动机制，判定现代地应力场的基本特征，还需要判定近期活动断层的空间方位、水库位置及附加应力是否有利于断层活动。 2. 地震历史研究：历史地震及近期地理的震级、烈度、震中分布、震源深度、震源机制及与近期活动断层间的关系。 (二 )初步设计阶段的研究及蓄水的监测早期研究如判定有水库诱发地震可能性且预计烈度大于基本烈度，应在选坝后进行以下详细研究以进一步判定可能性。 详细勘察 地震监测； ，以及它们随深度的变化；； 布设精密水准测量网，进行定期量测，以便了解蓄水前后的地形变； 震活动的活断层埋设仪器，以便进行蓄水前后活动性的对比。 (三 )建库发震后的工程地质研究：水库建成蓄水后地震活动频繁，应进行以下专门研究： ．测定震源位置，参数，研究地震序列，确定它与断裂的关系 ．装 置倾斜仪等以观察地形变； ，特别是较高震级的地震发生要立即测量并与地震前对比； 、库容增减及水库充水速率变化与地震频度、震级之间的关系； 及地震影响场特征； ，测定它们的力学参数； ； 、施工人员，对震害防治与处理措施提出建议。 试述水库诱发地震的机制分析。 答 ： （ 1）根据水库诱发地震震源机制解得出的应力场与该区天然地震应力场或根据近期活动构造 所得出的区域应力场完全一致，说明产生地震的应力场并非由于水库荷载产生的，而是近期构造活动天然形成的。 (2)震源区由于水库荷载而产生的应力增量一般是很小的，单独不足以使岩体破坏或使岩体中已有断裂面的两侧产生相互滑动。 第七章 砂土液化 饱水的疏松粉、细砂土在振动作用下突然破坏而呈现液态的现象。 剩余空隙水压力 超空隙水压力 当土体受到外力挤压，土中原有水压力也会上升，上升的这部分压力就是超孔隙水压力。 什么是砂土液化。 其危害有哪些。 答： 饱水的疏松粉、细砂土在振动作用下突然破坏而呈现液态的现象。 由于孔 隙水压力上升 ,有效应力减小所导致的砂土从固态到液态的变化 ,饱水的疏松粉、细砂土在振动作用下突然破坏而呈现液态的现象。 其机制是饱和的疏松粉、细砂土体在振动作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受从砂土骨架转向水，由于粉和细砂土的渗透力不良，孔隙水压力会急剧增大，当孔隙水压力大到总应力值时，有效应力就降到 0，颗粒悬浮在水中，砂土体即发生液化。 砂土液化后，孔隙水在超孔隙水压力下自下向上运动。 如果砂土层上部没有渗透性更差的覆盖层，地下水即大面积溢于地表；如果砂土层上部有渗透性更弱的粘性土层，当超孔隙水压力超过盖层 强度，地下水就会携带砂粒冲破盖层或沿盖层裂隙喷出地表，产生喷水冒砂现象。 地震、爆炸、机械振动等都可以引起砂土液化现象，尤其是地震引起的范围广、危害性更大。 简述砂土液化的机理。 答： 饱和的疏松粉、细砂土体在振动作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受由 砂土 骨架转向水，由于粉、细砂土的渗透性不良，孔隙水压力急剧上升。 当达到总应力值时，有效正应力下降到 0,颗粒悬浮在水中，砂土体即发生振动液化，完全丧失强度 和承载能力。 砂土发生液化后，在超孔隙水压力作用下，孔隙水 自下向上运动。 如果砂土层上部无渗透性更弱的盖层， 地下水 即大面积地漫溢于地表；如果砂土层上有渗透性更弱的 粘性土 覆盖，当超孔隙水压力超过盖层强 度，则地下水携带砂粒冲破盖层或沿盖层已有裂缝喷出地表，即产生所谓的“喷水冒砂 ”现象。 地基砂土液化可导致建筑物大量沉陷或不均匀沉陷，甚至倾倒，造成极大危害。 地震 、爆破、机械振动等均能引起砂土液化，其中尤以地震为广，危害最大。 简述砂土液化的判别。 答： 砂土发生振动液化的基本条件在于饱和砂土的结构疏松和渗透性相对较低，以及振动的强度大和持续时间长。 是否发生喷水冒砂还与盖层的渗透性、强度，砂层的厚度，以及砂层和 潜水 的埋藏深度有关。 因此，对砂土液化可能性的判别一般分两步进行。 首先根据砂层时代和当地地震烈度进行初判。 一般认为，对更新世及其以前的砂层和地震烈度低于 Ⅶ 度的地区 ,不考虑砂土液化问题。 然后 ,对已初步判别为可能发生液化的砂层再作进一步判定。 用以进一步判定砂土液化可能性的方法主要有 3种 :① 场地地震剪应力 τa与该饱和砂土层的液化抗剪强度 τ（引起液化的最小剪应力）对比法。 当 τaτ 时，砂土可能液化（其中 ττ根据地震 最大加速度求得 ,τ 通过土动三轴试验求得）。 ② 标准贯入试验法（见 岩土试验 ）。 原位标准贯入试验的击数可较好地反映砂土层的密度，再结合砂土层和地下水位的埋藏深度作某些必要的修正后，查表即可判定砂土液化的可能性。 ③ 综合指标法。 通常用以综合判定液化可能性的指标有相对密度、平均粒径 d50（即在粒度分析累计曲线上含量为 50％相应的粒径），孔隙比、不均匀系数等。 砂土液化的防治措施 主要从预防砂土液化的发生和防 止或减轻建筑物不均匀沉陷两方面入手。 包括合理选择场地；采取振冲、夯实、爆炸、挤密桩等措施，提高砂土密度；排水降低砂土孔隙水压力；换土，板桩围封，以及采用整体性较好的筏基、深桩基等方法。 砂土地震液化的防护措施有哪些。 答： 砂土液化的防治主要从预防砂土液化的发生和防止或减轻建筑物不均匀沉陷两方面入手。 包括合理选择场地；采取振冲、夯实、爆炸、挤密桩等措施，提高砂土密度；排水降低砂土孔隙水压力；换土，板桩围封，以及采用整体性较好的筏基、深桩基等方法。 试述影响砂土液化的因素 : 答： 砂土特性：砂土的相对密度 砂的粒度和级配 饱水砂土层的埋藏条件 饱水砂层的成因及年代 第八章 地面沉降：它是地面岩土体在自重应力场条件下的垂向变形破坏及向深部架空或潜在空间方向的运动。 引起地面沉降的因素包括自然地质因素和人类工程活动因素两大类：持续超量抽取地下水 开采石油 开采水溶性气体 大面积农田灌溉 高荷载建筑群 地面震动荷载等。 危害：造成建筑物的直接破坏 海潮和洪水袭击以及海水倒灌恶化地下水质，造成土壤盐碱化 地面沉降形成的地裂缝往往成为地面污染物欺辱深部地下水源的通道，造成水质污染 简述地面沉降的地质环境：近 代河流冲积环境模式以河流中下游高弯度河流沉积为主 三角洲平原冲积模式一中细砂为主夹有有机粘土与海相粘性土交错叠置的特征 断陷盆地沉积环境模式有临海式断陷盆地和内陆式断陷盆地两种 简述地面沉降的控制和治理措施：（ 1）控制性措施：减少和压缩地下水开采量，减少水位降深幅度 对因过量开采地下水而引起的地面沉降，应该开展人工回灌 向含水层进行人工回灌 回灌砂 区别高大建筑物荷载造成的地面沉降 发生地裂缝的地方，查清地裂缝的分布规律，建筑物尽量避开这些区域 试述地面沉降的机制分析： 1 承压水位降低所引起的应力转变及土层的压密，在孔隙承压含水层中，抽汲地下水所引起的承压水位的降低，必然要使含水层本身和其上、下相对含水层中的孔隙水压力随之而减小。 根据有效应力原理可知，土中由覆盖层荷载引起的总应力是由孔隙中的水和土颗粒骨架共同承担的。 有效应力增大，土压缩增强，故产生沉降。 如何预测地面沉降：（ 1）地面变形监测 GPS 监测 InSAR 监测（ 2）基岩标和分层标监测 粘性土层孔隙水压力监测 第九章 斜坡： 地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。 其特点是具有一定的坡度和高度。 天然斜坡：就是在一定的地质环境中，在各种地质营力作用下形成和演化的自然历史过程的产物，未经人为扰动。 如山坡、海岸、河岸等。 人工边坡：人类为某种工程、经济目的而开挖，往往是在自然斜坡的基础之上形成的，其特点就是具有规则的几何形态，如路堑边坡、露天矿边帮、运河（渠道）边坡等。 1 斜坡破坏系指斜坡岩 (土 )体中已形成贯通性破坏面时的变动 1 而在贯通性破坏面形成之前，斜坡岩体的变形与局部破裂，称为斜坡变形 1 斜坡的蠕变是在坡体应力 (以自重应力为主 )长期作用下发生的一种缓慢而持续的变形，这种变形包含某些局部破裂，并产生一些 新的表生破裂面。 坡体随蠕变的发展而不断松弛。 1 崩塌是较陡斜坡上的岩 土体 在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚（或沟谷）的 地质现象 1 滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、 地下水 活。