工程地質(zhì)學(xué)復(fù)習(xí)重點

1、工程地質(zhì)學(xué) 2009.7.12一、概念1.工程地質(zhì)條件：與工程建筑有關(guān)的地質(zhì)要素的綜合，包括地形地貌條件、巖土類型及其工程地質(zhì)性質(zhì)、地質(zhì)結(jié) 構(gòu)及地應(yīng)力、水文地質(zhì)條件、物理（自然）地質(zhì)作用以及天然建筑材料等六個要素。2、工程地質(zhì)問題：工程建筑與工程地質(zhì)條件（地質(zhì)環(huán)境）相互作用、相互制約而引起的，對建筑本身的順利施工和正常運行以及對周圍環(huán)境可能產(chǎn)生影響的地質(zhì)問題稱為工程地質(zhì)問題。3、區(qū)域地殼穩(wěn)定性：是指工程建設(shè)地區(qū)現(xiàn)今地殼在內(nèi)外動力地質(zhì)作用下的穩(wěn)定程度4、活斷層：是指現(xiàn)今正在活動的斷層，或近期曾活動過、不久的將來可能會重新活動的斷層。5、地震：在地殼表層，因彈性波傳播所引起的振動作用或現(xiàn)象，稱為地

2、震。6、里氏震級：指距震中100km處的標(biāo)準(zhǔn)地震儀在地面所記錄的微米表示的最大振幅A的對數(shù)值。M=logA7、烈度：是指地面及各類建筑物遭受地震破壞的程度。8、基本烈度：一個地區(qū)今后一定時期（100年）內(nèi)，一般場地條件下可能遭遇到的最大地震烈度。9、誘發(fā)地震：由于人類工程、經(jīng)濟活動而導(dǎo)致發(fā)生的地震稱為誘發(fā)地震。10、地震效應(yīng)：在地震作用影響所及的范圍內(nèi)，在地面出現(xiàn)的各種震害或破壞，稱為為 地震效應(yīng)。11、場地和地基的破壞效應(yīng)： 是指造成建筑物破壞的直接原因是由于場地和地基穩(wěn)定性引起的，也就是說、地震時首先是場地和地基破壞從而產(chǎn)生建筑物和構(gòu)筑物破損并引發(fā)其他災(zāi)害。12、震動破壞作用 地震時地震波

3、在巖土體中傳播，給建筑物施加一個附加荷載，即地震力。當(dāng)?shù)卣鹆_到某一限度時，建筑物即發(fā)生破壞。這種由于地震力作用直接引起建筑物破壞的作用成為震動破壞作用。13、斜坡變形：是指斜坡應(yīng)力狀態(tài)的變化，使原有的平衡被打破，局部應(yīng)力集中超過該部位巖土體的強度，引起局部剪切錯動，拉裂并出現(xiàn)小位移但沒有造成整體性的破壞。14、斜坡破壞：當(dāng)斜坡變形進一步發(fā)展，破裂面不斷擴大并相互貫通，使斜坡巖土體的一部分分離開來，發(fā)生較 大的位移，這就是斜坡的破壞。15、滑坡：斜坡上的巖土體，沿貫通的剪切破壞面（帶），產(chǎn)生以水平運動為主的現(xiàn)象。16、崩塌：斜坡巖土體中被陡傾的張性破裂面分分割的塊體突然脫離母體并以垂直運動為主

4、，翻滾跳躍而下，這種現(xiàn)象和過程稱為崩塌。17、邊坡穩(wěn)定系數(shù)：滑面上的總抗滑力與總下滑力的比值。18、滲透壓力：滲透的水流作在巖土上的力，稱為 滲透壓力。19、動水壓力：單位體積土體所受的滲透壓力。20、滲透變形或滲透破壞：當(dāng)滲透壓力達到一定值時，巖土中的一些顆粒甚至整體就會發(fā)生移動而被滲流帶走，從而引起巖土的結(jié)構(gòu)變松，強度降低，甚至整體發(fā)生破壞。這種工程地質(zhì)作用或現(xiàn)象稱為滲透變形或滲透破壞。21、管涌（潛蝕）是在滲流作用下單個土顆粒發(fā)生獨立移動的現(xiàn)象。22、流土：是在滲流作用下一定體積的土體同時發(fā)生移動的現(xiàn)象。23、臨界水力梯度：當(dāng)滲透壓力等于有效重力時元土體呈懸浮狀態(tài)，發(fā)生流土。此時滲流的水

5、力梯度即為臨界水力梯度24、允許水力梯度：是以臨界水力梯度除以安全系數(shù) m來獲得，即I允二Im25地面沉降是指地面高程的降低又稱地面下沉或地沉，均為地殼表層某一局部范圍內(nèi)的總體下降運動。26地裂縫是地表巖土體在自然因素和人為因素作用下，產(chǎn)生開裂并在地面形成一定長度和寬度裂縫的現(xiàn)象。27、巖層與地表移動：礦山開采破壞了巖體內(nèi)部原有的力學(xué)平衡狀態(tài)，使巖層位移、變形，巖體的完整受到破壞。當(dāng)開采面積達到一定范圍之后，起始于采場附近的移動和破壞將擴展到地表，稱為巖層與地表移動，又稱為地表沉陷。二。填空1 .工程地質(zhì)條件包括地形地貌條件、巖土類型及其工程地質(zhì)性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地應(yīng)力、水文地質(zhì)條件、物理（自然

6、）地質(zhì)作用以及天然建筑材料 等六個要素。2 .工程地質(zhì)研究方法：主要有 自然歷史分析法、數(shù)學(xué)力學(xué)分析法、模型模擬試驗法和工程地質(zhì)類比法。3 .活斷層的參數(shù)包括： 產(chǎn)狀、長度、斷距、錯動速率、錯動周期和活動年齡等。4 .活斷層按其活動方式分為： 地震斷層（或粘滑型斷層）、蠕變斷層（或蠕滑型斷層）。5 .地震成因?qū)W說有主要有 斷層學(xué)說、巖漿沖擊學(xué)說、相變學(xué)說和溫度應(yīng)力學(xué)說等。地震類型:構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震（或塌陷地震）和誘發(fā)地震。6 .地震易發(fā)生的活斷層的部位：活斷層的端點、拐點、交匯點、分支點和錯列點。7 .世界四大地震帶是： 環(huán)太平洋地震帶、地中海-喜馬拉雅地震帶、大洋海嶺地震帶及大陸

7、裂谷系地震帶。我國六大地震帶：臺灣與東南沿海地震帶、鄭城 -廬江地震帶、南北向地震帶、華北地震帶、西藏 -滇南地震帶、天山 南北地震帶。8 .地震的場地和地基破壞作用的類型：地面破裂、滑坡和崩塌、地基失效9 .斜坡的組成要素坡體、坡高、坡角、坡肩、坡面、坡腳、坡頂面、坡底面等各項要素。10 .斜坡變形的主要形式有三種，即 拉裂、蠕動和彎曲傾倒。11 .斜坡破壞的主要形式 崩塌，滑坡。12 .按崩塌發(fā)生時的受力狀況的不同崩塌分：傾倒式崩塌，滑移式崩塌，鼓脹式崩塌，拉裂式崩塌，錯斷式崩塌。13 .根據(jù)邊坡失穩(wěn)破壞的具體部位的崩塌的分類：坡體崩塌，邊坡崩塌，坡面崩塌 。14 .滑坡的形態(tài)要素組成：

8、滑坡體、滑坡床、滑動面、滑坡周界、滑坡壁、滑坡臺地、封閉洼地、滑坡舌、滑坡 裂隙15 .滑坡按滑動面與層面的關(guān)系分：均質(zhì)滑坡，順層滑坡，切層滑坡 。按滑動力學(xué)性質(zhì)的分類 牽引式滑坡、推落式-、平移式-和混合式-。16 .滑坡發(fā)育的三個階段：蠕動變形階段、滑動破壞階段和壓密穩(wěn)定階段。17 .斜坡按結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀與臨空面關(guān)系分：平疊坡，順向破，逆向坡，斜交坡，橫交坡 。18 .斜坡變形破壞防治措施的種類：支擋工程、排水、減荷反壓、防沖護坡、改善巖土性質(zhì)、防御繞避。19.斜坡變形破壞防治的支擋工程措施的種類：擋墻、抗滑樁、錨桿或錨索、支撐 。20 .滲透變形的類型：管涌和流土。21 .滲透變形預(yù)測的步

9、驟：1根據(jù)土體的類型和性質(zhì)，判定是否會產(chǎn)生滲透變形的可能性以及滲透變形的類型；2確定壩基各點，主要是下游壩腳處的實際水力梯度；3確定臨界水力梯度和允許水力梯度；4根據(jù)實際水力梯度與允許水力梯度的比較，圈定出可能發(fā)生滲透變形的范圍。22 . 土石壩防滲透變形的主要措施有：垂直截滲、水平鋪蓋、排水減壓和反濾蓋重等四項。23 .地面沉降產(chǎn)生的條件：厚層松散細粒土層的存在、長期過量開采地下流體、新構(gòu)造運動的影響、城市建設(shè)對地面沉降的影響。24.沉降標(biāo)的種類：1基巖標(biāo)2分層標(biāo)3地面標(biāo)。25 .地裂縫的特征：（1）地裂縫發(fā)育的方向性與延展性 （2）地裂縫災(zāi)害的非對稱性和不均一性（3）災(zāi)害的漸進性（4）地裂

10、縫災(zāi)害的周期性。26 .地裂縫的成因類型：構(gòu)造地裂縫、非構(gòu)造地裂縫 。27 .我國三大地裂縫發(fā)育帶：1汾渭盆地地裂縫帶 2太行山東麓傾斜平原地裂縫帶 3大別山北麓地裂縫帶。28 .地裂縫的防治措施： 控制人為因素的誘發(fā)作用、建筑設(shè)施避讓防災(zāi)措施、監(jiān)測預(yù)測措施。29 .采礦引起地面破壞的形式：1地表移動盆地2裂縫3臺階狀塌陷盆地4塌陷坑。30 .減緩采礦地面塌陷的技術(shù)措施：改革開采方法、覆巖離層注漿、遷村、對塌陷區(qū)采取復(fù)墾措施。三、簡答題1.活斷層的基本特征（ 1）、活斷層是深大斷裂復(fù)活運動的產(chǎn)物。大量研究結(jié)果表明，活斷層往往是地質(zhì)歷史時期產(chǎn)生的深大斷裂，在晚近期及現(xiàn)代地殼構(gòu)造應(yīng)力條件下重新活動

11、而產(chǎn)生的。深大斷裂指的是切穿巖石圈、地殼或基底的斷裂，其延 伸長度達數(shù)十、數(shù)百甚至數(shù)千 km,切割深度數(shù)km至百余km,（ 2）、活斷層的繼承性和反復(fù)性。研究表明，活斷層往往是繼承老的斷裂活動的歷史而繼續(xù)發(fā)展，而且現(xiàn)今發(fā)生地面斷裂破壞的地段過去曾多次反復(fù)地發(fā)生同樣的斷層運動。（ 3 ） 、活斷層的活動方式。活斷層的活動方式基本有兩種：一種是以地震方式產(chǎn)生間歇性地突然滑動，稱地震斷層或粘滑型斷層；另一種是沿斷層面兩側(cè)巖體連續(xù)緩慢地滑動，稱蠕變斷層或蠕滑型斷層。（ 4 ） 、斷層的減震、隔震作用。 減震作用包含兩個意思：一是一次大震后，該地段在一定時間內(nèi)不再發(fā)生類似強度的地震；二是一斷裂系上發(fā)生大

12、震，相鄰的平行斷裂系將長期無震發(fā)生。隔震作用有三個含義：一是一組斷裂阻截另一組斷裂，后者孕育的地震完全被限制在前者的某一側(cè)，另一側(cè)無震的；二是地震烈度沿垂直斷裂走向衰減很快，尤其在斷裂傾向的反方向上；三是沿斷裂帶走向被另一組大交角的斷裂系阻截，地震烈度在該方向上急劇衰減的現(xiàn)象。2. 對防震、抗震有利的建筑場地（地震區(qū)建筑場址的選擇）為了做好選址工作，必須進行地震工程地質(zhì)勘察，聯(lián)系歷史震害的情況，并充分估量在建筑物使用期間可能造成的震害，經(jīng)綜合分析研究后選出抗震性能最好、震害最輕的地段作為建筑場地，同時提出建筑物抗震措施的建議。對防震、抗震有利的建筑場地有：地形平坦開闊；巖土堅硬均勻，若土層厚度

13、較大，則應(yīng)較密實；無大的斷裂，若有則它與發(fā)震斷裂無聯(lián)系，且斷裂帶膠結(jié)較好；地下水埋深較大；崩塌、滑坡、巖溶等不良地質(zhì)作用不發(fā)育。建筑場地一定要避開活動斷裂帶和不穩(wěn)定斜坡地段，并盡量避開強震動效應(yīng)和地面效應(yīng)的地段、孤突地形和地下水埋深過淺地段。2. 水庫誘發(fā)地震的特點1. 在時間上，初震時間和地震震級與水庫蓄水時間和水位有明顯的相關(guān)關(guān)系，一般水庫蓄水幾個月后即有明顯的微震活動，且頻度和強度隨著水庫水位升高或庫容增大而增大，但地震活動峰值在時間上要滯后庫水位或庫容峰值，滯后時間一至數(shù)月不等，這可能與震源深度及庫底巖體的滲透性有關(guān)；2. 在空間上，震中主要分布在水庫大壩附近或分布于庫水最大水深處或水

14、庫主體兩側(cè)的峽谷區(qū)；3. 在地震序列上，前震極為豐富，屬于前震余震型，而同一地區(qū)的天然地震往往屬主震余震型；4. 在震級上，多數(shù)為微震，中強震很少；水庫誘發(fā)地震的震源較淺，一般都小于10kmi有只有幾km,因此，震級只有3-4級的水庫地震也可造成較嚴(yán)重的破壞。3. 誘發(fā)礦震的條件誘發(fā)礦震的條件是： 礦床的頂、 底板巖體堅硬， 有利于應(yīng)變能的積聚或存在已積累高度應(yīng)變能的巖體和斷層；存在一定規(guī)模的采空區(qū)，井巷坑道破壞了巖體的穩(wěn)定狀態(tài)；開采深度大，上覆巖體載荷重，差應(yīng)力變化大，容易引起較大規(guī)模的巖體錯動。總之，積聚高應(yīng)變能的堅硬巖體是誘發(fā)礦震的基礎(chǔ)條件，井巷布置和不同開采方式引起的應(yīng)力集中是主要的誘

15、發(fā)因素。在發(fā)震條件具備時，井下放炮常常是一種觸發(fā)因素。4. 斜坡應(yīng)力分布特征無論什么樣的天然應(yīng)力場，斜坡面附近的主應(yīng)力跡線均明顯偏轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為愈接近坡面，最大主應(yīng)力愈與坡面平行，而最小主應(yīng)力與坡面近似正交，向坡體內(nèi)則逐漸恢復(fù)到原始狀態(tài)。由于應(yīng)力分異結(jié)果，在坡面附近產(chǎn)生了應(yīng)力集中帶。不同部位的應(yīng)力狀態(tài)是不同的。在坡腳附近，最大主應(yīng)力（表現(xiàn)為切向應(yīng)力）顯著增高，而最小主應(yīng)力（表現(xiàn)為徑向應(yīng)力）顯著降低，甚至出現(xiàn)負(fù)值（即拉應(yīng)力） 。 由于應(yīng)力差大，于是形成最大剪應(yīng)力增高帶，最易發(fā)生剪切破壞。在坡肩附近，在一定條件下坡面的徑向應(yīng)力和坡頂?shù)那邢驊?yīng)力可轉(zhuǎn)化為拉應(yīng)力（應(yīng)力值為負(fù)值） ，形成一個張力帶。斜坡愈逗，

16、則張力帶范圍愈大。因此，坡 肩附近容易拉裂破壞。由于主應(yīng)力偏轉(zhuǎn)，坡體內(nèi)的最大剪應(yīng)力跡線也發(fā)生變化，由原來的直線變?yōu)榘枷蚱旅娴膱A弧狀（圖5-3）（4坡面處的徑向應(yīng)力實際為零，所以坡面處于二向應(yīng)力狀態(tài)。上述為典型斜坡的應(yīng)力分布特征，在各種因素影響下實際情況要復(fù)雜得多。5. 崩塌形成的條件崩塌是在特定的自然條件下形成的。地形地貌、巖性和地質(zhì)構(gòu)造是崩塌的物質(zhì)基礎(chǔ)；降雨、地下水作用、震動力、風(fēng)化作用以及人類活動常成為崩塌形成的誘發(fā)因素。崩塌一般發(fā)生在塊狀、厚層狀堅硬巖體中?；?guī)r、砂巖、石英巖等厚層硬脆性巖石常能形成高陡的斜坡，其其前緣常由于卸荷作用產(chǎn)生裂隙或使原有裂隙張開，并與其他結(jié)構(gòu)面組合，逐漸發(fā)展而

17、形成連續(xù)貫通的分離面， 在觸發(fā)因素作用下發(fā)生崩塌。止匕外，有緩傾角軟硬相間巖層組合的陡坡，由于軟弱巖層被風(fēng)化剝蝕而形成凹龕， 使上部堅硬巖層凸出坡外，易脫落形成崩塌。構(gòu)造和非構(gòu)造成因的巖石裂隙對崩塌的形成影響很大。硬脆性的巖石中往往發(fā)育兩組或兩組以上陡傾節(jié)理， 其中與坡面平行的一組常演化為張裂隙。此時裂隙的切割密度對崩塌塊體的大小起控制作用。 崩塌的形成與地形直接相關(guān)。 在地形切割強烈的山區(qū)， 高陡斜坡分布區(qū)和深開挖的基坑、 礦坑中，崩塌現(xiàn)象多見。 發(fā)生崩塌的地面坡度一般大于 45 ,而大部分分布在大于 60 的斜坡上。地形切割愈強烈，高差愈大，形成崩 塌的可能性和能量也愈大。5 .剛性極限平

18、衡法評價斜坡穩(wěn)定性的前提條件剛性極限平衡法的前提條件：。1只考慮破壞面上的極限平衡狀態(tài)，而不考慮巖土體的變形，也就是將巖土體 看成是剛性的。C2破壞面（滑動面）上的強度由摩擦力（ 衡量）和粘聚力（C衡量）控制，即遵循庫倫判據(jù)。3 滑體中的應(yīng)力。以正應(yīng)力和剪應(yīng)力的方式集中作用在滑面上，即將它們看成為集中力。O 4以平面（二維）課題來 處理，使計算簡化。6 .抽排水引起地面沉降的實質(zhì)，比較含水砂層與黏土層固結(jié)的差異（1）、抽排水引起地面沉降的實質(zhì)可以用有效應(yīng)力原理來解釋，隨著抽排水的進行，地下水位不斷下降，水 頭下降，靜水壓力下降，從而導(dǎo)致有效應(yīng)力上升，壓縮巖體，引起地面沉降。（2）、抽取地下液體

19、引起的地面沉降是由有效應(yīng)力在起作用。由于透水性能的顯著差異，孔隙水壓力減小、 有效應(yīng)力增大的過程，在砂層和粘性土層中是截然不同的。在砂層中，隨著承壓水頭降低和多余水分排出，有效 應(yīng)力迅速增至與承壓水位降低后相平衡的程度，所以砂層壓密是瞬時完成的。在粘性土中，壓密過程進行得十分 緩慢，往往需要幾個月甚至幾十年的時間，因而直到應(yīng)力轉(zhuǎn)變過程最終完成之前，粘土層中始終存在超孔隙水壓 力。它是衡量該土層在現(xiàn)存應(yīng)力條件下最終固結(jié)壓密程度的重要指標(biāo)。相對而言，在較低應(yīng)力下砂層的壓縮性小且主要是彈性、可逆的，而粘性土層的壓縮性則大得多且主要是非 彈性的永久變形。因此，在較低的有效應(yīng)力增長條件下，粘性土層的壓密

20、在地面沉降中起主要作用，而在水位回 升過程中，砂層的膨脹回彈則具有決定意義。7 .覆巖性質(zhì)對巖層及地表移動影響分析上覆巖層的強度愈大，各分層厚度愈大，地下開采后使這些巖層移動和破壞所要求的采空區(qū)面積也就愈大。上覆巖層為強度較低的軟巖組成時，隨著回采工作面的推進，不需很大的采空區(qū)面積煤層頂板開始冒落，上 覆巖層隨之開始移動，并很快傳播到地面。堅硬巖層內(nèi)部可產(chǎn)生較多的離層裂縫，而軟巖層內(nèi)部一般沒有離層發(fā)育，因此，堅硬巖層情況下的下沉量較 軟巖層的要小。巖移角的大小也與巖層力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。一般硬巖層的巖移角比軟巖層的要大?；鶐r移動角一般變化在50-90,表土層移動角一般為 45-55。地表移動盆地下沉

21、曲線的形狀與巖性有關(guān)。頂板巖性愈硬，懸頂距愈大，則下沉曲線的拐點位置愈偏向采空 區(qū)一方。10、場地工程地質(zhì)條件對震害的影響（1）、巖土類型與性質(zhì)。巖土類型和性質(zhì)對宏觀烈度的影響最為顯著?？蓮膸r土的軟硬程度、松軟土的厚度以及地層結(jié)構(gòu)等三個方面來考察。一般來說，在相同的地震力作用下，基巖上的震害最輕，其次為硬土，軟土做重。松軟沉積物厚度對震害的影響也很顯著。巖土性質(zhì)和松軟土厚度對震害的影響，根本原因是特征周期的作用。土質(zhì)愈松軟，厚度愈大，特征周期愈長，所以對自振周期較長的高層建筑、煙囪和木架結(jié)構(gòu)房屋能引起共振，加重震害。止匕外，厚層軟土的震動歷時加長， 也會使震害更加重。若地表分布飽水細砂土、粉土

22、和淤泥土?xí)r，會因為震動液化和震陷導(dǎo)致地基失效。地層結(jié)構(gòu)對震害也有較大的影響。一般情況下，下硬上軟的結(jié)構(gòu)震害重，下軟上硬則震害較輕。尤其當(dāng)硬土中有軟土夾層時，可削減地震能量。（ 2 ） 、斷裂。區(qū)分發(fā)震斷裂和非發(fā)震斷裂。對發(fā)震斷裂，強震時的地表變形破裂，對跨越其上的建筑物來說是不可抗御的。所以采取提高烈度的辦法是無濟于事的，而應(yīng)在選址時避開。非發(fā)震斷裂若破碎帶膠結(jié)較好，則并無加大震害的趨勢。所以，非發(fā)震斷裂應(yīng)根據(jù)斷裂帶物質(zhì)的性質(zhì)，按一般巖土對待即可，不應(yīng)提高烈度。（ 3） 、地形地貌。大量宏觀調(diào)查資料和儀器觀測、模型試驗及理論分析結(jié)果表明，場地內(nèi)微地形對震害影響明顯。其總趨勢是：孤立突出的地形加

23、重震害，低洼平坦的地形震害相對減輕。局部地形地貌影響震害的實質(zhì)是：孤突的地形使山體發(fā)生共振或地震波被多次反射，而引起地面位移、速度和加速度的放大。（ 4） 、地下水?？偟内厔菔牵猴査膸r土體會影響地震波的傳播速度，使場地烈度增高。地下水埋深愈淺，則烈度增加值愈大。地下水埋深1-5m范圍內(nèi)影響最明顯；地下水埋深大于10m時影響就部明顯了。11. 土的結(jié)構(gòu)特性對滲透變形影響分析土的抗?jié)B強度取決于土體本身的結(jié)構(gòu)。制約滲透變形發(fā)生的土體結(jié)構(gòu)特性包括：土中粗細顆粒直徑、細粒物質(zhì)的含量、土的級配特征、顆粒形狀及排列方式等。（ 1） 、粗細粒徑的比例只有當(dāng)土中細顆粒的粒徑d 小于粗顆粒的骨架孔隙直徑d0 時

24、，才能發(fā)生潛蝕。據(jù)研究其最優(yōu)比值為d0/d=8砂土顆粒粒徑與其孔隙比值的大小，與顆粒的排列方式關(guān)系極大。土愈疏松，則細小顆粒在孔隙中隨滲流運動愈順暢；愈緊密則只能讓更細小的顆粒通過。因此，愈疏松的土體愈容易產(chǎn)生滲透變形。此外，土愈緊密，抗剪強度愈大，抵抗?jié)B透變形的能力愈強。（ 2 ） 、細顆粒的含量天然無粘性土的顆粒組成相當(dāng)復(fù)雜，其分布曲線有單峰型、雙峰型和多峰型。我國水利水電科學(xué)研究院通過大量室內(nèi)試驗研究，提出了用細顆粒含量百分?jǐn)?shù)來判別雙峰型礫土的滲透變形型式：當(dāng)細顆粒含量大于35%寸為流土 ；當(dāng)細顆粒含量小于25%寸為潛蝕；當(dāng)細顆粒含量界于25-35%寸，流土和潛蝕均可能發(fā)生，主要取決于礫

25、土的密實程度及細顆粒的組成。中等以上密實度、細顆粒的不均勻系數(shù)較小的礫土，一般發(fā)生流土；反之為潛蝕。此外，細顆粒成分中粘粒含量的增加，可增大土的凝聚力，因而增大土的抗?jié)B強度，使土不容易產(chǎn)生滲透變形。（ 3 ） 、土的級配特征士的級配特征可用土的不均勻系數(shù)Cu=d60/di0表示。CU愈大，土愈不均勻，級配愈好。通過試驗發(fā)現(xiàn)，在自下而上的滲流出口處無覆蓋的條件下，砂土的滲透變形類型及臨界水力梯度值都與土的不均勻系數(shù)有關(guān)：當(dāng)G20時，主要型式為潛蝕；當(dāng)CU在10-20之間時，流土和潛蝕都可能發(fā)生。臨界水力梯度與不均勻系數(shù)之間的關(guān)系見右圖。從圖上可以看出，砂土的不均勻系數(shù)愈大，臨界水力梯度愈小，也就

26、是說，產(chǎn)生流土的臨界水力梯度比潛蝕要大。需要指出的是，上述的判斷對礫質(zhì)土不適用，而且僅靠上述判別也往往是不全面的。實驗表明：在滲流作用下，由于無粘性土的結(jié)構(gòu)特性不同，有的土首先表現(xiàn)為潛蝕，然后在更強的水動力條件下轉(zhuǎn)化為流土。而有的土則在足夠的水動力條件下，直接發(fā)生流土。從一些工程場地滲透穩(wěn)定性的研究資料可以看出，在具備上述基本條件時，滲透變形現(xiàn)象的產(chǎn)生還必須由宏 觀地質(zhì)因素和工程因素來決定。 四、論述1、活斷層的地質(zhì)、地貌及水文地質(zhì)特征1）地質(zhì)特征最新沉積地層被錯開是活斷層最可靠的地質(zhì)特征。這種現(xiàn)象在一些活動構(gòu)造帶中較常見。一般來說，只要見到第四紀(jì)中、晚期沉積物被錯斷，無論是老斷層的復(fù)活還是新

27、斷層的出現(xiàn)，均可鑒別為活斷層。鑒別時應(yīng)注意與地表滑坡產(chǎn)生的地層錯斷相區(qū)別。一般活斷層的破碎帶由松散的破碎物質(zhì)構(gòu)成，而老斷層的破碎帶均有不同程度的膠結(jié)。因此，松散、未膠結(jié)的斷層破碎帶也可作為活斷層的判別標(biāo)志。伴隨有強烈地震發(fā)生的活斷層，當(dāng)強震過程中沿斷裂帶常出現(xiàn)地震斷層陡坎和地裂縫，是鑒別活斷層的重要依據(jù)。鑒別地裂縫時，應(yīng)注意與斜坡變形破壞或大量汲取地下水所造成的地裂縫的區(qū)別。非構(gòu)造的地裂縫一般無一定的方向性。2）地貌特征由于活斷層的構(gòu)造地貌格局清晰，所以許多方面可作為其鑒別特征?；顢鄬油鶚?gòu)成兩種截然不同的地貌單元的分界線，并加強各地貌單元之間的差異性。典型的情況是，一側(cè)為斷陷區(qū)，堆積了很厚的

28、第四紀(jì)沉積物；另一側(cè)是隆起區(qū)，高聳的山地，疊次出現(xiàn)的斷層崖、三角面、斷層陡坎等呈線性分布。兩者界線截然分明。活斷層經(jīng)常造成同一地貌單元或地貌系統(tǒng)的分解和異常。如同一夷平面或階地被活斷層錯斷，造成高差和位錯。走滑型斷層可使穿過它的河流、溝谷方向發(fā)生明顯的變化。當(dāng)一系列的河谷向一個方向同步位錯時，即可作為鑒別活斷層位置和性質(zhì)的證據(jù)。根據(jù)水系位錯的距離和堆積物的絕對年齡，還可推算該斷層的平均錯動速率。山脊、山谷、階地和洪積扇等的錯開，也是鑒別走滑型斷層的標(biāo)志。近期斷塊的差異升降運動，可使同一級夷平面分離解體，高程相差數(shù)百米，以至上千米。為數(shù)不多的活動斷裂在地貌上為深切的直線形河谷，當(dāng)斷層兩盤相對地升

29、降，則兩岸階地的高度有差別，同一級階地的高程在斷層兩側(cè)明顯不同。由于階地形成時的時代較夷平面新，所以在鑒定活斷層時更為可靠。此外，在活斷層帶上滑坡、崩塌和泥石流等動力地質(zhì)現(xiàn)象常呈線性密集分布。3）水文地質(zhì)特征活動斷裂帶的透水性和導(dǎo)水性較強，因此當(dāng)?shù)匦?、地貌條件合適時，沿斷裂帶泉水常呈線狀分布，且植被發(fā)育。此外，許多活斷層沿線常有溫泉出露。有時候一些老斷層沿線也有泉水呈線狀分布，判別時應(yīng)結(jié)合其它特征以區(qū)別。由于活斷層一般比較深大，地下水在循環(huán)交替過程中能攜帶深部的某些化學(xué)成分，主要表現(xiàn)為某些微量元素含量的顯著增加， 。因此，也可以根據(jù)地下水中這些微量元素的異常探測活斷層。地質(zhì)、地貌和水文地質(zhì)特征

30、地表跡象明顯的活斷層，在遙感圖象中的信息極為豐富，即使是隱伏的活斷層，也可提供一定量的信息。因此，利用遙感圖象判譯來鑒別活斷層，是一種很有成效的手段。尤其是研究大范圍內(nèi)的活斷層，利用遙感圖象判譯更有明顯的優(yōu)越性。2、地層結(jié)構(gòu)對滲透變形影響分析地層結(jié)構(gòu)對滲透變形的影響，在壩基下表現(xiàn)得最明顯。松散土體壩基地層結(jié)構(gòu)有單一型、雙層型、多層型和多薄層型等。單一型地層結(jié)構(gòu)大多位于河流的上游地段，一般為砂礫石層，厚度較小，往往產(chǎn)生管涌型滲透變形，其強 烈程度取決于土中細顆粒成分的含量。若粗顆粒骨架孔隙中細粒成分較多，且被滲流不斷帶走，則會產(chǎn)生強烈管涌，甚至轉(zhuǎn)化為流土。這種地層結(jié)構(gòu)的滲透變形容易控制和治理。雙

31、層和多層厚層地層結(jié)構(gòu)大多位于河流的中游地段，其滲透變形的發(fā)生主要取決于表層粉土和粘性土的性 質(zhì)、厚度和完整程度。如果表層粉土和粘性土較厚而完整，且抗剪強度較大時，即使下面沙礫石層的水力梯度較大，也不易產(chǎn)生滲透變形。如果表層粉土和粘性土較薄或不完整，且位于壩下游地下水溢出段時，就可能會被動水壓力頂沖，產(chǎn)生裂縫，以至沖潰、浮動，發(fā)生流土而形成破壞區(qū)，下層的管涌或流土可相繼發(fā)生?？偟膩碚f， 雙層和多厚層地層結(jié)構(gòu)滲透變形現(xiàn)象較多見，也較復(fù)雜。多薄層地層結(jié)構(gòu)一般位于河流下游地段，由細砂土、粉土和粘性土相互疊置組成，單層厚度不大，且多相變和尖滅現(xiàn)象。這種地層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滲透變形主要取決于表層是否存在粘性土及其

32、性質(zhì)、厚度和完整程度。細砂土、粉土中的粘性土夾層和透鏡體，對土層的滲透性和動水壓力有一定的影響，可使局部地段水力梯度較大，引起滲 透變形。3、地面沉降產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境類型及基本特征(1)近代河流沖積環(huán)境模式在河流中下游高彎度河流沉積相為主。屬于這種模式的河流常處于現(xiàn)代地殼沉降帶中，河床遷移率高，因而 沉積物特征為多旋回的河床沉積土一一下粗上細的粗粒土和泛原沉積土，并以細粒粘性土為主的多層交錯疊置結(jié) 構(gòu)。一般地說，粗粒土層平面分布呈條帶狀或樹枝狀，側(cè)向連續(xù)性較差。不同層序的細粒土層相互銜接包圍在砂 體的上、下及兩側(cè)，其剖面如右圖。(2)近代三角洲平原沉積環(huán)境模式三角洲位于河流入海(湖)地段，界于河

33、流沖積平原與濱海大陸架的過渡地帶。隨著地殼的節(jié)奏性升降運動，河口地段接受了陸相和海相兩種沉積物。其沉積結(jié)構(gòu)具有由陸源碎屑(以中細砂為主夾有有機粘土)與海相粘性 土交錯疊置的特征。在沒有強大潮流和波能作用時，三角洲前緣不斷向海洋發(fā)展形成建設(shè)性三角洲。在平面上可 分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲。(3)斷陷盆地沉積模式一般位于三面環(huán)山，中部以斷塊下降為主的近代活動性地區(qū)。盆地下降過程中不斷接受來自周圍剝蝕區(qū)的碎 屑物質(zhì)，堆積了多種成因的粒度不均一的沉積層。沉積物結(jié)構(gòu)受斷陷速率和節(jié)奏的控制。在這類地質(zhì)環(huán)境中兩大 類誘發(fā)因素均可能導(dǎo)致較嚴(yán)重的地面沉降。按地理位置分為：臨海式斷陷盆地位于濱海地區(qū)，常

34、受到近期海侵影響。其沉積結(jié)構(gòu)由海陸交互地層組成。我國臺北和寧波盆地均屬于這種模 式，并已產(chǎn)生了地面沉降現(xiàn)象。內(nèi)陸式斷陷盆地位于內(nèi)陸的近代斷陷活動地區(qū)。盆地內(nèi)接受來自周圍物源區(qū)的多種成因的陸相沉積。由于斷陷運動的不均勻 性，造成沉積物粒度變化和不同的旋回韻律。4、煤層開采后頂板形成的“三帶”及各帶的特征(1)、冒落帶.冒落帶是采用全部垮落方法管理頂板時，采煤工作面放頂后引起的煤層直接頂板的破壞范圍。其 特點是頂板巖石在自重作用下，發(fā)生法向彎曲，當(dāng)巖層內(nèi)拉張應(yīng)力超過巖石強度時，破碎成塊、垮落而形成。而 且越是靠近煤層巖石越是破碎、紊亂。冒落巖塊之間的空隙多，連通性強，有利于水、砂和泥土通過。根據(jù)冒

35、落 巖塊的破壞和堆積狀況，冒落帶可分為不規(guī)則冒落和規(guī)則冒落兩部分。在不規(guī)則冒落部分內(nèi)，巖層完全失去了原 有的層次；在規(guī)則冒落部分內(nèi)，巖層基本上保持原有層次。冒落帶的高度取決于采出煤層的厚度和巖石的碎脹系數(shù)，通常為采出煤層厚度的3-5倍。煤層愈薄、冒落帶的高度愈小。m巖石冒落帶的高度h可由下式計算：h = ；一-1(K 1) cos其中，m為采出煤層的厚度；K為巖石的碎脹系數(shù)；為煤層傾角。巖石的碎脹系數(shù)取決于巖石的性質(zhì)，它的值恒大于1, 一般為1.10-1.40。通常冒落帶高度 h是采出煤層厚度m的4-8倍。(2)、裂隙帶。位于冒落帶以上。由于冒落帶巖石的碎脹性，頂板巖層冒落到一定高度后，以上的

36、巖層向下變形 的空間減小，因此，裂隙帶內(nèi)巖層破壞的特點是：巖層發(fā)生垂直于層面的裂隙或斷開以及巖層順層面離開(稱為 離層裂縫)。根據(jù)垂直于層面的裂隙、離層裂縫的不同張開程度以及裂縫的連通性好壞，裂隙帶又可分為嚴(yán)重斷 裂、一般開裂和微小開裂三個部分。嚴(yán)重斷裂部分內(nèi)巖層大都斷開，裂隙的連通性好，漏水嚴(yán)重。一般開裂部分內(nèi)的巖層連續(xù)性未斷或很少斷開， 裂縫的連通性較強，漏水程度一般。微小開裂部分內(nèi)巖層有裂縫， 基本不斷開, 裂縫的連通性不好，漏水性較弱。裂隙帶與冒落帶之間也無明顯的界限。當(dāng)煤層埋藏深度較小，冒落帶和裂隙帶發(fā)展到地面時，在地面形成大的裂縫，與礦井工作面貫通，可導(dǎo)致地 表水體和大氣降水通過裂縫導(dǎo)入礦井，引起礦井涌水量突然增加，造成工作面條件嚴(yán)重惡化，甚至發(fā)生透水事故 而淹沒整個礦井。還可發(fā)生潰砂現(xiàn)象。（3）、彎曲帶。裂隙帶以上直至地表的部分。帶內(nèi)巖層不再發(fā)生斷裂，而是在自重及上覆巖層重量作用下，產(chǎn)生 法向彎曲變形，并伴隨有沿層面脫開（即離層）和層面剪切變形等現(xiàn)象。帶內(nèi)巖層保持其完整性和層狀結(jié)構(gòu)，移 動過程連續(xù)而有規(guī)律，巖層呈平緩的彎曲。如果開采深度大，彎曲帶的高度將大大超過冒落帶和