中国工程地质问题及工程地质学

1. 水在地质灾害发生中的作用

由地下水与岩土体相互作用引起的地质完害日益受到人们的关注。通常．地下水与岩土体相互作用有三种．即物理作用(包括润滑作用、软化和泥化作用、结合水的强化作用)、化学作用(包括离子交换、溶解作用、书化作用、水棹作用、溶蚀作用、氧化还原作用) 及力学作用(包括静水压力和动水压力作用)。地下水与岩土体相互作用的结果影响着岩土体的变彤性和强度，而岩土体中应力的变化(自拣力和人差工程力)导致地下水的补路、径流和排泄条件的改变，最终诱发地质定害的发生。

⑴地下水对岩土体产生的物理作用：①润滑作用(1ubrication)：处于岩土体中的地下水，在岩土体的不连续面边界(如未固结的沉积物及土壤的颗粒表面或坚硬岩石中的裂隙面、节理面和断层面等结构面)上产生润滑作用，使不连续面上的摩阻力减小和作用在不连续面上的剪应力效应增强，结果沿不连续面诱发岩土体的剪切运动。这个过程在斜坡受降水入渗使得地下水位水升到滑动面以上时尤其显著。地下水对岩土体产生的润滑作用反映在力学上，就是使岩士体的摩擦角减小。②软化和泥化作用(Sottening or weakening)：地下水对岩土体的软化和泥化作用主要表现在对土体和岩体结构面中充填物的物理性状的改变上，土体和岩体结构面中充填物随含水量的变化，发生由固态向塑态直至液态的弱化效应。一般在断层带易发生泥化现象，软化和泥化作用使岩土体的力学性能降低，内聚力和摩擦角值减小。③结合水的强化作用：对于包气带土体来说，由于土体处于非饱和状态，其中的地下处于负压状态，此时的土壤中的地下水不是重力水，而是结合水，按照有效应力原理，非饱和土体中的有效应力大于土体的总应力，地下水的作用是强化了，土体的力学性能，即增加了土体的强度。当土体中无水时(沙漠区表面沙)，包气带的沙土孔隙全被空气充填，空气的压力为正，此时沙土的有效应力小于其总应力，因而是一盘散沙，当加入适量水后沙土的强度迅速提高。当包气带土体中出现重力水时，水的作用就变成了(润滑土粒和软化土体)弱化土体的作用，这就是在工程中我们为什么要寻找土的最佳含水量的原因。

⑵地下水对岩土体产生的化学作用：主要是通过地下水与岩土体之间的离子交换、溶解作用(黄土湿陷及岩溶)、水化作用(膨胀岩的膨胀)、水解作用、溶蚀作用、氧化还原的作用、沉淀作用以及起渗透作用等。①离子交换(base exchange Or ion exchange)：地下水与岩土体之间的离子交换是由物理力和化学力吸附到土体颗粒上的离子和分子与地下水的一种交换过程。能够进行离子交换的物质是粘土矿物，如高岭土、蒙脱土、伊利石、绿泥石、蛭石、沸石、氧化铁以及有机物等，主要是因为这些矿物中大的比表面上存在着胶体物质。地下水与岩土体之间的离子交换经常是：富含钙或镁离子的地下淡水在流经富含钠离子的土体时，使得地下水中的ca或Mg置换了土体的Na，一方面由水中Na的富集使天然地下水软化，另一方面新形成的富含ca和Mg离子的粘土增加了孔隙度及渗透性能。地下水与岩土体之间的离子交换使得岩土体的结构改变，从而影响岩土体的力学性质。②溶解作用(dissolution)和溶蚀作用(attack by acids)：溶解和溶蚀作用在地下水水化学的演化中起着重要作用，地下水中的各种离子大多是由溶解和溶蚀作用产生的。天然的大气降水在经过渗入土壤带、包气带或渗滤带时，溶解了大量的气体，弥补了地下水的弱酸性，增加了地下水的侵蚀性。这些具有侵蚀性的地下水对可溶性岩石产生溶蚀作用，溶蚀作用的结果使岩体产生溶蚀裂隙、溶蚀空隙及溶洞等，增大了岩体的空隙率及渗透性。③水化作用(hydraition)：水化作用是水渗透到岩土体的矿物结晶格架中或水分子附着到可溶性岩石的离子上，使岩石的结构发生微观、细观及宏观的改变，减小岩土体的内聚力。自然中的岩石风化作用就是由地下水与岩土体之间的水化作用引起的，还有膨胀土与水作用发生水化作用，使其发生大的体应变。④水解作用(hydrolysis)：水解作用是地下水与岩土体(实质上是岩土物质中的离子)之问发生的一种反应，一方面改变着地下水的pH值，另一方面也使岩土体物质发生改变，从而影响岩土体的力学性质。⑤氧化还原作用(oxidation-reduction)：氧化还原是一种电子从一个原子转移到另一个原子的化学反应，既改变着岩土体中的矿物组成，又改变着地下水的化学组分及侵蚀性，从而影响岩土体的力学特性。以上地下对岩土体产生的各处化学作用大多是同时进行的，一般地说化学作用进行的速度很慢。地下水对岩土体产生的化学作用主要是改变岩土体的矿物组成，改变其结构性而影响岩土体的力学性能。

⑶地下水对岩土体产生的力学作用：主要通过空隙静水压力和空隙动水压力作用对岩土体的力学性质施加影响。前者减小岩土体的有效应力而降低岩土体的强度，在裂隙岩体中的空隙静水压力可使裂隙产生扩容变形；后者对岩土体产生切向的推力降低岩土体的抗剪强度。地下水在松散土体、松散破碎岩体及软弱夹层中运动时(对土颗粒施加一体积力，在空隙动水压力的作用下可使岩土体中的细颗粒物质产生移动，甚至被携出岩土体之外，产生潜蚀而使岩土体破坏，这就是管涌现象；在岩体裂隙或断层中的地下水对裂隙壁施加两种力，一是垂直于裂隙壁的空隙静水压力(面力)，该力使裂隙产生垂向变形；二是平行于裂隙壁的空隙动水压力(面力)，该力使裂隙产生切向变形。

地下水与岩土体同处于地质环境之中，在时间和空间域内发生相互的改造作用，使地质环境经受着不断地调节状态，当这种调节处于极限状态时，地质灾害将会发生。

地下水对岩土体强度的影响主要有三方面：(1)地下水通过物理的、化学的作用改变岩土体的结构，从而改变岩土体的C、φ值；(2)地下水通过空隙静水压力(P)作用，影响岩体中的有效应力而降低岩土体的强度；(3)地下水通过空隙动水压力(γ△H)的作用，对岩土体施加一个推力，即在岩土体中产生一个剪应力，从而降低岩土体的抗剪强度。

人类发展演化过程中,经历了各种各样地质作用所造成的灾害,其中大部分地质灾害的形成都有地下水的参与。研究地下水与岩土体相互作用效应是分析地下水作用致灾机理的本质和关键。地下水与岩土体互相作用必然引起两者物质成分、性质和状态的变化。地下水的变化表现在水位、水力坡度、流速、流量、水质、水温、水盐运移规律的变化,这些变化将产生各种地质灾害。地下水对岩土体的物理化学作用主要表现在:一是使岩土体性质恶化,强度和自稳能力降低;二是因各种水动力学效应使岩土体发生变形破坏产生系列灾害。本文从环境地质观点和致灾机理出发,重点研究地下水的物理化学作用,导致水和岩土体成分、性质和状态变化所产生的灾害。其主要表现在以下几个方面:

(1) 地下水位上升,孔隙水压力增加,使岩土体内有效应力减小,其抗剪强度降低,引起岩土体的变形和破坏。如滑坡、水库地震、振动液化等;当地下水位上升达临界深度时,地基强度降低,引起上部建筑物变形破坏;或因蒸发盐分析出,造成土壤盐碱化;当地下水位上升达地表时,造成土地沼泽化和潜育化,给农业生产造成灾害。

(2) 地下水位下降使孔隙水压力降低,有效应力增加,引起软粘土附加固结压缩,产生大范围的地面沉降,或引起海水入侵、水质污染,水资源枯竭,地下洞室突水等。

(3) 在静水压力( 推力) 作用下引起岩土体变形破坏,如当斜坡岩土体的透水性微弱,其中上部裂缝因暴雨等原因所充填的地下水,对斜坡产生较大的静水推力,可使处于稳定的斜坡形成崩塌或滑坡。

(4) 在渗透压力作用下使松散土体中颗粒或岩体中裂隙和洞穴充填物被搬运流失,形成空洞,因渗透变形导致水坝和堤防工程溃决;在覆盖型岩溶区形成地面塌陷,破坏道路、农田和各种工程建筑物。

(5) 地下水的楔入作用和冰劈(冰楔) 作用,使岩土体裂隙因受张力而扩展贯通,导致崩塌和滑坡;在黄土地区,地下水的楔入作用使土粒间接触应力减小,使得具有大孔性特征的黄土因浸水产生附加沉陷,形成黄土湿陷。

(6) 土体中含水率的增减,使土体湿胀干缩,引起各种建筑物及其地基变形开裂。这是由于地下水与土颗粒复杂的胶体化学作用所致,这种现象主要发生在伊利石、蒙脱石矿物含量较多的粘性土和盐土分布区。

(7) 土体中地下水冻结时土体强度虽有提高,但其体积膨胀增大,在约束区产生膨胀压力。当土中冰融化时体积减小,发生融沉现象,同时土体强度降低。这种不均匀的冻胀融沉作用,将引起道路鼓胀翻浆,各种建筑物变形破坏。(8) 地下水与岩土体复杂的物理化学作用,使岩土体软化、泥化、润滑,抗剪强度降低,导致各种工程岩土体变形和破坏。这种现象是水化作用所致。

(9) 地下水的加载作用,使滑面较陡(滑面倾角大于其内摩擦角) 的斜坡下滑力的增大大于抗滑力的增加,可能导致崩塌、滑坡灾害。如在黄土地区,地下水埋藏较深,降雨入渗未达地下水位时即形成滑坡。

(10) 水库岸坡在多种因素作用下,因脆性破裂和扩容在岩体中形成具有负压或真空性质的裂隙,或因滑体移动过程中因滑面曲率不同形成具真空特征的架空现象,当存在构造裂隙或溶蚀裂隙将其与库水沟通时,在高压库水作用下迅速进入低压空隙中,如同自来水龙头的高压水突然关闭时作用在阀门上的冲力,因水击作用可能引起坡体失稳,形成高速滑坡。有人认为瓦依昂滑坡的形成可能与这种机理有关[。

(11) 运动在不同矿物和化学成分的岩石空隙中的地下水,因淋滤、溶解、吸附、离子交换、沉淀等作用,使得作为人们饮用水源的地下水中,某些元素过多或过少而导致各种地方病,直接危及人民的健康和生命安全。诸如地甲病、克汀病、地氟病、克山病、地硒病、大骨节病和各种癌症等。

2. 中国工程地质环境形成的制约因素

为了研究人类工程活动与地质环境的互馈机理,首先必须认识地质环境的基本特征,而现今地质环境又是在漫长的地质年代中在内、外动力地质作用联合作用下逐渐发展演化而成的,要认识其基本特征和预测其在人类工程活动作用下的发展趋势,就有必要追溯其发展演化过程,把握其发展演化的总趋势。内动力地质作用由于地球内部能而产生,主要在地下深部圈层进行,但也波及地表。它使岩石圈变形、变位、变质,以至物质重熔而产生岩浆侵入和火

山喷发。因此,内动力地质作用包括构造运动、岩浆作用和变质作用,而以构造运动为主体,岩浆作用和变质作用伴随构造运动而产生。与内动力地质作用相伴生的外动力地质作用,则起源于以太阳幅射能为主的地球外部能,表现为岩石圈表层与地球外包圈层——大气圈、水圈、生物圈的相互作用。分析和识别中国地质环境特征,必须从中国大地构造环境特征和自然地理环境特征入手,进而分析由上述两主控因素决定的水文地质条件、自然地质现象及地质灾害的地带性及区域性分异。

⑴中国大地构造环境特征

①中国地壳厚度与厚度陡变带：中国地处欧亚大陆南部,大陆岩石圈有明显的分块性,各块体的地壳厚度显著不同。大体上可分为三个地壳厚度区。中国西部有全球地壳厚度最大的青藏高原,厚达60~70km,仅在柴达木盆地减薄至50km。它也是一个巨大的地壳厚度缓变区,等厚线均呈近东西展布。东部沿海平原是中国大陆地壳厚度最薄的地区,厚仅33~35km。它是另一个巨大的地壳厚度缓变区,但其等厚线却呈北北东向延伸。介于最厚、最薄两大区中间的广大地区是地壳厚度中等区,厚40~50km。地壳厚度的最厚、中等和最薄三大区与地形的最高、中等、最低三大阶梯相对应。

②稳定台块与褶皱造山带的基本轮廓：中国地壳是构造极其复杂的大陆地壳,既有多个稳定的地台和地块,地台、地块之间又有多个不同时代形成的陆间和陆缘褶皱增生带。华北、扬子、塔里木是中国境内最大的三大地台。除此以外,在喜马拉雅山以南还有印度地台的一小部分,在南中国海又有南海地台。新元古代固化的一些较小地块,主要有准噶尔地块、柴达木地块和藏北的羌塘地块等。中国境内自北而南分布有以下四大陆间增生褶皱区或陆间褶皱造山带。准噶尔—兴安褶皱区、秦祁昆仑褶皱区、青藏—滇西褶皱区和喜马拉雅褶皱系。

③新构造活动带的性质及分布：中国境内有两类性质不同的新构造活动带,即晚近期的褶皱(或复活)山区和新生代以来的裂陷盆地。喜马拉雅山和台湾中央山系都是新生代形成的褶皱山系，分别处于板块碰撞带和俯冲带,现代构造活动十分强烈。此区地震活动不仅频繁,且多强烈地震。位于西太平洋岛弧弧后的中国东部地区,新构造活动的强度比中国西部弱得多。由于处于弧后拉张的地球动力学环境,新生代构造活动以拉伸、裂陷、地堑系的形成为特征。华北地区是东部新构造活动最强的地区。以太行山、伏牛山为界,以东为大面积沉降区,以西主要为隆起区。东北地区大规模的裂陷作用的起始与结束均早于华北。新构造活动期主要特征是平原区不大的沉降和周围剥蚀区的间歇式抬升,并有多期火山活动。该区地震活动较弱。华南地区的断陷盆地于早第三纪停止下陷,新构造时期华南呈整体隆升的特点,断块差异活动不明显,地震活动和岩浆活动均较弱。

④中国现代构造应力场特征：我国大陆构造应力场的分布和板块构造及其相互运动方式有着直接的关系。依据应力性状和力源特征，可知中国东部应力区，现代构造应力场的主体特征表现为北东东-南西西方向的挤压，力源主要来自太平洋板块向西部欧亚大陆下俯冲和菲律宾板块向北西朝欧亚大陆下俯冲的联合作用；中国西部应力区，现代构造应力场的主体特征为近南北-北北东方向的挤压，力源主要来自印度板块向北碰撞欧亚大陆的影响。现代构造应力场又决定和控制了现代构造活动性，印度板块的强烈推挤使大陆内部块体产生向北逐渐减弱的块体运动,同时也就决定了块体边界的相对运动的形式和强度。大陆西部块体边界多为近东西向,在近南北向的主压应力作用下多产生逆冲断裂活动。而欧亚大陆东部大部分地区,中间主应力近于垂直,最大最小主应力轴近于水平,故多以走滑型断裂活动为主,我国的华北地区和东南沿海便是这种断裂活动的典型代表。

⑵中国自然地理环境特征

①地貌轮廓的基本特征：中国地貌的总轮廓是西高东低,形成一个以西藏高原最高,向东逐级下降的的阶梯状斜面,可明显分为三级阶梯, 最高一级阶梯为青藏高原,平均海拔4500m,高原上横卧着一系列的巨大山脉,自北而南有阿尔金山脉、昆仑山脉、唐古拉山脉、念青唐古拉山脉和喜马拉雅山脉,东南部则是横断山脉。山岭之间镶嵌着辽阔的高原和无数的大小盆地。青藏高原东北缘至大兴安岭—太行山—巫山—雪峰山之间,为第二级阶梯,主要由高山、高原和大盆地组成。青藏高原之东有黄土高原、内蒙古高原、四川盆地和云贵高原;以北则为高大山系环抱的大型盆地,包括昆仑山与天山之间的塔里木盆地、天山与阿尔泰山之间的准噶尔盆地。这一级阶梯海拔一般为1000~2000m,盆地部分则往往降到500m以下,个别盆地还低于海平面。沿着北东走向的大兴安岭—太行山—巫山—雪峰山以东至滨海之间的宽广平原和丘陵,则属第三级梯。在这级阶梯上,自北而南分布有东北平原、华北平原和长江中、下游平原。长江以南还有一片广阔的低山丘陵,统称为东南丘陵。这一阶梯的东部是大陆向海洋延伸的大陆架,这里水深大都在200m以内。

②气候分区及其形成因素：中国气候的一个显著特点是类型多样。按照温度的不同,从南到北分为赤道带、热带、亚热带、暖温带、温带和寒温带等六个热量带。按水分条件,自东南向西北,又有湿润、半湿润,半干旱和干旱之别。领土的辽阔,海陆位置和复杂的地形,是造成气候多样性的原因。中国领土北起漠河的黑龙江江心,南到南海的曾母

暗沙,跨越了49个纬度,包容了六个热量带,这是气候类型多样的基本因素。中国位于欧亚大陆和太平洋之间。由于海陆的物理性质不同,导致表面热量状况不同,使冬夏季在陆和海洋上形成不同的温压场,而产生明显的季风。海陆二者面积愈大,则季风也就愈明显。中国正处于世界最大的大陆和最大的大洋之间,因而季风的影响最为深远。广大的东部和南部地区,均受夏季季风的影响而具有季风气候的特征。

③地壳表层沉积物的变化：由于上述地貌和气候环境的分区特征,地壳表层第四纪沉积物也有如下的自北而南的有规律变化:由沙漠、黄土、膨胀土、红土,到东南沿海的淤泥质软土。

⑶中国水文地质条件的区域性特征

与大地构造、地形地貌、气候特征及地表表层沉积特征相适应,中国水文地质条件也有明显的区域性特征。首先是孔隙、裂隙、喀斯特等不同的含水介质的空间分布具有区域规律性,于是就有主要分布于中国东部冲积及沉降平原的孔隙含水层,主要分布于西部山区的裂隙含水层和广泛分布于中国西南滇、黔、桂三省的裸露于地表的喀斯特含水层。其次是降水由东南沿海到西北内陆由大于2000mm降至不足50mm,从而产生了干旱、半干旱地区与东部湿润区水文地质条件的显著差异。再由于东北兴安岭北部的高纬度地带和青藏高原的高寒地区,年平均气温低于-2℃而形成了多年冻结层(或通称多年冻土),于是在这两个地区就有多年冻结区地下水这一特有的水文地质条件。

⑷中国自然地质现象的区域性分布规律

中国自然地质现象也有明显的区域性分布规律。表现在不同区域内有不同性质的自然地质现象,同一性质的自然地质现象在不同区域有不同的特点。如前所述,我国从东南沿海到内陆腹地,湿度分配显著变化,从而引起外动力地质作用营力发生变化。由于波浪、潮汐—地表水流—风等外动力地质作用营力的不同,自然地质现象也随作用营力的变化而产生明显的变化。我国西北新、甘、青、宁等省区的干旱区内广泛分布着沙漠。主导外动力地质作用是风的吹蚀和沉积,而特有的自然地质现象则为流动沙丘。中西部山区因近期新构造运动上升强烈,河流急剧下切,形成高山峡谷地貌,河谷两侧多高达数百甚至近千米的基岩高陡谷坡,最为常见的自然地质现象为大型至巨型基岩崩塌及滑坡,在大型活动断裂带两侧尤为密集。常见有由崩塌、滑坡形成的天然堆石坝及其堵江而造成的堰塞湖。泥石流也是这一地区常见的自然地质现象。西南部石灰岩广泛裸露于地表的地区,典型自然地质现象为喀斯特。地表喀斯特十分发育,并有溶蚀洼地、坡立谷、峰丛、峰林等特有形态;地下有发育的管道—溶蚀裂隙网络体系。东北高纬度地带及青藏高原等多年冻结(土)区常见的自然地质现象有:与厚层地下冰有关的自然地质现象如热融滑坍、热融沉陷、热融湖(塘);与地下水有关的冰椎和冰丘,以及与地表水有关的沼泽化湿地等。

3. 中国工程地质区域划分及其工程地质问题特征

中国大陆自西而东可以划分出以下多个各具特征的地质环境,它们对工程活动的制约也各有不同的特点，因而各区域的工程地质问题也各具特点，具体如下。

⑴最西部的青藏高原为新生代大陆碰撞带,是一个地壳厚度大于60km的巨大块体,新生代晚期剧烈抬升形成平均海拔高于4500m的高原。现代构造活动强烈,周边多活动速率高的活断裂,内部也有多条大的活断裂,这些断裂频繁发震且震级高。地表百余米内多年冻结层、融冻层内往往发育沼泽,高原上东西向雪山两侧经常发生冰川融水型泥石流。在这种特定地质环境中,对工程活动的主要制约是地面建筑必须有高的抗震设防标准,道路建筑必须防治冰椎、冻融变形及泥石流灾害,以及对沼泽地带的软基进行处理。对地下建筑的最大制约是因构造复杂、断裂发育、围岩稳定性低,特别是大断裂附近。青藏高原周边是一圈规模宏大的地壳厚度陡变带,地表形貌为高山带,源于高原周边的河流随高原急剧隆升而强烈下切,形成很多深切峡谷,谷坡陡峻且高达数百米至千余米,坡上岩体表生时效变形显著,往往发育大型山崩及滑坡,崩、滑堵江事件多有发生。在此地带内也有多条大的频繁发震的活动断裂,且此带属高地应力环境。对地面建筑的限制是道路选线十分困难,往往需要有大量的桥、隧建筑;抗震设防标准高;崩塌、滑坡、泥石流灾害防治工程量大。地下建筑物必须防治岩爆灾害和突水灾害。

⑵上述地壳陡变带以东和以北是一个广阔的地壳厚度缓变带,由多个地壳厚度大于40km的地台组成,地表形貌为海拔高1000~2000m的第二阶梯,又可分为多个大型盆地和高原。由于自北而南,自西而东气候带由寒变暖,由干变湿,外动力地质作用的营力、水文地质条件和自然地质作用都随之而改变,所以这一广阔地带又可分为多个各具特点的地质环境,最北、最西为干旱内陆盆地,依次向南分别为黄土高原、红色盆地和喀斯特高原。

①干旱内陆盆地基底由刚性强的古老陆核及地台组成,地表为广阔的沙漠或戈壁所覆盖。这里对工程活动的最主要制约就是水资源短缺和流动沙丘对地面建筑物的掩埋危害。

②黄土高原基底主要由古老的鄂尔多斯陆核及地台组成,地表一般为厚100~200m的黄土所覆盖,周边有新生代强

烈活动的裂陷盆地,盆地边缘断裂多为强发震断裂。这里对工程活动的主要制约是地面建筑物地基稳定性不良,黄土浸水湿陷会引起建筑物开裂;黄土极易被地表水流侵蚀,地表往往形成千沟万壑分割的凌乱地形,不利于建设道路的穿越;沟谷两侧往往有高达百余米的黄土陡坡,经常有崩塌、滑坡灾害;接近高原边缘的强烈地震灾害及地震诱发的大规模黄土崩塌灾害,对地面建筑危害极大。

③红色盆地基底由稳定的扬子地台组成,地台上覆有厚数千米的沉积盖层,尤以侏罗、白垩纪红色砂泥岩层分布最广泛,泥岩为遇水软化的软岩,砂泥岩界面常为控制岩层滑动的软弱结构面。在盆地内地震微弱,区域稳定性及建筑地基稳定性良好,适宜建筑高层地面建筑物。由于软岩及软弱结构面的存在,边坡稳定性较差,崩塌、滑坡等灾害对道路、山区城市建设危害较大。地下建筑物围岩稳定性较好,但往往有易燃、易爆的有害气体灾害及突水灾害。

④喀斯特高原地表广泛出露可溶性碳酸盐岩,并被溶蚀成封闭洼地及峰丛、峰林地形,地下有发育的管道—溶蚀裂隙网体系。对地表工程的限制最主要的是要选好不会造成强烈渗漏的适宜建水库的地段,并配合以适当的防渗工程量;较开阔的洼地可布置大型地面工程,但往往有复杂的基岩埋藏地形,土层厚度变化大、基岩埋深段常有软塑地基,需进行较复杂的基础处理。对地下工程的限制主要是涌水灾害,大的涌水又可引起地面塌陷,危害地表建筑物;遇有大的溶蚀洞室,使地下结构复杂化。

⑶中国大陆东部第三阶梯带地表形貌在东北、华北、华中主要为海拔高度不大于200m的平原,在华南则为海拔高不大于500m的丘陵。前者基底由多个古老陆核及地台组成,后者主要为早古生代褶皱带构成。由于东北、华北、华南现代构造活动性及地表沉积层厚又各有所不同,故可将之划分为三个不同的地质环境区。

①华南区基底由扬子地台及华南加里东褶皱系东部组成,是中国现代构造活动最微弱的地区,除东南沿海有发生中强地震的活动断层外,全区地震危险性低。由于新生代晚期以来轻微抬升,故地表形态以浅丘及丘陵为主,基岩裸露,地表建筑物有稳定性良好的天然地基。沿长江中下游有厚数十米冲积层所覆的冲积平原,长江河口三角洲有厚200~300m的河口三角洲平原,沿海有厚200余米的海陆交互相沉积所覆的滨海平原。这类平原地区天然地基稳定性差,特别是滨海平原广泛分布有厚层软土,修建高层建筑首先需要进行复杂的基础处理;城市地下空间利用,需采用特殊的施工方法。在这类平原地区,不加限制地开采地下水已经产生了地面沉降灾害。华南丘陵区由于风化壳厚度大,开挖边坡不当或暴雨诱发会产生崩塌、滑坡灾害。

②华北区由于新生代张性裂陷盆地发育,近期下沉显著,表层松散沉积厚达数百米,为典型的沉降平原,地表极其平缓开阔,但地下土层和含水层结构非常复杂,在地面以下数米就有饱水粉细砂层,深部还有多个粉细砂含水层和与之相间产出的粘性土层,覆盖层下还有隐伏的发震活动断裂。抽汲深层地下水可引起地面沉降灾害,隐伏断层活动发生强烈地震又可引起大范围的震陷及砂土液化灾害。在地下埋藏有碳酸盐岩的地区抽水,还可引起地面塌陷灾害。在沿海城市地区,软土地基也有所分布。

③东北的大兴安岭以东为松花江—嫩江冲积平原及辽河冲积平原,平原以东还有主要由太古代—远古代古老地块组成的低山丘陵。整个地区现代断层差异运动、隆升和下陷都微弱。除东部国界一带有深源地震、丘陵南部邻近渤海湾一带曾发生中强震以外,区内地震危险性较低。但直到历史时期仍有活动的火山则广泛分布于长白山及五大莲池一带,如果再次喷发将会对附近城镇造成极大危害。本区北部高纬度地带有多年冻结层,中南部则有较厚的季节冻结层,对地面建筑会造成冻胀、融陷灾害。

4. 风化壳分带及其各带工程地质特征

胡广韬《工程地质学》P125。

5. 岩体结构类型和岩体结构控制论

岩体结构类型：胡广韬《工程地质学》P104。

岩体结构控制论：岩体结构控制论有两个层次，第一个层次是岩体结构对岩体变形、岩体破坏、岩体力学性质规律的控制，这是岩体结构力学基础理论，是岩体结构力学的核心。第二个层次是应用，应用这3个基础理论作指导去解决岩体工程实际问题，显然，岩体力学的核心理论是岩体结构控制论，解决岩体力学问题的基本方法是岩体结构分析方法和结构力学分析方法，下面是作者以岩体结构控制论为依据建立的岩体结构力学的具体理论。

6. 渗透变形定义和产生条件

定义：胡广韬《工程地质学》P153。

产生条件：胡广韬《工程地质学》P160。

7. 从活断层与地震看中国大陆现代区域构造应力场特征

无论用已知断层面的断层面解和用未知断层面的震源机制资料反演的中国现代构造应力场,都表现出在空间上有规律分布的特点.在中国西部,σ1走向成南北向,R值为0.50~0.60,断层多为逆断层;在华北,σ1成近北东东向,R值为0.40~0.50,以走滑断层为主;在中国中部,σ1轴在北段成北北东向,中段成近东西向,南段成北北西向.北段R值高于0.60,南段低于0.50.大多断层为走滑断层;在西藏高原,σ1成近南北向,R值较低,一般小于0.30,多数为走滑断层;在华南,σ1成北西向;在中国东部,σ1与σ3水平投影垂直,在中国西部与σ3斜交.正断层主要分布在西藏高原南缘.这些规律清楚地反映了太平洋板块、欧亚板块、印度洋板块和菲律宾板块对中国大陆的作用形式和作用范围.σ1轴方向沿西藏高原向四面辐射和在其东侧由南向北的有规律转向,表明西藏高原在印度洋板块的作用下向东北方向的挤压及其自身的顺时针旋转作用.R值在西藏高原东北方向高达0.6以上,进入西藏高原后又迅速降低到小于0.30,其突变的物理意义尚待进一步研究。

由此可知，中国大陆及邻区构造应力场明显受周边板块作用的控制，大陆内部由于构造格局及其运动的差异应力状态的区域特征十分明显。中国东部应力区，力源主要来自太平洋板块向西部欧亚大陆俯冲和菲律宾板块向北西朝欧亚大陆俯冲的联合作用，现代构造应力场的主体特征表现为北东东—南西西方向的挤压，与相邻板块俯冲的方向大体一致。其中，华北-东北地区的最大主压应力方向以北东东-南西西方向为主导，而华南地区以南东-北西到南东东-北西西方向占优势。与中国东部相邻的东太平洋地区，现代构造应力场的主压应力方向为近东西，应力结构兼具逆断性和走滑型，太平洋弧后地区，现代构造应力场为近东西扩张。中国西部构造应力区，力源主要来自印度板块向北碰撞欧亚大陆的影响，现代构造应力场的主体特征为近南北-北北东方向的挤压，与印度板块的推挤方向一致。在青藏高原北、东边缘，构造应力场的最大主压应力方向变化较大，从北北东-南南西方向变化至南南东-北北西方向。在青藏高原南部地区，地壳上部的现代构造应力表现为近东西方向拉张的正应力状态；在鄂尔多斯地块周边，现代构造应力以拉张为主，应力方向和结构与华北区域构造应力场有明显的不同。与中国西部相邻的阿富汗、帕米尔地区，现代构造应力场的主压应力方向为近南北，应力结构以挤压为主；与中国北部相邻的阿尔泰至贝加尔地区，现代构造应力场的主压应力方向为北北东-南南西，应力结构自西向东由走滑型转为正断型。

8. 震源机制解与断层性质对应关系

震源机制解，或称断层面解[1]，是用地球物理学方法判别断层类型和地震发震机制的一种方法。一次地震发生后，通过对不同的地震台站所接受到的地震波信号进行数学分析，即可求出其震源机制解。震源机制解不仅可以使人了解断层的类型（是正断层、逆断层还是走滑断层），而且可以揭示断层在地震前后具体的运动情况。

⑴震源机制解的求法：要求出震源机制解，必须的数据是到达各观测台站的地震波的方位角、入射角和第一次波动的类型（压缩或舒张）。可以用一幅图把一个观测台站记录到的这三个数据都显示出来，在图上，以一个圆中的角度表示方位角，以构成其旋转边的线段的长度表示入射角，在这条线段的末端以"+"或"-"号表示第一次波动的类型。把若干不同的台站的这些数据汇总在一起，即可求出震源机制解。

⑵震源机制解的“沙滩球”图示：运用“沙滩球”(beach ball)图示可以很方便地把震源机制解的各参数表示出来。如下图所示：

正断层地震的震源机制解

逆断层地震的震源机制解

走滑断层地震的震源机制解

9. 岩体质量评价方法

是工程岩体质量是复杂岩体工程地质特性的综合反映。它不仅客观地反映了岩体结构固有的物理力学特性，而且为工程稳定性分析、岩体的合理利用以及正确选择各类岩体力学参数等提供了可靠的依据。因此岩体质量评价是沟通岩体工程勘察、设计和施工的桥梁与纽带。

《分析原理》P13；

《中国》P59；

10. 地应力分类及其在工程地质中的研究意义

地应力分类：《分析原理》P42；

研究意义：《分析原理》P46。