简述地球内部的圈层构造

第2章

1、简述地球内部的圈层构造？

答：地球内部圈层构造以地表为界分为外圈和内圈。外圈包括大气圈、水圈和生物圈；内圈包括地壳、地幔和地核。

2、什么是地质作用？内、外地质作用是怎样改造地球的？

答：在自然界中所发生的一切可以改变地球的物质组成、构造和地表形态的作用称为地质作用。

地球内力地质作用：由地球内部能（地球旋转能、重力能、放射性元素蜕变的热能等）所引起的地质作用，它主要通过地壳运动、地震作用、岩浆作用、变质作用来改造地球的；

外动力地质作用：由地球范围以外的能源，如太阳的辐射能、日月的引力能等为主要能源在地表或地表附近进行的地质作用，它主要通过风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、成岩作用来改造地球的。

3、什么是矿物、岩石？矿物的主要物理性质有哪些？

答：矿物是天然形成的元素单质和化合物；岩石是在地质作用下产生的，由一种或多种矿物以一定的规律组成的自然集合体。矿物的主要物理性质是颜色、光泽、硬度、解理和断口。

4、什么是岩浆岩？岩浆岩有哪些主要矿物、结构和构造？常见岩浆岩的鉴别特征是什么？

答：岩浆岩是由岩浆冷凝固结所形成的岩石。岩浆岩的主要矿物有石英、正长石、斜长石、白云母、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等；岩浆岩的主要结构有全晶质结构、隐晶质结构、斑状结构、似斑状结构、玻璃质结构；岩浆岩的主要构造有块状构造、流纹状构造、气孔状构造、杏仁状构造。岩浆岩的鉴别特征首先是化学成分SiO2 ，然后是成岩环境，最后是矿物成分、结构、构造等因素。

5、什么是沉积岩？沉积岩有哪些主要矿物、结构和构造？常见沉积岩的鉴别特征是什么？

答：沉积岩是由来自先前存在在岩石的化学和物理破坏产物在地表环境中经过一个长期复杂的地质作用过程形成的岩石。沉积岩的矿物组成主要是碎屑物质、黏土矿物、化学沉积矿物、有机质及生物残骸；沉积岩的主要结构有碎屑结构、泥质结构、结晶结构、生物结构等；沉

积岩的构造主要有层理构造、层面构造、结核、生物成因构造。沉积岩的鉴别特征主要是组成成分、结构和形成条件。

6、什么是变质岩？变质岩有哪些主要矿物、结构和构造？常见变质岩的鉴别特征是什么？

答：变质岩是由地壳中已形成的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）经地球内力作用，发生矿物成分、结构构造变化形成的岩石。变质岩的矿物一部分是岩浆岩或沉积岩共有的，如石英、长石、云母等，另一部是变质岩特有的，如红柱石，刚玉等；变质岩的主要结构有变余结构、变晶结构、碎裂结构等；变质岩的构造主要有变余构造、变成构造两种。变质岩的鉴别特征首先是变质作用：区域变质、接触变质、动力变质，然后鉴别依据主要是构造、结构和矿物成分。

7、岩石的工程地质性质有哪些？表征岩石工程地质性质的指标有哪些？

答：岩石的工程地质性质主要包括物理性质、水理性质和力学性质三个主要方面。

表征岩石工程地质性质的指标主要有岩石的物理性质（重度、空隙性）、岩石的水理性质（吸水性、透水性、溶解性、软化性、抗冻性）、岩石的力学性质（坚硬程度、变形、强度）。

8、岩石坚硬程度分类的依据是什么？岩石坚硬程度类型有哪些？

答：岩石坚硬程度分类的依据是岩石饱和单轴抗压强度。岩石的坚硬程度类型主要有坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩五类。

9、分析影响工程地质性质的因素。

答：影响岩石工程地质性质的因素主要有地质特征，如岩石的矿物成分、结构、构造及成因等；另一个是岩石形成后所受外部因素的影响，如水的作用及风化作用等。

矿物成分：矿物成分对岩石的岩石强度有直接的影响，从工程要求看大多数岩石的强度相对来说都比较高，从工程性质来看，我们应该注意那些可能减低岩石强度的因素。

结构：胶结结构和结晶结构，它对工程地质性质的影响主要体现在强度和稳定性方面。一般来说结晶结构比胶结结构的岩石更稳定，强度更大。

构造：构造对工程地质性质的影响主要是由于矿物成分分布不均匀及各种地质界面

水：水能削弱矿物颗粒之间的联结，使岩石强度受到影响。但在一定程度上对岩石强度的影响是可逆的。

风：风能促使岩石的结构、构造和整体性遭到破坏，孔隙度增大，容重减小，吸水和透水性显著增高，强度和稳定性大为降低。伴随化学作用，可以从根本上改变岩石的性质。

第3章

1、如何确定岩石的相对地质年代？

答：岩石相对地质年代的确定主要依据地层层序律、生物演化率、岩性对比法、地质体之间的接触关系等方法来确定。

2、地质年代的单位有那些？对应的地层单位有那些？

答：地质年代按时间段落的级别依次划分为宙、代、纪、世、期。与其相对应的地层单位分别是宇、界、系、统、阶。

3、地质体之间的接触关系有哪些？反映的地质内容是什么？

答：地质体之间的接触关系主要有：整合接触、平行不整合接触、角度不整合接触、侵入接触、沉积接触。

整合接触即反映的地质内容是相邻的新、老两套地层产状一致，岩石性质与生物演化连续而渐变，沉积作用无间断。

平行不整合接触反映的地质内容是相邻的新、老两套地层产状一致，岩石性质与生物演化连续而渐变，沉积作用无间断。

角度不整合接触反映的地质内容是相邻的新、老地层之间缺失了部分地层，且彼此之间的产状也不相同，成角度相交。

侵入接触即由岩浆侵入到先形成的岩层中而形成的接触关系。

沉积接触所反映的地质内容是地壳上升并遭受剥蚀，形成剥蚀面，然后地壳下降，在剥蚀面上接受沉积，形成新地层。

4、在野外如何测定岩层的产状？

答：岩层产状的野外测定主要是用地质罗盘在岩层层面上直接测量。

测量走向时，使罗盘在长边紧贴层面，将罗盘放平，水准泡居中，读指北针或指南针所示的方位角，就是岩层的走向。测量倾向时，将罗盘的短边紧贴层面，水准泡居中，读指北针所示的方位角，就是岩石的倾向。测量倾角时，需将罗盘横着竖起来，使长边与岩层的走向垂直，紧贴层面，等倾斜器上的水准泡居中后，读悬锤所示的角度，就是岩层的倾角。

5、褶皱的基本形态有哪些？褶皱的类型有哪些？

答：褶皱的基本形态主要有直立褶皱、斜歪褶皱、倒转褶皱、横卧褶皱。

褶皱的类型主要有背斜和向斜两种。

6、在野外如何识别褶皱？

答：在野外识别褶皱主要是采用穿越的方法和追索的方法进行观察。

穿越的方法就是沿着选定的调查路线，垂直岩层走向进行观察，用穿越的方法，便于了解岩层的产状，层序及其新老关系。

追索法就是沿平行岩层走向进行观察的方法。平行岩层走向进行追索观察，便于查明褶曲延伸的方向及其构造变化的情况。

7、褶皱区如何布置工程建筑？

答：（1）褶皱核部岩层由于受水平挤压作用，产生许多裂隙，直接影响到岩体的完整性和强度，在石灰岩地区还往往使岩溶较为发育。所以在核部布置各种建筑工程，如厂房、路桥、坝址、隧道等，必须注意岩层的坍落、漏水及涌水问题。

（2）在褶皱翼部布置建筑工程时，如果开挖边坡的走向近于平行岩层走向，且边坡倾向于岩层倾向一致，边坡坡角大于岩层倾角，则容易造成顺层滑动现象

（3）对于隧道等深埋地下的工程，一般应布置在褶皱翼部。因为隧道通过均一岩层有利稳定，而背斜顶部岩层受张力作用可能塌落，向斜核部则是储水较丰富的地段。

8、构造节理的特征是什么？

答：由构造运动产生的节理叫构造节理，它在地壳中分布极为广泛，分布也有一定的规律。按构造节理形成的应力性质，构造节理可分为张节理和剪应力两大类。

张节理其主要特征是产状不很稳定，在平面上和剖面上的延展均不远；节理面粗糙不平，擦痕不发育，节理两壁裂开距离较大，且裂缝的宽度变化也较大，节理内常充填有呈脉状的方解石、石英，以及松散工已胶结的粘性土和岩屑等；当张节理发育于碎屑岩中时，常绕过较大的碎屑颗粒或砾石，而不是切穿砾石；张节理一般发育稀疏，节理间的距离较大，分布不均匀。

剪节理剪节理和特征是产状稳定，在平面和剖面上延续均较长；节理面光滑，常具擦痕、镜面等现象，节理两壁之间紧密闭合；发育于碎屑岩中的剪节理，常切割较大的碎屑颗粒或砾石；一般发育较密，且常有等间距分布的特点；常成对出现，呈两组共轭剪节理。

9、分析节理对工程建筑的影响？

答：岩体中的裂隙，在工程上除了有利于开挖处，对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。

岩体中存在裂隙，破坏了岩体的整体性，促进岩体风化速度，增强岩体的透水性，因而使岩体的强度和稳定性降低。当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，不论岩体的产状如何，路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。在路基施工中，如果岩体存在裂隙，还会影响爆破作业的效果。所以，当裂隙有可能成为影响工程设计的重要因素时，应当对裂隙进行深入的调查研究，详细论证裂隙对岩体工程建筑条件的影响，采取相应措施，以保证建筑物的稳定和正常使用。

10、断层的类型及组合形式有哪些？

答：根据两盘相对移动的特点，断层的基本类型有上盘相对下降，下盘相对上升的正断层；上盘相对上升，下盘相对下降的逆断层；两盘沿断层走向相对水平移动的平移断层。断层的组合类型有阶梯状断层、地堑和地垒、叠瓦状断层等多种形式。

11、在野外怎样识别断层？

答：在自然界，大部分断层由于后期遭受剥蚀破坏和覆盖，在地表上暴露得不清楚，因此需根据地层、构造等直接证据和地貌、水文等方面的间接证据来判断断层的存在与否及断层类型。

12、地质平面图、剖面图及柱状图各自反映了哪些内容？

答：一幅完整的地质图应包括平面图、剖面图和柱状图。平面图是反映一表地质条件的图。是最基本的图件。地质剖面图是配合平面图，反映一些重要部位的地质条件，它对地层层序

和地质构造现象的反映比平面图更清晰、更直观。柱状图是综合反映一个地区各地质年代的地层特征、厚度和接触关系的图件。

13、如何阅读分析一幅地质图？

答：先看图和比例尺。以了解地质图所表示的内容，图幅的位置，地点范围及其精度。

阅读图例。了解图中有哪些地质时代的岩层及其新老关系；并熟悉图例的颜色及符号，附有地层柱状图时，可与图例配合阅读。

分析地形地貌，了解本区的地形起伏，相对高差，山川形势，地貌特征等。

阅读地层分布、产状及其和地形关系，分析不同地质时代的分布规律，岩性特征，及新老接触关系，了解区域地层的基本特点。

阅读图上有无褶皱，褶皱类型、轴部、翼部的位置；有无断层，断层性质、分布、以及断层两侧地层的特征，分析本地区地质构造形态的基本特征。

综合分析各种地质现象之间的关系及规律性。

第4章

1、岩石风化有哪些类型？

答：岩石的风化可分为物理风化、化学风化和生物风化

2、残积土有何特征？

答：残积土从上到下沿地表向深处颗粒由细变粗；由于残积物是未经搬运的，颗粒不可能被磨圆或分选，一般不具层理，碎块呈棱角状，土质不均，具有较大孔隙，厚度在山坡顶部较薄，低洼处较厚；残积土由于山区原始地形变化较大和岩石风化程度不一，厚度变化很大，在同一个建设场地内，分布很不均匀。

3、简述坡积土、洪积土和冲积土的形成及特征？

答：坡积土是岩石风化产物在地表水的作用下被缓慢地洗刷剥蚀、顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。坡积土是搬运距离不远的风化产物，其物质来源于坡上，一般以黏土、粉质黏土为主，坡积土随斜坡自上而下逐渐变缓，呈现由粗而细的分选作用。在坡积土上进行工程建设时，应注意下卧基岩表面的坡度及其形态，坡积土组成物质

粗细混杂，土质不均匀，尤其是新近堆积的坡积土，土质疏松，压缩性较高，加上坡积土的厚度多是不均匀的，因此在这种坡积土上修建建筑物时应注意不均匀沉降的问题。

洪积土是山洪急流、暴雨或骤然大量的融雪水形成搬运力很大的急流，它能冲刷岩石，形成冲沟，并能把大量的碎屑物质搬运到沟口或山麓平原堆积而形成洪积土。当山洪挟带的大量石块泥砂流出沟谷口后，因为地势开阔，水流分散，搬运力骤减，所搬运的块石、碎石及粗砂就首先在沟谷口大量堆积起来；而较细的物质继续被流水搬运至离沟谷口较远的地方，离谷口的距离越远，沉积的物质越细。经过多次洪水后，在山谷口就堆积起锥型的洪积物，称为洪积扇。洪积土具有的特征是物质大小混杂，分选性差，颗粒多带有棱角。洪积扇顶部以粗大块石为多；中部地带颗粒变细，多为砂砾粘土交错；扇的边缘则以粉砂和粘性土为主。洪积物质随近山到远山呈现由粗到细的分选作用，但碎屑物质的磨圆度由于搬运距离短而不仍佳。山洪大小交替的分选作用，常呈不规则的交错层状构造，交错层状构造往往形成夹层、尖灭及透镜体等产状。

冲积土是河流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。陆地地形的改变最主要是靠河流的地质作用。河流不断地对岩石进行冲刷破坏，并把破坏后的碎石物质搬运到海洋或陆地的低洼地区堆积起来。河流的地质作用主要决定于河水的流速和流量。由于流速、流量的变化，河流表现为侵蚀、搬运和沉积三种性质不同但又相互关联的地质作用。冲积土的特征：物质有明显的分选现象。上游及中游沉积的物质多为大块石、卵石、砾石及粗砂等，下游沉积的物质多为中、细砂、粘性土等；颗粒的磨圆度较好；多具层理，并有尖灭、透镜体等产状。

4、坡积土的稳定性是否能以其表面坡度来判断？为什么？

答：不能。因为坡积土的稳定性与基岩表面的坡度有关，基岩表面的坡度越大，坡积土的稳定性就越差。坡积土的表面坡度仅与生成的时间有关。时间越长，搬运、沉积在山坡下部的坡积土越厚，表面倾斜度越小。

5、湖泊的地质作用有哪些？

答：湖泊的地质作用主要包括破坏作用和沉积作用。

6、风对岩石的地质作用有哪些？

答：风对岩石的地质作用有破坏、搬运及沉积三种。

第5章

1、什么叫地下水？研究地下水有何意义？

答：地下水是积存并运动于岩土孔隙、裂隙及溶隙中的水。

从工程建设的角度来看，地下水是自然界水体存在的一种重要形式，它也是组成自然界水量的重要部分，随着社会经济活动的增强，人类越来越强烈地与地下水打交道，如开发地社会经济活动的增强，人类越来越强烈地与地下水打交道，如开发地下水源用作灌溉和供水，排除渍涝灾害，防止或减少渠系和灌溉水的渗漏，矿山巷道、施工基坑疏于排水、海水浸入和水污染的防治等都要求进行地下水研究和计算。

地下水知识对于水文地质、水利土壤改良、地下水开发利用与保护、水工建筑、矿山和石油的开发以及地震研究等方面的工作都有重要意义。在需要排水的土地上设计排水系统，在设计灌溉系统时进行渗流计算，确定水库渗漏损失，校核坝、闸、泄水建筑物以及其它水工建筑物的渗透稳定，评价防渗设施的效果等，都需要地下水动力学知识。又如在利用地下水灌溉和供水时，取水建筑物如各种井孔、集水廊道等的出水量计算、合理尺寸的确定、井群布局的设计等都是按照地下水动力学的有关理论和公式进行的。金属矿产，煤田，油、气田的开采及溴、碘水和井盐的抽取，常常伴随着抽排地下水或向油层注水，这无疑需要进行地下水动力学计算。

2、什么是岩石的空隙性，自然界岩土的空隙有哪几种，各有什么特点，衡量的指标是什么?

答：通常将岩石空隙的大小、多少、形状、联通程度以及分布状况等性质统称为岩石的空隙性。

岩石的空隙包括溶隙（地下岩溶洞）、岩体裂隙（节理）和岩石内部的孔隙，而土体一般只考虑孔隙。

（1）溶隙地下水和有些地表水长期溶解可溶性岩石而形成的较大体积的一种特殊空隙。岩溶洞，亦称喀斯特（Karst），是很大的地下岩体空隙。除了干枯的外，岩溶洞常是地下水大量埋藏的地方，往往形成地下河流或湖泊。有的岩溶洞则相当于不规则的地下承压水管线。

衡量溶隙多少的定量指标称岩溶率

（2）裂隙

存在于坚硬岩石中的裂缝状空隙称裂隙。衡量裂隙多少的定量指标称裂隙率

（3）孔隙率

松散岩石或土体是由大小不等的颗粒组成的，在颗粒或颗粒集合体之间普遍存在着孔隙。衡量孔隙多少的定量指标称孔隙率

3、何谓岩土的水理性质，包括哪些内容，各用什么衡量指标，它们之间有何关系?

答：（1）岩土的水理性质是指岩土与水分的贮存和运移有关的性质。包括容水性、持水性、给水性、透水性和防水性。

（2）衡量容水性的定量指标称容水度；衡量持水性的定量指标称持水度；衡量给水性通常用给水度来表示；衡量透水性和防水性的定量指标称渗透系数。

（3）溶水度即岩石中所容纳的水的体积与岩石总体积之比，用小数或百分数表示。显然容水度在数值上与孔隙率、裂隙率、岩溶率相等。当岩土孔隙被水饱和时，水的体积即等于孔隙体积。但具有膨胀性的黏土，充水后体积增大，容水度可大于其初始孔隙率。持水度实际上表明岩石中结合水的含量。岩石颗粒表面面积愈大，结合水含量愈多，持水度愈大。颗粒细小的黏土，总表面积大，持水度就大，甚至可等于溶水度。给水度的大小直接受到岩土的物理性质的影响，且与岩土的有效孔隙率（常用百分数表示）在数值上相当。需要说明，给水度不仅与岩性有关，而且与颗粒级配、空隙发育程度等相联系。渗透系数的大小首先决定于岩石空隙的大小、形状、多少、连通程度有关。松散沉积物，孔隙率变化较小。给水度的大小在很大程度上可以反映透水性的好坏。

4、地下水的物理性质主要有哪些？

答：地下水的物理性质包括温度、颜色、透明度、气味、味道、密度、导电性及放射性等。

5、包气带水、潜水、承压水的主要特征各是什么？潜水等水位线图和承压水等水位线图各有什么特征和用途？

答：

（1）包气带水、潜水、承压水的主要特征各是：1）包气带水指位于潜水面以上包气带中的地下水，按其存在形式可分土壤水和上层滞水两类。土壤水主要以结合水和毛管水形式存在。靠大气降水的渗入、水汽的凝结及潜水由下而上的毛细作用的补给。土壤水主要消耗于蒸发，水分变化相当剧烈，受大气条件的制约。当土壤层透水性很差，气候又潮湿多雨或地下水位接近地表时，易形成沼泽，称沼泽水。当地下水面埋藏不深，毛细水带可达到地表时，由于土壤水分强烈蒸发，盐分不断积累于土壤表层，则形成土壤盐渍化；上层滞水是存在于包气带中，局部隔水层之上的重力水。上层滞水接近地表，补给区与分布区一致，接受当地大气降水或地表水的补给，以蒸发的形式排泄。雨季获得补充，积存一定水量，旱季水量逐渐消耗，甚至干涸。一般含盐量低，易受污染。松散沉积层，裂隙岩层及可溶性岩层中皆可埋藏有上层滞水。但由于其水量不大，季节变化强烈的特点，故只能作为小型临时性供水水源。2）潜水的主要特征是：潜水面是自由水面，无水压力，只能沿水乎方向由高处向低处流动；潜水面以上无稳定的隔水层，存残大气降水和地表水可通过包气带宣接渗入补给而成为潜水的主要补给来源；潜水的水位、水量、水质随季节不同而有明显的变化。在雨季，潜水补给充沛，潜水位上升，含水层厚度增大，埋藏深度变小；而在枯水季节正好相反；由于潜水面

上无盖层(闲水层)，故易污染。3）承压水的主要特征是含水层上下都有稳定的隔水层存在，所以承压水与地表大气隔绝，其补给区与分布区不一致，可以明显地分为补给区、承压区和排泄区，水量、水位、水温都较稳定，受气候、水文因素的直接影响较小，不易受污染。

（2）潜水等水位线图和承压水等水位线图各有什么特征和用途：

潜水：

潜水面的形状可用等高线图表示，称潜水等水位线图。绘制时格研究区内潜水的露头(钻孔、搽井、水井、泉、沼泽、河流等)的水位，在大致相同的时间内测定，点绘在地形图上，连接水位等高的各点，即为等水位线图。由于水位有季节性变化，图上必须注明测定水位的日期。一般应有最低水位和最高水位时期的等水位线图。

根据等水位线可以确定以下问题

1)确定潜水流向。潜水由高水位流向低水位，所以，垂直于等水位线的直线方向，既是潜水的流向（通常用箭头方向表示）。

2)确定潜水的水力梯度。在潜水的流向上，相邻两等水位线的高程与水平距离之比值，即为该距离段内潜水的水力梯度。

3)确定潜水的埋藏深度。任一点的潜水埋藏深度是该点地形等高线的标高与该点等水位线标高之差。

4)确定潜水与地表水的补排关系。潜水与河水的补给关系一般有三种不同情况。

a.潜水补给河水，潜水面倾向河流，这种情况多见于河流中上游山区。

b.河水补给潜水，潜水面背向河流，这种情况多见于河流下游地区。

c.河水一例补给浴九一例排泄潜水。这种情况多发生于山前地区的一些河流。

5)确定泉和沼泽的位置。等水位线与地形等高线高程相同处，潜水出露，为泉或沼泽位置。

6)选择给水或排水建筑物的位置汇流处开挖排水沟或打井。

承压水：

承压水等水压线图反映了承压水面的起伏形状。它与潜水面不同，潜水面是一实际存在的面，而承压水面是一个势面。承压水面与承压水的埋藏深度极不一致，与地形高低也不吻合。只有在钻孔揭露含水层时，才能看到。因此，在等水压线图中还要附以含水层顶板的等高线。

根据等水压线图可以确定含水层的许多数据，如承压水的流队水力梯度，储藏深度和承压水头等。根据这些数据，可以固定适宜开采承压水的水源地。

6、地下水含有哪些主要化学成分？什么是地下水的总矿化度、硬度、酸碱度？地下水对混凝土有什么腐蚀作用？

答：（1）H、Ca、Mg、Na、K等在地下水中最常见。

（2）总矿化度表示水的矿化程度，为水中离子、分子和各种化合物的总量；水的硬度取决于水中Ca2＋、Mg2＋的含量，含量高，则硬度大，含量低，则硬度小；水的酸碱度取决于水中氢离子浓度，浓度高，则成酸性，浓度低则成碱性。

（3）地下水的中含有的化学成分对地下建筑材料如混凝土中的由硅酸盐水泥在遇水硬化后形成Ca（OH）2、水化硅酸钙CaO·SiO2·12H2O、水化铝酸钙CaO·Al2O3·6H2O等等具有腐蚀作用。地下水对建筑结构材料腐蚀性可分为结晶型腐蚀、分解型腐蚀和复合型腐蚀三类

7、什么是达西定律？室内测定岩土的渗透系数的基本原理和方法是什么？

答：达西（H．Darcy）于1856年在稳定流和层流条件下，用粗颗粒土进行了大量的渗透试验，测定水流通过土试样单位截面积的渗流量，获得了渗流量与水力梯度的关系，从而得到渗流速度与水力梯度（或水头能量损失）和土的渗透性质的基本规律，即渗流的基本规律——达西渗透定律。

室内测定岩土的渗透系数的方法有多种，常用的有常水头试验和变水头试验，前者适用于测定透水性强的无粘性土，后者适用于透水性弱的岩土。

常水头法就是在整个实验过程中，始终保持水头不变，水头差也不变，渗流稳定

变水头法就是在整个实验过程中，水头，水头差是变化的，渗流不稳定。

8、什么是流土和潜蚀？其临界水力梯度的概念是什么？

答：流土(流砂)是渗流将土体的所有颗粒同时浮动、流动或整块移动。

潜蚀(管涌)是在一定水力梯度下，渗流产生较大的动水压力削弱土体内部连结，将土体较细颗粒移动、溶蚀或挟走，最后在土体中形成流水管路的潜蚀作用和现象。

天然条件或在工程作用下，地下水的渗透速度或水力梯度达到一定大小时，岩土体才开始表现为整块或颗粒移动，或颗粒成分改变，从而导致岩土体变形与破坏。这个一定大小的渗透速度或水力梯度，分别称为该岩土体的临界水力梯度。

9、地下水下降有什么危害？如何控制和防止基坑的承压水突涌？

答：地下水下降的主要原因有两种：基坑降水和地下水开采

基坑降水引起地下水下降的危害：

在地下工程或建筑、设施的深基础施工中，往往需要在松散第四纪沉积层中进行人工降低地下水位。若降水不当，会使周围地基土层产生固结沉降，因而会造成邻近建筑物倾斜和开裂、地下管线的不均匀沉降，甚至使建筑物基础下的土体颗粒流失，甚至掏空，导致建筑物倾覆失稳。

在矿业工程中，对矿坑疏干排水时，由于进行人工降低地下水位会引起的上部岩土层的塌陷；人工开采地下含水层中的水资源，抽水也会引起的塌陷。

地下水开采引起地下水下降的危害：

临海地区高海潮时，潮水上岸，地面积水不易排出，要建设防潮围堤和抽水站；城市公共设

施，如下水道、排水沟、各种管道，发生坡度改变，甚至倒坡，导致这些设施不能发挥作用；

桥梁、码头、仓库、大楼、随地面下沉，高度不足，净空减小，失去作用，甚至歪斜破坏；

某些建筑物沉降、变形，井管破裂，引起水患。

为避免基坑突涌的发生，必须验算

基坑底层的安全厚度M。基坑抗承压水冲破基坑底部的条件是粘土隔水层必须有足够的厚度，即M＞gw H/g。如果实际设计不能保证M>gw H/g，为防止承压水冲破基坑，可以对承压含水层进行打井排水和减压，使其承压水头下降至基坑底能够承受的水头压力，并使减压后的相对于含水层顶板的承压水头H上式要求。

第6章不良地质条件下的工程地质问题

1、什么是活断层？活断层具有哪些特征？

答：活断层是指目前正在活动着的断层，或者近期（全新世、10000年）曾有国活动，不久的将来（100年）可能会重新活动的断层。

活断层按两盼错动方向分为走向滑动型断层和倾向滑动型断层。活断层的活动方式基本有两种：一种是以地震方式产生间歇性的突然滑动，另一种是沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动，活断层往往是在老断裂的基础上继续发展，而且现今发生地面断裂破坏的地段过去曾多次反复地发生过同样的断层运动。

2、如何鉴别活断层？

答：鉴别活断层主要从以下几个方面入手：

（1）活断层往往错断、拉裂或扭动全新世以来的最新地层。

（2）地表疏松土层出现大面积有规律分布的地裂缝。

（3）古老岩层与全新世以来的最新岩层呈断层接触，或者断层上覆

的全新世以来的最新岩层又沿该断层线发生变形。

（4）活断层破碎带中的物质，一般疏松未胶结；最新填充的物质，

发生牵引变形活擦痕。

（5）祸断层可能穿切地表，也可能造成地形突变。

（6）河谷常与断层一致，断层带往往被河床冲积层覆盖。

（7）活断层有时错断古建筑物，如长城、古城堡和古墓等。

（8）活断层附近常常伴有较频繁的地震活动，有时业会有火山活动。

3、活断层的研究意义是什么？

答：研究活动层地意义主要时活动层区对建筑物产生很大地影响。如果一个地区活断层较集中，且是若干条活动断裂的交汇带，则该地区场地的稳定性就很差。在这种地区进行建筑，就必须很好地进行区域稳定性评价。

一般选择建筑场地应避开活动断裂带，特别是重要地建筑物更不能跨越在活断层上。铁路、输水线路等线性工程必须跨越活断层时也应避开主断层。若工程必须在活断层附近布置，比较重大地建筑物放在断层地下盘较为妥善。此外，需选择合适地建筑物结构形式和尺寸。

存在活断层地建筑场地需进行危险性分区评价，以便根据各区危险性大小和建筑物地重要程度合理培植建筑物。

4、什么是地震的震级、烈度？

答：地震地震级时表示地震本身大小地尺度，是由地震所释放出来地能量大小决定的。

地震烈度是指某一地区地面和各种建筑物遭受地震影响地强烈程度。

5、基本烈度、场地烈度和设防烈度在工程应用方面有何不同？

答：基本烈度是指在今后一定时期内，某一地区在一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度。

基本烈度定的准确与否，与该地工程建设的关系甚为紧密，如烈度定的过高，提高设计标准，就会造成人力和物力的浪费；定的过低，会降低设计标准，一旦发生较大地震，必然造成损失。

场地烈度是指在工程上根据场地条件调整后的烈度称为场地烈度。场地烈度是根据局部地区烈度上的差别，主要是受局部地质构造、地基条件以及地形变化等因素控制而确定的。

设防烈度也称设计烈度，是指在场地烈度基础上，考虑工程的重要性、抗震性和修复的难易程度，根据规范进一步调整，得到的。设计烈度是设计中实际采用的烈度。

6、地震的破坏效应表现在哪些方面？

答：地震的破坏效应主要表现在：地震断层、地裂缝、地震液化效应、地震激发地质灾害等方面。

7、建筑物的防震原则是什么？

答：建筑物的防震原则小震不坏,中震可修,大震不倒。

8、什么是岩体、结构面|、结构体？

答：所谓岩体是指包含有各种各样地质界面的各类岩石组合而成的各项异性的复杂地质体。结构面是存在于岩体中的各种地质界面，如岩层层面、裂隙面、断裂面、不整合面等。

结构体是受结构面切割而产生的单个块体。

9、结构面有哪些类型？各自的特征是什么？

答：结构面主要有：原生结构面、构造结构面、次生结构面三大类。

原生结构面是岩体在成岩过程中形成的，其特征于岩体的成因密切相关。

构造结构面是岩体中受构造应力作用所产生的破裂面或破碎带。

次生结构面是岩体受卸荷、风化、地下水等次生作用形成的结构面。

10、岩体结构的类型有哪些？

答：岩体结构的类型主要有：整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂状结构、散体状结构。

11、边坡的变形和破坏各有几种方式？

答：边坡的变形主要有松动和蠕动两种。

边坡的破坏主要有崩塌和滑坡两种

12、崩塌及滑坡的形成条件是什么？

答：崩塌形成的条件是斜坡前缘的部分岩体被陡倾结构面分割，并突然脱离母体，翻滚而下，造成岩块互相冲撞、破坏，最后堆积于坡脚而形成岩堆。

滑坡的形成条件主要取决于下滑力与抗滑力的对比关系。斜坡的外形基本上决定了斜坡内部的应力状态，斜坡的岩土性质和结构决定了斜坡各部分抗剪强度的大小。当斜坡内部的剪切力大于岩土的抗剪强度时，斜坡将发生剪切破坏而滑坡。

13、边坡稳定的分析方法有哪些？

答：边坡稳定的分析方法主要有：成因历史分析法、工程地质类比法、赤平极射投影分析法。

14、防止边坡变形和破坏的措施有哪些？

答：防治边坡变形和破坏的措施归纳为两点：一是提高抗滑力；二是减小下滑力。具体措施有：挡墙、抗滑桩、锚杆或锚杆索、支撑、表里排水、削坡减荷、防冲护坡、防御绕避。

15、什么是岩溶和土洞？岩溶和土洞的形成条件是什么？岩溶地基的处理方法有哪些？

答：岩溶是指地表水或底下水对可溶性岩石进行侵蚀、溶蚀而产生的一系列地质现象的总称。土洞则是由于地表水和地下水对土层溶蚀、冲刷产生的空洞。

岩溶形成的条件：（1）岩石的可溶性（2）岩石的透水性（3）水的溶蚀性（4）水的流动性土洞的形成主要蚀潜蚀作用导致的。

岩溶地基的处理方法主要有：挖填、跨盖、灌注加固、桩基、合理疏导水和气、绕避、强夯等。

16、采空区地表变形的特征是什么？采空区地表变形的影响因素有哪些？防治采空区地表及建筑物变形的措施有哪些？

答：采空区地表变形开始形成凹地，随着采空区的不断扩大，凹地不断发展而成凹陷盆地，其位置和形状与矿层的倾角大小有关。矿层倾角平缓时盆地位于采空区的正上方，形状对称采空区；矿层倾角较大时，盆地在沿走向方向仍对称于采空区，而沿倾向方向随着倾角的增大，盆地中心愈向矿层倾斜方向偏移。

采空区地表变形的影响因素主要包括：矿层条件、岩性条件、地质构造、地下水、开采条件。防治采空区地表和建筑物变形的措施主要有开采工艺上的措施和建筑设计方面的措施。

其中开采工艺上的措施主要包括减小地表下沉量、使地表下沉平缓。

第7章地下洞室工程问题

1、地下洞室断面有哪些类型？各有什么特点？

答：地下洞室的断面形状一般有曲线型、折线型和两者的组合型。曲线型洞室（圆形、椭圆形和马蹄形等）的稳定性较好，对周围岩土体的稳定有利。折线型洞室（矩形、方形和梯形等）的断面利用率高、施工方便、开挖工艺简单。

2、选择地下洞室位置包括哪几个方面？各方面要考虑哪些地质条件的影响？

答：地下洞室位置的选择主要考虑进洞山体、洞口位置和洞轴线位置的选择。

进洞山体的选择主要考虑山体的高度、山形的完整性、岩土体的坚硬与均匀性和地质结构构造特性等因素。

洞口位置应该考虑山坡坡度、岩层倾角、洞口顶板的稳定性和水流影响等几方面因素。

洞轴线位置选线时应注意利用地形、方便施工。

3、洞室围岩的概念是什么？围岩产生变形和破坏的机理是什么？

答：洞室周围的岩土体通称围岩。狭义上，围岩常指洞室周围受到开挖影响，大体相当地下洞室宽度或平均直径3倍左右范围内的岩土体。

导致围岩变形的根本原因是地应力的存在。洞室开挖前，岩(土)体处于自然平衡状态，内部储存着大量的弹性能，洞室开挖后，这种自然平衡状态被打破，弹性能释放。

洞室围岩的变形与破坏程度，一方面取决于地下天然应力、重分布应力及附加应力，另一方面与岩土体的结构及其工程地质性质密切有关。

洞室开挖后，围岩应力大小超过了岩土体强度时，便失稳破坏；有的突然而显著，有的变形与破坏不易截然划分。洞室围岩的变形与破坏，二者是发展的连续过程。

4、地下围岩破坏的主要类型有哪些？各有什么特征？

答：一般情况下，洞室围岩的变形与破坏，按其发生的部位，可概括地划分为顶围(板)悬垂与塌顶、侧围(壁)突出与滑塌和底围(板)鼓胀与隆破。

（1）顶围悬垂与塌顶

洞室开挖时，顶壁围岩除瞬时完成的弹性变形外，还可由塑性变形及其他原因而继续变形，使洞顶壁轮廓发生明显改变，但仍可保持其稳定状态。这大都在开挖初始阶段中出现，而且在水平岩层中最典型。进一步发展，围岩中原有结构面或由重分布应力作用下新生的局部破裂面，会发展扩大。顶围原有的和新生的结构面相互汇合交截，便可能构成数量不一、形状不同、大小不等的分离体。它在重力作用下与围岩母体脱离，突然塌落而终至形成塌落拱。它与围岩的结构面和风化程度等因素密切有关，且在洞室的个别地段上最为典型。多数塌落拱都大于洞室设计尺寸，有时还会发生严重的流砂和溜塌。

（2）侧围突出与滑塌

洞室开挖时，侧壁围岩继续变形使洞室轮廓会发生明显突出而不产生破坏，这在铅直层状岩体中最为典型。进一步发展，由于侧围原有的和新生的结构面相互汇合、交截、切割，构成一定大小、数量、形状的分离体。当有具备滑动条件的结构面，便向洞室滑塌。侧围滑塌，改变了洞室的尺寸和顶围的稳定条件，在适当情况下又会影响到顶围，造成顶围塌落，或扩大顶围塌落范围和规模。侧围发生滑动位移是滑塌破坏过程的开始，防止滑塌往往需要规模巨大的加固措施。

（3）底围鼓胀与隆破

洞室开挖时，常见有底壁围岩向上鼓胀。它在塑性、弹塑性、裂隙发育、具有适当结构面和开挖深度较大的围岩中，表现得最充分，最明显，但仍不失其完整性；但一般情况下，这种

现象极不明显，难以观察。洞室开挖后，底围总是或大或小，或隐或显地发生鼓胀现象。进一步发展，在适当条件下，底围便可能被破坏，失去完整性，冲向洞室空间，甚至堵塞全部洞室，形成隆破。

（4）围岩缩径及岩爆

1) 围岩缩径

洞室开挖中或开挖以后，围岩变形可同时出现在顶围、侧围、底围之中；因所处地质条件或施工措施不同，它可在某一或某些方向上表现得充分而明显。实践证明，在塑性土层或弹塑性岩体之中，常可见到顶围、侧围、底围三者以相似的大小和速度，向洞室空间方面变形，而不失其完整性；实际上，已很难区分它的变形与破坏的界限，但它可导致支撑和衬砌的破坏。这便是在粘性土或粘土岩、泥灰岩、凝灰岩中常见的围岩缩径，又谓“全面鼓胀”。

2) 岩爆

洞室开挖过程中，周壁岩石有时会骤然以爆炸形式，呈透镜体碎片或岩块突然弹出或抛出，并发生类似射击的僻啪声响，这就是所谓“岩爆”。坚硬而无明显裂隙或者裂隙极稀微而不联贯的弹脆性岩体，开挖洞室，围岩的变形大小极不明显，并在短促的时间内完成这种变形；由于应力解除，其体积突然增加；而在洞室周壁上留下的凹痕或凹穴，体积突然缩小。岩爆对地下工程常造成危害，可破坏支护，堵塞坑道，或造成重大伤亡事故。

5、地下洞室围岩的分类方法有几种？其要点是什么？

答：地下洞室围岩的分类方法主要有：岩体质量指标(RMQ)分类法、岩石质量指标(RQD)

分类法、岩体地质力学分类、Baiton岩体分类四种。

（1）岩体质量指标(RMQ)分类法简称M法，这种方法目前虽不太成熟，但它在分类的原则和依据上都很合理。

该分类法是在大量地质工作的基础上，分析影响岩体质量的各种因素，并通过各种勘测试验手段，取得并综合这些因素的定量指标，提出岩体质量(RMQ)的概念。根据RMQ值大小，可以衡量岩体质量的优劣。该法具有许多优点，易被接受，但由于试验及观测统计资料不充分，有待完善。

（2）岩石质量指标(RQD)分类

美国伊利诺斯大学曾利用直径为5.4cm的钻孔岩样，来评定岩石的优劣。具体作法是以钻孔获取的大于10cm的岩芯断块长度Lp与岩芯进尺总长度Lt之比，作为岩石质量指标RQD，即

（7-6）

根据RQD值，可将岩石质量划分为五类。目前该方法已积累了大量的经验，被较多的工程单位采用。

（3）岩体地质力学分类

这种分类法的出发点是把岩体作为一种由多种多样结构面切割的多裂隙固体介质。岩体内结构面的规模、性质及其组合关系在很大程度上决定了岩体力学作用过程，形成不同的力学介质类型；岩体的工程特性在很大程度上受岩体结构所控制。根据岩体结构进行工程地质分类是抓住了问题的本质的。因此这种分类法在国内外颇受到重视，我国有些单位的岩体工程地质分类即把它作为基本依据。这种分类需进一步解决定量评价问题。

（4）Baiton岩体分类

挪威学者N. Baiton等早在1974年为隧道支护设计提出了有名的岩体工程分类。该分类用岩石质量指标RQD，节理组数Jn，节理面粗糙度Jr，节理面蚀变程度Ja，裂隙水折减系数Jw，地应力的影响SRF等六个因素，以下述表达式来算出围岩岩体质量Q：

(7-7)

只需分别确定以上六因素的具体数值，就可算出围岩的岩体质量指标Q。六因素数值的确定均有表可查。Q值通常范围为0.01—1000，它相当于从非常糜棱化的岩体一直到完整坚硬的岩体。Baiton根据Q值的大小，还给出了相应的施工方法和衬砌类型。

这种分类方法，考虑的地质因素较全面，同时从定性分析进入定量的评价，在岩体分类上迈进了一大步，引起了各国工程单位和岩体力学及工程地质学家的普遍注意。它代表了一种分类的方向。

6、什么是地下洞室围岩的应力重分布？计算围岩应力的弹性理论方法和普氏fk方法的基本假定有哪些？

答：由于洞室的开挖，围岩中应力、应变调整而引起原有天然应力大小、方向和性质改变的过程和现象，称为围岩应力重分布。

弹性理论方法的基本假定：（课本中没有详细介绍）

普氏fk方法的基本假定：洞室开挖后围岩一部分砂体失去平衡而向下塌落，塌落部位以上和两侧砂体，处于新的平衡状态而稳定。塌落边界轮廓呈拱形。若洞室侧围砂体沿斜面滑动，洞顶仍塌落后呈拱形。若有支撑或衬砌，作用在支撑或衬砌上的压力，便是拱圈以内塌落的砂体重量，而拱圈以外的砂体维持自身平衡。

7、保护地下围岩稳定性的工程措施有哪些？

答：保障围岩稳定性的途径有二：一是保护围岩原有稳定性，使之不至于降低；二是提高岩体整体强度，使其稳定性有所增高。前者主要是采用合理的施工和支护衬砌方案，后者主要是加固围岩。

8、新奥法和盾构法的特点是什么？它们各适用于什么岩土层？

答：新奥法与常规的支衬方法相比，具有开挖断面小，节省支衬材料，岩体稳定性好，施工速度快等优点；盾构法是用特制机器开挖隧洞的施工技术，其优点是避开干扰，不影响地面建筑和环境，可充分开发地下空间

新奥法既适合于坚硬岩石，也适合于软弱岩石，特别适合于破碎、变质、易变形的施工困难段；盾构法主要用于第四系松软地层掘进成洞。

第8章特殊土的工程地质评价

1、湿陷性黄土是怎么形成的？

答：黄土在天然含水量时，一般具有较高的强度和较小的压缩性。但遇水后，在自重压力，或自重压力与附加压力共同作用下，有的会产生大量的沉陷变形，即形成湿陷性黄土。

2、湿陷性黄土湿陷变形特征的3个主要指标及物理意义是什么？

答：衡量黄土湿陷性变形特征的指标主要有三个：湿陷系数、湿陷起始压力和湿陷起始含水量。

湿陷系数δs是单位厚度土样在规定的压力作用下受水浸湿后所产生湿陷量。

黄土在某一压力作用下浸水后开始出现湿陷时的压力叫湿陷起始压力。

湿陷性黄土在一定压力作用下受水浸湿开始出现湿陷时的最低含水量叫湿陷起始含水量。

3、衡量膨胀土特性的指标有哪些？各自的物理的意义是什么？

答：膨胀土工程特性指标主要有四个：自由膨胀率、膨胀率、收缩系数和膨胀力。

自由膨胀率是指人工制备的土样，完全烘干后，在水中增大的体积与其原有体积之比；