2019岩土工程师基础知识辅导资料：工程地质3

2019岩土工程师基础知识辅导资料：工程地质3

　　1. 活断层的基本特征

　　(1)、活断层是深大断裂复活运动的产物。大量研究结果表明，活断层往往是地质历史时期产生的深大断裂，在晚近期及现代地壳构造应力条件下重新活动而产生的。深大断裂指的是切穿岩石圈、地壳或基底的断裂，其延伸长度达数十、数百甚至数千km，切割深度数km至百余km，

　　(2)、活断层的继承性和反复性。研究表明，活断层往往是继承老的断裂活动的历史而继续发展，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同样的断层运动。

　　(3)、活断层的活动方式。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体连续缓慢地滑动，称蠕变断层或蠕滑型断层。

　　(4)、断层的减震、隔震作用。减震作用包含两个意思：一是一次大震后，该地段在一定时间内不再发生类似强度的地震;二是一断裂系上发生大震，相邻的平行断裂系将长期无震发生。

　　隔震作用有三个含义：一是一组断裂阻截另一组断裂，后者孕育的地震完全被限制在前者的某一侧，另一侧无震的;二是地震烈度沿垂直断裂走向衰减很快，尤其在断裂倾向的反方向上;三是沿断裂带走向被另一组大交角的断裂系阻截，地震烈度在该方向上急剧衰减的现象。

　　2.对防震、抗震有利的建筑场地(地震区建筑场址的选择)

　　为了做好选址工作，必须进行地震工程地质勘察，联系历史震害的情况，并充分估量在建筑物使用期间可能造成的震害，经综合分析研究后选出抗震性能最好、震害最轻的地段作为建筑场地，同时提出建筑物抗震措施的建议。

　　对防震、抗震有利的建筑场地有：地形平坦开阔;岩土坚硬均匀，若土层厚度较大，则应较密实;无大的断裂，若有则它与发震断裂无联系，且断裂带胶结较好;地下水埋深较大;崩塌、滑坡、岩溶等不良地质作用不发育。建筑场地一定要避开活动断裂带和不稳定斜坡地段，并尽量避开强震动效应和地面效应的地段、孤突地形和地下水埋深过浅地段。

　　2. 水库诱发地震的特点

　　1.在时间上，初震时间和地震震级与水库蓄水时间和水位有明显的相关关系，一般水库蓄水几个月后即有明显的微震活动，且频度和强度随着水库水位升高或库容增大而增大，但地震活动峰值在时间上要滞后库水位或库容峰值，滞后时间一至数月不等，这可能与震源深度及库底岩体的渗透性有关;

　　2.在空间上，震中主要分布在水库大坝附近或分布于库水最大水深处或水库主体两侧的峡谷区;

　　3.在地震序列上，前震极为丰富，属于前震余震型，而同一地区的天然地震往往属主震余震型;

　　4.在震级上，多数为微震，中强震很少;

　　水库诱发地震的震源较浅，一般都小于10km，有只有几km，因此，震级只有3-4级的水库地震也可造成较严重的破坏。

　　3. 诱发矿震的条件

　　诱发矿震的条件是：矿床的顶、底板岩体坚硬，有利于应变能的积聚或存在已积累高度应变能的岩体和断层;存在一定规模的采空区，井巷坑道破坏了岩体的稳定状态;开采深度大，上覆岩体载荷重，差应力变化大，容易引起较大规模的岩体错动。总之，积聚高应变能的坚硬岩体是诱发矿震的基础条件，井巷布置和不同开采方式引起的应力集中是主要的诱发因素。在发震条件具备时，井下放炮常常是一种触发因素。

　　4. 斜坡应力分布特征

　　1无论什么样的天然应力场，斜坡面附近的主应力迹线均明显偏转，表现为愈接近坡面，最大主应力愈与坡面平行，而最小主应力与坡面近似正交，向坡体内则逐渐恢复到原始状态。

　　2由于应力分异结果，在坡面附近产生了应力集中带。不同部位的应力状态是不同的。在坡脚附近，最大主应力(表现为切向应力)显著增高，而最小主应力(表现为径向应力)显著降低，甚至出现负值(即拉应力)。由于应力差大，于是形成最大剪应力增高带，最易发生剪切破坏。在坡肩附近，在一定条件下坡面的径向应力和坡顶的切向应力可转化为拉应力(应力值为负值)，形成一个张力带。斜坡愈逗，则张力带范围愈大。因此，坡肩附近容易拉裂破坏。

　　3由于主应力偏转，坡体内的最大剪应力迹线也发生变化，由原来的直线变为凹向坡面的圆弧状(图5-3)。

　　4坡面处的径向应力实际为零，所以坡面处于二向应力状态。

　　上述为典型斜坡的应力分布特征，在各种因素影响下实际情况要复杂得多。

　　5.崩塌形成的条件

　　崩塌是在特定的自然条件下形成的。地形地貌、岩性和地质构造是崩塌的物质基础;降雨、地下水作用、震动力、风化作用以及人类活动常成为崩塌形成的诱发因素。

　　崩塌一般发生在块状、厚层状坚硬岩体中。灰岩、砂岩、石英岩等厚层硬脆性岩石常能形成高陡的斜坡，其其前缘常由于卸荷作用产生裂隙或使原有裂隙张开，并与其他结构面组合，逐渐发展而形成连续贯通的分离面，在触发因素作用下发生崩塌。此外，有缓倾角软硬相间岩层组合的陡坡，由于软弱岩层被风化剥蚀而形成凹龛，使上部坚硬岩层凸出坡外，易脱落形成崩塌。

　　构造和非构造成因的岩石裂隙对崩塌的形成影响很大。硬脆性的岩石中往往发育两组或两组以上陡倾节理，其中与坡面平行的一组常演化为张裂隙。此时裂隙的切割密度对崩塌块体的大小起控制作用。 崩塌的形成与地形直接相关。在地形切割强烈的山区，高陡斜坡分布区和深开挖的基坑、矿坑中，崩塌现象多见。发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。地形切割愈强烈，高差愈大，形成崩塌的可能性和能量也愈大。

　　5. 刚性极限平衡法评价斜坡稳定性的前提条件

　　刚性极限平衡法的前提条件：1只考虑破坏面上的极限平衡状态，而不考虑岩土体的变形，也就是将岩土体看成是刚性的。2破坏面(滑动面)上的强度由摩擦力(j衡量)和粘聚力(C衡量)控制，即遵循库伦判据。3滑体中的应力。以正应力和剪应力的方式集中作用在滑面上，即将它们看成为集中力。4以平面(二维)课题来处理，使计算简化。

　　6. 抽排水引起地面沉降的实质，比较含水砂层与黏土层固结的差异

　　(1)、抽排水引起地面沉降的实质可以用有效应力原理来解释，随着抽排水的进行，地下水位不断下降，水头下降，静水压力下降，从而导致有效应力上升，压缩岩体，引起地面沉降。

　　(2)、抽取地下液体引起的地面沉降是由有效应力在起作用。由于透水性能的显著差异，孔隙水压力减小、有效应力增大的过程，在砂层和粘性土层中是截然不同的。在砂层中，随着承压水头降低和多余水分排出，有效应力迅速增至与承压水位降低后相平衡的程度，所以砂层压密是瞬时完成的。在粘性土中，压密过程进行得十分缓慢，往往需要几个月甚至几十年的时间，因而直到应力转变过程最终完成之前，粘土层中始终存在超孔隙水压力。它是衡量该土层在现存应力条件下最终固结压密程度的重要指标。

　　相对而言，在较低应力下砂层的压缩性小且主要是弹性、可逆的，而粘性土层的压缩性则大得多且主要是非弹性的永久变形。因此，在较低的有效应力增长条件下，粘性土层的压密在地面沉降中起主要作用，而在水位回升过程中，砂层的膨胀回弹则具有决定意义。

　　7. 覆岩性质对岩层及地表移动影响分析

　　上覆岩层的强度愈大，各分层厚度愈大，地下开采后使这些岩层移动和破坏所要求的采空区面积也就愈大。

　　上覆岩层为强度较低的软岩组成时，随着回采工作面的推进，不需很大的采空区面积煤层顶板开始冒落，上覆岩层随之开始移动，并很快传播到地面。

　　坚硬岩层内部可产生较多的离层裂缝，而软岩层内部一般没有离层发育，因此，坚硬岩层情况下的下沉量较软岩层的要小。

　　岩移角的大小也与岩层力学性质有关。一般硬岩层的岩移角比软岩层的要大。基岩移动角一般变化在50-90°，表土层移动角一般为45-55°。

　　地表移动盆地下沉曲线的形状与岩性有关。顶板岩性愈硬，悬顶距愈大，则下沉曲线的拐点位置愈偏向采空区一方。

　　10、场地工程地质条件对震害的影响

　　(1)、岩土类型与性质。岩土类型和性质对宏观烈度的影响最为显著。可从岩土的软硬程度、松软土的厚度以及地层结构等三个方面来考察。

　　一般来说，在相同的地震力作用下，基岩上的震害最轻，其次为硬土，软土做重。

　　松软沉积物厚度对震害的影响也很显著。

　　岩土性质和松软土厚度对震害的影响，根本原因是特征周期的作用。土质愈松软，厚度愈大，特征周期愈长，所以对自振周期较长的高层建筑、烟囱和木架结构房屋能引起共振，加重震害。此外，厚层软土的震动历时加长，也会使震害更加重。若地表分布饱水细砂土、粉土和淤泥土时，会因为震动液化和震陷导致地基失效。

　　地层结构对震害也有较大的影响。一般情况下，下硬上软的结构震害重，下软上硬则震害较轻。尤其当硬土中有软土夹层时，可削减地震能量。

　　(2)、断裂。区分发震断裂和非发震断裂。对发震断裂，强震时的地表变形破裂，对跨越其上的建筑物来说是不可抗御的。所以采取提高烈度的办法是无济于事的，而应在选址时避开。非发震断裂若破碎带胶结较好，则并无加大震害的趋势。所以，非发震断裂应根据断裂带物质的性质，按一般岩土对待即可，不应提高烈度。

　　(3)、地形地貌。大量宏观调查资料和仪器观测、模型试验及理论分析结果表明，场地内微地形对震害影响明显。其总趋势是：孤立突出的地形加重震害，低洼平坦的地形震害相对减轻。

　　局部地形地貌影响震害的实质是：孤突的地形使山体发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。总的趋势是：饱水的岩土体会影响地震波的传播速度，使场地烈度增高。地下水埋深愈浅，则烈度增加值愈大。地下水埋深1-5m范围内影响最明显;地下水埋深大于10m时影响就部明显了。

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