工程地质学考点

工程地质学考点（第三篇）

一. 简答：

1. 裂隙的工程地质评价。

岩体中的裂隙，在工程上除了有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利影响。岩体中存在裂隙，破坏的岩体的整体性，促进了岩体风化速度，增强岩体的透水性，因而使岩体的强度和稳定性降低。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。 2. 断层的野外识别。

当岩层发生断裂并形成断层后，不仅会改变原有地层的分布规律，还常在断层面及其相关部分形成各种伴生结构，并形成与断层构造有关的地貌现象。在野外可以根据这些标志来识别断层。⑴地貌特征：当断层（张性断裂或压性断裂）的断距较大时，上升盘的前缘可能形成陡峭的断层崖，如经剥蚀，则会形成断层三角面地形；断层破裂带岩石破碎，易于侵蚀下切，可能形成沟谷或峡谷地形。此外，如山脊错断、错开，河谷跌水瀑布，河谷方向发生突然转折等，很可能都是断裂错动在地貌上的反映。在这些地方应特别注意观察，分析有无断层存在。⑵地层特征：岩层发生重复货缺失，岩脉被错断，或者岩层沿走向突然发生中断，与不同方面的特征，则进一步说明断层存在的可能性很大。⑶断层的伴生构造现象：断层的伴生构造是断层在发生、发展过程中遗留下来的形迹。常见的有岩层牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥和断层痕等。此外，如泉水、温泉成线状出露的地方，也要注意观察，是否有断层存在。

3.毛细水对土的工程地质及建筑工程的影响。

①在非饱和土中局部存在毛细水时，毛细水的弯液面和土粒接触处的表面引力反作用于土粒之间由于这种毛细压力而挤紧，土因而具有微弱的内聚力。它使土粒间的有效应力增高而增加土的强度。但当土体浸水饱和或失水干燥时，土粒间的弯液面消失，这种由毛细压力造成的粒间有效应力即行消失，故为安全计以从最不利的可能条件考虑，工程设计上一般不计入；反而必须考虑毛细水上升使土层含水量增大，从而降低土的强度和增大图的压缩性等的不利影响。②毛细水上升接近建筑物基础底面时，毛细压力将作为基底附加压力的增值，而增大建筑物的沉降。③毛细水上升接近或浸没基础时，在寒冷地区将加剧冻胀作用。④毛细水浸润基础或管道时，水中盐分对混凝土和金属材料常具有腐蚀作用。 4.为什么无黏性土的紧密状态是判断其工程性质的重要指标。

它综合地反映了无黏性土颗粒的岩石和矿物组成、粒度组成（级配）、颗粒形状和排列等。一般来说，无论在静荷载或动荷载作用下，密实状态的无黏性土具有较高的强度，结构稳定，压缩性小；而疏松土则强度较低，稳定性差，压缩性较大。因此在岩土工程勘察与评价时，首先要对无黏性土的紧密程度作出判断。 5.黄土湿陷性的影响因素。 ⑴黄土中骨架颗粒的大小、含量和胶结物的聚集形式，对于黄土湿陷性的强弱有着重要的影响。骨架颗粒愈多，彼此接触，则粒间孔隙大，胶结物含量较少，成薄膜状包围颗粒，粒间连结脆弱，因而湿陷性愈强；相反，骨架颗粒较细，胶结物丰富，颗粒被完全胶结，则粒间连结牢固，结构致密，湿陷性弱或无湿陷性。⑵黄土中黏土粒的含量愈多，并均匀分布在骨架之间，则具有较大的胶结作用，土的湿陷性愈弱。⑶黄土中的盐类，如以较难溶解的碳酸钙为主而具有胶结作用时，湿陷性减弱，而石膏及易溶盐含量愈大，土的湿陷性愈强。⑷影响黄土湿陷性的主要物理性质指标为天然孔隙比和天然含水量。当其他条件相同时，黄土的天然孔隙比愈大，则湿陷性愈强。随其天然含水量的增加儿减弱。⑸在一定的天然孔隙比和

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天然含水量情况下，黄土的湿陷变形量将随浸湿程度和压力的增加而增大，但当压力增加到某一个定值以后，湿陷量却又随着压力的增加而减少。⑹黄土的湿陷性从根本上与其堆积年代和成因有密切关系。

6.地下水对建筑工程的不良影响。

⑴降低地下水位会使软土地基产生固结沉降；⑵不合理的地下水流动会诱发某些土层出现流砂现象和机械潜蚀：⑶地下水对位于水位以下的岩石、土层和建筑物基础产生浮托作用；⑷某些地下水对钢筋混凝土基础产生腐蚀。 7.滑坡与崩塌的区别。

滑坡是斜坡土体和岩体在重力作用下失去原有的稳定状态，沿着斜坡内某些滑动面（或滑动带）作整体向下滑动的现象。崩塌是陡峻或极陡斜坡上，某些大块或巨块岩块，突然地崩落或滑落，顺山坡猛烈地翻滚跳跃，岩块相互撞击破碎，最后堆积于坡脚，这一过程称为崩塌。滑坡的特点是滑动的岩块具有整体性。其次，岩土体的移动方式为滑动。另外，滑坡一般为缓慢的向下滑动。而崩塌正与其相反。 8.岩溶和土洞对建筑物稳定性和安全性的影响。 ⑴岩溶岩石的强度大为降低。岩溶水在可溶岩体中溶蚀，使岩体发生孔洞，导致结构松散，从而降低岩石强度和增大透水性能。⑵造成基岩面不均匀起伏。因石芽、溶沟溶槽的存在，使地表基岩起伏不均，造成地基的不均匀性及交通的难行。故要利用石芽、溶沟溶槽发育的地区做地基，必须作出处理。⑶漏斗对地面稳定性的影响。漏斗时包气带中与地表接近部位所发生的岩溶和潜蚀作用的现象。由于这类漏斗塌落的突然性，使地表建筑物面临遭到破坏的威胁。⑷溶洞和土洞对地基稳定性的影响。首先，在溶洞和土洞分布密度较大且特别发育时，不宜选择为建筑场地和地基。但溶洞和土洞是早期形成，已被第四纪沉积物填充，并已不在活动时，可根据洞顶板的承压能力决定其作为地基。其次，溶洞和土洞的埋深对地基稳定性也有影响。最后，抽水对溶洞和土洞的顶板稳定也有影响，不合理的抽水，可引起顶板的垮落。

9.在塌陷区选择建筑物的地基时，应遵循的经验。 ⑴建筑场地应选择在地势较高的地段；⑵建筑场地应选择在地下水最高水位低于基岩面的地段；⑶建筑场地应与抽、排水点有一定距离，建筑物应设置在降落漏斗半径之外。如在降落漏斗半径范围内布设建筑物时，需控制地下水的降深值，使动水位不低于上覆土层底部或稳定在基岩面以下，既不使其在土层底部上下波动；⑷建筑物一般应避开抽水点地下水主要补给的方向，但当地下水呈脉状流（如可溶岩分布呈狭长条带状）时，下游亦可能产生塌陷。 10.理想的建洞山体应具备的条件。

⑴在区域稳定性评价基础上，将洞室选择在安全可靠的地段；⑵建洞区构造简单，岩层厚且产状平缓，构造裂隙间距大、组数少，无影响整个山体稳定的断裂带；⑶岩体完整，成层稳定，且具有较厚的单一的坚硬或中等坚硬的地层，岩体结构强度不仅能抵抗静力荷载，而且能抵抗冲击荷载；⑷地形完整，山体受地表水切割破坏少，没有滑坡、塌方等早期埋藏和近期破坏的地形。无岩溶或岩溶很不发育，山体在满足进洞生产面积的同时，具有较厚的洞体顶板厚度作为防护地层；⑸地下水影响小，水质满足建厂要求；⑹无有害气体及异常地热；⑺其他有关因素，例如与运输、供给、动力源、水源等因素有关的地理位置等。 11.路基选线时应注意的地质构造影响。

⑴在单斜谷中，路线应选择在岩层倾向背向山坡的一岸；⑵在断裂谷中，两岸山坡岩层破碎，裂隙发育，对路基稳定很不利，如不能避免沿断层裂谷布线时，应选择边坡相对稳定性大的一岸；⑶在岩层褶皱的边坡中，为向斜构造时，向斜山两侧边坡对路基稳定有利；如为背斜山时，则两侧边坡对路基稳定不利；如为单斜山时，则两侧边坡的稳定性条件就不同，背向岩层倾向的山坡对路基稳定性有利，顺向岩层倾向的一侧山坡就相对的不利。

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12.岩溶地带的选线原则。

①尽可能将线路选择在较难溶解的岩层（如泥灰岩、矿质灰岩等）上通过；②在无难溶岩的岩溶发育区，尽量选择地表覆盖层厚度大、洞穴已被填充或岩溶发育相对地微弱的地段，以最短线路通过；③尽可能避开构造破裂带、断层、裂隙密集带；④应避开可溶岩层与非可溶岩层的接触带。特别是与不透水层的接触带，应把线路选在陷穴极少的分水岭和高台地上。 二. 论述：

1.岩体的工程地质性质。

岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质或结构体本身的性质。所以，在分析岩体的工程地质性质时，必须首先分析岩体的结构特征及其相应的工程地质性质，其次再分析组成岩体的岩石的工程地质性质，有条件是配合必要的室内和现场岩体或岩块的物理学性质实验，加以综合分析，才能确切地把握和认识岩体的工程地质性质。

不同结构类型岩体的工程地质性质：

①整体块状结构岩体因结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，故整体强度高、变形特征接近与各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强，所以这类岩体具有良好的工程地质性质，往往是较理想是各类工程建筑地基、边坡岩体及洞室围岩。

②层状结构岩体中结构面以层面与不密集的节理为主，结构面多闭合~微张状、一般风化微弱、结合力一般不强，结构体块度较大且保持着母岩岩块性质，故这类岩体总体变形模量和承载能力均较高。作为工程建筑地基时，其变形模量和承载能力一般均能满足要求。但当结构面结合力不强，有时又有层间错动面或软弱夹层存在，则其强度和变形特性均具各向异性特点，一般沿层面方向的抗剪强度明显的比垂直层面方向的更低，特别是当有软弱结构面存在时，更为明显。这类岩体作为边坡岩体时，一般地说，当结构面倾向坡外时要比倾向坡里时的工程地质性质差得多。

③碎裂结构岩体中节理、裂隙发育、常有泥质充填物质，结合力不强，其中层状岩体常有平行层面的软弱结构面发育，结构体块度不大，岩体完整性破坏较大。其中镶嵌结构岩体因其结构体为硬质岩石，尚具较高的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好；而层状碎裂结构和碎裂结构岩体则变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。

④散体结构岩体节理、裂隙很发育，岩体十分破碎，岩石手捏即碎，属于碎石土类，可按碎石土类研究。

2.在利用杂填土作为地基时应注意的工程地质问题。

⑴不均匀性，填土的不均匀性表现在颗粒成分、密实度和平面分布及厚度的不均匀性。杂填土颗粒成分复杂，排列无规律，而且有些成分是不稳定的，造成杂填土密实程度的特殊不均匀性。而且，杂填土地基的变形问题，应考虑颗粒本身强度。另外，杂填土的分布和厚度往往变化悬殊，但杂填土的分布和厚度变化一般与填积前的原始地形密切相关。

⑵工程性质随堆填时间而变化，堆填时间愈久，则土愈密实，其有机质含量相对减少。堆填时间较短的杂填土往往在自重的作用下沉降尚未稳定。杂填土在自重下的沉降稳定速度决定于其组成颗粒大小、级配、填土厚度、降雨及地下水情况。

⑶由于杂填土形成时间短，结构松散，干或稍湿的杂填土一般具有浸水湿陷性。

⑷含腐殖质及水化物问题，以生活垃圾为主的填土，其中腐殖质的含量常较高。随着有机质的腐化，地基的沉降将增大；以工业残渣为主的填土，要注意其中可能含有水化物，因而遇水后容易发生膨胀和崩解，使填土的强度迅速降低，地基产生严重的不均匀变形。 3.洞室轴线选择的工程地质条件。

洞室轴线的选择主要是由地层岩性、岩层产状、地质构造以及水文地质条件等方面综合

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分析考虑。

⑴布置洞室的岩性要求。

①洞室工程的布置对岩性的要求：尽可能使地层岩性均一，层位稳定，整体性强，风化轻微，抗压与抗剪强度较大的岩层中通过。②岩浆岩和变质岩大部分均属于坚硬岩石，在这些岩石组成的岩体内建洞，只要岩石未受风化，且较完整，一般的岩石强度不成问题。在变质岩中有部分岩石是属于半坚硬的，在这些岩石组成的岩体内建洞容易崩塌，影响洞室的稳定性。③沉积岩的岩性比较复杂。总的来说，比上述两类岩石差。这类岩石有较坚硬的岩石，亦有较软弱的岩石，而且这些较软弱的岩石往往具有易风化的特性。在这类岩体中建洞，施工时围岩容易变形和崩塌，或只有短期的稳定性。 ⑵地质构造与洞室轴线的关系。

洞室轴线的位置确定，通常与岩体所处的地质构造的复杂程度有着密切的关系。岩层的产状及成层条件对洞室的稳定性有很大影响。 ①当洞室轴线平行于岩层走向时：

A．在水平岩层中，若岩层薄，彼此之间联结性差，又属不同性质的岩层，在开挖洞室（特别是大跨度的洞室）时，常常发生塌顶；如果水平岩层具有各个方向的裂隙，则常常造成洞室大面积的坍塌；因此在选择洞室位置时，最好选在层间联结紧密、厚度大不透水、裂隙不发育，又无断裂破碎带的水平岩体部位，这样对于修建洞室是有利的。（ 1 ）

（ 1 ） （2）

B．在倾斜岩层中，一般来说时不利的，因为此时岩层完全被洞室切割，若岩层间缺乏紧密联结，又有几组裂隙切割，则在洞室两侧边墙所受的侧压力不一致，容易造成洞室边墙的变形。（2）

（3）

C．在近似直立的岩层中，最好洞室同时开挖的长度，而采取分段开挖。若整个洞室位置处在厚层、坚硬、致密、裂隙又不发育的完整岩体内，其岩层厚度大于洞室跨度一倍或更大者，则情况例外；一定不能把洞室选在坚硬岩层的分界线上，特别不能将洞室置于直立岩层厚度与洞室跨度相等或小于跨度的地层内（3）。因为地层岩性不一样，在地下水作用

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下更容易促使洞顶岩层向下滑落，破坏洞室，给施工带来困难。

②当洞室轴线与岩层走向垂直正交时（由于断面形成一抛物线形的自然拱，因而岩层被开挖对岩体稳定性的削弱要小的多，其影响程度取决于岩层倾角大小和岩性的均一性。所以，是较好的洞室布置方案）：

A． 当岩层倾角较陡时，在这些岩层中开挖地下工程最好。（4）

（4）（5）

B． 当岩层倾角较平缓时，在洞顶就容易发生局部石块坍落现象，洞室顶部常出现阶梯

形特征。（5）

③洞室轴线穿过褶曲地层时： A． 洞室横穿向斜层时，在向斜的轴部有时可遇到大量地下水的威胁和洞室顶板岩块崩

落的危险。（6）

（6）（7）

B． 洞室轴线横穿背斜层时，由于背斜呈上拱形，能很好的将上覆岩层的荷重传递到两侧岩体中去。因而地层压力既小又较少发生洞室顶部塌坍的事故。但是应该注意岩层受到剧烈的动力作用被压碎，则顶板破碎岩层容易产生小规模掉块。故当洞室穿过背斜层也必须进行支撑和衬砌。（7） C． 洞室轴线与褶曲轴线重合时：

a． 当洞室穿过背斜轴部时，因背斜轴部

的岩层处于张力带，遭受过强烈破坏，故在轴部设置洞室一般是不利的。（1号洞室）

b． 当洞室置于背斜的翼部时，此时顶部

及侧部均处于受剪切力状态，而且由于地下水的存在，将产生动力压力，故而倾斜岩层可能产生滑动而引起压力的局部加强。（2号洞室）

c． 当洞室沿向斜轴线开挖时，对工程的

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稳定性极为不利，应另选位置。

D. 在断裂破碎带地区洞室位置的布置，应特别慎重： a． 当洞室轴线沿断层带的轴线布置时，因断层带

的两侧岩层容易发生移位，导致洞室发生毁坏，断层带中的岩块多未被胶结成岩，最容易崩落，同时亦是地下水渗漏的良好通道，故对地下工程影响极大。（1号洞室） b． 当洞室轴线与断层垂直时，虽然断层破碎带在

洞室内属局部地段，但在断裂破碎带处岩层压力增加，有时还能遇到高压的地下水，影响施工。若断层两侧为坚硬致密的岩层，容易发生相对移动。特别是遇到有几组断裂纵横交错的地段，洞室轴线应尽量避开。（2号洞室）

c． 在新生断裂或地震区域的断裂，因还处于活动时期，断裂变位还在复杂地持续过程

中，这些地段是不稳定的，不宜选作地下工程场地。

总之，在断裂破碎带地区洞室位置的选择时，洞室轴线与断裂破碎带轴线所成的交角大小，对洞室的稳定及施工的难易程度关系很大。所以，在断裂破碎带地区洞室位置的布置时，应与断层破碎带成最大角度通过。 4.隧道位置选择的一般原则。

㈠隧道位置选择的一般原则：

⑴选择地质构造简单、地层单一、岩性完整，无软弱夹层、工程地质条件较好的地段，在倾斜岩层中，以隧道走线垂直岩层走向为宜。

⑵选择在山体稳定、山形较完整、山体无冲沟、山洼等次地形切割不大、岩层基本稳定的地段通过。

⑶选择地下水影响小、无有害气体、无矿产资源和不含放射性元素的地层通过。当隧道通过工程地质及水文条件极复杂地段时，需要安排超前工程地质和水文地质工作。

⑷对低等级公路隧道选址，原则上应尽量避让各种不良地质现象地段；对于高级公路，在不良地质现象区选择隧道位置总的原则是： ① 尽量避让，以免对隧道造成毁灭性、破坏性影响。 ② 尽量选择在影响范围小，影响距离短，影响时间短的地段。 ③ 通过各方面因素综合发现考虑，把不良地质的影响减少到最低限度。

㈡洞口位置的选择：

⑴确保洞口、洞身的稳定，不留地质危害。

⑵便于施工场地布置，便于运输和弃渣处理，少占或不占可耕地。 ⑶洞口外接线工程数量少、里程短、工程造价低等。 ⑷对于水下隧道，主要应考虑地下水对洞口倒灌的影响。

㈢隧道围岩的稳定性： ① 山岩压力是评定隧道围岩稳定性的主要内容，亦是对隧道衬砌设计的主要依据。

围岩分类时初步设计阶段勘察工程地质评价的主要内容。围岩的分类采用多因素、多指标、定性、定量相结合的原理，以使围岩分类定性准确，且具有定量指标。

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