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中国地质大学地质工程考研总结.doc
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1、第一章绪论1.工程地质学是地质学的分支学科,它是一门研究与工程建设有关的地质问题、为工程建设服务的地质科学,属应用地质学的范畴2.地质环境涉及地壳表层和深部的地质条件以一定的作用,影响建筑物的安全、经济和正常使用;而建筑物的兴建又反馈作用于地质环境,使自然地质条件发生变化,最终又影响到建筑物自身。3.研究任务阐明建筑地区的工程地质条件,并指出对建筑物有利的和不利的因素;论证建筑物所存在的工程地质问题,进行定性和定量的评价,作出确切的结论;选择地质条件优良的建筑场址,并根据场址的地质条件合理配置各个建筑物;研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响,预测其发展演化趋势,并提出对地质环境合理运用和保护的
2、建议;根据建筑场址的具体地质条件,提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议,以及保证建筑物正常使用所应注意的地质规定;为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。4. 工程地质条件指的是工程建筑有关的地质因素的综合。地质因素涉及岩土类型及其工程性质、地质结构、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面,它是一个综合概念。5.工程地质问题指的是工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾或问题6、.工程地质学研究内容(1)岩土工程性质的研究 地球上任何类型的建筑物均离不开岩土体,无论是分析工程地质条件,或是评价工程地质问题,一方面要对岩土的工程性质进行研究 工程岩土学(2)工
3、程动力地质作用的研究 地壳表层由于受到各种自然营力涉及地球的内力和外力作用,尚有人类的工程经济活动,影响建筑物的稳定和正常使用。 工程动力地质学(3)工程地质勘察理论和技术方法的研究 为了查明建筑场区的工程地质条件,论证工程地质问题,对的地作出工程地质评价,以提供建筑物设计、施工和使用所需的地质资料,就需进行工程地质勘察。专门工程地质学(4)区域工程地质的研究 区域工程地质是为工程规划设计提供地质依据的。区域工程地质学7. 工程地质学的研究方与它的研究内容相适应的,重要有自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟实验法和工程地质类比法。四种研究方法各有特点,应互为补充,综合应用。其中自然历史分析
4、法是最重要和最主线的研究方法,是其它研究方法的基础a自然历史分析法是运用地质学理论查明工程地质条件和地质现象的空间条件,分析研究产生过程和发展趋势进行定性的判断,它是工程地质研究的基本方法.b数学力学分析法是对某一工程地质问题或工程动力地质现象,在进行自然历史分析之后,根据所拟定的边界条件和计算参数,运用理论公式或经验公式进行定量计算。c模型模拟实验法通过地质研究进一步结识地质原型,查明各种边界条件,已通过实验研究获得有关参数的基础上,结合建筑物的实际作用,对的的抽象出工程地质模型,运用相似材料或各种数学方法,在现和预测地质作用的发生和发展过程。d工程地质类比法它是一种定性的地质分析方法,通过
5、场地内的工程地质条件与地质分析相结合进行工程问题的分析及解答的方法,有时也做半定量的评价是对已建建筑物工程地质问题的评价经验用到自然地质条件相类似的拟建建筑物的方法。8. 举例说明工程地质学与其他学科的关系是如何的?工程地质学所涉及的知识范围是很广泛的,它必须有许多学科的知识作为自己的理论基础。除 了与地质学的各分支学科有密切关系外,还与其它许多学科相联系。例如,动力地质作用都是动力地质学 和工程地质学研究的对象,但前者重要是定性地研究其形态、分布、产生条件等方面内容;而后者不仅要 进行定性的研究,并且还要更进一步地研究其形成机制,定量地研究其发生、发展演化的规律,对工程建筑 物的影响限度,以
6、及有效的防治措施等。9.工程地质学与土力学的关系?工程地质学中的大量计算问题,事实上就是土力学和岩体力学中所研究的课题。因此,在广义的工程地质概念中,甚至将土力学和岩体力学也包含进去。土力学和岩体力学是从力学的观点研究土体和岩体的,它们应属力学范畴的分支学科。10,现代工程地质学的发展方向是:(1) 环境工程地质这是现代工程地质研究的热点由于人类工程社会经济活动对地质环境影响日益广泛而深刻,使地质环境出现不良后果,甚至地质灾害频发(2) 矿山工程地质近代矿山开采的特点是开采深度和范围愈来愈大,地质条件愈益复杂。(3) 地震工程地质地震是人类所面临的最严重的地质灾害(4) 海洋工程地质 向海洋索
7、取资源和开辟建设空间,是人类所面临的重大抉择11. 本课程内容工程动力地质作用的种类较多,但按其发生和发展的基本因素、动力来源来说,可划分为由地球内动力引起的、由地球外动力引起的和由人类工程经济活动引起的三大类。第一篇由地球内动力引起的工程动力地质作用,涉及活断层、地震和砂土地震液化的工程地质研究。 第二篇由地球外动力引起的工程动力地质作用,涉及岩石风化、斜坡的变形与破坏、渗透变形、岩溶的工程地质研究。第三篇由人类工程经济活动引起的工程动力地质作用,涉及诱发地震、地面沉降工程地质研究。12.不良地质现象:对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象。它泛指地球外动力作用为主引起的各种地质现象,如崩
8、塌、滑坡、泥石流、岩溶、土洞、河流冲刷以及渗透变形等,它们既影响场地稳定性,也对地基基础、边坡工程、地下洞室等具体工程的安全、经济和正常使用不利。13.工程地质 研究人类工程活动有关的地质环境及评价,合理运用和保护的科学.14.工程地质作用是工程建设有关的自然地质作用和工程地质作用的总称.15.工程定量地质评价是指通过理论计算,实验研究,实际测量后做出的量化的工程地址评价结论16地质灾害:是指在地球的发展演化过程中,由各种自然地质作用和人类活动所形成的灾害性地质事件17工程地质学的历史,现状和展望历史:在国际上,工程地质学作为地质学的分支学科,并独立形成一门科学仅有70数年(截至2023年)的
9、历史,是一门颇为年轻的学科。20世纪30年代,由于苏联的大规模国民经济建设,促使地质学和工程建筑科学互相渗透,工程地质学由此作为一门独立的科学诞生了。与此同时欧美国家工程地质工作也有所开展,但并未形成独立科学。现状:通过了几十年的发展,学科体系逐渐完善,形成了有多个分支学科的综合性学科。展望:从当今发展的趋势来看,现代工程地质的发展方向是;1.环境工程地质 2. 矿山工程地质 3. 地震工程地质 4. 海洋工程地质18举一亲身参与过的工程实例,说明工程地质工作的环节及内容 (1)收集已有资料(2)现场工程地质勘察(3)原位测试(4)室内实验 (5)计算模拟研究(6)工程地质制图成果(7)工程地
10、质报告 19、试述动力地质作用(物理地质现象)的类型及对工程建筑的影响 活断层对工程建筑的影响:活断层错动变形对建筑物的直接破坏;活断层对区域地质环境的影响,如地震、区域地壳稳定、水库地震等。 第二章 活断层工程地质研究1活断层是指目前正在活动着的断层,或是近期曾有过活动而不久的将来也许会重新活动的断层2美国原子能委员会能动断层做出了三条规定:在3502023内有过一次或多次活动的断层;与能动断层有联系的断层;沿该断裂带仪器记录到小震活动和多次的历史地震事件,或该断裂发生过蠕动。国际原子能机构增长了两条规定:在晚第四纪它们有过活动;该断裂有地面破裂的证据。日本的核电部门强调了“在最近也许发生活
11、动”的含义。3世界上著名的活断层,如圣安德烈斯断层(美国)、安纳托里亚断层(土耳其)、博格多断层(蒙古)、郯庐断裂(中国)4活断层的错动速率是以某一时期内断层两盘相对位移的平均值来表达的,一般认为错动速率1mma以上的即为较强烈的活断层了。5活断层对工程建筑物的影响表现为两个方面。一方面是由于活断层的地面错动直接损害跨越该断层修建的建筑物。另一方面是伴有地震发生的活断层,强烈的地震对较大范围内建筑物的损害6根据断层面位移的矢量方向与水平面的关系,可将活断层划分为倾滑断层与走滑断层也叫平移断层又可分为左旋断层和右旋断层。倾滑断层又可分为逆断层和正断层逆断层的构造应力状态是 近于水平 近于竖直。断
12、层面与水平面的夹角一般小于45o,且往往呈舒缓波状。逆断层的上盘(上升盘)分支和次生断裂往往较为发育,岩性破碎,地表变形强烈正断层的构造应力状态是 近于竖直, 近于水平,断层面与水平面的夹角一般大于45o,且往往呈参差状,断层带也较宽。正断层的上盘(下降盘)分支和次生断裂也往往较为发育,岩性破碎,地面变形强烈平移断层的构造应力状态是 和 均近于水平,断层面即为 、 之间的最大剪应力面,近于直立,断层线平直,而断层带极窄按断层的主次关系,又可将活断层分为主断层、分支断层和次级断层7活断层的活动方式基本有两种 以地震方式产生间歇性地忽然滑动的叫地震断层(粘滑型活断层) 以地震方式产生间歇性忽然滑动
13、 发生在强度较高的岩石中,断层带锁固能力强,危害大 沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动的叫蠕变断层(蠕滑型活断层) 沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动 发生在强度较低的软岩中,断层带锁固能力弱 一般无震发生,有时可伴有小震8断层后效蠕动位移现象 有的地震刚发生时,地表上见不到断层位移,通过数日或一年后,地表才出现这次地震产生的位移9活断层的错动速率,一般是通过精密地形测量(涉及精密水准和三角测量)和研究第四纪沉积物年代及其错位量而获得的10通过第四纪沉积物年代和错位量的研究,可以测定活断层在最新地质时期内的平均错动速率。11活断层的参数 a产状 断层面的走向、倾向和倾角遥感判读、宏观地质调查、震源机制
14、断层面解、裂缝、地震特性 。b长度和断距地震时地表断裂带长度和断层最大位移量 。一般:震级越大,震源深度越浅,地表断裂越长,断距越大。7.5级以上地震均出现地表错断,而小于5.5级的较少出现。c错动速率 现今错动速率:反复精密地形测量拟定 平均错动速率:最新沉积物的错动位移与沉积年代之比等级AAABCD错动速率 (/a)101100.110.010.1度)地面上出现的非连续性变形现象。按形成机制,地裂缝又可分为构造性的和非构造性的两种20构造性地裂的成生机制作:当震源断层错动时,由深部基岩向上输入具有明显方向性的P波初动或重要震相地震波,使地面土层产生大幅度振动。当质点位移幅值超过了其弹性极限
15、,或质点上的地震力超过了土的抗剪强度时,便产生了永久塑性变形21重力性地裂的表现形式有两种:由于斜坡失稳导致土体滑动,在滑动区边沿产生张性地裂;平坦地面的覆盖层沿着倾斜的下卧层层面滑动,导致地面产生张性地裂。此种形式大多发生在土质软弱的故河床内填筑土层的边界上。它对建筑物的危害不容忽视。22地基基底效应 强震时地震加速度很大,假如建筑物地基强度较低,就会导致地基承载力下降、丧失,以致错位、移动,由此导致建筑物的破坏,即为地基基底效应。地基基底效应又可分为三种,即地基强烈沉降或不均匀沉降、地基水平滑移和砂基液化23 滑坡发生的重要因素是厚层灵敏粘土层的破坏和透镜状薄砂层的振动液化24 在一个范围
16、较大的场地内,对震害有重大影响的工程地质条件为:岩土类型及性质、地质构造及地形地貌条件;水文地质条件25 提出建筑物抗震措施的建议1) 避开适动性断裂带和大断裂破碎带活动性断裂带是地震危险区,地震时地面断裂错动会直接破坏建筑物。大断裂破碎带也许会使震害加剧。2) 尽也许避开强烈振动效应和地面效应的地段作场地或地基。属此情况的有:强烈沉降的淤泥层、厚填土层、也许产生液化的饱水砂土层以及也许产生不均匀沉降的地基。3) 避开不稳定的斜坡或也许会产生斜坡效应的地段。这些地段是指已有崩塌、滑坡分布的地段、陡山坡及河坎旁4) 避免孤立突出的地形位置作建筑场地5) 尽也许避开地下水埋深过浅的地段作建筑场地6
17、) 岩溶地区地下不深处有大溶洞,地震时也许会塌陷,不宜作建筑场地对抗震有利的建筑场地条件应当是:地形较平坦开阔;基岩地区岩性均一坚硬,或上覆有较薄的覆盖层;若有较厚的土层,则应较密实:无断裂或有断裂但它与发震断裂无联系,且胶结较好;地下水埋藏较深;滑坡、崩塌、岩溶等工程动力地质现象不发育27基础的抗震设计(1)基础要砌置于坚硬、密实的地基上,避免松软地基。(2)基础砌置深度要大些,以防止地震时建筑物的倾倒。(3)同一建筑物不要并用几种不同型式的基础。(4)同一建筑物的基础,不要跨越在性质显著不同或厚度变化很大的地基土上。 (5)建筑物的基础要以刚性强的联结梁连成一个整体28震级:是衡量地震自身
18、大小的尺度,由地震所释放出来的能量大小所决定。烈度:地面震动强烈限度,受地震释放的能量大小、震源深度、震中距、震域介质条件的影响。在工程应用中常有地震基本烈度和设防烈度(设计烈度)之分。地震基本烈度:一定期间和一定地区范围内一般场地条件下也许遭遇的最大烈度。一个地区的平均烈度设防烈度(设计烈度):是抗震设计所采用的烈度。是根据建筑物的重要性、经济性等的需要,对基本烈度的调整场地烈度:同一基本烈度地区,场地条件不同而进一步划分,对基本烈度修正卓越周期:地震波在地层中传播时,通过各种不同性质的界面时,由于多次反射、折射,将出现不同周期的地震波,而土体对于不同的地震波有选择放大的作用,某种岩土体总是
19、对某种周期的波选择放大得突出、明显,这种被选择放大的波的周期即称为该岩土体的卓越周期。29简述振动破坏效应的分析方法。地震对建筑物振动破坏作用的分析方法有静力法和动力法两种。 静力分析方法:假定建筑物是刚性体,即地震时建筑物各部分的加速度与地面加速度完全相同。并且 规定地震作用于建筑物的力只是一个固定不变的力,它是由地面振动的最大加速度所引起的惯性力。据此 进行静力分析。 动力分析方法:目前应用最广泛的方法是简化的反映谱法。它假定建筑物结构为单质点系的弹性体, 作用于其基底的地震运动为简谐振动。所测得结构系统的动力反映,不仅取决于地面振动的最大加速度, 还取决于结构自身的动力特性。30简述地震
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