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课后习题答案_重庆大学_工程地质_试卷答案

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思考题及答案
第1章
【1】工程地质问题包括哪几个方面？
答：工程地质问题主要包括地质灾害问题，区域稳定性问题，地基沉降变形问题，地基、斜坡或洞室围岩的稳定性问题，渗漏问题等问题。
【2】工程地质学的定义。
答：工程地质学广义的讲是研究地质环境及其保护和利用的科学。狭义的讲是将地质学的原理运用于解决与工程建设有关的地质问题的一门学科，是岩土工程的重要组成部分。
【3】工程地质学的研究对象是什么？
答： 工程地质学的研究对象是工程地质条件与人类的工程建筑活动的矛盾。
【4】工程地质条件有哪些？
答：工程地质条件是与人类活动有关的各种地质要素的综合，包括地形地貌条件、岩土类型及其工程地质性质、地质结构与构造、水文地质条件、不良地质作用、以及天然建筑材料等六大方面，是一个综合概念。
【5】工程地质学的研究内容包括什么？
答：工程地质学研究内容主要包括地球与地貌、岩石与岩体、岩体的地质构造、第四纪堆积物与土的工程性状、地表水与地下水性质、不良地质现象及防治对策和岩土工程地质勘察等内容。
【6】工程地质学的分析方法有哪些？
答：工程地质学常用分析方法包括自然地质历史分析法，工程地质建模与计算，工程地质实验与现场试验，工程类比法。上述4种方法往往是结合在一起的，综合应用才能事半功倍。
第2章
[1] 地球的内圈和外圈各分为哪三圈？各圈层的性质如何？各有哪些特点？
答：地球的外部层圈有大气圈、水圈和生物圈。地球的内部层圈包括地壳、地幔和地核。
地壳是莫霍面以上的地球表层。地壳厚度是变化的，地壳物质的密度一般为2.6-2.9g/cm3，其上部密度较小，向下密度增大。地壳通常为固态岩石所组成，包括沉积岩、岩浆岩和变质岩三大岩类。
地幔是位于莫霍面之下，古登堡面之上。体积约占内圈总体积的80％，质量约占内圈总质量的67.8％，主要由固态物质组成。
地核是地球内部古登堡面至地心的部分，其体积占地球总体积的16.2％，质量却占地球总质量的31.3％，地核的密度达9.98-12.5 g/cm3。
[2] 矿物的定义是什么？矿物如何进行分类？常见的造岩矿物和造矿矿物有哪些？常见的原生矿物和次生矿物有哪些？
答：矿物是组成岩石的基本物质单元。矿物是地壳中的元素在各种地质作用下由一种或几种元素结合而成的天然单质或化合物，它是在地质作用中产生的，具有一定化学成分、结晶构造、外部形态和物理性质的天然物体。
自然界的矿物按其成因可分为三大类型：原生矿物、次生矿物、变质矿物。
按照矿物的物质成分分类：造岩矿物、造矿矿物。
造岩矿物指斜长石、正长石、石英、白云母、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、石榴石等组成岩石的常见矿物。金属造矿矿物指磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿、黄铁矿和方铅矿等组成矿产的常见矿物。
原生矿物：在成岩或成矿的时期内，从岩浆熔融体中经冷凝结晶过程中所形成的矿物，如石英、长石、辉石、角闪石、云母、橄榄石、石榴石等。次生矿物：指原生矿物遭受风化作用而形成的新矿物，如高岭石、蒙脱石、伊里石、绿泥石等；或在水溶液中析出生成的，如方解石、石膏、白云石等。
[3] 矿物的主要物理性质有哪些？如何根据矿物的性质进行标本识别？
答：矿物的物理性质主要包括形状、颜色、条痕、透明度、光泽、硬度、解理、断口、密度等。
研究矿物的物理性质，可作为对矿物进行鉴定的依据。矿物的物理力学性质是鉴别矿物的重要依据。除上述的矿物性质外，还有一些矿物具有独特的性质，这些性质同样是鉴定矿物的可靠依据，如导电性、磁性、弹性、挠性、延展性、脆性、放射性等等。
[4] 岩浆岩是怎样形成的？可分为哪几种类型？岩浆岩常见的矿物成分有哪些？岩浆岩的结构、构造特征是什么？岩浆岩的代表性岩石有哪些？
答：岩浆岩亦称火成岩，它是由炽热的岩浆在地下或喷出地表后冷凝形成的岩石。
岩浆岩按照成因可分为深成岩、浅成岩、喷出岩。
组成岩浆岩的矿物大约有30多种，按其颜色及化学成分的特点可分为浅色矿物和深色矿物两类。浅色矿物富含硅、铝成分，如正长石、斜长石、石英、白云母等；深色矿物富含铁、镁物质，如黑云母、辉石、角闪石、橄榄石等。
岩浆岩的结构是指岩石中（单体）矿物的结晶程度、颗粒大小、形状以及它们的相互组合关系。按岩石中矿物结晶程度划分：全晶质结构、半晶质结构、非晶质结构。按岩石中矿物颗粒的绝对大小划分：显晶质结构、隐晶质结构。按岩石中矿物颗粒的相对大小划分：等粒结构、不等粒结构、斑状结构。
岩浆岩的构造是指（集合体）矿物在岩石中排列的顺序和填充的方式所反映出来岩石的外貌特征。岩浆岩的构造特征，主要决定于岩浆冷凝时的环境。常见的岩浆岩构造有块状构造、流纹构造、气孔构造和杏仁状构造四种。
岩浆岩的代表性岩石有花岗岩、流纹岩、花岗斑岩、正长岩、正长斑岩、粗面岩、闪长岩、闪长玢岩、安山岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩、橄榄岩。
[5] 沉积岩是怎样形成的？可分为哪几种类型？沉积岩常见的矿物成分有哪些？沉积岩的结构、构造特征是什么？沉积岩的代表性岩石有哪些？
答：沉积岩的形成一般经过了先成岩石(岩浆岩、沉积岩或变质岩)遭受风化、剥蚀破坏，破坏产物被搬运至一定场所沉积下来，再固结成岩的过程。具体经过风化阶段、搬运阶段、沉积阶段和硬结成岩阶段四个阶段。
沉积岩中已发现的矿物在160种以上，其中比较重要的有20余种，构成了99％以上的沉积岩物质。最常见的矿物有氧化物，硅酸盐(长石类、黏土类矿物、云母类矿物)、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等矿物
沉积岩的结构按成因可分为碎屑结构、非碎屑结构（泥质结构、结晶结构和生物结构）。
沉积岩的构造主要是层理构造，水平层理，斜层理，交错层理。
常见沉积岩：砾岩、砂岩、粉砂岩、页岩、泥岩、黏土、石灰岩、白云岩、泥灰岩、硅质岩、火山碎屑岩。
[6] 什么是变质作用？变质作用有哪些类型？变质岩的主要矿物组成、结构、构造特征是什么？变质岩的代表性岩石有哪些？
答：由原先存在的固体岩石 (火成岩、沉积岩或早期变质岩)在岩浆作用（高温、高压、化学活动性气体）或构造作用下使得原岩在成分、结构构造方面发生改变而形成新的岩石的改造过程称为变质作用
根据变质作用的因素及变质岩形成条件，可将变质作用分为：接触变质作用、区域变质作用、动力变质作用、交代变质作用。
变质岩是原岩受高温高压等变质作用而成，因此变质岩的化学成分及矿物成分具一定的继承性，另一方面变质作用与岩浆作用、沉积作用又有所不同。组成变质岩的矿物，一部分是与岩浆岩或沉积岩所共有的，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石等；另一部分是是变质作用所特有的变质矿物，如红柱石、矽线石、蓝晶石、硅灰石、刚玉、绿泥石、绿帘石、绢云母、滑石、叶蜡石、蛇纹石、石榴子石等。
变质岩的结构是指构成岩石的各矿物颗粒的大小、形状以及它们之间的相互关系。变质岩的结构有变余结构、变晶结构和碎裂结构三种。
变质岩的构造是鉴定变质岩主要特征，也是区别于其他岩石的特有标志。一般按成因变质岩的构造可分为片麻状构造、片状构造、板状构造、块状构造、千枚状构造五种。
变质岩的代表性岩石有: 板岩、片岩、千枚岩、片麻岩、矽卡岩、石英岩、角岩、云英岩、蛇纹岩、混合岩、大理岩、断层角砾岩、糜棱岩、碎裂岩、片理化岩。
[7] 三大类岩石在物质组成、结构、构造上的异同有哪些？岩石标本的鉴定方法是怎样的？如何对三大类岩石进行鉴定？三大类岩石是如何相互转化的？
答：三大类岩石具有不同的形成条件和环境，而岩石形成所需的环境条件又会随着地质作用的进行不断地发生变化。沉积岩和岩浆岩可以通过变质作用形成变质岩。在地表常温、常压条件下，岩浆岩和变质岩又可以通过母岩的风化、剥蚀和一系列的沉积作用而形成沉积岩。变质岩和沉积岩当进入地下深处后，在高温高压条件下又会发生熔融形成岩浆，经结晶作用而变成岩浆岩。因此，在地球的岩石圈内，三大岩类处于不断演化过程之中。
标本鉴定略。
[8] 岩石的容重、比重、密度、孔隙率、孔隙比的含义是什么？如何计算？
答：岩石比重是单位体积岩石固体部分的重量与同体积水的重量(4℃)之比。
岩石重度是单位体积岩石的重量。
岩石孔隙率指岩石孔隙和裂隙体积与岩石总体积之比。
[9] 岩石的水理性质通常包括哪些？岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性分别指什么？怎样来表示？
答：岩石水理性质系指岩石与水相互作用时所表现的性质，通常包括岩石吸水性、透水性、软化性和抗冻性等。
岩石在一定试验条件下的吸水性能称为岩石吸水性。岩石吸水率()系指岩石试件在常温常压下自由吸入水的重量()与岩石干重()之比值，以百分数表示。
岩石的透水性，是指土或岩石允许水透过本身的能力。透水性的强弱取决于土或岩石中孔隙和裂隙的大小，透水性的强弱以渗透系数来表示。
岩石浸水后强度降低的性能称为岩石的软化性。岩石软化性与岩石孔隙性、矿物成分、胶结物质等有关。岩石软化性大小常用软化系数
岩石抵抗冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。岩石的抗冻性通常采用抗冻系数及重量损失率来表示。
[10] 岩石的力学性质包括哪些内容？岩石的应力应变关系有何特点？分为哪几个阶段？岩石的破坏方式有哪些？
答：岩石的力学性质，主要是变形特性和强度特性。前者是在外力作用下岩石中的应力与应变的关系特性；后者则为岩石抵抗应力破坏作用的性能。
岩石在外力作用下要产生变形，其变形性质可分为弹性变形和塑性变形，破坏方式有塑性和脆性破坏之分。
岩石变形过程划分为四个阶段：① 孔隙裂隙压密阶段② 弹性变形至微破裂稳定发展阶段③ 塑性变形阶段至破坏峰值阶段④ 破坏后峰值跌落阶段至残余强度阶段
[11] 什么是岩石的蠕变和松弛？
答：岩石的蠕变是指岩石在恒定应力不变的情况下岩石的变形随时间而增长的现象。岩石的蠕变实质上是岩石恒定加荷后岩石内部裂隙孔隙逐渐压密的过程。岩石的蠕变特性可以通过在岩石试件上加一恒定荷载，观测其变形随时间的发展状况，即蠕变试验来研究。
岩石的松弛是指当岩石保持应变恒定时，应力随着时间的延长而降低的现象。
[12] 岩石的抗压强度、抗剪强度和抗拉强度是如何表示的？各有怎样的破坏形式？
答：岩石抗压强度也就是岩石在单轴受压力作用下抵抗压碎破坏的能力，相当于岩石受压破坏时的最大压应力。
抗剪强度是岩石抵抗剪切破坏的能力。相当于岩石受剪切破坏时，沿剪切破坏面的最大剪应力。由于岩石的组成成分和结构与构造比较复杂，在应力作用下剪切破坏的形式有多种。抗剪断试验、抗切试验、弱面抗剪切试验。
岩石试件在单轴拉伸荷载作用下所能承受的最大拉应力就是岩石的抗拉强度。
[13] 影响岩石工程地质性质的因素有哪些？岩浆岩、沉积岩和变质岩的工程地质性质如何评价？
答：岩石作为建筑物地基或岩体和建筑材料，在应用时，必须注意影响其物理力学性质变化的因素。影响的因素是多方面的，主要的有两方面：一是形成岩石的组成成分、结构与构造及成因等；二是风化和水等外部因素的影响。
由于不同的生成条件，各种岩浆岩的结构、构造和矿物成分亦不相同，因而岩石的工程地质及水文地质性质也各有所异。所以具体是什么种类的岩浆岩及力学性质是影响岩石工程性状的最主要因素。
沉积岩按其结构特征可分为碎屑岩、泥质岩及生物化学岩等，不同的沉积岩岩石的工程地质及水文地质性质也各有所异。所以具体是什么种类的沉积岩及力学性质是影响岩石工程性状的最主要因素。
变质岩是由岩浆岩或沉积岩受温度、压力或化学性质活泼的溶液的作用，在固态下变质而成的，故其工程性质与原岩密切相关。所以具体是什么种类的变质岩及力学性质是影响岩石工程性状的最主要因素。
第3章
[1] 什么是地质作用？地质作用有哪些类型？
答：经过漫长的地质年代，可能导致地球面貌的巨大变化。地质学中将自然动力促使地壳物质成分、结构及地表形态变化发展的作用叫做地质作用
地质作用分为外动力地质作用和内动力地质作用。
[2] 内动力地质作用分为哪些类型？哪种作用占主导地位？其影响因素有哪些？
答：内动力地质作用是由地球内部的能量，如地球的旋转能、重力能和放射性元素蜕变产生的热能所引起的。内动力地质作用包括地壳运动、岩浆作用、变质作用和地震作用。
各种内动力地质作用相互关联，地壳运动可以在地壳中形成断裂，引发地震，并为岩浆活动创造通道。而地壳运动和岩浆活动都可能引起变质作用。由此可见，地壳运动在内动力地质作用中常起主导作用。
[3] 外动力地质作用包括哪五种？其影响因素有哪些？外动力作用的方式是怎样的？
答：外动力地质作用是由地球外部的能量引起的。主要来自宇宙中太阳的辐射热能和月球的引力作用，它引起大气圈、水圈、生物圈的物质循环运动，形成了河流、地下水、海洋、湖泊、冰川、风等地质营力，从而产生了各种地质作用。
外力动地质作用，一方面通过风化和剥蚀作用不断地破坏露出地面的岩石；另一方面又把高处剥蚀下来的风化产物通过流水等介质，搬运到低洼的地方沉积下来重新形成新的岩石。
外动力地质作用主要影响因素是气候和地形。
[4] 什么是绝对地质年代？什么是相对地质年代？绝对地质年代和相对地质年代是怎样确定的？各有哪些确定方法？
答：绝对地质年代是指地层形成到现在的实际年数，是用距今多少年以前来表示。
相对地质年代是指地层形成的先后顺序和地层的相对新老关系，是由该岩石地层单位与相邻已知岩石地层单位的相对层位的关系来决定的。
绝对地质年代的确定一般根据放射性同位素的蜕变规律，来测定岩石和矿物年龄。
相对地质年代的常用方法有地层层序法、生物层序法、岩性对比法和地层接触关系法等。
[5] 地貌按形态和成因可划分哪几种类型？
答：地貌形态是由地貌基本要素所构成。地貌基本要素包括：地形面、地形线和地形点。
地貌单元主要包括剥蚀地貌、山麓斜坡堆积地貌、河流地貌、湖积与海岸地貌、冰川地貌、风成地貌。
[6] 地壳运动有哪两种基本类型？各类型主要形成哪些地质构造？
答：地壳运动基本类型有两种：升降运动和水平运动。
壳的垂直升降运动有海侵、海退。水平运动的结果导致产生巨大的褶皱构造及平移断层的形成。
[7] 水平岩层和倾斜岩层在地质图上如何表现？
答：水平岩层指的是岩层平行水平面或大致平行水平面的岩层，即岩层和水平面之间的夹角为0º或接近0º (<5º)。
水平岩层发育地区，常具有下列特征：(1) 水平岩层的地质界线(岩层分界面和地表面的交线)和地形等高线平行或重合，随等高线的弯曲而弯曲。(2) 在岩层没有发生倒转的情况下，新岩层位于老岩层之上，新岩层出露的位置也比老岩层要高。(3) 水平岩层的分布和出露形态，受地形的控制。水平岩层的露头高度取决于岩层的厚度和地面的坡度
倾斜岩层在地质图上的表现，岩层露头的宽度，厚度，相反相同，相同相反，相同相同。
[8] 什么叫岩层产状？产状三要素是什么？岩层产状是如何测定和表示的？什么是岩层倾向与地面坡向关系的“V”字型法则？
答：岩层是指由两个平行或近于平行的界面所限制的，同一岩性组成的层状岩石。岩层的产状是指岩层在空间的展布状态。地质学上用走向、倾向、倾角三个要素来确定岩层的产状。
若岩层面在野外出露清晰，可用地质罗盘直接测量其产状要素。另外，也可采用一些间接的方法来求产状要素，如在大比例地形地质图上求产状要素。
露头是一些暴露在地表的岩石。它们通常在山谷、河谷、陡崖以及山腰和山顶这些位置经常出现。若地面平坦，岩层露头沿走向呈直线状延伸。一般情况下，岩层的出露线与地形等高线是相交的。在岩层走向与沟谷和坡脊的延伸方向垂直或大角度斜交的情况下，岩层在穿过沟谷或坡脊时，露头线均呈近似的“V”字形态，并表现出一定的规律。
[9] 什么叫褶皱？褶皱构造的成因包括哪几种？什么叫褶曲？褶曲的要素及基本形态有哪些？如何识别褶曲并判断其类型？褶皱的工程评价如何？
答：褶皱指岩石在主要由地壳运动所引起的地应力长期作用下所发生的永久性弯曲变形。
褶皱的基本单位是褶曲。褶曲是发生了褶皱变形岩层中的一个弯曲。
褶曲的两种基本形式是背斜和向斜。褶皱构造的成因主要包括水平挤压作用、水平扭动作用和垂直运动。
褶曲是褶皱构造中的弯曲，是褶皱构造的组成单位。对褶曲各个组成部分给予一定的名称，称为褶曲要素。褶曲要素有核部，翼部，翼间角，转折端，枢纽，轴面，轴迹，脊线，槽线。
褶皱的野外识别方法主要有穿越法、追索法两种。
[10] 什么是节理？节理从其成因、节理与岩层产状关系、力学性质、节理走向与所在褶曲的轴向的关系如何进行分类？节理的发育程度如何分级？如何定量的表示节理发育程度？如何进行节理的统计调查？节理玫瑰花图的含义？如何绘制节理玫瑰花图？
答：节理或称裂隙，是岩层裂开有破裂面但两侧岩石没有显著位移的小型断裂构造。节理按成因分为原生节理、构造节理和表生节理。节理按力学性质可分为张节理和剪节理两种。节理按与岩层产状的关系可分为走向节理、倾向节理、斜向节理和顺层节理四种。根据节理走向与所在褶曲的轴向的关系分为纵节理、横节理和斜节理。
按节理的组数、密度、长度、张开度及充填情况，对节理发育情况分级，裂隙不发育，裂隙较发育，裂隙发育，裂隙很发育。
为反映节理分布规律及对岩体稳定性的影响，需要进行节理的野外调查和室内资料整理工作，并利用统计图式，把岩体节理的分布情况表示出来。调查应包括以下内容：1）节理的成因类型、力学性质。2）节理的组数、密度和产状。节理的密度一般采用线密度或体积节理数表示，线密度以“条/m”为单位计算，体积节理数用单位体积内的节理数表示。3）节理的张开度、长度和节理面壁的粗糙度。4）节理的充填物质及厚度、含水情况。
节理倾向玫瑰花图的编制方法大同小异，只不过因为每条节理的倾向只有一个数值，因此作图时，要用整个圆。倾角玫瑰花图可和倾向玫瑰花图编在一个图内，用不同的颜色分别代表倾向和倾角玫瑰花图。
[11] 什么叫断层？断层的要素有哪些？断层如何进行分类？断层有哪些组合类型？断层的野外特征有哪些？如何进行断层的识别？
答：断层是指岩体在构造应力的作用下发生断裂且断裂面两侧岩石有显著相对位移的断裂构造。
断层通常由以下几个要素组成：断层面和破碎带，断层线，断盘，断距。
断层的分类方法很多，所以会有各种不同的类型。可根据断层两盘相对错动、断层面产状与两盘岩层的产状关系、断层面产状与褶皱轴线(或区域构造线)的关系和断层的力学性质来进行分类。
断层的野外特征：1）地形地貌上的特征：陡峭的断层崖、沟谷和峡谷地貌以及山脊错断、断开，河谷跌水瀑布，河谷方向发生突然转折等，很有可能均是断裂错动在地貌上的反映。2）地层特征：若岩层发生不对称的重复或缺失，岩脉被错断，或者岩层沿走向突然中断，与不同性质的岩层突然接触等，这些地层方面的特征，则进一步说明断层存在的可能。3）断层面特征：断层的伴生构造是断层在发生、发展过程中遗留下来的痕迹。常见的有牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥和断层擦痕。这些伴生构造现象是野外识别断层存在的可靠标志。另外，有泉水、温泉呈线状出露的地方有可能存在断层，而且可能是逆断层。4）其它标志：断层的存在常常控制水系的发育，并可引起河流遇断层面而急剧改向，甚至发生河谷错断现象。湖泊、洼地呈串珠状排列，往往意味着大断裂的存在；温泉和冷泉呈带状分布往往也是断层存在的标志；线状分布的小型侵入体也常反映断层的存在。
活动性断裂的判别标志主要有：1）全新世以来的第四系地层中发现有断裂(错动)或与断裂有关的伴生褶曲。2）断裂带中的侵入岩浆其绝对年龄新或者对现场新地层有扰动或接触烘烤剧烈。3）沿断层带的断层泥及破碎带多未胶结，断层崖壁可见擦痕和错碎岩粉。4）在断层带附近地区有现代地震、地面位移和地形变以及微震发生。5）沿断裂带地热温泉、地磁及各种气体数值一般偏高。
[12] 地质图按内容可分为哪几类？地质图按制作方法可分为哪几类？地质图的读图步骤有哪几个？各种构造现象在地质图上如何表现？
答：按地质图内容可分为普通地质图、构造地质图、第四纪地质图、基岩地质图、水文地质图、工程地质图等。
地质图一般包括图名、图表、图例、岩层性质及接触关系、地质年代及分布规律、地质构造等内容，按地质图的制作方法和用途可分为地质平面图、地形地质平面图、立体地质图、综合地层柱状图、地质剖面图、地层等高线图、水平断面图等。
地质图的读图步骤：读图名和比例尺、读图幅的出版时间和引用资料说明、判明图的方位、读图例、读地层柱状图、读地质剖面图、图面阅读。
岩层的产状：可利用地形等高线与地层露头的关系求倾斜岩层的产状。
褶曲两翼的地层呈对称分布，中间老、两边新者是背斜，中间新、两边老者是向斜。在地质图上也主要是用这种方法并结合图上标注的岩层产状符号来判识背、向斜褶曲之存在。
断层的出露线(断层线)在彩印地质图上用红色粗线条表示，不同性质的断层表示方法不相同。读图时，须认真分析断层所造成的各种构造现象，如地层分界线及其它地质界线被断层错移；局部地段地层发生缺失或非对称性重复；地层产状在靠断层附近出现突然变化等。这样，可以加深对于断层特征的认识。
相邻地层以整合关系接触时，在地质图上表现为两者时代连续，产状一致，地层界线彼此平行，若地层之间呈角度不整合关系接触，则在地质图上表现为相邻地层之间时代不连续，中间缺失部分时代地层，且两者产状不一致，地质界线不平行。
[13] 褶皱构造、节理构造和断层构造对工程有哪些影响？
答：褶皱构造对工程建筑有以下几方面的影响：
(1)褶曲核部岩层由于受水平挤压作用，产生许多裂隙，直接影响到岩体完整性和强度高低，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，如路桥、坝址、隧道等，必须注意防治岩层的坍落、漏水及涌水问题。
(2)在褶曲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，且边坡倾向与岩层倾向一致，边坡坡角大于岩层倾角，则容易造成顺层滑动现象。如果开挖边坡的走向与岩层走向的夹角在40º以上，两者走向一致，且边坡倾向与岩层倾向相反或者两者倾向相同，但岩层倾角更大，则对开挖边坡的稳定较有利。因此，在褶曲翼部布置建筑工程时，重点注意岩层的倾向及倾角的大小。
(3)对于隧道等深埋地下工程，一般应布置在褶皱的翼部，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。
节理与地面和地下工程的关系都很密切，主要表现在以下几个方面。
(1)节理破坏了岩石的整体性，增大了地下硐室和坑道顶板岩石垮塌的可能性，同时也增加了施工的难度。因此，设计和施工中应考虑避开节理特别发育的地段。对地表岩石来说，大气和水容易进入到节理裂隙中，从而加剧了岩石的风化。故当主要节理面与坡面倾向近相一致，且节理倾角小于坡角时，常引起边坡失稳。
(2)节理可能成为地下水运移的通道，导致矿井、地下建筑施工过程中发生突水事故。同时，节理裂隙还可能作为煤矿中瓦斯运移的重要通道。
(3)若节理缝隙被黏土等物质所充填润滑，节理面成为软弱结构面，从而使斜坡体易沿节理面产生滑动，工程施工中对此须予以高度的重视。
(4)在挖方和采石时，可以利用节理面，以提高工效。
(5)在节理发育的岩石中，有可能找到裂隙地下水作为供水资源。
(6)直接座落在岩石上高层建筑的浅基础需要凿除裂隙发育面。
(7)高荷载水平的桩基持力层入岩深度宜选在裂隙相对不发育的中风化或微风化基岩中。
断层发育地区修建隧道最为不利。当隧道轴线与断层走向平行时，应尽可能避开断层破碎带；而当隧道轴线与断层走向垂直时，为避免和减少危害，应预先考虑支护和加固措施。由于开挖隧道代价较高，为缩短其长度，往往将隧道选择在山体比较狭窄的鞍部通过。从地质角度考虑，这种部位往往是断层破碎带或软弱岩层发育部位，岩体稳定性较差，属于地质条件不利地段。此外，沿河各段进行公路选址时也要特别注意与断层构造的关系。当线路与断层走向平行或交角较小时，路基开挖易引起边坡发生坍塌，影响公路施工和使用。
选择桥址时要注意查明桥基部位有无断层存在。一般当临山侧边坡发育有倾向基坑的断层时，易发生严重坍塌，甚至危及邻近工程基础的稳定性。
第4章
[1] 什么是岩体?岩体结构包括哪两个要素？岩体按完整程度如何分类？
答：岩体是指由一种或多种岩石组成并由各类结构面及其所切割的结构体所构成的且赋存于一定的地质环境中的刚性地质体。
岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合形式，它包括结构面和结构体两个要素。
岩体完整程度根据完整性系数分为完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎。
[2] 什么是结构体？结构体有哪些类型？什么是结构面？结构面如何分类？结构面的主要特征有哪些？结构面有哪些基本的工程特征？
答：结构体指岩体中被结构面切割而产生的单个岩石块体。由于各种成因结构面的组合，在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态。
结构面是指存在于岩体中的各种不同成因、不同特征的地质构造形迹界面，如断层、节理、层理、软弱夹层及不整合面等。
按地质成因可把结构面分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三类。
结构面的特征包括结构面的规模、形态、物质组成、延展性、密集程度、张开度和充填胶结特征等
[3] 结构面的规模、形态、物质组成、延展性、密集程度、张开度和充填胶结等特征如何来描述？
答：1) 结构面的规模：不同类型的结构面，其规模大小不一。大者如延展数十千米，宽度达数十米的破碎带；小者如延展数十厘米至数十米的节理，甚至是很微小的不连续裂隙。它们对工程的影响是不一样的，有时小的结构面对岩体稳定也可起控制作用。
2) 结构面的形态：结构面的平整、光滑和粗糙程度对结构面的抗剪性能有很大的影响。自然界中结构面的几何形状非常复杂，大体上可分为五种类型：平直状、波状起伏、锯齿状、台阶状、不规则状。结构面的形态对结构面抗剪强度有很大的影响，一般平直光滑的结构面有较低的摩擦角，粗糙起伏的结构面则有较高的抗剪强度。
3) 结构面的延展性: 结构面的延展性也称连续性，有些结构面延展性较强，在一定工程范围内切割整个岩体，对稳定性影响较大，但也有一些结构面比较短小或不连续，岩体强度一部分仍为岩石(岩块)强度所控制，稳定性较好。因此，在研究结构面时，应注意调查研究其延展长度及规模。结构面的延展性可用线连续性系数及面连续性系数表示。
4) 结构面的密集程度：结构面的密集程度反映了岩体的完整性，通常用结构面间距和线密度来表示结构面的密集程度。线密度是指单位长度(m)上结构面的条数。一般线密度是取一组结构面法线方向上，平均每米长度上的结构面数目。线密度的数值愈大，说明结构面愈密集。不同量测方向的K值往往不等，因此，两垂直方向的K值之比，可以反映岩体的各向异性程度。
5) 结构面的张开度和充填情况：是指结构面的两壁离开的距离，可分为4级：
闭合的：张开度小于0.2mm；微张的：张开度在0.2～1.0mm；张开的：张开度在1.0～5.0mm；宽张的：张开度大于5.0mm。
闭合结构面的力学性质取决于结构面两壁的岩石性质和结构面粗糙程度。微张的结构面，因其两壁岩石之间常常多处保持点接触，抗剪强度比张开的结构面大。张开的和宽张的结构面，抗剪强度则主要取决于充填物的成分和厚度，一般充填物为黏土时，强度要比充填物为砂质时的更低，而充填物为砂质者，强度又比充填物为砾质者更低。
[4] 什么是软弱夹层？软弱夹层按成因如何进行分类？软弱夹层对工程有何影响？
答：软弱夹层指岩体中夹有强度很低或被泥化、软化、破碎的薄层。
原生软弱夹层是与周围岩体同期形成，但性质是软弱的夹层；构造软弱夹层主要是沿原有的软弱面或软弱夹层经构造错动而形成，也有的是沿断裂面错动或多次错动而成，如断裂破碎带等；次生软弱夹层是沿薄层状岩石、岩体间接触面、原有软弱面或较弱夹层，由次生作用(主要是风化作用和地下水作用)参与形成的。
软弱夹层受力时很容易滑动破坏而引起工程事故，它可以使斜坡产生滑动灾害，使危岩体崩塌，使地下洞室围岩断裂破坏，使岩石地基与路基失稳等。这些灾害均与软弱夹层关系密切，所以在进行岩体工程设计及施工过程中务必加强软弱夹层的勘探与研究，努力查明软弱夹层力学性质及变形特征，采取合理的工程措施，以避免灾害及工程事故的发生。
[5] 什么是岩体结构？岩体结构有哪些类型？各种类型的岩体结构有什么特征？
答：岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。不同的岩体结构类型具有不同的工程地质特性(承载能力、变形、抗风化能力、渗透性等)。
岩体结构的基本类型可分为整体结构、块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构5大类。
岩体结构特征
结构类型
地 质 背 景
结 构 面 特 征
结 构 体 特 征
形 态
强度(MPa)
整体结构
岩性单一，构造变形轻微的巨厚层岩层及火成岩体，节理稀少
结构面少，l～3组，延展性差，多呈闭合状，一般无充填物，tanφ≥O.6
巨型块体
>60
块状结构
岩性单一，构造变形轻微～中等的厚层岩体及火成岩体，节理一般发育，较稀疏
结构面2～3组，延展性差，多闭合状，一般无充填物，层面有一定结合力，tanφ＝0.4～O.6
大型的方块体、菱块体、柱体
一般>60
层状结构
构造变形轻微～中等的中厚层状岩体(单层厚>30cm)，节理中等发育不密集
结构面2～3组，延展性较好，以层面、层理、节理为主，有时有层间错动面和软弱夹层，层面结合力不强，tanφ＝0.3～0.5
大～中型层块体、柱体、菱柱体
>30
碎裂结构
岩性复杂，构造变动强烈，破碎遭受弱风化作用或软硬相间的岩层组合，节理裂隙发育、密集
各类结构面均发育，组数多，彼此交切或节理、层间错动面、劈理带软弱夹层均发育，结构面组数多较密集～密集，多含泥质充填物，结构面形态光滑度不一，tanφ=0.2～0.4
形状大小不一，以小型块体、板柱体、板楔体、碎块体为主
含微裂隙，
强度一般<30
散体结构
岩体破碎，遭受强烈风化，裂隙极发育，紊乱密集
以风化裂隙、夹泥节理为主，密集无序状交错，结构面强烈风化、夹泥、强度低
以块度不均的小碎块体、岩屑及夹泥为主
碎块体，手捏即碎
[6] 岩体的变形有哪些特点？影响岩体变形性质的因素有哪些？岩体的强度特性有哪些？
答：岩体的变形通常包括结构面变形和结构体变形两部分。
岩体的应力—应变曲线一般可分为四个阶段，OA段曲线呈凹状缓坡，这是由于节理压密闭合造成的；AB段是结构面压密后弹性变形阶段，BC段呈曲线形，它表明岩体产生塑性变形或开始破裂，C点的应力值就是岩体的极限强度。过C点后曲线开始下降，表明岩体进入全面的破坏阶段。
岩体强度是指岩体抵抗外力破坏的能力，岩体是由岩块和结构面组成的地质体，因此其强度必然受到岩块和结构面强度及其组合方式(岩体结构)的控制，和岩块一样，也有抗压强度、抗拉强度和剪切强度。
[7] 岩体的水力学特性有哪些？地下水对岩土体有哪些力学作用？
答：岩体的水力学性质是岩体力学性质的一个重要方面，它是指岩体与水共同作用所表现出来的力学性质。水在岩体中的作用包括两个方面：一方面是水对岩石的物理化学作用，在工程上常用岩体的软化系数来表示；另一方面是水与岩体相互耦合作用下的力学效应，包括空隙水压力与渗流动水压力等的力学作用效应。在空隙水压力的作用下，首先是减少了岩体内的有效应力，从而降低了岩体的剪切强度。另外，岩体渗流与应力之间的相互作用强烈，对工程稳定性也具有重要的影响。
[8] 岩体的破坏方式有哪些？岩体内的应力分布规律怎样？如何进行测量？有哪些测量方法？
答：岩体的破坏方式与破坏机制与受力条件及岩体的结构特征有关。一般当岩体结构类型不同时，其破坏方式也不同。从宏观分析，岩体的破坏方式主要有4种：脆性崩塌破裂、整体滑动破坏、局部剪切破坏、基底隆起破坏四种。
岩体的自重应力随深度呈线性增长，在一定的深度范围内，岩体基本上处于弹性状态。但当埋深较大时，岩体的自重应力就会超过岩体的弹性限度，岩体将处于潜塑状态或塑性状态。
由于岩石圈的构造运动，不仅在岩体中产生各种变形行迹，而且还在岩体中引起一定的构造残余应力，称为构造应力。地壳运动在岩体内造成的构造应力是复杂的，其主要特征是具有很强的方向性。在漫长的地质演化历史过程中，岩石圈始终处于不断地构造运动中，在岩体中残余的构造应力既有古构造应力，也有当今正在活动的构造应力。
量测岩体应力的目的是为了了解岩体中的应力的大小和方向，从而为分析岩体工程的受力状态以及为支护和岩体加固提供依据，同时也可用来预报岩体失稳破坏。目前在国内外最常用的应力量测是水压致裂法、钻孔套心应力解除法和应力恢复法（扁千斤顶法）三种方法。
[9] 围岩的变形特征和破坏方式有哪些？影响围岩稳定性的因素有哪些？围岩稳定性如何定量评价？保障地下洞室围岩稳定性的处理措施有哪些？
答：洞室围岩的破坏方式主要包括洞室顶部围岩冒顶破坏、洞室两侧围岩侧向鼓出破坏和洞室底部围岩隆起破坏三种。
在做洞室围岩稳定分析之前首先要了解影响拟设计工程隧道围岩岩性、岩层的倾角、地质构造发育程度、岩体结构类型、地下水的发育情况以及围岩天然应力等影响围岩稳定性的因素。
围岩稳定分析方法通常有解析分析法，赤平极射投影分析方法等。
保证隧道洞室围岩稳定性的处理措施包括以下几个方面：(1)在隧道洞室设计时首先要进行详细的工程地质勘察和方案论证。(2)根据围岩的地质勘察资料进行详细的隧道工程施工设计，设计要多方案比较论证完善并确定最优方案，同时根据施工情况和监测情况反馈修改不断完善设计方案。(3)根据场地的地质条件选择合理的施工方法，现代隧道施工方法主要有新奥法和盾构法。(4)在施工时保护洞室完整围岩原有的强度和承载能力，合理施工，尽量减少围岩的扰动，并对因地质构造破碎的围岩和富水的围岩进行注浆加固、封闭裂隙、止水及引导水流等措施。(5)隧道洞室加固措施包括对洞室洞壁的支撑、注浆加固、衬砌、注浆锚杆加固、喷射混凝土护壁等。(6)洞室围岩开挖过程中应做稳定性实时监测。
[10] 边坡破坏机理是什么？破坏类型及影响因素有哪些？岩体稳定性分析的方法主要有哪些？各自有何特点？边坡稳定性的理论计算方法？如何进行边坡稳定性评价与边坡加固设计？
答：岩质边坡破坏类型有平面破坏、楔形破坏、圆弧破坏、倾倒破坏。
影响边坡稳定的因素有：岩石性质、岩体结构、水的作用、风化作用、地震力、地形地貌及人为因素等。
岩体稳定性分析常用的方法有三种，即工程地质类比法、赤平面投影法和边坡稳定性理论计算法。
岩体内在的各类软弱结构面是影响岩体稳定的主要因素，而其他因素一般是通过结构面对岩体稳定性施加影响。岩质边坡的变形破坏，往往是受几组主要结构面所控制。结构面或结构面组合线的产状及其与边坡临空面的关系对边坡稳定性的影响极大。可应用图解法找出结构面及其与边坡临空面方位的组合关系，从而分析边坡的稳定性。按边坡岩体内结构面组数的多少，可将岩质边坡分为一组结构面、两组结构面、三组结构面和多组结构面边坡。
岩质边坡变形破坏失稳的主要破坏形式是滑坡与崩塌。边坡失稳常常是沿着顺层软弱结构面滑移失稳。边坡的稳定计算，主要是滑动破坏(即滑坡)的计算。目前有规范安全系数法、折线滑动法、毕肖普等圆弧滑动法、有限单元法等四大类。
不稳定边坡首先要在坡顶和坡面进行削坡处理，然后在坡面上采用锚杆注浆土钉墙加固处理，并对滑动界面进行注浆加固以提高界面摩阻力，在坡面下方当边坡滑动严重时还可以采用抗滑桩加固，在坡脚可以采用挡土墙加固。具体边坡加固方法：削坡处理、引导水流或降低地下水位、边坡锚杆注浆土钉墙等加固、边坡坡面喷射钢筋混凝土面层加固、边坡内部滑动界面注浆加固、抗滑桩加固、坡脚采用挡土墙加固。
[11] 建筑物岩石地基的基础形式有哪些？加固岩石地基的措施有哪些？
答：所谓岩石地基