2019巖土工程師基礎(chǔ)知識(shí)輔導(dǎo)資料：工程地質(zhì)3

　　1. 活斷層的基本特征

　　(1)、活斷層是深大斷裂復(fù)活運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。大量研究結(jié)果表明，活斷層往往是地質(zhì)歷史時(shí)期產(chǎn)生的深大斷裂，在晚近期及現(xiàn)代地殼構(gòu)造應(yīng)力條件下重新活動(dòng)而產(chǎn)生的。深大斷裂指的是切穿巖石圈、地殼或基底的斷裂，其延伸長(zhǎng)度達(dá)數(shù)十、數(shù)百甚至數(shù)千km，切割深度數(shù)km至百余km，

　　(2)、活斷層的繼承性和反復(fù)性。研究表明，活斷層往往是繼承老的斷裂活動(dòng)的歷史而繼續(xù)發(fā)展，而且現(xiàn)今發(fā)生地面斷裂破壞的地段過(guò)去曾多次反復(fù)地發(fā)生同樣的斷層運(yùn)動(dòng)。

　　(3)、活斷層的活動(dòng)方式�；顢鄬拥幕顒�(dòng)方式基本有兩種：一種是以地震方式產(chǎn)生間歇性地突然滑動(dòng)，稱地震斷層或粘滑型斷層;另一種是沿?cái)鄬用鎯蓚?cè)巖體連續(xù)緩慢地滑動(dòng)，稱蠕變斷層或蠕滑型斷層。

　　(4)、斷層的減震、隔震作用。減震作用包含兩個(gè)意思：一是一次大震后，該地段在一定時(shí)間內(nèi)不再發(fā)生類似強(qiáng)度的地震;二是一斷裂系上發(fā)生大震，相鄰的平行斷裂系將長(zhǎng)期無(wú)震發(fā)生。

　　隔震作用有三個(gè)含義：一是一組斷裂阻截另一組斷裂，后者孕育的地震完全被限制在前者的某一側(cè)，另一側(cè)無(wú)震的;二是地震烈度沿垂直斷裂走向衰減很快，尤其在斷裂傾向的反方向上;三是沿?cái)嗔褞ё呦虮涣硪唤M大交角的斷裂系阻截，地震烈度在該方向上急劇衰減的現(xiàn)象。

　　2.對(duì)防震、抗震有利的建筑場(chǎng)地(地震區(qū)建筑場(chǎng)址的選擇)

　　為了做好選址工作，必須進(jìn)行地震工程地質(zhì)勘察，聯(lián)系歷史震害的情況，并充分估量在建筑物使用期間可能造成的震害，經(jīng)綜合分析研究后選出抗震性能最好、震害最輕的地段作為建筑場(chǎng)地，同時(shí)提出建筑物抗震措施的建議。

　　對(duì)防震、抗震有利的建筑場(chǎng)地有：地形平坦開(kāi)闊;巖土堅(jiān)硬均勻，若土層厚度較大，則應(yīng)較密實(shí);無(wú)大的斷裂，若有則它與發(fā)震斷裂無(wú)聯(lián)系，且斷裂帶膠結(jié)較好;地下水埋深較大;崩塌、滑坡、巖溶等不良地質(zhì)作用不發(fā)育。建筑場(chǎng)地一定要避開(kāi)活動(dòng)斷裂帶和不穩(wěn)定斜坡地段，并盡量避開(kāi)強(qiáng)震動(dòng)效應(yīng)和地面效應(yīng)的地段、孤突地形和地下水埋深過(guò)淺地段。

　　2. 水庫(kù)誘發(fā)地震的特點(diǎn)

　　1.在時(shí)間上，初震時(shí)間和地震震級(jí)與水庫(kù)蓄水時(shí)間和水位有明顯的相關(guān)關(guān)系，一般水庫(kù)蓄水幾個(gè)月后即有明顯的微震活動(dòng)，且頻度和強(qiáng)度隨著水庫(kù)水位升高或庫(kù)容增大而增大，但地震活動(dòng)峰值在時(shí)間上要滯后庫(kù)水位或庫(kù)容峰值，滯后時(shí)間一至數(shù)月不等，這可能與震源深度及庫(kù)底巖體的滲透性有關(guān);

　　2.在空間上，震中主要分布在水庫(kù)大壩附近或分布于庫(kù)水最大水深處或水庫(kù)主體兩側(cè)的峽谷區(qū);

　　3.在地震序列上，前震極為豐富，屬于前震余震型，而同一地區(qū)的天然地震往往屬主震余震型;

　　4.在震級(jí)上，多數(shù)為微震，中強(qiáng)震很少;

　　水庫(kù)誘發(fā)地震的震源較淺，一般都小于10km，有只有幾km，因此，震級(jí)只有3-4級(jí)的水庫(kù)地震也可造成較嚴(yán)重的破壞。

　　3. 誘發(fā)礦震的條件

　　誘發(fā)礦震的條件是：礦床的頂、底板巖體堅(jiān)硬，有利于應(yīng)變能的積聚或存在已積累高度應(yīng)變能的巖體和斷層;存在一定規(guī)模的采空區(qū)，井巷坑道破壞了巖體的穩(wěn)定狀態(tài);開(kāi)采深度大，上覆巖體載荷重，差應(yīng)力變化大，容易引起較大規(guī)模的巖體錯(cuò)動(dòng)。總之，積聚高應(yīng)變能的堅(jiān)硬巖體是誘發(fā)礦震的基礎(chǔ)條件，井巷布置和不同開(kāi)采方式引起的應(yīng)力集中是主要的誘發(fā)因素。在發(fā)震條件具備時(shí)，井下放炮常常是一種觸發(fā)因素。

　　4. 斜坡應(yīng)力分布特征

　　1無(wú)論什么樣的天然應(yīng)力場(chǎng)，斜坡面附近的主應(yīng)力跡線均明顯偏轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為愈接近坡面，最大主應(yīng)力愈與坡面平行，而最小主應(yīng)力與坡面近似正交，向坡體內(nèi)則逐漸恢復(fù)到原始狀態(tài)。

　　2由于應(yīng)力分異結(jié)果，在坡面附近產(chǎn)生了應(yīng)力集中帶。不同部位的應(yīng)力狀態(tài)是不同的。在坡腳附近，最大主應(yīng)力(表現(xiàn)為切向應(yīng)力)顯著增高，而最小主應(yīng)力(表現(xiàn)為徑向應(yīng)力)顯著降低，甚至出現(xiàn)負(fù)值(即拉應(yīng)力)。由于應(yīng)力差大，于是形成最大剪應(yīng)力增高帶，最易發(fā)生剪切破壞。在坡肩附近，在一定條件下坡面的徑向應(yīng)力和坡頂?shù)那邢驊?yīng)力可轉(zhuǎn)化為拉應(yīng)力(應(yīng)力值為負(fù)值)，形成一個(gè)張力帶。斜坡愈逗，則張力帶范圍愈大。因此，坡肩附近容易拉裂破壞。

　　3由于主應(yīng)力偏轉(zhuǎn)，坡體內(nèi)的最大剪應(yīng)力跡線也發(fā)生變化，由原來(lái)的直線變?yōu)榘枷蚱旅娴膱A弧狀(圖5-3)。

　　4坡面處的徑向應(yīng)力實(shí)際為零，所以坡面處于二向應(yīng)力狀態(tài)。

　　上述為典型斜坡的應(yīng)力分布特征，在各種因素影響下實(shí)際情況要復(fù)雜得多。

　　5.崩塌形成的條件

　　崩塌是在特定的自然條件下形成的。地形地貌、巖性和地質(zhì)構(gòu)造是崩塌的物質(zhì)基礎(chǔ);降雨、地下水作用、震動(dòng)力、風(fēng)化作用以及人類活動(dòng)常成為崩塌形成的誘發(fā)因素。

　　崩塌一般發(fā)生在塊狀、厚層狀堅(jiān)硬巖體中�；�?guī)r、砂巖、石英巖等厚層硬脆性巖石常能形成高陡的斜坡，其其前緣常由于卸荷作用產(chǎn)生裂隙或使原有裂隙張開(kāi)，并與其他結(jié)構(gòu)面組合，逐漸發(fā)展而形成連續(xù)貫通的分離面，在觸發(fā)因素作用下發(fā)生崩塌。此外，有緩傾角軟硬相間巖層組合的陡坡，由于軟弱巖層被風(fēng)化剝蝕而形成凹龕，使上部堅(jiān)硬巖層凸出坡外，易脫落形成崩塌。

　　構(gòu)造和非構(gòu)造成因的巖石裂隙對(duì)崩塌的形成影響很大。硬脆性的巖石中往往發(fā)育兩組或兩組以上陡傾節(jié)理，其中與坡面平行的一組常演化為張裂隙。此時(shí)裂隙的切割密度對(duì)崩塌塊體的大小起控制作用。 崩塌的形成與地形直接相關(guān)。在地形切割強(qiáng)烈的山區(qū)，高陡斜坡分布區(qū)和深開(kāi)挖的基坑、礦坑中，崩塌現(xiàn)象多見(jiàn)。發(fā)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。地形切割愈強(qiáng)烈，高差愈大，形成崩塌的可能性和能量也愈大。

　　5. 剛性極限平衡法評(píng)價(jià)斜坡穩(wěn)定性的前提條件

　　剛性極限平衡法的前提條件：1只考慮破壞面上的極限平衡狀態(tài)，而不考慮巖土體的變形，也就是將巖土體看成是剛性的。2破壞面(滑動(dòng)面)上的強(qiáng)度由摩擦力(j衡量)和粘聚力(C衡量)控制，即遵循庫(kù)倫判據(jù)。3滑體中的應(yīng)力。以正應(yīng)力和剪應(yīng)力的方式集中作用在滑面上，即將它們看成為集中力。4以平面(二維)課題來(lái)處理，使計(jì)算簡(jiǎn)化。

　　6. 抽排水引起地面沉降的實(shí)質(zhì)，比較含水砂層與黏土層固結(jié)的差異

　　(1)、抽排水引起地面沉降的實(shí)質(zhì)可以用有效應(yīng)力原理來(lái)解釋，隨著抽排水的進(jìn)行，地下水位不斷下降，水頭下降，靜水壓力下降，從而導(dǎo)致有效應(yīng)力上升，壓縮巖體，引起地面沉降。

　　(2)、抽取地下液體引起的地面沉降是由有效應(yīng)力在起作用。由于透水性能的顯著差異，孔隙水壓力減小、有效應(yīng)力增大的過(guò)程，在砂層和粘性土層中是截然不同的。在砂層中，隨著承壓水頭降低和多余水分排出，有效應(yīng)力迅速增至與承壓水位降低后相平衡的程度，所以砂層壓密是瞬時(shí)完成的。在粘性土中，壓密過(guò)程進(jìn)行得十分緩慢，往往需要幾個(gè)月甚至幾十年的時(shí)間，因而直到應(yīng)力轉(zhuǎn)變過(guò)程最終完成之前，粘土層中始終存在超孔隙水壓力。它是衡量該土層在現(xiàn)存應(yīng)力條件下最終固結(jié)壓密程度的重要指標(biāo)。

　　相對(duì)而言，在較低應(yīng)力下砂層的壓縮性小且主要是彈性、可逆的，而粘性土層的壓縮性則大得多且主要是非彈性的永久變形。因此，在較低的有效應(yīng)力增長(zhǎng)條件下，粘性土層的壓密在地面沉降中起主要作用，而在水位回升過(guò)程中，砂層的膨脹回彈則具有決定意義。

　　7. 覆巖性質(zhì)對(duì)巖層及地表移動(dòng)影響分析

　　上覆巖層的強(qiáng)度愈大，各分層厚度愈大，地下開(kāi)采后使這些巖層移動(dòng)和破壞所要求的采空區(qū)面積也就愈大。

　　上覆巖層為強(qiáng)度較低的軟巖組成時(shí)，隨著回采工作面的推進(jìn)，不需很大的采空區(qū)面積煤層頂板開(kāi)始冒落，上覆巖層隨之開(kāi)始移動(dòng)，并很快傳播到地面。

　　堅(jiān)硬巖層內(nèi)部可產(chǎn)生較多的離層裂縫，而軟巖層內(nèi)部一般沒(méi)有離層發(fā)育，因此，堅(jiān)硬巖層情況下的下沉量較軟巖層的要小。

　　巖移角的大小也與巖層力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。一般硬巖層的巖移角比軟巖層的要大。基巖移動(dòng)角一般變化在50-90°，表土層移動(dòng)角一般為45-55°。

　　地表移動(dòng)盆地下沉曲線的形狀與巖性有關(guān)。頂板巖性愈硬，懸頂距愈大，則下沉曲線的拐點(diǎn)位置愈偏向采空區(qū)一方。

　　10、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件對(duì)震害的影響

　　(1)、巖土類型與性質(zhì)。巖土類型和性質(zhì)對(duì)宏觀烈度的影響最為顯著�？蓮膸r土的軟硬程度、松軟土的厚度以及地層結(jié)構(gòu)等三個(gè)方面來(lái)考察。

　　一般來(lái)說(shuō)，在相同的地震力作用下，基巖上的震害最輕，其次為硬土，軟土做重。

　　松軟沉積物厚度對(duì)震害的影響也很顯著。

　　巖土性質(zhì)和松軟土厚度對(duì)震害的影響，根本原因是特征周期的作用。土質(zhì)愈松軟，厚度愈大，特征周期愈長(zhǎng)，所以對(duì)自振周期較長(zhǎng)的高層建筑、煙囪和木架結(jié)構(gòu)房屋能引起共振，加重震害。此外，厚層軟土的震動(dòng)歷時(shí)加長(zhǎng)，也會(huì)使震害更加重。若地表分布飽水細(xì)砂土、粉土和淤泥土?xí)r，會(huì)因?yàn)檎饎?dòng)液化和震陷導(dǎo)致地基失效。

　　地層結(jié)構(gòu)對(duì)震害也有較大的影響。一般情況下，下硬上軟的結(jié)構(gòu)震害重，下軟上硬則震害較輕。尤其當(dāng)硬土中有軟土夾層時(shí)，可削減地震能量。

　　(2)、斷裂。區(qū)分發(fā)震斷裂和非發(fā)震斷裂。對(duì)發(fā)震斷裂，強(qiáng)震時(shí)的地表變形破裂，對(duì)跨越其上的建筑物來(lái)說(shuō)是不可抗御的。所以采取提高烈度的辦法是無(wú)濟(jì)于事的，而應(yīng)在選址時(shí)避開(kāi)。非發(fā)震斷裂若破碎帶膠結(jié)較好，則并無(wú)加大震害的趨勢(shì)。所以，非發(fā)震斷裂應(yīng)根據(jù)斷裂帶物質(zhì)的性質(zhì)，按一般巖土對(duì)待即可，不應(yīng)提高烈度。

　　(3)、地形地貌。大量宏觀調(diào)查資料和儀器觀測(cè)、模型試驗(yàn)及理論分析結(jié)果表明，場(chǎng)地內(nèi)微地形對(duì)震害影響明顯。其總趨勢(shì)是：孤立突出的地形加重震害，低洼平坦的地形震害相對(duì)減輕。

　　局部地形地貌影響震害的實(shí)質(zhì)是：孤突的地形使山體發(fā)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。總的趨勢(shì)是：飽水的巖土體會(huì)影響地震波的傳播速度，使場(chǎng)地烈度增高。地下水埋深愈淺，則烈度增加值愈大。地下水埋深1-5m范圍內(nèi)影響最明顯;地下水埋深大于10m時(shí)影響就部明顯了。

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