工程地质学ppt，工程地质学PPT

一.工程地质学的基本概念和方法

1 .工程地质学

工程地质学是地质学的分支学科，它是研究工程建设中涉及的地质问题，为工程建设服务的地质科学，属于应用地质学范畴。

2 .工程地质条件

工程地质条件是指与工程建筑有关的地质因素的综合。 地质因素包括岩土类型及其工程性质、地质结构、地形地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面。

3 .工程地质问题

指工程建筑物与地质条件之间的矛盾或问题。 如地面沉降、水库渗漏等。

4 .不良地质现象

不利或不利于工程建设的动力地质现象。 它是指地外动力作用主要引起的各种地质现象，如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、土洞、河流冲刷及渗透变形等，这些不仅影响场地的稳定性，也不利于地基基础、边坡工程、地下洞室等具体工程的安全、经济和正常使用

5 .工程地质学任务

1、明确建筑地段的工程地质条件，指出建筑物的有利因素和不利因素

2、论证建筑物存在的工程地质问题，进行定性定量评价，得出适当结论；

3、选择地质条件优越的建筑场地，根据场地地质条件合理布局各建筑物

4、研究工程建筑物建成后对地质环境的影响，预测其发展演化趋势，提出合理利用和保护地质环境的建议；

5 .根据建筑场地所在地的具体地质条件，提出建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议，提出保证建筑物正常使用应注意的地质要求；

6、为改善不良地质作用和制定防治措施方案提供地质依据。

6 .工程地质学研究方法

工程地质学研究者适应其研究内容主要有自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟法和工程地质类比法。 四种研究方法各有特点，要相辅相成，综合应用。 其中自然历史分析法是最重要最根本的研究方法是其他研究方法的基础

7 .岩石力学、土力学与工程地质学有什么关系

岩石力学和土力学与工程地质学有着非常密切的关系，工程地质学中的大量计算问题实际上是岩石力学和土力学研究的课题，因此广义工程地质学的概念包括岩石力学、土力学。 土力学和岩石力学是从力学的角度研究土体和岩体的。 它们属于力学范畴的分支。

二.活动断层工程地质研究

1 .活动断层的定义

活动断层是指目前活动的断层，或最近活动过，在不久的将来可能再次活动的断层。

2 .活动断层特征及分类

(1)活动断层为深大断裂复活

)2)活动断层具有继承性和重复性

)3)活动断层按活动方式可分为地震断层和蠕变断层。

3 .活动断层的识别标志

地质关系

地表最新沉积物误断； 活动层带物质结构松散，活动断层伴有地震现象，地表出现断层陡坎和地裂缝。

地形表面

断崖：活动断层两侧往往是完全不同地形单位直接相接的部位

水系：相对于走向断层

山脊、山谷、阶地与洪积扇错位：走滑型活动断层

最近断块的差异升降运动，使同一水平的夷平面分离解体，高程差较大

不良地质现象呈线性密集分布。

水文地质面：导水性和透水性强； 泉水沿断裂带呈线状分布，植被多发育。

历史资料方面：古建筑错落、地面变形； 考古学； 地震记录

地形变化监测数据：水准测量、三角测量

遥感影像：用于鉴别大跨度活动断层。

4 .活断层区建筑原则及防治对策

)1)建筑物用地一般应避开活动断裂带

)线路施工必须跨越活动断层时，尽量大角度交叉，尽量避开主断层

)3)活断层地区应当建设的建筑物，应尽量选择相对稳定的地块“安全岛”，尽量将重大建筑物布置在断层下盘

)4)活动断层地建设工程，应当采用适当的抗震结构和建筑风格。

5 .简述活动断层工程地质研究方法的内容

研究内容包括活动断层的展布、活动特征和监测等。 伴有地震活动的，应进行地震危险性研究。

活动断层展示：根据现有区域地质、航磁和重力异常资料，对照卫星影像、航拍进行初步判断，并排查所有可能影响场地的活动断层。

活动断层活动特征研究：在接受卫(航)片判决的基础上，应进行区域性勘查，并进一步验证判决成果。

活动断层监测：为确定活动断层近期和当前活动的参数，如活动时间、偏移方向和距离、偏移速度和周期等，需进行钻探、坑探、物探和绝对年龄测量等工作。

三.地震工程地质研究

1 .基本概念

震级：衡量地震本身大小的尺度，取决于地震释放的能量大小。

震度：地面振动强度受地震释放的能量大小、震源深度、震源距离、震域介质条件的影响。 工作中

路线的应用有地震的基本震度和震度之分。

地震震级：在一定时间和一定地区范围内的一般场所条件下可能遇到的最大震级。 某地区的平均强度

度。

震度：抗震设计中采用的震度。 根据建筑物的重要性、经济性等需要，基本上

调整震度。

卓越周期：地震波在地层中传播，经过各种性质的界面时，由于多次反射、折射，会出现各种周期的地震波，而土体对各种地震波有选择性放大作用，某些岩土体总是对某些周期的波浪有选择性放大这种选择性放大的波周期称为该岩土体的卓越周期。

2 .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。

静力分析法：

假设建筑物是刚体。 也就是说，建筑物的各部分作为整体具有相同的加速度。

建筑物的加速度和地面的加速度是一样的。

地震作用于建筑物的惯性力是恒定的，由地面振动的最大加速度决定。

动力分析法：

(1)假设建筑物结构为单体点系的弹性体。

)2)作用于建筑物基底的运动是退缩运动

与所测结构相同的动力反应不仅取决于地面运动的最大加速度，还取决于结构本身的动力特性，最重要的是结构的自振周期和阻尼比。

阻尼比越大，建筑物的固有周期和地面振动周期之差越大，越难引起共振。

3 .场地工程地质条件对震害的影响

岩土类型与性质：软土&gt； 硬土、土体&gt； 基岩。 松散沉积物的厚度越大，震害越大。 土层结构对

震害影响：软弱土层储量越浅、厚度越大，震害越大。

地质构造：越接近地震破坏，震害越大，上盘尤其重于下盘。

地形：突出、孤立地形震害低洼、沟谷平坦地区震害较大。

水文地质条件：地下水埋深越小，震害越大。

4 .简述震区建筑场地选择原则及抗震措施

站点选择原则：

避开活动性断裂带和大断裂破碎带；

尽量避免强烈的震动效应和地面效应，做场地或地基；

避开可能产生不稳定斜坡或斜坡效果的扇区；

避开孤立突出的地形位置作为建筑工地

尽量避开未深埋地下水的地区作为建筑场地；

岩溶地区地下深处有一个大溶洞，地震时有塌陷的可能性，不适合作为建筑工地。

抗震设防(持力层和基础方案选择) :

基础要建筑在硬而坚实的基础上，避免软弱的基础；

基础的深度必须加大，以防止地震时建筑物倒塌

不要在同一栋建筑中并用几种不同风格的基础

同一建筑物的基础，不得跨越性质明显不同或者厚度变化较大的地基土上

建筑物的地基必须用刚性高的连梁连接在一起。

5 .简述地震发生的条件

(1)介质条件：多发生在坚硬岩石中。

(2)构造条件：多发生在活动断层特定部位)端点、拐点、交点等处。

)3)结构应力条件)多发生在现代结构运动的强部位，应力集中。

6 .简述地震效应的类型

地震效应可分为振动破坏效应、地面破坏效应和斜坡破坏效应。

振动破坏效应：地震发生时，地震波在岩土体中传播引起强烈的地面运动，使建筑物基础和上部结构发生振动，产生附加荷载——地震力。 当地震力达到一定限度时，建筑物将被破坏。 这种地震力对建筑物的破坏被称为振动破坏效应。

地面破坏效应：地面破坏效应可分为破裂效应和地基效应两种基本类型。 前者是指强震作用下地面岩土体直接出现破裂和位移，造成附近或跨破裂带建筑物变形或破坏。 后者是指地震引起软土体压实下沉、泥沙液化、泥土流动变形等，导致地基失效，上部建筑物遭到破坏。

斜坡破坏效应：包括地震滑坡、崩塌、泥石流等，主要发生在山区和丘陵地带。

7 .我国地震地质的基本特征

强震活动受到活动结构的严格控制。

大陆地震受现代构造应力场特征的支配。

强震活动经常发生在断裂带应力集中的特定地区。

大部分强震发生在稳定断块边缘较深的断裂带上，稳定断块内部少有或几乎没有强震分布。

裂谷型断陷盆地抑制了强震的发生。

8 .简述震区划分的概念及其原理和划分方法

震区划分是对城市或工地范围内可能遇到的地震强度及其特征的划分。 它除了考虑潜在的震源情况、传播途径因素外，还根据场地地质活动结构和地形条件给出场地地震影响场的分布。

地震团地区划分包括地震震团地区划分和地震地质灾害团地区划分。

地震动小区划分应详细划分城市所处范围内场地区分和地震动时的振动轻重，指出各小区场地对建筑物抗震有利或不利的程度，给出各小区的具体不利因素和可能出现的地基失效类型，并对城市范围内各小区提出具有概率意义的设计地震动参数等例如，包括地面运动峰值加速度、峰值速度、地震动保持时间、场地卓越周期、加速度反应谱等一系列指标。

地震灾区划分应当包括泥沙液化、软土地基沉降、地震断层、地震滑坡等内容。

9 .简述我国地震分布规律

我国位于环太平洋和地中海-喜马拉雅两大地震带之间，地震分布比较普遍。 台湾东部、西藏南部、吉林东部地震除属于板块边界减带地震活动外，其他广大地区属于板块内地震活动。 而且大部分强震都发生在稳定断块边缘部分规模巨大的区域性深断裂带和断陷盆地内。 主要地震带与活动构造带关系密切。 中国科学院地球物理研究所将我国划分为23个地震带。 其中最主要的地震是台湾和东南沿海地震带； 郯城-庐江地震带； 南北阳地震带； 华北地震带； 西藏-滇南地震带； 天山南北地震带。

10 .泥沙液化概念

满水泥沙在地震、动力荷载或其他物理作用下，受到强烈振动而失去抗剪强度，使砂粒呈悬浮状态，使地基失效的作用或现象。

11 .影响泥沙液化的因素

土的类型和性质

粒度：粉、细泥沙最容易液化。

密度：松砂易液化，密砂不易液化。

成因及年代：冲积成因多为细泥沙，如滨海平原、河口三角洲等。 沉积年代新：构造松散、

水分含量丰富，地下水位浅。

饱和砂土成藏分布条件：砂层地震越强烈，时间越长砂土发生液化，且范围越广非液化土层越厚，液化可能性越小； 地下水位埋得越深，就越难液化。

地震活动强度和持续时间：地震越强、持续时间越长，泥沙液化越严重，且波及范围越广。

12 .地震泥沙液化机理

机理：地震时满水泥沙形成的超孔隙水压力导致土的抗剪强度降低、流失。

具体来说，泥沙通过粒子间的摩擦力维持自身的稳定。 该摩擦力主要取决于颗粒间的法向压力，但饱和砂土由于孔隙水压力的存在，小于干砂的抗剪强度。 地震过程中泥沙变密，并伴有排水现象，但由于泥沙变密，透水性变差。 因此，产生了残余孔隙水压力，显然此时的抗剪强度更低，且随着振动持续时间的延长，残余孔隙水压力累积增大，泥沙抗剪强度持续降低，直至完全丧失。

13 .泥沙振动液化评价方法

评价方法：标准贯入试验判别； 静力触探试验判别； 剪切波速试验判别； 土的相对密度判别。

14 .泥沙振动液化对工程建筑的影响及防护措施

影响：地面沉降；地面沉降；地面土承载力丧失；地面滑坡

防护措施：激振法、渗出法、强夯法、爆炸振动密封法、板桩围护封堵法、换土、增加盖重。

四.岩石风化工程地质研究

1 .岩石风化概念、风化作用类型、主要风化作用、风化壳

岩石风化：岩石在各种风化应力作用下发生的物理和化学变化过程。

风化作用类型：物理风化、化学风化和生物风化。

主要风化作用：氧化、溶解、水合、水解、碳酸化、硫酸化等作用。

风化壳：受风化的岩石圈表层。

2 .影响岩石风化的因素

一.气候因素：

温度：温差大，冷热变化频率快，有利于物理风化； 温度高，有利于化学风化

降雨：降雨量大，有利于化学及生物风化；

二、岩性因素：

矿物成分：

氧化物硅酸盐碳酸盐和硫化物

最稳定的造岩矿物：石英

岩浆岩：酸性岩中性岩基性岩超基性岩

变质岩：浅变质岩中等变质岩深变质岩

沉积岩：抗风化能力岩榑岩、变质岩

化学成分

k、Na等活性强的元素比Fe、Al、Si等活性弱的元素更容易失去。 同一元素，组成的化合物不同，岩石的抗风化能力也不同。

结构特征

单一矿物组成的岩石抗风化：单矿岩复矿岩；

矿物成分相同：等粒结构的不均匀粒结构、

单粒结构岩石抗风化

Si质粘结Ca质粘结泥质粘结

三.地质构造因素：断层、层面、节理、沉积间断面、侵入岩与周边岩石接触面

断层带(裂隙密集带)囊状风化

层理方面(差异风化(崩塌等)

节理、裂隙面：球形风化

四.地形要素

高海拔地区：以物理风化为主的低海拔地区：化学风化速度快。

陡坡地带：风化速度大，风化壳薄； 缓坡地带：风化速度慢，风化壳厚。

五.其他因素

地坛运动

强上升期：风化速度快，风化壳厚度不大

稳定期：风化彻底，风化壳厚度大

人类活动

人工挖孔、边坡、开挖隧道、砍伐森林等，会直接加重风化作用。

3 .岩石风化的分带标志、方法及原则

表带标志

一、颜色差异：风化岩石在外观上表现颜色差异；

二、破碎程度：风化程度越深，原岩破碎程度越大。

深部完整新鲜岩石至地表：岩块块石碎石砂粒粉粘粒。

总体来看，上部以粉粘粒为主，夹砂粒、碎石； 下部以块石、碎石为主，裂缝中夹粉粘粒、磨粒。

三、矿物成分变化：风化带、矿物组合不同特征各异。

风化带：除石英外，大部分矿物已发生变异，形成稳定矿物，如粘土矿物；

弱、微风化带：矿物变异主要发生在块石裂隙周围，形成薄膜。

四.水力性质及物理力学性质变化：

自上而下：孔隙性、压缩性大而小； 吸水性强弱波速小大；

强度低高。

五、钻井掘进及钻进过程中的技术特性(风化程度不同的岩石，由于其完整性和牢固性不同，勘探过程中的钻进方法、钻进速度、取芯率、钻进方法及难度不同； 同时，工程中的挖掘方法和进度也不同。

波段划分方法

工程初期勘察阶段：以定性分带为主。

工程详细勘察阶段：以定量分带为主。

具体的波段划分方法如下

地质分析法—定性分析方法：岩石颜色、破碎程度、矿物成分变化

指标定量法：

声波测试法：岩石风化后声波速度减慢。

风化系数法：根据风化系数Ky的大小进行分带。

波段划分原则

充分反映各风化带岩石变化的客观规律，反映各风化带岩石所具有的不同特征；

分带标志应具有代表性、明确，便于掌握；

定性和定量相结合

乐队的数量不能太多也不能太少。 一般采用三分法、四分法、五分法。

4 .岩石风化防护措施

防止岩石风化的措施一般包括两个方面。

一、风化产物的合理利用和处理：

风化壳厚度小，全部挖出来；

风化壳厚度较大，数十米以上时，处理措施视具体条件而定。 一般工业民用建筑物，对能够选择足够强度的风化层作为基础，设置合理基础埋深的重大工程，必须挖出危及工程的风化岩石。

囊状或夹层风化带时，可部分开挖或被子跨越。

二、防治岩石风化的措施：

预防岩石风化的基本指导思想是通过人工措施将风化营力与岩石隔离，保护岩石不被风化，或者减缓风化营力的作用强度，减缓岩石风化速度。

对粘土岩类的预防方法是：表面被褥； 化学材料填充； 植被。

五.斜坡变形破坏工程地质研究

1 .斜坡重应力分布特征

(1)斜坡周边主应力描迹明显偏转

)2)临空面附近引起应力集中，但坡脚与坡脚及坡脚附近情况不同。

斜坡足附近形成最大剪应力上升带，常出现斜坡或斜坡底面平行压力作用下的断裂面。

坡面顶面和部分坡面形成张力带，容易形成与坡面平行的裂面。

)3)斜坡体内最大剪应力轨迹线由原直线变为近圆弧线，圆弧凹陷方向朝向临空方向

)在坡面上，由于侧方压力为零，因此实际上是两个方向受力的状态，但向着坡面内逐渐变成3个方向受力的状态。

2 .影响斜坡应力分布的因素是什么

岩体初始应力的影响：

水平残馀应力大小随坡体中主应力轨迹的分布形式不同，明显改变了各应力值的大小，加剧了应力分离现象，尤其是对坡脚应力集中带和张力带的影响最大。

坡形的影响：

(坡度的高度)坡度的高度不改变应力等值线图像，但应力值随着坡度的高度变为线性。

坡度角：坡度角的变化明显改变了应力分布图谱。 随着梯度角度的增大，张力带范围越来越宽，梯度应力集中带的最大剪应力值也越高。

坡口宽度( W0.8H时，坡口最大剪应力随底宽的减小急剧升高。 W0.8H时，维持一定值。

斜坡形态：为平面凹形斜坡，应力集中明显缓解。

斜坡岩土体特性和结构特征的影响：

岩土体变形模量对均质坡体应力分布无明显影响

泊松比(改变主应力和剪应力分布，引起张力带变化。 随着泊松比的增大，坡面和坡面顶的张力带逐渐扩大，而坡面底反而随着泊松比的增大，张力带会收缩。

由于结构面形状性质的差异，导致坡面应力分布不连续，在不连续面和软弱面周边形成应力集中带，或应力停滞。

3 .斜坡变形破坏的概念、变形破坏的本质及变形破坏的基本形式

概念：

坡面变形：一种动力地质现象，是指地表坡面岩体、土体在自重应力和其他外力作用下产生的坡面向下快速运动。

斜坡破坏：斜坡进一步变形，破裂面扩大相互贯通，斜坡岩土体部分分离，发生较大位移就是斜坡的破坏。

变形破坏的本质

坡面受到侵蚀卸荷作用和开挖卸荷等作用产生的应力释放效应，引起了坡面表层岩土体的弹塑性回弹和蠕变位移。

变形破坏的基本形式

斜坡变形的形式：裂开、爬行、弯曲倒下。

斜坡破坏的形式：崩塌、斜坡。

(拉裂)斜坡岩土体在局部拉应力集中部位和张力带内，形成张裂隙的变形形态称为拉裂。

蠕滑：斜坡岩土体沿软弱面(层)局部向临空方向缓慢剪切变形称为蠕滑。

屈曲倾倒：由陡倾或直立的板状岩体组成的斜坡，当岩层走向与斜坡走向大致相同时，自重的

长期从前缘向临空方向弯曲、折断，逐渐向斜面内发展，这种变形通常称为屈曲跌倒。

崩塌：斜坡岩土体中由陡斜张性破裂面分割的块体突然脱离母体，以垂直运动为主，滚动跳动

跳，这种现象和过程叫做崩溃。

滑坡：斜坡上的岩土体沿穿越的剪切破坏面(带)，产生以水平运动为主的现象，称为滑坡。

4 .崩塌的概念、形成条件及基本特征

概念：

斜坡岩土体中由陡斜张性破裂面分割的块体突然脱离母体，以垂直运动为主，滚动跳下的现象或运动称为崩塌。

条件：

(1)地层岩性条件——厚层状硬脆性岩体。 灰岩、砂岩、石英岩等厚层硬脆性岩石常可形成高陡直，其前缘往往因卸荷裂纹发育而形成陡而深的张裂纹，并与其他结构组合，逐渐发展形成连续贯通的分型面，触发因素导致

)2)岩体结构条件——节理裂隙。 硬脆性岩石中多发育2组或2组以上急倾斜节理，其中与斜坡平行的1组常演化为张裂。

)3)地形条件——地形切割强烈、高差大，发生崩塌的地面坡度一般分布在大于45、大部分大于60的斜坡上。

)4)外力条件——风化作用、静水压、振动、冻胀作用等。

基本特征

一般发生在陡峭斜面的肩部

质点位移矢量铅垂方向比水平方向大得多

崩溃时没有附着面

经常突然发生，运动很快

崩塌具有多发性的特征，在发生崩塌的地方，有可能再次发生崩塌。

5 .崩塌和滑坡的区别和共同点

一.差异

滑坡沿滑坡滑动，滑体整体较好，有一定的外部形态。 崩塌时无折动面，沉积物结构松散，多呈锥状。

崩塌以垂直运动为主，滑坡多以水平运动为主。

崩塌的破坏作用都是急剧、短命、强烈的。 滑坡的作用也很多，既有短命激烈的，也有比较缓慢的。

滑坡一般发生在地形坡度大于50度、高30米以上的陡坡边坡上，滑坡多出现在50度以下的斜坡上。

二.共同点和联系

崩塌和崩塌都是斜坡上岩土体被破坏、失稳而向倾斜地方方向的运动。

往往在相同或近似的地质环境条件下伴生。

崩塌、滑坡可以相互包含或转化，如大滑坡体前缘崩塌和崩塌炉装载引起的滑坡。

6 .滑坡的概念、形态因素

概念：

斜坡岩土体是在重力等因素作用下，依赖于折动面产生的以斜坡向外水平运动为主的运动或现象。

形态要素：

滑坡、滑坡、滑坡周边、滑床、滑前缘、滑墙、主滑线、滑楼梯、滑洼、滑裂缝

7 .识别滑坡的方法和标志

识别方法：

利用遥感资料如航拍、彩虹外照进行说明； 用地面调查测绘解决的勘探方法进行查明。

识别标记：

地形面：滑坡形态特征、阶地、夷平面高程对比。

地质构造面：滑体发生小型褶皱弯曲和破坏现象； 滑体的结构松散、损坏。

水文地质方面：结构破坏透水性变高地下水流出条件改变滑体表面出现积水洼地

湿地、泉水的出现。

植被面：马刀树，醉人之林。

折动面的鉴别： a .勘探：钻井b .变形监测：钻井倾斜仪。

8 .滑坡分类

一.根据滑坡的动力学性质

可分为推进式、牵引式、平移式、混合式。

推滑：开始滑动的部分在顶部。 主要是斜坡上部裂缝发达，堆放重物，在斜坡上建筑，引起上部失稳滑动，推动下部滑动。

平移滑坡：滑坡平缓，滑坡开始部位分布于滑坡的许多点。

牵引式滑坡：滑坡起始部位在下部，首先下部开始滑动，然后向上扩展，引起自下而上的滑动，主要由斜坡底部被河水冲刷或人工开挖引起。

混合滑坡：滑坡起始部位上下结合，共同作用。 那个比较常见。

二.根据折动面与水平的关系

可分为均质滑坡、顺层滑坡、切层滑坡

均质滑坡：发生在均质或无明显层理的岩体或土体上的滑坡，滑坡不受层面的控制。

顺层滑坡：沿岩层水平发生滑动，尤其是存在软弱岩层时。

切割滑坡：滑坡切割岩层。

三.分时代：新地滑、旧地滑、古滑坡、起始地滑

四、根据岩土体类型，将粘性土滑坡、黄土滑坡、堆土分为滑坡、堆积土滑坡、岩石破碎滑坡、岩石滑坡。

9 .影响灯管稳定性的因素

内在因素：岩土类型与性质、地质结构、地形、水文地质等。

外界因素：振荡作用、降水、水库蓄水、人类活动风化、剥蚀作用等。

一.岩土体类型和性质

坡形相同时：硬岩坡半硬岩缓坡；

沉积岩：层理—-软弱夹层；

岩浆岩：原生节理发育，与岩石强度和风化作用有关；

变质岩：矿物成分不同导致的工程地质性质差异；

滑坡多集中在特定岩层中——滑坡岩组；

对于同一成因类型的岩层，组成岩石的矿物成分和胶结物不同，其稳定性不同：硅质胶结钙胶结泥质胶结。

二、地质构造(岩体结构及地质构造) )

结构面-结构面形状、力学性质、规模；

沉积岩地区：特大型滑坡主要与层面结构有关，位于褶皱两翼部。 构造面往往呈上陡下缓勺形沿大构造断裂带，滑坡多呈带状分布，按构造面产状与临空面关系可分为：

平坡：主要薄弱结构面水平

倒坡：主要软弱结构面趋势与坡面趋势相反；

正向斜坡：主要软弱结构面趋势与斜坡趋势一致；

斜交斜坡：主要软弱结构面与斜坡呈斜交关系。 其交叉角越小稳定性越差

交叉斜坡：主要软弱结构面方向与斜坡方向接近垂直，稳定性好，较少发生大规模滑坡。

三、地形：坡面坡度越大，切割深度越深，坡面稳定性越差。

四.地震：发生附加应力。

五.水的作用：水平推力—侧向水压； 悬浮力动水压—减小作用在折动面上的有效应力； 软化效应–孔隙水压作用下岩土体抗剪强度降低； 动水压力； 清洗、挖掘

空的作用。

六.人类活动的影响：人工加载、采矿开挖斜坡、人工开挖边坡等。

10 .斜坡稳定性评价的基本方法

斜坡稳定性评价方法可分为定性评价和定量评价两类。

一.定性评估

成因分析法：通过研究斜坡形成的地质历史与自然地质环境、斜坡外形与地质构造、变形破坏痕迹，以及影响斜坡稳定性的各种因素特征的相互关系，宏观评价其演变阶段和稳定状况。

工程地质类比法：类比法是将所研究的坡面或设计的人工边坡与已研究的坡面或人工边坡进行类比，评价其稳定性及其可能的变形破坏方法，确定极限倾角和高度。

赤平投影图法：通过二维平面图形表达物体几何元素的空间方位，方便地求出它们之间的夹角和组合关系。 在斜坡稳定性研究中，由于可以显示滑坡与斜坡的空间关系及其稳定性，因而被广泛采用。

二.定量评估

刚体平衡法：只考虑破坏面的极限平衡状态，其破坏遵循库仑依据，将坡面破坏问题简化为平面问题处理。

有限元法：通过离散化，将坡体转化为离散的要素组合体。

概率分析法：在运用刚体极限平衡理论的斜坡稳定性分析方法中，引入了稳定性系数的概念，客观稳定性系数也是随机变量。

11 .刚体极限平衡法的概念、评价思路、基本原理

概念：

以可滑岩体为刚体，利用极限平衡原理，计算沿滑坡推力e的定义，得出总滑动力(t )与总滑阻力(RS )之差，公式为E=T-Rs。 E=0时，为极限平衡状态。

刚体极限平衡法评价的思考：

可能破坏岩土体的几何边界条件分析

受力条件分析

计算参数的确定

计算稳定性系数

确定安全系数进行稳定性评价

基本原理：

前提条件：

只考虑破坏面的极限破坏状态，不考虑岩土体的变形。 也就是说，将岩土体视为刚体。

破坏面的强度由c、的值决定，遵循强度的判断标准。

滑体中的压力以正压力和剪应力的形式集中作用于滑面，均视为集中力。

三维问题简化为二维问题进行求解。

12 .滑坡防治的基本原则、防治措施

基本原则：

主要防备，作为补助进行管理。 把防灾贯彻到工程建设的各个环节，工程规划布局、设计、施工各个环节都要重视防灾减灾。

预防措施：

一、挡土滑坡工程：

屏障； 抗滑桩； 锚杆； 我撑着。

二、正反排水：包括地表水和地下水排除。

三、削坡减荷：此措施的目的是降低坡体滑力，其主要方法是延缓或滑坡边坡滑坡

斜面体后缘的岩土体切削了一部分。

四、径流防治法(一般采用导流堤、水下防波堤、

丁坝及砌石、抛石、护草等措施。

五、土质改良：土质改良的目的是提高岩土体抗滑能力，主要用于改善土体性质。

六、防御迂回(如线路施工(如铁路、公路)遇到严重不稳定斜坡地段，难以处理时，可采用防御

回避措施。 其具体工程措施有明只、御塌小屋、内移、隧道、外移桥等。

上述各项措施可以归纳为“阻止、排列、删除、保护、改善、缠绕”六大方针。

13 .滑坡空间预测、时间预报的基本原理

空间预测：

主要通过对滑坡的条件分析，确定有利于滑坡作用的因素组合，根据这些有利因素组合预测区域上某斜面部未来可能发生滑坡，并圈定滑坡变形的范围。 其理论基础是工程地质类比法。

预测的方法：因子叠加法、综合指标法

时间预报：

其原理主要是岩土体蠕变理论。 预报方法：根据宏观征兆预报，根据观测资料预报。

六.渗透变形工程地质研究

1 .了解渗透变形的基本概念，掌握影响渗透变形的基本形式

2 .掌握产生渗透变形的基本条件及其影响规律

3 .掌握渗透变形预测的思路和评价方法

4 .掌握渗透变形的防治原则和防治措施。

1 .渗透变形的基本概念、类型

渗透变形：岩土体在地下水渗透力作用下，部分颗粒或整体移动，引起岩土体变形和破坏的作用和现象。

渗透变形类型：管涌、流土。

管涌：在渗流作用下，单个土颗粒独立迁移的现象，又称潜在腐蚀。

根据渗透方向与重力方向的关系，垂直管涌、水平管涌。

根据渗流方向与土层接触面的关系，垂直接触管涌，平行接触管涌。

流土：在渗透作用下，一定体积的土体同时移动的现象。

2 .产生渗透变形的基本条件

渗透变形的必要条件：

一.渗流动水压力和临界水力梯度：

dp=dQ时，单元体处于漂浮状态，不产生流土。 此时渗流的水力梯度为临界水力梯度Icr。 土粒越密、n越小、Icr越大，土体越难渗透变形。

二、土体结构特征决定土体抗渗强度。

粗细粒子直径的比例：土体的排列方式决定D/d0的值。

序列稀疏时，D/d0减小，D/d减小，渗透变形广泛；

紧密排列时，D/d0增大，D/d增大，渗透变形不宽。

细颗粒含量：用细颗粒百分含量判别双峰型砾石土渗透变形模式

35%流土

25%管涌

=25%—35%流土或管涌取决于踏土的密度和细颗粒的组成。

通过细粒成分中粘粒含量增加，土的凝聚力增大，土的渗透强度增加，不易发生渗透变形。

三.宏观地质因素：

地层组合关系：

单型：多位于河流上游，一般为砂砾层，一般发生管涌，土壤可能随细粒成分增加而流动。

双层类型：主要考虑表层粘性土的性质、厚度、完整度。

多层型：除表层粘性土层外，还可能是砂层透镜体、粘性土层透镜体、相变等引起水力坡度突变等原因。

地形条件：沟谷堑等改变了渗流补给、渗流长度、出口条件等。

四、工程因素：施工等破坏了表层防渗作用较弱的透水层。

3 .渗透变形预测思路

根据土体的类型和性质，判断是否容易发生渗透变形，以及是否为变形类型。

确定土体各点的实际水力坡度，特别是最大水力坡度。

确定该土体的临界水力坡度和允许水力坡度。

判断渗透变形的可能性和范围。

4 .渗透变形的防治原则和防治措施

防治原则：

防止渗透变形的措施原则上可以分为三类。 第一类措施是改变渗流水动力条件，第二类措施是保护渗流出口，第三类措施是改善土石性质。

预防措施：

一、垂直防渗：防渗帷幕、隔水槽、混凝土防渗墙

二、水平被褥：在水库上游设置粘性土被，其渗透系数比透水地基小2-3个数量级，与坝体防渗斜墙搭接。

三、排水减压：常用方法有排水沟和减压井，它们的作用是吸收渗透直径，减小逸出段的实际水力坡度

四、反滤盖重量：在渗流逸出段重叠铺设几层粒径不同的砂砾层。 层界面必须与渗流方向垂直，粒径由细到粗，常设三层，即为反滤层。 反滤层是保护渗流出口的有效措施，在保证排水畅通、降低逸出水力坡度的同时，起到封盖重量的作用。

五.物理、化学方法：改造、冻结、电动硅化、灌浆等。

七.岩溶工程地质研究

1 .溶解相关概念

岩溶：是岩溶作用及其引起的地形现象和水文地质现象的总称。 也叫喀斯特。

岩溶作用：以化学溶蚀为主，同时也包括机械破碎、沉积、破碎、搬运等作用，是化学键的综合作用。

混合溶解效果：不同成分或不同温度的水混合后，其溶解性增强。 这种增强的溶解效果称为混合溶解效果。

其他离子的作用

酸效应：氢离子与碳酸根离子结合，增加碳酸钙的溶解。

离子效应：抑制岩溶作用。

离子强度效应：溶液中存在与碳酸钙无关的强电解质离子会增加碳酸钙的溶解度，促进碳酸钙的溶解。

2 .岩溶发育的基本条件和影响因素

条件：

可溶性岩石；

具有溶解能力的水；

具有良好的水循环交替条件，即良好的地下水补给、径流和排泄条件。

影响因素：

一.碳酸盐岩岩性影响：

方解石含量越高，KV越大； 相反，白云石含量越高，Kv越小。 酸不溶物含量越高，Kv越小。

二.气候影响：

降水量：水直接参与岩溶作用，充分的降水量是保证岩溶作用强烈进行的必要条件。

水是具有溶解作用的介质和载体，充分的降水可以保证水体良好的循环交替条件，促进岩溶作用的强烈进行。

气温：气温升高，生物新陈代谢加快，土壤中CO2积累更多，但水中CO2的溶解度减少，不利于岩溶作用。

气温升高，溶解速度增大，有利于岩溶作用。 总体而言，气温升高有利于岩溶作用的进行。 暖湿热带、亚热带地区：岩溶作用强； 寒冷干燥的极地、寒带地区：岩溶现象不发育。

三.地形影响：

平坦地区：地表径流弱，渗透强，有利于岩溶发育。

陡峭地区：地表径流强，渗透弱，不利于地下岩溶发育。

凸起地区：地下水位深，包气带厚度大，垂直岩溶发育。

低洼地区：地下水位浅，汇合地带，岩溶发育强，以水平岩溶为主。

四.地质构造影响：

断裂的影响：

沿断裂面岩溶发育强烈

各组破裂面缠结和伸展，控制了岩溶发育的形态、规模、速度和空间分布。

各种破裂面相互交织，揭示地下水的混溶效应，促进岩溶发育。

皱纹的影响：

褶皱部位不同，裂隙发育不均匀，岩溶强度不同。 核部比翼部发育。

大型褶皱控制着可熔岩的空间分布、地下水集水范围和径流条件，影响着岩溶发育。

岩层组合的影响：

厚纯碳酸盐岩：.包气带：发育较多垂直岩溶形态。 )地下水季节变动带(两个方向均发育岩溶。 (满腹水带)规模大、连续性好水平的岩溶。 )深循环带)岩溶不太发达。

碳酸盐岩夹不溶性岩层。

不溶性岩层与碳酸盐岩互层：同期，岩溶呈多层发育。

不溶性岩层夹碳酸盐岩(岩溶发育极弱。

五.新格局运动的影响：

地洼运动的性质、幅度、速度和波及范围控制着水循环的交替条件及其变化趋势，从而控制着岩溶发育的类型、规模、速度、空间分布和岩溶作用的变化趋势。

上升期：侵蚀基准面相对下降，地下水位逐渐下降，侧向岩溶不发育，规模小、少见，分离现象明显，以垂直形态岩溶为主。

稳定期：侵蚀基准面相对稳定，溶蚀作用充分，分带现象明显，侧向岩溶规模大，岩溶地貌典型。

下降期：常形成盖层岩溶，地下水循环条件变差，岩溶作用受到抑制或停止。

间断抬高：水平溶洞分层分布，海拔与阶地相对应。

)振动升降)岩溶作用由弱到强，由强到弱反复进行，以垂直形态岩溶为主，水平溶洞规模不大，且成层性不明显。

间歇性下降：岩溶多埋于地下，规模不大，但具有成层性，洞室充填松散物。

3 .岩溶渗漏类型、影响因素及水库渗漏研究内容

类型：

按泄漏通道分类，裂缝分散泄漏，管道集中泄漏。

根据库漏水的特点分类，为暂时泄漏、永久泄漏。

影响因素：

一.岩溶的影响

碳酸盐岩受岩溶作用后，往往形成各种地下岩溶，如裂隙、溶洞、暗河等，增大岩体透水性，构成水库渗漏的主要通道。 岩溶发育程度是决定渗漏通道大小的根本因素。

二.地质构造的影响

渗漏通道的连通性主要决定于地质构造特征，同时褶皱和断层对岩溶渗漏通道的影响十分复杂。

三.河谷区水文地质特征的影响

补给型两岸地下水或两岸地下水及邻谷河水均匀补给建设河流。

排泄型建设前河水补充地下水，建设后一定会发生库水永久泄漏。

悬浇型岩溶发育形成的区域性地下水位不断下降，在该河谷筑坝时，会出现全库面垂直渗漏，应避免在悬浇型河谷段筑坝。

水库渗漏的研究内容

)1)查明岩溶发育、分布规律，重点查明溶洞、暗河展布位置、规模等，进行岩溶泉水流量、标谐波调查，确定通道位置和可能影响。

)2)地质条件分析

岩层组合：有不可溶岩地层夹杂时，该层可防止渗透。

地质构造：

褶：纵向谷：与河流所在褶的部位有关。

横谷(修水库不停止，但充分停止隔水层，可以防止水库地区的泄漏。

斜交谷：具体分析。

断层：可能有利于泄漏，也可能不利于泄漏。

岩体入侵：相对隔水层的分布位置。

)3)明确河间地块水文地质条件

补给型：有无渗漏取决于蓄水后库水位与地下水位的补给关系。 如果建筑后也是补给型的话，就永远不会泄露。 建筑后排泄型的情况下会泄漏。

排泄型)建筑后必然发生永久渗漏。

悬垂型：必漏。

4 .岩溶区选择库坝址原则

)1)在明确地层岩性、地质结构、水文地质条件和岩溶发育规律的基础上，选择和切割良好的坝位

避免单纯按地形条件和工程要求选址，必须预测和避免严重的工程地质问题造成的后患。

)2)中小型水库投资及防渗处理技术有限，应避免在悬挑式和排泄式河谷筑坝。

)3)在横溪谷选择坝址时，应充分利用其对隔水层的天然防渗作用，选择厚度大、分布大的

稳定、向上游的隔水层为坝基。

)4)坝址选在钟乳洞泉或暗河口上游河流的，应当查明库水与钟乳洞泉或暗河连通的可能性。 在这种条件下，坝址应建在溶洞泉或暗河出口下游河段，避免渗漏或其他后患。

)5)利用岩溶发育规律，选择库坝址，控制工程规模。

5 .岩溶渗漏的防治措施

主要有两个大方面的防治措施。 一是降低岩体的透水性，阻断泄漏的通道。 二是合理导水气。

灌浆：通过开挖向地下渗漏通道注入水泥、沥青、粘土浆液，充填岩体中的洞室、裂缝，然后下降

低岩体的透水性，形成灌浆帷幕，达到防渗的目的。

被褥：在水库上游或水库某部分用透水性小的粘性土或混凝土填埋制成人造被褥，处理地表

附近宽敞的分散性渗漏通道。

堵洞：用石头、沙子、混凝土、粘性土等材料，堵塞规模较大的岩溶洞穴，如堵塞井状落水孔；

漏斗等。

渗透(多用于在地下岩溶管道集中漏水处，用混凝土、混凝土块石等做成隔水墙，隔断水

集中泄漏的通道，这叫做隔水墙。 要求能够充分承受地下水的水头压力。

疏导：建设自动启闭闸门、烟囱式调压井、卧管式调压井。

6 .岩溶地基变形破坏的主要形态

地基承载力不足：在复盖型岩溶区，上覆软土强度低或建筑荷载过大，地基发生剪切

会导致破坏，进而导致建筑物的变形和破坏。

地面不均匀沉降：在复盖型岩溶区，下伏石芽、溶沟、落水孔、漏斗等引起岩盘面较大起伏，当

其上部分布性质不同、厚度不同的粘性土时，建筑物附加荷载会引起地基不均匀下沉，导致建筑物倾斜、开裂、倾倒、破坏。

滑坡：在裸露型岩溶区，如果地基放置在溶沟、溶隙、落水孔、漏斗附近，可能在地基下

岩体沿临空软弱结构面滑移，引起建筑物破坏

地表塌陷：地基主要受力层范围内，如有溶洞、暗河、土洞等，在自然条件下或建筑物的

受加载、抽取地下水等因素作用，造成洞顶塌陷，地面下沉、开裂，地基突然下沉，形成地表塌陷，导致建筑物破坏。

7 .岩溶塌陷特征及其形成机制

特点：

我国大量实例分析表明，地表塌陷的分布具有以下特点。

地表坳陷裸露型岩溶区极为罕见，主要分布于盖层型岩溶区。 松散覆盖层厚度较小时，地表塌陷比厚度较大时严重。 一般来说，保护层厚度小于10m时塌陷严重，厚度在30m以上时塌陷极少。

地表塌陷多发生在断裂带附近、褶皱核部、硫化矿床氧化带、矿床与碳酸盐岩接触处等溶蚀发育严重的地区。

在汲取地下水并排出的着陆漏斗中心附近，地表塌陷最为密集。

地表塌陷往往沿地下水的主要径流方向分布。

在靠近地下水的排泄区，由于地下水位的变化频繁且强烈，地表塌陷也加强。

在地形低洼处和河谷两岸平缓的地方容易塌陷。

形成机制：

潜蚀论：在复盖型岩溶区，由于下部碳酸盐岩岩溶发育，存在水洞、溶蚀缝、溶洞等地下水良好通道。 当天然或人为原因造成地下水位大幅下降时，地下水流速和水力梯度相应增大，侵蚀第四纪土层和洞室、裂隙中的充填物，使其放空，土颗粒随水携带，此时与碳酸盐岩顶板接触的土层开始形成土坑。 土制的形成改变了土层中的原始应力状态，造成洞顶崩落。 在地下水不断潜在侵蚀、土体重力崩塌的作用下，土洞不断向上拱曲发展，当土层厚度较大时，可以形成天然平衡拱，土洞停止发展，隐藏在地下。 土层较薄时，土坑无法形成天然平衡拱，其顶部不断崩塌到达地表，形成地表塌陷。

真空侵蚀论(在相对密闭的受压岩溶水中，由于地下水位大幅下降，当地下水位低于复盖层底板(或岩溶洞穴的表面)时，地下水从受压转移到无压大状态，在地下水面与复盖层底板之间形成气压促进状态的\”真空腔室\”，真空腔室内的水面在强力吸引复盖层底板土颗粒、“侵蚀”掏空土体)的同时，随着地下水位的降低，真空室内外的压差效应不断加剧，室外大气压对盖层表面产生隐形的“挤压”作用，造成盖层结构的宏观破坏、土体的破坏

层强度降低，地面突然发生变形和破坏。这种由于“真空压差”效应对上覆土层所产生的“内吸外压”作用叫做真空吸蚀。这种作用的发生很快，有时发生于瞬间，因而形成突发型塌陷。

8.岩溶地基稳定性评价方法

覆盖型岩溶区

极限状态时：Hk=h+Z+D

式中：Hk：极限状态时上覆土层的厚度；h：土洞高度；D：基础砌置深度；Z：基础底板以下建筑荷载

的有效影响深度；

当H>Hk 时，地基是稳定的。

当H<Hk 时，地基是不稳定的，是建筑荷载和土洞共同作用的结果。

当H<h 时，仅土洞的发展就可导致地表塌陷。

裸露型岩溶区

洞穴原体积V0与可能坍塌体积V1有关系：

V1=

式中，K为岩石的涨余系数，石灰岩一般为1.2。

坍塌体为柱体时，其体积V1=Fh1，则有h1=5h0

原洞穴顶板的厚度小于5h0时，洞穴可认为不稳定。

洞穴的坍塌高度是原洞穴高度的5倍时，洞穴被全部堵塞，认为稳定。

9.岩溶地基的处理措施

主要从三个方面处理：一是提高岩体抗压强度；二是提高地基的抗剪强度；三是增强坝基岩体抗渗透能力。这三方面的处理措施则可分别概括为：溶蚀洞隙发育——挖、填、换、跨盖；地基不稳——锚、固、嵌、桩基；渗透变形——铺、截、灌。

挖填：当洞穴埋藏不深时，可挖除其中的软弱充填物，回填碎石、灰土、混凝土等，以增强地基

强度。当基础下溶洞埋藏不深，其顶板又不稳定时，可炸开顶板，挖除充填物，回填碎石等。粘性土地基局部有石芽突出时，可将石芽凿去，回填素土，以调整地基变形。

跨盖：当基础下有小溶洞、溶沟，落水洞时，可采用钢筋混凝土梁板跨越；或用刚性大的平板基

础覆盖，但支承点必须放在较稳定性好的岩石上：也可调整柱形基础的柱距。

灌注加固：当基础下洞穴埋藏较深时，可通过钻孔灌注水泥沙浆、混凝土、沥青等，以堵填洞穴，

溶隙，提高其强度，或防止洞穴进一步坍塌。

锚、嵌:提高坝基抗剪强的锚是对坝基岩体进行锚固，嵌则是增加拱坝坝端嵌入深度。

桩基：当基岩顶面起伏不平，其上覆土层性质较软弱，厚度又较大，不易清除时，可视建筑物需

要作支承桩或摩擦桩。

合理疏导水气：①供水或采矿时，抽排地下水的井孔不要过于集中，不要快速大量集中抽排地下

水，应使地下水位均匀的缓慢下降，以免形成过大的水力梯度或真空腔。②不过量开采地下水，水位下降不应低于溶洞顶面，以保持岩溶水的承压状态。③开采地下水的方案合理，如有多个含水层时，尽量不采上部含水层的水。④在可能形成真空腔的部位，安置通气管，利用充气法及时补充岩溶空腔中的气体，破坏其真空状态，避免形成塌陷的条件。⑤在已产生部分塌陷的地区，要采取分流措施，作好地表水截流和堵漏防渗，防止地表水及降水大量灌入地下，引起土体冲蚀，并扩大和加剧塌陷的发生。

绕避：对已查明的洞穴系统或巨大的溶洞和暗河分布区，其稳定条件又很差时，在布置建筑物时

宜绕避，重新选择地质条件良好的场地。

强夯：覆盖型岩溶区上覆松软土，通过强夯法使其压缩性降低，强度提高，能减少或避免土洞。及塌陷的形成。当土层中存在隐伏洞穴时，可用强夯法将其破坏，以消除隐患，达到事先处理的目的。

八、泥石流工程地质研究

1.泥石流的基本概念、活动特点。

泥石流：是发生在山区的一种含有大量泥砂和石块的暂时性急水流。

泥石流活动过程与一般山洪活动的根本区别，是这种流体中固体物质含量很大，有时可超过水体量。

活动特点是：在一个地段上往往突然爆发，能量巨大，来势凶猛，历时短暂，复发频繁。

我国泥石流分布：在广大的高、中山区，特别是我国西部地区。

2.泥石流的形成条件

地形条件：泥石流总是发生在陡峻的山岳地区，一般是顺着纵坡降较大的狭窄沟谷活动的，可以是干涸的嶂谷、冲沟，也可以是有水流的河谷。每一处泥石流自成一个流域。典型的泥石流流域可以划分成形成区、流通区和堆积区三个区段。

地质条件：地质条件决定了松散固体物质的来源，也为泥石流活动提供动能优势。泥石流强烈活动的山区特点：地质构造复杂、岩石风化破碎、新构造运动活跃、地震频发、崩滑灾害丛生。这样的地段，既为泥石流活动准备了丰富的固体物质来源，又因地形高耸陡峻，高差对比大，具有强大的动能优势。在泥石流形成区内有大量易于被水流侵蚀冲刷的疏松土石堆积物，是泥石流形成的最重要条件。

气象水文条件：泥石流形成必须有强烈的地表径流，它为爆发泥石流提供动力条件。泥石流的地表径流来源于暴雨、冰雪融化和水体溃决等。暴雨型泥石流是我国最主要的泥石流类型。我国除西北、内蒙地区外，大部分地区受热带、亚热带湿热气团的影响，由季风气候控制，降水季节集中。

3.泥石流的基本特征

泥石流的密度：泥石流中含有大量固体物质，所以它的密度较大，达1.2-2.4t/m3。泥石流密度

的大小，取决于水体和固体物质含量的相对比例以及固体物质中细颗粒成分的多

少。沟谷纵坡降的大小也与泥石流密度有一定关系。因为沟谷纵坡降愈大，冲刷

力愈强，可促使更多的固体物质加入。泥石流有较大的密度，所以它的浮托力大，

搬运能力很强。

泥石流的结构：泥石流体最主要的结构，是由石块、砂粒和泥浆体所共同组成的格架结构。石块在浆体中可有悬浮、支承和沉底三种状态。并随着石块含量的增加和粒径的变化，还可分为星悬型、支承型、叠置型和镶嵌型等四种类型。它们的冲击强度依次增加，尤其是镶嵌型格架结构，当运动时整体性强，石块间不会发生猛烈的撞击，普遍发生力的传递，所以它的冲击力最大，危害最为严重。

泥石流的形态：泥石流的流态主要受水体量与固体物质的比值以及固体物质的粒径级配所制约。泥石流体大多属似宾汉体，所以流动理论多以宾汉体流变方程为基础；当泥石流体中固体物质较少，且以粗大的砂砾为主时，则与牛顿体紊流流变方程类同；当粘性泥石流流速较小、流速梯度也较小、流体中的石块移动和转动缓慢时，其流态为蠕动流。蠕动流是一种似层流，流线大致平行。

泥石流的直进性：由于泥石流体携带了大量固体物质，在流途上遇沟谷转弯处或障碍物时，受阻而将部分物质推积下来，使沟床迅速抬高，产生弯道超高或冲起爬高，猛烈冲击而越过沟岸或摧毁障碍 物，甚至截弯取直，冲出新道而向下游奔泄。这就是泥石流的直进性。一般的情况是，流体愈粘稠，直进性愈强，因此冲击力也愈大。

泥石流的脉动性：由于泥石流具有宾汉体的性质和运动的阻塞特性，故流动不均匀，往往形成阵流。这就是泥石流的脉动性。脉动性是泥石流运动过程区别于洪水流过程的又 一特性。一般的洪流过程线是单峰型涨落曲线，泥石流过程线如图所示为似正弦曲线，几乎以相等的时间间隔一阵一阵地流动。有时一场泥石流出现几十阵至上百阵，阵的前峰表现为高大的泥石流龙头，高达几米至几十米，冲击力极大。

4.泥石流的常用分类依据及方案

一、按泥石流流域形态分类：

标准型泥石流：典型的泥石流，流域呈扇形，流域面积较大，能明显地划分出形成区、流通区和堆积区。

河谷型泥石流：流域呈狭长条形，其形成区多为河流上游的沟谷，固体物质来源较分散，沟谷中有时常年有水，故水源较丰富，流通区与堆积区往往不能明显分出。

山坡型泥石流：流域呈斗状，面积一般小于1km2，无明显流通区，形成区与堆积区直接相连。

二、按物质组成分类：

水石流型泥石流：一般含有非常不均匀的粗颗粒成分，粘土质细粒物质含量少，且它们在泥石流运动过程中极易被冲洗掉。所以水石流型泥石流的堆积物常常是很粗大的碎屑物质。

泥石流型泥石流：既含有很不均匀的粗碎屑物质，又含有相当多的粘土质细粒物质。因具有一定的粘结性，所以堆积物常形成连结较牢固的土石混合物。

泥水流型泥石流：固体物质基本上由细碎屑和粘土物质组成。主要分布在我国黄土高原地区。

三、按泥石流流体性质分类：

粘性泥石流：这类泥石流含有大量细粒粘土物质，固体物质含量占40%—60%，最高可达80%，水和泥沙、石块凝聚成一个粘稠的整体，具有很大的粘性。它的密度大，浮托力强，当它在流途上经过弯道时，有明显的爬高和截弯取直作用，并不一定循沟床运动。

稀性泥石流：这类泥石流水是主要成分，固体物质占10%—40%，且细粒物质少。

5.泥石流空间预测、时间预报的研究内容及思路

空间预测

研究内容：编制不同比例尺的泥石流分布图。包括：小比例尺、中比例尺、大比例尺。

思路：小比例尺：判明省或全国的泥石流危险地区的概略分布状况；

中比例尺：研究泥石流形成的一般规律和形成条件，并估算出一个地区范围内的危险度，另可做建设规划用；

大比例尺：详细评估某些山地、各地或城市市区及其附近的泥石流现象，以及某条大泥石流沟流域的特征，用以拟定泥石流防治措施和组建定位观测的基本图件。

时间预报

研究内容：用临界降水量或临界径流量这一指标来预报泥石流。

思路：泥石流发生季节指标、天气尺度系统指标、日暴雨量指标及小时雨强指标。

6.泥石流的防治原则及措施

防治原则：综合治理、突出重点、因害设防、因地制宜、讲求实效。

防治措施

一、生物措施：恢复或培育植被，合理耕收，维持较优化的生态平衡。使流域坡面得到保护，免遭冲刷，以控制泥石流的发生。

二、工程措施：

蓄水引水工程：包括调洪水库、截水沟和引水渠。作用：拦截部分或大部分洪水、消减洪峰，控制暴发泥石流。

支挡工程：挡土墙、护坡等。作用：在形成区内有崩塌、滑坡严重隐患地段，在山脚处修建挡土墙和护坡，以稳定斜坡。

拦挡工程：多布置在流通区内，修建拦挡泥石流的坝体，也称谷坊坝。作用：拦泥滞留、护床护坡。

排导工程：包括排导沟、渡槽、急流槽、导流堤等，多数建立在流通区和堆积区。作用：调整流向，防止漫流，以保护附近的居民区、交通线路等。

储淤工程：包括拦淤库和储淤场。拦淤库设置于流通区内，即修筑拦挡坝，形成泥石流库。储淤场设置于堆积区的后缘，通常由导流堤、拦淤堤和溢流堰组成。作用：在一定期限内、一定程度上将泥石流固体物质在指定地段停淤，从而消减下泻的固体物质总量及洪峰流量。

九、水库诱发地震工程地质研究

1.诱发地震的类型

概念

水库诱发地震： 是指由于人类修建水库工程，水库蓄水所引起的地震活动，称为水库诱发地震。

一、内动力地质因素诱发型：

断裂活化型：在人类工程活动因素影响下，某些已停止活动的或活动性微弱的断裂带其活动性又加强，形变和能量积累速率加大，产生新的断裂错动而诱发地震。也有人称之为构造型诱发地震。

热能型：种类型主要出现于现代火山或高地热能地区，地震活动与地壳含热区或热异常区的热应

力较高有关。

化学潜能型： 地下存在某些特殊矿物组成的地层如硬石膏、硅石层或其它硅酸盐矿物组成的地层时，在水化作用下，岩矿相变，体积膨胀，结果使其上覆地层产生横向拉伸、破裂而诱发地震。

二、外动力地质因素诱发型：

采矿诱发地震型：由于地下矿洞或采空区围岩变形、脆性破裂、顶板岩层冒落、塌陷等岩石碎裂作用，引起岩体应力和应变能的集中释放，并产生弹性波传播所形成的地震现象，简称矿震。

岩溶塌陷气爆型：在碳酸盐岩类分布地区，由于大型岩溶洞穴的自然塌陷或因暴雨或水库蓄水造成岩溶管道充水，洞穴中封闭的空气压缩而产生围岩爆裂，可导致中等强度的地震。

滑坡崩塌型：大型滑坡或山体崩塌一般均伴随一定程度的地震效应。

易溶岩溶解塌陷型：由于地下某些易溶岩类受到人工注水或水库渗入水的溶解作用导致地下空穴塌陷型地震。

冻裂型：存寒冷地区或高海拔地区修建水库，由于库岸岩体浅部裂隙充水，冷冻膨胀，岩体破裂而导致地震。

三、综合因素诱发型：在一定的地质条件下，诱发地震可以由内、外动力地质因素综合引起，或以某一类因素为主导，所产生的诱发地震又构成了另一类因素产生地震的必要条件，由此产生连锁反应。

2.水库诱发地震的基本特征

一、空间分布特征：震中位置：震中主要集中在断层破碎带附近。往往密集成条带状或团块状，其延伸方向大体与库区主要断裂线平行或与X 型共轭剪切断裂平行。常分布于库区岩溶发育部位或断裂构造与岩溶裂隙带的复合部位。震源较浅，震源体较小，一般发生在低烈度区。

二、地震活动与库水位的关系：绝大多数水库的地震活动与库水位呈正相关。少数水库区的地震活动性随着库水位的增加而明显地降低，呈负相关。

三、地震活动的序列特点：

震型：天然地震多属于主震－余震型，构造型水库地震多为前－余型，而非构造型水库地震多为群震型。

地震频度与震级的关系：logN＝a-bM 式中：N 为震级≥M 的地震数；a 为与观测周期，观测区大小和地震活动水平有关的常数；b 为震频与震级线性关系式斜率。

水库地震：b 值大于当地同震级的天然地震，b≥1，前震的b 值一般略高于余震。

主震M0 与最大余震M1 的震级关系：

水库地震：M0－M1＜1 ； M1／M0≈1

天然地震：M0－M1＝1.2 (浅源大震) M0－M1 与地震区应力状态和介质的不均一性有关。

3.水库诱发地震发生的地质背景条件

一、区域地质背景：

地质背景的多样性。

区域构造背景与强震的相关性：产生强烈诱发地震活动的地质背景具有专属性。据统计，发生Ms4.0 以上地震的水库，几乎全部位于构造活动区内。

发震区应变能积累程度及速率：震源区岩体应力集中或应变能积累程度与岩体破裂极限所需应变能的差值，是控制诱发地震的时间滞后的主要因素。天然构造应力场的应变能积累速率也是产生诱发地震的重要背景之一。

二、发震区地质条件：

构造条件：这是断裂活化型诱发地震的必要条件。

岩性条件：发震机率与岩石性质有关，震级大小与岩石强度有关。

水文地质条件：水文地质条件是控制水库诱发地震的重要因素，它决定着诱发地震的机制。

外动力地质作用：外动力地质作用的类型和发育程度及其在人类工程活动条件下所可能产生的变化，是外生成因诱发地震的控制因素。

4.水库诱发地震的诱发机制

水岩作用

一、降低岩体及结构面的强度：水渗入岩体后通常产生软化、泥化和润滑作用。水对岩石的软化作用表现为岩石浸水后强度的降低。对于含泥质及亲水矿物较多的岩石或破碎带，水的软化作用最为明显。泥化作用一般产生于岩体的断裂错动带和软弱结构面上。

二、促进岩体中断裂的生长：

应力腐蚀作用：在地下水和应力的持续作用下，当应力强度因子高于某一界限值，但又低于快速破裂传播的临界应力强度因子时，岩石所发生的缓慢的、亚临界的裂纹生长过程，被称为应力腐蚀。

楔裂作用：当裂隙岩体处于封闭水环境中时，由于高压水体局部集中于有限的裂隙带而产生“楔入推移力”，造成裂缝尖端的破坏和裂隙的发展。

三、水体荷载作用：水库蓄水后，巨大的水体荷载对库基岩体产生附加应力并引起岩体垂直变形及挠曲变形(弯梁效应)。

四、空隙水压力效应：水库蓄水后，水体向深部渗入或人工注水均将引起原地下水位以上岩体裂隙或孔隙的充水饱和，由此导致与地面水体有连通关系的深部断裂带中空隙水压力的升高和有效应力的变化，从而改变了岩体和断裂带的应力状态，称为空隙水压力效应。

水库诱发地震的诱发机制：水荷载诱发型、空隙水压力诱发型。

水诱发机制：在天然构造应力场已接近某种临界状态的背景上，由水体荷载在岩体内造成的附加应 力使陡倾断裂面上的应力状态发生变化，两侧断块失去平衡状态，断块产生倾向滑动而诱发地震活动。

不同构造背景条件下的诱发机制：正断型构造应力场、平移塑构造应力场、 逆冲型构造应力场。

5.诱发地震的工程地质研究及预测方法

工程地质研究

一、建库前的地震地质研究

第一阶段在水电工程地质勘察的流域规划、可行性研究及初步设计阶段依次进行，对诱发地震的可能性及强度做出初步评价。

主要工作内容包括：

1、工程开发区所处的构造单元内新构造运动及天然地震活动成因及历史；

2、工程开发区及其邻近地区内潜在活动性断裂的性质及构造应力场；

3、配合地震部门利用高频流动地震台网队工程开发区的天然地震活动进行监测，确定噪声水平较低的地区。

第二阶段根据第一阶段的勘察资料，当认为有必要对诱发地震加强研究时，应进行本阶段工作，

并在水库蓄水前1-2年开始。

主要内容包括：

1、工程有关地区内的地质和新构造的详细勘察；

2、安装固定的测震仪器，开始监测工作；

3、进行地应力测量，确定构造应力方向及量值；

4、布设地面精密水准测量网，进行精密测量；

5、安装对活断层进行监测的仪器设备，监测断块相对位移；

6、预测可能的地震序列、震级及震中的可能部位；

7、预测水库岸坡在未来地震时的稳定性；

8、对工程建筑物的抗震性能设计进行校核。

二、建库发震后的工程地质研究

水库建成蓄水后地震活动频繁，应进行以下相应研究：

1、配合地震工作人员进行监测，应增设流动台精确测震，测定震源位置，测定震源参数，研究地震序列；

2、装置地应力测试装置及倾斜仪等，观测地应力变化及地形变化的情况；

3、加强进行精密水准测量与三角测量，尤其当主震发生后，要立即测量并与地震前对比；

4、研究水位变动、库容增量与地震频度、震级的关系；

5、对诱发地震的发展趋势作出评价与预测；

6、配合设计、施工人员，对震害防治与处理措施提出建议。

十、地面沉降工程地质研究

1.地面沉降的基本概念

地面沉降:指地壳表面某一局部范围内的总体下降运动。

地面塌陷：是地面垂直变形破坏的另一种形式。它的出现是由于地下地质环境中存在着天然洞穴或人工采掘活动所留下的矿洞，巷道或采空区而引起的，其地面表现形式是局部范围内地表岩土体的开裂、不均匀下沉和突然陷落。

2.我国地面沉降的基本特征

地面沉降是以缓慢的、难于察觉的向下垂直运动为主，只有少量的或基本没有水平向的位移，可能影

响的平面范围可大至几千平方公里。在某些实例中地面沉降是一种自然动力地质现象，而在多数实例中

这种现象是由人类活动所引起的，常以地壳表层一定深度内岩土体的压密固结或下沉为主要形式。近

年来的研究成果表明，地面沉降产生于特定的地质环境中并受到多种诱发因素的制约和影响。引起地面沉降的因素包括自然地质因素和人类工程活动因素两大类。地面沉降可以由单一因素诱发，而在许多情况下是由几种因素综合作用的结果。在诸因素中，人类工程活动因素常起着重要的作用。

3.地面沉降的诱发因素及地质环境

诱发因素

一、自然动力地质因素

地球内营力作用：包括地壳近期下降运动、地震、火山运动等。

地球外营力作用：包括溶解、氧化、冻融等作用。地下水对土中易溶盐类的溶解，土壤中有机组分的氧化，地表松散沉积物中水分的蒸发等，均可能造成土体孔隙率或密度的变化，促进土体自重固结过程而引起地面下降。

二、人类活动因素

持续性超量抽取地下水：在松散介质含水系统中长期的、周期性的开采地下水，当开采量超过含水系统的补给资源(即动储量)限额时，将导致地下水位的区域性下降，从而引起含水砂层本身的压密以及其顶底部一定范围内饱水粘性土层中的孔隙水向含水层运移(即越流作用)。在渗流的动水压力和土层孔隙水排出所相当之附加有效应力作用下，粘土层发生压密固结，从而综合影响导致了地面沉降。

开采石油：开采石油是人工抽取地下液体的另一种重要形式，在某些埋藏较浅的半固结砂岩含油层中，抽取石油可引起砂岩孔隙液压的下降，未完全固结的砂岩在上覆岩层自重压力作用下继续固结，引起采油区地断下降。

开采水溶性气体：日本新隅因开采水溶性天然气——甲烷而持续地大量抽水，导致开采层地下水位下降及含气层的压缩，产生了大幅度的地面沉降。

其他因素：大面积农田灌溉引起敏感性土的水浸压缩；地面高荷载建筑群相对集中时，其静荷载超过土体极限荷载而引起的地面持续变形；在静荷载长期作用下软土的蠕变引起的地面沉降；地面振动荷载引起的地面沉陷等。

地质环境

近代河流冲积环境模式：近代河流冲积、环境模式以河流中下游高弯度河流沉积相为主。

近代三角洲平原沉积环境模式：三角洲位于河流入海地段，介于河流冲积平原与滨海大陆架的过渡地带。

断陷盆地沉积环境模式：一般位于三面环山，中部以断块下降为主的近代活动性地区。

4.地面沉降机理

空隙水压力在总应力总是保持着相对独立性。从饱和含水层中抽水时引起的含水层静水压力的下降不影响地层的总应力，即在抽水过程中孔隙水压力的变化将转化为土体骨架上的有效应力。即：Pe=P-Pw。当饱和含水层中孔隙水压力下降时，由土粒骨架承担的有效应力将相应增加。当Pw 趋向于0 时，Pe趋向于Pw。不论饱和含水层固结状态如何，只有当有效应力Pe 超过饱和含水层的预固结压力时，包含含水层开始压缩，即引起地面沉降。与此同时，饱和含水层中的孔隙水向下一层承压含水层的渗流运动所引起的渗透应力对该饱和含水层中矿物颗粒的重排列也起到一定作用，促进了地面的沉降。

5.地面沉降预测的内容、基本方法及预测成果

预测内容：重点在于研究地面沉降形成和发展规律，以便对其可能出现的地点、范围和灾害规模做出早期预测。

预测的基本方法:常规方法、数理统计法、准三维计算法、基于真三维水流模型的计算法、三维完全耦合模型。

预测成果：预测性图件、预测性曲线。

6.地面沉降控制和治理的原则和措施

原则:(1)对已产生地面沉降的地区，进行地下水资源管理。

(2)对可能发生地面沉降的地区，应预测地面沉降的可能性及危害程度。

措施

表面治理措施：对已产生地面沉降的地区，要根据其灾害规模和严重程度采取地面整治及改善环境，其方法主要有。

(1)在沿海低平原地带修筑或加高挡湖堤、防洪堤，防止海水倒灌、淹没低洼地区。

(2)改造低洋地形，人工填土加高地面。

(3)改建城市给、排水系统和输油、气管线，整修因沉降而被破坏的交通线路等线性 工程，使之适应地面沉降后的情况。

(4)修改城市建设规划，调整城市功能分区及总体布局。规划中的重要建筑物要避开 沉降区。

根本治理措施：

(1)压缩用水量

(2)人工补给地下水

(3)调整地下水开采层位