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　　第一章　工程地質(zhì)

　　一、考情分析

　　本章主要以單選題為主，單選題6題，多選題2題。共計10分。其中第二節(jié)1分，其他三節(jié)分值比較平均。本章知識點較分散，內(nèi)容涵蓋較多，學員應該理解記憶。

　　本章歷年試題分值分布

　　第一節(jié)　巖體的特征

　　巖體是巖石受節(jié)理、斷層、層面及片理面等結(jié)構(gòu)面切割而具有一定結(jié)構(gòu)的、受地下水影響的多裂隙綜合體。巖體和巖石的概念不同，巖石是礦物的集合體，巖體可能由一種或多種巖石組合，且在形成現(xiàn)實巖體的過程中，經(jīng)受了構(gòu)造變動、風化作用、卸荷作用等各種內(nèi)外力地質(zhì)作用的破壞和改造。

　　工程巖體有地基巖體、邊坡巖體和地下工程圍巖三類。在工程施工和使用過程中，工程巖體的穩(wěn)定性直接影響部分工程甚至整個工程的安全與穩(wěn)定，決定工程的成功與失敗，應高度重視。

　　【2016年試題】工程巖體分類有(　)。

　　A.穩(wěn)定巖體

　　B.不穩(wěn)定巖體

　　C.地基巖體

　　D.邊坡巖體

　　E.地下工程圍巖

　　『正確答案』CDE

　　『答案解析』本題考查的是巖體的結(jié)構(gòu)。工程巖體有地基巖體、邊坡巖體和地下工程圍巖三類。參見教材P1。

　　一、巖體的結(jié)構(gòu)

　　(一)巖體的構(gòu)成

　　1.巖石

　　(1)巖石的主要礦物

　　其中構(gòu)成巖石的礦物，稱為造巖礦物。巖石中的石英含量越多，鉆孔的難度就越大，鉆頭、鉆機等消耗量就越多。

　　【2015年試題】對巖石鉆孔作業(yè)難度和定額影響較大的礦物成分是(　)。

　　A.云母

　　B.長石

　　C.石英

　　D.方解石

　　『正確答案』C

　　『答案解析』本題考查的是巖石。巖石中的石英含量越多，鉆孔難度就越大，鉆頭、鉆機等消耗量就越多。參見教材P1。

　　由于成分和結(jié)構(gòu)的不同，每種礦物都有自己特有的物理性質(zhì)，如顏色、光澤、硬度等。物理性質(zhì)是鑒別礦物的主要依據(jù)。

　　礦物的顏色分為自色、他色和假色，自色可以作為鑒別礦物的特征，而他色和假色則不能。

　　例如，依據(jù)顏色鑒定礦物的成分和結(jié)構(gòu)，依據(jù)光澤鑒定風化程度，依據(jù)硬度鑒定礦物類別，如表1.1.1。

　　表1.1.1　礦物硬度表

　　在實際工作中常用可刻劃物品來大致測定礦物的相對硬度，如指甲約為2～2.5度，小刀約為5～5.5度，玻璃約為5.5～6度，鋼刀約為6～7度。

　　【2018年試題】以下礦物可用玻璃刻劃的有(　)。

　　A.方解石

　　B.滑石

　　C.剛玉

　　D.石英

　　E.石膏

　　『正確答案』ABE

　　『答案解析』本題考查的是巖石。礦物的相對硬度，玻璃約為5.5～6度，方解石為3度，滑石為1度，剛玉為9度，石英為7度，石膏為2度。參見教材P1。

　　(2)巖石的成因類型及其特征

　　地球固體的表層是由巖石組成的硬殼——地殼，組成地殼的巖石按成因可分為巖漿巖(火成巖)、沉積巖(水成巖)和變質(zhì)巖三大類。

　　1)巖漿巖

　　巖漿巖又稱火成巖，是巖漿通過地殼運動，沿地殼薄弱地帶上升冷卻凝結(jié)后形成的巖石。

　　根據(jù)形成條件，巖漿巖分為噴出巖和侵入巖。

　　深成巖常形成巖基等大型侵入體，巖性一般較單一，以中、粗粒結(jié)構(gòu)為主，致密堅硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性強，故其常被選為理想的建筑基礎，如花崗巖、正長巖、閃長巖、輝長巖;淺成巖多以巖床、巖墻、巖脈等狀態(tài)產(chǎn)出，有時相互穿插。顆粒細小，巖石強度高，不易風化，但這些小型侵入體與周圍巖體的接觸部位，巖性不均一，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎，風化蝕變嚴重，透水性增大，如花崗斑巖、閃長玢巖、輝綠巖、脈巖。

　　噴出巖是指噴出地表形成的巖漿巖，一般呈原生孔隙和節(jié)理發(fā)育，產(chǎn)狀不規(guī)則，厚度變化大，巖性很不均勻，比侵入巖強度低，透水性強，抗風能力差，如流紋巖、粗面巖、安山巖、玄武巖、火山碎屑巖。

　　【2018年試題】正常情況下，巖漿巖中的侵入巖與噴出巖相比，其顯著特征為(　)。

　　A.強度低

　　B.強度高

　　C.抗風化能力差

　　D.巖性不均勻

　　『正確答案』B

　　『答案解析』本題考查的是巖體的結(jié)構(gòu)。噴出巖是指噴出地表形成的巖漿巖。一般呈原生孔隙和節(jié)理發(fā)育，產(chǎn)狀不規(guī)則，厚度變化大，巖性很不均勻，比侵入巖強度低，透水性強，抗風能力差，如流紋巖、粗面巖、安山巖、玄武巖、火山碎屑巖。A、C、D均為噴出巖特點。參見教材P2。

　　2)沉積巖

　　沉積巖是在地殼表層常溫常壓條件下，由風化產(chǎn)物、有機物質(zhì)和某些火山作用產(chǎn)生的物質(zhì)，經(jīng)風化、搬運、沉積和成巖等一系列地質(zhì)作用而形成的層狀巖石。沉積巖的構(gòu)造，是沉積巖各個組成部分的空間分布和排列方式。常見的構(gòu)造有層理構(gòu)造、層面構(gòu)造、結(jié)核(與周圍沉積巖不同的、規(guī)模不大的團塊體)、生物成因構(gòu)造(如生物礁體、疊層構(gòu)造、蟲跡、蟲孔等)。根據(jù)沉積巖的組成成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和形成條件，可分為碎屑巖(如礫巖、砂巖、粉砂巖)、黏土巖(如泥巖、頁巖)、化學巖及生物化學巖類(如石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r)等。

　　3)變質(zhì)巖

　　變質(zhì)巖是地殼中原有的巖漿巖或沉積巖，由于地殼運動和巖漿活動等造成物理化學環(huán)境的改變，使原來巖石的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生一系列變化，所形成的新的巖石。

　　變質(zhì)巖的構(gòu)造主要有板狀構(gòu)造(平行、較密集而平坦的破裂面分裂巖石成板狀體)、千枚狀構(gòu)造(巖石呈薄板狀)、片狀構(gòu)造(含大量呈平行定向排列的片狀礦物)、片麻狀構(gòu)造(粒狀變晶礦物間夾鱗片狀、柱狀變晶礦物并呈大致平行的斷續(xù)帶狀分布)、塊狀構(gòu)造(礦物均勻分布、結(jié)構(gòu)均一、無定向排列，如大理巖、石英巖等)。

　　三大類巖石的主要區(qū)別。根據(jù)上述三大類巖石的特征描述，現(xiàn)將它們之間的主要區(qū)別歸納如表1.1.2。

　　表1.1.2　巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖的地質(zhì)特征表

　　【2013年試題】常見的沉積巖有(　)。

　　A.輝綠巖

　　B.泥巖

　　C.石灰?guī)r

　　D.白云巖

　　E.大理巖

　　『正確答案』BCD

　　『答案解析』本題考查的是巖石。選項A，輝綠巖屬于巖漿巖，選項E，大理巖屬于變質(zhì)巖。參見教材P2。

　　【2010年試題】大理巖屬于(　)。

　　A.巖漿巖

　　B.變質(zhì)巖

　　C.火成巖

　　D.沉積巖

　　『正確答案』B

　　『答案解析』本題考查的是巖石。變質(zhì)巖的構(gòu)造主要有板狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造，大理石屬于塊狀構(gòu)造。參見教材P2。

　　2.土

　　土是巖石在風化作用下形成的大小懸殊的顆粒，在各種自然環(huán)境中形成的堆積物。

　　(1)土的組成。土是由顆粒(固相)、水溶液(液相)和氣(氣相)所組成的三相體系。

　　根據(jù)組成土的固體顆粒礦物成分的性質(zhì)及其對土的工程性質(zhì)影響不同，組成土的固體顆粒礦物可分為原生礦物、不溶于水的次生礦物、可溶鹽類及易分解的礦物、有機質(zhì)四種。

　　(2)土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。土的結(jié)構(gòu)是指土顆粒本身的特點和顆粒間相互關聯(lián)的綜合特征，一般可分為兩大基本類型：

　　1)單粒結(jié)構(gòu)。也稱散粒結(jié)構(gòu)，是碎石(卵石)、礫石類土和砂土等無黏性土的基本結(jié)構(gòu)形式，其對土的工程性質(zhì)影響主要在于其松密程度。

　　2)集合體結(jié)構(gòu)。也稱團聚結(jié)構(gòu)或絮凝結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)為黏性土所特有。黏性土組成顆粒細小，表面能大，顆粒帶電，沉積過程中粒間引力大于重力，并形成結(jié)合水膜連接，使之在水中不能以單個顆粒沉積下來，而是凝聚成較復雜的集合體進行沉積。

　　【2012年試題】不宜作為建筑物地基填土的是(　)。

　　A.堆填時間較長的砂土

　　B.經(jīng)處理后的建筑垃圾

　　C.經(jīng)壓實后的生活垃圾

　　D.經(jīng)處理后的一般工業(yè)廢料

　　『正確答案』C

　　『答案解析』本題考查的是土體的工程地質(zhì)性質(zhì)。以生活垃圾和腐蝕性及易變性工業(yè)廢料為主要成分的雜填土，一般不宜作為建筑物地基。主要以建筑垃圾或一般工業(yè)廢料組成的雜填土，采用適當?shù)拇胧┻M行處理后可作為一般建筑物地基。參見教材P14。

　　【2016年試題】黏性土的塑性指數(shù)(　)。

　　A.>2

　　B.<2

　　C.>10

　　D.<10

　　『正確答案』C

　　『答案解析』本題考查的是土。黏性土是塑性指數(shù)大于10的土。參見教材P4。

　　【2017年試題】整個土體構(gòu)成上的不均勻性包括(　)。

　　A.層理

　　B.松散

　　C.團聚

　　D.絮凝

　　E.結(jié)核

　　『正確答案』AE

　　『答案解析』本題考查的是土。整個土體構(gòu)成上的不均勻性包括：層理、夾層、透鏡體、結(jié)核、組成顆粒大小懸殊及裂隙特征與發(fā)育程度等。參見教材P3。

　　(3)土的分類。

　　1)根據(jù)有機含量分類。根據(jù)土中有機質(zhì)含量，分為無機土、有機質(zhì)土、泥炭質(zhì)土和泥炭。

　　2)根據(jù)顆粒級配和塑性指數(shù)分類。根據(jù)顆粒級配和塑性指數(shù)分為碎石土、砂土、粉土和黏性土。碎石土是粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50%的土，根據(jù)顆粒級配和顆粒形狀分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫;砂土是粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50%，且粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重50%的土;黏性土是塑性指數(shù)大于10的土。黏性土分為粉質(zhì)黏土和黏土;粉土是粒徑大于0.075的顆粒不超過全重50%，且塑性指數(shù)小于或等于10的土。

　　3)根據(jù)地質(zhì)成因分類。土可分為殘積土、坡積土、洪積土、沖擊土、淤積土、冰積土和風積土等。

　　4)根據(jù)顆粒大小及含量分類。土可分為巨粒土、粗粒土、細粒土等。如圖1.1.1所示。

　　圖1.1.1　土的分類與土粒粒徑

　　3.結(jié)構(gòu)面

　　結(jié)構(gòu)面是切割巖體的各種地質(zhì)界面的統(tǒng)稱，是一些具有一定方向，延展較廣較薄的二維地質(zhì)界面，如層面、沉積間斷面、節(jié)理、裂隙、裂縫、斷層等，也包括厚度較薄的軟弱夾層。

　　結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀由走向、傾向和傾角三個要素表示，如圖1.1.2所示。層面的產(chǎn)狀還代表所在巖

　　層的產(chǎn)狀，即表示所在巖層的空間位置。

　　(1)結(jié)構(gòu)面走向，即結(jié)構(gòu)面在空間延伸的方向，用結(jié)構(gòu)面與水平面交線即走向線的方位角或方向角表示。走向線兩端延伸方向均是走向，雖相差180°，但是表示的是同一走向。

　　(2)結(jié)構(gòu)面的傾向，即結(jié)構(gòu)面在空間的傾斜方向，用垂直走向順傾斜面向下引出的一條射線對水平面投影的指向。

　　(3)結(jié)構(gòu)面的傾角，即結(jié)構(gòu)面在空間傾斜角度的大小，用結(jié)構(gòu)面與水平面所夾的銳角表示。

　　圖1.1.2　結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀要素

　　AB—走向;CD—傾向;α—傾角

　　節(jié)理組數(shù)的多少決定了巖石的塊體大小及巖體的結(jié)構(gòu)類型，可以根據(jù)節(jié)理組數(shù)劃分結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度。

　　4.地質(zhì)構(gòu)造

　　(1)水平構(gòu)造和單斜構(gòu)造。

　　水平構(gòu)造是雖經(jīng)構(gòu)造變動的沉積巖層，仍基本保留形成時的原始水平產(chǎn)狀的構(gòu)造。先沉積的老巖層在下，后沉積的新巖層在上。

　　單斜構(gòu)造是原來水平的巖層，在受到地殼運動的影響后，產(chǎn)狀發(fā)生變動形成巖層向同一個方向傾斜的構(gòu)造，這種產(chǎn)狀往往是褶曲的一翼、斷層的一盤，或者是局部地層不均勻的上升或下降形成的。

　　(2)褶皺構(gòu)造

　　褶皺構(gòu)造是組成地殼的巖層受構(gòu)造力的強烈作用，使巖層形成一系列波狀彎曲而未喪失其連續(xù)性的構(gòu)造，它是巖層產(chǎn)生的塑性變形。絕大多數(shù)褶皺是在水平擠壓力作用下形成的，但也有少數(shù)是在垂直力或力偶作用下形成的。褶皺構(gòu)造在層狀巖層常見，在塊狀巖體中則很難見到。

　　對于隧道工程來說，褶曲構(gòu)造的軸部是巖層傾向發(fā)生顯著變化的地方，是巖層應力最集中的地方，容易遇到工程地質(zhì)問題，主要是由于巖層破碎而產(chǎn)生的巖體穩(wěn)定問題和向斜軸部地下水的問題。隧道一般從褶曲的翼部通過是比較有利的。

　　【2018年試題】隧道選線時，應優(yōu)先布置在(　)。

　　A.褶皺兩側(cè)

　　B.向斜核部

　　C.背斜核部

　　D.斷層帶

　　『正確答案』A

　　『答案解析』本題考查的是巖體的結(jié)構(gòu)。對于隧道工程來說，褶曲構(gòu)造的軸部是巖層傾向發(fā)生顯著變化的地方，是巖層應力最集中的地方，容易遇到工程地質(zhì)問題，主要是由于巖層破碎而產(chǎn)生的巖體穩(wěn)定問題和向斜軸部地下水的問題。因而，隧道一般從褶曲的翼部通過是比較有利的。參見教材P6。

　　◆背斜褶曲是巖層向上拱起的彎曲，以褶曲軸為中心向兩翼傾斜。當?shù)孛媸艿絼兾g而出露有不同地質(zhì)年代的巖層時，較老的巖層出現(xiàn)在褶曲的軸部，從軸部向兩翼，依次出現(xiàn)的是較新的巖層。

　　◆向斜褶曲，是巖層向下凹的彎曲，其巖層的傾向與背斜相反，兩翼的巖層都向褶曲的軸部傾斜。當?shù)孛嬖馐軇兾g，在褶曲軸部出露的是較新的巖層，向兩翼依次出露的是較老的巖層。

　　◆對于深路塹和高邊坡來說，當路線垂直巖層走向，或路線與巖層走向平行但巖層傾向與邊坡傾向相反時，對路基邊坡的穩(wěn)定性是有利的。不利的情況是路線走向與巖層的走向平行，邊坡與巖層的傾向一致，最不利的情況是路線與巖層走向平行，巖層傾向與路基邊坡一致，而邊坡的傾角大于(陡于)巖層的傾角。

　　【2013年試題】褶皺構(gòu)造是(　)。

　　A.巖層受構(gòu)造力作用形成一系列波狀彎曲且未喪失連續(xù)性的構(gòu)造

　　B.巖層受構(gòu)造力作用形成一系列波狀彎曲而喪失連續(xù)性的構(gòu)造

　　C.巖層受水平擠壓力作用形成一系列波狀彎曲而喪失連續(xù)性的構(gòu)造

　　D.巖層受垂直力作用形成一系列波狀彎曲而喪失連續(xù)性的構(gòu)造

　　『正確答案』A

　　『答案解析』本題考查的是地質(zhì)構(gòu)造。褶皺構(gòu)造是組成地殼的巖層，受構(gòu)造力的強烈作用，使巖層形成一系列波狀彎曲而未喪失其連續(xù)性的構(gòu)造。參見教材P5。

　　【2011年試題】在有褶皺構(gòu)造的地區(qū)進行隧道工程設計，選線的基本原則是(　)。

　　A.盡可能沿褶曲構(gòu)造的軸部

　　B.盡可能沿褶曲構(gòu)造的翼部

　　C.盡可能沿褶曲構(gòu)造的向斜軸部

　　D.盡可能沿褶皺構(gòu)造的背斜核部

　　『正確答案』B

　　『答案解析』本題考查的是地質(zhì)構(gòu)造。對于隧道工程來說，在褶曲構(gòu)造的軸部，巖層傾向發(fā)生顯著變化，應力作用最集中，容易遇到工程地質(zhì)問題。一般選線從褶曲的翼部通過是比較有利的。參見教材P6。

　　【2014年試題】隧道選線應盡可能避開(　)。

　　A.褶皺核部

　　B.褶皺兩側(cè)

　　C.與巖層走向垂直

　　D.與裂隙垂直

　　『正確答案』A

　　『答案解析』本題考查的是地質(zhì)構(gòu)造。在布置地下工程時，原則上應避開褶皺核部。參見教材P6。

　　(3)斷裂構(gòu)造

　　斷裂構(gòu)造是構(gòu)成地殼的巖體，受力作用發(fā)生變形，當變形達到一定程度后，使巖體的連續(xù)性和完整性遭到破壞，產(chǎn)生各種大小不一的斷裂。它是地殼上層常見的地質(zhì)構(gòu)造，其分布很廣，特別在一些斷裂構(gòu)造發(fā)育的地帶，常成群分布，形成斷裂帶。根據(jù)巖體斷裂后兩側(cè)巖塊相對位移的情況，將其分為裂隙和斷層兩類。

　　1)裂隙

　　裂隙，也稱為節(jié)理，是存在于巖體中的裂縫，是巖體受力斷裂后兩側(cè)巖塊沒有顯著位移的小型斷裂構(gòu)造。一般用裂隙率(巖石中裂隙的面積與巖石總面積的百分比)表示，裂隙率越大，表示巖石中的裂隙越發(fā)育。

　　表1.1.3　裂隙發(fā)育程度分級及對工程的影響表

　　注：裂隙寬度：密閉裂隙<1mm;微張裂隙為1～3mm;張開裂隙為3～5mm;寬張裂隙>5mm。

　　【2014年試題】某基巖被3組較規(guī)則的X型裂隙切割成大塊狀，多數(shù)為構(gòu)造裂隙，間距0.5m～1.0m，裂隙多密閉少有充填物，此基巖的裂隙對基礎工程(　)。

　　A.無影響

　　B.影響不大

　　C.影響很大

　　D.影響很嚴重

　　『正確答案』B

　　『答案解析』本題考查的是地質(zhì)構(gòu)造。裂隙發(fā)育程度等級為較發(fā)育的情況下，其對基礎工程影響不大，對其他工程可能產(chǎn)生相當影響。參見教材P6。

　　根據(jù)裂隙的成因。將其分為構(gòu)造裂隙和非構(gòu)造裂隙兩類。

　?、贅?gòu)造裂隙。構(gòu)造裂隙是巖體受地應力作用隨巖體變形而產(chǎn)生的裂隙。所以它在空間分布上具有一定的規(guī)律性。按裂隙的力學性質(zhì)，可將構(gòu)造裂隙分為張性裂隙和扭(剪)性裂隙。張性裂隙主要發(fā)育在背斜和向斜的軸部，裂隙張開較寬，斷裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙間距較大且分布不勻，沿走向和傾向都延伸不遠;扭(剪)性裂隙，一般出現(xiàn)在褶曲的翼部和斷層附近。

　　【2015年試題】巖體中的張性裂隙主要發(fā)生在(　)。

　　A.向斜褶皺的軸部

　　B.向斜褶皺的翼部

　　C.背斜褶皺的軸部

　　D.背斜褶皺的翼部

　　E.軟弱夾層中

　　『正確答案』AC

　　『答案解析』本題考查的是地質(zhì)構(gòu)造。按裂隙的力學性質(zhì)，可將構(gòu)造裂隙分為張性裂隙和扭(剪)性裂隙。張性裂隙主要發(fā)育在背斜和向斜的軸部，裂隙張開較寬。參見教材P7。

　　【2017試題】構(gòu)造裂隙可分為張性裂隙和扭性裂隙，張性裂隙主要發(fā)育在背斜和向斜的(　)。

　　A.橫向

　　B.縱向

　　C.軸部

　　D.底部

　　『正確答案』C

　　『答案解析』本題考查的是巖體的構(gòu)成。張性裂隙主要發(fā)育在背斜和向斜的軸部。參見教材P7。

　?、诜菢?gòu)造裂隙。非構(gòu)造裂隙是由成巖作用、外動力、重力等非構(gòu)造因素形成的裂隙。如巖石在形成過程中產(chǎn)生的原生裂隙、風化裂隙以及沿溝壁岸坡發(fā)育的卸荷裂隙等。其中具有普遍意義的是風化裂隙，其主要發(fā)育在巖體靠近地面的部分，一般很少達到地面下10～15m的深度。裂隙分布零亂，沒有規(guī)律性，使巖石多成碎塊，沿裂隙面巖石的結(jié)構(gòu)和礦物成分也有明顯變化。巖體中的裂隙，在工程上除有利于開挖外，對巖體的強度和穩(wěn)定性均有不利的影響。巖體中的裂隙，在工程上除有利于開挖外，對巖體的強度和穩(wěn)定性均有不利的影響。其破壞了巖體的整體性，促進了巖體的風化速度，增強了巖體的透水性，進而使巖體的強度和穩(wěn)定性降低。

　　2)斷層

　　斷層是巖體受力作用斷裂后，兩側(cè)巖塊沿斷裂面發(fā)生顯著相對位移的斷裂構(gòu)造。

　?、贁鄬右?。斷層一般由四個部分組成。

　　a.斷層面和破碎帶

　　b.斷層線

　　c.斷盤

　　d.斷距

　?、跀鄬踊绢愋汀８鶕?jù)斷層兩盤相對位移的情況，可分為正斷層、逆斷層、平推斷層。

　　正斷層是上盤沿斷層面相對下降，下盤相對上升的斷層。它一般是受水平張應力或垂直作用力使上盤相對向下滑動而形成的，所以在構(gòu)造變動中多在垂直于張應力的方向上發(fā)生，但也有沿已有的剪節(jié)理發(fā)生。

　　逆斷層是上盤沿斷層面相對上升，下盤相對下降的斷層。它一般是由于巖體受到水平方向強烈擠壓力的作用，使上盤沿斷面向上錯動而成。斷層線的方向常和巖層走向或褶皺軸的方向近于一致，和壓應力作用的方向垂直。斷層面從徒傾角至緩傾角都有。

　　【2010年試題】下盤沿斷層面相對下降，這類斷層大多是(　)。

　　A.受到水平方向強烈張應力形成的

　　B.受到水平方向強烈擠壓力形成的

　　C.斷層線與褶皺軸的方向基本一致

　　D.斷層線與拉應力作用方向基本垂直

　　E.斷層線與壓應力作用方向基本平行

　　『正確答案』BC

　　『答案解析』本題考查的是地質(zhì)構(gòu)造。(1)斷層要素：斷層面和破碎帶;斷層線;斷盤;斷距。(2)斷層基本類型：正斷層是上盤沿斷層面相對下降，下盤相對上升的斷層。逆斷層是上盤沿斷層面相對上升，下盤相對下降的斷層。平推斷層是兩盤沿斷層面發(fā)生相對水平位移的斷層。其傾角一般是近于直立的，本題是逆斷層。參見教材P8。

　　平推斷層是由于巖體受水平扭應力作用，使兩盤沿斷層面發(fā)生相對水平位移的斷層。由于多系受剪(扭)應力形成，因此大多數(shù)與褶皺軸斜交，與“X”節(jié)理平行或沿該節(jié)理形成，其傾角一般是近于直立的。這種斷層的破碎帶一般較窄，沿斷層面常有近水平的擦痕。

　　(二)巖體結(jié)構(gòu)特征

　　1.結(jié)構(gòu)體特征

　　2.巖體結(jié)構(gòu)類型

　　巖體結(jié)構(gòu)的基本類型可分為整體塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)。

　　(1)整體塊狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)面稀疏、延展性差、結(jié)構(gòu)體塊度大且常為硬質(zhì)巖石，整體強度高，變形特征接近于各向同性的均質(zhì)彈性體，變形模量、承載能力與抗滑能力均較高，抗風化能力一般也較強。因而，這類巖體具有良好的工程地質(zhì)性質(zhì)，往往是較理想的各類工程建筑地基、邊坡巖體及地下工程圍巖。

　　(2)層狀結(jié)構(gòu)。作為工程建筑地基時，其變形模量和承載能力一般均能滿足要求。但當結(jié)構(gòu)面結(jié)合力不強，有時又有層間錯動面或軟弱夾層存在，則其強度和變形特性均具各向異性特點，一般沿層面方向的抗剪強度明顯比垂直層面方向的更低，特別是當有軟弱結(jié)構(gòu)面存在時，更為明顯。這類巖體作為邊坡巖體時，一般來說，當結(jié)構(gòu)面傾向坡外時要比傾向坡里時的工程地質(zhì)性質(zhì)差得多。

　　【2011年試題】結(jié)構(gòu)面結(jié)合力較差的層狀結(jié)構(gòu)工程地基巖體的工程特性是(　)。

　　A.沿層面方向的抗剪強度高于垂直層面方向

　　B.沿層面方向有錯動比有軟弱夾層的工程地質(zhì)性質(zhì)差

　　C.結(jié)構(gòu)面傾向坡外比傾向坡里的工程地質(zhì)性質(zhì)好

　　D.沿層面方向的抗剪強度低于垂直層面方向

　　『正確答案』D

　　『答案解析』本題考查的是巖體結(jié)構(gòu)特征。層狀結(jié)構(gòu)。巖體中結(jié)構(gòu)面一般風化微弱、結(jié)合力較弱，故這類巖體總體變形模量和承載能力均較高。作為工程建筑地基時，其變形模量和承載能力一般均能滿足要求。但當結(jié)構(gòu)面結(jié)合力不強，有時又有層間錯動面或軟弱夾層存在，則其強度和變形特性均具各向異性特點，一般沿層面方向的抗剪強度明顯低于垂直層面方向的，當有軟弱結(jié)構(gòu)面存在時更甚。當結(jié)構(gòu)面傾向坡外時要比傾向坡里時的工程地質(zhì)性質(zhì)差得多。參見教材P8。

　　(3)碎裂結(jié)構(gòu)。層狀碎裂結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)巖體變形模量、承載能力均不高，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。

　　(4)散體結(jié)構(gòu)。巖體節(jié)理、裂隙很發(fā)育，巖體十分破碎，巖石手捏即碎，屬于碎石土類，可按碎石土類考慮。

　　二、巖體的力學特性

　　(一)巖體的變形特征

　　巖體的變形通常包括結(jié)構(gòu)面變形和結(jié)構(gòu)體變形兩個部分。設計人員所關心的主要是巖體的變形特性。巖體變形參數(shù)是由變形模量或彈性模量來反映的。

　　不同巖體具有不同的流變特性。流變特性是巖體在外部條件不變的情況下，應力或變形隨時間而變化的性質(zhì)，一般有蠕變和松弛兩種表現(xiàn)形式。蠕變是指在應力一定的條件下，變形隨時間的持續(xù)而逐漸增加的現(xiàn)象。松弛是指在變形保持一定時，應力隨時間的增長而逐漸減小的現(xiàn)象。試驗和工程實踐表明，巖石和巖體均具有流變性。

　　特別是軟弱巖石、軟弱夾層、碎裂及散體結(jié)構(gòu)巖體，其變形的時間效應明顯，蠕變特征顯著。有些工程建筑的失事，往往不是因為荷載過高，而是在應力較低的情況下巖體產(chǎn)生了蠕變。

　　(二)巖體的強度性質(zhì)

　　由于巖體是由結(jié)構(gòu)面和各種形狀巖石塊體組成的，所以，其強度同時受二者性質(zhì)的控制。一般情況下，巖體的強度既不等于巖塊巖石的強度，也不等于結(jié)構(gòu)面的強度，而是二者共同影響表現(xiàn)出來的強度。但在某些情況下，可以用巖石或結(jié)構(gòu)面的強度來代替。如當巖體中結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，呈完整結(jié)構(gòu)時，巖石的強度可視為巖體強度。如果巖體沿某一結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生整體滑動時，則巖體強度完全受結(jié)構(gòu)面強度控制。

　　【2011年試題】工程巖體沿某一結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生整體滑動時，其巖體強度完全受控于(　)。

　　A.結(jié)構(gòu)面強度

　　B.節(jié)理的密集性

　　C.母巖的巖性

　　D.層間錯動幅度

　　『正確答案』A

　　『答案解析』本題考查的是巖體的力學特性。如當巖體中結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，呈完整結(jié)構(gòu)時，巖石強度可視為巖體強度。如果巖體沿某一結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生整體滑動時，則巖體強度完全受結(jié)構(gòu)面強度控制。參見教材P10。

　　三、巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)

　　(一)巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)

　　1.巖石的物理力學性質(zhì)

　　(1)巖石的主要物理性質(zhì)

　　1)重量

　　巖石的重量是巖石最基本的物理性質(zhì)之一，一般用比重和重度兩個指標表示。

　　巖石重度的大小決定于巖石中礦物的比重、巖石的孔隙性及其含水情況。

　　一般來講，組成巖石的礦物比重大，或巖石的孔隙性小，則巖石的重度就大。在相同條件下的同一種巖石，重度大就說明巖石的結(jié)構(gòu)致密、孔隙性小，巖石的強度和穩(wěn)定性也較高。

　　2)孔隙性

　　巖石的孔隙性用孔隙度表示，反映巖石中各種孔隙的發(fā)育程度。未受風化或構(gòu)造作用的侵入巖和某些變質(zhì)巖，其孔隙度一般是很小的，而礫巖、砂巖等一些沉積巖類的巖石，則經(jīng)常具有較大的孔隙度。

　　3)吸水性

　　巖石的吸水率與巖石孔隙度的大小、孔隙張開程度等因素有關。巖石的吸水率大，則水對巖石顆粒間結(jié)合物的浸潤、軟化作用就強，巖石強度和穩(wěn)定性受水作用的影響也就越顯著。

　　4)軟化性

　　用軟化系數(shù)作為巖石軟化性的指標，在數(shù)值上等于巖石飽和狀態(tài)下的極限抗壓強度與風干狀態(tài)下極限抗壓強度的比。其值越小，表示巖石的強度和穩(wěn)定性受水作用的影響越大。

　　5)抗凍性

　　在高寒冰凍地區(qū)，抗凍性是評價巖石工程性質(zhì)的一個重要指標。

　　(2)巖石主要力學性質(zhì)

　　1)巖石的變形

　　巖石受力作用會產(chǎn)生變形，在彈性變形范圍內(nèi)用彈性模量和泊桑比兩個指標表示。

　　2)巖石的強度

　　巖石受力作用破壞，表現(xiàn)為壓碎、拉斷和剪切等，故有抗壓強度、抗拉強度和抗剪強度等。

　　a.抗壓強度?？箟簭姸仁菐r石在單向壓力作用下抵抗壓碎破壞的能力，是巖石最基本最常用的力學指標。巖石的抗壓強度相差很大，膠結(jié)不良礫巖和軟弱頁巖的小于20MPa。堅硬巖漿巖的大于245MPa。

　　b.抗拉強度?？估瓘姸仁菐r石抵抗拉伸破壞的能力，在數(shù)值上等于巖石單向拉伸破壞時的最大張應力。

　　c.抗剪強度?？辜魪姸仁侵笌r石抵抗剪切破壞的能力，在數(shù)值上等于巖石受剪破壞時的極限剪應力。在一定壓應力下巖石剪斷時，剪切面上的最大剪應力，稱為抗剪斷強度，其值一般都比較高?？辜魪姸仁茄貛r石裂隙或軟弱面等發(fā)生剪切滑動時的指標，其強度遠遠低于抗剪斷強度。

　　三項強度中，巖石的抗壓強度最高，抗剪強度居中，抗拉強度最小?？辜魪姸燃s為抗壓強度的10%～40%，抗拉強度僅是抗壓強度的2%～16%。巖石越堅硬，其值相差越大，軟弱巖石的差別較小。

　　【2009年試題】某巖石的抗壓強度是200MPa，其抗剪強度和抗拉強度可能約為(　)。

　　A.100MPa和40MPa

　　B.60MPa和20MPa

　　C.10MPa和2MPa

　　D.5MPa和1MPa

　　『正確答案』B

　　『答案解析』本題考查的是巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)?？辜魪姸燃s為抗壓強度的10%～40%，即20～80MPa;抗拉強度僅是抗壓強度的2%～16%，即4～32MPa。參見教材P11。

　　巖石的抗壓強度和抗剪強度，是評價巖石(巖體)穩(wěn)定性的主要指標，是對巖石(巖體)的穩(wěn)定性進行定量分析的依據(jù)。

　　(二)土體的工程地質(zhì)性質(zhì)

　　1.土的物理力學性質(zhì)

　　(1)土的主要性能參數(shù)

　　1)土的含水量。

　　2)土的飽和度。土的飽和度是土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比，飽和度Sr越大，表明土孔隙中充水愈多。Sr<50%是稍濕狀態(tài)，Sr在50%～80%之間是很濕狀態(tài)，Sr>80%是飽水狀態(tài)。

　　3)土的孔隙比。是土中孔隙體積與土粒體積之比，反映天然土層的密實程度，一般孔隙比小于0.6的土是密實的低壓縮性土，大于1.0的土是疏松的高壓縮性土。

　　4)土的孔隙率。

　　5)土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)

　　碎石土和砂土為無黏性土，緊密狀態(tài)是判定其工程性質(zhì)的重要指標。顆粒小于粉砂的是黏性土，黏性土的工程性質(zhì)受含水量的影響特別大。

　　黏性土的界限含水量，有縮限、塑限和液限。液限和塑限的差值稱為塑性指數(shù)，它表示黏性土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。塑性指數(shù)愈大，可塑性就愈強。黏性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比，稱為液限指數(shù)。液限指數(shù)愈大，土質(zhì)愈軟。

　　(2)土的力學性質(zhì)

　　土的力學性質(zhì)主要是壓縮性和抗剪強度。土的壓縮性是土在壓力作用下體積縮小的特性。在土的自重或外荷載作用下，土體中某一個曲面上產(chǎn)生的剪應力值達到了土對剪切破壞的極限抗力時，土體就會沿著該曲面發(fā)生相對滑移而失穩(wěn)。土對剪切破壞的極限抗力稱為土的抗剪強度。

　　2.特殊土的工程性質(zhì)

　　(1)軟土。泛指淤泥及淤泥質(zhì)土。天然孔隙比e大于或等于1.0。具有高含水量、高孔隙性、低滲透性、高壓縮性、低抗剪強度、較顯著的觸變性和蠕變性等特性。

　　(2)濕陷性黃土。在天然含水量時一般呈堅硬或硬塑狀態(tài)，具有較高的強度和低的或中等偏低的壓縮性，但遇水浸濕后，強度迅速降低，有時即使在其自重作用下也會發(fā)生劇烈的沉陷。濕陷性黃土受水浸濕后，在其自重壓力下發(fā)生濕陷的，稱為自重濕陷性黃土。而在其自重壓力與附加壓力共同作用下才發(fā)生濕陷的，稱為非自重濕陷性黃土。在自重濕陷性黃土地區(qū)修筑渠道，初次放水時就可能產(chǎn)生地面下沉，兩岸出現(xiàn)與渠道平行的裂縫。

　　管道漏水后由于自重濕陷可能導致管道折斷。路基受水后由于自重濕陷而發(fā)生局部嚴重坍塌。地基土的自重濕陷往往使建筑物發(fā)生很大的裂縫或使磚墻傾斜，甚至使一些很輕的建筑物也受到破壞。

　　【2009年試題】竣工驗收合格的引水渠工程，初期通水后兩岸坡體出現(xiàn)了很長的縱向裂縫，并局部地面下沉，該地區(qū)土質(zhì)可能為(　)。

　　A.黏土

　　B.軟巖

　　C.砂土

　　D.濕陷性黃土

　　『正確答案』D

　　『答案解析』本題考查的是土體的工程地質(zhì)性質(zhì)。濕陷性黃土，在天然含水量時一般呈堅硬或硬塑狀態(tài)，具有較高的強度和低的或中等偏低的壓縮性，但遇水浸濕后，強度迅速降低，有的即使在其自重作用下也會發(fā)生劇烈的沉陷。參見教材P13。

　　(3)紅黏土。天然含水量高、密度小、塑性高，通常呈現(xiàn)較高的強度和較低的壓縮性，不具有濕陷性。由于塑限很高，所以盡管天然含水量高，一般仍處于堅硬或硬可塑狀態(tài)，甚至飽水的紅黏土也是堅硬狀態(tài)的。

　　(4)膨脹土。含有大量的強親水性黏土礦物成分，具有顯著的吸水膨脹和失水收縮，且脹縮變形往復可逆。在天然條件下一般處于硬塑或堅硬狀態(tài)，強度較高，壓縮性較低易被誤認為是工程性能較好的土，但一旦地表水浸入或地下水位上升使含水量劇烈增大，或土的原狀結(jié)構(gòu)被擾動時，土體會驟然強度降低、壓縮性增高。這顯然是由于土的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力都相應減小及結(jié)構(gòu)強度破壞的緣故。

　　(5)填土。

　　1)素填土。素填土是由碎石、砂土、粉土或黏性土等一種或幾種材料組成的填土。一般密實度較差，但若堆積時間較長，由于土的自重壓密作用，也能達到一定密實度。如堆填時間超過10年的黏性土、超過5年的粉土、超過2年的砂土，均具有一定的密實度和強度，可以作為一般建筑物的天然地基。

　　2)雜填土。雜填土是含有大量雜物的填土。試驗證明，以生活垃圾和腐蝕性及易變性工業(yè)廢料為主要成分的雜填土，一般不宜作為建筑物地基。主要以建筑垃圾或一般工業(yè)廢料組成的雜填土，采用適當?shù)拇胧┻M行處理后可作為一般建筑物地基。

　　3)沖填土。其含水量大，透水性較弱，排水固結(jié)差，一般呈軟塑或流塑狀態(tài)，比同類自然沉積飽和土的強度低、壓縮性高。

　　(三)結(jié)構(gòu)面的工程地質(zhì)性質(zhì)

　　巖體的完整性、滲透性、穩(wěn)定性和強度等物理力學性質(zhì)取決于巖石和結(jié)構(gòu)面的物理力學性質(zhì)，很多情況是結(jié)構(gòu)面的比巖石的影響大。對巖體影響較大的結(jié)構(gòu)面的物理力學性質(zhì)，主要是結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、延續(xù)性和抗剪強度。

　　【2014年試題】結(jié)構(gòu)面對巖體工程性質(zhì)影響較大的物理力學性質(zhì)主要是結(jié)構(gòu)面的(　)。

　　A.產(chǎn)狀

　　B.巖性

　　C.延續(xù)性

　　D.顏色

　　E.抗剪強度

　　『正確答案』ACE

　　『答案解析』本題考查的是結(jié)構(gòu)面的工程地質(zhì)性質(zhì)。對巖體影響較大的結(jié)構(gòu)面的物理力學性質(zhì)主要是結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、延續(xù)性和抗剪強度。參見教材P14。

　　延伸長度為5～10m的平直結(jié)構(gòu)面，對地下工程圍巖的穩(wěn)定就有很大的影響，對邊坡的穩(wěn)定影響一般不大。

　　結(jié)構(gòu)面的規(guī)模是結(jié)構(gòu)面影響工程建設的重要性質(zhì)。結(jié)構(gòu)面分為Ⅰ～Ⅴ級。

　?、窦壙刂乒こ探ㄔO地區(qū)的穩(wěn)定性，直接影響工程巖體穩(wěn)定性。

　　Ⅴ級結(jié)構(gòu)面又稱微結(jié)構(gòu)面，常包含在巖塊內(nèi)，主要影響巖塊的物理力學性質(zhì)，控制巖塊的力學性質(zhì)。

　　上述5級結(jié)構(gòu)面中，Ⅱ、Ⅲ級結(jié)構(gòu)面往往是對工程巖體力學和對巖體破壞方式有控制意義的邊界條件，它們的組合往往構(gòu)成可能滑移巖體的邊界面，直接威脅工程安全穩(wěn)定性。

　　(四)地震的震級與烈度

　　1.地震震源

　　震源是深部巖石破裂產(chǎn)生地殼震動的發(fā)源地。震源在地面上的垂直投影稱為震中。地震所引起的震動以彈性波的形式向各個方向傳播，其強度隨距離的增加而減小。地震波首先傳達到震中，震中區(qū)受破壞最大，距震中越遠破壞程度越小。地面上受震動破壞程度相同點的外包線稱為等震線。

　　地震波通過地球內(nèi)部介質(zhì)傳播的稱為體波。體波分為縱波和橫波，縱波的質(zhì)點振動方向與震波傳播方向一致，周期短、振幅小、傳播速度快;橫波的質(zhì)點振動方向與震波傳播方向垂直，周期長、振幅大、傳播速度較慢。

　　體波經(jīng)過反射、折射而沿地面附近傳播的波稱為面波，面波的傳播速度最慢。

　　2.地震震級

　　地震是依據(jù)所釋放出來的能量多少來劃分震級的。釋放出來的能量越多，震級就越大。中國科學院將地震震級分為五級：微震、輕震、強震、烈震和大災震。目前國際通用的李希特—古登堡震級是以距震中100km的標準地震儀所記錄的最大振幅的μm的對數(shù)表示。如記錄的最大振幅是10mm，即10000μm，取其對數(shù)等于4，則為4級地震。

　　表1.1.4　地震震級劃分表

　　3.地震烈度

　　地震烈度，是指某一地區(qū)的地面和建筑物遭受一次地震破壞的程度。地震烈度不僅與震級有關，還和震源深度、距震中距離以及地震波通過介質(zhì)條件(巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地下水埋深)等多種因素有關。

　　地震烈度又可分為基本烈度、建筑場地烈度和設計烈度。

　　(1)基本烈度代表一個地區(qū)的最大地震烈度。

　　(2)建筑場地烈度也稱小區(qū)域烈度，是建筑場地內(nèi)因地質(zhì)條件、地貌地形條件和水文地質(zhì)條件的不同而引起的相對基本烈度有所降低或提高的烈度。一般降低或提高半度至一度。

　　(3)設計烈度是抗震設計所采用的烈度，是根據(jù)建筑物的重要性、永久性、抗震性以及工程的經(jīng)濟性等條件對基本烈度的調(diào)整。設計烈度一般可采用國家批準的基本烈度，但遇不良地質(zhì)條件或有特殊重要意義的建筑物，經(jīng)主管部門批準，可對基本烈度加以調(diào)整作為設計烈度。

　　4.震級與烈度的關系

　　震級與地震烈度既有區(qū)別，又相互聯(lián)系。一般情況下，震級越高、震源越淺，距震中越近，地震烈度就越高，一次地震只有一個震級，但震中周圍地區(qū)的破壞程度，隨距震中距離的加大而逐漸減小，形成多個不同的地震烈度區(qū)，它們由大到小依次分布。但因地質(zhì)條件的差異，也可能出現(xiàn)偏大或偏小的烈度異常區(qū)。

　　【2009年試題】對于地震，工程建設不可因地質(zhì)條件和建筑物性質(zhì)進行調(diào)整的是(　)。

　　A.震級

　　B.建筑場地烈度

　　C.設計烈度

　　D.基本烈度

　　E.震源深度

　　『正確答案』ADE

　　『答案解析』本題考查的是地震的震級與烈度。震級和烈度的關系：一般情況下，震級越高，震源越淺，距震中越近，地震烈度就越高。一次地震只有一個震級，但震中周圍地區(qū)的破壞程度，隨距震中距離的加大而逐漸減小，形成多個不同的地震烈度區(qū)，他們由大到小依次分布?；玖叶却硪粋€地區(qū)的最大地震烈度，不可調(diào)整。參見教材P16。

　　【2012年試題】關于地震烈度的說法，正確的是(　)。

　　A.地震烈度是按一次地震所釋放的能量大小來劃分

　　B.建筑場地烈度是指建筑場地內(nèi)的最大地震烈度

　　C.設計烈度需根據(jù)建筑物的要求適當調(diào)低

　　D.基本烈度代表一個地區(qū)的最大地震烈度

　　『正確答案』D

　　『答案解析』本題考查的是地震的震級與烈度。選項A，地震是依據(jù)所釋放出來的能量多少來劃分震級的;選項B，基本烈度代表一個地區(qū)的最大地震烈度;選項C，設計烈度需根據(jù)建筑物的要求適當調(diào)高。參見教材P16。