一、工程地質(zhì)學基本概念及方法

1.工程地質(zhì)學

工程地質(zhì)學是地質(zhì)學的分支學科，它是一門研究與工程建設有關(guān)的地質(zhì)問題、為工程建設服務的地質(zhì)科學，屬應用地質(zhì)學的范疇。

2.工程地質(zhì)條件

工程地質(zhì)條件指的是與工程建筑有關(guān)的地質(zhì)因素的綜合。地質(zhì)因素包括：巖土類型及其工程性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地貌、水文地質(zhì)、工程動力地質(zhì)作用和天然建筑材料等方面。

3.工程地質(zhì)問題

指工程建筑物與地質(zhì)條件之間的矛盾或問題。如：地基沉降、水庫滲漏等。

4.不良地質(zhì)現(xiàn)象

對工程建設不利或有不良影響的動力地質(zhì)現(xiàn)象。它泛指地球外動力作用為主引起的各種地質(zhì)現(xiàn)象，如崩塌、滑坡、泥石流、巖溶、土洞、河流沖刷以及滲透變形等, 它們既影響場地穩(wěn)定性，也對地基基礎(chǔ)、邊坡工程、地下洞室等具體工程的安全、經(jīng)濟和正常使用不利。

5.工程地質(zhì)學的任務

1、闡明建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件，并指出對建筑物有利的和不利的因素；

2、論證建筑物所存在的工程地質(zhì)問題，進行定性和定量的評價，作出確切的結(jié)論；

3、選擇地質(zhì)條件優(yōu)良的建筑場址，并根據(jù)場址的地質(zhì)條件合理配置各個建筑物；

4、研究工程建筑物興建后對地質(zhì)環(huán)境的影響，預測其發(fā)展演化趨勢，并提出對地質(zhì)環(huán)境合理利用和保護的建議；

5、根據(jù)建筑場址的具體地質(zhì)條件，提出有關(guān)建筑物類型、規(guī)模、結(jié)構(gòu)和施工方法的合理建議，以及保證建筑物正常使用所應注意的地質(zhì)要求；

6、為擬定改善和防治不良地質(zhì)作用的措施方案提供地質(zhì)依據(jù)。

6.工程地質(zhì)學的研究方法

工程地質(zhì)學的研究方與它的研究內(nèi)容相適應的，主要有自然歷史分析法、數(shù)學力學分析法、模型模擬試驗法和工程地質(zhì)類比法。四種研究方法各有特點，應互為補充，綜合應用。其中自然歷史分析法是最重要和最根本的研究方法，是其它研究方法的基礎(chǔ)。

7.巖石力學、土力學與工程地質(zhì)學有何關(guān)系

巖石力學和土力學與工程地質(zhì)學有著十分密切的關(guān)系，工程地質(zhì)學中的大量計算問題，實際上就是巖石力學和土力學中所研究課題，因此在廣義的工程地質(zhì)學概念中，甚至將巖石力學、土力學也包含進去，土力學和巖石力學是從力學的觀點研究土體和巖體。它們屬力學范疇的分支。

二、活斷層工程地質(zhì)研究

1.活斷層的定義

活斷層指目前正在活動著的斷層或近期有過活動且不久的將來可能會重新發(fā)生活動的斷層（即潛在活斷層）。

2.活斷層的特征及分類

(1)活斷層是深大斷裂復活的產(chǎn)物

(2)活斷層具有繼承性和反復性

(3)活斷層按活動方式可以分為地震斷層（粘滑型活斷層）和蠕變斷層（蠕滑型活斷層）。

3.活斷層的識別標志

地質(zhì)方面

地表最新沉積物的錯斷；活動層帶物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散；伴有地震現(xiàn)象的活斷層，地表出現(xiàn)斷層陡坎和地裂縫。

地貌方面

（1）斷崖：活斷層兩側(cè)往往是截然不同的地貌單元直接相接的部位

（2）水系：對于走滑斷層（Ⅰ-系列的水系河谷向同一方向同步移錯；Ⅱ、主干斷裂控制主干河道的走向。）

（3）山脊、山谷、階地和洪積扇錯開:走滑型活斷層

（4）近期斷塊的差異升降運動，可使同一級夷平面分離解體，高程相差較大

（5）不良地質(zhì)現(xiàn)象呈線形密集分布。

水文地質(zhì)方面：導水性和透水性較強；泉水常沿斷裂帶呈線狀分布，植被發(fā)育。

歷史資料方面：古建筑的錯斷、地面變形；考古；地震記載

地形變監(jiān)測資料：水準測量、三角測量

遙感圖象：用于鑒別大區(qū)域范圍內(nèi)的活斷層。

4.活斷層區(qū)建筑原則及防治對策

(1)建筑物場址一般應避開活動斷裂帶

(2)線路工程必須跨越活斷層時，盡量使其大角度相交，并盡量避開主斷層

(3)必須在活斷層地區(qū)興建的建筑物，應盡可能地選擇相對穩(wěn)定地塊即“安全島”，盡量將重大建筑物布置在斷層的下盤

(4)在活斷層區(qū)興建工程，應采用適當?shù)目拐鸾Y(jié)構(gòu)和建筑型式。

5.簡述活斷層工程地質(zhì)研究方法的內(nèi)容

研究內(nèi)容包括：活層斷的展布、活動特點和監(jiān)測等。如伴有地震活動，則應進行地震危險性研究。

（1）活斷層的展布：根據(jù)已有區(qū)域地質(zhì)、航磁和重力異常資料，與衛(wèi)星影象、航空照片對照，進行初步判釋，勾劃出所有可能對場地有影響的活斷層。

（2）活斷層活動特點研究：在衛(wèi)(航)片判釋的基礎(chǔ)上，要進行區(qū)域性踏勘，進一步驗證判釋成果。

（3）活斷層的監(jiān)測：為了確定活斷層近期及現(xiàn)今活動的參數(shù)，如活動時間、錯動方向和距離、錯動速率和周期等，需進行鉆探、坑探、物探和絕對年齡測定等工作。

三、地震工程地質(zhì)研究

1.基本概念

震級：是衡量地震本身大小的尺度，由地震所釋放出來的能量大小所決定。

烈度：地面震動強烈程度，受地震釋放的能量大小、震源深度、震中距、震域介質(zhì)條件的影響。在工

程應用中常有地震基本烈度和設防烈度（設計烈度）之分。

地震基本烈度：一定時間和一定地區(qū)范圍內(nèi)一般場地條件下可能遭遇的最大烈度。一個地區(qū)的平均烈

度。

設防烈度（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、經(jīng)濟性等的需要，對基本

烈度的調(diào)整。

卓越周期：地震波在地層中傳播時，經(jīng)過各種不同性質(zhì)的界面時，由于多次反射、折射,將出現(xiàn)不同周期的地震波，而土體對于不同的地震波有選擇放大的作用，某種巖土體總是對某種周期的波選擇放大得突出、明顯，這種被選擇放大的波的周期即稱為該巖土體的卓越周期。

2.簡述振動破壞效應的分析方法（靜力分析法、動力分析法的原理）

地震對建筑物振動破壞作用的分析方法有靜力法和動力法兩種。

靜力分析法：

（1）假設建筑物是剛體，即建筑物的各部分作為一個整體，具有相同的加速度。

（2）建筑物的加速度和地面加速度是相同的。

（3）地震作用在建筑物上的慣性力是固定不變的，是由地面振動的最大加速度決定的。

動力分析法：（目前應用最廣泛的方法是簡化的反應譜法）

(1)假設建筑物結(jié)構(gòu)是單質(zhì)點系的彈性體。

(2)作用于建筑物基底的運動為簡諧運動

所測得的結(jié)構(gòu)相同的動力反應不僅取決于地面運動的最大加速度,還取決于結(jié)構(gòu)本身的動力特征，最主要的是結(jié)構(gòu)的自振周期和阻尼比。

阻尼比越大，建筑物固有周期與地面振動周期差別越大，越難引起共振。

3.場地工程地質(zhì)條件對震害的影響

（1）巖土類型及性質(zhì)： 軟土＞硬土，土體＞基巖。松散沉積物厚度越大，震害越大。土層結(jié)構(gòu)對

震害的影響：軟弱土層埋藏愈淺、厚度愈大，震害愈大。

（2）地質(zhì)構(gòu)造：離發(fā)震斷裂越近，震害越大，上盤尤重于下盤。

（3）地形地貌：突出、孤立地形震害較低洼、溝谷平坦地區(qū)震害大。

（4）水文地質(zhì)條件：地下水埋深越小，震害越大。

4.簡述地震區(qū)建筑場地選擇原則及抗震措施

場地選擇原則：

（1）避開活動性斷裂帶和大斷裂破碎帶；

（2）盡可能避開強烈振動效應和地面效應的地段作場地或地基；

（3）避開不穩(wěn)定的斜坡或可能會產(chǎn)生斜坡效應的地段；

（4）避免孤立突出的地形位置作建筑場地；

（5）盡可能避開地下水埋深過淺的地段作建筑場地；

（6）巖溶地區(qū)地下不深處有大溶洞，地震時可能會塌陷，不宜作建筑場地。

抗震措施(持力層和基礎(chǔ)方案的選擇)：

（1）基礎(chǔ)要砌置于堅硬、密實的地基上，避免松軟地基；

（2）基礎(chǔ)砌置深度要大些，以防止地震時建筑物的傾倒；

（3）同一建筑物不要并用幾種不同型式的基礎(chǔ)；

（4）同一建筑物的基礎(chǔ)，不要跨越在性質(zhì)顯著不同或厚度變化很大的地基土上；

（5）建筑物的基礎(chǔ)要以剛性強的聯(lián)結(jié)梁連成一個整體。

5.簡述地震發(fā)生的條件

(1)介質(zhì)條件：多發(fā)生在堅硬巖石中。

(2)結(jié)構(gòu)條件：多產(chǎn)生在活斷層的一些特定部位:端點、拐點、交匯點等。

(3)構(gòu)造應力條件：多發(fā)生在現(xiàn)代構(gòu)造運動強烈的部位，應力集中。

6.簡述地震效應類型

地震效應可以分為振動破壞效應、地面破壞效應和斜坡破壞效應。

（1）振動破壞效應：地震發(fā)生時，地震波在巖土體中傳播而引起強烈的地面運動，使建筑物的地基基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)都發(fā)生振動，給它施加了一個附加荷載即地震力。當?shù)卣鹆_到某一限度時，建筑物即發(fā)生破壞。這種由于地震力作用直接引起建筑物的破壞，稱為振動破壞效應。

（2）地面破壞效應：地面破壞效應可分為破裂效應和地基效應兩種基本類型。前者指的是強震導致地面巖土體直接出現(xiàn)破裂和位移，從而引起附近的或跨越破裂帶的建筑物變形或破壞。后者指的是地震使松軟土體壓密下沉、砂土液化、淤泥塑流變形等，而導致地基失效，使上部建筑物破壞。

（3）斜坡破壞效應：包括地震導致的滑坡、崩塌或泥石流等，主要發(fā)生在山區(qū)和丘陵地帶。

7.我國地震地質(zhì)的基本特征

（1）強震活動受活動構(gòu)造的嚴格控制。

（2）大陸地震受控于現(xiàn)代構(gòu)造應力場特征。

（3）強震活動經(jīng)常發(fā)生在斷裂帶應力集中的特定地段上。

（4）絕大多數(shù)強震發(fā)生在一些穩(wěn)定斷塊邊緣的深大斷裂帶上，而穩(wěn)定斷塊內(nèi)部很少或基本沒有強震分布。

（5）裂谷型斷陷盆地控制了強震的發(fā)生。

8.簡述地震小區(qū)劃的概念及其原理和劃分方法

地震小區(qū)劃是對城市或工程場地范圍內(nèi)可能遭遇的地震強度及其特點的劃分。它除了考慮潛在震源情況、傳播路徑的因素外，還根據(jù)場地地質(zhì)活動構(gòu)造與地貌條件給出場地地震影響場的分布。

地震小區(qū)劃包括地震動小區(qū)劃和地震地質(zhì)災害小區(qū)劃。

（1）地震動小區(qū)劃不僅要對城市所在范圍內(nèi)的場地類別和地震動時振動輕重程度作出詳細劃分，指出各小區(qū)場地對建筑物抗震的有利或不利程度，指明各小區(qū)具體的不利因素以及可能發(fā)生的地基失效類型，而且要對城市范圍內(nèi)各小區(qū)提出具有概率意義的設計地震動參數(shù)等，包括地面運動峰值加速度、峰值速度、地震動持時、場地卓越周期、加速度反應譜等一系列指標。

（2）地震地質(zhì)災害小區(qū)劃應包括砂土液化、軟土震陷、地震斷層、地震滑坡等內(nèi)容。

9.簡述我國地震分布規(guī)律

我國地處環(huán)太平洋與地中海-喜馬拉雅兩大地震帶之間，地震分布比較普遍。除臺灣東部、西藏南部和吉林東部地震屬板塊邊緣消減帶地震活動外，其余廣大地域均屬板內(nèi)地震活動。而且絕大多數(shù)強震都發(fā)生在穩(wěn)定斷塊邊緣的一些規(guī)模巨大的區(qū)域性深大斷裂帶上或斷陷盆地之內(nèi)。主要地震區(qū)與活動構(gòu)造帶關(guān)系密切。中國科學院地球物理研究所把我國分為23 個地震帶。其中最主要的地震帶有：臺灣與東南沿海地震帶；郯城-廬江地震帶；南北陽地震帶；華北地震帶；西藏-滇南地震帶；天山南北地震帶。

10.砂土液化的概念

飽水砂土在地震、動力荷載或其它物理作用下，受到強烈振動而喪失抗剪強度，使砂粒處于懸浮狀態(tài)，致使地基失效的作用或現(xiàn)象。

11.影響砂土液化的因素

（1）土的類型及性質(zhì)

粒度：粉、細砂土最易液化。

密實度：松砂極易液化，密砂不易液化。

成因及年代：多為沖積成因的粉細砂土，如濱海平原、河口三角洲等。沉積年代較新：結(jié)構(gòu)松散、

含水量豐富、地下水位淺。

（2）飽和砂土的埋藏分布條件：砂層上覆地震愈強，歷時愈長，則愈引起砂土液化，而且波及范圍愈廣非液化土層愈厚，液化可能性愈??；地下水位埋深愈大，愈不易液化。

（3）地震活動的強度及歷時：地震愈強，歷時愈長，則愈引起砂土液化，而且波及范圍愈廣。

12.地震砂土液化的機理

機理：地震時飽水砂土中形成的超孔隙水壓力使土的抗剪強度降低和喪失。

具體來說，砂土依靠顆粒間的摩擦力維持本身的穩(wěn)定，這種摩擦力主要取決與顆粒間的法向壓力，而飽和砂土由于孔隙水壓力的存在，其抗剪強度小于干砂的抗剪強度（顆粒間摩擦力），地震過程中，砂土將趨于密實，并伴隨排水的現(xiàn)象，而由于砂土變密實，其透水變差。從而產(chǎn)生了剩余孔隙水壓力（超孔隙水壓力），顯然，此時的抗剪強度更低了，而且隨著振動持續(xù)時間增長，剩余空隙水壓力不斷累積增大，從而使砂土的抗剪強度持續(xù)降低，直至完全喪失。

13.砂土振動液化的評價方法（即判別方法）

評價方法：①標準貫入試驗判別；②靜力觸探試驗判別；③剪切波速試驗判別；④ 土的相對密實度判別。

14. 砂土振動液化對工程建筑的影響及防護措施（重點：防護措施）

影響：（1）地面下沉 （2）地表塌陷 （3）地基土承載力喪失 （4）地面流滑

防護措施：振沖法、排滲法、強夯法、爆炸振密法、板樁圍封法、換土、增加蓋重。

四、巖石風化工程地質(zhì)研究

1.巖石風化的概念、風化作用類型、主要風化作用、風化殼

巖石風化：巖石在各種風化營力作用下，所發(fā)生的物理和化學變化的過程。

風化作用類型：物理風化，化學風化和生物風化。

主要風化作用：氧化、溶解、水化、水解、碳酸化和硫酸化等作用。

風化殼：遭受風化的巖石圈表層。

2. 影響巖石風化的因素

一、氣候因素：

（1）溫度：溫差大、冷熱變化頻率快，有利于物理風化；溫度高，有利于化學風化；

（2）降雨：降雨量大，有利于化學及生物風化；

二、巖性因素：

（1）礦物成分（抗風化能力）：

氧化物>硅酸鹽>碳酸鹽和硫化物

最穩(wěn)定的造巖礦物：石英

巖漿巖：酸性巖>中性巖>基性巖>超基性巖

變質(zhì)巖：淺變質(zhì)巖>中等變質(zhì)巖>深變質(zhì)巖

沉積巖：抗風化能力>巖楽巖、變質(zhì)巖

（2）化學成分

K、Na 等活性強的元素比Fe、Al、Si 等活性弱的元素更容易流失。同一種元素，所組成的化合物不同，巖石的抗風化能力也不同。

（3）結(jié)構(gòu)特點

單一礦物組成的巖石抗風化能力較強：單礦巖>復礦巖；

礦物成分相同：等粒結(jié)構(gòu)>不等粒結(jié)構(gòu)，

單粒結(jié)構(gòu)巖石抗風化能力較強；

Si 質(zhì)膠結(jié)>Ca 質(zhì)膠結(jié)>泥質(zhì)膠結(jié)

三、地質(zhì)結(jié)構(gòu)因素：斷層、層面、節(jié)理、沉積間斷面、侵入巖與圍巖接觸面

（1）斷層帶(裂隙密集帶)：囊狀風化

（2）層理面：差異風化—崩塌等

（3）節(jié)理、裂縫面：球形風化

四、地形因素

（1）海拔高地區(qū)：以物理風化為主；海拔低地區(qū)：化學風化速度較快。

（2）陡坡地段：風化速度較大，風化殼較?。痪徠碌囟危猴L化速度較慢，風化殼較厚。

五、其他因素

（1）地殼運動

強烈上升期：風化速度快，風化殼厚度不大

穩(wěn)定期：風化徹底，風化殼厚度大

（2）人類活動

人工開挖基坑、邊坡、隧洞、砍伐森林等，直接加劇風化作用。

3.巖石風化的分帶標志、方法及原則（重點：分帶標志、方法）

分帶標志

一、顏色不同：風化巖石在外觀上表現(xiàn)出顏色的差異；

二、破碎程度：風化程度越深，原巖破碎程度愈大。

（1）從深部完整新鮮巖石至地表：巖塊→塊石→碎石→砂?！壅沉！?/p>

（2）從總體上看，上部以粉粘粒為主，夾砂粒、碎石；下部以塊石、碎石為主，裂縫中夾粉粘粒、砂粒。

三、礦物成分變化：不同風化帶、礦物組合特點不同。

（1）劇風化帶：除石英外，大部分礦物已經(jīng)變異，形成穩(wěn)定的礦物，如粘土礦物；

（2）弱、微風化帶：礦物變異主要發(fā)生在塊石裂縫周圍，形成薄膜。

四、水理性質(zhì)及物理力學性質(zhì)的變化：

由上至下：（1）孔隙性、壓縮性由大變小；（2）吸水性由強→弱；（3）波速由小→大；

（4）強度由低→高。

五、鉆探掘進及開挖中的技術(shù)特性：風化程度不同的巖石，其完整性和堅固性不同，因此，勘探中的鉆探方法、鉆進速度、巖心采取率、掘進方法及難易程度是不同的；同時，施工中開挖方法及進度亦各異。

分帶方法

工程的初勘階段：以定性分帶為主。

工程的詳勘階段：以定量分帶為主。

具體的分帶方法有：

（1）地質(zhì)分析法—定性分析方法：通過巖石顏色、破碎程度、礦物成分的變化

（2）指標定量法：

聲波測試法：巖石風化后，聲波速度變慢。

風化系數(shù)法：按風化系數(shù)Ky大小較小分帶。

分帶原則

（1）充分反映各風化帶巖石變化的客觀規(guī)律，反映各風化帶巖石所具有的不同特征；

（2）分帶的標志應有代表性、明確，便于掌握；

（3）將定性與定量結(jié)合起來；

（4）分帶數(shù)目既不要過多，也不太少。一般采用 三分法、四分法、五分法。

4. 巖石風化的防護措施

防治巖石風化的措施一般包括兩個方面：

一、對已風化產(chǎn)物的合理利用與處理：

（1）風化殼厚度小，全部挖出；

（2）風化殼厚度大，數(shù)十米以上時，處理措施視具體條件而定。一般工業(yè)民用建筑物，可選擇足夠強度的風化層作地基，設置合理的基礎(chǔ)埋置深度；對于重大工程，需挖除對工程構(gòu)成危險的風化巖石。

（3）對于囊狀或夾層風化帶，可采用局部挖除或鋪蓋跨越。

二、預防巖石風化的措施：

預防巖石風化的基本指導思想是：通過人工措施，使風化營力與巖石隔離，使巖石免遭繼續(xù)風化，或減緩風化營力的作用強度，減緩巖石的風化速度。

對于粘土巖類預防方法有：（1）表面鋪蓋（粘土、水泥、瀝青材料）；（2）化學材料充填（在巖石裂隙中充填化學材料，形成保護膜）；（3）植被。

五、斜坡變形破壞工程地質(zhì)研究

1.斜坡重應力分布的特點

(1)斜坡周圍主應力跡線發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)

(2)在臨空面附近造成應力集中，但在坡腳區(qū)和坡頂及坡肩附近情況有所不同：

①坡腳附近形成最大剪應力增高帶，往往產(chǎn)生與坡面或坡底面平行的壓致拉裂面。

②在坡頂面和坡面的某些部位形成張力帶，易形成與坡面平行的拉裂面。

(3)坡體內(nèi)最大剪應力跡線由原來的直線變成近似圓弧線，弧的下凹方向朝著臨空方向

(4)坡面處由于側(cè)向壓力趨于零，實際上處于兩向受力狀態(tài)，而向坡內(nèi)逐漸變?yōu)槿蚴芰顟B(tài)。

2.影響斜坡應力分布的因素有哪些

（1）巖體初始應力的影響：

水平剩余應力的大小使坡體中主應力跡線的分布形式有所不同，明顯改變了各應力值的大小，使應力分異現(xiàn)象加劇,尤其對坡腳應力集中帶和張力帶的影響最大。

（2）坡形的影響：

① 坡高：坡高不改變應力等值線圖象，但應力值隨坡高↑ 而線性↑ 。

② 坡角：坡角變化明顯改變了應力分布圖象。隨坡角變陡，張力帶的范圍有所擴大，坡腳應力集中帶最大剪應力值也隨之增高。

③ 坡底寬度：當W<0.8H 時,坡腳最大剪應力隨底寬縮小而急劇增高。當W>0.8H 時，則保持為一常值（稱為“殘余坡角應力”）。

④ 坡面形態(tài)：平面上的凹形坡，應力集中明顯減緩。

（3）斜坡巖土體特性和結(jié)構(gòu)特征的影響：

① 巖土體的變形模量對均質(zhì)坡體的應力分布無明顯影響

② 泊松比(可改變主應力和剪應力的分布,引起張力帶變化。隨著泊松比增大，坡面和坡頂?shù)膹埩е饾u擴展，而在坡底則反之，泊松比增大時，張力帶收縮。

③ 結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、性質(zhì)的差別，使斜坡中的應力分布出現(xiàn)了不連續(xù)性，在不連續(xù)面或軟弱面的周邊形成應力集中帶或發(fā)生應力滯。

3.斜坡變形破壞的概念、變形破壞的實質(zhì)及變形破壞的基本形式

概念：

斜坡變形：是一種動力地質(zhì)現(xiàn)象，是指地表斜坡巖體、土體在自重應力和其他外力作用下所產(chǎn)生的向坡下的快速運動。

斜坡破壞：斜坡變形進一步發(fā)展，破裂面不斷擴大并互相貫通，使斜坡巖土體的一部分分離開來，發(fā)生較大位移，這就是斜坡的破壞。

變形破壞的實質(zhì)

斜坡受到侵蝕卸荷作用和開挖卸荷等作用所產(chǎn)生的應力釋放效應，而引起的斜坡表層巖土體的彈塑性回彈和蠕變位移。

變形破壞的基本形式

斜坡變形的形式：拉裂（回彈）、蠕滑、彎曲傾倒。

斜坡破壞的形式：崩塌、滑坡。

（補充）

（1）拉裂：斜坡巖土體在局部拉應力集中部位和張力帶內(nèi)，形成張裂隙的變形形式稱為拉裂。

（2）蠕滑：斜坡巖土體沿軟弱面(層)局部向臨空方向的緩慢剪切變形稱為蠕滑。

（3）彎曲傾倒：由陡傾或直立板狀巖體組成的斜坡，當巖層走向與坡面走向大致相同時，在自重的

長期作用下，由前緣開始向臨空方向彎曲、折裂，并逐漸向坡內(nèi)發(fā)展，這種變形通常稱為彎曲傾倒。

（4）崩塌：斜坡巖土體中被陡傾的張性破裂面分割的塊體突然脫離母體并以垂直運動為主，翻滾跳

躍而下，這種現(xiàn)象和過程稱為崩塌。

（5）滑坡：斜坡上的巖土體，沿著貫通的剪切破壞面(帶)，產(chǎn)生以水平運動為主的現(xiàn)象，稱為滑坡。

4.崩塌的概念、形成條件及基本特征

概念：

斜坡巖土體中被陡傾的張性破裂面分割的塊體，突然脫離母體并以垂直運動為主，翻滾跳躍而下，這種現(xiàn)象或運動稱為崩塌。（按崩塌的規(guī)模，可分為山崩和墜石。按物質(zhì)成分，可分為巖崩和土崩）

條件：

(1)地層巖性條件——厚層狀硬脆性巖體。灰?guī)r、砂巖、石英巖等厚層硬脆性巖石常能形成高陡的斜坡，其前緣常由于卸荷裂隙的發(fā)育而形成陡而深的張裂縫，并與其它結(jié)構(gòu)而組合，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。

(2)巖體結(jié)構(gòu)條件——節(jié)理裂隙（二組或二組以上陡傾節(jié)理）。硬脆性巖石中往往發(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縫。

(3)地形條件——地形切割強烈，高差大，發(fā)生崩塌的地面坡度一般大于45o，而大部分分布在大于60o的斜坡上。

(4)外力條件——風化作用、靜水壓力、震動、凍脹作用等。

基本特征

（1）一般發(fā)生在高陡斜坡的坡肩部位

（2）質(zhì)點位移矢量鉛直方向較水平方向要大得多

（3）崩塌發(fā)生時無依附面

（4）往往是突然發(fā)生的，運動快速

（5）崩塌具有多發(fā)性的特點，即發(fā)生過崩塌的地方，仍可能再次發(fā)生崩塌。

5.崩塌與滑坡的差異性和共同點

一、差異性

（1）滑坡沿滑動面滑動，滑體的整體較好，有一定外部形態(tài)。而崩塌則無滑動面，堆積物結(jié)構(gòu)零亂，多呈錐形。

（2）崩塌以垂直運動為主，滑坡多以水平運動為主。

（3）崩塌的破壞作用都是急劇的，短促的和強烈的?；伦饔枚鄶?shù)也很急劇、短促、猛烈，有的則相對較緩慢。

（4）崩塌一般都發(fā)生在地形坡度大于50度，高度大于30米以上的高陡邊坡上，滑坡多出現(xiàn)在坡度50度以下的斜坡上。

二、共同點和聯(lián)系

（1）崩塌與滑坡均為斜坡上的巖土體遭受破壞而失穩(wěn)向坡腳方向的運動。

（2）常在相同的或近似的地質(zhì)環(huán)境條件下伴生。

（3）崩塌、滑坡可以相互包含或轉(zhuǎn)化，如大滑坡體前緣的崩塌和崩塌堆載而形成的滑坡。

6.滑坡的概念、形態(tài)要素

概念：

斜坡巖土體在重力等因素作用下，依附滑動面（帶）產(chǎn)生的向坡外以水平運動為主的運動或現(xiàn)象。

形態(tài)要素：

滑動面（帶）、滑坡體、滑坡周界、滑床、滑坡前緣（滑坡舌）、滑坡壁、主滑線、 滑坡臺階、滑坡洼地、滑坡裂縫

7.識別滑坡的方法與標志

識別方法：

利用遙感資料，如航片、彩虹外照片來解釋；通過地面調(diào)查測繪來解決；采用勘探方法來查明。

識別標志：

（1）地形地貌方面：滑坡形態(tài)特征、階地、夷平面高程對比。

（2）地質(zhì)構(gòu)造方面：滑體上產(chǎn)生小型褶曲和斷裂現(xiàn)象；滑體結(jié)構(gòu)松散、破碎。

（3）水文地質(zhì)方面：結(jié)構(gòu)破碎→ 透水性增高→ 地下水徑流條件改變→ 滑體表面出現(xiàn)積水洼地或

濕地，泉的出現(xiàn)。

（4）植被方面：馬刀樹、醉漢林。

（5）滑動面的鑒別：a.勘探：鉆探 b.變形監(jiān)測：鉆孔傾斜儀。

8.滑坡的分類 （重點：一、二類）

一、按滑坡動力學性質(zhì)

可分為：推動式、牽引式、平移式、混合式。

推動式滑坡：始滑部位位于上部。主要是由斜坡上部張裂隙發(fā)育或因堆積重物和在坡上進行建筑，引起上部失穩(wěn)滑動而推動下部滑動。

平移式滑坡：滑動面較平緩，始滑部位分布于滑動面的許多點。

牽引式滑坡：始滑部位位于下部，首先是下部開始滑動，然后向上擴展，引起由下而上的滑動，主要是由于坡底受到河水沖刷或人工開挖引起的。

混合式滑坡：始滑部位上下結(jié)合，共同作用。其比較常見。

二、按滑動面和層面的關(guān)系

可分為：均質(zhì)滑坡（無層滑坡）、順層滑坡、切層滑坡

均質(zhì)滑坡：發(fā)生在均質(zhì)或沒有明顯層理的巖體或土體中的滑坡，滑動面不受層面的控制。

順層滑坡：沿著巖層層面發(fā)生滑動，尤其是有軟弱巖層存在時。

切層滑坡：滑坡面切過巖層面。

三、按時代分：新滑坡，老滑坡，古滑坡，始滑坡

四、按巖土體類型分：粘性土滑坡，黃土滑坡，堆填土滑坡，堆積土滑坡，破碎巖石滑坡，巖石滑坡。

9.影響斜坡穩(wěn)定性的因素

內(nèi)在因素：巖土類型及性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)等。

外在因素：振動作用（如地震）、降水（雨、雪）、水庫蓄水、人類活動（開挖、加載，植被、水等）風化、剝蝕作用等。

一、巖土體的類型及性質(zhì)（決定抗滑力的根本因素）

（1）坡形相同的情況下：堅硬巖石斜坡>半堅硬巖石>松散土坡；

（2）沉積巖：層理－－軟弱夾層；

（3）巖漿巖：原生節(jié)理發(fā)育，與巖石強度和風化作用有關(guān)；

（3）變質(zhì)巖：由于礦物成分的差異導致工程地質(zhì)性質(zhì)的差異（石英巖、泥巖）；

（4）滑坡往往集中在某些特定的巖層中－易滑巖組；

（5）對于同一種成因類型的巖層，組成巖石的礦物成分及膠結(jié)物不同，其穩(wěn)定性不同：硅質(zhì)膠結(jié)>鈣質(zhì)膠結(jié)>泥質(zhì)膠結(jié)。

二、地質(zhì)結(jié)構(gòu)(巖體結(jié)構(gòu)及地質(zhì)構(gòu)造)

（1）結(jié)構(gòu)面—結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、力學性質(zhì)、規(guī)模；

（2）沉積巖地區(qū)：特大型的滑坡主要與層面構(gòu)造有關(guān)在褶皺的兩翼部位，結(jié)構(gòu)面往往形成上陡下緩的勺形沿著大的構(gòu)造斷裂帶，滑坡往往呈帶狀分布按結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀與臨空面的關(guān)系，可分為：

平迭坡：主要軟弱結(jié)構(gòu)面為水平的；

逆向坡：主要軟弱結(jié)構(gòu)面的傾向與坡面的傾向相反；

順向坡：主要軟弱結(jié)構(gòu)面的傾向與坡面的傾向一致（傾角α小于坡角β時最易發(fā)生滑坡）；

斜交坡：主要軟弱結(jié)構(gòu)面與坡面成斜交關(guān)系。其交角越小，穩(wěn)定性就越差；

橫交坡：主要軟弱結(jié)構(gòu)面的走向與坡面走向近于垂直，穩(wěn)定性較好，很少發(fā)生大規(guī)模的滑坡。

三、地形地貌：斜坡坡度越大，切割深度越深，斜坡穩(wěn)定性越差。

四、地震：產(chǎn)生附加應力。

五、水的作用：（1）水平推力－－側(cè)向水壓力；（2）浮托力、動水壓力－－減小滑動面上的有效應力；（3）軟化效應－－空隙水壓力降低巖土體的抗剪強度；（4）動水壓力；（5）沖刷、掏

空作用。

六、人類活動的影響：人工加載、采礦掏挖坡角、人工邊坡開挖等。

10.斜坡穩(wěn)定性評價的基本方法

斜坡穩(wěn)定性評價方法可分為兩大類：定性評價和定量評價。

一、定性評價

（1）成因歷史分析法：通過研究斜坡形成的地質(zhì)歷史和所處的自然地質(zhì)環(huán)境，斜坡外形和地質(zhì)結(jié)構(gòu)，變形破壞形跡，以及影響斜坡穩(wěn)定性的各種因素特征的相互關(guān)系，從而對它的演變階段和穩(wěn)定狀況作出宏觀評價。

（2）工程地質(zhì)類比法：類比法就是將所要研究的斜坡或擬設計的人工邊坡與已經(jīng)研究過的斜坡或人工邊坡進行類比，以評價其穩(wěn)定性及其可能的變形破壞方式，并確定其極限坡角和坡高。

（3）赤平投影圖解分析法：從二維平面圖形表達物體幾何要素的空間方位，并方便地求得它們之間的夾角與組合關(guān)系。在斜坡穩(wěn)定性研究中，能表示出可能滑移面與坡面的空間關(guān)系及其穩(wěn)定性，所以被人們廣泛采用。

二、定量評價

（1）剛體極限平衡法：只考慮破壞面的極限平衡狀態(tài)，其破壞遵循庫倫依據(jù)，將斜坡破壞問題簡化為平面問題處理。

（2）有限單元法：通過離散化,將坡體變換成離散的單元組合體。

（3）概率分析法：采用剛體極限平衡理論的斜坡穩(wěn)定性分析方法，要引入穩(wěn)定性系數(shù)的概念，而客觀上的穩(wěn)定性系數(shù)也為隨機變量。

11.剛體極限平衡法的概念、評價思路、基本原理（重點：評價思路、原理）

概念：

將可能滑動的巖體作為剛體，采用極限平衡原理，計算沿滑坡推力E 的定義是總的下滑力(ΣT)與總的抗滑力(ΣRs)之間的差值，表達式為：E=ΣT－ΣRs。當E=0 時，為極限平衡狀態(tài)。

剛體極限平衡法評價的思路：

（1）可能破壞巖土體的幾何邊界條件分析

（2）受力條件分析

（3）確定計算參數(shù)

（4）計算穩(wěn)定性系數(shù)

（5）確定安全系數(shù)進行穩(wěn)定性評價

基本原理：

假設前提：

（1）只考慮破壞面上的極限破壞狀態(tài)，而不考慮巖土體的變形。即視巖土體為剛體。

（2）破壞面上的強度由C、φ值決定，遵循強度判據(jù)。

（3）滑體中的壓力以正壓力和剪應力的形式集中作用于滑面上，均視為集中力。

（4）三維問題簡化為二維（平面）問題來求解。

12.滑坡防治的基本原則、防治措施（重點：防治措施）

基本原則：

以防為主，治理為輔。應該把防災貫穿到工程建設的各個環(huán)節(jié)，在工程規(guī)劃選址、設計、施工各階段均應注重防災減災。

防治措施：

一、擋土抗滑工程：

（1）擋墻；（2）抗滑樁；（3） 錨桿（ 索）；（3）支撐。

二、表里排水：包括排除地表水和地下水。

三、削坡減載：這種措施的目的是為了降低坡體的下滑力，其主要的方法是將較陡的邊坡減緩或?qū)⒒?/p>

坡體后緣的巖土體削去一部分。

四、防沖護坡：為防止斜坡被河水沖刷或海、湖、水庫水的波浪沖蝕，一般修筑導流堤、水下防波堤、

丁壩以及砌石、拋石、草皮護坡等措施。

五、土質(zhì)改良：土質(zhì)改良的目的在于提高巖土體的抗滑能力，主要用于土體性質(zhì)的改善。

六、防御繞避：當線路工程(如鐵路、公路)遇到嚴重不穩(wěn)定斜坡地段，處理又很困難時，則可采用防

御繞避措施。其具體工程措施有:明硐和御塌棚及內(nèi)移、作隧、外移作橋等。

上述各項措施，可歸納為“擋、排、削、護、改、繞”六字方針。

13.滑坡空間預測、時間預報的基本原理

空間預測：（可劃分：區(qū)域性預測、地區(qū)性預測、場地預測）

主要是通過滑坡條件分析，確定出對滑坡作用有利的因素組合，根據(jù)這些有利因素組合來預測區(qū)域上某斜坡段將來產(chǎn)生滑坡的可能性，圈定出可能產(chǎn)生滑坡變形的范圍。其理論基礎(chǔ)為工程地質(zhì)類比法。

預測的方法：因子疊加法、綜合指標法

時間預報：（可劃分：區(qū)域性中長期預報、場地性短期預報）

其原理主要是巖土體蠕變（流變）理論。預報的方法：根據(jù)宏觀征兆預報、根據(jù)觀測資料預報。

六、滲透變形工程地質(zhì)研究

1. 理解滲透變形的基本概念，掌握影響滲透變形的基本形式；

2. 掌握產(chǎn)生滲透變形的基本條件及其影響規(guī)律；

3. 掌握滲透變形預測思路及評價方法；

4. 掌握滲透變形的防治原則及防治措施。

1.滲透變形的基本概念、類型

滲透變形：巖土體在地下水滲透力（動水壓力）的作用下，部分顆?；蛘w發(fā)生移動，引起巖土體的變形和破壞的作用和現(xiàn)象。

滲透變形類型：管涌、流土。

管涌：在滲流作用下，單個土顆粒發(fā)生獨立移動的現(xiàn)象，又稱潛蝕。

根據(jù)滲透方向與重力方向的關(guān)系：垂直管涌、水平管涌。

按滲流方向與土層接觸面的關(guān)系：垂直接觸管涌、平行接觸管涌。

流土：在滲透作用下，一定體積的土體同時發(fā)生移動的現(xiàn)象。

2.產(chǎn)生滲透變形的基本條件

滲透變形產(chǎn)生的必要條件：

一、滲流的動水壓力及臨界水力梯度：

當dp（滲透壓力）=dQ（水下重量）時，單元體處于懸浮狀態(tài)，發(fā)生流土。此時滲流的水力梯度為臨界水力梯度Icr。土粒越密實，n越小，Icr越大，土體越不容易發(fā)生滲透變形。

二、土體結(jié)構(gòu)特征決定了土體的抗?jié)B強度：

（1）粗細顆粒直徑比例：土體的排列方式?jīng)Q定著D （粗顆粒直徑）/ d0（空隙直徑） 的值。

當排列疏松時，D / d0 減小，D/d 減小，滲透變形廣泛；

當排列密實時，D / d0 增大，D/d 增大，滲透變形不廣泛。

（2）細顆粒的含量：用細顆粒含量百分數(shù)來判別雙峰型礫土的滲透變形型式：

η>35% 流土

η<25% 管涌

η=25%—35% 流土或管涌，取決于踩土的密實度及細顆粒的組成。

細顆粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的抗?jié)B強度增加，不易發(fā)生滲透變形。

三、宏觀地質(zhì)因素：

（1）地層組合關(guān)系：

單一型：多位于河流的上游，一般為砂卵（礫）石層，一般發(fā)生管涌，隨著細粒成分的增多，可能流土。

雙層型：主要考慮表層粘性土的性質(zhì)、厚度、完整程度。

多層型：除考慮表層粘性土層外，還考慮砂層透鏡體或粘性土層透鏡體或相變等造成水力梯度的突變等原因。

（2）地形地貌條件：溝谷切割等改變了滲流的補給、滲流的長度、出口條件等。

四、工程因素：施工等破壞了表層具有防滲作用的弱透水層。

3.滲透變形預測思路（步驟）

（1）根據(jù)土體的類型和性質(zhì)，判斷是否容易發(fā)生滲透變形，以及變形的類型。

（2）確定土體中各點的實際水力梯度，尤其是最大水力梯度。

（3）確定相對于該土體的臨界水力梯度和允許水力梯度。

（4）判斷滲透變形的可能性及范圍。

4.滲透變形的防治原則及防治措施

防治原則：

滲透變形的防治措施，原則上可分為三類。第一類措施是改變滲流的水動力條件，第二類措施是保護滲流出口，第三類措施是改善土石性質(zhì)。

防治措施：

一、垂直截滲：防滲帷幕、截水槽、混凝土防滲墻

二、水平鋪蓋：在壩上游設置粘性土鋪蓋，其滲透系數(shù)比透水地基小2－3 個量級，并與壩體的防滲斜墻搭接。

三、排水減壓：常用的方法有排水溝和減壓井，它們的作用是吸收滲徑和減小逸出段的實際水力梯度

四、反濾蓋重：在滲流逸出段分層鋪設幾層粒徑不同的砂礫石層，層界面應與滲流方向正交，粒徑由細到粗，常設置三層，即為反濾層。反濾層是保護滲流出口的有效措施，它既可以保證排水通暢，降低逸出水力梯度，又起到蓋重的作用。

五、物理、化學方法：改造、凍結(jié)、電動硅化、灌漿（化學漿液）等。

七、巖溶工程地質(zhì)研究

1.溶蝕相關(guān)概念

巖溶：是巖溶作用及其所產(chǎn)生的地貌現(xiàn)象和水文地質(zhì)現(xiàn)象的總稱。亦稱喀斯特。

巖溶作用：以化學溶蝕為主，同時還包括機械破碎、沉積、坍塌、搬運等作用，是一個化學－物理相結(jié)合的綜合作用。

混合溶蝕效應：不同成分或不同溫度的水混合后，其溶蝕性有所增強，這種增強的溶蝕效應叫做混合溶蝕效應。（兩種分別已經(jīng)飽和的溶液，不再具有溶蝕能力；但這兩種溶液混合以后，可以重新具有溶蝕能力。）

其他離子的作用

（1）酸效應：氫離子能與碳酸根離子結(jié)合，從而增加碳酸鈣的溶解。

（2）同離子效應：抑制巖溶作用。

（3）離子強度效應：溶液中有與碳酸鈣不相關(guān)的強電解質(zhì)離子時，將使碳酸鈣的溶解度增大，從而促進碳酸鈣的溶解。

2.巖溶發(fā)育的基本條件及影響因素

條件：

（1）具可溶性巖石；

（2）具溶蝕能力的水；

（3）具良好的水的循環(huán)交替條件，即具有良好的地下水的補給、徑流和排泄條件。

影響因素：

一、碳酸鹽巖巖性的影響：

方解石含量越高， KV（比溶蝕度）越大；反之白云石含量越高，Kv 越小。酸不溶物含量越高，Kv 越小。

二、氣候的影響：

降水：① 水直接參與巖溶作用，充足的降水是保證巖溶作用強烈進行的必要條件。

② 水是溶蝕作用的介質(zhì)和載體，充足的降水保證了水體的良好的循環(huán)交替條件，促進巖溶作用的強烈進行。

氣溫：① 氣溫升高，生物新陳代謝加快，土壤中有更多的CO2 富集，但水中的CO2 的溶解度減小，不利于巖溶作用。

② 氣溫升高，溶蝕速率增大，有利于巖溶作用?？傮w上：氣溫升高有利于巖溶作用的進行。溫熱潮濕的熱帶、亞熱帶地區(qū)：巖溶作用較強烈；高寒干燥的極地、寒帶地區(qū)：巖溶現(xiàn)象不發(fā)育。

三、地形地貌的影響：

① 平坦地區(qū)：地表徑流弱，入滲強烈，有利于巖溶發(fā)育。

② 陡峭地區(qū)：地表徑流強烈，入滲弱，不利于地下巖溶發(fā)育。

③ 突起地區(qū)：地下水位深，包氣帶厚度大，垂直巖溶發(fā)育。

④ 低洼地區(qū)：地下水位淺，匯水地帶，巖溶發(fā)育強烈，以水平巖溶為主。

四、地質(zhì)構(gòu)造的影響：

斷裂的影響：

① 沿斷裂面巖溶發(fā)育強烈

② 各組破裂面相互交織、延伸進而控制了巖溶發(fā)育的形態(tài)、規(guī)模、速度和空間分布。

③ 各種破裂面相互交織，使地下水混合溶蝕效應明顯，促進巖溶發(fā)育。

褶皺的影響：

① 褶皺的不同部位，裂隙發(fā)育不均勻，巖溶強度不同。核部比翼部發(fā)育。

② 大型褶皺控制了可溶巖的空間分布和地下水匯水范圍及徑流條件，影響著巖溶的發(fā)育。

巖層組合的影響：

① 厚而純的碳酸鹽巖：Ⅰ. 包氣帶：多發(fā)育垂直巖溶形態(tài)。Ⅱ. 地下水季節(jié)變動帶：兩方向巖溶均發(fā)育。Ⅲ. 飽水帶：規(guī)模大、連續(xù)性好的水平巖溶。Ⅳ.深循環(huán)帶：巖溶不很發(fā)育。

② 碳酸鹽巖夾非可溶性巖層。

③ 非可溶性巖層與碳酸鹽巖互層：在同一時期，巖溶呈多層發(fā)育。

④ 非可溶性巖層夾碳酸鹽巖：巖溶發(fā)育極弱。

五、新構(gòu)造運動的影響：

地殼運動的性質(zhì)、幅度、速度和波及范圍，控制著水循環(huán)交替條件及其變化趨勢，從而控制著巖溶發(fā)育的類型、規(guī)模、速度、空間分布及巖溶作用的變化趨勢。

① 上升期：侵蝕基準面相對下降，地下水位逐漸下降，側(cè)向巖溶不發(fā)育，規(guī)模小而少見，分帶現(xiàn)象明顯，以垂直形態(tài)的巖溶為主。

② 平穩(wěn)期：侵蝕基準面相對穩(wěn)定，溶蝕作用充分進行，分帶現(xiàn)象明顯，側(cè)向巖溶規(guī)模大，巖溶地貌較明顯典型。

③ 下降期：常形成覆蓋型巖溶，地下水循環(huán)條件變差，巖溶作用受到抑制或停止。

④ 間歇性上升：形成水平溶洞成層分布，高程與階地相對應。

⑤ 振蕩升降：巖溶作用由弱到強，由強到弱反復進行，形成以垂直形態(tài)的巖溶為主，水平溶洞規(guī)模不大，而且成層性不明顯。

⑥ 間歇性下降：巖溶多被埋于地下，規(guī)模不大，但具成層性，洞穴中有松散物充填。

3.巖溶滲漏的類型、影響因素及水庫滲漏的研究內(nèi)容

類型：

按滲漏通道分類：裂隙分散滲漏、管道集中滲漏。

按庫水漏失的特點分類：暫時性滲漏、永久性滲漏。

影響因素：

一、巖溶的影響

碳酸鹽巖經(jīng)巖溶作用后，形成各種地下巖溶，如溶隙、溶洞、暗河等，使巖體的透水性加大，常構(gòu)成水庫滲漏的主要通道。巖溶發(fā)育程度是決定滲漏通道大小的根本因素。

二、地質(zhì)構(gòu)造的影響

滲漏通道的連通性主要決定于地質(zhì)構(gòu)造的特點，同時褶皺和斷層對巖溶滲漏通道的影響十分復雜。

三、河谷區(qū)水文地質(zhì)特征的影響

（1）補給型 兩岸地下水或兩岸地下水及鄰谷河水均勻補給建庫河流。

（2）排泄型 建庫前河水補給地下水，建庫后肯定會產(chǎn)生庫水永久滲漏。

（3）懸托型 因深成巖溶發(fā)育而形成區(qū)域性地下水位不斷下降，在這種河谷中修建水庫時，將沿整個庫底產(chǎn)生垂直滲漏，應盡量避免在懸托型河谷段修壩建庫。

水庫滲漏的研究內(nèi)容

(1)查明巖溶發(fā)育、分布規(guī)律、重點查明溶洞、暗河的展布位置、規(guī)模等，進行巖溶泉水流量、高程調(diào)查，確定通道的位置及可能影響程度。

(2)分析地質(zhì)條件

①巖層組合：當夾有非可溶巖地層時，可借助該層防止?jié)B透。

②地質(zhì)構(gòu)造：

褶皺： 縱谷：與河流所處褶皺的部位有關(guān)。

橫谷：修水庫不剎，但充分剎用隔水層，可能防止壩區(qū)滲漏。

斜交谷：具體分析。

斷層：既可有利于滲漏，又可不利于滲漏 。

巖體侵入：相對隔水層的分布位置。

(3)查明河間地塊的水文地質(zhì)條件

①補給型：滲漏與否視蓄水后庫水位與地下水位的補給關(guān)系而定。若建庫后仍為補給型，不永久滲漏。若建庫后為排泄型，則滲漏。

②排泄型：建庫后肯定會產(chǎn)生永久滲漏。

③懸托型：一定滲漏。

4.巖溶區(qū)選擇庫壩位址的原則

(1) 在查明地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件和巖溶發(fā)育規(guī)律的基礎(chǔ)上，選擇良好的庫壩位置，切

忌單純以地形條件及工程要求選址，應預計和避免嚴重工程地質(zhì)問題所帶來的后患。

(2) 中小型水庫的投資及防滲處理技術(shù)有限，應避免在懸托型及排泄型河谷上筑壩建庫。

(3) 在橫向河谷中選擇壩址時，一定要充分利用相對隔水層的天然防滲作用，選擇厚度較大，分布較

穩(wěn)定，傾向上游的隔水層為壩基。

(4) 若壩址選在溶洞泉或暗河口的上游河段時，應查明庫水與溶洞泉或暗河連通的可能性。在這種條件下壩址宜建在溶洞泉或暗河出口的下游河段處，以免滲漏及其它后患。

(5) 利用巖溶發(fā)育規(guī)律，來選擇庫壩位址及控制工程規(guī)模。

5.巖溶滲漏的防治措施

主要有兩個大方面的防治措施：一是降低巖體的透水性，截斷滲漏的通道；二是合理導水導氣。

（1）灌漿：借助鉆孔向地下滲漏通道灌注水泥、瀝青、粘土漿液，充填巖體中的洞穴、裂隙，以降

低巖體的透水性，形成灌漿帷幕，達到防滲的目的。

（2）鋪蓋：在壩上游或水庫某一部位，用透水性小的粘性土或混凝土填筑成人工鋪蓋，以處理地表

附近面積較大的分散性滲漏通道。

（3）堵洞：用塊石、砂、混凝土、粘性土等材料，堵塞規(guī)模較大的巖溶洞穴，如堵塞井狀落水洞、

漏斗等。

（4）截滲：系指在地下巖溶管道的集中漏水處，用混凝土或漿砌塊石等筑成截水墻，多用于截斷水

平集中滲漏通道，這叫截水墻。要求能足以承受地下水的水頭壓力。

（5）疏導：修建自動啟閉閘門、煙囪式調(diào)壓井、臥管式調(diào)壓井。

6.巖溶地基變形破壞的主要形式

（1）地基承載力不足：在覆蓋型巖溶區(qū)，上覆松軟土強度較低，或建筑荷載過大，引起地基發(fā)生剪切

破壞，進而導致建筑物的變形和破壞。

（2）地基不均勻下沉：覆蓋型巖溶區(qū)，下伏石芽、溶溝、落水洞、漏斗等造成基巖面的較大起伏，當

其上部有性質(zhì)不同、厚度不等的粘性土分布時，在建筑物附加荷載作用下，產(chǎn)生地基不均勻下沉，從而導致建筑物的傾斜，開裂、傾倒及破壞。

（3）地基滑動：在裸露型巖溶區(qū)，當基礎(chǔ)砌置在溶溝、溶隙、落水洞、漏斗附近時，有可能使基礎(chǔ)下

巖體沿傾向臨空的軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動，進而引起建筑物的破壞

（4）地表塌陷：地基主要受力層范圍內(nèi)，如有溶洞、暗河、土洞等時，在自然條件下，或因建筑物的

附加荷載、抽排地下水等因素作用，產(chǎn)生洞頂坍塌，引起地面沉陷、開裂，以至使地基突然下沉，形成地表塌陷，進而導致建筑物的破壞。

7.巖溶塌陷的特征及其形成機理（潛蝕論、吸蝕論）

特征：

根據(jù)我國大量的實例分析，地表塌陷的分布具有以下特征。

（1）地表塌陷在裸露型巖溶區(qū)極為少見，主要分布在復蓋型巖溶區(qū)。當松散覆蓋層的 厚度較小時地表塌陷比厚度大時要嚴重。一般說，覆蓋層厚度小于10m者塌陷嚴重，厚度 大于30m者塌陷極少。

（2）地表塌陷多發(fā)生在:&溶發(fā)育強烈的地區(qū)，如在斷裂帶附近、褶皺核部、硫化礦床 的氧化帶、礦體與碳酸鹽巖接觸部位等。

（3）在抽、排地下水的降落漏斗中心附近，地表塌陷最為密集。

（4）地表塌陷常沿地下水的主要徑流方向分布。

（5）在接近地下水的排泄區(qū)，因地下水位變化受河水位的變化頻繁而強烈，故地表塌 陷亦較強烈。

（6）在地形低洼及河谷兩岸平緩處易于塌陷。

形成機理：

（1）潛蝕論：在覆蓋型巖溶區(qū)，由于下部碳酸鹽巖巖溶發(fā)育，存在落水洞、溶隙、溶洞等地下水的良好通道，當天然或人為原因使地下水位大幅度下降時，則地下水的流速和水力梯度亦相應加大，對上覆第四紀土層和洞穴、溶隙中的充填物進行沖蝕、淘空，并將土顆粒隨水攜走，這時在與碳酸鹽巖體頂板接觸處的土層中開始形成土洞。土制的形成改變了土層中的原始應力狀態(tài)，引起洞頂?shù)奶洹Ｔ诘叵滤粩酀撐g及土體重力坍落作用下，土洞不斷向上發(fā)展成拱形，當土層厚度較大時可以形成天然平衡拱，土洞停止發(fā)展而隱伏于地下。當土層較薄時，土洞不能形成天然平衡拱，其頂部不斷坍落，一直達到地表，形成地表塌陷。

（2）真空吸蝕論：在相對密閉的承壓巖溶水中，由于地下水位大幅度下降，當?shù)叵滤坏陀诟采w層底板(或巖溶洞穴的表面)時，地下水由承壓轉(zhuǎn)為無壓大狀態(tài)，在地下水面與覆蓋層底板之間形成促氣壓狀態(tài)的“真空腔”（或“負壓腔”），在真空腔內(nèi)的水面如同“吸盤”一樣，強有力地抽吸著覆蓋層底板的土顆粒，使土體遭受“吸蝕掏空”，形成土洞。同時，隨著地下水位的不斷下降，因真空腔內(nèi)外壓差效應不斷加劇，引起腔外大氣壓對覆蓋層表面產(chǎn)生一種無形的“沖壓”作用，加速了覆蓋層結(jié)構(gòu)的宏觀破壞，土層強度降低，地面突然發(fā)生變形和破壞。這種由于“真空壓差”效應對上覆土層所產(chǎn)生的“內(nèi)吸外壓”作用叫做真空吸蝕。這種作用的發(fā)生很快，有時發(fā)生于瞬間，因而形成突發(fā)型塌陷。

8.巖溶地基穩(wěn)定性評價方法（覆蓋型巖溶區(qū)、裸露型巖溶區(qū)）

覆蓋型巖溶區(qū)

極限狀態(tài)時：Hk=h+Z+D

式中：Hk：極限狀態(tài)時上覆土層的厚度；h：土洞高度；D：基礎(chǔ)砌置深度；Z：基礎(chǔ)底板以下建筑荷載

的有效影響深度；

（1）當H>Hk 時，地基是穩(wěn)定的。

（2）當H<Hk 時，地基是不穩(wěn)定的，是建筑荷載和土洞共同作用的結(jié)果。

（3）當H<h 時，僅土洞的發(fā)展就可導致地表塌陷。

裸露型巖溶區(qū)

洞穴原體積V0與可能坍塌體積V1有關(guān)系：

V1=

式中，K為巖石的漲余系數(shù)，石灰?guī)r一般為1.2。

坍塌體為柱體時，其體積V1=Fh1，則有h1=5h0

（1）原洞穴頂板的厚度小于5h0時，洞穴可認為不穩(wěn)定。

（2）洞穴的坍塌高度是原洞穴高度的5倍時，洞穴被全部堵塞，認為穩(wěn)定。

9.巖溶地基的處理措施

主要從三個方面處理：一是提高巖體抗壓強度；二是提高地基的抗剪強度；三是增強壩基巖體抗?jié)B透能力。這三方面的處理措施則可分別概括為：溶蝕洞隙發(fā)育——挖、填、換、跨蓋；地基不穩(wěn)——錨、固、嵌、樁基；滲透變形——鋪、截、灌。

（1）挖填：當洞穴埋藏不深時，可挖除其中的軟弱充填物，回填碎石、灰土、混凝土等，以增強地基

強度。當基礎(chǔ)下溶洞埋藏不深，其頂板又不穩(wěn)定時，可炸開頂板，挖除充填物，回填碎石等。粘性土地基局部有石芽突出時，可將石芽鑿去，回填素土，以調(diào)整地基變形。

（2）跨蓋：當基礎(chǔ)下有小溶洞、溶溝，落水洞時，可采用鋼筋混凝土梁板跨越；或用剛性大的平板基

礎(chǔ)覆蓋，但支承點必須放在較穩(wěn)定性好的巖石上：也可調(diào)整柱形基礎(chǔ)的柱距。

（3）灌注加固：當基礎(chǔ)下洞穴埋藏較深時，可通過鉆孔灌注水泥沙漿、混凝土、瀝青等，以堵填洞穴，

溶隙，提高其強度，或防止洞穴進一步坍塌。

（4）錨、嵌:提高壩基抗剪強的錨是對壩基巖體進行錨固，嵌則是增加拱壩壩端嵌入深度。

（5）樁基：當基巖頂面起伏不平，其上覆土層性質(zhì)較軟弱，厚度又較大，不易清除時，可視建筑物需

要作支承樁或摩擦樁。

（6）合理疏導水氣：①供水或采礦時，抽排地下水的井孔不要過于集中，不要快速大量集中抽排地下

水，應使地下水位均勻的緩慢下降，以免形成過大的水力梯度或真空腔。②不過量開采地下水，水位下降不應低于溶洞頂面，以保持巖溶水的承壓狀態(tài)。③開采地下水的方案合理，如有多個含水層時，盡量不采上部含水層的水。④在可能形成真空腔的部位，安置通氣管，利用充氣法及時補充巖溶空腔中的氣體，破壞其真空狀態(tài)，避免形成塌陷的條件。⑤在已產(chǎn)生部分塌陷的地區(qū)，要采取分流措施，作好地表水截流和堵漏防滲，防止地表水及降水大量灌入地下，引起土體沖蝕，并擴大和加劇塌陷的發(fā)生。

（7）繞避：對已查明的洞穴系統(tǒng)或巨大的溶洞和暗河分布區(qū)，其穩(wěn)定條件又很差時，在布置建筑物時

宜繞避，重新選擇地質(zhì)條件良好的場地。

（8）強夯：覆蓋型巖溶區(qū)上覆松軟土，通過強夯法使其壓縮性降低，強度提高，能減少或避免土洞。及塌陷的形成。當土層中存在隱伏洞穴時，可用強夯法將其破壞，以消除隱患，達到事先處理的目的。

八、泥石流工程地質(zhì)研究

1.泥石流的基本概念、活動特點。

（1）泥石流：是發(fā)生在山區(qū)的一種含有大量泥砂和石塊的暫時性急水流。

（2）泥石流活動過程與一般山洪活動的根本區(qū)別，是這種流體中固體物質(zhì)含量很大，有時可超過水體量。

（3）活動特點是：在一個地段上往往突然爆發(fā)，能量巨大，來勢兇猛，歷時短暫，復發(fā)頻繁。

（4）我國泥石流分布：在廣大的高、中山區(qū)，特別是我國西部地區(qū)。

2.泥石流的形成條件

（1）地形條件：泥石流總是發(fā)生在陡峻的山岳地區(qū)，一般是順著縱坡降較大的狹窄溝谷活動的，可以是干涸的嶂谷、沖溝，也可以是有水流的河谷。每一處泥石流自成一個流域。典型的泥石流流域可以劃分成形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三個區(qū)段。

（2）地質(zhì)條件：地質(zhì)條件決定了松散固體物質(zhì)的來源，也為泥石流活動提供動能優(yōu)勢。泥石流強烈活動的山區(qū)特點：地質(zhì)構(gòu)造復雜、巖石風化破碎、新構(gòu)造運動活躍、地震頻發(fā)、崩滑災害叢生。這樣的地段，既為泥石流活動準備了豐富的固體物質(zhì)來源，又因地形高聳陡峻，高差對比大，具有強大的動能優(yōu)勢。在泥石流形成區(qū)內(nèi)有大量易于被水流侵蝕沖刷的疏松土石堆積物，是泥石流形成的最重要條件。

（3）氣象水文條件：泥石流形成必須有強烈的地表徑流，它為爆發(fā)泥石流提供動力條件。泥石流的地表徑流來源于暴雨、冰雪融化和水體潰決等。暴雨型泥石流是我國最主要的泥石流類型。我國除西北、內(nèi)蒙地區(qū)外，大部分地區(qū)受熱帶、亞熱帶濕熱氣團的影響，由季風氣候控制，降水季節(jié)集中。

3.泥石流的基本特征

（1）泥石流的密度：泥石流中含有大量固體物質(zhì)，所以它的密度較大，達1.2-2.4t/m3。泥石流密度

的大小，取決于水體和固體物質(zhì)含量的相對比例以及固體物質(zhì)中細顆粒成分的多

少。溝谷縱坡降的大小也與泥石流密度有一定關(guān)系。因為溝谷縱坡降愈大，沖刷

力愈強，可促使更多的固體物質(zhì)加入。泥石流有較大的密度，所以它的浮托力大，

搬運能力很強。

（2）泥石流的結(jié)構(gòu)：泥石流體最主要的結(jié)構(gòu)，是由石塊、砂粒和泥漿體所共同組成的格架結(jié)構(gòu)。石塊在漿體中可有懸浮、支承和沉底三種狀態(tài)。并隨著石塊含量的增加和粒徑的變化，還可分為星懸型、支承型、疊置型和鑲嵌型等四種類型。它們的沖擊強度依次增加，尤其是鑲嵌型格架結(jié)構(gòu)，當運動時整體性強，石塊間不會發(fā)生猛烈的撞擊，普遍發(fā)生力的傳遞，所以它的沖擊力最大，危害最為嚴重。

（3）泥石流的形態(tài)：泥石流的流態(tài)主要受水體量與固體物質(zhì)的比值以及固體物質(zhì)的粒徑級配所制約。泥石流體大多屬似賓漢體（泥漿體系賓漢體），所以流動理論多以賓漢體流變方程為基礎(chǔ)；當泥石流體中固體物質(zhì)較少，且以粗大的砂礫為主時，則與牛頓體紊流流變方程類同；當粘性泥石流流速較小、流速梯度也較小、流體中的石塊移動和轉(zhuǎn)動緩慢時，其流態(tài)為蠕動流。蠕動流是一種似層流，流線大致平行。

（4）泥石流的直進性：由于泥石流體攜帶了大量固體物質(zhì)，在流途上遇溝谷轉(zhuǎn)彎處或障礙物時，受阻而將部分物質(zhì)推積下來，使溝床迅速抬高，產(chǎn)生彎道超高或沖起爬高，猛烈沖擊而越過溝岸或摧毀障礙 物，甚至截彎取直，沖出新道而向下游奔泄。這就是泥石流的直進性。一般的情況是，流體愈粘稠，直進性愈強，因此沖擊力也愈大。

（5）泥石流的脈動性：由于泥石流具有賓漢體的性質(zhì)和運動的阻塞特性，故流動不均勻，往往形成陣流。這就是泥石流的脈動性。脈動性是泥石流運動過程區(qū)別于洪水流過程的又 一特性。一般的洪流過程線是單峰型漲落曲線，泥石流過程線如圖所示為似正弦曲線，幾乎以相等的時間間隔一陣一陣地流動。有時一場泥石流出現(xiàn)幾十陣至上百陣，陣的前峰表現(xiàn)為高大的泥石流龍頭，高達幾米至幾十米，沖擊力極大。

4.泥石流的常用分類依據(jù)及方案

一、按泥石流流域形態(tài)分類：

（1）標準型泥石流：典型的泥石流，流域呈扇形，流域面積較大，能明顯地劃分出形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)。

（2）河谷型泥石流：流域呈狹長條形，其形成區(qū)多為河流上游的溝谷，固體物質(zhì)來源較分散，溝谷中有時常年有水，故水源較豐富，流通區(qū)與堆積區(qū)往往不能明顯分出。

（3）山坡型泥石流：流域呈斗狀，面積一般小于1km2，無明顯流通區(qū)，形成區(qū)與堆積區(qū)直接相連。

二、按物質(zhì)組成分類：

（1）水石流型泥石流：一般含有非常不均勻的粗顆粒成分，粘土質(zhì)細粒物質(zhì)含量少，且它們在泥石流運動過程中極易被沖洗掉。所以水石流型泥石流的堆積物常常是很粗大的碎屑物質(zhì)。

（2）泥石流型泥石流：既含有很不均勻的粗碎屑物質(zhì)，又含有相當多的粘土質(zhì)細粒物質(zhì)。因具有一定的粘結(jié)性，所以堆積物常形成連結(jié)較牢固的土石混合物。

（3）泥水流型泥石流：固體物質(zhì)基本上由細碎屑和粘土物質(zhì)組成。主要分布在我國黃土高原地區(qū)。

三、按泥石流流體性質(zhì)分類：

（1）粘性泥石流：這類泥石流含有大量細粒粘土物質(zhì)，固體物質(zhì)含量占40%—60%，最高可達80%，水和泥沙、石塊凝聚成一個粘稠的整體，具有很大的粘性。它的密度大（1.6—2.4t/m3），浮托力強，當它在流途上經(jīng)過彎道時，有明顯的爬高和截彎取直作用，并不一定循溝床運動。

（2）稀性泥石流：這類泥石流水是主要成分，固體物質(zhì)占10%—40%，且細粒物質(zhì)少。

5.泥石流空間預測、時間預報的研究內(nèi)容及思路

空間預測

研究內(nèi)容：編制不同比例尺的泥石流分布圖。包括：小比例尺（1:100 萬或更小）、中比例尺（1:10 萬或1:50 萬）、大比例尺（1:1 萬或5 萬）。

思路：（1）小比例尺：判明省或全國的泥石流危險地區(qū)的概略分布狀況；

（2）中比例尺：研究泥石流形成的一般規(guī)律和形成條件，并估算出一個地區(qū)范圍內(nèi)的危險度，另可做建設規(guī)劃用；

（3）大比例尺：詳細評估某些山地、各地或城市市區(qū)及其附近的泥石流現(xiàn)象，以及某條大泥石流溝流域的特征，用以擬定泥石流防治措施和組建定位觀測的基本圖件。

時間預報

研究內(nèi)容：用臨界降水量或臨界徑流量這一指標來預報泥石流。

思路：泥石流發(fā)生季節(jié)指標、天氣尺度系統(tǒng)指標、日暴雨量指標及小時雨強指標。

6.泥石流的防治原則及措施

防治原則：綜合治理、突出重點、因害設防、因地制宜、講求實效。

防治措施

一、生物措施：恢復或培育植被，合理耕收，維持較優(yōu)化的生態(tài)平衡。使流域坡面得到保護，免遭沖刷，以控制泥石流的發(fā)生。

二、工程措施：

（1）蓄水引水工程：包括調(diào)洪水庫、截水溝和引水渠。作用：攔截部分或大部分洪水、消減洪峰，控制暴發(fā)泥石流。

（2）支擋工程：擋土墻、護坡等。作用：在形成區(qū)內(nèi)有崩塌、滑坡嚴重隱患地段，在山腳處修建擋土墻和護坡，以穩(wěn)定斜坡。

（3）攔擋工程：多布置在流通區(qū)內(nèi)，修建攔擋泥石流的壩體，也稱谷坊壩。作用：攔泥滯留、護床護坡。

（4）排導工程：包括排導溝、渡槽、急流槽、導流堤等，多數(shù)建立在流通區(qū)和堆積區(qū)。作用：調(diào)整流向，防止漫流，以保護附近的居民區(qū)、交通線路等。

（5）儲淤工程：包括攔淤庫和儲淤場。攔淤庫設置于流通區(qū)內(nèi)，即修筑攔擋壩，形成泥石流庫。儲淤場設置于堆積區(qū)的后緣，通常由導流堤、攔淤堤和溢流堰組成。作用：在一定期限內(nèi)、一定程度上將泥石流固體物質(zhì)在指定地段停淤，從而消減下瀉的固體物質(zhì)總量及洪峰流量。

九、水庫誘發(fā)地震工程地質(zhì)研究

1.誘發(fā)地震的類型（以誘發(fā)成因分類）

概念

水庫誘發(fā)地震： 是指由于人類修建水庫工程，水庫蓄水所引起的地震活動，稱為水庫誘發(fā)地震。

一、內(nèi)動力地質(zhì)因素誘發(fā)型：

（1）斷裂活化型：在人類工程活動因素影響下，某些已停止活動的或活動性微弱的斷裂帶其活動性又加強，形變和能量積累速率加大，產(chǎn)生新的斷裂錯動而誘發(fā)地震。也有人稱之為構(gòu)造型誘發(fā)地震。

（2）熱能型：種類型主要出現(xiàn)于現(xiàn)代火山或高地熱能地區(qū)，地震活動與地殼含熱區(qū)或熱異常區(qū)的熱應

力較高有關(guān)。

（3）化學潛能型（巖礦相變型）： 地下存在某些特殊礦物組成的地層如硬石膏、硅石層或其它硅酸鹽礦物組成的地層時，在水化作用下，巖礦相變，體積膨脹，結(jié)果使其上覆地層產(chǎn)生橫向拉伸、破裂而誘發(fā)地震。

二、外動力地質(zhì)因素誘發(fā)型：

（1）采礦誘發(fā)地震型：由于地下礦洞或采空區(qū)圍巖變形、脆性破裂、頂板巖層冒落、塌陷等巖石碎裂作用，引起巖體應力和應變能的集中釋放，并產(chǎn)生彈性波傳播所形成的地震現(xiàn)象，簡稱礦震。

（2）巖溶塌陷氣爆型：在碳酸鹽巖類分布地區(qū)，由于大型巖溶洞穴的自然塌陷或因暴雨或水庫蓄水造成巖溶管道充水，洞穴中封閉的空氣壓縮而產(chǎn)生圍巖爆裂，可導致中等強度的地震。

（3）滑坡崩塌型：大型滑坡或山體崩塌一般均伴隨一定程度的地震效應。

（4）易溶巖溶解塌陷型：由于地下某些易溶巖類受到人工注水或水庫滲入水的溶解作用導致地下空穴塌陷型地震。

（5）凍裂型：存寒冷地區(qū)或高海拔地區(qū)修建水庫，由于庫岸巖體淺部裂隙充水，冷凍膨脹，巖體破裂而導致地震。

三、綜合因素誘發(fā)型：在一定的地質(zhì)條件下，誘發(fā)地震可以由內(nèi)、外動力地質(zhì)因素綜合引起，或以某一類因素為主導，所產(chǎn)生的誘發(fā)地震又構(gòu)成了另一類因素產(chǎn)生地震的必要條件，由此產(chǎn)生連鎖反應。

2.水庫誘發(fā)地震的基本特征

一、空間分布特征：震中位置：震中主要集中在斷層破碎帶附近。往往密集成條帶狀或團塊狀，其延伸方向大體與庫區(qū)主要斷裂線平行或與X 型共軛剪切斷裂平行。常分布于庫區(qū)巖溶發(fā)育部位或斷裂構(gòu)造與巖溶裂隙帶的復合部位。震源較淺，震源體較小，一般發(fā)生在低烈度區(qū)。

二、地震活動與庫水位的關(guān)系：絕大多數(shù)水庫的地震活動與庫水位呈正相關(guān)。少數(shù)水庫區(qū)的地震活動性隨著庫水位的增加而明顯地降低，呈負相關(guān)。

三、地震活動的序列特點：

（1）震型：天然地震多屬于主震－余震型，構(gòu)造型水庫地震多為前－余型，而非構(gòu)造型水庫地震多為群震型。

（2）地震頻度與震級的關(guān)系：logN＝a-bM 式中：N 為震級≥M 的地震數(shù)；a 為與觀測周期，觀測區(qū)大小和地震活動水平有關(guān)的常數(shù)；b 為震頻與震級線性關(guān)系式斜率。

水庫地震：b 值大于當?shù)赝鸺壍奶烊坏卣?，b≥1，前震的b 值一般略高于余震。

（3）主震M0 與最大余震M1 的震級關(guān)系：

水庫地震：M0－M1＜1 ； M1／M0≈1

天然地震：M0－M1＝1.2 (淺源大震) M0－M1 與地震區(qū)應力狀態(tài)和介質(zhì)的不均一性有關(guān)。

3.水庫誘發(fā)地震發(fā)生的地質(zhì)背景條件

一、區(qū)域地質(zhì)背景：

（1）地質(zhì)背景的多樣性。

（2）區(qū)域構(gòu)造背景與強震的相關(guān)性：產(chǎn)生強烈誘發(fā)地震活動的地質(zhì)背景具有專屬性。據(jù)統(tǒng)計，發(fā)生Ms4.0 以上地震的水庫，幾乎全部位于構(gòu)造活動區(qū)內(nèi)。

（3）發(fā)震區(qū)應變能積累程度及速率：震源區(qū)巖體應力集中或應變能積累程度與巖體破裂極限所需應變能的差值，是控制誘發(fā)地震的時間滯后的主要因素。天然構(gòu)造應力場的應變能積累速率也是產(chǎn)生誘發(fā)地震的重要背景之一。

二、發(fā)震區(qū)地質(zhì)條件：

（1）構(gòu)造條件：這是斷裂活化型誘發(fā)地震的必要條件。

（2）巖性條件：發(fā)震機率與巖石性質(zhì)有關(guān)，震級大小與巖石強度有關(guān)。

（3）水文地質(zhì)條件：水文地質(zhì)條件是控制水庫誘發(fā)地震的重要因素，它決定著誘發(fā)地震的機制。

（4）外動力地質(zhì)作用：外動力地質(zhì)作用的類型和發(fā)育程度及其在人類工程活動條件下所可能產(chǎn)生的變化，是外生成因誘發(fā)地震的控制因素。

4.水庫誘發(fā)地震的誘發(fā)機制（水巖作用、水誘發(fā)機制、不同構(gòu)造背景條件下的誘發(fā)機制）

水巖作用

一、降低巖體及結(jié)構(gòu)面的強度：水滲入巖體后通常產(chǎn)生軟化、泥化和潤滑作用。水對巖石的軟化作用表現(xiàn)為巖石浸水后強度的降低。對于含泥質(zhì)及親水礦物較多的巖石或破碎帶，水的軟化作用最為明顯。泥化作用一般產(chǎn)生于巖體的斷裂錯動帶和軟弱結(jié)構(gòu)面上。

二、促進巖體中斷裂的生長：

（1）應力腐蝕作用：在地下水和應力的持續(xù)作用下，當應力強度因子高于某一界限值，但又低于快速破裂傳播的臨界應力強度因子時，巖石所發(fā)生的緩慢的、亞臨界的裂紋生長過程，被稱為應力腐蝕。

（2）楔裂作用：當裂隙巖體處于封閉水環(huán)境中時，由于高壓水體局部集中于有限的裂隙帶而產(chǎn)生“楔入推移力”，造成裂縫尖端的破壞和裂隙的發(fā)展。

三、水體荷載作用：水庫蓄水后，巨大的水體荷載對庫基巖體產(chǎn)生附加應力并引起巖體垂直變形及撓曲變形(彎梁效應)。

四、空隙水壓力效應：水庫蓄水后，水體向深部滲入或人工注水均將引起原地下水位以上巖體裂隙或孔隙的充水飽和，由此導致與地面水體有連通關(guān)系的深部斷裂帶中空隙水壓力的升高和有效應力的變化，從而改變了巖體和斷裂帶的應力狀態(tài)，稱為空隙水壓力效應。

水庫誘發(fā)地震的誘發(fā)機制：水荷載誘發(fā)型、空隙水壓力誘發(fā)型。

水誘發(fā)機制：在天然構(gòu)造應力場已接近某種臨界狀態(tài)的背景上，由水體荷載在巖體內(nèi)造成的附加應 力使陡傾斷裂面上的應力狀態(tài)發(fā)生變化，兩側(cè)斷塊失去平衡狀態(tài)，斷塊產(chǎn)生傾向滑動而誘發(fā)地震活動。

不同構(gòu)造背景條件下的誘發(fā)機制：正斷型（傾滑型）構(gòu)造應力場、平移塑（走滑型）構(gòu)造應力場、 逆沖型（逆滑型）構(gòu)造應力場。

5.誘發(fā)地震的工程地質(zhì)研究及預測方法

工程地質(zhì)研究

一、建庫前的地震地質(zhì)研究

（1）第一階段在水電工程地質(zhì)勘察的流域規(guī)劃、可行性研究及初步設計階段依次進行，對誘發(fā)地震的可能性及強度做出初步評價。

主要工作內(nèi)容包括：

1、工程開發(fā)區(qū)所處的構(gòu)造單元內(nèi)新構(gòu)造運動及天然地震活動成因及歷史；

2、工程開發(fā)區(qū)及其鄰近地區(qū)內(nèi)潛在活動性斷裂的性質(zhì)及構(gòu)造應力場；

3、配合地震部門利用高頻流動地震臺網(wǎng)隊工程開發(fā)區(qū)的天然地震活動進行監(jiān)測，確定噪聲水平較低的地區(qū)。

（2）第二階段根據(jù)第一階段的勘察資料，當認為有必要對誘發(fā)地震加強研究時，應進行本階段工作，

并在水庫蓄水前1-2年開始。

主要內(nèi)容包括：

1、工程有關(guān)地區(qū)內(nèi)的地質(zhì)和新構(gòu)造的詳細勘察；

2、安裝固定的測震儀器，開始監(jiān)測工作；

3、進行地應力測量，確定構(gòu)造應力方向及量值；

4、布設地面精密水準測量網(wǎng)，進行精密測量；

5、安裝對活斷層進行監(jiān)測的儀器設備，監(jiān)測斷塊相對位移；

6、預測可能的地震序列、震級及震中的可能部位；

7、預測水庫岸坡在未來地震時的穩(wěn)定性；

8、對工程建筑物的抗震性能設計進行校核。

二、建庫發(fā)震后的工程地質(zhì)研究

水庫建成蓄水后地震活動頻繁，應進行以下相應研究：

1、配合地震工作人員進行監(jiān)測，應增設流動臺精確測震，測定震源位置，測定震源參數(shù)，研究地震序列；

2、裝置地應力測試裝置及傾斜儀等，觀測地應力變化及地形變化的情況；

3、加強進行精密水準測量與三角測量，尤其當主震發(fā)生后，要立即測量并與地震前對比；

4、研究水位變動、庫容增量與地震頻度、震級的關(guān)系；

5、對誘發(fā)地震的發(fā)展趨勢作出評價與預測；

6、配合設計、施工人員，對震害防治與處理措施提出建議。

十、地面沉降工程地質(zhì)研究

1.地面沉降的基本概念

地面沉降:指地殼表面某一局部范圍內(nèi)的總體下降運動。

地面塌陷：是地面垂直變形破壞的另一種形式。它的出現(xiàn)是由于地下地質(zhì)環(huán)境中存在著天然洞穴或人工采掘活動所留下的礦洞，巷道或采空區(qū)而引起的，其地面表現(xiàn)形式是局部范圍內(nèi)地表巖土體的開裂、不均勻下沉和突然陷落。

2.我國地面沉降的基本特征

地面沉降是以緩慢的、難于察覺的向下垂直運動為主，只有少量的或基本沒有水平向的位移，可能影

響的平面范圍可大至幾千平方公里。在某些實例中地面沉降是一種自然動力地質(zhì)現(xiàn)象，而在多數(shù)實例中

這種現(xiàn)象是由人類活動所引起的，常以地殼表層一定深度內(nèi)巖土體的壓密固結(jié)或下沉為主要形式。近

年來的研究成果表明，地面沉降產(chǎn)生于特定的地質(zhì)環(huán)境中并受到多種誘發(fā)因素的制約和影響。引起地面沉降的因素包括自然地質(zhì)因素和人類工程活動因素兩大類。地面沉降可以由單一因素誘發(fā)，而在許多情況下是由幾種因素綜合作用的結(jié)果。在諸因素中，人類工程活動因素常起著重要的作用。

3.地面沉降的誘發(fā)因素及地質(zhì)環(huán)境

誘發(fā)因素

一、自然動力地質(zhì)因素

（1）地球內(nèi)營力作用：包括地殼近期下降運動、地震、火山運動等。

（2）地球外營力作用：包括溶解、氧化、凍融等作用。地下水對土中易溶鹽類的溶解，土壤中有機組分的氧化，地表松散沉積物中水分的蒸發(fā)等，均可能造成土體孔隙率或密度的變化，促進土體自重固結(jié)過程而引起地面下降。

二、人類活動因素

（1）持續(xù)性超量抽取地下水：在松散介質(zhì)含水系統(tǒng)中長期的、周期性的開采地下水，當開采量超過含水系統(tǒng)的補給資源(即動儲量)限額時，將導致地下水位的區(qū)域性下降，從而引起含水砂層本身的壓密以及其頂?shù)撞恳欢ǚ秶鷥?nèi)飽水粘性土層中的孔隙水向含水層運移(即越流作用)。在滲流的動水壓力和土層孔隙水排出所相當之附加有效應力作用下，粘土層發(fā)生壓密固結(jié)，從而綜合影響導致了地面沉降。

（2）開采石油：開采石油是人工抽取地下液體的另一種重要形式，在某些埋藏較淺的半固結(jié)砂巖含油層中，抽取石油可引起砂巖孔隙液壓的下降，未完全固結(jié)的砂巖在上覆巖層自重壓力作用下繼續(xù)固結(jié)，引起采油區(qū)地斷下降。

（3）開采水溶性氣體：日本新隅因開采水溶性天然氣——甲烷而持續(xù)地大量抽水，導致開采層地下水位下降及含氣層的壓縮，產(chǎn)生了大幅度的地面沉降。

（4）其他因素：大面積農(nóng)田灌溉引起敏感性土的水浸壓縮；地面高荷載建筑群相對集中時，其靜荷載超過土體極限荷載而引起的地面持續(xù)變形；在靜荷載長期作用下軟土的蠕變引起的地面沉降；地面振動荷載引起的地面沉陷等。

地質(zhì)環(huán)境

（1）近代河流沖積環(huán)境模式：近代河流沖積、環(huán)境模式以河流中下游高彎度河流沉積相為主。

（2）近代三角洲平原沉積環(huán)境模式：三角洲位于河流入海地段，介于河流沖積平原與濱海大陸架的過渡地帶。

（3）斷陷盆地沉積環(huán)境模式：一般位于三面環(huán)山，中部以斷塊下降為主的近代活動性地區(qū)。

4.地面沉降機理（主要是降水引起的地面沉降）

空隙水壓力在總應力總是保持著相對獨立性。從飽和含水層中抽水時引起的含水層靜水壓力的下降不影響地層的總應力，即在抽水過程中孔隙水壓力的變化將轉(zhuǎn)化為土體骨架上的有效應力。即：Pe=P-Pw。當飽和含水層中孔隙水壓力下降時，由土粒骨架承擔的有效應力將相應增加。當Pw 趨向于0 時，Pe趨向于Pw。不論飽和含水層固結(jié)狀態(tài)如何，只有當有效應力Pe 超過飽和含水層的預固結(jié)壓力時，包含含水層開始壓縮，即引起地面沉降。與此同時，飽和含水層中的孔隙水向下一層承壓含水層的滲流運動所引起的滲透應力對該飽和含水層中礦物顆粒的重排列也起到一定作用，促進了地面的沉降。

5.地面沉降預測的內(nèi)容、基本方法及預測成果

預測內(nèi)容：重點在于研究地面沉降形成和發(fā)展規(guī)律，以便對其可能出現(xiàn)的地點、范圍和災害規(guī)模做出早期預測。

預測的基本方法:常規(guī)方法（分層總和法）、數(shù)理統(tǒng)計法、準三維計算法、基于真三維水流模型的計算法、三維完全耦合模型。

預測成果：預測性圖件、預測性曲線。

6.地面沉降控制和治理的原則和措施

原則:(1)對已產(chǎn)生地面沉降的地區(qū)，進行地下水資源管理。

(2)對可能發(fā)生地面沉降的地區(qū)，應預測地面沉降的可能性及危害程度。

措施

表面治理措施：對已產(chǎn)生地面沉降的地區(qū)，要根據(jù)其災害規(guī)模和嚴重程度采取地面整治及改善環(huán)境，其方法主要有。

(1)在沿海低平原地帶修筑或加高擋湖堤、防洪堤，防止海水倒灌、淹沒低洼地區(qū)。

(2)改造低洋地形，人工填土加高地面。

(3)改建城市給、排水系統(tǒng)和輸油、氣管線，整修因沉降而被破壞的交通線路等線性 工程，使之適應地面沉降后的情況。

(4)修改城市建設規(guī)劃，調(diào)整城市功能分區(qū)及總體布局。規(guī)劃中的重要建筑物要避開 沉降區(qū)。

根本治理措施：

(1)壓縮用水量

(2)人工補給地下水（人工回灌）

(3)調(diào)整地下水開采層位