工程地质分析原理总结.docx

区域稳定及岩体稳定分析的几个基本问题一、地壳岩体结构特征的工程地质分析(5分)1、岩体、结构面、结构体 岩体：通常指地质体中与工程建设有关的那一部分岩石，它处于一定的应力状态， 被各种结构面所分割。 结构面：指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸的地质界面或带。结构体：结构面在空间的分布与组合可将岩体分割成形状、大小不同的块体，称为结构体2、结构面的主要类型（按照成因、规模分类）及特征（如何描述结构面）按成因：原生结构面、构造结构面、浅表生结构面按规模：A类（贯通）、B类（显现）、C（隐微）3、岩体的分类：岩体结构分类（哪5类？）；岩体的工程分类（考虑三方面因素？）按结构特征分类：块体状结构、块状结构、层状结构、碎块状结构、散体状结构三方面因素：力学性质、岩体结构、赋存条件4、岩体的变形随深度有何变化特点？剪切或拉裂拉裂与弯曲弯曲弯曲与压扁压扁压扁与流动流动。二、地壳岩体的天然应力状态（10分）1、岩体应力：天然应力和初始应力自重应力:指在重力场作用下生成的应力。σv=γh（μ为岩体的泊松比，N。称为岩体的侧压力系数。）构造应力：指岩石圈运动在岩体内形成的应力。又可分为活动构造应力和剩余构造应力。变异及残余应力变异应力：指岩体的物理、化学变化及岩浆的侵入等引起的应力。残余应力：承载岩体遭受卸荷或部分卸荷后，岩体中某些组分的膨胀回弹趋势部分地受到其他组分的约束，于是就在岩体结构内形成残余的拉、压应力相平衡的应力系统感生应力2、岩体天然应力状态类型（1）σx=σy=σv=rh注：越往地壳的深部，存在静水应力式的可能性越大。（2）垂直应力为主的观点地壳岩体内的应力以自重应力为主，主要存在于地表（3）水平应力为主的观点地壳岩体内的应力主要受构造运动影响，最大主应力近于水平。3、影响岩体天然应力状态的主要因素及其作用（1）地区地质条件及岩体所经历的地质历史对岩体天然状态的影响：岩体的岩性及结构特征：决定着岩体的容重和泊松比，从而影响自重应力场的特征；统一区域构造应力作用下，岩体内应力分布的特征主要取决于岩性、结构特征及其非均一性；决定着岩体的强度及蠕变特性，因而决定了岩体承受及传递应力的能力。构造作用及其演变历史：活动的构造应力对天然应力状态起决定性作用。区域卸荷作用：在增大某些岩体的水平应力方面有重要的作用。（2）岩体内自由临空面（地表的和地下）附近的应力重分布及应力集中作用；应力集中：通常指最大主应力或剪应力在临空面附近增大或减小的现象。（3）岩体切割面附近的残余应力效应4、我国地应力场的空间分布特点潜在逆断型、潜在走滑型、潜在正断型5、断裂带附近的局部构造应力集中作用断裂端点、首尾错列段、局部拐点、分支点或与其它断裂的交汇点6、地壳表层岩体应力分布的规律垂直应力的分布特点：σ v =A+ γh水平应力的分布特点：三种情况二者比较分析7、地表高应力区及其地质地貌标志（1）天然条件下高水平应力释放有关的浅表生时效变形现象隆爆、蓆状裂隙、谷下水平卸荷裂隙及谷坡内水平剪切蠕动变形带、应力释放型的深大拉张变形带（2）与钻进有关的岩体应力释放及伴生现象岩心饼化现象、钻孔崩落现象8、岩体应力测量的方法直接测量法：应力恢复法应力解除法水压致裂法间接测量法：钻孔崩落法定向岩心非弹性应变恢复法凯塞尔效应测试法三、岩体的变形与破坏（10分）1、裂隙岩石的三轴压缩实验过程曲线轴向应变、侧向应变、体积应变在不同阶段的特点2、岩体破坏的基本形式破坏机制分类：剪性破坏：剪切滑动破坏、剪断破坏、塑性破坏张性破坏破坏方式影响因素：荷载条件、岩性、结构及所处的环境特征三轴试验表明破坏形式与围压大小有明显的关系（与荷载条件的关系）低围压三轴试验表明：岩石越破碎，破坏形式变化趋势为张性破坏、剪切滑动破坏、塑性破坏（与岩体结构特征的关系）岩体拉断、剪断的破坏机制分析：拉断：拉致拉裂、压致拉裂剪断：完整岩体的剪断破坏机制（沿潜在剪切面、单剪）、沿原有结构面的剪切破坏机制岩体沿原有结构面的剪切破坏类型平面摩擦：可用库伦公式来判定糙面摩擦：越过凸起体、剪断凸起体、刻痕和犁槽转动摩擦：分离“碎块”的转动摩擦、紧贴碎块的转动摩擦3、岩体弯曲变形的基本类型与主要特征横弯曲和纵弯曲；背斜式滑脱和向斜式滑脱（纵弯曲过程中的滑脱）4、岩体变形破坏的动应力效应、时间效应、空隙水压力效应动应力效应：触发效应、累积效应时间效应：蠕变：在应力恒定的情况下岩石变形随时间而发展应力松弛：在变形恒定的情况下，岩石内的应力随时间降低的现象孔隙水压力效应5、岩体变形破坏的地质力学模式拉裂、蠕滑(滑移)、弯曲和塑流四种后三者具有明显的时间效应，各变形破裂单元并非单独存在，在斜坡岩土体破坏类型为这四种地质力学模型的两两组合与区域稳定性有关的工程地质问题四、活断层的工程地质研究（10分）1