第四章区域稳定性问题

第一章绪论1、概念（1）、工程地质学研究人类工程活动与地质环境之间相互制约的关系，以便科学评估，合理利用，有效改进和妥善保护地质环境的科学。

（2）、工程地质条件指工程建筑物所在地区与工程建筑有关的地质环境各项因素的综合。

（3）、工程地质问题工程建筑条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。

（4）、岩土工程土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程。

2、简述人类活动与地质环境的关系（1）地质环境对人类活动的制约①影响工程活动的安全②影响工程建筑的稳定性和正常使用（2）人类活动对地质环境的制约（工程活动破坏地质环境）（3）工程活动与地质环境之间的相互制约人类开采矿产会对地质环境造成破坏，形成各类地质灾害。

地质环境影响人类工程活动，比如工程建设必须作地下水保护论证、渗漏评价、地质灾害危险性评估、压覆矿产调查等等3、工程地质条件主要包括哪些？①岩土类型及性质（地层岩性与性质）②地质构造（断层、褶皱、节理等）③地形地貌（平原、丘陵、山区等）④水文地质（地下水成因、埋藏、动态、成分等）⑤不良地质现象（滑坡、岩溶、泥石流等）⑥天然建筑材料（砂砾、石块等）4.工程地质问题主要包括哪些？①区域稳定性问题②地基稳定性问题③斜坡稳定性问题④围岩稳定性问题5.工程地质学的研究内容和任务是什么？（1）区域稳定性研究与评价一由内力地质作用引起的断裂活动，地震对工程建设地区稳定性的影响（2）地基稳定性研究与评价一指地基的牢固，坚实性（3）环境影响评价一指人类活动对环境造成的影响总的来说就是研究工程建设与地质环境的相互制约关系，促使矛盾转化和解决，既保证工程安全，经济，正常使用，又合理开发和利用地质条件6.说明工程地质在土木工程建设中的作用。

建筑场地工程地质条件的优劣直接影响到工程的设计方案类型，施工工期的长短和工程投资的大小，影响基础建设7•何谓不良地质条件？为什么不良地质条件会导致建筑工程事故？对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象，如崩塌，滑坡，泥石流等；它们既影响场地稳定性，也对地基基础、边坡工程、地下洞室等具体工程的安全、经济和正常使用不利。

工程地质学知到章节测试答案智慧树2023年最新长春工程学院绪论单元测试1.工程地质问题主要包括哪些？（）参考答案:地基稳定性问题;区域稳定性问题;围岩稳定性问题;斜坡稳定性问题2.不良地质条件是指对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象，如崩塌，滑坡，泥石流等；（）参考答案:对3.工程地质问题是工程建筑条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。

（）参考答案:对4.工程地质学的核心理论是工程活动与地质环境相互作用理论。

（）参考答案:对5.地质环境与人类工程活动的相互作用主要体现在地质环境对人类工程活动的制约与人类工程活动对地质环境的改造作用。

（）参考答案:对6.工程地质条件是与工程建筑物无关的地质因素的综合。

（）参考答案:错7.土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程。

（）参考答案:对8.工程地质学的主要研究方法包括地质学方法、实验和测试方法、计算方法和模拟方法。

（）参考答案:对第一章测试1.在矿物上边的条痕是指( )参考答案:粉末的颜色2.某种岩浆岩中SiO2的含量为45%—52%，则该岩石属于( ).参考答案:基性岩3.在胶结物中，强度最大的是( )参考答案:硅质4.关于矿物的解理下列何种叙述是不正确的？（）。

参考答案:矿物解理完全时则断口显著5.碎屑岩常见的胶结方式有（）。

参考答案:孔隙式胶结;基底式胶结;接触式胶结6.属于变质岩典型构造的是（）构造。

参考答案:板状;片麻状7.红柱石是变质岩特有的矿物成分。

（）参考答案:对8.大理石属于沉积岩。

（）参考答案:错9.由外力作用导致岩石成分、结构、构造变化的作用称为变质作用。

（）参考答案:错第二章测试1.地壳运动是指由（）引起的地壳组成和结构发生变形与变位的运动。

参考答案:内力地质作用2.地质构造指缓慢而长期的（）使岩石发生变形，产生相对位移，形变后所表现出来的种种形态。

参考答案:地壳运动3.在底层没有倒转的前提下，地层层序法是利用（）的原理，确定地层的排序。

⽔⽂地质⼯程地质概论总结⼀、绪论1、常见⼯程问题：①地基稳定性问题②斜坡稳定性问题③洞室围岩稳定性问题④区域稳定性问题2、⼯程地质学的研究对象和任务研究对象：研究地质环境与⼈类⼯程活动之间的关系，⼆者⽭盾的转化和解决⽅法地质环境：地壳表层和⼀定深度的地质条件的综合,指以岩⽯圈为主，在和⼤⽓、⽣物、⽔圈的相互作⽤中形成和演化的⼈类⽣活、⽣存和⼯程设施受其影响的周围的岩⼟介质⼈类⼯程活动：指采取⼯程措施进⾏能源、资源开发利⽤、⼯农业基础设施和⼈民⽣活设施的建设等有关活动，包括规划、设计、施⼯、开采和运⾏地质环境⼈类⼯程活动相互作⽤是否适合⼯程建筑，对建筑物稳定性造成的危害，消除危害的措施引起何种地质环境变化，对周围环境造成的危害，保护环境的对策3、地质环境与⼈类⼯程活动的关系依存关系：⼈类⼯程建设不能脱离地质环境制约关系：⼈类的⼯程活动在某种程度上受到地质环境的制约双向作⽤：⼀⽅⾯地质环境⼜会受到⼈类⼯程活动的影响，另⼀⽅⾯⼈类⼯程活动要受地质环境的制约4、研究任务①阐明建筑地区的⼯程地质条件②论证建筑物所存在的⼯程地质问题③选择地质条件优良的建筑场址④研究⼯程建筑物兴建后对地质环境的影响⑤提出有关建筑物类型、规模、结构和施⼯⽅法的合理建议⑥为拟定改善和防治不良地质作⽤的措施⽅案提供地质依据查明⼯程地质条件是基本任务，⼯程地质问题的分析、评价是中⼼任务5、⼯程地质与地质⼯程的关系⼯程地质学：⼯程地质学是地质学的分⽀学科，⼜是⼯程与技术科学、基础科学的分⽀学科，是⼀门研究与⼯程建设有关的地质问题，为⼯程建设服务的地质学科，属于应⽤地质学的范畴。

包括岩⼟⼯程性质、⼯程动⼒地质作⽤、⼯程地质勘察理论和技术⽅法、区域⼯程地质和环境⼯程地质等的研究地质⼯程是指以地质体作为建筑材料，以地质体作为⼯程结构，以地质体赋存环境做建筑环境建设起来的⼀种特殊⼯程，如地基、边坡、地下⼯程、钻井、地质灾害防治、地质环境整治等。

川藏铁路建设工程中的工程地质问题综述提要：川藏铁路是中国境内一条连接四川省与西藏自治区的快速铁路，是中国国内第二条进藏铁路。

自晚清时期便开始相关的建设，对我国西藏以及整体经济建设起到了至关重要的作用。

值得注意的是，建设川藏铁路需要克服多种困难，被誉为“最难建的铁路”。

本文基于川藏铁路建设之中的困难结合工程地质所学内容，进行详细分析与介绍。

关键词：川藏铁路；工程地质问题；地基稳定性；斜坡稳定性；洞室围岩稳定性；区域稳定性1.引言川藏铁路西起西藏东至四川，穿越省份较多，且跨越我国几条重要河流以及多座山峰，中途地形差异也较大，包含四川盆地在内，因此。

该特点决定了修建川藏铁路的不易：川藏铁路的修建面对着全球最为复杂的工程地质条件。

【1】对川藏铁路建设之中的工程地质问题进行分析就显得尤为重要。

2.川藏铁路工程地质条件分析2.1 川藏铁路岩土类型及其工程性质川藏铁路途中含有蚀变岩、泥质岩、粘土岩、软土等不良地质。

蚀变往往直接影响岩石的工程地质性质。

弱化的蚀变岩会带来不利的工程地质影响。

许多类型的岩脉侵入围岩，它们的蚀变有时会形成较多的黏土矿物。

泥质岩具有可塑性、吸水性等物理性质，这些性质对工程建设有极其不利的影响，所以必须注重。

软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、扰动性大、透水性差、各层之间物理力学性质相差较大等特点。

因此这些特点对于建设施工包括建成后的稳定性问题都会产生影响。

2.2 川藏铁路地形地貌川藏铁路地形较复杂，如下图所示，一方面川藏铁路路线较长，跨越多省；另一方面各省的地形情况不一样，例如西藏地区海拔高，而四川地势较低；途径多条河流，对建设的阻力也较大。

因此可知建设川藏铁路的地形地貌影响因素较多，复杂程度可想而知。

2.3 川藏铁路水文地质条件由于川藏铁路经过多条河流，地下水和地表水含量丰富，因此受到的相应约束较大。

建设川藏铁路这一行为将或多活动影响地下水场，而地下水场的变化就可能导致相应的岩石土层性质发生变化。

第二篇与区域稳定性有关的工程地质问题第四章活断层的工程地质研究地壳岩体具有复杂的“块断结构”，这些断块结构及其最新活动性就是控制区域稳定性的最基本因素，而深入研究其边界构造深大活动性断裂的活动特征，则是区域地壳构造稳定性评价的基础。

1．基本概念与研究意义(1) 新断裂及新断裂网络：所谓新断裂，是指在最新构造应力场下形成与发展的断裂。

在一个特定的区域内不同性质的新断裂往往构成一定的网络，并能客观地反映出最新构造应力场的特点。

(2) 活断层：活断层是新断裂网络中目前正在活动或有可能活动的特定成分。

活断层一般理解为目前正在活动的断层，或在近期地质时期曾经活动过、极有可能在不远的将来重新活动的断层。

后一种情况称为“潜在活断层”。

①近期地质历史时期？②不远的将来？--一般理解为重要建筑物的使用年限，约100～200a。

（3）研究意义①地面错动、地形变形；②地震—较大范围内的建筑物受损；2．活断层的基本类型及特征（1）按活动形式及力学性质分类①逆断层：活动性逆断层上升盘地表变形特征由于位移是水平挤压形成的：a.断层带较宽，波状延伸；b.断层面两侧间的距离总是因位移而缩短；c.断层上盘产生上升隆起变形，常发育多条分支或次级断层错动(逆断)；d.上盘抬升岩体易产生滑坡；地球上多数山系以逆断层为其边界，如喜马拉雅山、安第斯山等。

世界上许多强震都是伴随板块俯冲带或大陆碰撞带的逆断层活动而发生的。

②正断层：活动性正断层下降盘地表变形特征地壳岩体承受水平张应力，或σ1垂直作用（图示）：a.断面倾角较陡，一般为60º～80º（图示）；b.垂直断层面走向的水平距离随断层错动而增大。

c.伴随这类断层活动的地形变(下沉)和分支断层错动(正断)，主要集中在下降盘(上盘)。

地壳承受水平拉张作用—洋中脊；大陆上以活动性正断层为主的著名地区有东非裂谷、欧洲莱因地堑、俄罗斯贝加尔湖地堑等。

③走向滑动或平移断层：a.断层面两侧相对剪切水平运动，相对垂直运动很小。

（三）地下工程围岩的稳定性1．地下工程位置选择的影响因素地下工程位置的选择，除取决于工程目的要求外，还需要考虑区域稳定、山体稳定及地形、岩性、地质构造、地下水、地应力等因素的影响。

【例题】以下说法正确的有（）。

A.一般在坚硬完整岩层中开挖，围岩稳定、进度快、造价低B.凝灰岩、页岩，稳定性差，不宜建大型地下工程C.若地下工程必须切穿软硬不同的岩层组合时，应将坚硬岩层作为地板D.避免将坚硬岩层置于顶部，易于造成顶板悬垂或坍塌E.软弱岩层位于地下工程两侧较为有利，不容易引起边墙或底板鼓胀变形【答案】AB【解析】C错误，若地下工程必须切穿软硬不同的岩层组合时，应将坚硬岩层作为顶板；D错误，避免将软弱岩层或软弱夹层置于顶部，后者易于造成顶板悬垂或坍塌。

E错误，软弱岩层位于地下工程两侧或底部也不利，容易引起边墙或底板鼓胀变形或被挤出。

2．围岩的工程地质分析(1)围岩稳定性分析。

围岩在压应力、拉应力作用下能否破坏，一般可采用如下判据：一是围岩的抗压强度和抗拉强度是否适应围岩应力；二是围岩的抗剪强度是否适应围岩的剪应力。

由于岩体变形与破坏的形式多种多样，主要有五种：(2)围岩的分类。

主要是鉴于围岩的稳定性对围岩进行分类，不同建设行业对围岩的分类尚不尽相同。

3．提高围岩稳定性的措施目前，用以提高围岩稳定性的工程措施主要有传统的支撑或衬砌、喷锚支护两大类。

【例题】用以提高围岩稳定性的工程措施主要有传统的支护或衬砌和喷锚支护两大类。

喷混凝土具备以下几方面的作用（）。

A.不能紧跟工作面，速度快。

B.不能使围岩的应力状态得到改善C.不能提高岩体的强度和整体性D.可以起到承载拱的作用【答案】D【解析】喷混凝土具备以下几方面的作用：①能紧跟工作面，速度快，因而缩短了开挖与支护的间隔时间，及时地填补了围岩表面的裂缝和缺损，阻止裂隙切割的碎块脱落松动，使围岩的应力状态得到改善。

②由于有较高的喷射速度和压力，浆液能充填张开的裂隙，起着加固岩体的作用，提高了岩体的强度和整体性。

岩土工程优势结构面理论应用概述一、前言优势结构面理论是罗国煜教授在几十年实践基础上建立起来的，首先就岩坡问题于1979年提出，正式发表于1981年。

之后，在工程地质、岩土工程、地质灾害和环境地质中得到了广泛的应用，并取得了重要成果。

近六、七年将优势结构面理论继续应用于一些岩土工程实践中，使得优势结构面理论得到了深化和发展，其应用范围得到了拓展。

当前建筑中，一般都是以新的思路、新的分析方法去解答问题。

例如常见的岩土质量、岩体地基变形以及岩体力学选择等等问题。

这几个问题在施工中容易被忽视，在施工中如果正视这些问题，如果使得稳定性得到保障，那么岩土工程质量会提升。

二、优势结构面理论岩土结构控制论最初是由中国科学院地质研究所提出来的，很多学者也开始对该理论进行研究和使用。

优势结构面分析观点在这一理论中得以发展，并且取得了可喜可贺的进展。

岩体结构控制论认为，岩体是不完整的，它被各式各样的结构面进行切割。

这些切割主要包含节理裂缝、劈理、断层面以及软弱层等等。

优势结构面在结构面中基于一定的优势指标找出相对稳定的岩体稳定性结构层，这样可以更好把握工程基础。

在优势结构面理论中，最大的优、特点就是需要重视扎实，系统的地质分析过程，在优势面中认真找出破坏模式，在建立起对应的力学数学模型，这样进行向量化分析时，分析结果才更准确，从而获得良好发展效果。

选择优势结构面时，需要根据优势指标加以确定和选择，这样才可以基于一定的优势指标开展，从而确定出优势面。

三、岩土工程区域问题（一）岩土工程区域稳定性问题区域稳定性指的是构造稳定性，在优势结构面理论中，该理论认为对于任何一个工程。

在进行工程宏观建设时，应该从宏观上看该工程稳定性，使用到区域优势结构面分析。

地基本身比较稳，及时其他不稳。

如果深入研究就会明白，深部有一条大的活断裂，这样会使得桥墩本身逐渐失去稳定性。

如果往更大的方向分析查看，其实他本身就是不稳的。

沿着结构面整个桥墩都会坍塌。

简述工程地质问题的概念及其包括的具体内容工程地质问题是指已有的工程地质条件在工程建筑和运行期间会产生一些新的变化和发展，构成威胁影响工程建筑安全的地质问题称为工程地质问题。

主要的工程地质问题包括：
（1）地基稳定性问题：是工业与民用建筑工程常遇到的主要工程地质问题，它包括强度和变形两个方面。

此外岩溶、土洞等不良地质作用和现象都会影响地基稳定。

铁路、公路等工程建筑则会遇到路基稳定性问题。

（2）斜坡稳定性问题：自然界的天然斜坡是经受长期地表地质作用达到相对协调平衡的产物，人类工程活动尤其是道路工程需开挖和填筑人工边坡（路堑、路堤、堤坝、基坑等），斜坡稳定对防止地质灾害发生及保证地基稳定十分重要。

斜坡地层岩性、地质构造特征是影响其稳定性的物质基础，风化作用、地应力、地震、地表水、和地下水等对斜坡软弱结构面作用往往破环斜坡稳定，而地形地貌和气候条件是影响其稳定的重要因素。

（3）洞室围岩稳定性问题：地下洞室被包围于岩土体介质（围岩）中，在洞室开挖和建设过程中破坏了地下岩体原始平衡条件，便会出现一系列不稳定现象，常遇到围岩塌方、地下水涌水等。

一般在工程建设规划和选址时要进行区域稳定性评价，研究地质体在地质历史中受力状况和变形过程，做好山体稳定性评价，研究岩体结构特性，预测岩体变形破坏规律，进行岩体稳定性评价以及考虑建筑物和岩体
结构的相互作用。

这些都是防止工程失误和事故，保证洞室围岩稳定所必需的工作。

（4）区域稳定性问题：地震、震陷和液化以及活断层对工程稳定性的影响，自1976年唐山地震后越来越引起土木工程界的注意。

对于大型水电工程、地下工程以及建筑群密布的城市地区，区域稳定性问题应该是需要首先论证的问题。

第四章复习题1、 试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。

2、 试说明用热平衡法建立节点温度离散方程的基本思想。

3、 推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，为什么前者得到的是精确描述，而后者解出的确实近似解。

4、 第三类边界条件边界节点的离散那方程，也可用将第三类边界条件表达式中的一阶导数用差分公式表示来建立。

试比较这样建立起来的离散方程与用热平衡建立起来的离散方程的异同与优劣。

5．对绝热边界条件的数值处理本章采用了哪些方法？试分析比较之．6．什么是非稳态导热问题的显示格式？什么是显示格式计算中的稳定性问题？7．用高斯－塞德尔迭代法求解代数方程时是否一定可以得到收敛德解？不能得出收敛的解时是否因为初场的假设不合适而造成？8．有人对一阶导数()()()221,253x t t t xti n i n i n in ∆-+-≈∂∂++你能否判断这一表达式是否正确，为什么？ 一般性数值计算4-1、采用计算机进行数值计算不仅是求解偏微分方程的有力工具，而且对一些复杂的经验公式及用无穷级数表示的分析解，也常用计算机来获得数值结果。

试用数值方法对Bi=0.1,1,10的三种情况计算下列特征方程的根:)6,2,1( =n n μ3,2,1,tan ==n Binn μμ并用计算机查明，当2.02≥=δτa Fo 时用式（3-19）表示的级数的第一项代替整个级数（计算中用前六项之和来替代）可能引起的误差。

解：Bi n n =μμtan ，不同Bi 下前六个根如下表所示：Bi μ 1 μ2 μ3μ4 μ5 μ60.1 0.3111 3.1731 6.2991 9.4354 12.5743 15.7143 1.0 0.8603 3.4256 6.4373 9.5293 12.6453 15.7713 101.42894.30587.228110.200313.214216.2594Fo=0.2及0.24时计算结果的对比列于下表：Fo=0.2 δ=xBi=0.1 Bi=1 Bi=10 第一项的值 0.94879 0.62945 0.11866 前六和的值 0.95142 0.64339 0.12248 比值 0.997240.978330.96881 Fo=0.2 0=x Bi=0.1 Bi=1 Bi=10 第一项的值 0.99662 0.96514 0.83889 前六项和的值0.994 0.95064 0.82925 比值1.0021.015251.01163Fo=0.24 δ=xBi=0.1 Bi=1 Bi=10 第一项的值 0.94513 0.61108 0.10935 前六项的值 0.94688 0.6198 0.11117 比值 0.998140.986940.98364 Fo=0.24 0=x Bi=0.1 Bi=1 Bi=10 第一项的值 0.99277 0.93698 0.77311 前六项和的值0.99101 0.92791 0.76851 比值1.001771.009781.005984-2、试用数值计算证实，对方程组⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=-+5223122321321321x x x x x x x x x用高斯-赛德尔迭代法求解，其结果是发散的，并分析其原因。