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第五章 地下水概论1.什么是岩石的空隙性，自然界岩石的空隙有哪几种，各有什么特点，衡量指标是什么？答：（1）岩石的空隙性：构成地壳的岩石，无论是松散沉积物，还是坚硬的基岩，均存在着数量不等、大小不一、形状各异的空隙，没有空隙的岩石是不存在的。
（2）自然界岩石的空隙种类：松散岩石中的空隙、坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶隙。
①孔隙：松散岩石是由大小不等的颗粒组成的，在颗粒或者颗粒集合体之间普遍存在着孔隙衡量孔隙多少的定量指标称孔隙率，可表示为%100⨯=V V n n式中 n —岩石的孔隙率；n V —岩石中孔隙的体积；V —岩石的总体积②裂隙：存在于坚硬岩石中的裂缝状空隙称为裂隙。
坚硬岩石中的裂隙的长度、宽度、数量、分布及连通性等各地差异很大，与孔隙相比具有明显的不均匀性。
衡量裂隙多少的定量指标称为裂隙率，可表为%100⨯=V V n T T式中 nT —岩石裂隙率；T V —岩石中裂隙体积；V —岩石总体积；裂隙率的测定多在岩石出露处或坑道中进行。
量的岩石露头的面积F ，逐一测量该面积上裂隙长度L 和平均宽度b ，便按下式计算其裂隙率：%100⨯⨯=F b L n T③溶隙：可溶岩中的各种裂隙，在水流长期溶蚀作用下形成的一种特殊空隙称为溶隙或溶穴。
衡量溶隙多少的定量指标称为岩溶率。
可用下式表示%100⨯=V V K K K式中 K k —岩石岩溶率；K V —岩石中溶隙或溶穴的体积；V —岩石总体积；2.岩石中存在哪些形式的水？各有什么？各有什么特点？答：岩石中存在组成岩石矿物中的矿物结合水和存在于岩石空隙中的水。
矿物结合水：沸石水、结晶水和结构水。
空隙水：结合水、重力水、毛细水、固态水和气态水。
4.何谓含水层、含水带、含水岩组、含水岩系，他们在生产实践中有何用途？答：含水层是指能透过又能给出重力水的岩层，提供充分的水资源。
7.什么是潜水？有哪些特征？答：（1）潜水是埋藏于地下第一个稳定隔水层之上，具有自由表面的重力水。
工程地质学：工程地质学是地质学的分支学科。
它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科学，属应用地质学范畴。
工程地质条件（Engineering geological condition）：指与工程建设有关的地质因素的综合。
它是自然地质历史发展演化过程中形成的，是客观存在。
地质因素包括岩土类型及其工程性质、地质结构、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面，它是一个综合概念。
工程地质问题（Engineering geological problem）：指工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾或问题。
工程地质环境：是人类生活与活动的客观物理环境，是一个综合的概念，多成分的系统。
工程地质环境是人类从事活动的地质环境。
包括工程建设的的适宜性和敏感性两方面。
同时表现为工程建设地质环境系统的协调稳定性。
工程地质学的主要任务：基本任务：查明工程地质条件；中心任务：工程地质问题的分析、评价1、我国地质环境的基本特征？中国大陆自西向东的地势可分为四大阶梯下降。
第一级阶梯是青藏高原；第二级阶梯是青藏高原的北缘与东缘到大兴安岭、太行山、巫山、雪峰山之间；第三级阶梯是更东的低山丘陵和大平原；第四级阶梯从鸭缘江口至广西壮族自治区的北仑河口，是一条婉蜒曲折的海岸带。
这四个阶梯具有不同的地质环境特征，它们对工程活动的制约也各有不同的持点。
第一阶梯，主要有两种地貌单元制约着人类的工程活动，即青藏高原的高原环境和其周边地区的深切峡谷地貌。
第二阶梯由多个大型盆地和高原组成。
由于自北而南，白西而东气候带由寒变暖，由干变湿，外动力地质作用的营力、水文地质条件和自然地质作用都随之而改变，所以这一广阔地带又可分为多个各具特点的地质环境。
第三阶梯和第四阶梯，由于东北、华北、华南现代构造活动性及地表沉积层厚又各有不同，故可将之划分为华南，华北，东北三个不同的地质环境区。
2、内动力地质作用是指由地球内能的积累与释放所产生的一系列动力作用，如构造运动、地震、岩浆活动和变质作用等，其中构造运动是一种最为普遍的内动力地质作用，对工程活动的影响最大。
例析水电站坝基变形及抗滑稳定性1.前言据不完全统计，中国水电可开发资源约3.78亿kw，但分布不均匀，西部占全国可开发总量的75%[1]。
我国水电开发潜力巨大，任重道远。
为实现我国21世纪社会经济的全面协调发展，党中央实施了伟大的西部大开发战略，其中在做好环境保护的条件下大力发展水电、西电东送就是西部大开发战略中的重大课题之一，以此来缓解我国紧张的能源状况，促进西部经济发展[2]。
近20年来，我国水电建设取得了突飞猛进的发展，据初步统计，全部已建、在建大中型水电站约220座，其中I000MW以上的大型水电站就有20余座[3]。
在大量水电工程迅速兴建的同时，带来很多复杂的工程地质问题，如区域稳定性问题、坝基岩体可利用性问题、岩质高边坡稳定性问题、大型地下洞室岩体稳定性问题、高地应力问题、岩体渗漏问题及坝体变形问题等。
大型水电工程项目在不断为工程地质学领域提出新的研究课题与挑战[4]。
2.区域地质概况2.1 区域地质背景工程区位于青藏高原中南部高山深谷区，区域平均海拔在4500m以上，峰顶面多在5000m～6000m左右，最低处在雅鲁藏布江谷地，约3200m，相对高差约1800m～2500m。
山地主体为念青唐古拉山和喜马拉雅山，山势陡峻，群峰林立，高峰周围有无数规模巨大的冰川，冰斗、冰塔林广泛分布，河流侵蚀切割强烈。
该电站所处的峡谷段，谷坡陡峻，河谷深切，为典型的高山深切峡谷地貌。
两岸冲沟较发育，阶地不发育。
区域在大地构造上跨越喜马拉雅地体（Ⅰ）、拉萨地体（Ⅱ）及两者之间的雅鲁藏布江缝合带（YS）。
水电站所在区域内断裂发育，主要为近东西向和近南北向，次为北东、北西西～北西向，其断裂性质、规模、活动时间、活动强度等具有明显差异。
区内展布的当雄构造带规模最大，活动最强，是本区大震的发震构造带。
近场区在大地构造位置上由北向南横跨了冈底斯火山岩浆弧，雅鲁藏布江缝合带及特提斯喜马拉雅地体的北部地区。
近场区构造主要表现为在近东西构造上叠加发育近南北向的沃卡地堑。
坝体工程抗滑稳定性分析与改进引言：坝体工程的抗滑稳定性是坝体工程设计与施工中一个重要的考虑因素。
坝体工程的安全性直接关系到人民群众生命财产的安全，因此，对于坝体工程的抗滑稳定性进行分析与改进，具有重要的现实意义。
一、坝体工程抗滑稳定性分析方法坝体工程抗滑稳定性分析是通过评估坝体工程在外力作用下的稳定性，判断其是否具备抵御滑移的能力。
目前常用的分析方法有：古典方法、有限元法和边坡稳定分析法。
古典方法是最早被使用的一种坝体工程抗滑稳定性分析方法，其基本原理是根据力学原理和土力学原理，通过计算坝体与土体的受力关系，确定坝体的抗滑稳定性。
然而，古典方法只能进行简单的力学计算，难以考虑到复杂的工程地质情况，因此在实际工程中应用有一定的局限性。
有限元法是一种近年来发展起来的坝体工程抗滑稳定性分析方法，它通过将坝体划分为无数个小单元，计算每个小单元受力情况，并将这些力的计算结果进行综合，得到坝体的整体受力情况。
有限元法具有计算精度高、可以考虑到复杂的工程地质因素等优点，但是由于计算量大、计算时间长等问题，使得其在实际应用中存在一定的困难。
边坡稳定分析法是一种综合考虑边坡稳定性各种因素的坝体工程抗滑稳定性分析方法，其基本原理是通过对坝体工程边坡稳定性各种因素的量化分析，综合考虑这些因素对坝体工程抗滑稳定性的影响。
边坡稳定分析法充分考虑了地质地形、工程结构及土体力学等因素，可以较全面地评估坝体工程的抗滑稳定性，因此在实际应用中被广泛采用。
二、坝体工程抗滑稳定性改进方法针对坝体工程抗滑稳定性分析的结果，如何进行改进，提高坝体工程的抗滑稳定性成为一个重要问题。
目前常用的改进方法有：增加支撑结构、地下浇筑坎、加固边坡和改善土质条件等。
增加支撑结构是一种常见的坝体工程抗滑稳定性改进方法，通过增加支墩、桩等支撑结构来提高坝体的承载能力和整体抗滑稳定性。
这种方法通常用于对坝体工程边坡稳定性较差的地区，能够有效改善坝体工程的抗滑稳定性。
工程地质及水文地质（课后作业）第一章：地球的基础知识2.什么是矿物？什么是岩石？答：矿物是地壳中及地球内层的化学元素在各种地质作用下形成的具有一定形态、化学成分和物理性质的单质元素或化合物，它是构成地壳岩石的物质基础。
岩石是在各种不同地质作用下产生的，由一种或多种矿物有规律地组合而成的矿物集合体。
4.地质年代和地层年代如何划分？答：地质年代的单位是宙、代、纪、世、期；相对应的地层年代是宇、界、系、统、阶。
6.什么事侵入接触？什么是沉积接触？如何确定火成岩及变质岩的形成时代？答：侵入接触：第2章：岩石2.简述矿物和岩石的关系？答：矿物是岩石的重要组成部分，岩石是在不同的地质作用下产生的，由一种或多种矿物有规律地组合而成的矿物集合体。
矿物是构成地壳岩石的物质基础。
4.沉积岩是怎样形成的？它的组成物质和结构、构造特征有哪些？答：沉积岩是地表或近地表的岩石遭受风华破坏、搬运作用、沉积作用、及固结成岩这几个阶段形成的。
组成物质主要有：各种岩石碎屑、造岩矿物和溶解物质。
结构：碎屑结构、泥质结构、结晶状结构、生物结构。
构造特征：层理构造（水平层理、斜交层理、交错层理），层面构造（波痕、雨痕、泥痕、结核、化石）6.沉积岩区别于岩浆岩和变质岩的重要特征有哪些？答：首先是形成的条件和因素不同，岩浆岩是岩浆活动的产物，变质岩是受地壳运动和岩浆活动等造成物理、化学条件变化导致原来岩石成分、结构等变化形成的岩石，而沉积岩是又沉积作用形成。
其次从结构上可以区分，沉积岩有明显的层理和层面构造，在沉积岩中能够找到古生物的印记。
8.简述岩石三大类的主要地质特征。
答：（1）火成岩：火成岩力学强度较高，可作为各种建筑物良好地基及天然建筑材料，但易风化，形成风化层带影响岩石工程性能。
（2）沉积岩：沉积岩按成分分为碎屑岩、黏土岩、化学岩及化学生物岩。
1.碎屑岩，工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分和胶结类型影响显著。
2.黏土岩，抗压强度和抗剪强度低，亲水后易软化和泥化。
水库的工程地质问题
1.岩土性质和力学特性：水库坝体的稳定性和承载能力取决于坝基的岩土性质和力学特性。
因此，需要对水库坝址周围的岩石、土壤等进行详细的勘探和测试，以确定其力学特性和稳定性。
2.地震地质条件：水库坝址所在的地区可能存在地震活动，因此需要对地震地质条件进行评估，以确定水库坝体的抗震性能和安全性。
3.水文地质条件：水库的蓄水能力和水质受到水文地质条件的影响。
因此，需要对水库坝址周围的地下水、河流水文等进行详细的调查和分析，以确定水库的水文地质条件。
4.生态环境问题：水库的建设可能会对周围的生态环境产生影响，如水生生物的生存和繁殖等。
因此，需要对水库建设前后的生态环境进行评估，并采取相应的措施保护生态环境。
水库的工程地质问题是一个综合性的问题，需要综合考虑多种因素，以确保水库的安全稳定运行。
岩土工程中的坝基与坝身岩土工程是土木工程领域中的一个重要分支，主要关注土壤和岩石的性质及其在工程中的应用。
在岩土工程中，坝基和坝身是非常关键的概念，它们对大坝的稳定性和安全性起着至关重要的作用。
一、坝基坝基是指大坝的基础部分，是承受大坝自身重力和上游水压力的承载结构。
坝基在工程中的选址、设计和建设过程都需要十分谨慎和精确。
1. 坝基选址坝基选址是岩土工程中关键的一步，选址的合理性直接影响大坝的安全性和稳定性。
在选址时，需要考虑以下几个因素：（1）地质条件：地质勘察和地质调查是选址的重要手段，需要了解地下结构、岩石类别、层理情况和地下水位等因素。
（2）地震状况：地震是影响大坝安全的重要因素，选址时需要充分考虑地震活动特点及其对坝基影响。
（3）水文状况：选址时需要考虑河流的水文情况、水位变化范围和洪水流量等因素。
2. 坝基设计坝基设计是保证大坝工程安全可靠的关键环节。
在设计过程中，需要考虑以下几个方面：（1）基岩稳定性：坝基需要建立在稳定的基岩上，通过地质勘察和岩土力学分析，确定坝基的承载能力。
（2）基础处理：对于土质坝基，常常需要进行基础处理，例如土层改良、加固和排水等措施，以提高基础的稳定性。
（3）抗渗防渗：坝基在工程中需要抵御地下水的渗透压力，因此需要采取相应的防渗措施，如防渗帷幕和渗流控制等。
二、坝身坝身是指大坝的中间部分，是由坝墙和坝体组成，承受坝顶的重力和上游水压力。
在岩土工程中，坝身的稳定性和安全性同样重要，需要通过设计和施工来保证。
1. 坝墙设计坝墙是坝身的主要组成部分，它不仅要能够抵御上游水压力，还需要具备足够的抗震能力。
在坝墙设计中，需要考虑以下几个方面：（1）坝墙类型：常见的坝墙类型包括重力坝、拱坝、土石坝等，根据具体工程条件和需求选择合适的坝墙类型。
（2）材料选择：坝墙的材料一般选择混凝土或者块石，需要根据工程要求和可行性进行选择。
（3）坝墙厚度：坝墙的厚度需要满足抵御水压力和地震力的要求，通过结构计算确定最佳的厚度。
拦河坝的设计要素与安全性要求分析在拦河坝的设计中，考虑到地理环境、水文条件和安全性要求是至关重要的。
本文将对拦河坝的设计要素和安全性要求进行分析，并探讨其在工程实践中的应用。
一、拦河坝的设计要素1. 地质地貌条件：拦河坝的选址应考虑基岩的性质和地质背景，确保坝基坚固稳定，能够承受河水冲击和坝体自重的力量。
地质构造、断裂带和岩石斜层等特征对坝址的选择和建筑起着重要作用。
2. 水文条件：水文条件是拦河坝设计的关键因素之一。
包括年径流量、洪水过程、水位变化等参数，以及流域的特性和降雨情况。
通过水文数据的分析，可以确定拦河坝的尺寸、溢流设施和泄洪通道等关键设计要素。
3. 抗洪能力：拦河坝主要是为了防止洪水灾害，因此抗洪能力是设计的重要要素之一。
要根据当地的洪水历史数据，以及流域面积、梯度、土壤类型等参数，确定坝体的高度、宽度和坝型，确保其能够有效地防止洪水对下游地区的危害。
4. 动力学特性：拦河坝在大水压作用下会受到外力的作用，如水压力、洪水冲击力和水位变化引起的荷载。
因此，考虑到拦河坝的动力学特性，包括振动、波浪、水平振动等，对坝体的稳定性和安全性分析至关重要。
5. 施工可行性：在设计拦河坝时，还应考虑到施工的可行性和经济性。
包括材料的供应、施工技术的可行性，以及对当地环境和生态系统的影响等。
合理的施工计划和方法可以确保工程的顺利进行，并降低施工风险和成本。
二、拦河坝的安全性要求1. 坝体稳定性：拦河坝的最基本的安全要求就是稳定性。
坝体的稳定性可以通过坝基的巩固、抗滑稳定分析和充分的排水系统来保证。
确保坝体不发生破坏和滑动，以避免对下游地区造成巨大的危害。
2. 溢洪能力：拦河坝应具备一定的溢洪能力，以缓解河水的压力和保护坝体的安全。
通过设计适当的溢流设施，能够有效地控制洪峰流量，确保溢洪坝的稳定性和安全性。
3. 泄洪系统：在拦河坝设计中，还需考虑到泄洪系统的合理设计。
合理的泄洪系统可以控制河水的流量和水位，避免坝体溃坝和洪水过程中产生的冲击力对下游地区造成危害。
