工程地質課后題答案

第一篇 地 質 學 基 礎第一章 地球的基本知識 1.地球的圈層構造如何劃分？答：以地表為界，地球可分為外圈層和內圈層，兩者各有不停的圈層構造。外圈層可分為大氣圈、水圈和生物圈。大氣圈是指包圍地球的氣體，厚度在幾萬 km 以上，但占大氣總質量 3/4 的大氣是集中在地表以上 10km 的高度范圍以內。水圈是指地球表層的水體，大部分匯聚在海洋里，部分分布于河流、湖泊、沼澤、冰川一級地球表層的樣式和土層的空隙中。生物圈是地球上生物生存和活動的范圍。地球的內圈層又分為地殼、地幔和地核。地核位于深約 2800km 的古登堡面一下直到地心，主要由比較常見的貼、硅、鎳溶解體組成。地核和地殼之間稱為地幔，地殼是地球最外面的一層殼。3.何謂地質作用？地質作用有幾種類型?答：（1）地殼自形成以來，其物質組成、內部結構及表面心態(tài)，一直都在進行演變和發(fā)展，促地殼演變和發(fā)展的各種作用，統(tǒng)稱為地質作用。（2）地質作用分為內地質作用和外地質作用。內地質作用包括構造運動，地震作用，巖漿及火山作用和變質作用。外地質作用包括風華作用，剝蝕作用，搬運作用，沉積作用和沉積成巖作用。5.如何確定地層的相對年代？答：地層相對年代的確定方法有四種。第一，古生物法。即利用分布時代短、特征顯著、數(shù)量眾多而地理分布廣泛的化石確定地層的地質年代。第二，巖性對比法。即將未知地質時代的地層特征與已知地質時代的地層的巖性特征進行對比，用于確定地層時代。第三，標志層法。即在地層剖面中某些厚度不大、巖性穩(wěn)定、特征突出、分布廣泛和容易識別的巖層可以作為地層對比的標志。第四，巖層接觸關系。即通過觀察上下巖層之間的接觸是整合、假整合還是不整合確定地層相對年代。7.如何區(qū)別地層接觸關系中的整合、假整合和不整合接觸？答：（1）整合是同一地區(qū)上下兩套地層在沉積層序上是連續(xù)的，且產狀一致，即在時間和空間深均無間斷。（2）假整合又稱平行不整合，是上下兩套巖層之間有一明顯的沉積間斷，但產狀基本一致或一致。（3）不整合接觸又稱角度不整合是上下兩套巖層之間有一明顯的沉積間斷面且兩套巖層呈一定角度相交產狀也發(fā)生變化。第二章 巖石1.什么是造巖礦物？答：造巖礦物是地殼中及地球內層的化學元素在各種地質作用下形成的具有一定形態(tài)、化學成分和物理性質的單質元素或化合物，它是構成地殼巖石的物質基礎。3.火成巖是怎樣形成的？它有哪些主要的礦物、結構、構造類型？答：（1）火成巖是巖漿活動的產物，即地下深處的巖漿侵入地殼或噴出地表冷凝而成的巖石。（2）組成說成巖的礦物大約有 30 多種，他們在火成巖中分布很不均勻，最多為石英、長石、云母、角閃石、輝石、橄欖石等 10 余種。（3）火成巖的結構是指組成巖石的礦物結晶程度、結晶顆粒的大小、形態(tài)及晶粒之間或晶粒 與玻璃質之間的相互關系的特征?；鸪蓭r的結構根據(jù)巖石中礦物結晶程度可分為全晶質結構、半晶質結構和非晶質結構，根據(jù)巖石中晶粒的大小可分為顯晶質解雇和隱晶質結構，很據(jù)晶粒相對大小又可更為等粒結構、不等粒結構和斑狀結構。（4）火成巖的主要構造類型有流紋狀構造、氣孔狀構造、杏仁狀構造和塊狀構造。5.變質作用可分為哪幾種類型？有哪些主要變質礦物？答：（1）根據(jù)變質作用的因素和變質方式的不同，變質作用可分為接觸變質作用，動力變質作用和區(qū)域變質作用。其中接觸變質作用包括熱接觸變質作用和接觸交代變質作用。（2）常見的變質款物有：滑石、絹云母、石榴子石、綠泥石、蛇紋石、紅柱石、硅灰?guī)r、石墨等。7.簡述火成巖分類及產狀？答：火成巖分為深成巖，淺層巖和噴出巖。（1）深層巖具有結晶聯(lián)結，晶粒粗大均勻，孔隙率小，裂隙不發(fā)育，巖石整體穩(wěn)定性好，新鮮的巖石是良好的建筑物地基。但此類巖石中的礦物抗風化能力弱，特備是含鐵、鎂質的基性巖，更易風化，形成風化帶，影響巖石的工程性質。（2）淺層巖常是斑狀結構、結晶隱晶質解雇，所以這類巖石力學強度各不相同，一般情況下，中細晶質和隱晶質結構的巖石透水性弱，抗風化能力較深層巖強；斑狀結構的透水性和力學強度變化大，特別是脈巖類，巖體小，且穿插于不同的巖石中，易蝕變風化，使得強度和變形性能降低、透水性增大。（3）噴出巖由于結構和構造多種多樣，巖性不均一，產狀也不規(guī)則，厚度變化大，所以其強度、變形及透水性能相差很大。第三章 地質構造1.何謂地殼運動？地殼運動有哪些主要類型？答：（1）地殼運動也稱構造運動或巖石圈運動，是指由于地球內部營力而引起的地殼變形和變位。（2）地殼運動的主要類型有垂直運動和水平運動兩種。3.何謂巖層的產狀要素？如何測定產狀三要素？真假傾角如何換算？答：（1）巖層的產狀是指巖層在巖石圈中的空間方位和產出狀態(tài)，巖層的產狀是以層面在三維空間的延伸方向及其與水平面的交角關系來確定的，它可分為水平的、傾斜的和自立的三種基本類型，巖層的產狀用巖層層面的走向、傾向和傾角三個要素來表示。 （2）產狀三要素是用地質羅盤儀在野外測量得到的。（3）真傾角只有一個，假傾角可有無數(shù)個，真傾角總是大于假傾角，兩者的關系可用 tan=sintan 來表示。5.褶皺構造類型如何劃分？在野外如何觀察褶皺？答：（1）褶皺的基本類型只有背斜和向斜兩種。背斜是巖層向上彎曲，兩側巖層相背傾斜，核心巖層實地較老，兩側依次變新并對稱分布。詳細是巖層向下彎曲，兩側巖層相向傾斜，核心巖層時代較新，也對稱福利部。（2）在野外識別褶皺：首先可沿垂直于巖層走向的方向進行觀察，查明地層的層序和確定地層的時代，并測量巖層的產狀要素。 ，然后根據(jù)以下幾點分析是否有褶皺存在進而確定是向斜還是背斜。這幾點是：A.根據(jù)巖層是否有對稱重復的出露可判斷是否有褶皺存在。B.對比褶皺核部和兩翼巖層得時代新老關系來判斷褶皺是背斜還是向斜。C.根據(jù)兩翼巖層得產狀判斷褶皺是直立的、傾斜的還是倒轉得等。7節(jié)理和斷層有何相同和不同之處？答：（1）節(jié)理成因分類：A.原生節(jié)理，是巖石在成巖過程中形成的。B.表生節(jié)理，是由于巖石風化、巖坡變形破壞、河谷邊坡卸荷作用及人工爆破等外力而形成的裂縫。C.構造節(jié)理，是由地殼運動產生的構造應力作用而形成的節(jié)理。節(jié)理力學性質分類：1.張節(jié)理 2.剪節(jié)理 3.劈理（2）斷層是巖石受力發(fā)生斷裂，斷裂面兩側巖石存在明顯位移的斷裂構造。斷層要素：斷層面和斷層破碎帶，斷層線，斷盤，斷距。斷層的識別：1.沿巖層走向追索，若發(fā)現(xiàn)巖層突然中斷，而和另一巖層相接觸。2.沿垂直巖層走向的方向進行觀察。3.由于構造應力的作用，沿斷層面或斷層破碎帶及其兩側，常常出現(xiàn)一些伴生的構造變動現(xiàn)象。4.在地貌上，斷層常形成斷層崖、三角面山、山脈的中斷或錯開，以及山地突然與平原相接觸等現(xiàn)象。5.沿斷層帶常形成溝谷、洼地，或出現(xiàn)線狀 分布的湖泊、泉水等。6.某些喜濕性植物志帶狀分布。9.什么是斷層？斷層的基本要素有哪些？答：（1）斷層是巖石受力發(fā)生斷裂，斷裂面兩側巖石存在明顯位移的斷裂構造。（2）斷層的基本要素：段層面和斷層破碎帶，斷層線，斷盤和斷距。11.如何判斷褶皺和斷層的形成年代？答：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。褶皺的形態(tài)是多種多樣的，規(guī)模有大有小，小的需要在顯微鏡下觀察，大的延伸長達幾百公里。由于褶皺形成后，地表長期受風化剝蝕作用的破壞，其外形也可改變?？筛鶕?jù)褶皺的基本類型，褶皺的基本形態(tài)，來判斷形成時代。測定斷層的地質年代，一般以第四紀地質研究為基礎，采取地質學，地貌學及第四紀地質學，并借助與古地磁學和古地震學的分析，判定活斷層的地質年代范圍，在此基礎上，應用現(xiàn)代技術，取樣確定活斷層的絕對年齡。在加上一些輔助方法，作為旁證。13.何謂活斷層？其時間下限如何確定？答：（1）活斷層是指現(xiàn)今正在活動或近期曾活動過、不久的將來可能會重新活動的斷層。（2）活斷層時間下限：目前對活斷層的下限時間已趨一致，1993 年中外新構造與地震專家在北京召開的有關核電站活斷層年齡討論會上把活斷層的下限時間定為110120ka。15.如何判別斷層的“死”與“活”？答：活斷層的判別標志有三種：（1）直接標志： 錯斷晚更新世以來的地層者； 斷裂帶中的構造巖或被錯動的脈體，經絕對年齡測定其最后一次錯動的年代距今 100150ka 以內者；分局一起觀測，沿斷層由位移和地形變者；沿斷層有歷史和現(xiàn)代中、強震震中分布，或有晚更新以來的古地震遺跡，或密集而頻繁的近期弱震活動者；在地質構造上，證實與已知活斷層有共生或同生關系的斷層。（2）間接標志：主要是沿所研究斷層世紀觀察和測量到的地形地貌、地球物理場、地球化學場、水文地質等方面的異常行跡，它們能為斷層活動性研究提供重要線索，但不能單獨作為判定活斷層的依據(jù)。（3）參考標志，主要指小比例尺區(qū)域圖件和遙感圖像上解讀的地貌、地球物理場、地球化學等方面的異常行跡，以及物理模擬和數(shù)學模擬求出的活動性強烈的斷層段。第四章 自然地質作用1.什么是自然地質作用？常見的自然地質作用有哪些？答：（1）自然地質作用也叫物理地質作用，是指由自然界中各種動力引起的地質作用。（2）常見的幾種自然地質作用：有風化作用、河流地質作用、巖溶（喀斯特） 、泥石流和地震。3.影響風化作用的主要因素是什么？如何劃分巖石的風化帶？答：（1）影響風化作用的主要因素：A.巖石性質的影響；B.地質構造的影響；C.氣候的影響；D.地形條件的影響。（2）巖石的風化帶劃分：主要依據(jù)是巖石中礦物成分和結構、構造的變化，破碎情況，物理力學性質的變化等。將風化帶分為全風化帶、強風化帶、弱風化帶、微風化帶。5.什么是河流階地？河流階地是如何形成的？按照成因，階地可分為哪幾種類型？答：（1）河流階地是指河谷谷坡上分布的洪水不能淹沒的臺階狀地形。（2）河流階地的形成是由于地殼運動的影響，使河流側向侵蝕和下蝕作用交替進行的結果。（3）階地類型：A.侵蝕階地；B.基座階地；C.堆積階地 。7.熔巖發(fā)育的基本條件和影響因素有哪些？熔巖發(fā)育具有什么樣的分布規(guī)律？答：（1）巖溶發(fā)育的基本條件：可溶的透水巖層和具有侵蝕性的水流。（2）影響因素：A.巖石的可溶性；B.巖層的透水性；C.水的溶解能力；D.水的流動特征； E.氣候、植被、地形、覆蓋層。（3）熔巖發(fā)育的規(guī)律：A.熔巖發(fā)育的垂直分布性，熔巖發(fā)育隨深度增加而逐漸減弱。B.熔巖分布的不均勻性，在平面上的分布也是不均勻的。9泥石流的形成條件是什么？答：（1）地形地貌的條件，溝谷匯水面積較大，地形坡度較陡，地表水能迅速集中并沿著溝谷急劇泄流的溝谷發(fā)育地區(qū)。（2）地質條件，地質構造復雜，巖體破碎，各種自然地質作用比較發(fā)育。（3）水文氣象條件，暴雨或冰雪突然融化。11.地震加速度和地震系數(shù)由何關系？在工程建筑物的設計中應如何考慮？答：（1）地震加速度 a 與地震系數(shù) k 成正比：k=a/g。（2）在水平設計時只考慮水平地震力根據(jù) P=WK 來考慮增加附加抗震力。第二篇 水 文 地 質 學第五章 地下水概論1.什么是巖石的空隙性，自然界巖石的空隙有哪幾種，各有什么特點，衡量指標是什么？答：（1）巖石的空隙性：構成地殼的巖石，無論是松散沉積物，還是堅硬的基巖，均存在著數(shù)量不等、大小不一、形狀各異的空隙，沒有空隙的巖石是不存在的。（2）自然界巖石的空隙種類：松散巖石中的空隙、堅硬巖石中的裂隙和可溶巖石中的溶隙?？紫叮核缮r石是由大小不等的顆粒組成的，在顆?；蛘哳w粒集合體之間普遍存在著孔隙衡量孔隙多少的定量指標稱孔隙率，可表示為 %10Vnn式中 n 巖石的孔隙率；巖石中孔隙的體積；nV巖石的總體積裂隙：存在于堅硬巖石中的裂縫狀空隙稱為裂隙。堅硬巖石中的裂隙的長度、寬度、數(shù)量、分布及連通性等各地差異很大，與孔隙相比具有明顯的不均勻性。衡量裂隙多少的定量指標稱為裂隙率，可表為 %10VnTT式中 nT巖石裂隙率；巖石中裂隙體積；TV巖石總體積； 裂隙率的測定多在巖石出露處或坑道中進行。量的巖石露頭的面積 F，逐一測量該面積上裂隙長度 L 和平均寬度 b，便按下式計算其裂隙率： %10FnT溶隙：可溶巖中的各種裂隙，在水流長期溶蝕作用下形成的一種特殊空隙稱為溶隙或溶穴。衡量溶隙多少的定量指標稱為巖溶率。可用下式表示 %10VKK式中 K k巖石巖溶率；巖石中溶隙或溶穴的體積；V巖石總體積；3.何謂巖石的水理性質，包括哪些內容，各用什么衡量指標，相互之間有何關系？答：（1）巖石的水理性質是指巖石與地下水相互作用時所表現(xiàn)出的物理性質，主要包括巖石的持水性，容水性，給水性與透水性等。巖石的水理性質是對巖石進行水文地質評價的重要依據(jù)。（2）衡量指標分別為巖石的持水度（在重力作用下巖石仍能保持的水體積與巖石體積之比） 、容水度（巖石所能容納的最大水體積與溶水巖石體積之比）和給水度。持水度：巖石的持水性是指巖石依靠分子引力和毛細力，在重力作用下其巖石仍能夠保持一定水量的性能。持水性在數(shù)量上以持水度 Wm 表示，即在重力的作用下，巖石所保持的水體積 Vm 與巖石體積 V 之比，即 %10VWmn重力作用下，巖石空隙中所能保持的是結合水和毛細水，巖石空隙表面面積愈大，結合水含量愈高，持水度愈大。容水度：巖石的容水性是指巖石容納一定水量的性能，在數(shù)量上用容水度表示。容水度 Wn 是巖石中能容納的最大的水的體積 Vn 與容水巖石 V 之比，即： %10VNn容水度在數(shù)值上一般與孔隙度（裂隙率、巖溶率）相當。但當巖石中的某些空隙不連通等情況時，容水度會小于孔隙度，對于水膨脹的黏土來說，恰好相反，容水度會大于原有的孔隙度。給水度:當?shù)叵滤幌陆禃r，其下降范圍內飽水巖石及相應的支持毛細水帶中的水，在重力作用下，從原先儲存的空隙中釋放，這一現(xiàn)象稱為巖石的給水性。給水性在數(shù)量上用給水度表示。給水度定義為：在單位水平面積巖層柱體中，當潛水位下降一個單位時，在重力作用下釋放出來的水量。給水度以小數(shù)或百分數(shù)表示。（3）三者的關系：巖石的給水性和持水性顯然與巖石的容水性直接相關，在容水性相同的巖石中，如果重力作用超過巖石對水的引力，則給水性強，持水性弱；反之，則給水性弱，持水性強。5.地下水有哪些主要物理性質？答：地下水的物理性質包括：溫度、顏色、透明度、嗅味比重、導電性及放射性等。7.什么是潛水？有哪些特征？答：（1）潛水是埋藏于地下第一個穩(wěn)定隔水層之上，具有自由表面的重力水。它的上部沒有連續(xù)完整的隔水頂班，通過上部透水層可與地表相通，其自由表面稱為潛水面。潛水面至地表的距離稱為潛水位埋藏深度，也叫潛水位埋深。潛水面至隔水底板的距離叫潛水含水層的厚度。潛水面上任一點距基準面的絕對標高稱為潛水位，亦稱潛水位標高。（2）特征：A.由于潛水面之上一般無穩(wěn)定的隔水層存在，因此具有自由表面，為無壓水。有時潛水面上有局部的隔水層，且潛水充滿兩隔水層之間，在此范圍內的潛水將承受靜水壓力，而呈現(xiàn)局部承壓現(xiàn)象。B.潛水在重力的作用下，由潛水位較高處向潛水位較低處流動，其流動的快慢取決于含水層的滲透性能和水力坡度。潛水向排泄處流動時，其水位逐漸下降，形成曲面形表面。C.潛水通過包氣帶與地表相連通，大氣降水、凝結水、地表水通過包氣帶的空隙通道直接滲入補給潛水，所以在一般情況下，潛水的分布與補給區(qū)是一致的。D.潛水的水位、流量和化學成分都隨著地區(qū)和時間的不同而變化。9.潛水等水位線圖有何用途？答：（1）確定地下水的流向（即地下水面坡度最大的方向）