《工程地质及水文地质学》期末机考答案

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第五章 地下水概论
# |  L2 D8 a1 X8 Z1 r3 m: J/ c1.什么是岩石的空隙性，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。
) T/ ]2 ?0 k! K/ V; L# \( T0 F（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。
" B( ?$ I1 S) K4 O) H8 Z①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

式中  n —岩石的孔隙率；
—岩石中孔隙的体积；
0 |2 ^# U  ?" [& G, Z8 ]1 w—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

式中  nT—岩石裂隙率；
—岩石中裂隙体积；
( ~2 X: x9 e! b9 P! z—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：
* Q3 X) ~0 K+ ~1 j: z8 x) [  i
; [4 q3 C+ i* C+ Z2 K" o) m: x4 J③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

  h! ^" r6 m9 P4 r8 g式中 Kk—岩石岩溶率；
—岩石中溶隙或溶穴的体积；
—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。
( b2 }5 F1 ]' ~3 q) n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。它的上部没有连续完整的隔水顶班，通过上部透水层可与地表相通，其自由表面称为潜水面。潜水面至地表的距离称为潜水位埋藏深度，也叫潜水位埋深。潜水面至隔水底板的距离叫潜水含水层的厚度。潜水面上任一点距基准面的绝对标高称为潜水位，亦称潜水位标高。
（2）特征：A.由于潜水面之上一般无稳定的隔水层存在，因此具有自由表面，为无压水。有时潜水面上有局部的隔水层，且潜水充满两隔水层之间，在此范围内的潜水将承受静水压力，而呈现局部承压现象。
B.潜水在重力的作用下，由潜水位较高处向潜水位较低处流动，其流动的快慢取决于含水层的渗透性能和水力坡度。潜水向排泄处流动时，其水位逐渐下降，形成曲面形表面。
3 R- i2 j* P: \2 F# B7 YC.潜水通过包气带与地表相连通，大气降水、凝结水、地表水通过包气带的空隙通道直接渗入补给潜水，所以在一般情况下，潜水的分布与补给区是一致的。
D.潜水的水位、流量和化学成分都随着地区和时间的不同而变化。
* G$ ?- w9 Y2 s! P0 ^8.什么是承压水？有哪些特征？与潜水有何区别？
2 m& X+ @9 }# N+ w! w7 _答：承压水是指充满于两个隔水层之间的含水层中的水。
特点：当钻孔揭露承压含水层时，在静水压力的作用下，初见水位（即顶板高程处）与稳定水位不一致；在一般情况下，大气降水及地表水不能处处补给它，承压水的补给区往往位于地势较高的含水层出露处；由于承压水由补给区流入承压区，再往低处排泄，故承压水的出水量、水质、水温等受当地气候的影响较小，随季节变化不明显；承压水受地表污染少。
$ w4 ]. m3 g1 `! b与潜水的区别：首先是两种水所处的地质条件不同，其次是水压和等水位线的不一样，然后是两种水的补给区域不一样，承压水和潜水的排泄区也有差异，最后还有各自受污染的难易程度和恢复的难易度等。
( r, Z( p& }9 }第六章 地下水运动与动态
: C" J& _6 g5 F0 E6 d2.洪积扇中地下水的分布规律是什么？简述其纵剖面特征。
: l6 `9 o; [) g5 R& z答：洪水扇中的地下水分布规律是地下水资源丰富，水位埋藏较浅，水质淡化，其剖面大致从扇顶到边缘纵向变化。
$ v) A4 Q# N7 b% r# v5 y9 ]# B1 w3．何谓地下水动态？何谓地下水均衡？有何关系？
答：（1）地下水动态：表征地下水数量与质量的各种要素（例如水位、泉流量、开采量、溶质成分与含量、水温及其他物理特征等）随时间作有规律的变化，称为地下水动态。
; E7 v4 Q8 U, Y; ?# [2 N1 y3 n: G（2）地下水均衡：地下水均衡是指在一定的范围、一定的时间内、地下水水量、溶质含量及热量等的补给量和消耗量之间的数量关系。
7 l' f1 f) S* M& Z0 {3 n5 d; J  }（3）关系：地下水动态与均衡之间存在着互为因果的紧密联系。地下水均衡是导致动态变化的实质，即导致动态变化的原因；而地下水动态则是地下水均衡的外部表现，即动态变化的方向与幅度是由均衡的性质和数量所决定的。
4.地下水动态影响因素有哪些？
答：自然因素（气候、水文、地质、土壤、生物等），人为因素（取水等）。
5 W2 c% C0 A: e/ X( m- [( A( G第七章 不同含水介质中的地下水
( }: l8 G, p, @8 w2.地下水渗透流速与实际流速有何区别？有何关系？
. @% P8 T7 Y  q( p答：渗透流速小于实际流速。其渗透流速V与实际流速U的关系为
3．黄土层中地下水的埋藏分布与黄土地貌有何关系？
* @8 x3 }# A  V  s# b+ q- |答：黄土地下水的积聚和分布是与黄土岩性特征和地貌条件分不开的。黄土以粉砂颗粒为主，占土样60%以上，这种粒组所形成的孔隙极其微小。所以黄土的透水性和给水性较弱，持水较强。但在它的堆积过程中，有多次间断和成壤作用，土中富含的盐类易被溶解，从而在内部形成许多空洞和垂直裂隙，为地下水的蓄集合运移提供了有利条件。黄土的空洞和裂隙在垂直方向特别发育，而水平方向发育较差。据有关研究资料表明，垂直方向的渗透系数比水平方向的大50倍，有的甚至大100倍。这种性质有利于接受降水，灌溉水的渗入，从而在黄土中形成地下水。黄土岩性越往下越密实，孔隙随深度加大而减弱。在离石黄土的下部埋藏着多层土壤层和钙质结构层，透水性较弱，成为相对隔水层，常可托住渗入水形成上层滞水和潜水。
9．地下泉石如何形成的？有哪些类型？研究泉有何实际意义？
4 }# s+ }$ r( Y8 Z: o答：（1）形成：泉是在一定的地形、地质和水文地质条件有机组合的产物。
8 p: }2 G( \* ], }9 E( @（2）根据补给源分类：上升泉河下降泉。根据泉的出露原因分类：侵蚀泉、接触泉、溢出泉、断层泉。
（3）研究泉的实际意义：泉的特征的研究可以反映地下水的一系列特征。例如泉涌水量大小反映富水程度；泉出露标高代表地下水位的标高；泉水运动的特征及动态，反映地下水位的类型；泉的分布反映含水层补给和排泄区的位置；泉水化学特征代表含水层的水质特点；泉水温度可以反映地下水的埋藏条件；此外泉的出露特征有助于判断地质构造等。尤其一些大泉，常是主要的甚至唯一的供水源地。有的泉群可成为旅游资源。

第八章 地下水资源评价
1．地下水资源有什么特点？
答：地下水资源的特点有：
' A9 Z! p: |$ y! q% j（1）系统性和整体性 ，地下水资源赋存在复杂的含水地质体（水文地质体）中，受各种天然因素和认为因素控制；
（2）流动性，地下水是流体，与周围环境（气候、水文条件及地质条件等）有着密切的联系，在其补给、径流、排泄过程中，不断循环流动，因此地下水资源又是动态资源，地下水资源的数量、质量和热量随着外界环境的变化而不断发生明显的变化；
（3）循环再生性（又称可恢复性），循环再生产性事通过水文循环实现的，在天然条件下，地下水资源随着年际和年内气候与季节的变化而变化；
（4）调节性，地下水资源的调节性主要表现在水量方面。
$ u7 Z% R8 i; K2.地下水资源评价的原则和内容是什么？
3 b6 o7 L  ^0 G0 U# f# l' q, i答：评价原则：可持续利用原则、“三水”相互转化，统一评价的原则、以丰补欠，调节平衡的原则。
    内容：地下水水量评价、地下水水质评价、开采技术条件评价、环境影响评价、防护措施评述。
5．什么是允许开采量？其组成如何？计算方法有哪些？
答：（1）允许开采量，又称可开采量或可开采资源量，是指通过技术经济合理的取水构筑物，在整个开采期内出水量不会减少，动水位不超过设计要求，水质和水温在允许范围内变化，不影响以建水源地正常开采，不发生危害性环境地质问题等前提下，单位时间内从含水系统或取水地段开采含水层中可以取得的水量，常用的单位为m3/d或m3/a。简言之，允许开采量就是合理的取水工程，单位时间内能从含水系统或取水地段取得出来，并且不会引起一切不良后果的最大出水量。
（2）计算方法分为四大类：以渗流理论为基础的方法，例如解析法和数值法；以统计理论为基础的方法，例如系统理论方法、相关外推法、Q-S曲线外推法、开采抽水试验法等；以水均衡理论为基础的方法，例如水均衡法，开采模数法等；以相似比拟理论为基础的方法，例如直接比拟法、间接比拟法等。
第九章 岩体结构的工程地质研究
1.岩体和土体，岩块和岩体有何区别？岩体的特点是什么？
答：（1）区别是：岩石是矿物的集合体，其特征可以用岩块来表征。
（2）岩体的特点：则是由一种岩石或多种岩石组成，甚至可以是不同成因岩石的组合体。
3．结构面的成因类型及其特征是什么？卸荷裂隙与风化裂隙的分布有何规律？
+ Z) ?# ?4 @9 a3 n0 H答：结构面按成因类型可分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三类。
1 B8 L+ `5 o( C; P8 N! G  D; m其特征有：A.结构面的方位:即结构面的产状；B.结构面的密集程度：包括间距和线密度。C.结构面的连续性：它是表征结构面延伸长度和展布范围的指标；D.结构面的粗糙程度：结构面的平整光滑程度不同，抗剪强度也不同；E.结构面侧壁强度：它可以反映结构面经受风化的程度，可用施密特回弹仪或点荷载仪测定节理壁的强度；F.结构面的张开度：结构面两壁的垂直距离，通常不大，一般小于1mm；G.结构面的填充物：结构面内常见的填充物有砂、黏土、角砾，岩屑及硅质、钙质、石膏质沉淀物；H.结构面内的渗流：结构面内有无渗流及流量的大小，对结构面的力学性质、有效应力的大小及施工的难易程度均有重要影响；I.节理组数：节理组数的多少，决定课岩石块体的大小及岩体的结构类型；J.块体大小：自然界中结构体的性状非常复杂，他们的基本形状有块状、柱状、板状、菱形、锲型及锥形等六种。
4 h- a& d+ d2 i9 P& V3 D7 J  G5．软弱夹层和泥化夹层的定义和特征是什么？泥化夹层形成的基本条件是什么？
2 i8 d. q8 c: g+ Y+ t) T. s答：（1）①软弱夹层是指在坚硬的岩体中夹有强度低，泥质或碳质含量高、遇水易软化，延伸较广和厚度较薄的软弱夹层，及岩层中厚度相对较薄、力学强度较低的软弱层或带。
②软弱夹层通常有以下特征：A.厚度薄，单层厚度一般多为数厘米至十余厘米，有的仅数毫米；B.多呈相互平行，延伸长度和宽度不一的多层状；C.结构松散；D.岩性、厚度、性状及延伸范围，常有很大的变化（相变）；E.力学强度低、软弱夹层的结构、矿物成分和颗粒组成的不同，其抗剪强度有很大差别。
; \7 a! Y0 i( g5 \2 z（2）①泥化夹层是指黏土岩类岩石一系列地质作用变成泥塑的过程。
②泥化夹层的特性：A.由原岩的固结或超固结胶结式结构，变成了泥质散状结构或泥质定向结构；B.黏粒含量较原岩增多并达一定含量；C.干容重比母岩小，天然含水量高，通常接近或超过塑限；D.常具一定的膨胀性；E.力学强度比原岩大为降低，岩性极为软弱，泥化带的摩擦系数通常只有0.2左右，压缩性较大；F.由于结构松散，因而抗冲刷能力弱，在渗透水作用下，易产生渗透变形，一般前期以化学管涌为主，后期以机械管涌为主。
0 ~$ |( {0 T; `+ C; }$ a③条件：泥化夹层通常都是综合成因的，一般认为泥化夹层的形成必须具备下述三个条件：A.物质基础；B.构造作用；C.地下水的作用。
+ m6 Y+ z: {/ O( V3 b7．岩体的变形特征和变形指标有哪些？
答：（1）变性特征：岩体的变性特征通常包括结构面变形和结构体变形两部分。实测的岩体应力-应变曲线，是上述两种变形叠加的结果。坚硬岩石曲线的特点是弹性变形显著，软弱面曲线的特征表明以塑性变形为主，而岩体的曲线特征则复杂得多。岩体的应力-应变曲线可划分为直线形、上凹形、下凹形、复合形。
（2）变形指标：主要是通过现场的原位岩体变形实验确定。岩体变形的现场试验方法很多，主要是静力法和动力法两大类，其中，静力法有承压板法、单轴压缩法、夹缝法、协调变形法及钻孔弹模计测定法等；而动力法主要分为地震法、声波法及超声波法等。广泛应用的是承压板法和动力法岩体变形实验。
( A) o9 A& q8 w9 D第十章 坝的工程地质研究
9 r. ]8 {; O6 k3 T3 |4 O1．什么是工程地质条件？什么是工程地质问题？
答：（1）工程地质条件是一个综合性概念，可理解为与建筑有关的地质因素的综合。一般认为，它包括工程建筑地区的地形地貌、岩土类型及工程地质性质、地质结构、水文地质条件、物理地质环境（例如应力及地热等）、天然建筑材料等7个方面。
1 _4 D, X' m& z" V) E  M. W （2）人工程地质问题类工程活动和自然地质作用会改变地质环境，影响工程地质条件变化。当工程地质条件不满足工程建筑稳定、安全的要求时，亦即工程地质条件与工程建筑之间存在矛盾时，就称为工程地质问题。
1 a3 N$ l* j, f2 e% p! c工程地质问题可归纳为：坝基工程地质问题；输水及排水建筑物的工程地质问题；水库区工程地质问题；区域地壳稳定问题；环境工程地质问题。
/ K9 m$ ]. ^: t4 O& M* Z3 c2.坝基稳定性的分析应包括哪些内容？
答：应该包括坝的工程地质条件，其中主要有坝的地形地貌、岩土类型及工程地质性质、地质结构、水文地质条件、自然地质现象、地质物理环境、天然建筑材料。其次是坝型，不同的坝型对地质条件有着不同的要求，这也影响着坝的稳定性。然后是讨论坝建成后的坝区渗漏和坝基渗漏变形及坝基的抗滑稳定和坝基沉降与承载力等的分析，通过这些分析能够很好的把握坝基的各种稳定性。
* [. \5 [3 K' Y9 l' d' P第十一章 边坡的工程地质研究
# }$ i" s# H5 M# M2 D# d2.边坡变形破坏的类型及主要特征是什么？
答：1.边坡变形，松弛张裂、蠕动。边坡变形以未出现连贯性的破坏面为特点，尤其是在坡面附近可能有一定程度的破裂与错动，但整体上没有产生滑动的破坏，一般分为卸荷回弹和蠕动等形式
2.边坡破坏，崩塌、滑坡
0 W0 X1 ^. c, P. S3．滑坡的主要组成部分有哪些？
答：滑坡的主要组成部分有：滑坡体、滑动带、滑动面、滑坡床、滑坡、滑坡周界、滑坡舌、滑坡台地、滑坡谷丘、主滑线、滑坡裂隙。
) h4 F8 Z( d/ @4.野外如何识别和判断滑坡？  
; _, t: p2 A" s1 l# u答：1.地形地貌及地物标志。滑坡往往造成边坡上出现圈椅状和马蹄状地形，或使斜坡上出现反向台坎及脚坡向河床方向突出。滑坡体上常有积水洼地、地面裂缝、树木歪斜、房屋倾斜、开裂等现象。
! v- k  ~8 f9 @. v& }3 b5．边坡的工程地质分类有哪些？
答：（1）岩质边坡的工程地质分类：按地层岩性进行I级划分；按结构进行II级划分；
（2）按变形方式进行III级划分。
（3）土质边坡的工程地质分类：砂性土边坡；黏性土边坡；土石混合边坡；黄土边坡；其他特殊土类边坡。
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谓地下水均1、
简述泥石流形成的条件。
3 m( z* i' `9 V6 C& \" w
泥石流的形成条件是：地形陡峭，松散堆积物丰富，突发性、持续性大暴雨或大量冰融水的流出。
' x6 g6 M9 S9 U0 p$ E   2、
9 H2 j# p# X8 K+ o何谓地下水均衡？

地下水均衡：地下水均衡是指在一定的范围、一定的时间内、地下水水量、溶质含量及热量等的补给量和消耗量之间的数量关系。

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、
构造地裂缝形成发育的外部因素主要有哪些？
! _& |9 u% G. D# W4 R; T
地裂缝是地表岩、土体在自然或人为因素作用下，产生开裂，并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种地质现象，当这种现象发生在有人类活动的地区时，便可成为一种地质灾害。
      地裂缝的形成原因复杂多样。地壳活动、水的作用和部分人类活动是导致地面开裂的主要原因。按地裂缝的成因，常将其分为如下几类：
      1、地震裂缝 各种地震引起地面的强烈震动，均可产生这类裂缝。
      2、基底断裂活动裂缝 由于基底断裂的长期蠕动，使岩体或土层逐渐开裂，并显露于地表而成。
      3、隐伏裂隙开启裂缝 发育隐伏裂隙的土体，在地表水或地下水的冲刷、潜蚀作用下，裂隙中的物质被水带走，裂隙向上开启、贯通而成。
: w0 @* L- j: Q1 O- X      4、松散土体潜蚀裂缝 由于地表水或地下水的冲刷、潜蚀、软化和液化作用等，使松散土体中部分颗粒随水流失，土体开裂而成。
      5、黄土湿陷裂缝 因黄土地层受地表水或地下水的浸湿，产生沉陷而成。
      6、胀缩裂缝 由于气候的干、湿变化，使膨胀土或淤泥质软土产生胀缩变形发展而成。
6 f( B1 M% z* o      7、地面沉陷裂缝 因各类地面塌陷或过量开采地下水、矿山地下采空引起地面沉降过程中的岩土体开裂而成。
      8、滑坡裂缝 由于斜坡滑动造成地表开裂而成。