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1、工程地质课本习题解答（第4、5章）第4章1岩石风化有哪些类型？答：岩石的风化可分为物理风化、化学风化和生物风化2残积土有何特征？答：残积土从上到下沿地表向深处颗粒由细变粗；由于残积物是未经搬运的，颗粒不可能被磨圆或分选，一般不具层理，碎块呈棱角状，土质不均，具有较大孔隙，厚度在山坡顶部较薄，低洼处较厚；残积土由于山区原始地形变化较大和岩石风化程度不一，厚度变化很大，在同一个建设场地内，分布很不均匀。3简述坡积土、洪积土和冲积土的形成及特征？答：坡积土是岩石风化产物在地表水的作用下被缓慢地洗刷剥蚀、顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。坡积土是搬运距离不远的风化产物，其物质来
2、源于坡上，一般以黏土、粉质黏土为主，坡积土随斜坡自上而下逐渐变缓，呈现由粗而细的分选作用。在坡积土上进行工程建设时，应注意下卧基岩表面的坡度及其形态，坡积土组成物质粗细混杂，土质不均匀，尤其是新近堆积的坡积土，土质疏松，压缩性较高，加上坡积土的厚度多是不均匀的，因此在这种坡积土上修建建筑物时应注意不均匀沉降的问题。洪积土是山洪急流、暴雨或骤然大量的融雪水形成搬运力很大的急流，它能冲刷岩石，形成冲沟，并能把大量的碎屑物质搬运到沟口或山麓平原堆积而形成洪积土。当山洪挟带的大量石块泥砂流出沟谷口后，因为地势开阔，水流分散，搬运力骤减，所搬运的块石、碎石及粗砂就首先在沟谷口大量堆积起来；而较细的物质继
3、续被流水搬运至离沟谷口较远的地方，离谷口的距离越远，沉积的物质越细。经过多次洪水后，在山谷口就堆积起锥型的洪积物，称为洪积扇。洪积土具有的特征是物质大小混杂，分选性差，颗粒多带有棱角。洪积扇顶部以粗大块石为多；中部地带颗粒变细，多为砂砾粘土交错；扇的边缘则以粉砂和粘性土为主。洪积物质随近山到远山呈现由粗到细的分选作用，但碎屑物质的磨圆度由于搬运距离短而不仍佳。山洪大小交替的分选作用，常呈不规则的交错层状构造，交错层状构造往往形成夹层、尖灭及透镜体等产状。冲积土是河流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。陆地地形的改变最主要是靠河流的地质
4、作用。河流不断地对岩石进行冲刷破坏，并把破坏后的碎石物质搬运到海洋或陆地的低洼地区堆积起来。河流的地质作用主要决定于河水的流速和流量。由于流速、流量的变化，河流表现为侵蚀、搬运和沉积三种性质不同但又相互关联的地质作用。冲积土的特征：物质有明显的分选现象。上游及中游沉积的物质多为大块石、卵石、砾石及粗砂等，下游沉积的物质多为中、细砂、粘性土等；颗粒的磨圆度较好；多具层理，并有尖灭、透镜体等产状。4坡积土的稳定性是否能以其表面坡度来判断？为什么？答：不能。因为坡积土的稳定性与基岩表面的坡度有关，基岩表面的坡度越大，坡积土的稳定性就越差。坡积土的表面坡度仅与生成的时间有关。时间越长，搬运、沉积在山坡
5、下部的坡积土越厚，表面倾斜度越小。5湖泊的地质作用有哪些？答：湖泊的地质作用主要包括破坏作用和沉积作用。6风对岩石的地质作用有哪些？答：风对岩石的地质作用有破坏、搬运及沉积三种。第5章1什么叫地下水？研究地下水有何意义？答：地下水是积存并运动于岩土孔隙、裂隙及溶隙中的水。从工程建设的角度来看，地下水是自然界水体存在的一种重要形式，它也是组成自然界水量的重要部分，随着社会经济活动的增强，人类越来越强烈地与地下水打交道，如开发地社会经济活动的增强，人类越来越强烈地与地下水打交道，如开发地下水源用作灌溉和供水，排除渍涝灾害，防止或减少渠系和灌溉水的渗漏，矿山巷道、施工基坑疏于排水、海水浸入和水污染的
6、防治等都要求进行地下水研究和计算。地下水知识对于水文地质、水利土壤改良、地下水开发利用与保护、水工建筑、矿山和石油的开发以及地震研究等方面的工作都有重要意义。在需要排水的土地上设计排水系统，在设计灌溉系统时进行渗流计算，确定水库渗漏损失，校核坝、闸、泄水建筑物以及其它水工建筑物的渗透稳定，评价防渗设施的效果等，都需要地下水动力学知识。又如在利用地下水灌溉和供水时，取水建筑物如各种井孔、集水廊道等的出水量计算、合理尺寸的确定、井群布局的设计等都是按照地下水动力学的有关理论和公式进行的。金属矿产，煤田，油、气田的开采及溴、碘水和井盐的抽取，常常伴随着抽排地下水或向油层注水，这无疑需要进行地下水动力
7、学计算。2什么是岩石的空隙性，自然界岩土的空隙有哪几种，各有什么特点，衡量的指标是什么？答：通常将岩石空隙的大小、多少、形状、联通程度以及分布状况等性质统称为岩石的空隙性。岩石的空隙包括溶隙（地下岩溶洞）、岩体裂隙（节理）和岩石内部的孔隙，而土体一般只考虑孔隙。（1）溶隙地下水和有些地表水长期溶解可溶性岩石而形成的较大体积的一种特殊空隙。岩溶洞，亦称喀斯特（Karst），是很大的地下岩体空隙。除了干枯的外，岩溶洞常是地下水大量埋藏的地方，往往形成地下河流或湖泊。有的岩溶洞则相当于不规则的地下承压水管线。衡量溶隙多少的定量指标称岩溶率（2）裂隙存在于坚硬岩石中的裂缝状空隙称裂隙。衡量裂隙多少的定
8、量指标称裂隙率（3）孔隙率松散岩石或土体是由大小不等的颗粒组成的，在颗粒或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3何谓岩土的水理性质，包括哪些内容，各用什么衡量指标，它们之间有何关系？答：（1）岩土的水理性质是指岩土与水分的贮存和运移有关的性质。包括容水性、持水性、给水性、透水性和防水性。（2）衡量容水性的定量指标称容水度；衡量持水性的定量指标称持水度；衡量给水性通常用给水度来表示；衡量透水性和防水性的定量指标称渗透系数。（3）溶水度即岩石中所容纳的水的体积与岩石总体积之比，用小数或百分数表示。显然容水度在数值上与孔隙率、裂隙率、岩溶率相等。当岩土孔隙被水饱和时，水的体积
9、即等于孔隙体积。但具有膨胀性的黏土，充水后体积增大，容水度可大于其初始孔隙率。持水度实际上表明岩石中结合水的含量。岩石颗粒表面面积愈大，结合水含量愈多，持水度愈大。颗粒细小的黏土，总表面积大，持水度就大，甚至可等于溶水度。给水度的大小直接受到岩土的物理性质的影响，且与岩土的有效孔隙率（常用百分数表示）在数值上相当。需要说明，给水度不仅与岩性有关，而且与颗粒级配、空隙发育程度等相联系。渗透系数的大小首先决定于岩石空隙的大小、形状、多少、连通程度有关。松散沉积物，孔隙率变化较小。给水度的大小在很大程度上可以反映透水性的好坏。4地下水的物理性质主要有哪些？答：地下水的物理性质包括温度、颜色、透明度、
10、气味、味道、密度、导电性及放射性等。5包气带水、潜水、承压水的主要特征各是什么？潜水等水位线图和承压水等水位线图各有什么特征和用途？答：（1）包气带水、潜水、承压水的主要特征各是：1）包气带水指位于潜水面以上包气带中的地下水，按其存在形式可分土壤水和上层滞水两类。土壤水主要以结合水和毛管水形式存在。靠大气降水的渗入、水汽的凝结及潜水由下而上的毛细作用的补给。土壤水主要消耗于蒸发，水分变化相当剧烈，受大气条件的制约。当土壤层透水性很差，气候又潮湿多雨或地下水位接近地表时，易形成沼泽，称沼泽水。当地下水面埋藏不深，毛细水带可达到地表时，由于土壤水分强烈蒸发，盐分不断积累于土壤表层，则形成土壤盐渍化
11、；上层滞水是存在于包气带中，局部隔水层之上的重力水。上层滞水接近地表，补给区与分布区一致，接受当地大气降水或地表水的补给，以蒸发的形式排泄。雨季获得补充，积存一定水量，旱季水量逐渐消耗，甚至干涸。一般含盐量低，易受污染。松散沉积层，裂隙岩层及可溶性岩层中皆可埋藏有上层滞水。但由于其水量不大，季节变化强烈的特点，故只能作为小型临时性供水水源。2）潜水的主要特征是：潜水面是自由水面，无水压力，只能沿水乎方向由高处向低处流动；潜水面以上无稳定的隔水层，存残大气降水和地表水可通过包气带宣接渗入补给而成为潜水的主要补给来源；潜水的水位、水量、水质随季节不同而有明显的变化。在雨季，潜水补给充沛，潜水位上升
12、，含水层厚度增大，埋藏深度变小；而在枯水季节正好相反；由于潜水面上无盖层（闲水层），故易污染。3）承压水的主要特征是含水层上下都有稳定的隔水层存在，所以承压水与地表大气隔绝，其补给区与分布区不一致，可以明显地分为补给区、承压区和排泄区，水量、水位、水温都较稳定，受气候、水文因素的直接影响较小，不易受污染。（2）潜水等水位线图和承压水等水位线图各有什么特征和用途：潜水：潜水面的形状可用等高线图表示，称潜水等水位线图。绘制时格研究区内潜水的露头（钻孔、搽井、水井、泉、沼泽、河流等）的水位，在大致相同的时间内测定，点绘在地形图上，连接水位等高的各点，即为等水位线图。由于水位有季节性变化，图上必须注明
13、测定水位的日期。一般应有最低水位和最高水位时期的等水位线图。根据等水位线可以确定以下问题1）确定潜水流向。潜水由高水位流向低水位，所以，垂直于等水位线的直线方向，既是潜水的流向（通常用箭头方向表示）。2）确定潜水的水力梯度。在潜水的流向上，相邻两等水位线的高程与水平距离之比值，即为该距离段内潜水的水力梯度。3）确定潜水的埋藏深度。任一点的潜水埋藏深度是该点地形等高线的标高与该点等水位线标高之差。4）确定潜水与地表水的补排关系。潜水与河水的补给关系一般有三种不同情况。a潜水补给河水，潜水面倾向河流，这种情况多见于河流中上游山区。b河水补给潜水，潜水面背向河流，这种情况多见于河流下游地区。c河水一
14、例补给浴九一例排泄潜水。这种情况多发生于山前地区的一些河流。5）确定泉和沼泽的位置。等水位线与地形等高线高程相同处，潜水出露，为泉或沼泽位置。6）选择给水或排水建筑物的位置汇流处开挖排水沟或打井。承压水：承压水等水压线图反映了承压水面的起伏形状。它与潜水面不同，潜水面是一实际存在的面，而承压水面是一个势面。承压水面与承压水的埋藏深度极不一致，与地形高低也不吻合。只有在钻孔揭露含水层时，才能看到。因此，在等水压线图中还要附以含水层顶板的等高线。根据等水压线图可以确定含水层的许多数据，如承压水的流队水力梯度，储藏深度和承压水头等。根据这些数据，可以固定适宜开采承压水的水源地。6地下水含有哪些主要化
15、学成分？什么是地下水的总矿化度、硬度、酸碱度？地下水对混凝土有什么腐蚀作用？答：（1）H、Ca、Mg、Na、K等在地下水中最常见。（2）总矿化度表示水的矿化程度，为水中离子、分子和各种化合物的总量；水的硬度取决于水中Ca2、Mg2的含量，含量高，则硬度大，含量低，则硬度小；水的酸碱度取决于水中氢离子浓度，浓度高，则成酸性，浓度低则成碱性。（3）地下水的中含有的化学成分对地下建筑材料如混凝土中的由硅酸盐水泥在遇水硬化后形成Ca（OH）2、水化硅酸钙CaOSiO212H2O、水化铝酸钙CaOAl2O36H2O等等具有腐蚀作用。地下水对建筑结构材料腐蚀性可分为结晶型腐蚀、分解型腐蚀和复合型腐蚀三类7什么是达西定律？室内测定岩土的渗透系数的基本原理和方法是什么？答：达西（HDarcy）于1856年在稳定流和层流条件下，用粗颗粒土进行了大量的渗透试验，测定水流通过土试样单位截面积的渗流量，获得了渗流量与水力梯度的关系，从而得到渗流速度与水力梯度（或水头能量损失）和土的渗透性质的基本规律，即渗流的基本规律达西渗透定律。室内测定岩土的渗透系数的方法有多种，常用的有常水头试验和变水头试验，前者适用于测定透水性强的无粘性土，后者适用于透水性弱的岩土。常
