1、 工程地质及水文地质课后作业第 1 页 共 34 页第一篇 地 质 学 基 础第一章 地球的基本知识 1.地球的圈层构造如何划分？答：以地表为界，地球可分为外圈层和内圈层，两者各有不停的圈层构造。外圈层可分为大气圈、水圈和生物圈。大气圈是指包围地球的气体，厚度在几万 km 以上，但占大气总质量 3/4 的大气是集中在地表以上 10km 的高度范围以内。水圈是指地球表层的水体，大部分汇聚在海洋里，部分分布于河流、湖泊、沼泽、冰川一级地球表层的样式和土层的空隙中。生物圈是地球上生物生存和活动的范围。地球的内圈层又分为地壳、地幔和地核。地核位于深约 2800km 的古登堡面一下直到地心，主要由比较常
2、见的贴、硅、镍溶解体组成。地核和地壳之间称为地幔，地壳是地球最外面的一层壳。3.何谓地质作用？地质作用有几种类型?答：（1）地壳自形成以来，其物质组成、内部结构及表面心态，一直都在进行演变和发展，促地壳演变和发展的各种作用，统称为地质作用。（2）地质作用分为内地质作用和外地质作用。内地质作用包括构造运动，地震作用，岩浆及火山作用和变质作用。外地质作用包括风华作用，剥蚀作用，搬运作用，沉积作用和沉积成岩作用。5.如何确定地层的相对年代？答：地层相对年代的确定方法有四种。第一，古生物法。即利用分布时代短、特征显著、数量众多而地理分布广泛的化石确定地层的地质年代。第二，岩性对比法。即将未知地质时代的
3、地层特征与已知地质时代的地层的岩性特征进行对比，用于确定地层时代。第三，标志层法。即在地层剖面中某些厚度不大、岩性稳定、特征突出、分布广泛和容易识别的岩层可以作为地层对比的标志。第四，岩层接触关系。即通过观察上下岩层之间的接触是整合、假整合还是不整合确定地层相对年代。工程地质及水文地质课后作业第 2 页 共 34 页7.如何区别地层接触关系中的整合、假整合和不整合接触？答：（1）整合是同一地区上下两套地层在沉积层序上是连续的，且产状一致，即在时间和空间深均无间断。（2）假整合又称平行不整合，是上下两套岩层之间有一明显的沉积间断，但产状基本一致或一致。（3）不整合接触又称角度不整合是上下两套岩层
4、之间有一明显的沉积间断面且两套岩层呈一定角度相交产状也发生变化。第二章 岩石1.什么是造岩矿物？答：造岩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。3.火成岩是怎样形成的？它有哪些主要的矿物、结构、构造类型？答：（1）火成岩是岩浆活动的产物，即地下深处的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝而成的岩石。（2）组成说成岩的矿物大约有 30 多种，他们在火成岩中分布很不均匀，最多为石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石等 10 余种。（3）火成岩的结构是指组成岩石的矿物结晶程度、结晶颗粒的大小、形态及晶粒之间或晶粒 与玻
5、璃质之间的相互关系的特征。火成岩的结构根据岩石中矿物结晶程度可分为全晶质结构、半晶质结构和非晶质结构，根据岩石中晶粒的大小可分为显晶质解雇和隐晶质结构，很据晶粒相对大小又可更为等粒结构、不等粒结构和斑状结构。（4）火成岩的主要构造类型有流纹状构造、气孔状构造、杏仁状构造和块状构造。5.变质作用可分为哪几种类型？有哪些主要变质矿物？答：（1）根据变质作用的因素和变质方式的不同，变质作用可分为接触变质作用，动力变质作用和区域变质作用。其中接触变质作用包括热接触变质作用和接触工程地质及水文地质课后作业第 3 页 共 34 页交代变质作用。（2）常见的变质款物有：滑石、绢云母、石榴子石、绿泥石、蛇纹石
6、、红柱石、硅灰岩、石墨等。7.简述火成岩分类及产状？答：火成岩分为深成岩，浅层岩和喷出岩。（1）深层岩具有结晶联结，晶粒粗大均匀，孔隙率小，裂隙不发育，岩石整体稳定性好，新鲜的岩石是良好的建筑物地基。但此类岩石中的矿物抗风化能力弱，特备是含铁、镁质的基性岩，更易风化，形成风化带，影响岩石的工程性质。（2）浅层岩常是斑状结构、结晶隐晶质解雇，所以这类岩石力学强度各不相同，一般情况下，中细晶质和隐晶质结构的岩石透水性弱，抗风化能力较深层岩强；斑状结构的透水性和力学强度变化大，特别是脉岩类，岩体小，且穿插于不同的岩石中，易蚀变风化，使得强度和变形性能降低、透水性增大。（3）喷出岩由于结构和构造多种多
7、样，岩性不均一，产状也不规则，厚度变化大，所以其强度、变形及透水性能相差很大。第三章 地质构造1.何谓地壳运动？地壳运动有哪些主要类型？答：（1）地壳运动也称构造运动或岩石圈运动，是指由于地球内部营力而引起的地壳变形和变位。（2）地壳运动的主要类型有垂直运动和水平运动两种。3.何谓岩层的产状要素？如何测定产状三要素？真假倾角如何换算？答：（1）岩层的产状是指岩层在岩石圈中的空间方位和产出状态，岩层的产状是以层面在三维空间的延伸方向及其与水平面的交角关系来确定的，它可分为水平的、倾斜的和自立的三种基本类型，岩层的产状用岩层层面的走向、倾向和倾角三个要素来表示。 （2）产状三要素是用地质罗盘仪在野
8、外测量得到的。工程地质及水文地质课后作业第 4 页 共 34 页（3）真倾角只有一个，假倾角可有无数个，真倾角总是大于假倾角，两者的关系可用 tan=sintan 来表示。5.褶皱构造类型如何划分？在野外如何观察褶皱？答：（1）褶皱的基本类型只有背斜和向斜两种。背斜是岩层向上弯曲，两侧岩层相背倾斜，核心岩层实地较老，两侧依次变新并对称分布。详细是岩层向下弯曲，两侧岩层相向倾斜，核心岩层时代较新，也对称福利部。（2）在野外识别褶皱：首先可沿垂直于岩层走向的方向进行观察，查明地层的层序和确定地层的时代，并测量岩层的产状要素。 ，然后根据以下几点分析是否有褶皱存在进而确定是向斜还是背斜。这几点是：A
9、.根据岩层是否有对称重复的出露可判断是否有褶皱存在。B.对比褶皱核部和两翼岩层得时代新老关系来判断褶皱是背斜还是向斜。C.根据两翼岩层得产状判断褶皱是直立的、倾斜的还是倒转得等。7节理和断层有何相同和不同之处？答：（1）节理成因分类：A.原生节理，是岩石在成岩过程中形成的。B.表生节理，是由于岩石风化、岩坡变形破坏、河谷边坡卸荷作用及人工爆破等外力而形成的裂缝。C.构造节理，是由地壳运动产生的构造应力作用而形成的节理。节理力学性质分类：1.张节理 2.剪节理 3.劈理（2）断层是岩石受力发生断裂，断裂面两侧岩石存在明显位移的断裂构造。断层要素：断层面和断层破碎带，断层线，断盘，断距。断层的识别
10、：1.沿岩层走向追索，若发现岩层突然中断，而和另一岩层相接触。2.沿垂直岩层走向的方向进行观察。3.由于构造应力的作用，沿断层面或断层破碎带及其两侧，常常出现一些伴生的构造变动现象。4.在地貌上，断层常形成断层崖、三角面山、山脉的中断或错开，以及山地突然与平原相接触等现象。5.沿断层带常形成沟谷、洼地，或出现线状 分布的湖泊、泉水等。6.某些喜湿性植物志带状分布。9.什么是断层？断层的基本要素有哪些？答：（1）断层是岩石受力发生断裂，断裂面两侧岩石存在明显位移的断裂构造。（2）断层的基本要素：段层面和断层破碎带，断层线，断盘和断距。工程地质及水文地质课后作业第 5 页 共 34 页11.如何判
11、断褶皱和断层的形成年代？答：绝大多数褶皱是在水平挤压力作用下形成的，但也有少数是在垂直力或力偶作用下形成。褶皱的形态是多种多样的，规模有大有小，小的需要在显微镜下观察，大的延伸长达几百公里。由于褶皱形成后，地表长期受风化剥蚀作用的破坏，其外形也可改变。可根据褶皱的基本类型，褶皱的基本形态，来判断形成时代。测定断层的地质年代，一般以第四纪地质研究为基础，采取地质学，地貌学及第四纪地质学，并借助与古地磁学和古地震学的分析，判定活断层的地质年代范围，在此基础上，应用现代技术，取样确定活断层的绝对年龄。在加上一些辅助方法，作为旁证。13.何谓活断层？其时间下限如何确定？答：（1）活断层是指现今正在活动
12、或近期曾活动过、不久的将来可能会重新活动的断层。（2）活断层时间下限：目前对活断层的下限时间已趋一致，1993 年中外新构造与地震专家在北京召开的有关核电站活断层年龄讨论会上把活断层的下限时间定为110120ka。15.如何判别断层的“死”与“活”？答：活断层的判别标志有三种：（1）直接标志： 错断晚更新世以来的地层者； 断裂带中的构造岩或被错动的脉体，经绝对年龄测定其最后一次错动的年代距今 100150ka 以内者；分局一起观测，沿断层由位移和地形变者；沿断层有历史和现代中、强震震中分布，或有晚更新以来的古地震遗迹，或密集而频繁的近期弱震活动者；在地质构造上，证实与已知活断层有共生或同生关系
13、的断层。（2）间接标志：主要是沿所研究断层世纪观察和测量到的地形地貌、地球物理场、地球化学场、水文地质等方面的异常行迹，它们能为断层活动性研究提供重要线索，但不能单独作为判定活断层的依据。（3）参考标志，主要指小比例尺区域图件和遥感图像上解读的地貌、地球物理场、地球化学等方面的异常行迹，以及物理模拟和数学模拟求出的活动性强烈的断层段。工程地质及水文地质课后作业第 6 页 共 34 页第四章 自然地质作用1.什么是自然地质作用？常见的自然地质作用有哪些？答：（1）自然地质作用也叫物理地质作用，是指由自然界中各种动力引起的地质作用。（2）常见的几种自然地质作用：有风化作用、河流地质作用、岩溶（喀斯
14、特） 、泥石流和地震。3.影响风化作用的主要因素是什么？如何划分岩石的风化带？答：（1）影响风化作用的主要因素：A.岩石性质的影响；B.地质构造的影响；C.气候的影响；D.地形条件的影响。（2）岩石的风化带划分：主要依据是岩石中矿物成分和结构、构造的变化，破碎情况，物理力学性质的变化等。将风化带分为全风化带、强风化带、弱风化带、微风化带。5.什么是河流阶地？河流阶地是如何形成的？按照成因，阶地可分为哪几种类型？答：（1）河流阶地是指河谷谷坡上分布的洪水不能淹没的台阶状地形。（2）河流阶地的形成是由于地壳运动的影响，使河流侧向侵蚀和下蚀作用交替进行的结果。（3）阶地类型：A.侵蚀阶地；B.基座阶
15、地；C.堆积阶地 。7.熔岩发育的基本条件和影响因素有哪些？熔岩发育具有什么样的分布规律？答：（1）岩溶发育的基本条件：可溶的透水岩层和具有侵蚀性的水流。（2）影响因素：A.岩石的可溶性；B.岩层的透水性；C.水的溶解能力；D.水的流动特征； E.气候、植被、地形、覆盖层。（3）熔岩发育的规律：A.熔岩发育的垂直分布性，熔岩发育随深度增加而逐渐减弱。B.熔岩分布的不均匀性，在平面上的分布也是不均匀的。工程地质及水文地质课后作业第 7 页 共 34 页9泥石流的形成条件是什么？答：（1）地形地貌的条件，沟谷汇水面积较大，地形坡度较陡，地表水能迅速集中并沿着沟谷急剧泄流的沟谷发育地区。（2）地质条
16、件，地质构造复杂，岩体破碎，各种自然地质作用比较发育。（3）水文气象条件，暴雨或冰雪突然融化。11.地震加速度和地震系数由何关系？在工程建筑物的设计中应如何考虑？答：（1）地震加速度 a 与地震系数 k 成正比：k=a/g。（2）在水平设计时只考虑水平地震力根据 P=WK 来考虑增加附加抗震力。第二篇 水 文 地 质 学第五章 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
17、中的空隙、坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶隙。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 %10Vnn式中 n 岩石的孔隙率；工程地质及水文地质课后作业第 8 页 共 34 页岩石中孔隙的体积；nV岩石的总体积裂隙：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 %10VnTT式中 nT岩石裂隙率；岩石中裂隙体积；TV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，
18、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： %10FnT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 10VKK式中 K k岩石岩溶率；岩石中溶隙或溶穴的体积；V岩石总体积；3.何谓岩石的水理性质，包括哪些内容，各用什么衡量指标，相互之间有何关系？答：（1）岩石的水理性质是指岩石与地下水相互作用时所表现出的物理性质，主工程地质及水文地质课后作业第 9 页 共 34 页要包括岩石的持水性，容水性，给水性与透水性等。岩石的水理性质是对岩石进行水文地质评价的重要依据。（2）衡量指标分别为岩石的
19、持水度（在重力作用下岩石仍能保持的水体积与岩石体积之比） 、容水度（岩石所能容纳的最大水体积与溶水岩石体积之比）和给水度。持水度：岩石的持水性是指岩石依靠分子引力和毛细力，在重力作用下其岩石仍能够保持一定水量的性能。持水性在数量上以持水度 Wm 表示，即在重力的作用下，岩石所保持的水体积 Vm 与岩石体积 V 之比，即 %10VWmn重力作用下，岩石空隙中所能保持的是结合水和毛细水，岩石空隙表面面积愈大，结合水含量愈高，持水度愈大。容水度：岩石的容水性是指岩石容纳一定水量的性能，在数量上用容水度表示。容水度 Wn 是岩石中能容纳的最大的水的体积 Vn 与容水岩石 V 之比，即： %10VNn容
20、水度在数值上一般与孔隙度（裂隙率、岩溶率）相当。但当岩石中的某些空隙不连通等情况时，容水度会小于孔隙度，对于水膨胀的黏土来说，恰好相反，容水度会大于原有的孔隙度。给水度:当地下水位下降时，其下降范围内饱水岩石及相应的支持毛细水带中的水，在重力作用下，从原先储存的空隙中释放，这一现象称为岩石的给水性。给水性在数量上用给水度表示。给水度定义为：在单位水平面积岩层柱体中，当潜水位下降一个单位时，在重力作用下释放出来的水量。给水度以小数或百分数表示。（3）三者的关系：岩石的给水性和持水性显然与岩石的容水性直接相关，在工程地质及水文地质课后作业第 10 页 共 34 页容水性相同的岩石中，如果重力作用超
21、过岩石对水的引力，则给水性强，持水性弱；反之，则给水性弱，持水性强。5.地下水有哪些主要物理性质？答：地下水的物理性质包括：温度、颜色、透明度、嗅味比重、导电性及放射性等。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
22、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。C.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。9.潜水等水位线图有何用途？答：（1）确定地下水的流向（即地下水面坡度最大的方向） ；（2）确定潜水面的坡度；（3）确定地下水埋深；（4）确定潜水与地表水间的补排关系；（5）确定含水层厚度及其变化情况；（6）分析判断含水层透水性及厚度的变化；（7）规划地下水给水工程的位置或确定其他工程施工是否要采取排水措施等。
