《工程地質(zhì)學(xué)習(xí)總結(jié)》PPT課件.ppt

工程地質(zhì) 學(xué)習(xí)總結(jié) 田鵬 11水工1班 110310132,水利工程地質(zhì),水利水電工程地質(zhì)是工程地質(zhì)中專門研究與水利水電工程建設(shè)有關(guān)地質(zhì)問題的科學(xué)，主要研究工程區(qū)域的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、物理地質(zhì)現(xiàn)象、巖土物理力學(xué)參數(shù)，研究工程地質(zhì)條件與建設(shè)工程及各建筑物間的相互作用和影響。 水利水電工程中的主要工程地質(zhì)問題包括區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定問題、水庫工程地質(zhì)問題、壩基巖體穩(wěn)定性問題、等。區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定主要是指活斷層和可能發(fā)生的地震對工程的影響。水庫工程地質(zhì)是指水庫蓄水后，庫區(qū)周圍的工程水文地質(zhì)條件將發(fā)生較大變化，同時將會產(chǎn)生一系列水文工程問題（比如滲漏、浸沒、坍岸、淤積、和誘發(fā)地震、等）。壩基巖體穩(wěn)定性問題的關(guān)注點是軟弱夾層，軟弱夾層是指遇水易軟化、力學(xué)強(qiáng)度低的薄層，它是影響水工建筑物整體穩(wěn)定、變形穩(wěn)定以及滲透穩(wěn)定的關(guān)鍵條件，常成為設(shè)計研究中的重點。,目 錄,巖石（及其工程地質(zhì)性質(zhì)） 地質(zhì)構(gòu)造 地貌（及第四紀(jì)地質(zhì)） 物理地質(zhì)作用 水文地質(zhì) 巖體結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性分析 工程地質(zhì)問題 個人學(xué)習(xí)總結(jié),巖漿巖或稱火成巖，是由巖漿凝結(jié)形成的巖石，約占地殼總體積的65%。巖漿是在地殼深處或上地幔產(chǎn)生的高溫?zé)霟?、粘稠、含有揮發(fā)分的硅酸鹽熔融體。是形成各種巖漿巖和巖漿礦床的母體。巖漿的發(fā)生、運(yùn)移、聚集、變化及冷凝成巖的全部過程，稱為巖漿作用。,巖漿巖,常見的巖漿巖,花崗巖（流紋巖類） 是分布最廣的深成侵入巖。 主要礦物成分是石英、長石和黑云母，顏色較淺，以灰白色和肉紅色最為常見，具有等粒狀結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造。按次要礦物成分的不同，可分為黑云母花崗巖、角閃石花崗巖等。很多金屬礦產(chǎn)，如鎢、錫、鉛、鋅、汞、金等，稀土元素及放射性元素與花崗巖類有密切關(guān)系?；◢弾r既美觀抗壓強(qiáng)度又高，是優(yōu)質(zhì)建筑材料。 正長巖（粗面巖類） 侵入巖的一種 。主要礦物成分為正長石、黑云母及角閃石，微紅色、淺黃或灰白色，中粒、等粒結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)。起物理力學(xué)性質(zhì)與花崗巖類似，但不如花崗巖堅硬，切易風(fēng)化，常呈巖株產(chǎn)出。 玄武巖（玄武巖類） 一種分布最廣的噴出巖。礦物成分以斜長石、輝石為主，黑色或灰黑色， 具有氣孔構(gòu)造和杏仁狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)次要礦物成分，可分為橄欖玄武巖、角閃玄武巖等。銅、鈷、冰洲石等有用礦產(chǎn)常產(chǎn)于玄武巖氣孔中，玄武巖本身可用作優(yōu)良耐磨耐酸的鑄石原料。 安山巖（安山巖類） 噴出巖之一，分布很廣，僅次于玄武巖。 主要礦物成分是斜長石、角閃石和少量的輝石等。新鮮時呈灰黑、灰綠或棕色，具斑狀結(jié)構(gòu)。與安山巖有關(guān)的礦產(chǎn)主要是銅，其次是金、鉛、鋅等。 火山凝灰?guī)r（火山碎屑巖類） 噴出巖之一，分布廣泛，為具有火山碎屑結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)的巖石，巖石孔隙率大，容重小，易風(fēng)化，風(fēng)化后會形成脫斑土。由于火山凝灰?guī)r含有玻璃質(zhì)款物較多，常用來做為水泥材料。,沉積巖，又稱為水成巖，是三種組成地球巖石圈的主要巖石之一（另外兩種是巖漿巖和變質(zhì)巖）。是在地表不太深的地方，將其他巖石的風(fēng)化產(chǎn)物和一些火山噴發(fā)物，經(jīng)過水流或冰川的搬運(yùn)、沉積、成巖作用形成的巖石。在地球地表，有70%的巖石是沉積巖，但如果從地球表面到16公里深的整個巖石圈算，沉積巖只占 5%。沉積巖主要包括有石灰?guī)r、砂巖、頁巖等。沉積巖中所含有的礦產(chǎn)，占全部世界礦產(chǎn)蘊(yùn)藏量的80%。,沉積巖,沉積巖的分類,母巖分化產(chǎn)物形成的沉積巖是最主要的沉積巖類型，包括碎屑巖和化學(xué)巖兩類。碎屑巖根據(jù)粒度細(xì)分為礫巖、砂巖、粉砂巖和黏土巖；化學(xué)巖根據(jù)成分，主要分出碳酸鹽巖、硫酸鹽巖、鹵化物巖、硅巖和其他一些化學(xué)巖?；鹕剿樾紟r主要由火山碎屑物質(zhì)組成，是介于火山巖與沉積巖之間的巖石類型，有向熔巖過渡的火山碎屑熔巖類和向沉積巖過渡的火山碎屑沉積巖類?；鹕剿樾颊?0%以上的巖石，被稱為火山碎屑巖類。 生物遺體可組成可燃性（如煤及油頁巖）和非可燃性兩種生物巖。,變質(zhì)巖是指受到地球內(nèi)部力量（溫度、壓力、應(yīng)力的變化、化學(xué)成分等）改造而成的新型巖石。固態(tài)的巖石在地球內(nèi)部的壓力和溫度作用下，發(fā)生物質(zhì)成分的遷移和重結(jié)晶，形成新的礦物組合。如普通石灰石由于重結(jié)晶變成大理石。,變質(zhì)巖,變質(zhì)巖的分類,習(xí)慣上先按變質(zhì)作用類型和成因，把變質(zhì)巖分為下列巖類。區(qū)域變質(zhì)巖類，由區(qū)域變質(zhì)作用所形成。熱接觸變質(zhì)巖類，由熱接觸變質(zhì)作用所形成，如斑點板巖等。接觸交代變質(zhì)巖類，由接觸交代變質(zhì)作用所形成,如各種。動力變質(zhì)巖類，由動力變質(zhì)作用所形成,如壓碎角礫巖、碎裂巖、碎斑巖、等。氣液變質(zhì)巖類，由氣液變質(zhì)作用形成,如云英巖、次生石英巖、蛇紋巖等。沖擊變質(zhì)巖類。由沖擊變質(zhì)作用所形成（見）。在每一大類變質(zhì)巖中可按等化學(xué)系列和等物理系列的原則，再作進(jìn)一步劃分。在早期的分類方案中，還出現(xiàn)過從原巖的物質(zhì)成分與類型出發(fā)，再依次按變質(zhì)作用過程中發(fā)生的變化與生成的巖石進(jìn)行的分類。所有這些分類，原則不盡相同,強(qiáng)調(diào)的分類依據(jù)也有差別。原巖類型和變質(zhì)作用性質(zhì)是變質(zhì)巖分類的兩個主要基礎(chǔ)，但原巖類型的復(fù)雜性和變質(zhì)作用類型的多樣性，給變質(zhì)巖的分類帶來許多困難。以變質(zhì)作用產(chǎn)物的特征（變質(zhì)巖的礦物組成、含量和結(jié)構(gòu)構(gòu)造）對變質(zhì)巖進(jìn)行分類，將成為今后的主要趨勢。,地質(zhì)年代 地質(zhì)年代:表明地質(zhì)歷史時期的先后順序及其相互關(guān)系的地質(zhì)時間系統(tǒng)。包括相對地質(zhì)年代和絕對地質(zhì)年齡。是研究地殼地質(zhì)發(fā)展歷史的基礎(chǔ)，也是研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和編制地質(zhì)圖的基礎(chǔ)。,地質(zhì)構(gòu)造,向斜 背斜 在地殼運(yùn)動的強(qiáng)大擠壓作用下，巖層會發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生一系列的波狀彎曲，叫做褶皺。褶皺的基本單位是褶曲，褶曲有兩種基本形態(tài)，一種是向斜，一種是背斜。從形態(tài)上看，向斜一般是巖層向下彎曲。因此，從地形的原始形態(tài)看，向斜成為谷地。但是，由于向斜槽部受到擠壓，物質(zhì)堅實不易被侵蝕，經(jīng)長期侵蝕后反而可能成為山嶺，相應(yīng)的背斜卻會因巖石拉張易被侵蝕而形成谷地。因此，我們應(yīng)該根據(jù)巖層新老關(guān)系來確定一個褶皺是背斜還是向斜，而不能單憑地殼形態(tài)來判斷。,巖層產(chǎn)狀,向斜 背斜,正斷層 逆斷層,地貌,地貌即地球表面各種形態(tài)的總稱，也叫地形。地表形態(tài)是多種多樣的，成因也不盡相同，是內(nèi)、外力地質(zhì)作用對地殼綜合作用的結(jié)果。內(nèi)力地質(zhì)作用造成了地表的起伏，控制了海陸分布的輪廊及山地、高原、盆地和平原的地域配置，決定了地貌的構(gòu)造格架。而外營力（流水、風(fēng)力、太陽輻射能、大氣和生物的生長和活動）地質(zhì)作用，通過多種方式，對地殼表層物質(zhì)不斷進(jìn)行風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)和堆積，從而形成了現(xiàn)代地面的各種形態(tài)。,風(fēng)化作用,風(fēng)化作用是指地表或接近地表的堅硬巖石、礦物與大氣、水及生物接觸過程中產(chǎn)生物理、化學(xué)變化而在原地形成松散堆積物的全過程 。根據(jù)風(fēng)化作用的因素和性質(zhì)可將其分為三種類型：物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用、生物風(fēng)化作用。,河流地質(zhì)作用分為侵蝕作用、搬運(yùn)作用和沉積作用。 侵蝕作用：河流的侵蝕作用包括機(jī)械侵蝕和化學(xué)侵蝕兩種。河流侵蝕一方面向下沖刷切割河床，稱為下蝕作用。另一方面，河水以自身動力以及挾帶的砂石對河床兩側(cè)的谷坡進(jìn)行破壞的作用稱為側(cè)向侵蝕，而河流化學(xué)侵蝕只是在可溶巖地區(qū)比較明顯，沒有機(jī)械侵蝕那么普遍。 搬運(yùn)作用：河水在流動過程中，搬運(yùn)著河流自身侵蝕的和谷坡上崩塌、沖刷下來的物質(zhì)。其中，大部分是機(jī)械碎屑物，少部分為溶解于水中的各種化合物。前者稱為機(jī)械搬運(yùn)，后者稱為化學(xué)搬運(yùn)。河流機(jī)械搬運(yùn)量與河流的流量、流速有關(guān)，還與流域內(nèi)自然地理地質(zhì)條件有關(guān)。 沉積作用：當(dāng)河床的坡度減小，或搬運(yùn)物質(zhì)增加，而引起流速變慢時，則使河流的搬運(yùn)能力降低，河水挾帶的碎屑物便逐漸沉積下來，形成層狀的沖積物，稱為沉積作用。,侵蝕作用,搬運(yùn)作用,沉積作用,河流地質(zhì)作用,崩塌與滑坡,崩塌（崩落、垮塌或塌方） 是較陡斜坡上的巖土體在重力作用下突然脫離母體崩落、滾動、堆積在坡腳（或溝谷）的地質(zhì)現(xiàn)象。產(chǎn)生在土體中者稱土崩，產(chǎn)生在巖體中者稱巖崩。規(guī)模巨大、涉及到山體者稱山崩。大小不等、零亂無序的巖塊（土塊）呈錐狀堆積在坡腳的堆積物，稱崩積物，也可稱為巖堆或倒石堆。 崩塌，指陡峻山坡上巖塊、土體在重力作用下 ，發(fā)生突然的急劇的傾落運(yùn)動。多發(fā)生在大于6070的斜坡上。崩塌的物質(zhì)，稱為崩塌體。崩塌體為土質(zhì)者，稱為土崩；崩塌體為巖質(zhì)者，稱為巖崩；大規(guī)模的巖崩，稱為山崩。當(dāng)崩塌產(chǎn)生在河流、湖泊或海岸上時，稱為岸崩。崩塌可以發(fā)生在任何地帶，山崩限于高山峽谷區(qū)內(nèi)。,滑坡 是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象。俗稱“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。,泥石流,泥石流是暴雨、洪水將含有沙石且松軟的土質(zhì)山體經(jīng)飽和稀釋后形成的洪流，它的面積、體積和流量都較大，而滑坡是經(jīng)稀釋土質(zhì)山體小面積的區(qū)域，典型的泥石流由懸浮著粗大固體碎屑物并富含粉砂及粘土的粘稠泥漿組成。在適當(dāng)?shù)牡匦螚l件下，大量的水體浸透流水 山坡或溝床中的固體堆積物質(zhì)，使其穩(wěn)定性降低，飽含水分的固體堆積物質(zhì)在自身重力作用下發(fā)生運(yùn)動，就形成了泥石流。泥石流是一種災(zāi)害性的地質(zhì)現(xiàn)象。泥石流爆發(fā)突然、來勢兇猛，可攜帶巨大的石塊。因其高速前進(jìn)，具有強(qiáng)大的能量，因而破壞性極大。,水文地質(zhì),水文地質(zhì)指自然界中地下水的各種變化和運(yùn)動的現(xiàn)象。水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的科學(xué)。它主要是研究地下水的分布和形成規(guī)律，地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分，地下水資源及其合理利用，地下水對工程建設(shè)和礦山開采的不利影響及其防治等。隨著科學(xué)的發(fā)展和生產(chǎn)建設(shè)的需要，水文地質(zhì)學(xué)又分為區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)、地下水動力學(xué)、水文地球化學(xué)、供水水文地質(zhì)學(xué)、礦床水文地質(zhì)學(xué)、土壤改良水文地質(zhì)學(xué)等分支學(xué)科。近年來，水文地質(zhì)學(xué)與地?zé)?、地震、環(huán)境地質(zhì)等方面的研究相互滲透，又形成了若干新領(lǐng)域。,巖體結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性分析,結(jié)構(gòu)對巖體力學(xué)性能的影響。巖體在力學(xué)作用和力學(xué)性質(zhì)上有明顯的結(jié) 構(gòu)效應(yīng)，結(jié)構(gòu)類型不同，力學(xué)效應(yīng)不一。若巖體內(nèi)存在著軟弱結(jié)構(gòu)面，則巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)效應(yīng)主要受它控制，而且取決于它的充填度(即充填物在結(jié)構(gòu)面內(nèi)填充程度)、充填物成分與結(jié)構(gòu)、充填物厚度以及結(jié)構(gòu)面的起伏度（即結(jié)構(gòu)面的起伏程度，常用起伏差即起伏最大值表示）。其中又以充填物厚度、充填度和起伏度最為重要。厚度大小與物質(zhì)成分有關(guān),一般顆粒越粗厚度越大;反之,顆粒越細(xì),厚度越小。設(shè)充填物厚度為h,結(jié)構(gòu)面起伏差為H,定義為充填度。起伏的結(jié)構(gòu)面內(nèi)充填物的充填度越大，結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度越低。當(dāng)充填度大于200%左右時,結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度便穩(wěn)定于一定的水平上；即與軟弱充填物質(zhì)的強(qiáng)度相當(dāng)，這種關(guān)系稱之為充填度的力學(xué)效應(yīng)。 結(jié)構(gòu)面起伏度用起伏差及起伏角表示。起伏差的力學(xué)效應(yīng)常與充填度相聯(lián)系。起伏角 為迎著受力方向結(jié)構(gòu)面的仰角，又稱為爬坡角。結(jié)構(gòu)面具有爬坡角為 的起伏時，其抗剪強(qiáng)度中的摩擦角a將增加 ，即 a=j+ j為平直結(jié)構(gòu)面的基本摩擦角。 多組四級結(jié)構(gòu)面（如節(jié)理）發(fā)育的巖體結(jié)構(gòu)類型的力學(xué)效應(yīng)主要取決于結(jié)構(gòu)面密度（單位尺寸上的結(jié)構(gòu)面數(shù)）、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀（結(jié)構(gòu)面出露的空間方位）及結(jié)構(gòu)面組數(shù) 3個方面。巖體強(qiáng)度（變形參數(shù)也同樣）隨著巖體內(nèi)含的結(jié)構(gòu)面組數(shù)和結(jié)構(gòu)體數(shù)增多而降低。結(jié)構(gòu)面對巖體破壞影響有一定的范圍。當(dāng)結(jié)構(gòu)面傾角大于或小于 min時，結(jié)構(gòu)面對巖體破壞便沒有影響。當(dāng)結(jié)構(gòu)面傾角介于和min之間時,巖體強(qiáng)度則隨著結(jié)構(gòu)面傾角而變化，在=30時，出現(xiàn)強(qiáng)度最低值。在多組結(jié)構(gòu)面發(fā)育的巖體，結(jié)構(gòu)面對巖體力學(xué)作用和力學(xué)性質(zhì)的影響，是各組結(jié)構(gòu)面力學(xué)效應(yīng)的疊加。顯然，結(jié)構(gòu)面組數(shù)越多，巖體力學(xué)性質(zhì)越均勻化。 整體結(jié)構(gòu)巖體的力學(xué)效應(yīng)規(guī)律基本上與節(jié)理化巖體相近。以單軸抗壓強(qiáng)度為例，節(jié)理化巖體僅相當(dāng)于巖塊抗壓強(qiáng)度的1/3至1/10,而整體結(jié)構(gòu)巖體的單軸抗壓強(qiáng)度可相當(dāng)于巖塊的1/2至1/3。,工程地質(zhì)問題,工程地質(zhì)問題是指已有的工程地質(zhì)條件在工程建筑和運(yùn)行期間會產(chǎn)生一些新的變化和發(fā)展，構(gòu)成威脅影響工程建筑安全的地質(zhì)問題稱為工程地質(zhì)問題。由于工程地質(zhì)條件復(fù)雜多變，不同類型的工程對工程地質(zhì)條件的要求又不盡相同，所以工程地質(zhì)問題是多種多樣的。就土木工程而言，主要的工程地質(zhì)問題包括： （1） 地基穩(wěn)定性問題：是工業(yè)與民用建筑工程常遇到的主要工程地質(zhì)問題，它包括強(qiáng)度和變形兩個方面。此外巖溶、土洞等不良地質(zhì)作用和現(xiàn)象都會影響地基穩(wěn)定。鐵路、公路等工程建筑則會遇到路基穩(wěn)定性問題。 （2） 斜坡穩(wěn)定性問題：自然界的天然斜坡是經(jīng)受長期地表地質(zhì)作用達(dá)到相對協(xié)調(diào)平衡的產(chǎn)物，人類工程活動尤其是道路工程需開挖和填筑人工邊坡（路塹、路堤、堤壩、基坑等），斜坡穩(wěn)定對防止地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生及保證地基穩(wěn)定十分重要。斜坡地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造特征是影響其穩(wěn)定性的物質(zhì)基礎(chǔ)，風(fēng)化作用、地應(yīng)力、地震、地表水、和地下水等對斜坡軟弱結(jié)構(gòu)面作用往往破環(huán)斜坡穩(wěn)定，而地形地貌和氣候條件是影響其穩(wěn)定的重要因素。 （3） 洞室圍巖穩(wěn)定性問題：地下洞室被包圍于巖土體介質(zhì)（圍巖）中，在洞室開挖和建設(shè)過程中破壞了地下巖體原始平衡條件，便會出現(xiàn)一系列不穩(wěn)定現(xiàn)象，常遇到圍巖塌方、地下水涌水等。一般在工程建設(shè)規(guī)劃和選址時要進(jìn)行區(qū)域穩(wěn)定性評價，研究地質(zhì)體在地質(zhì)歷史中受力狀況和變形過程，做好山體穩(wěn)定性評價，研究巖體結(jié)構(gòu)特性，預(yù)測巖體變形破壞規(guī)律，進(jìn)行巖體穩(wěn)定性評價以及考慮建筑物和巖體結(jié)構(gòu)的相互作用。這些都是防止工程失誤和事故，保證洞室圍巖穩(wěn)定所必需的工作。 （4） 區(qū)域穩(wěn)定性問題：地震