土木工程地質(zhì)(教案)

1、土木工程地質(zhì)教案土木與材料工程系第一章 緒論一、土木工程地質(zhì)學(xué)研究?jī)?nèi)容地質(zhì)學(xué)：研究地球性質(zhì)的科學(xué)。(土木)工程地質(zhì)學(xué)：研究人類(lèi)在(土木)工程建設(shè)活動(dòng)中產(chǎn)生的地質(zhì)問(wèn)題，特別是不良地質(zhì)問(wèn)題的應(yīng)用學(xué)科。它研究人類(lèi)工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境相互關(guān)系，是地質(zhì)學(xué)與工程緊密結(jié)合的學(xué)科。地質(zhì)環(huán)境 制約 工程建設(shè)例：地震烈度限制城市開(kāi)展軟土地基需處理滑坡迫使工程改線工程建設(shè) 破壞 地質(zhì)環(huán)境例：抽取地下水引起地面沉降、地面塌陷工程地質(zhì)學(xué)任務(wù)：研究工程建設(shè)與地質(zhì)環(huán)境二者之間的相互制約關(guān)系，促使矛盾轉(zhuǎn)化和解決。既保證工程平安、經(jīng)濟(jì)、正常使用，又合理開(kāi)發(fā)和利用地質(zhì)環(huán)境。工程地質(zhì)條件與工程有關(guān)的地質(zhì)因素的綜合。工程地質(zhì)問(wèn)題與工程

2、建筑物之間的矛盾。各類(lèi)工程問(wèn)題：對(duì)工民建-場(chǎng)地穩(wěn)定性、地基承載力及變形問(wèn)題高層建筑-深基坑開(kāi)挖、降水、對(duì)環(huán)境影響問(wèn)題地下工程-洞室圍巖穩(wěn)定、承壓水的危害問(wèn)題道路工程-山區(qū)滑坡、崩塌、泥石流問(wèn)題水利工程-滲透問(wèn)題、水平抗滑問(wèn)題不良地質(zhì)作用：指對(duì)工程建設(shè)不利或有不良影響的動(dòng)力地質(zhì)作用。如滑坡、崩塌、泥石流等。工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容：1巖土工程性質(zhì)的研究2工程動(dòng)力地質(zhì)作用的研究3區(qū)域工程地質(zhì)的研究4勘察技術(shù)和理論的研究5環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)的研究二、工程地質(zhì)與巖土工程的關(guān)系有四種見(jiàn)解：1.巖土工程是工程地質(zhì)的分支。2.是巖土力學(xué)在工程上的應(yīng)用。3.是根底工程和地下結(jié)構(gòu)工程。4.按巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)定義：巖土工

3、程Geotechnical engineering是以土力學(xué)、巖石力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)和地基根底工程學(xué)為理論根底，以解決和處理在工程建設(shè)中出現(xiàn)的所有與巖土體有關(guān)的工程技術(shù)問(wèn)題的一門(mén)地質(zhì)和工程緊密結(jié)合的新專(zhuān)業(yè)學(xué)科。巖土工程的補(bǔ)充定義如下：巖土工程是土木工程中涉及巖土體的整治、改造和利用的科學(xué)技術(shù)。巖土工程是工程地質(zhì)勘察、根底或地下結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、根底或地下結(jié)構(gòu)施工三位一體的工程：l地質(zhì)學(xué)是定性分析的根底；巖土力學(xué)是定量評(píng)價(jià)的根底；結(jié)構(gòu)工程有關(guān)的知識(shí)是進(jìn)行土木工程設(shè)計(jì)與施工的根底。必須根據(jù)建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，結(jié)合工程要求，制定相應(yīng)方案。三、學(xué)習(xí)要求與方法課程內(nèi)容：1.根底地質(zhì)知識(shí)2.巖土工程地質(zhì)性質(zhì)

4、3.各種類(lèi)型工程的地質(zhì)問(wèn)題4.工程地質(zhì)勘察方法5.工程地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)課程特點(diǎn)：內(nèi)容廣、概念多、實(shí)踐性強(qiáng)。學(xué)習(xí)要求：掌握工程地質(zhì)學(xué)根本知識(shí)，掌握地質(zhì)分析的方法，解決實(shí)際工程問(wèn)題。第2章 地質(zhì)作用與地質(zhì)構(gòu)造地球的外表上下起伏，有高山、大海、河流、湖泊、沙漠、平地等，地表形態(tài)的差異是在長(zhǎng)期的地球開(kāi)展歷史中，地殼演變而來(lái)的。人們把引起地殼的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外表形態(tài)不斷運(yùn)動(dòng)、變化和開(kāi)展的各種自然作用稱為地質(zhì)作用。地質(zhì)作用也促使各種巖石、礦物的形成與破壞。各種地質(zhì)作用也會(huì)使巖石或巖層發(fā)生變形和變位，形成各種構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的形跡。地質(zhì)構(gòu)造即是在各種內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用下形成的巖石變形的產(chǎn)物，具體表現(xiàn)為巖石的彎曲變形

5、和斷裂變形等。1地球形狀地球外表的形態(tài)大致可分為陸地和海洋兩局部。其中海洋面積占70.7%，陸地面積占29.3%。陸地多集中于北半球，平均海拔高度為860m，最高點(diǎn)為中國(guó)珠穆朗瑪峰。海洋多集中于南半球，平均深度為3700m，最深處為太平洋西北部的馬里亞納海溝高程-11033m。地球上的陸地被海水分割為許多巨大的陸地和較小的陸塊，前者稱為大陸或大洲，后者叫島嶼。陸地外表形態(tài)按其高程和起伏情況，可分為山地、高原、丘陵、盆地和平原等地貌形態(tài)。2地球的圈層構(gòu)造地球是一個(gè)演化的行星，從原始物質(zhì)均一的球體，經(jīng)分異演化成為具層圈構(gòu)造的行星，把地球劃分為外圈層和內(nèi)圈層：其外圈層包括大氣圈和水圈、生物圈；而其內(nèi)

6、圈層包括地殼、地幔和地核，內(nèi)圈層各層之間的化學(xué)成分有顯著差異。地殼由堅(jiān)硬的巖層和巖層風(fēng)化后所形成的土層組成。地殼的平均密度為2.62.9g/cm3。組成地殼的物質(zhì)主要是地球中比擬輕的硅鎂和硅鋁等物質(zhì)。地殼的上層為硅鋁層，相對(duì)密度2.62.7g/cm3，下層為硅鎂層，相對(duì)密度2.82.9g/cm3。組成地殼的主要化學(xué)元素及含量元素成分%元素成分%元素成分%OSiAlFeCaNaMgKH地質(zhì)作用地質(zhì)學(xué)把自然營(yíng)力引起巖石圈的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和地表形態(tài)等不斷運(yùn)動(dòng)、變化和開(kāi)展的作用稱為地質(zhì)作用。把引起這些變化的各種自然營(yíng)力稱為地質(zhì)營(yíng)力。1地質(zhì)作用的能量來(lái)源任何地質(zhì)作用都要消耗能量。形成地質(zhì)作用的

7、能量來(lái)源主要有兩種，一種是來(lái)自地球以外的能量，稱之為外能，主要有太陽(yáng)輻射能、潮汐能和生物能包含人類(lèi)的能量等；另一種是來(lái)自地球內(nèi)部的能量，稱之為內(nèi)能，主要是地內(nèi)熱能、地球旋轉(zhuǎn)能、重力能等。2地質(zhì)作用的分類(lèi)依據(jù)能量來(lái)源的不同，地質(zhì)作用分為兩大類(lèi)：內(nèi)力地質(zhì)作用與外力地質(zhì)作用。1).內(nèi)力地質(zhì)作用由地球的旋轉(zhuǎn)能、重力能、化學(xué)能和結(jié)晶能等內(nèi)能引起的整個(gè)巖石圈物質(zhì)成分、內(nèi)部構(gòu)造、地表形態(tài)發(fā)生變化的地質(zhì)作用稱為內(nèi)力地質(zhì)作用。包括地殼運(yùn)動(dòng)、地震作用、巖漿作用和變質(zhì)作用四種主要類(lèi)型。1地殼運(yùn)動(dòng)。地殼運(yùn)動(dòng)是指引起地殼發(fā)生變形、變位等的內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用，又常稱為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。地殼運(yùn)動(dòng)按其運(yùn)動(dòng)方向分為水平運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)兩類(lèi)。

8、2地震作用。地應(yīng)力的突然釋放使地殼產(chǎn)生快速顫抖的地質(zhì)作用為地震作用。地震是地殼長(zhǎng)期緩慢運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，不易被人感覺(jué)到，但是一旦地殼運(yùn)動(dòng)所積累的地應(yīng)力超過(guò)了組成地殼的巖石應(yīng)力強(qiáng)度時(shí)，巖石就要發(fā)生斷裂而引起地震。3巖漿作用。巖漿沿地殼軟弱地帶上升時(shí)發(fā)生的一系列物理化學(xué)變化直至冷凝成巖的作用。當(dāng)巖漿沖破地殼，噴出地面時(shí)，稱之為噴出作用(火山作用)；如果上升到地殼某一部位，侵入到圍巖中的一系列過(guò)程稱之為侵入作用。(4)變質(zhì)作用。地殼中已經(jīng)存在的巖石受溫度、壓力或化學(xué)流體的參加而改變其成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造形成新的巖石的作用稱為變質(zhì)作用。外力地質(zhì)作用是指主要來(lái)自于地球之外，作用于地表及其附近是地表礦物和巖石遭破壞

9、而形成新的礦物和巖石，同時(shí)也引起地表形態(tài)不斷變化的地質(zhì)作用。按其作用方式可分為：1風(fēng)化作用。風(fēng)化作用是指在溫度變化、大氣、水和生物等作用下，巖石、礦物在原地發(fā)生變化的作用。按其性質(zhì)分為物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用和生物風(fēng)化作用。2剝蝕作用。風(fēng)、流水、冰川、 湖海中的水在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下對(duì)地表巖石、礦物產(chǎn)生破壞并把破壞的產(chǎn)物剝離原地的作用。按動(dòng)力來(lái)源分為風(fēng)的吹蝕作用、流水的侵蝕作用、地下水的潛蝕作用、冰川的刨蝕作用等。3搬運(yùn)作用。風(fēng)化、剝蝕作用的產(chǎn)物被遷移到他處的過(guò)程。由于搬運(yùn)介質(zhì)的不同，可分為風(fēng)的搬運(yùn)作用、流水的搬運(yùn)作用、冰川的搬運(yùn)作用等。4沉積作用。 當(dāng)搬運(yùn)動(dòng)力的動(dòng)能減小，搬運(yùn)介質(zhì)的物理化學(xué)條件發(fā)生

10、變化或者在生物的作用下，被搬運(yùn)的物質(zhì)在新的環(huán)境下堆積起來(lái)。按沉積方式分為機(jī)械沉積作用、化學(xué)沉積作用和生物沉積作用。5成巖作用。使各種松散堆積物變成堅(jiān)硬的沉積巖的作用。包括膠結(jié)作用、壓實(shí)作用和結(jié)晶作用。內(nèi)、外力地質(zhì)作用互有聯(lián)系，但開(kāi)展趨勢(shì)相反。內(nèi)力作用使地球內(nèi)部和地殼的組成和結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，造成地表上下起伏；外力作用使地殼原有的組成和構(gòu)造改變，夷平地表的起伏，向單一化開(kāi)展?？偟膩?lái)說(shuō)，內(nèi)力作用控制著外力作用的過(guò)程和開(kāi)展地質(zhì)年代是表示地殼表層不同地質(zhì)歷史時(shí)期形成的巖石和地層，地質(zhì)事件等在形成過(guò)程的時(shí)間和先后順序。通過(guò)地質(zhì)年代可以說(shuō)明地殼開(kāi)展變化的歷史過(guò)程和生物演化的情況，確定巖層形成的先后次序和生成環(huán)境

11、以及構(gòu)造變動(dòng)等。地質(zhì)年代的分類(lèi)與地質(zhì)年代的劃分地層的地質(zhì)年代有絕對(duì)地質(zhì)年代和相對(duì)地質(zhì)年代之分。絕對(duì)地質(zhì)年代是指地層形成到現(xiàn)在的實(shí)際年數(shù)，是用距今多少年以前來(lái)表示；相對(duì)地質(zhì)年代是指地層形成的先后順序和地層的相對(duì)新老關(guān)系。地質(zhì)年代與相對(duì)應(yīng)的地層單位表地質(zhì)單位宙代紀(jì)世期地層單位宇界系統(tǒng)階相對(duì)地質(zhì)年代確實(shí)定在工程地質(zhì)工作中，用得較多的是相對(duì)地質(zhì)年代。相對(duì)地質(zhì)年代確實(shí)定方法主要包括地層層序法、古生物層序法、巖性比照法、地層接觸關(guān)系法。未經(jīng)劇烈構(gòu)造變動(dòng)的沉積巖，新巖層在上，較老的巖層在下；假設(shè)巖層經(jīng)劇烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，如地層發(fā)生層序倒轉(zhuǎn)，就須利用沉積巖的泥裂、波痕、雨痕、交錯(cuò)層等構(gòu)造特征，來(lái)恢復(fù)原始地層的層序

12、，以便確定其新老關(guān)系。地質(zhì)歷史上的生物稱為古生物。其遺體和遺跡可保存在沉積巖層中，形成化石。生物的演變從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從低級(jí)到高級(jí)不可逆地不斷開(kāi)展。因此，巖層中出現(xiàn)的生物越原始、越簡(jiǎn)單、低級(jí)那么說(shuō)明地層形成的年代越古老；反之地層中所含的生物越進(jìn)步、復(fù)雜、高級(jí)，說(shuō)明地層時(shí)代越新。在同一時(shí)期、同一地質(zhì)環(huán)境下形成的巖石，具有相同的顏色、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等巖性特征和層序規(guī)律。因此，可根據(jù)巖性特征比照來(lái)確定某一地區(qū)巖石地層的時(shí)代。地層間的接觸關(guān)系，是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)和地質(zhì)開(kāi)展歷史的記錄。巖層的接觸關(guān)系有沉積巖之間的整合接觸、平行不整合接觸、角度不整合接觸，巖漿巖與沉積巖之間的沉積接觸和侵入接觸，以及巖漿

13、巖與圍巖之間的穿插接觸關(guān)系。整合接觸 是指相鄰的新、老兩套地層產(chǎn)狀一致，它們的巖石性質(zhì)與生物演化連續(xù)而漸變沉積時(shí)間沒(méi)有間斷。它反映了巖層形成時(shí)期的地殼運(yùn)動(dòng)相對(duì)較為穩(wěn)定，是在地殼均勻下沉、連續(xù)沉積的環(huán)境中形成的。不整合接觸 由于地殼運(yùn)動(dòng)，上下兩套地層之間往往出現(xiàn)明顯的沉積間斷，且?guī)r石性質(zhì)與古生物演化順序也不連續(xù)，這種接觸關(guān)系稱為不整合接觸。沉積巖間的不整合接觸可分為平行不整合接觸和角度不整合接觸。平行不整合接觸或者稱之為假整合接觸，是指相鄰的新、老地層產(chǎn)狀根本相同，但兩套地層之間發(fā)生了較長(zhǎng)期的沉積間斷，其間缺失了局部時(shí)代的地層。兩套地層之間的界面叫做剝蝕面，也叫不整合面，它與相鄰的上、下地層產(chǎn)狀

14、一致，并有一定程度的起伏。界面上可能保存有風(fēng)化剝蝕的痕跡，有時(shí)在界面靠近上覆巖層底面一側(cè)還有源于下伏巖層的底礫巖。角度不整合接觸。角度不整合接觸是指相鄰的新、老地層之間缺失了局部地層，且彼此之間的產(chǎn)狀也不相同，成角度相交。剝蝕面上具有明顯的風(fēng)化剝蝕痕跡保存著古風(fēng)化殼、古土壤層，常具有底礫層。角度不整合接觸表示較老的地層形成以后。因強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成褶皺、斷裂，并隆起、遭受剝蝕，造成沉積間斷。然后，地殼再下降，在剝蝕面上接受沉積，形成新地層。侵入接觸是指由巖漿侵入于先形成的沉積巖層中形成的接觸關(guān)系；沉積接觸是巖漿巖經(jīng)風(fēng)化剝蝕后，又繼續(xù)接受沉積，剝蝕面上部的沉積巖層無(wú)變質(zhì)現(xiàn)象，而在沉積巖的底部往往

15、存在有由巖漿巖成分的礫巖或風(fēng)化剝蝕的痕跡；穿插接觸主要表現(xiàn)為后期生成的巖漿巖脈或巖株等侵入體插入早期生成的圍巖巖漿巖或沉積巖中，將早期形成的圍巖切隔開(kāi)。在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下，組成地殼的巖石和巖體發(fā)生變形變位形成各種構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的形跡稱為地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造的根本類(lèi)型可包括水平構(gòu)造、傾斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造等。其中褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造是最主要的構(gòu)造類(lèi)型。 水平構(gòu)造和單斜構(gòu)造沉積作用形成的沉積巖，在沒(méi)經(jīng)受構(gòu)造變動(dòng)時(shí)期，巖層的產(chǎn)狀是水平的或者近似水平，稱之為水平構(gòu)造。受地殼變動(dòng)影響，使原來(lái)水平的巖層，產(chǎn)狀發(fā)生變動(dòng)，最簡(jiǎn)單的形式就是巖層發(fā)生傾斜，巖層層面與水平面形成一定的夾角，巖層向同一方向傾斜，稱之為單斜

16、構(gòu)造巖層的空間位置用巖層產(chǎn)狀描述。把巖層的空間位置定義為巖層產(chǎn)狀。傾斜構(gòu)造的產(chǎn)狀可以用巖層層面的走向、傾向和傾角三個(gè)產(chǎn)狀要素來(lái)表示。AC走向；BD傾向；傾角在文字記錄中，巖層產(chǎn)狀常用三種表示方法。如一組走向?yàn)楸蔽?20，傾向南西230，傾角30的巖層可表示為320,230,30或23030。由于巖層的走向和傾向相差90，所以在野外調(diào)查記錄時(shí)，一般采用最簡(jiǎn)單的表示方法23030，即只記錄巖層的傾向和傾角。 褶皺構(gòu)造在強(qiáng)烈的構(gòu)造應(yīng)力作用下，組成地殼的巖層產(chǎn)生一系列的波狀彎曲而沒(méi)有喪失其整體性和連續(xù)性的構(gòu)造形態(tài)稱之為褶皺構(gòu)造。褶皺構(gòu)造通常是一系列的波狀彎曲，我們把其中的一個(gè)彎曲稱為褶曲，褶曲是褶皺構(gòu)

17、造的根本組成單位。每個(gè)褶曲一般有核、翼、軸面、軸、樞紐及轉(zhuǎn)折端等幾個(gè)局部組成，稱之為褶曲要素2 褶曲根本形態(tài)。褶曲有背斜和向斜兩種根本形態(tài) 1背斜 是指巖層向上隆起的彎曲。背斜褶曲的巖層以褶曲軸為中心向兩翼傾斜，地表受到剝蝕露出有不同地質(zhì)年代的巖層時(shí)，年代較老的巖層出現(xiàn)在軸部，從軸部向兩翼依次出現(xiàn)較新的巖層，并且兩翼巖層呈對(duì)稱出現(xiàn)。2向斜 是指巖層向下凹陷彎曲的褶曲形態(tài)。向斜褶曲中，巖層的傾斜方向與背斜相反，兩翼的巖層都向褶曲的軸部?jī)A斜。地面遭受剝蝕時(shí)，向斜褶曲軸部出露的是較新的巖層，向兩翼依次出露的較老的巖層，其兩翼巖層也對(duì)稱分布。根據(jù)軸面產(chǎn)狀劃分的褶曲形態(tài)類(lèi)型：a直立褶曲； b傾斜褶曲 ；

18、c倒轉(zhuǎn)褶曲 ；d平臥褶曲如果按褶曲樞紐的產(chǎn)狀類(lèi)型，褶曲可以分為：水平褶曲；傾伏褶曲在野外通常根據(jù)實(shí)際情況采用穿越法或者追索法來(lái)進(jìn)行識(shí)別。1穿越法 穿越法是指垂直巖層走向，沿著選定的路線進(jìn)行調(diào)查。穿越法的優(yōu)點(diǎn)是有利于調(diào)查巖層的產(chǎn)狀、層序及其新老關(guān)系。如果在路線通過(guò)地帶的巖層呈有規(guī)律的重復(fù)出現(xiàn)，且對(duì)稱分布，說(shuō)明為褶皺構(gòu)造。2追索法 追索法是指沿著平行于巖層走向的調(diào)查路線進(jìn)行觀察的方法。平行巖層走向進(jìn)行追索觀察，便于調(diào)查褶皺構(gòu)造延伸的方向及其構(gòu)造變化的情況。一般來(lái)說(shuō)，褶皺構(gòu)造對(duì)建筑工程的影響主要有以下幾個(gè)方面。1褶曲核部或轉(zhuǎn)折端巖層由于受水平張拉應(yīng)力作用，節(jié)理發(fā)育，破壞巖體結(jié)構(gòu)的完整性和強(qiáng)度，另外在

19、石灰?guī)r地區(qū)還往往導(dǎo)致巖溶較為發(fā)育，所以在核部布置各種建筑工程，如房屋建筑、道路橋梁、壩址、隧道等，必須注意巖層的坍落、漏水、涌水問(wèn)題。2在褶曲翼部布置建筑工程，要重點(diǎn)注意巖層的傾向及傾角的大小，注意其滑動(dòng)性對(duì)巖體穩(wěn)定性有一定影響。3地下工程(隧道或道路工程線路)，一般宜設(shè)計(jì)在褶皺翼部。讓線性工程如隧道通過(guò)性質(zhì)均一巖層，有利于穩(wěn)定。4對(duì)于深路塹和高邊坡來(lái)說(shuō)，路線垂直巖層走向，或路線與巖層走向平行但巖層傾向與邊坡傾向相反時(shí)也就是通常所說(shuō)的反向坡，僅從巖層產(chǎn)狀與路線走向的關(guān)系方面而言，對(duì)路基邊坡的穩(wěn)定性是有利的。 斷裂構(gòu)造構(gòu)成地殼的巖層受力作用發(fā)生變形，當(dāng)變形到達(dá)一定程度時(shí)，發(fā)生斷裂，導(dǎo)致巖層的連續(xù)

20、性和完整性遭到破壞，產(chǎn)生各種大小不一樣的斷裂，稱為斷裂構(gòu)造。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)巖體斷裂后，斷裂面兩側(cè)巖體相對(duì)位移的情況，斷裂構(gòu)造分為斷層和節(jié)理兩大類(lèi)型。節(jié)理也稱之為裂隙，是存在于巖體中的裂縫，是指巖層受力斷開(kāi)后，裂面兩側(cè)巖層沿?cái)嗔衙鏇](méi)有明顯的相對(duì)位移時(shí)的斷裂構(gòu)造。2)按力學(xué)性質(zhì)分類(lèi)。根據(jù)節(jié)理的力學(xué)性質(zhì)，可把構(gòu)造節(jié)理分為剪節(jié)理(亦稱扭節(jié)理)和張節(jié)理兩類(lèi)。3按與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系分類(lèi) 按與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系可分為走向節(jié)理、傾向節(jié)理、斜交節(jié)理。2節(jié)理發(fā)育程度分級(jí)按節(jié)理裂隙的組數(shù)、密度、長(zhǎng)度、張開(kāi)度及充填情況，對(duì)節(jié)理發(fā)育情況分級(jí)。公路工程地質(zhì)常用的節(jié)理發(fā)育程度的分級(jí)表2-4。 表2-4 節(jié)理發(fā)育程度分級(jí)表 發(fā)育程

21、度等級(jí)根本特征附注節(jié)理不發(fā)育節(jié)理12組，規(guī)那么，造型，間距在1m以上，多為密閉型節(jié)理，巖體被切割成巨塊狀。對(duì)根底工程無(wú)影響，在不含水且無(wú)其他不良因素時(shí)，對(duì)巖體穩(wěn)定性影響不大節(jié)理較發(fā)育節(jié)理23組，呈X型，較為規(guī)那么，以構(gòu)造型為主，多數(shù)間距大于，多為密閉型節(jié)理，少有填充物。巖體被切割成大塊狀。對(duì)根底工程影響不大，對(duì)其他工程可能產(chǎn)生相當(dāng)?shù)挠绊懝?jié)理發(fā)育節(jié)理3組以上，不規(guī)那么，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)節(jié)理間距小于，多數(shù)為張開(kāi)節(jié)理，局部有填充物。巖體被切割成小塊狀。對(duì)工程建構(gòu)筑物可能產(chǎn)生很大的影響節(jié)理很發(fā)育節(jié)理3組以上，雜亂，以風(fēng)化型和構(gòu)造型為主 ，多數(shù)間距小于，以張開(kāi)裂隙為主，一般均有填充物。巖體被切

22、割成碎塊狀。對(duì)工程建構(gòu)筑物產(chǎn)生嚴(yán)重影響注：節(jié)理寬度：小于1mm的為密閉節(jié)理；13mm的為微張節(jié)理；35mm的為張開(kāi)節(jié)理；大于5mm的為寬張節(jié)理。巖體受力作用斷裂后，兩側(cè)巖塊沿?cái)嗔衙姘l(fā)生了顯著位移的斷裂構(gòu)造，稱為斷層。斷層發(fā)育十分廣泛，并且斷層的規(guī)模相差很大，大的斷層延伸數(shù)百公里甚至上干公里，小的斷層那么僅有幾厘米，甚至在手標(biāo)本上就能見(jiàn)到。斷層的要素?cái)鄬拥母窘M成局部稱之為斷層要素，主要有斷層面破碎帶、斷層線、斷盤(pán)及斷距等。斷層的根本類(lèi)型按斷層兩盤(pán)相對(duì)位移的方式，可把斷層分為正斷層、逆斷層和平移斷層三種根本的類(lèi)型。斷層的組合類(lèi)型1)階梯狀斷層。階梯狀斷層是由假設(shè)干條產(chǎn)狀大致相同的正斷層平行排列組

23、合面成，在剖面上各個(gè)斷層的上盤(pán)呈階梯狀相繼向同一方向依次下滑。 階梯狀斷層2)地塹與地壘。地壘或者地塹是由走向大致平行、傾向相反、性質(zhì)相同的兩條或兩條以上斷層組合而成的，如果兩個(gè)或兩組斷層之間巖塊相對(duì)下降，兩邊巖塊相對(duì)上升為地塹，反之中間上升兩側(cè)下降那么稱為地壘。3)疊瓦狀構(gòu)造。疊瓦狀構(gòu)造指一系列產(chǎn)狀大致相同呈平行排列的逆斷層的組合形式，各斷層的上盤(pán)巖塊依次上沖，在剖面上呈屋頂瓦片樣依次重疊。4斷層的野外識(shí)別標(biāo)志。斷層的存在，在許多情況下對(duì)工程建設(shè)是不利的。為了采取措施，防止斷層對(duì)工程建筑物的不良影響，必須識(shí)別斷層的存在。這些標(biāo)志有：1)構(gòu)造線和地質(zhì)體的不連續(xù)；2)地層的重復(fù)與缺失。3)斷層面

24、(帶)的構(gòu)造特征擦痕、階步；構(gòu)造巖；牽引現(xiàn)象；5斷層的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)斷層的存在，從總體上說(shuō)，破壞了巖體的完整性，斷層面或破碎帶的抗剪強(qiáng)度遠(yuǎn)低于巖體其它部位的抗剪強(qiáng)度。對(duì)工程建筑產(chǎn)生影響如下：首先斷層的存在降低了地基巖體的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。其次斷裂構(gòu)造帶不僅巖體破碎，而且斷層上、下盤(pán)的巖性也可能不同，如果在此處進(jìn)行建筑工程，有可能產(chǎn)生不均勻沉降。針對(duì)道路建設(shè)工程來(lái)說(shuō)，由于斷層的存在，致使巖層巖體裂隙增多，巖石破碎，風(fēng)化嚴(yán)重，地下水發(fā)育，從而降低巖石強(qiáng)度和穩(wěn)定性，因此，在道路工程建設(shè)中，如確定路線布局，選擇橋位和隧道位置時(shí)，要盡量的避開(kāi)大的斷層破碎帶。在進(jìn)行大橋橋位勘測(cè)時(shí)，要注意查明橋基局部有無(wú)斷層存在

25、，及其影響程度，以便在設(shè)計(jì)根底工程時(shí)采取相應(yīng)的處理措施。第三章 巖石及其工程地質(zhì)性質(zhì)地殼是由巖石組成的，自然界中各種各樣的巖石按成因可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類(lèi)。而組成地殼的巖石都是在一定地質(zhì)條件下由一種或幾種礦物自然組合而成的礦物集合體。各種類(lèi)型的巖石其礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造都不一樣，其工程性質(zhì)也就存在著很大差異。因此，掌握組成巖石的礦物特征、各類(lèi)巖石的特征，對(duì)于了解巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)有重要意義。礦物的概念礦物是組成巖石的根本物質(zhì)，要認(rèn)識(shí)巖石，就必須先認(rèn)識(shí)礦物。礦物是指地殼中天然產(chǎn)生的具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然元素和化合物。地殼和地球內(nèi)部有近百種元素，除少數(shù)以自然元素形式存在外，如

26、金剛石C、硫磺S等，絕大多數(shù)以兩種或多種元素組成化合物的形式存在。礦物的鑒定特征根據(jù)其外部形態(tài)和主要物理性質(zhì)即可鑒定礦物。常用的礦物鑒定標(biāo)志有以下幾方面：礦物的形態(tài)是指礦物的外形特征，一般包括礦物單體及同種礦物集合體的形態(tài)。1固態(tài)礦物按其質(zhì)點(diǎn)的有無(wú)規(guī)那么排列分為結(jié)晶質(zhì)和非結(jié)晶質(zhì)2礦物的結(jié)晶習(xí)性。在相同條件下生長(zhǎng)的同種晶粒，總是趨向于形成某種特定的晶形的特性叫做結(jié)晶習(xí)性。不同的礦物具有不同的化學(xué)成分和內(nèi)部構(gòu)造，因此，它們具有各不相同的物理力學(xué)性質(zhì)。礦物的物理力學(xué)性質(zhì)主要有顏色、條痕、透明度、光澤、硬度、解理及斷口等。它們是鑒別礦物的主要特征。1顏色。顏色是礦物對(duì)不同波長(zhǎng)可見(jiàn)光吸收程度不同的反映。

27、它是礦物最明顯、最直觀的物理性質(zhì)，是肉眼鑒定礦物的重要依據(jù)。按成色原因分為自色、他色、假色。2條痕色。條痕色是指礦物粉末的顏色，通常使用白色無(wú)釉瓷板摩擦?xí)r留下的痕跡，它可消除假色的干擾，是一種鑒別不透明礦物的主要標(biāo)志。3透明度。透明度是指礦物透過(guò)可見(jiàn)光波的能力，即光線透過(guò)礦物的程度，據(jù)透光程度或礦物透明度的不同，一般可分成透明、半透明、不透明三類(lèi)。4光澤。礦物新鮮外表反射光線的能力稱為光澤。它是用來(lái)鑒定礦物的重要標(biāo)志之一。按其強(qiáng)弱程度可分為金屬光澤如黃鐵礦、半金屬光澤如磁鐵礦和非金屬光澤。非金屬光澤又會(huì)反映出以下不同特征的光澤：1玻璃光澤。礦物外表與玻璃的反光相似，如長(zhǎng)石、方解石解理面上呈現(xiàn)的

28、光澤。2油脂光澤。礦物外表好似涂了一層油脂一樣，如石英斷口上呈現(xiàn)的光澤。3珍珠光澤。礦物外表像貝殼內(nèi)珍珠層所呈現(xiàn)的光澤一樣，如云母。4絲絹光澤。礦物外表猶如絲絹反光，如石膏。5土狀光澤。礦物外表粗糙，無(wú)光澤，暗淡如土，如高嶺石5硬度。礦物抵抗外力磨擦和刻劃的能力稱硬度。它是通過(guò)一種礦物與硬度的另一種礦物或物體互相刻劃得出的。目前一般用摩氏硬度計(jì)來(lái)決定礦物的相對(duì)硬度。礦 物 硬 度 表硬度12345678910礦物滑石石膏方解石螢石磷灰石長(zhǎng)石石英黃玉剛玉金剛石為了便于利用硬度這一鑒定標(biāo)志，我們常用指甲22.5、鉛筆刀55.5、玻璃5.56鑒別礦物的硬度。6解理與斷口。礦物受敲擊后，能沿一定的方向

29、裂開(kāi)成光滑平面的性質(zhì)稱解理。裂開(kāi)的光滑平面稱為解理面。依照解理形成的難易和解理面的光滑程度，將礦物解理分為五級(jí)：1)極完全解理。礦物受敲擊時(shí)，極易裂成薄片，解理面非常光滑，如云母、綠泥石等。2完全解理。礦物受敲擊時(shí)，裂成塊狀或板狀，解理面平滑閃光，如方解石、巖鹽等。3中等解理。礦物被敲碎后，在其碎塊上既有平滑的解理面，又可在另外方向上出現(xiàn)不規(guī)那么的斷裂面，如長(zhǎng)石，角閃石等。4不完全解理。礦物被敲碎后，很難發(fā)現(xiàn)解理面，其解理面須在碎塊中仔細(xì)尋找，如磷灰石、橄欖石等。5極不完全解理。這類(lèi)礦物實(shí)際上不存在解理性質(zhì)，所以被擊碎的顆粒無(wú)解理，如磁鐵礦、剛玉等。如礦物受敲擊后，不按一定方向裂開(kāi)，而形成凹凸

30、不平的斷開(kāi)面稱為斷口。礦物解理的完全程度和斷口是相互消長(zhǎng)的，解理完全時(shí)那么不顯斷口，解理不完全時(shí)，那么斷口顯著。常見(jiàn)的斷口有貝殼狀斷口、鋸齒狀斷口、土狀斷口等。7其他性質(zhì) 1磁性。礦物能被磁鐵吸引的性質(zhì)。如磁鐵礦等具有磁性。 2電性。電性包括導(dǎo)電性與荷電性。導(dǎo)電性指礦物對(duì)電流有傳導(dǎo)能力，如金屬、黃鐵礦、方鉛礦、石墨等是電的良導(dǎo)體；云母、石棉是電的不良導(dǎo)體，可用作絕緣材料。3放射性。含鈾U、釷Th、鐳Ra等放射性元素礦物，因蛻變放出、射線的性質(zhì)。4發(fā)光性。礦物在外加能量如紫外光和X射線等照射下，能發(fā)射可見(jiàn)光的性質(zhì)稱為發(fā)光性，如螢石在暗處發(fā)磷光，石鎢礦在紫外光照射下發(fā)出熒光。等等。礦物的肉眼鑒定鑒

31、定時(shí)，先觀察礦物的顏色，確定它是淺色的，還是深色的；然后鑒定礦物的硬度，在顏色相同的礦物中，硬度相同或相近的只有23種。通過(guò)看顏色、定硬度，可逐步縮小被鑒定礦物的范圍。最后，根據(jù)礦物的解理、斷口及其它特征，確定出礦物的名稱。自然界有各種各樣的巖石，按成因可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類(lèi)，它們的特征和形成作用具有明顯差異，但三類(lèi)巖石間也有密切聯(lián)系，可以相互轉(zhuǎn)換、相互過(guò)渡。三大類(lèi)巖石在巖石圈中的分布情況是：在地殼外表16km深度范圍內(nèi)，巖漿巖、變質(zhì)巖占總體積的95%，沉積巖占5%；而沉積巖的地表分布面積占陸地面積的75%.巖漿巖巖漿巖是由地殼深處的巖漿在地殼發(fā)生變動(dòng)或受到其它內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用時(shí)，沿

32、地殼構(gòu)造薄弱帶上升侵入地殼或噴出地面冷卻凝固后形成的巖石。巖漿巖的物質(zhì)成分包括化學(xué)成分和礦物成分，研究物質(zhì)成分不僅有助于了解各類(lèi)巖漿巖的內(nèi)在聯(lián)系、成因及次生變化，而且可以作為巖漿巖分類(lèi)的主要依據(jù)。(1) 巖漿巖的物質(zhì)成分1巖漿巖的化學(xué)成分。地殼中存在的元素在巖漿巖中幾乎都有2)巖漿巖的礦物成分。組成巖漿巖的礦物大約有30多種，按顏色和化學(xué)成分的特點(diǎn)，它可分為淺色礦物和深色礦物兩類(lèi)：淺色礦物。淺色礦物有石英、正長(zhǎng)石、白云母等。它們富含硅、鋁成分，如SiO2 及Al2O3等，所以又稱為含鋁的硅酸鹽礦物或硅鋁礦物。深色礦物。深色礦物有黑云母、輝石、角閃石、橄欖石等。它們富含鐵、鎂成分，如FeO及Mg

33、O等，所以又稱為富含鐵、鎂的硅酸鹽礦物。(2)巖漿巖的分類(lèi)1巖漿巖按其生成環(huán)境分類(lèi)可分為侵入巖和噴出巖2根據(jù)巖漿巖的化學(xué)成分主要是SiO2的含量及由化學(xué)成分所決定的巖石中礦物的種類(lèi)與含量關(guān)系，將巖漿巖分為四類(lèi)：超基性巖。SiO2含量45%；基性巖。SiO2含量45%52%；中性巖。SiO2含量52%65%；酸性巖。SiO2含量65%。巖漿巖生成的空間位置和形狀、大小以及與周?chē)鷰r石相接觸的關(guān)系稱巖漿巖的產(chǎn)狀。(1)侵入巖的產(chǎn)狀：1巖基和巖株；2)巖脈、巖床、巖盤(pán)。(3) 噴出巖的產(chǎn)狀。火山噴發(fā)方式和噴出物性質(zhì)決定了噴出巖的產(chǎn)狀。1中心式噴發(fā)產(chǎn)狀-火山錐；2裂隙式噴發(fā)產(chǎn)狀-熔巖被。巖漿巖的結(jié)構(gòu)是指

34、巖石中礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、晶體形狀、自形程度以及礦物之間包括玻璃的相互組合關(guān)系。巖漿巖的結(jié)構(gòu)分類(lèi)如下：1全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。巖石全部由結(jié)晶質(zhì)礦物組成。同一種礦物的結(jié)晶顆粒大小近似者，稱為等粒結(jié)構(gòu)。等粒結(jié)構(gòu)按結(jié)晶顆粒絕對(duì)大小，可以分為：粗粒結(jié)構(gòu)，顆粒粒徑5mm。中粒結(jié)構(gòu)，顆粒粒徑25mm。細(xì)粒結(jié)構(gòu)，顆粒粒徑0.22mm。微粒結(jié)構(gòu)，顆粒粒徑。巖石中的同一種主要礦物其結(jié)晶顆粒如大小懸殊，那么稱為似斑狀結(jié)構(gòu)。其中晶形比擬完好的粗大顆粒稱為斑晶，小的結(jié)晶顆粒稱為石基。2半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。3非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。巖漿巖的構(gòu)造是指巖石中礦物在巖石中的組合方式和空間分布情況所反映出來(lái)的宏觀特征。巖漿巖的構(gòu)造特征主要決定于巖漿冷

35、凝時(shí)的環(huán)境。常見(jiàn)巖漿巖構(gòu)造有：1塊狀構(gòu)造；2流紋狀構(gòu)造；3氣孔狀構(gòu)造；4杏仁狀構(gòu)造。根據(jù)巖石的外觀特征對(duì)巖漿巖進(jìn)行鑒定時(shí)，首先要注意巖石的顏色，其次是巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，最后分析巖石的主要礦物成分。常見(jiàn)的巖漿巖有：酸性的花崗巖、花崗斑巖、流紋巖，中性的閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖、安山巖，基性的輝長(zhǎng)巖、輝綠玢巖、玄武巖，超基性的輝巖、橄欖巖和火山玻璃巖類(lèi)等。沉積巖沉積巖是在地殼表層常溫常壓條件下，先前存在的巖石巖漿巖、變質(zhì)巖和早已形成的沉積巖經(jīng)搬運(yùn)、沉積和成巖等一系列地質(zhì)作用而形成的層狀巖石。沉積巖的形成是一個(gè)長(zhǎng)期而復(fù)雜的地質(zhì)作用過(guò)程。(1)風(fēng)化階段；(2)搬運(yùn)階段；(3)沉積階段；(4)固結(jié)成巖階段。組成

36、沉積巖的物質(zhì)來(lái)自陸地上已生成的各類(lèi)巖石，它們稱為沉積巖的母巖或源巖。除以上母巖外，火山噴發(fā)物、生物物質(zhì)、水體中的化學(xué)沉淀物等也是沉積巖的組成局部。包括：1碎屑礦物；2粘土礦物；3化學(xué)沉積礦物4有機(jī)質(zhì)及生物殘骸。沉積巖分為碎屑巖、粘土巖、生物化學(xué)巖、化學(xué)沉積巖等類(lèi)型。碎屑巖的膠結(jié)類(lèi)型是指膠結(jié)物、基質(zhì)與碎屑顆粒之間的接觸關(guān)系，常見(jiàn)的有基底膠結(jié)、接觸膠結(jié)和孔隙膠結(jié)三種。(1)沉積巖的結(jié)構(gòu)。沉積巖的結(jié)構(gòu)是指組成巖石的物質(zhì)顆粒大小、形狀及其組合關(guān)系，它是沉積巖分類(lèi)命名的重要依據(jù)。按組成物質(zhì)、顆粒大小及形狀等方面的特點(diǎn)，一般分為碎屑結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)四種。1碎屑結(jié)構(gòu)。碎屑物質(zhì)被膠結(jié)物膠結(jié)形

37、成的結(jié)構(gòu)，一般按碎屑顆粒的大小劃分為三種：礫狀結(jié)構(gòu)。礫狀結(jié)構(gòu)的碎屑粒徑2mm。砂質(zhì)結(jié)構(gòu)。砂質(zhì)結(jié)構(gòu)的碎屑粒徑0.052mm，它又可分為粗粒結(jié)構(gòu)粗粒結(jié)構(gòu)的碎屑粒徑0.52mm，如粗粒砂巖、中粒結(jié)構(gòu)中粒結(jié)構(gòu)的碎屑粒徑0.250.5mm,如中粒砂巖和細(xì)粒結(jié)構(gòu)細(xì)粒結(jié)構(gòu)的碎屑粒徑0.050.25mm，如細(xì)粒砂巖。粉砂狀結(jié)構(gòu)。粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)的碎屑粒徑0.0050.05mm，如粉砂巖。2泥質(zhì)結(jié)構(gòu)粘土結(jié)構(gòu)。它是由粒徑0.005 mm的陸源碎屑和粘土礦物經(jīng)過(guò)機(jī)械沉積而成，如泥巖、頁(yè)巖。外觀呈均勻致密的泥質(zhì)狀態(tài)，特點(diǎn)是手摸有滑感，用刀切呈平滑面，斷口平坦。3結(jié)晶結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)是由化學(xué)沉淀或膠體重結(jié)晶所形成的結(jié)構(gòu)，如石灰

38、巖、白云巖等。沉積巖的結(jié)晶結(jié)構(gòu)與巖漿巖的結(jié)晶結(jié)構(gòu)類(lèi)似，但其成因和物質(zhì)組成兩者截然不同。沉積巖的結(jié)晶結(jié)構(gòu)可分為晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，由結(jié)晶顆粒直徑大于礦物集合體組成；隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，由顆粒直徑在0.010.001 mm之間的微晶礦物集合體組成。4生物結(jié)構(gòu)。生物結(jié)構(gòu)是由生物遺體或碎片所形成的結(jié)構(gòu)，如珊瑚結(jié)構(gòu)、貝殼結(jié)構(gòu)等。(2)沉積巖的構(gòu)造。沉積巖的構(gòu)造是指其物質(zhì)組分的空間分布及其相互間的排列關(guān)系。沉積巖最主要的構(gòu)造是層理構(gòu)造、層面構(gòu)造、生物構(gòu)造。1沉積巖與巖漿巖的區(qū)別1沉積巖的層理構(gòu)造、層面特征和含有化石，是沉積巖在構(gòu)造上區(qū)別于巖漿巖的重要特征。2在沉積巖的組成物質(zhì)中，粘土礦物、方解石、白云石、有機(jī)質(zhì)等，是沉積巖

39、所特有的，是物質(zhì)組成上區(qū)別于巖漿巖的一個(gè)重要特征。2常見(jiàn)沉積巖的肉眼鑒定 。鑒定時(shí)，先觀察巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，把松散沉積物土與固結(jié)的沉積巖區(qū)別開(kāi)。變質(zhì)巖在地球開(kāi)展演化的歷史進(jìn)程中，原已形成的巖石巖漿巖、沉積巖以及先期形成的變質(zhì)巖由于變質(zhì)作用形成的新巖石，稱為變質(zhì)巖。變質(zhì)巖礦物成分取決于原巖化學(xué)成分和變質(zhì)作用條件，一方面，相同變質(zhì)條件下不同化學(xué)類(lèi)型巖石會(huì)出現(xiàn)不同的變質(zhì)礦物組合。另一方面，同一化學(xué)類(lèi)型原巖在不同的變質(zhì)條件下也會(huì)出現(xiàn)不同的礦物組合。變質(zhì)巖的礦物成分可分為兩大類(lèi)：一部份是與巖漿巖或沉積巖所共有的礦物，主要有石英、長(zhǎng)石、云母、角閃石、輝石、方解石、白云石等，它們大多都是原巖殘留下來(lái)的，可稱

40、為繼承礦物；另一部份是在變質(zhì)作用中產(chǎn)生的變質(zhì)巖所特有的礦物，主要有石墨、滑石、蛇紋石、石榴子石、綠泥石、絹云母、硅灰石、蘭晶石、紅柱石等，稱為變質(zhì)礦物。(1)變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)。變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成巖石的各礦物顆粒的大小、形狀以及它們之間的相互關(guān)系。與巖漿巖、沉積巖相比，變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造更為復(fù)雜。變質(zhì)巖幾乎都是結(jié)晶結(jié)構(gòu)，但按變質(zhì)程度不同，變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)分為如下：1變余結(jié)構(gòu)；2變晶結(jié)構(gòu)：按變晶礦物顆粒的相對(duì)大小可分為等粒變晶結(jié)構(gòu)、不等粒變晶結(jié)構(gòu)及斑狀變晶結(jié)構(gòu)；等粒變晶結(jié)構(gòu)。巖石中所有礦物晶粒大小近似相等，如石英巖、大理巖具此種結(jié)構(gòu)。不等粒變晶結(jié)構(gòu)。巖石中所有礦物晶粒大小不相等。斑狀變晶結(jié)構(gòu)。巖石中礦物晶

41、粒大小不等，大顆粒為細(xì)小顆粒所包圍，片巖、片麻巖常具這種結(jié)構(gòu)。組成變斑晶的礦物均為結(jié)晶能力強(qiáng)的礦物，如石榴子石、電氣石等。按變晶礦物顆粒的絕對(duì)大小可分為粗粒變晶結(jié)構(gòu)主要礦物顆粒直徑3mm、中粒變晶結(jié)構(gòu)13mm、細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)0.11mm、微粒變晶結(jié)構(gòu)。按變晶礦物顆粒的形狀可分為粒狀變晶結(jié)構(gòu)、鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)及纖維狀變晶結(jié)構(gòu)等。3變形結(jié)構(gòu)；4交代結(jié)構(gòu)。(2)變質(zhì)巖的構(gòu)造。變質(zhì)巖的構(gòu)造是指巖石中各種礦物的空間分布特點(diǎn)和排列狀態(tài)。原巖變質(zhì)后仍殘留有原巖的局部構(gòu)造特征的叫變余構(gòu)造；通過(guò)變質(zhì)作用所形成的新的構(gòu)造叫變成構(gòu)造。1片理構(gòu)造片理構(gòu)造表現(xiàn)為一系列近平行排列的面，順著平行排列的面，可以把巖石劈成一片一片

42、小型的構(gòu)造型態(tài)，叫做片理。片理可以彎曲、扭折和褶皺，根據(jù)形態(tài)的不同，片理構(gòu)造又可分為以下幾種：板狀構(gòu)造。巖石具有平行、較密集而平坦的破裂面稱之為劈理面，沿此面巖石易于破裂成厚度均一的板狀體。千枚狀構(gòu)造片狀構(gòu)造片麻狀構(gòu)造眼球狀構(gòu)造條帶狀構(gòu)造2塊狀構(gòu)造3斑點(diǎn)構(gòu)造鑒別變質(zhì)巖時(shí)，可以先從觀察巖石的構(gòu)造開(kāi)始。根據(jù)構(gòu)造，首先將變質(zhì)巖區(qū)分為片理構(gòu)造和塊狀構(gòu)造的兩類(lèi)。然后可進(jìn)一步根據(jù)片理特征和主要礦物成分，分析所屬的亞類(lèi)，確定巖石的名稱。巖石的物理性質(zhì)巖石的物理性質(zhì)指標(biāo)有比重、密度或重度、孔隙率、吸水率、硬度、電阻率、比熱、以及熱傳導(dǎo)系數(shù)和聲波特性參數(shù)等等。其中最為常用的物理性質(zhì)指標(biāo)有巖石的比重，巖石的密度、

43、巖石的孔隙率和吸水率等。1.巖石的相對(duì)密度比重巖石的相對(duì)密度比重是指在4 時(shí)巖石的質(zhì)量與同體積的純水的質(zhì)量之比，為一無(wú)量綱量。其常見(jiàn)范圍為。巖石的質(zhì)量密度是指單位體積的巖石質(zhì)量，單位為g/cm3，其常見(jiàn)范圍為。巖石孔隙中完全沒(méi)有水存在時(shí)的質(zhì)量密度，稱為干密度。巖石中孔隙全部被水充滿時(shí)的質(zhì)量密度，稱為飽和密度。3.巖石的孔隙率巖石的孔隙率是指巖樣中的孔隙體積與巖樣總體積之百分比。巖石的孔隙率愈大，其力學(xué)性質(zhì)愈差。4.巖石的吸水率 吸水率是指在自然條件下，巖樣中所含有的水分質(zhì)量與干巖樣的質(zhì)量百分比5.巖石的飽水率 巖石的飽水率是指在高壓水或抽真空或煮沸條件下巖樣吸水飽和后，吸入的水質(zhì)量與干巖樣質(zhì)量

44、之百分比6巖石的飽水系數(shù)巖石的飽水系數(shù)是其吸水率與飽水率之比巖石的水理性質(zhì)巖石的水理性質(zhì)主要指巖石的軟化性、透水性、溶解性和抗凍性等，是巖石與水作用時(shí)的性質(zhì)。巖石軟化性的指標(biāo)是軟化系數(shù)，巖石的軟化系數(shù)也稱飽水軟化因數(shù)，它是指飽水狀態(tài)下的巖樣極限單軸抗壓強(qiáng)度與枯燥狀態(tài)下的巖樣的極限單軸抗壓強(qiáng)度之比。2.巖石的透水性。巖石允許水通過(guò)的能力稱為巖石的透水性。一般用滲透系數(shù)(k)來(lái)表示。3.巖石的溶解性。巖石溶解于水的性質(zhì)稱為巖石的溶解性，常用溶解度來(lái)表示。4.巖石的抗凍性。當(dāng)巖石孔隙中的水結(jié)冰時(shí)，其體積膨脹會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力而使巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性破壞。巖石抵抗這種冰凍作用的能力稱為巖石的抗凍性。巖石的

45、力學(xué)性質(zhì)巖石力學(xué)性質(zhì)是指巖石在各種靜、動(dòng)力作用下所表現(xiàn)的性質(zhì)，它包括巖石的強(qiáng)度、變形性質(zhì)還有巖石的流變性等。1.巖石的強(qiáng)度巖石受力作用破壞主要有壓碎、拉斷和剪斷等形式，因此，巖石強(qiáng)度可分為抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度巖石的變形性是指巖石在外力作用下的應(yīng)變性能。程實(shí)踐中最常用的變形指標(biāo)有彈性模量、變形模量和泊松比三種。1彈性模量。應(yīng)力與彈性應(yīng)變的比值稱為巖石的彈性模量2變形模量。應(yīng)力與總應(yīng)變的比值，稱為巖石的變形模量3泊松比。巖石在軸向壓力作用下的橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變的比值是指巖石在外力不變的條件下，應(yīng)力或變形隨時(shí)間而變化的性質(zhì)。蠕變現(xiàn)象和松弛現(xiàn)象就是流變的兩種宏觀表現(xiàn)。其中蠕變是在外力不變的條件

46、下變形隨時(shí)間延續(xù)而不斷增長(zhǎng)，而松弛那么是應(yīng)力隨時(shí)間延續(xù)而不斷衰減。影響巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的因素影響巖石工程性質(zhì)的因素，主要是巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、水和風(fēng)化作用等。巖石是由礦物組成的，組成巖石的礦物成分不同，巖石的物理力學(xué)性質(zhì)也會(huì)有明顯的不同。巖石的結(jié)構(gòu)特征是影響巖石物理力學(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要因素。1結(jié)晶聯(lián)結(jié)的巖石；礦物的結(jié)晶顆粒靠直接接觸產(chǎn)生的力牢固地聯(lián)結(jié)在一起，結(jié)合力強(qiáng)，孔隙度小。對(duì)于礦物成分和結(jié)構(gòu)類(lèi)型相同的巖石，結(jié)晶顆粒的大小對(duì)巖石的強(qiáng)度有明顯影響。通常粗粒結(jié)構(gòu)巖石比細(xì)粒結(jié)構(gòu)巖石易風(fēng)化，不等粒結(jié)構(gòu)巖石比等粒結(jié)構(gòu)巖石易風(fēng)化。2由膠結(jié)物聯(lián)結(jié)的巖石構(gòu)造對(duì)巖石物理力學(xué)性質(zhì)的影響，主要是由礦物成分在

47、巖石中分布的不均勻性和巖石的結(jié)構(gòu)的不聯(lián)系性所決定的。1不均勻性；2不聯(lián)系性當(dāng)巖石受到水的作用時(shí)，水就沿著巖石中可見(jiàn)和不可見(jiàn)的孔隙、裂隙浸入，浸濕巖石自由外表上的礦物顆粒，并繼續(xù)沿著礦物顆粒間的接觸面向深部浸入，削弱礦物顆粒間的聯(lián)結(jié)，使巖石的強(qiáng)度受到影響。風(fēng)化是溫度、水、氣體及生物等綜合因素影響下，改變巖石狀態(tài)、性質(zhì)的物理化學(xué)過(guò)程。風(fēng)化是一種很普遍的地質(zhì)現(xiàn)象，分為物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化。3.4.1巖石按堅(jiān)硬程度分類(lèi).巖石按風(fēng)化程度的分類(lèi)第4章 巖體及其工程地質(zhì)性質(zhì)巖體是在地質(zhì)歷史過(guò)程中形成的、由巖石根本單元和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)組成的、賦存在一定的地應(yīng)力和地下水等地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。巖石和巖體的性質(zhì)

48、雖有聯(lián)系，但也有本質(zhì)區(qū)別。二者在工程性質(zhì)上的本質(zhì)區(qū)別在于巖體結(jié)構(gòu)面對(duì)強(qiáng)度和變形性質(zhì)的控制作用。巖體的強(qiáng)度、變形和滲透性主要受巖體中不連續(xù)面結(jié)構(gòu)面及其組合特征所控制。4.1 巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的排列與組合。研究巖體結(jié)構(gòu)既包括結(jié)構(gòu)面，又包括結(jié)構(gòu)體以及巖體結(jié)構(gòu)類(lèi)型。結(jié)構(gòu)面是指發(fā)育在巖體中，具有一定方向和延伸性，有一定厚度的各種地質(zhì)界面，如斷層、節(jié)理、層理及不整合面等。結(jié)構(gòu)體是指由結(jié)構(gòu)面切割而成的巖石塊體。 結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面按成因可分為原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面和次生結(jié)構(gòu)面三類(lèi)。原生結(jié)構(gòu)面:：沉積結(jié)構(gòu)面層理層面、軟弱夾層、不整合面、假整合面、沉積間斷面巖漿結(jié)構(gòu)面1侵入體與圍巖接觸面2巖脈、巖墻

49、接觸面3原生冷凝節(jié)理變質(zhì)結(jié)構(gòu)面1片理2片巖軟弱夾層構(gòu)造結(jié)構(gòu)面1節(jié)理2斷層3層間錯(cuò)動(dòng)4弱狀裂隙、劈理次生結(jié)構(gòu)面1卸荷裂隙2風(fēng)化裂隙3風(fēng)化夾層4泥化夾層5次生夾泥層2結(jié)構(gòu)面工程地質(zhì)研究結(jié)構(gòu)面研究的內(nèi)容，主要包括結(jié)構(gòu)面的規(guī)模、延展性、密度、形態(tài)、張開(kāi)度和充填膠結(jié)特征等，它們對(duì)結(jié)構(gòu)面的物理力學(xué)性質(zhì)有很大的影響。結(jié)構(gòu)體由各種成因的結(jié)構(gòu)面組合而形成的大小、形狀不同的巖石塊體稱為結(jié)構(gòu)體。根據(jù)其外形特征可大致歸納為：柱狀、塊狀、板狀、楔形、菱形和錐形六種根本形態(tài)不同形狀和不同產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)體，其穩(wěn)定程度各不相同。因此，結(jié)構(gòu)體形狀的劃分與巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)有很大關(guān)系。但就結(jié)構(gòu)體形狀來(lái)說(shuō)，楔形的比錐形及菱形的差，板狀結(jié)構(gòu)

50、體較柱狀、塊狀穩(wěn)定性差。 巖體結(jié)構(gòu)類(lèi)型根據(jù)?巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)?GB50021-2001可把巖體結(jié)構(gòu)化分為整體塊狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂狀結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)五類(lèi)巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)首先取決于巖體結(jié)構(gòu)類(lèi)型與特征，其次才是組成巖體的巖石的性質(zhì)(或結(jié)構(gòu)體本身的性質(zhì))。例如，散體結(jié)構(gòu)的花崗巖巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)往往要比層狀結(jié)構(gòu)的頁(yè)巖巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)要差。因此，在分析巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)時(shí)，必須首先分析巖體的結(jié)構(gòu)特征及其相應(yīng)的工程地質(zhì)性質(zhì)；其次再分析組成巖體的巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)，有條件時(shí)配合必要的室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)巖體(或巖塊)的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，加以綜合分析，才能確切地把握和認(rèn)識(shí)巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)。4.2 巖體

51、結(jié)構(gòu)面的變形及強(qiáng)度性質(zhì)大量的工程實(shí)踐證明，在工程荷載一般小于1MPa范圍內(nèi)工程巖體的失穩(wěn)破壞有相當(dāng)一局部是沿軟弱結(jié)構(gòu)面破壞的。巖體結(jié)構(gòu)面變形性質(zhì)大量資料和實(shí)驗(yàn)研究說(shuō)明，結(jié)構(gòu)面剪切變形曲線均為非線性曲線。按其剪切變形機(jī)理可分為脆性變形型和塑性變形型兩類(lèi)曲線。巖體結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度性質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究說(shuō)明，結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度的影響因素是非常復(fù)雜而多變的，從而致使結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度性質(zhì)也很復(fù)雜。影響結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度的因素主要包括結(jié)構(gòu)面形態(tài)、連續(xù)性、膠結(jié)充填情況及壁巖性質(zhì)、次生變化和受力歷史等等。4.3 巖體的力學(xué)性質(zhì)由于巖體內(nèi)部存在著結(jié)構(gòu)面和軟弱夾層，它們又可以延展到相當(dāng)廣闊的空間范圍，所以必然會(huì)對(duì)巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)(包括

52、物理、水理及力學(xué)性質(zhì))的不均勻性和各向異性產(chǎn)生顯著影響，這些工程地質(zhì)性質(zhì)一般也存在著明顯的不連續(xù)性。巖體的變形性質(zhì)1巖體應(yīng)力分布的不連續(xù)性2巖體剪切變形特征根據(jù)原位巖體剪切試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，巖體的剪切變形曲線十分復(fù)雜。沿軟弱結(jié)構(gòu)面剪切和剪斷巖體的剪切曲線明顯不同，沿平直光滑結(jié)構(gòu)面和粗糙結(jié)構(gòu)面剪切的剪切曲線也有差異。 巖體的強(qiáng)度性質(zhì)一般來(lái)說(shuō)，巖體強(qiáng)度低于巖石強(qiáng)度，僅在少數(shù)情況下，巖體強(qiáng)度才接近于巖石強(qiáng)度。垂直結(jié)構(gòu)面方向的巖體抗剪強(qiáng)度，接近于巖石的抗剪強(qiáng)度；平行結(jié)構(gòu)面或軟弱夾層的巖體抗剪強(qiáng)度，一般很低，它取決于巖體結(jié)構(gòu)面或軟弱夾層的抗剪強(qiáng)度；斜交結(jié)構(gòu)面方向的巖體抗剪強(qiáng)度，在其它條件相同情況下，主要隨剪

53、切面與結(jié)構(gòu)面夾角()而變化。巖體蠕變巖體蠕變可以劃分為三個(gè)階段。第一階段(OA段)，稱為減速(初始)蠕變階段，變形速度逐漸減小，至A點(diǎn)到達(dá)最小值。該階段在任一應(yīng)力值下均可出現(xiàn)。第二階段(AB段)，稱為等速蠕變階段，其變形緩慢平穩(wěn)，變形速度保持常量，一直持續(xù)到B點(diǎn)。第三階段(BC段)，稱為加速蠕變階段，它出現(xiàn)在應(yīng)力值等于或超過(guò)巖體的蠕變極限應(yīng)力條件下，其變形速度逐漸加快，最終導(dǎo)致巖體破壞。巖體的三個(gè)蠕變階段，并不是在任何應(yīng)力值下都可全部出現(xiàn)。應(yīng)力值較小，巖體僅出現(xiàn)第一階段或第一與第二階段；應(yīng)力值等于或超過(guò)巖體極限能力，巖體才可能蠕變至破壞。通常把蠕變破壞的最低應(yīng)力值，稱為長(zhǎng)期強(qiáng)度。巖體破壞方式與

54、漸進(jìn)破壞巖體剪切破壞可劃分為重剪破壞、剪斷破壞和復(fù)合剪切破壞三種形式。巖體破壞是一個(gè)漸進(jìn)開(kāi)展的復(fù)雜過(guò)程。這個(gè)過(guò)程大體可劃分為初裂前階段、漸進(jìn)破壞階段和加速破壞階殷。4.4 巖體的工程分類(lèi).1巴頓巖體質(zhì)量(Q)分類(lèi) 1. 巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD確定 美國(guó)伊利諾斯大學(xué)根據(jù)金剛石鉆進(jìn)的巖芯采取率，提出用RQD值評(píng)價(jià)巖石質(zhì)量的好壞。RQD的定義是：用直徑為75mm的金剛石鉆頭和雙層巖芯管在巖石中鉆進(jìn)，連續(xù)取芯，回次鉆進(jìn)所取巖芯中，長(zhǎng)度大于10cm的巖芯段長(zhǎng)度之和與該回次進(jìn)尺的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。2. 巴頓巖體質(zhì)量(Q)分類(lèi)式中：RQD巖石質(zhì)量指標(biāo)；JR節(jié)理組數(shù)；J節(jié)理粗糙度系數(shù)；Ja節(jié)理蝕變系數(shù)；Jw裂隙

55、水折減系數(shù)；SRF應(yīng)力折減系數(shù)。4.4.2巖體地質(zhì)力學(xué)分類(lèi)RMR分類(lèi)RMR分類(lèi)是由畢昂斯基Bieniawski在1974提出的，分類(lèi)系統(tǒng)由巖塊強(qiáng)度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理?xiàng)l件及地下水5類(lèi)參數(shù)組成。按?工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?GB5021894分級(jí)1確定巖體根本質(zhì)量2巖體根本質(zhì)量分級(jí)1巖體根本質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算。巖體根本質(zhì)量指標(biāo)BQ注意，使用本式時(shí)，應(yīng)遵守以下限制條件：1)當(dāng)90+30時(shí)，應(yīng)以=90+30和代入計(jì)算Q值；2當(dāng)+0.4時(shí)，應(yīng)以代入計(jì)算Q值。3結(jié)合工程具有情況，對(duì)BQ進(jìn)行修正，修正值BQ按下式計(jì)算： BQ=BQ-100(K1+K2+K3)式中： K1地下水影響修正系數(shù)； K2主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)； K3初始應(yīng)力狀態(tài)修正系數(shù)。第5章 土的成因