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土力學(xué)主講人:張向東遼寧省精品資源共享課《土力學(xué)》教案課次:第2次主要內(nèi)容:內(nèi)力地質(zhì)作用與外力地質(zhì)作用;礦物與巖石。重點內(nèi)容:外力地質(zhì)作用;巖石按成因分類。教學(xué)參考書:張向東主編.土力學(xué).北京:人民交通出版社,2011第一章工程地質(zhì)§1.1概述從上面分析可以看出,工程地質(zhì)與土木工程的關(guān)系極為密切,因為各種房屋建筑工程、道路工程、鐵道工程、橋梁工程等都是建在地球表面上的,都要與土體打交道。建筑場地的工程地質(zhì)條件,直接影響土木工程的設(shè)計方案、施工工期與工程投資。下面,先講一些有關(guān)土質(zhì)學(xué)方面的內(nèi)容。一、地質(zhì)作用1.內(nèi)力地質(zhì)作用由地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能引起,如:巖漿活動;地殼運(yùn)動;變質(zhì)作用等。
2.外力地質(zhì)作用由太陽輻射能和地球重力位能引起,如:風(fēng)化;剝蝕;搬運(yùn);沉積作用等。二、風(fēng)化作用物理風(fēng)化是指由于溫度變化、水的凍脹、波浪沖擊、地震等引起的物理力使巖體崩解、碎裂的過程。
當(dāng)氣溫升高時,巖石膨脹產(chǎn)生壓應(yīng)力;當(dāng)氣溫降低時,巖石收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力。二者頻繁交替,使巖石表層產(chǎn)生眾多裂隙,最終崩解;水凍脹時產(chǎn)生體積膨脹或鹽類結(jié)晶膨脹,以及波浪沖擊力和地震力等加速了巖石的崩解過程;物理風(fēng)化使巖體逐漸變成細(xì)小的顆粒,土中的碎石、礫石、砂等粗顆粒便是巖石物理風(fēng)化的產(chǎn)物。
2.化學(xué)風(fēng)化是指巖石與空氣、水和各種水溶液相互作用的過程,使巖石顆粒變細(xì),同時使其礦物成分發(fā)生變化,形成大量細(xì)微顆粒和可溶鹽類。
化學(xué)風(fēng)化作用不僅破壞了巖石的結(jié)構(gòu),而且使化學(xué)成份改變,形成新的礦物。粘土顆粒和鹽類,便是巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后的產(chǎn)物。3.生物風(fēng)化由動物、植物和人類活動對巖體的破壞作用稱生物風(fēng)化。例如:長在巖石縫隙中的樹,因樹根伸展使巖石縫隙擴(kuò)展,最終開裂;活動在地表淺層的動物如老鼠、蚯蚓、螞蟻等也可使巖石破碎成土;人們開采礦山、石材,修鐵路,打隧道,劈山修公路等活動使巖石破碎成土。三、剝蝕
風(fēng)化后的巖石產(chǎn)物,在外力作用下從母巖分離的現(xiàn)象稱為剝蝕。四、搬運(yùn)
巖石碎塊或巖屑從母巖分離后,到達(dá)新的平衡位置,稱為搬運(yùn)。1.搬運(yùn)方式(1)風(fēng)(2)流水(3)冰川(4)雪崩(5)重力(自然起伏地形形成高差,在自重作用下由高處向低處)(6)人工填運(yùn)2.伴隨現(xiàn)象(1)磨圓
(2)進(jìn)一步的破碎或開裂,這是由于相互碰撞、磨擦或冰凍作用的結(jié)果。(3)分選現(xiàn)象:在搬運(yùn)過程中,同一粒組范圍的顆粒集聚在同一地區(qū),大顆粒的巖石碎塊搬運(yùn)距離一般較近,而細(xì)小的顆粒可被搬運(yùn)到較遠(yuǎn)的地方沉積下來。五、沉積
巖石碎塊和巖屑,經(jīng)搬運(yùn)后在某地帶堆積下來,稱為沉積?!?.2礦物與巖石
一、主要造巖礦物1.礦物:是地殼中具有一定化學(xué)成份和物理性質(zhì)的自然元素或化合物,是組成巖石細(xì)胞。目前已發(fā)現(xiàn)的礦物有三千多種,但常見的造巖礦物僅三十多種。§1.2礦物與巖石
2.礦物種類(1)原生礦物:由巖漿冷凝而成,如石英、長石、角閃石、輝石、云母等。(2)次生礦物:由原生礦物風(fēng)化產(chǎn)生,如長石風(fēng)化產(chǎn)生高嶺石、角閃石風(fēng)化產(chǎn)生綠泥石等。二、巖石1.巖石的類型(按成因)(1)巖漿巖(火成巖):地殼下面融巖漿侵入地殼或噴出地面冷凝結(jié)晶后而形成的巖石。(2)沉積巖:巖石經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)至低洼處而沉積,在常溫常壓下,受到壓緊、化學(xué)物的膠結(jié)、再結(jié)晶或硬結(jié)等成巖作用而形成的巖石。沉積巖石分布廣泛,約占地球表面的75%。(3)變質(zhì)巖:在高溫高壓下,或化學(xué)性活潑物質(zhì)作用下,使原來巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造甚至礦物成份改變而形成的一種新的巖石,稱為變質(zhì)巖。2、巖石的性質(zhì)(1)強(qiáng)度大;(2)壓縮性低;(3)透
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