復習重點-工程地質與水文地質2014-2015(2)講述

工程地質與水文地質復習重點緒論

工程地質學：研究與工程建設有關的地質理論，研究工程活動與地質環(huán)境相互關系，應用于工程規(guī)劃、設計、施工與正常使用。是地質學的一個分支。

水文地質學：研究地下水的形成、分布、埋藏和運移的規(guī)律，為合理利用地下水和有效防治地下水的危害提供科學論據(jù)和依據(jù)。是研究地下水的科學。礦物二.自然界中的礦物

天然產出的、具有一定化學成分和

內部晶體結構的均勻固體，通常由無機作用所形成

礦物的集合體

稱為巖石

巖石是混合物

請注意

分清巖石和礦物礦物肉眼鑒定主要是依據(jù)礦物的

?晶體形態(tài)

?光學性質

?

力學性質

?

其它一些物理性質

礦物的條痕實際上就是礦物粉末的顏色,一般,從瓷板上劃出的線條顏色來確定。

有些礦物的顏色與條痕一致，如金的顏色和條痕都是金黃色;

而有些礦物的顏色同條痕不相同,如赤鐵礦不管外表是暗紅色還是鐵黑色，但它的條痕總是櫻紅色;

礦物光學特征－－－條痕

礦物被敲打后，沿一定方向規(guī)則破裂的性質，叫做解理。

這種破裂面就稱為解理面。解理面一般非常平滑而有光澤。不同礦物或同一礦物的不同方向上，解理發(fā)育的程度是不一樣的。礦物的解理只有一個方向，稱一組解理；礦物的解理有兩個方向，稱二組解理；礦物甚至有三個或四個方向的解理，稱多組解理。

解理

礦物斷口

貝殼狀斷口

礦物受打擊后所產生的不規(guī)則的破裂面。

貝殼狀斷口：礦物破裂后具有彎曲的凸面或凹面和同心狀構造，很象貝殼，如石英的斷口巖漿巖

§1概念

◆

巖漿——上地幔或地殼深處，天然產出的成分以硅酸鹽為主的高溫溶融物質。

化學成分：

ＳiＯ2為主大量Ａl2Ｏ3、ＭgO、FeO……

富含揮發(fā)份：Ｈ2O、ＣＯ2、ＮＨ2、Ｈ2Ｓ

物理性質：溫度高（６５０°－１４００℃）壓力大（幾千大氣壓）粘稠流體巖漿類型依據(jù)SiO２含量的多少，巖漿可分為四種基本類型：

●

酸性巖漿（SiO２

65％）

●

中性巖漿（SiO２65～52％）

●

基性巖漿（SiO２52～45％）

●

超基性巖漿（SiO２

45％）

基性巖漿——溫度高、壓力小、稀

酸性巖漿——溫度低、壓力大、稠

巖漿在地下深處形成之后，常沿著靜巖壓力較小的破碎帶或軟弱帶向上運移或噴溢到地表面上來，這個作用過程就稱為巖漿作用。

巖漿在向上運移、侵位后，在地殼上部某處冷凝下來，此作用過程就叫侵入作用此時冷凝而成的巖石就稱為侵入巖巖漿直接噴出地表后冷凝成巖的作用過程，稱火山作用。冷凝而成的巖石稱火山巖或噴出巖

噴出作用

淺成侵入作用深成侵入作用巖漿作用侵入作用§2噴出作用與噴出巖

一、噴出活動與火山構造

噴出活動（火山活動、火山爆發(fā)）巖漿噴出地表在地表冷凝的全部過程。

活火山（activevolcano）

——現(xiàn)代仍在活動或周期性活動。

休眠火山（dormantvolcano）

——人類史后噴發(fā)過，但長期以來靜止

死火山（extinctvolcano）

——人類史前噴發(fā)過，史后從未噴發(fā)火山噴發(fā)類型

裂隙式噴發(fā)——巖漿從地表狹長的裂隙溢出。地史早期多。通常地球形成初期，地殼薄，此方式較多。（現(xiàn)代冰島）

中心式噴發(fā)——巖漿沿火山通道從火山口噴出火山地形：

中心式火山噴發(fā)形成的地形常呈錐狀，稱為火山錐。在火山錐的頂部常有低洼的部位，略呈圓形，邊緣很陡，火山物質由此噴出，稱為火山口?；鹕絿姲l(fā)停止后，火山口積水就成為火山口湖。與火山口相連的巖漿通道叫火山頸（也稱火山喉管）。裂隙式噴發(fā)形成的地形為熔巖流和熔巖被。

熔巖是熔漿流動過程中冷凝的，具各種形態(tài)（均反映出流動痕跡）：

熔巖被、舌狀熔巖流，繩索狀溶巖，

枕狀熔巖，熔巖瀑布

地表熔巖可組成大面積高原，如印度的德干高原，由玄武巖組成，厚3000米，面積100平方公里。

地表熔漿冷凝形成的玄武巖柱

(由橫截面呈六邊形的柱狀節(jié)理造成)

世界火山分布

現(xiàn)代世界上活火山500多座，主要分布板塊邊界上：

?環(huán)太平洋火山帶

——中、酸性

?地中?！∧峄鹕綆?/p>

——基、酸性

?洋脊火山帶

——基性

環(huán)太平洋火山帶地中海－印尼火山帶

洋脊火山帶我國火山分布

我國臺灣處于環(huán)太平洋帶上，有火山十六座

——活火山黑龍江德都五大蓮池，二百多年前仍有噴發(fā)

——休眠火山

南京江寧方山、六合桂子山(燕山期火山)——死火山§3.侵入作用及侵入巖

侵入作用——巖漿由地下深處向上運移，未達到地表而在地下占居一定空間并冷凝成巖的過程。

侵入作用形成的巖漿巖稱侵入巖體

侵入巖體的產狀是指巖體的形態(tài)、大小、與圍巖的接觸關系以及它形成時所處的深度與環(huán)境。侵入體產狀（按形態(tài)、大小、與圍巖的關系等劃成）：

巖墻（巖脈）：狹長板狀侵入體。

巖床

：板狀侵入體。延展方向與圍巖層理平行

巖盆與巖蓋

：中凹邊凸延展方向與水平層理一致

巖株及巖基：規(guī)模大

侵入體產狀巖漿巖產狀巖墻巖床巖基巖株

巖墻巖基巖床火山口

火山頸熔巖流剝蝕作用使侵入體露出地表

成分生成環(huán)境超基性巖漿巖SiO2<45%基性巖漿巖45-52%中性巖漿巖45-65%酸性巖漿巖SiO2>45%噴出巖科馬提巖玄武巖安山巖流紋巖淺成巖苦橄玢巖輝綠巖閃長玢巖花崗斑巖深成巖橄欖巖輝長石閃長巖花崗巖巖漿巖類型沉積巖外動力地質作用的定義大氣、水和生物在太陽輻射下能、重力能和日月引力能的影響下產生的動力，對地表所進行的各種作用。能量來源：地球外部作用范圍：地表結果：減小地表起伏、夷平高差。

外動力地質作用的類型?

風化作用?剝蝕作用?搬運作用?沉積作用

?固結成巖作用風化作用：

組成地殼的巖石在地表的常溫、常壓下，由于氣溫變化、氣體、水容液及生物的共同作用，在原地遭受破壞的過程。

剝蝕作用

巖石受外力作用而破壞，破壞產物同時被搬走。

搬運作用

將風化、剝蝕物搬運到它處。

沉積作用

搬運物在條件適宜的地方堆積沉淀下來。固結成巖作用

松散沉積物（任何動力搬來的機械的或化學的）轉變?yōu)閳杂驳某练e巖。

沉積巖

松散的沉積物經(jīng)過壓實、膠結或重結晶形成的堅硬的巖石叫沉積巖沉積巖一般只保存在溫度低于200℃，靜巖壓力在200MPa以下的環(huán)境中分選性

——

巖石中碎屑顆粒粗細均勻程度

好>75%;

差<50%磨圓度——

碎屑顆粒棱角的磨損程度。圓狀次圓狀次棱角狀棱角狀

分選性、磨圓度反映了搬運介質的性質及距離的遠近。以結構成熟度的高低來綜合描述。通常成熟度高說明分選性、磨圓度好搬運距離遠；成熟度低說明分選性、磨圓度不好搬運距離近。

沉積巖的類型

火山碎屑沉積巖：火山角礫巖、凝灰?guī)r等。

碎屑沉積巖：礫巖、砂巖、泥巖、頁巖等。

化學及生物化學沉積巖：灰?guī)r、硅質巖、磷質巖等。

生物沉積巖：生物碎屑灰?guī)r、煤等。

概念——指由沉積物的成分、結構、顏色及顆粒形狀等沿垂向的變化而顯示出來的成層現(xiàn)象。

層與層的差異，是由于不同時期沉積作用的，環(huán)境及性質的變化而造成的，每一層為同時、同沉積條件下形成的，所以表現(xiàn)為層內的均一性，而層間由于條件變化，表現(xiàn)為層間差異性。

層理構造變質巖

巖漿巖占地殼總體積的64.7%；

沉積巖占地殼總體積的7.9%，占陸地表面積的75%；

變質巖占地殼總體積的27.4%。

變質作用

——巖石基本上在固態(tài)下，由于溫度、

壓力及化學活動性流體的作用,

而使巖

石成分、結構、構造等發(fā)生變化的地質作用。

由變質作用形成的巖石變質巖。

原巖

變質作用

變質巖

巖漿巖正變質巖

沉積巖負變質巖

在變質作用過程中溫度、壓力和化學活動性流體等各種因素是相互配合的，而在不同的地質條件下，主導因素不同，顯出不同的變質特征。（２）動力變質作用（３）區(qū)域變質作用（１）接觸變質作用變質作用的基本類型：（４）混合巖化作用

變質作用的類型與在地殼中發(fā)生的部位

當原已形成的巖石，一旦改變其所處的形成時的環(huán)境，巖石將隨之發(fā)生改造，而轉化為其它類型巖石。

§4

、三大類巖石的互相轉化

三大類巖石的分布狀況為：

巖石圈表層大陸面積

，沉積巖70％，巖漿巖20％，變質巖10％

巖石圈表層總面積

巖漿巖占總面積的76％，沉積巖20％，變質巖不足4％。

巖石圈的總體積

沉積巖約占總體積的5％，巖漿巖35％，變質巖60％。

地質作用與三大巖類的形成變質作用巖漿作用沉積作用沉積巖變質巖巖漿巖三大巖類的相互轉化

出露到地表面的巖漿巖、變質巖與沉積巖，在大氣圈、水圈與生物圈的共同作用下，可以經(jīng)過風化、剝蝕、搬運作用而變成沉積物，沉積物埋到地下淺處就硬結成巖--重新形成沉積巖。

沉積巖變質巖巖漿巖

埋到地下深處的沉積巖或巖漿巖，在溫度不太高的條件下，可以以固態(tài)的形式發(fā)生變質，變成變質巖.沉積巖變質巖巖漿巖

不管什么巖石，一旦進入高溫（大于700～800℃）狀態(tài)，巖石就將逐漸熔融成巖漿。巖漿在地下淺處冷凝成侵入巖，或噴出地表而形成火山巖。沉積巖變質巖巖漿巖三大巖類的相互轉化三大巖類的形成與轉化正如論述人類社會的發(fā)展歷史，可以社會發(fā)展的主要事件，作為時間的概念。類似于社會年代，對整個地球發(fā)展演化的歷史，對地質歷史中發(fā)生的地質事件的論述、記述、研究也需要一套相應的地質年代。地質年代相對年代（地質事件發(fā)生的先后順序）絕對年代（地質事件發(fā)生距今多少年）怎樣知道地球的過去？巖層——

層狀巖石（包括沉積巖、層狀變質巖、層狀火山巖）。

地層——在一定地質時期內所形成的巖層

地層＝巖層＋時間（年代）

地球的歷史就記錄在巖石中§１.相對年代的確定

相對年代的確定就是要判斷一些地質事件發(fā)生的先后關系。這些地質事件保留在地質歷史留下的物質紀錄中?？筛鶕?jù)幾個基本原則來判斷：

地層層序律

生物層序律

切割穿插定律?

地層層序律——

原始產出的地層具有下老上新的層序規(guī)律。

由于后期地殼運動經(jīng)常使地層發(fā)生變動（傾斜、倒轉等）改變了原始的地層層序，§１.相對年代的確定相對年代的確定就是要判斷一些地質事件發(fā)生的先后關系。這些地質事件保留在地質歷史留下的物質紀錄中?？筛鶕?jù)幾個基本原則來判斷

地層層序律

?生物層序律

切割穿插定律

化石

——

埋藏在巖層中的地歷史時期的生物遺體或遺跡。（殼、骨、蛋等硬體及活動痕跡）。

人類對現(xiàn)代生物及古生物的研究，認識到生物的演化是從簡單到復雜、從低級到高級不斷發(fā)展。具有不可逆的生物演化規(guī)律。

生物層序律

年代越老的地層中所含生物越原始，越簡單、越低級；年代越新的地層所含生物越進步、越復雜、越高級。

不同時期地層中含有不同類型的化石及其組合，而相同時期且在相同相通的地理環(huán)境下所形成的地層（只要原先海或陸相通，無論相距多遠）都含有相同的化石及其組合。不同地區(qū)的地層對比生物化石使不同地區(qū)的巖層劃分與對比成為可能不同地區(qū)的地層對比地層層序律和生物層序律為不同地區(qū)的巖層劃分與對比提供了依據(jù)。標準化石地質歷史中，演化快，延續(xù)時間短，特征顯著，數(shù)量多，分布廣的生物化石。如，三葉蟲、筆石、腕足動物對用于地層劃分與對比的生物化石要求有一定的條件：

對于侵入體之間或侵入體與圍巖之間的相對年代（順序）的確定，可使用切割定律。切割穿插定律

——

侵入者年代新，被侵入者年代老，切割者年代新，被切割者年代老。

§2.絕對年齡的確定人們很早就一直在探索測定巖石年齡（絕對年代）的方法，直到放射性元素發(fā)現(xiàn)之后，才能找到了令人信服的有科學依據(jù)的測年方法————

同位素測年

盧瑟福1903年提出放射性元素的原子會蛻變，即自行分裂為另外的原子，并在以后的實驗中得到證實。

編年單位

編年首先確定年代的單位，然后編制出年代表

地質年代單位

年代地層單位

宙———宇代————界紀————系世—————統(tǒng)期—————階

同位素年齡(百萬年）第四紀(系)Q

0

新生代(界)新近紀(系)

古近紀(系)R

65

白堊紀(系)K

中生代（界）侏羅紀(系)J

三迭紀(系)T 245

二疊紀(系)P

石炭紀(系)C

泥盆紀(系)D

古生代(界)志留紀(系)S

奧陶紀(系)O

寒武紀(系)C540

地質年代表顯生宙(宇)

元古代(界)

震旦紀(系)

800

太古代(界)隱生宙同位素年齡(百萬年）(宇)

巖石地層單位(地方性地層單位)

地層的物質組成是巖石（巖層），在地層劃分對比中，對一個地區(qū)首先根據(jù)巖石特征把地層分層，分層的單位為巖石地層單位：

群

組

——最基本的巖石地層單位

段

層

大家已有了巖石的概念：巖漿、沉積巖、變質巖，它們是不同的地質環(huán)境和不同的地質作用下形成的。

侵入巖是在地下形成，但現(xiàn)在大量突出地表，甚至形成高山，如五臺山、黃山等由侵入巖或其變質巖組成；沉積巖，原始應水平沉積，地表大量傾斜、彎曲、斷裂。

這些說明地殼上巖石發(fā)生了運動，發(fā)生變形、變位，改變了原來的狀態(tài)。

§1

概念

地質構造是地殼運動的產物，其規(guī)模有大有小，大的如構造帶（數(shù)千km），小的如巖石的片理。是地殼運動在巖層和巖體中所造成的永久變形。主要由地球內動力地質作用引起地殼變化，使巖層或巖體發(fā)生變形和變位的運動稱地殼運動。地殼運動的結果形成了不同的構造形跡——褶皺、斷裂等。地殼運動也稱為構造運動——控制著海、陸變遷及其分布輪廓，地殼的隆起和坳陷，山脈和海溝的形成。地殼運動至今仍在發(fā)展運動中，一般認為晚第三紀（距今2500萬年）以來的構造運動為新構造運動。而又將人類歷史時期至現(xiàn)在所發(fā)生的新構造運動稱為現(xiàn)代構造運動。地殼運動按其運動方向分為水平運動和垂直運動。水平運動：巖層受水平擠壓或引張作用的運動。使巖層產生褶皺、斷裂。垂直運動：地殼垂直的升降運動，地殼大面積上升和下降，形成大規(guī)模的隆起和坳陷。

地殼運動的速率：一般以緩慢漸變的方式進行，以mm/y計，不易為人所察覺，也有表現(xiàn)十分強烈，短期內發(fā)生快速突變，如火山爆發(fā)、地震等。水平構造

未經(jīng)構造變動的沉積巖層，其形成時的原始產狀是水平的，先沉積的老巖層在下，后沉積的新巖層在上，形成產狀近似水平的構造——水平構造，亦稱水平巖層。水平巖層多分布在大范圍內均勻指升或下降的地區(qū)，如陜北的中生界地層。傾斜構造由于地殼運動使原始水平的巖層發(fā)生傾斜，巖層層面與水平面之間有一定夾角的巖層，為傾斜構造（傾斜巖層）。常是褶皺的一翼或斷層的一翼，大區(qū)域內同一方向傾斜和傾角基本一致的巖層又稱單斜構造。傾斜構造的產狀——可用巖層層面的走向、傾向和傾角三個產狀要素表示。

相背分離水平運動相向擠壓剪切

垂直運動——差異升降

地殼運動（構造運動）

——地殼的機械運動。

類型垂直運動在地層中的反映地層的接觸關系整合接觸：巖石圈緩慢下降不整合接觸：顯著的升降和水平擠壓作用平行不整合：顯著的升降巖石的變形

彈性變形不留痕跡塑性變形：褶皺和斷裂地殼運動的結果為巖石變形變位，導致地質構造的形成。

巖石變形——地殼中巖石變改了原有的空間位置和形態(tài)。地質構造——巖石變形的產物包括褶皺、斷裂兩大類。變形的類型§2.

褶皺和斷裂

褶皺和斷裂是地質構造的兩大類型，是由于巖石的運動改變了原來空間位置和形態(tài)而形成的。一、巖層空間位置的測定

地質上以巖層的產狀來描述其空間位置，包括巖層的走向、傾向、傾角，稱產狀三要素

產狀三要素：1.走向：走向線———巖層面同任意水平面的交線（巖層層面上的任意一條水平線）。

走向———走向線兩端所指的方向。以方位角來表示。

注意：我們強調了兩端所指的方向，因此走向的方位角有２個，相差180o走

向線

產狀三要素：2.傾向:

最大傾斜線———巖層面上與走向線垂上的向下延伸的線。

傾向———最大傾斜線的水平投影所指的方向，以方位角表示。傾向只有一個方向，且與走向垂直。

走向＝傾向+90o傾向最大傾斜線

產狀三要素：傾角傾角在0~90°變化。3．傾角：巖層面與水平面之間的夾角。最大傾斜線與其在水平面上投影線之間的夾角。

二、褶皺構造

巖層受力后，發(fā)生彎曲，改變了原有的空間位置和形態(tài)，但其連續(xù)性未受到破壞，稱褶皺。單一彎曲稱褶曲。

褶曲的幾何要素（褶曲的描述）

核

翼

軸面

樞紐

軸跡

褶曲兩大基本類型

向斜———

水平巖層受力后下凹彎曲。兩翼地層相向傾斜核部地層時代最新兩翼地層時代漸老

背斜———

水平巖層受力后上凸彎曲。兩翼地層相背傾斜核部地層時代最老兩翼地層時代漸新

三、斷裂構造

斷裂———

巖層在外力作用下失去連續(xù)性和完整性。

節(jié)理、裂隙

——無位移（僅有斷裂面）。

斷層

——

有一個或一組斷裂面，兩側巖層有明顯位移（錯動）

斷層描述

1.斷層面（帶）——巖層斷裂面，兩側巖層相對位移，有平面也有曲面可以產狀三要素來描述。

2.斷層線——斷裂面與地面交線。斷層出露線，直線或曲線。3.斷盤——

斷層面兩側被切斷的巖塊

按斷層面與斷盤關系（位置關系）分：

上盤、下盤、東南盤、西北盤等；

按兩盤相對位移（運動）方向分：

上升盤、下降盤。上盤下降盤下盤上升盤斷層面斷層的描述斷層分類：

按兩盤相對位移的方向分：

正斷層

——

上盤下降、下盤上升。

逆斷層

——

上盤上升、下盤下降。其中逆掩斷層：斷面傾角小<25°。

平移斷層

——

兩盤水平錯動（斷面近直立）。

(走滑斷層)

斜滑斷層

(兼有平移和正斷層的性質)正斷層平移斷層斜滑斷層逆斷層

按斷層走向與巖層走向的關系分：

縱斷層（走向斷層）——

斷層面走向與走向一致。橫斷層（傾向斷層）——斷層面走向與走向垂直。斜向斷層——斷層面走向與走向斜交?！?.

地層接觸關系一、整合

表現(xiàn)：新老地層產狀一致，巖性變化及古生物演化漸變而連續(xù)，新老地層時代連續(xù)，其間沒有地層缺失。

說明：地層形成的過程中基本保持穩(wěn)定的沉積環(huán)境，構造運動主要是地殼緩緩下降，即使有上升，也未使沉積層面上升到水平面之上遭受到剝蝕。

整合表示：

二、假整合（平行不整合）

表現(xiàn)：新老地層產狀一致，巖性及古生物演化突變，地層時代不連續(xù)，有地層缺失。新地層之下常有底礫巖。底礫巖——下部時代較老的地層遭到剝蝕后形成的巖石碎塊，重新膠結成巖，保留在新地層之下。

說明：老地層沉積后地殼有明顯的均衡上升（水平抬升），遭受剝蝕后，地殼又均衡下降，接受新地層的沉積，雖然有部分地層缺失掉，但新老地層產狀沒變，假整合的表示：-----------三、不整合（角度不整合）

表現(xiàn)：

新老地層產狀不一致，巖性及古生物變化突變，有地層缺失，新老地層之間有廣泛的剝蝕面。新地層之下常見底礫巖。

說明：老地層形成之后有強烈的構造運動，形成褶皺、斷裂，同時長期遭受風化剝蝕，而后又下降接受新地層的沉積。

不整合的表示：四、侵入接觸：

侵入體和被侵入圍巖之間的關系。

侵入接觸捕虜體五、沉積接觸

表現(xiàn)：沉積的地層直接覆蓋在侵入體之上，其間有廣泛的剝蝕面，剝蝕面與沉積巖層平行，沉積巖中無接觸變質現(xiàn)象。沉積接觸§5地質圖一、

地質圖的基本內容將自然界的地質情況，用規(guī)定的圖倒符號，按一定的比例縮小投影繪制在平面上。是反映一個地區(qū)各種地質現(xiàn)象和地質條件的圖件。地質圖的類型：工程上常用的基本圖件。1）普通地質圖：表示某區(qū)域地層巖性和地質構造的基本圖件，把出露在地表不同地質時代的地層分界線和主要構造線的分布，測繪在地形圖上編制而成，并附以典型地質剖面圖和地層柱狀圖。2）地貌及第四紀地質圖：根據(jù)第四系沉積層的成因類型、巖性和生成年代，以及地貌成因類型、形態(tài)特征不同而綜合編制的圖件。3）水文地質圖表示地下水的水文地質條件的圖件。4）工程地質圖根據(jù)工程地質條件而編制；在相應比例尺的地形圖上表示各種工程地質勘察工作成果的圖件。5）地質剖面圖：反映地表以下某一斷面地質條件的圖件。綜合地層柱狀圖：綜合反映一個地區(qū)各地質年代的（鉆孔柱狀圖），地質特征、厚度和接觸關系的圖件。2、地質圖的規(guī)格：標注——圖例、比例尺、編制單位、編制日期等。圖例——各種顏色和符號，說明所有出露地層的新老順序、巖石成因、產狀、構造形態(tài)。比例尺：其大小反映圖的精度，大-精度高，與工程要求有關。二、地質條件在地質圖上的表現(xiàn)形式1、地層的巖性：由巖層產狀和地形間的關系確定。1）水平巖層：傾角0°

地層界線與地形等高線重合或平行，常形成閉合曲線。2）直立巖層：傾角90°順巖層走向為一直線或曲線。3）傾斜巖層：傾斜巖層的傾向與地形坡向：相反時：地層界線的彎曲方向與地形等高線的彎曲方向一致。相一致時：若巖層傾角大于地形坡角，地層界線彎曲方向與地形等高線彎曲方向相反。相一致時：若巖層傾角小于地形坡角時，方向相同，但地層界線的彎曲程度明顯大于等高線的彎曲度。第四章巖體穩(wěn)定分析

巖石受構造變動，風化作用和卸荷作用等各種內、外力地質作用，被各種結構面（層面、節(jié)理、斷層、片理）所切割，使巖體成為多裂隙的不連續(xù)介質。從工程地質觀點，巖體的主要特征概括為：1）巖體是地質體的一部分，要研究它們的現(xiàn)狀，還要研粉其歷史；2）體中的結構面是巖體力學強度相對薄弱的部位，這導致巖體力學性能的不連續(xù)性，不均一性、各向異性。巖體的軟弱結構面常成為巖體穩(wěn)定性的控制面。3）巖體在工程荷載作用下的變形與破壞，主要受各種結構面及其組合形式的控制。巖體的結構特征不同，巖體的變形與破壞機制也不同。4）巖體中的復雜應力場：自重應力，構造應力。巖體穩(wěn)定分析：力學分析、對比分析、結構分析§4-1巖體的結構特征

巖體結構的兩個要素：結構面和結構體。結構面：（地質界面）斷層、節(jié)理、層理、軟弱夾層、不整合面結構體：是由結構面切割后形成的巖石塊體一、結構面的成因類型1、原生結構面：是在巖體成巖過程中形成的。沉積結構面：沉積巖在沉積和沉巖過程中形成的結構面，它包括層理面，軟弱夾層、沉積間斷面、不整合面，泥化夾層，對工程巖體穩(wěn)定影響大。巖漿結構面：巖漿侵入及冷凝過程中形成的結構面，包括與圍巖的接觸面及原生節(jié)理。變質結構面：分為殘留結構面和重結晶結構面。殘留結構面：沉積巖經(jīng)淺變質后形成。重結晶面：片理、片麻理面。2、

構造結構面：是構造運動過程中形成的破裂面：斷層、節(jié)理、層間錯動。影響巖體的完整性力學性質。3、次生結構面：在巖體形成后，外營力作用下形成，卸荷裂隙、風化列隙、次生泥夾層等。泥化夾層是原生軟弱夾層在構造和地下水的作用下形成。§4-2巖體穩(wěn)定性分析

巖體的失穩(wěn)破壞，往往是一部分不穩(wěn)定的結構體沿某些結構面拉開，并沿著另外一些結構面向著一定的臨空面滑移的結果。這就揭示了切割面、滑動面、臨空面是巖體穩(wěn)定性破壞的必備邊界條件。巖體穩(wěn)定性結構分析的步驟：第一步：調查、統(tǒng)計、分析研究巖體結構面的類型、產狀、特征。第二步：對各種結構面及空間組合關系進行圖解分析，在工程實踐中多采用赤平極射投影的圖解分析方法。第三步根據(jù)以上分析，對巖體的穩(wěn)定性作出評價。一、赤平極射投影的原理赤平極射投影，是利用一個球體作為投影工具。赤平極射投影，實質上就是把物體置于球體中心，將物體的幾何要素(點、線、面)投影于赤平面上，化立體為平面的一種投影。7-2震級與烈度一、

地震震級：指一次地震時，震源處釋放能量的大小

二、

地震烈度：指地震時受震區(qū)的地面及建筑物遭受影響的程度

震中烈度m=0.58I0+1.5地震烈度表：P139表7-4工程設計中：基本烈度場地烈度：在同一個基本烈度區(qū)，由于建筑物場地的地質條件不同，往往在同一次地震下，地震烈度并不相同。巖石地基一降低1度，淤泥類土，飽和粉細砂一提高1-2度設計烈度3.按震級大小分類大地震M≥7；中地震或強震7>M≥5；小地震或有感地震5>M≥2；微震M<2第五章常見不良地質現(xiàn)象

崩塌、滑坡、泥石流、巖溶、風砂提高工程建設勘測設計的質量，減少工程病害

第二篇水文地質

第八章地下水

概述：

地下水存在于地表以下巖石空隙中的各種形態(tài)的水地下水的來源：滲入、凝結、初生、殘留地圈球水：地下水——地表水——大氣水按埋藏條件上層滯水潛水承壓水按含水層性質：孔隙水、裂隙水、喀斯特水地下水形態(tài)：固、液、氣態(tài)圖8—1地下水埋藏示意圖1一隔水層;2一承壓水；3一潛水；4一上層滯水；5一水井；6一泉§8-2上層滯水及潛水一、上層滯水地下水位以下：重力水其上是：毛細水再向上：包氣帶，巖石空隙未被水充滿飽和，含有相當量氣體上層滯水：氣候影響顯著，易蒸發(fā)，易補充水礦物度低，易污染，水量不豐富小型供水源，飲用注意衛(wèi)生二、潛水

是工農業(yè)，生活用水的重要水源，潛水是埋藏于地下第一個連續(xù)穩(wěn)定的隔水層之一具有自由水面的重力水，潛水大都埋藏于第中四紀沉積層的孔隙中，和裸露于地表的基巖空隙中。潛水面潛水位（絕對標高）潛水埋芷深度含水層含水層厚度1、潛水的主要特點潛水流：潛水在重力作用下的滲流潛水（埋深、厚度）：受地形、氣候、地質構造影響2、特征潛水面一般是拋物線型的潛水面形態(tài)表示：水交地質刻面—潛水面剖線潛水流§8-3承壓水承壓水是良好的水源，但也會給工程造成困難一、承壓水的主要特點：

承壓水是埋藏并充滿于兩個隔水層之間，承受靜水壓力而自涌的重力水。自流盆地——自斜構造，構造盆地自流斜地——單斜構造

圖8-9承壓水埋藏圖圖8-10自流盆地要素示意圖l-隔水層；2-隔水底板；3-含水層。1-隔水層；2-含水層；3-噴水鉆孔；；H1-初見水位；H2-穩(wěn)定水位；4-不自噴的鉆孔5-地下水流向；6-測壓水位；h-水頭；M-含水層厚度。7-泉。A-補給區(qū)；B-承壓區(qū)；C-排泄區(qū)A-A水壓面；0-0基準面二、承壓水水壓面的特征承壓力水壓面：含水層頂面等高線、等水壓線三、承壓水的補給、經(jīng)流、排泄補給：降水、地表水、潛水、承壓水補給區(qū)分別位于：地表、湖泊、潛水層之下）排泄：排泄區(qū)露于地表——泉，地表水承壓水在潛水層之下——潛水埋藏較深的承壓水，通過承壓區(qū)的斷層或破碎帶向淺層排泄，被埋芷較線的承壓水和潛水，甚至直接涌出地表，泄流成泉，承壓水徑流條件取決于地形、含水層透水性和地質構造，以及被給區(qū)與排泄區(qū)的承壓力位差。補給區(qū)與排泄區(qū)的地形高差的水位差愈大，含水層透水性愈好，透彎曲程度愈小，承壓水流便愈通暢，水交替愈強烈。承壓水完成一次交替，需較長時間（甚至幾千年）。水在地下深處，與巖石長期作用，水的礦化度有所不同?！?-4地下水天然露頭泉

泉——地下水的天然露頭反映了巖層富水性和地下水的分布、類型、水質、補給、經(jīng)流、排泄條件和變化泉的形成——地形、地質、水及地質條件，條件適宜，含水層便部分裸露，地下水便流出，涌出地表，形成泉泉的分類：按排泄的地下水類型上層滯水泉潛水泉下降泉承壓水泉上升泉一、裂隙水定義：埋藏于巖石裂隙中的地下水稱裂隙水

分布：主要分布于山區(qū)，平原地區(qū)也有（僅埋芷于第四紀沉積物覆蓋的基巖中。特點：分布上的多變性，裂除多變，填充物透水性、裂隙的相通條件，復雜分類：按埋芷條件：裂隙上層滯水，裂隙潛水，裂隙承壓水按含水層的產狀，裂隙層狀水區(qū)域性分布，如風化裂隙中的水，裂隙脈狀水局部分布，斷層破碎帶，侵入巖接觸帶。

工程危害：裂隙水在分布和涌水量方面均可能突然變化，又能與其它水體連通，引起地下水條件突然改變，發(fā)生涌水事故§8-5裂隙水與巖溶水二、巖溶水定義：埋芷于可陪性巖層地區(qū)巖溶裂隙和溶洞中的重加水，特征：分布于可溶性巖層地區(qū)，涌水量在一年變化很大一般為重碳酸鈣水。工程危害：突然涌水對建筑物穩(wěn)定性的影響§8—6地下水動態(tài)的概念

地下水動態(tài)：地下水水位、水量、水溫和水化學成分，隨時間有規(guī)律性的變化。地下水動態(tài)——晝夜變化、季節(jié)變化、多年變化。地下暗河出口三、地下水對工程的影響1.地下水水位變化的影響

水位下降：增加土中應力，引起附加沉降。水位上升：土的c、φ、Es下降；巖石浸水軟化。對特殊土（濕陷性土、鹽漬土、膨脹性土）。浮力增加（引起結構物上浮或破壞）。

局部抽水.降水.引起大面積（以降水點為中心一定范圍地面下沉地下水變化——影響河谷階地、岸坡、邊坡巖土穩(wěn)定。高水位中水位低水位海洋（湖泊河流）水位升高，巖土軟化水位降低，水滲流產生動水力，滑坡岸坡潛水位第九章若干地貌區(qū)的

水文地質特征

不同地貌（山區(qū)、山前地帶、山間盆地、平原地區(qū)）因巖石、構造和地理環(huán)境有特自的特點，呈現(xiàn)獨自的水文地質特征。山區(qū)：基巖裂隙，溶洞中地下水山前、山間盆地：第四紀沉積層孔隙中的潛水和一部分承壓水。平原地區(qū)：第四紀沉積層孔隙潛水?！?-1山區(qū)地下水山區(qū)，基巖裸露，第四紀沉積層局部分布（低洼處）且薄，孔隙水不占重要位置，主要為裂隙水和喀期特水。一、裂隙水埋藏于基巖裂隙中的水，統(tǒng)稱為裂隙?！わL化裂隙中的水-多為裂隙潛水，埋藏深度隨地形而變，分水嶺處最深，山坡處變小?！こ蓭r裂隙中的水-如玄武巖的柱狀裂隙，潛水承壓水?！嬙炝严吨械乃?斷層帶、巖層裂隙。有些連通，有些不連通，有些不潛水、承壓水，貫通、復雜。二、巖溶及巖溶水巖溶——水流對可溶巖石的化學溶解和沖刷破壞及其引起的一些現(xiàn)象，總稱（喀斯特）巖溶。巖溶水——貯存和運動于（喀斯特）巖溶巖層中的地下水，稱為巖溶水，廣泛分布于云南、貴州、廣東、廣西、湖南、湖北、河南、河北、山西、浙江以及其它石灰?guī)r分布地區(qū)，以云貴高原和廣西、尤甚。巖溶水：①包氣帶：最高地下水位以上，垂直方向流動，不相通。②水位季節(jié)變化帶：隨季節(jié)變化，有水平、垂直運動飽水帶：位于地下水位以下。深部循環(huán)帶：不受河流排泄影響，水流路線多取決于地質構造。巖溶水的某些特征：潛水（上層滯水）：巖溶巖層大面積裸露。承壓水：巖溶巖層被不透水層覆蓋時?！?-6潛水位的升降引起的巖土工程問題一、潛水位上升及其巖土工程問題1.潛水位上升原因：地質因素：土層顆粒粗，降水易下滲，水位上升；包氣帶厚度薄，潛水位上升水流梯度小，，巖層水平變化，阻水，，水文氣象因素：降雨、河流湖、水庫、冰雪融化；人為因素：渠、湖、工業(yè)廢水、建筑物改變涇流，人工回灌。2.水位上升引起的巖土工程問題；土壤沼澤化、鹽漬化；邊坡變形、滑移、崩塌；崩解巖石、澎脹土、濕陷性黃土；砂土液化、流砂、管涌；洞管淹沒、基礎上??；二、地下水位的下降及其危害1.地下水位下降的原因開采地下水，設計錯誤（無設計的那么多水），人工截流（改道、水庫……）2.地下水位下降引起的危害海（咸）水入侵地裂縫的產生和復活地下水源枯竭、水質惡化?！?0-1工程地質勘察的一般要求工程勘察：運用地質、工程地質及有關學科的理論知識和各種技術方法，在建設場地及周圍進行調查研究，為工程建設的正確規(guī)劃、設計、施工和運行提供可靠的地質資料，以保證工程建筑物的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟合理和正常運用。工程