工程地質(zhì)及土力學(xué)筆記

第一章巖石和地質(zhì)構(gòu)造1地球：外部：大氣圈，水圈，生物圈內(nèi)部：地殼，地幔，地核2地殼以大陸漂移，板塊運(yùn)動(dòng)，火山，地震等不同形式運(yùn)動(dòng)。3地幔：上地幔的物質(zhì)成份主要為鎂鐵的硅酸鹽，物質(zhì)呈結(jié)晶質(zhì)的固體，塑性增大。下地幔的物質(zhì)成份除硅酸鹽外還有金屬氧化物硫化物，特別是鐵鎳成分增加。4組成地殼的基本物質(zhì)是巖石，按其成因分為巖漿巖，沉積巖，變質(zhì)巖。5造巖礦物：指組成巖石的礦物，常見(jiàn)礦物有：斜長(zhǎng)石，正長(zhǎng)石，石英，白云母，角閃石，輝石，橄欖石，方解石，石榴石。6造礦礦物：指組成礦石的礦物，常見(jiàn)的有磁鐵礦，黃鐵礦，黃銅礦，方鉛礦。7次生礦物：自然界的礦物在地質(zhì)作用形成的過(guò)程中，同時(shí)又受到各種地質(zhì)作用而不斷發(fā)生變化，當(dāng)外界條件改變時(shí)，礦物內(nèi)部構(gòu)造和性質(zhì)就會(huì)發(fā)生變化，形成新的次生礦物。8硬度等級(jí)：滑石(1)石膏(2)方解石(3)螢石(4)磷灰石(5)正長(zhǎng)石(6)石英(7)黃玉(8)剛玉(9)金剛石(10)9巖漿巖：深成巖：花崗巖，正長(zhǎng)巖，閃長(zhǎng)巖，輝巖，橄欖巖。產(chǎn)狀：巖基，巖株（等粒狀，有時(shí)為斑狀）淺成巖：花崗斑巖，正長(zhǎng)斑巖，玢巖，輝綠巖。產(chǎn)狀：巖脈，巖床，巖盤（斑狀）噴出巖：流紋巖，粗面巖，安山巖，玄武巖。產(chǎn)狀：熔巖流（玻璃狀，有時(shí)為細(xì)粒斑狀）10根據(jù)巖漿巖的化學(xué)成分和礦物成分，可分為下幾類酸性巖類：以石英，正長(zhǎng)石為主，含少量的角閃石和黑云母，巖石的顏色為淺色，比重小。中性巖類：以正長(zhǎng)石，斜長(zhǎng)石，角閃石為主并含少量的黑云母及輝石，顏色比較深，比重大?；詭r類：以斜長(zhǎng)石，輝石為主，含少量角閃石及橄欖石，巖石的顏色深比重大。超基性巖類：以橄欖石，輝石為主，含少量的硅鋁礦物，巖石的顏色很深比重較大。11巖漿巖結(jié)構(gòu)：玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)（非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)）隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，全晶質(zhì)粒狀結(jié)構(gòu)（粗粒，中粒，細(xì)粒，微粒，等粒，不等粒，斑狀結(jié)構(gòu)）。12巖漿巖的構(gòu)造：塊狀構(gòu)造（如花崗巖，花崗斑巖等深成，淺成巖體）流紋狀構(gòu)造（如波紋巖構(gòu)造）氣孔構(gòu)造或杏仁構(gòu)造（如玄武巖）13酸性巖類：花崗巖，花崗斑巖，流紋巖中性巖類：正長(zhǎng)巖，正長(zhǎng)斑巖，粗面巖，閃長(zhǎng)巖，閃長(zhǎng)玢巖，安山巖基性巖類：輝長(zhǎng)巖，輝綠巖，玄武巖14巖漿巖的表觀鑒定：了解它的來(lái)源及野外產(chǎn)狀;顏色辨識(shí)確定巖石標(biāo)本的酸性或基性類別，基性色深，酸性色淺;辨識(shí)礦物成分，區(qū)分巖石類別;觀察識(shí)別巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，確定巖石的名稱。15沉積巖的組成物質(zhì)：碎屑物質(zhì)，粘土礦物，化學(xué)沉積礦物，有機(jī)質(zhì)及生物殘骸。16沉積巖的結(jié)構(gòu)：碎屑結(jié)構(gòu)（礫狀結(jié)構(gòu)，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，硅質(zhì)膠結(jié)，鐵質(zhì)膠結(jié)，鈣質(zhì)膠結(jié)，泥質(zhì)膠結(jié)）泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，結(jié)晶結(jié)構(gòu)，生物結(jié)構(gòu)。17沉積巖的構(gòu)造：層理構(gòu)造是沉積巖的主要構(gòu)造形式。層理構(gòu)造，層面特征和含化石等是沉積巖區(qū)別于基它巖類的特征。18沉積巖的表觀鑒定:首先區(qū)分巖石類別，確定屬于沉積巖后再作進(jìn)一步分析。沉積巖與其它巖類的區(qū)別：沉積巖主要的組成成分為沉積巖礦物；具有明顯的層理構(gòu)造，層理面光滑清晰，易于辨認(rèn)；具有碎屑結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)和單一全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。區(qū)分沉積巖的結(jié)構(gòu)特征，確定沉積巖類型。按照組成巖石的礦物成分和顆粒大小確定巖石的名稱。19由于地球內(nèi)力和外力作用的影響，使地球物質(zhì)和物理化學(xué)條件發(fā)生了變化，引起原地殼中固體巖石發(fā)生礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造甚至化學(xué)成分的改變，從而形成新的巖石,這一促使巖石發(fā)生性質(zhì)改變的作用稱為變質(zhì)作用。由巖石經(jīng)變質(zhì)作用后形成新的一類巖石稱為變質(zhì)巖。20主要的變質(zhì)類型：熱液變質(zhì)作用、接觸變質(zhì)作用、動(dòng)力變質(zhì)作用、區(qū)域變質(zhì)作用。21變質(zhì)巖特點(diǎn):eq\o\ac(○,1)礦物成分中具有特有的變質(zhì)礦物;eq\o\ac(○,2)具有變質(zhì)巖結(jié)構(gòu)（粗粒變晶結(jié)構(gòu)、斑狀變晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、糜棱結(jié)構(gòu)）；eq\o\ac(○,3)變質(zhì)巖的構(gòu)造（片麻狀構(gòu)造，片狀構(gòu)造，千枚層狀構(gòu)造，板狀構(gòu)造。塊狀構(gòu)造）。22變質(zhì)巖的鑒定方法：首先區(qū)分變質(zhì)巖類屬，觀察巖樣外觀構(gòu)造與結(jié)構(gòu)，辨識(shí)礦物成分，凡具有片理構(gòu)造與塊狀構(gòu)造、變晶質(zhì)結(jié)構(gòu)和變質(zhì)礦物者為變質(zhì)巖。進(jìn)一步觀察變質(zhì)巖構(gòu)造類型。辨識(shí)巖樣的礦物成分及變晶結(jié)構(gòu)，確定巖石的名稱。23地質(zhì)年代劃分的依據(jù)：eq\o\ac(○,1)按照古生物演化的規(guī)律區(qū)分地層的相對(duì)年代。eq\o\ac(○,2)按照沉積巖的沉積規(guī)律通過(guò)對(duì)比分析，確定相對(duì)地質(zhì)年代。eq\o\ac(○,3)按巖漿侵入體與圍巖的關(guān)系確定巖漿的相對(duì)地質(zhì)年代。24水平運(yùn)動(dòng)——造山運(yùn)動(dòng)，垂直運(yùn)動(dòng)——造陸運(yùn)動(dòng)。25新生代第四紀(jì)Q第三紀(jì)R晚第三紀(jì)N早第三紀(jì)E中生代白堊紀(jì)K中生代侏羅紀(jì)J三疊紀(jì)T古生代上古生代二疊紀(jì)P石炭紀(jì)C泥盆紀(jì)D下古生代志留紀(jì)S奧陶紀(jì)O寒武紀(jì)26產(chǎn)狀的三要素：走向、傾向、傾角。27褶曲的基本形態(tài)：背斜褶曲：巖層向上拱起，軸部為較老的巖層，兩翼為較新的巖層。向斜褶曲：巖層向下凹的彎曲。軸部為較新的巖層，兩翼為較新的巖層。28褶皺構(gòu)造：地殼中的巖層受到地殼運(yùn)動(dòng)應(yīng)力的強(qiáng)烈作用，或是擠壓，或是不均勻升降和隆起，使巖層形成一系列波浪起伏有彎曲狀而未喪失其連續(xù)性的構(gòu)造，稱為褶皺構(gòu)造。29褶曲的形態(tài)類型：直立褶曲，傾斜褶曲，倒轉(zhuǎn)褶曲，平臥褶曲。上述各種類型的褶曲構(gòu)造中，褶曲軸面和兩翼產(chǎn)狀、巖層的傾斜程度以及樞紐的傾斜和延伸的長(zhǎng)短等，充分反映地層組成巖層的性質(zhì)與地殼運(yùn)動(dòng)作用力的大小和強(qiáng)烈程度有關(guān)。30褶皺是褶曲的組合形態(tài)。兩個(gè)或兩個(gè)以上褶曲構(gòu)造的組合，稱為褶皺構(gòu)造。31穿越地質(zhì)觀察：如果在觀察線路通過(guò)的地帶，巖層有規(guī)律的重復(fù)出現(xiàn)必然為褶曲構(gòu)造。32根據(jù)斷裂發(fā)育的程度，按斷裂后相鄰兩巖塊間的相對(duì)位移，把斷裂構(gòu)造分為節(jié)理和斷層。33張節(jié)理的特點(diǎn)：節(jié)理裂口是張開(kāi)的，裂口較寬，往深處逐漸變小而閉合；節(jié)理面粗糙，很少有擦痕；節(jié)理間距較大而不均勻，沿走向和傾向均延伸不遠(yuǎn)。34剪(扭)節(jié)理的特點(diǎn)：節(jié)理面多為垂直閉合的裂縫；走向穩(wěn)定，分布較密，延伸較遠(yuǎn)；裂隙面光滑，常有擦痕；由于擠壓力作用，剪節(jié)理常形成相互交叉“X”狀節(jié)理；受扭應(yīng)力作用，常形成平行分布。35巖體中存在節(jié)理構(gòu)造，會(huì)使巖體的完整性受到破壞，降低巖體的強(qiáng)度和變形性能，增大其透水性，促進(jìn)巖層的風(fēng)化的發(fā)展，且按照其發(fā)育的程度、性質(zhì)、產(chǎn)狀及分布規(guī)律，影響工程設(shè)計(jì)巖體的變形，滲透和穩(wěn)定性。36斷層受力作用斷裂后，巖層沿著破裂面產(chǎn)生顯著位移的斷裂構(gòu)造，稱為斷層。37斷層面上常留有擦痕及糜棱巖、斷層角礫和斷層泥等。38正斷層：上盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)下降，下盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)上升的斷層，稱為正斷層。逆斷層：上盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)上升，下盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)下降的斷層，稱為逆斷層。39斷層的地層特征：斷層引起巖層沿?cái)鄬赢a(chǎn)生顯著的位移，必然使地層順序產(chǎn)生錯(cuò)位，使不同時(shí)代巖層的順序地表出露產(chǎn)生缺失、重復(fù)、巖脈錯(cuò)開(kāi)和巖層沿走向突然發(fā)生中斷與不同巖層突然接觸的現(xiàn)象。40斷層的地貌特征：斷層三角面地形，溝谷地形，山脊被錯(cuò)斷，錯(cuò)開(kāi)，河谷跌水瀑布，河谷方向產(chǎn)生突然轉(zhuǎn)折。41斷層的形跡特征：巖層牽引彎曲斷層角礫，斷層擦痕以及斷層泥，糜棱巖。42斷層及斷層破碎帶對(duì)工程的影響：由于斷層兩盤和相互錯(cuò)動(dòng)，到使斷層面及兩側(cè)巖層形成一定范圍的破碎帶，巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化嚴(yán)重，強(qiáng)度顯著降低，滲透性增大，形成地下水集中滲流的通道。斷層對(duì)工程建筑會(huì)造成極為不利的影響，引起地基的不均勻變形和局部破壞，邊坡失穩(wěn)、坍塌；堤壩通過(guò)斷層將產(chǎn)處滲流；隧道則會(huì)洞頂塌落、涌水等，嚴(yán)重影響工程正常施工和工程安全，妨礙工程正常使用。43巖石的工程性質(zhì)主要與組成的礦物成分，結(jié)構(gòu)與構(gòu)造及風(fēng)化作用程度等有關(guān)，而巖體的工程性質(zhì)