2015年造价工程师土建 李毅佳 第一章 工程地质.doc

第一章工程地质一、考试大纲（一）岩体的特征；（二）地下水的类型与特征；（三）常见工程地质问题及其处理方法；（四）工程地质对工程建设的影响。二、考情分析本章主要以单选题为主，单选题6题，多选题1题。共计8分。考试中注意第一节要求熟悉，第二节和第三节要求了解，第四节要求掌握。但是各节分值比较平均，每节2分。本章知识点较分散，内容涵盖较多，学员应该理解记忆。本章历年真题分值分布单项选择题多项选择题合计2008年2009年6分2分8分2010年6分2分8分2011年6分2分8分2012年3分0分3分2013年6分6分12分2014年6分6分12分三、主要考点本章应掌握的关键知识点如下：第一节：岩体的特征1.岩体的结构2.岩体的力学特性3.岩体的工程地质性质4.土的工程性质第二节：地下水的类型与特征1.地下水的类型2.地下水的特征第三节：常见工程问题及其处理方法1.特殊地基2.地下水3.边坡稳定第四节：工程地质对建设工程的影响1.工程地质对工程选址的影响2.工程地质对建筑结构的影响3.工程地质对工程造价的影响四、本章框架知识体系及分值章节分值分值第一节岩体的特征3分3分第二节地下水的类型与特征1分1分第三节常见工程问题及其处理方法5分5分第四节工程地质对工程建设的影响3分3分五、系统讲解第一节岩体的特征岩体是岩石受节理、断层、层面及片理面等结构面切割而具有一定结构的、受地下水影响的多裂隙综合体。岩体和岩石的概念不同，岩石是矿物的集合体。岩体是由一种岩石或多种岩石甚至可以是不同成因岩石的组合体。工程岩体有地基岩体、边坡岩体和地下工程围岩三类。在工程施工和使用过程中，工程岩体的稳定性直接影响部分工程甚至整个工程的安全与稳定，决定工程的成功与失败，应高度重视。一、岩体的结构（一）岩体的构成1.岩石（1）岩石的主要矿物矿物是存在于地壳中的具有一定物理性质和化学成分的自然元素和化合物。其中构成岩石的矿物，称为造岩矿物。组成地壳的岩石，都是在一定的地质条件下，由一种或几种矿物自然组合而成的矿物集合体。矿物的成分、性质及其在各种因素影响下的变化，都会对岩石的强度和稳定性发生影响。颜色。颜色是矿物最明显、最直观的物理性质。根据成色原因，可分为自色、他色。光泽。光泽是矿物表面的反光能力，用类比方法常分为四个等级：金属光泽、半金属光泽、金刚光泽及玻璃光泽。另外，由于矿物表面不平、内部裂纹等，可形成某种独特的光泽，如丝绢光泽、油脂光泽、蜡状光泽、珍珠光泽、土状光泽等。矿物遭受风化后，光泽强度就会有不同程度的降低，如玻璃光泽变为油脂光泽等。硬度。硬度是矿物抵抗外力刻划、压人或研磨等机械作用的能力。鉴定矿物常用一些矿物互相刻划来测定其相对硬度，一般分为10个标准等级，如表1.1.1矿物硬度表所列。表1.1.1矿物硬度表硬度12345678910矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石长石石英黄玉刚玉金刚石在实际工作中常用可刻划物品来大致测定矿物的相对硬度，如指甲约为22.5度，玻璃约为5.56度，钢刀约为67度。（2）岩石的成因类型及其特征地球固体的表层是由岩石组成的硬壳地壳，组成地壳的岩石按成因可分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）和变质岩三大类。岩浆岩岩浆岩又称火成岩，是岩浆通过地壳运动，沿地壳薄弱地带上升冷却凝结后形成的岩石。岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小与形状，以及它们的相互组合关系不同，形成岩浆岩的不同结构。根据形成深度，侵入岩又分为深成岩（形成深度大于5km）和浅成岩（形成深度小于5km）深成岩常形成岩基等大型侵入体，岩性一般较单一，以中、粗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强，故其常被选为理想的建筑基础，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩；浅成岩多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出，有时相互穿插。颗粒细小，岩石强度高，不易风化，但这些小型侵入体与围岩的接触部位，岩性不均一，节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大，如花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩。喷出岩是指喷出地表形成的岩浆岩，一般呈原生孔隙和节理发育，产状不规则，厚度变化大，岩性很不均一，比侵入岩强度低，透水性强，抗风能力差，如流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩。沉积岩沉积岩是在地壳表层常温常压条件下，由风化产物、有机物质和某些火山作用产生的物质，经风化、搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。根据沉积岩的组成成分、结构、构造和形成条件，可分为碎屑岩（如砾岩、砂岩、粉砂岩）、黏土岩（如泥岩、页岩）、化学岩及生物化学岩类（如石灰岩、白云岩、泥灰岩）等。变质岩变质岩是地壳中原有的岩浆岩或沉积岩，由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变，使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化所形成的新的岩石。如大理岩、石英岩等。三大类岩石的主要区别。根据上述三大类岩石的特征描述，现将它们之间的主要区别归纳如表1.1.2。表1.1.2 岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征表岩浆岩沉积岩变质岩主要矿物成分全部为从岩浆岩中析出的原生矿物，成分复杂，但较稳定。浅色的矿物有石英、长石、白云母等；深色的矿物有黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等次生矿物占主要地位成分单一，一般多不固定。常见的有石英、长石、白云母、方解石、白云石、高岭石等除具有变质前原来岩石的矿物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等外，尚有经变质作用产生的矿物，如石榴子石、滑石、绿泥石、蛇纹石等结构以结晶粒状、斑状结构为特征以碎屑、泥质及生物碎屑结构为赞征、部分为成分单一的结晶结构，但肉眼不易分辨以变晶结构等为特征构造具块状、流纹状、气孔状；杏仁状构造具层理构造多具片理构造成因直接由高温熔融的岩浆形成主要由先成岩石的风化产物，经压密、胶结、重结晶等成岩作用而形成由先成的岩浆岩、沉积岩和变质岩，经变质作用而形成2013年真题：61.常见的沉积岩有（）。A.辉绿岩B.泥岩C.石灰岩D.白云岩E.大理岩正确答案BCD答案解析本题考查的是岩体的构成。A辉绿岩属于岩浆岩，E大理岩属于变质岩。参见教材P2。2010年真题：3.大理岩属于（）。A.岩浆岩B.变质岩C.火成岩D.沉积岩正确答案B答案解析本题考查的是岩体的构成。变质岩的构造主要有板状构造、片状构造、千枚状构造、块状构造，大理石属于块状构造。参见教材P2。2.土土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，在原地残留或经过不同的搬运方式，在各种自然环境中形成的堆积物。（1）土的组成。土是由颗粒（固相）、水溶液（液相）和气（气相）所组成的三相体系，各种土的颗粒大小和矿物成分差别很大，土的三相间的数量比例也不尽相同，而且土粒与其孔隙水溶液及环境水之间又有复杂的物理化学作用。根据组成土的固体颗粒矿物成分的性质及其对土的工程性质影响不同，组成土的固体颗粒矿物可分为原生矿物、不溶于水的次生矿物、可溶盐类及易分解的矿物、有机质等四种。（2）土的结构和构造。土的结构是指上颗粒本身的特点和颗粒间相互关联的综合特征，一般可分为两大基本类型：单粒结构。也称散粒结构，是碎石（卵石）、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式，其对土的工程性质影响主要在于其松密程度。集合体结构。也称团聚结构或絮凝结构，这类结构为黏性土所特有。黏性土组成颗粒细小，表面能大，颗粒带电，沉积过程中粒间引力大于重力，并形成结合水膜连接，使之在水中不能以单个颗粒沉积下来，而是凝聚成较复杂的集合体进行沉积。土的构造，是指整个土层（土体）构成上的不均匀性特征的总合，反映土体力学性质和其他工程性质的各向异性或土体各部位的不均匀性，是决定勘探、取样或原位测试布置方案和数量的重要因素之一。整个土体构成上的不均匀性包括：层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙特征与发育程度等。这种构成上的不均匀性是由于土的矿物成分及结构变化所造成的。一般土体的构造在水平方向或竖直方向变化往往较大，受成因控制。土的构造特征和结构特征一样，也是在它生成过程中各有关因素作用下形成的。对于每种成因类型的土体，都具有其各自特有的构造。（3）土的分类。根据有机含量分类。根据土中有机质含量，分为无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭。根据颗粒级配和塑性指数分类。根据颗粒级配和塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和黏性土。碎石土是粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土，根据颗粒级配和颗粒形状分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾；砂土是粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%，且粒径大于0. 075mm的颗粒含量超过全重50%的土；黏性土是塑性指数大于10的土。黏性土分为粉质黏土和黏土；粉土是粒径大于0.075的颗粒不超过全重50%，且塑性指数小于或等于10的土。根据地质成因分类。土可分为残积土、坡积土、洪积土、冲击土、淤积土、冰积土和风积土等。根据颗粒大小及含量分类。土可分为巨粒土、粗粒土、细粒土等。如图1. 1. 1所示。图1.1.1 土的分类与土粒粒径3.结构面结构面是切割岩体的各种地质界面的统称，是一些具有一定方向，延展较广较薄的二维地质界面，如层面、沉积间断面、节理、裂隙、裂缝、断层等，也包括厚度较薄的软弱夹层。结构面的特征是影响结构面强度及其他性能的重要因素，一般从方位、间距、延续性、粗糙度、结构面侧壁强度、张开度、充填物、渗流、节理组数、块体大小等方面来描述结构面的特征。一般将岩层在空间中的位置定义为岩层产状。倾斜岩层的产状，是用岩层层面的走向、倾向和倾角三个产状要素，如图1.1.2所示。一般而言，通过岩层产状的三个要素，可以表达出经过构造后的构造形态在空间的位置。岩层走向，是指岩层层面与水平面交线的方位角，表示岩层在空间延伸的方向。岩层的倾向，是垂直走向顺倾斜面引出的一条直线与水平面投影的方位角，表示岩层在空间的倾斜方向。岩层的倾角，是岩层层面与水平面所夹的锐角，表示岩层在空间倾斜角度的大小。节理组数的多少决定了岩石的块体大小及岩体的结构类型，表1. 1. 3是根据节理组数划分的结构面发育程度来予以分级的。表1.1.3结构面发育程度等级分类表等级特征不发育12组规则节理，一般延伸长度3m，多闭合、无填充较发育23组规则节理，延伸长度10m，多闭合、无充填或有方解石等细脉，少量有岩粉或碎屑充填发育一般规则节理多于3组，或有较多不规则裂隙，延伸长度不均匀，多数超过10m，风化者多张开、夹泥很发育规则节理多于3组，并有很多不规则裂隙，杂乱无章，裂隙多张开，夹泥，并有延伸较长的大裂隙4.地质构造（1）水平构造和单斜构造。水平构造，是未经构造变动的沉积岩层，形成时的原始产状是水平的，先沉积的老岩层在下，后沉积的新岩层在上。这里所说的水平构造只是相对而言，因为地壳的发展经历了长期复杂的运动过程，岩层的原始产状都发生了不同程度的变化。单斜构造，是原来水平的岩层，在受到地壳运动的影响后，产状发生变动形成岩层向同一个方向倾斜，这种产状变动往往是褶曲的一翼、断层的一盘或者是局部地层不均匀的上升或下降所引起。（2）褶皱构造褶皱构造是组成地壳的岩层受构造力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，它是岩层产生的塑性变形。绝大多数褶皱是在水平挤压力作用下形成的，但也有少数是在垂直力或力偶作用下形成的。褶皱在层状岩层中最明显，在块状岩体中则很难见到。2013年真题：1.褶皱构造是（ ）。A.岩层受构造力作用形成一系列波状弯曲且未丧失连续性的构造B.岩层受构造力作用形成一系列波状弯曲而丧失连续性的构造C.岩层受水平挤压力作用形成一系列波状弯曲而丧失连续性的构造D.岩层受垂直力作用形成一系列波状弯曲而丧失连续性的构造正确答案A答案解析本题考查的是岩体的结构。褶皱构造是组成地壳的岩层，受构造力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造。参见教材P5-6。在褶皱比较强烈的地区，一般都是线形的背斜与向斜相问排列，以大体一致的走向平行延伸，有规律的组成不同形式的褶皱构造。工程在褶曲的翼部遇到的基本上是单斜构造，一般没有特殊不良的影响，但对于以下两种情况，则需要根据具体情况进行分析：对于深路堑和高边坡来说，当路线垂直岩层走向或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时，对路基边坡的稳定性是有利的。不利的情况是路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向一致，尤其是边坡的倾角大于岩层的倾角最为不利。 对于隧道工程来说，在褶曲构造的轴部，岩层倾向发生显著变化，应力作用最集中，容易遇到工程地质问题。例如，由于岩层破碎而产生的岩体稳定问题和向斜轴部地下水的问题。一般选线从褶曲的翼部通过是比较有利的。 2011年真题： 3.在有褶皱构造的地区进行隧道工程设计，选线的基本原因是（）。A.尽可能沿褶曲构造的轴部B.尽可能沿褶曲构造的翼部C.尽可能沿褶曲构造的向斜轴部D.尽可能沿褶皱构造的背斜核部正确答案B答案解析本题考查的是岩体的结构。对于隧道工程来说，在褶曲构造的轴部，岩层倾向发生显著变化，应力作用最集中，容易遇到工程地质问题。一般选线从褶曲的翼部通过是比较有利的。参见教材P6。2014年真题：4.隧道选线应尽可能避开（）。A.褶皱核部B.褶皱两侧C.与岩层走向垂直D.有裂隙垂直正确答案A答案解析本题考查的是岩体的结构。在布置地下工程时，原则上应避开褶皱核部。参见教材P26。 （3）断裂构造断裂构造是构成地壳的岩体受力作用发生变形，当变形达到一定程度后，使岩体的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小不一的断裂。它是地壳上层常见的地质构造，其分布很广，特别在一些断裂构造发育的地带，常成群分布，形成断裂带。根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，将其分为裂隙和断层两类。1）裂隙 裂隙，也称为节理，是存在于岩体中的裂缝，是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。一般用裂隙率（岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分比）表示，裂隙率越大.表示岩石中的裂隙越发育。 表1.1.4 裂隙发育程度分级表发育程度等级基本特征附注裂隙不发育裂隙12组，规则，构造型，间距在1m以上，多为密闭裂隙。岩体被切割成巨块状对基础工程无影响，在不含水且无其他不良因素时，对岩体稳定性影响不大裂隙较发育裂隙23组，呈X型，较规则，以构造型为主，多数间距大于0.4m，多为密闭裂隙，少有填充物。岩体被切割成大块状对基础工程影响不大，对其他工程可能产生相当影响裂隙发育裂隙3组以上，不规则，以构造型或风化型为主，多数间距小于0.4m，大部分为张开裂隙，部分有填充物.岩体被切割成小块状对工程建筑物可能产生很大影响裂隙很发育裂隙3组以上，杂乱，以风化型和构造型为主，多数间距小于0.2m，以张开裂隙为主，一般均有填充物。岩体被切割成碎石状对工程建筑物产生严重影响注：裂隙宽度：密闭裂隙5mm。2014年真题1.某基岩被3组较规则的X型裂隙切割成大块状，多数为构造裂隙，间距0.5m1.0m，裂隙多密闭少有充填物，此基岩的裂隙对基础工程（）。A.无影响B.影响不大C.影响很大D.影响很严重正确答案B答案解析本题考查的是岩体的构成。裂隙发育程度等级为较发育的情况下，其对基础工程影响不大，对其他工程可能产生相当影响。参见教材P7。根据裂隙的成因。将其分为构造裂隙和非构造裂隙两类。构造裂隙。构造裂隙是岩体受地应力作用随岩体变形而产生的裂隙。由于构造裂隙在成因上与相关构造（如褶曲、断层等和应力作用的方向及性质有密切联系，所以它在空间分布上具有一定的规律性。按裂隙的力学性质，可将构造裂隙分为张性裂隙和扭（剪）性裂隙。张性裂隙主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽，断裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙间距较大且分布不匀，沿走向和倾向都延伸不远；扭（剪）性裂隙，一般多是平直闭合的裂隙，分布较密、走向稳定，延伸较深、较远，裂隙面光滑，常有擦痕，一般出现在褶曲的翼部和断层附近。扭性裂隙常沿剪切面成群平行分布，形成扭裂带，将岩体切割成板状。有时两组裂隙在不同的方向上同时出现，交叉成“X”形，将岩体切割成菱形块体。非构造裂隙。裂隙分布零乱,没有规律性。岩体中的裂隙，在工程上除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。其破坏了岩体的整体性，促进了岩体的风化速度，增强了岩体的透水性，进而使岩体的强度和稳定性降低。当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，不论岩体的产状如何，路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。在路基施工中，如果岩体存在裂隙，还会影响爆破作业的效果。因而，当裂隙有可能成为影响工程设计的重要因素时，应当对裂隙进行深入的调查研究，详细论证裂隙对工程建设的影响。 2）断层 断层是岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生显著相对位移的断裂构造。 断层要素。断层一般由四个部分组成。 a.断层面和破碎带b.断层线c.断盘 d.断距断层基本类型。根据断层两盘相对位移的情况，可分为正断层、逆断层、平推断层。 正断层是上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层。它一般是受水平张应力或垂直作用力使上盘相对向下滑动而形成的，所以在构造变动中多在垂直于张应力的方向上发生，但也有沿已有的剪节理发生。逆断层是上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层。它一般是由于岩体受到水平方向强烈挤压力的作用，使上盘沿断面向上错动而成。断层线的方向常和岩层走向或褶皱轴的方向近于一致，和压应力作用的方向垂直。断层面从徒倾角至缓倾角都有。平推断层是由于岩体受水平扭应力作用，使两盘沿断层面发生相对水平位移的断层。由于多系受剪（扭）应力形成，因此大多数与褶皱轴斜交，与“X”节理平行或沿该节理形成，其倾角一般是近于直立的。这种断层的破碎带一般较窄，沿断层面常有近水平的擦痕。2010年真题：61.下盘沿断层面相对下降，这类断层大多是（）。 A.受到水平方向强烈张应力形成的B.受到水平方向强烈挤压力形成的C.断层线与褶皱轴的方向基本一致D.断层线与拉应力作用方向基本垂直E.断层线与压应力作用方向基本平行 正确答案BC答案解析本题考查的是岩体的构成。（1）断层要素：断层面和破碎带；断层线；断盘；断距。（2）断层基本类型：正断层是上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层。逆断层是上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层。平推断层是两盘沿断层面发生相对水平位移的断层。其倾角一般是近于直立的,本题是逆断层。参见教材P8。（二）岩体结构特征1.结构体特征2.岩体结构类型岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。（1）整体块状结构。结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，整体强度高，变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强。因而，这类岩体具有良好的工程地质性质，往往是较理想的各类工程建筑地基、边坡岩体及地下工程围岩。 （2）层状结构。这类岩体作为边坡岩体时，结构面倾向坡外比倾向坡里的工程地质性质差得多。作为工程建筑地基时，其变形模量和承载能力一般均能满足要求。但当结构面结合力不强，有时又有层间错动面或软弱夹层存在，则其强度和变形特性均具各向异性特点，一般沿层面方向的抗剪强度明显比垂直层面方向的更低，特别是当有软弱结构面存在时，更为明显。这类岩体作为边坡岩体时，一般来说，当结构面倾向坡外时要比倾向坡里时的工程地质性质差得多。 （3）碎裂结构。层状碎裂结构和碎裂结构岩体变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。（4）散体结构。岩体节理、裂隙很发育，岩体十分破碎，岩石手捏即碎，属于碎石土类，可按碎石土类考虑。 2011年真题：4.结构面结合力较差的层状结构工程地基岩体的工程特性是（）。A.沿层面方向的抗剪强度高于垂直层面方向B.沿层面方向有错动比有软弱夹层的工程地质性质差C.结构面倾向坡外比倾向坡里的工程地质性质好D.沿层面方向的抗剪强度低于垂直层面方向正确答案D答案解析本题考查的是岩体结构特征。层状结构。岩体中结构面一般风化微弱、结合力较弱，故这类岩体总体变形模量和承载能力均较高。作为工程建筑地基时，其变形模量和承载能力一般均能满足要求。但当结构面结合力不强，有时又有层间错动面或软弱夹层存在，则其强度和变形特性均具各向异性特点，一般沿层面方向的抗剪强度明显低于垂直层面方向的，当有软弱结构面存在时更甚。参见教材P9。二、岩体的力学特性（一）岩体的变形特征岩体的变形通常包括结构面变形和结构体变形两个部分。岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。（二）岩体的强度性质由于岩体是由结构面和各种形状岩石块体组成的，所以，其强度同时受二者性质的控制。一般情况下，岩体的强度既不等于岩块岩石的强度，也不等于结构面的强度，而是二者共同影响表现出来的强度。但在某些情况下，可以用岩石或结构面的强度来代替。如当岩体中结构面不发育，呈完整结构时，岩石的强度可视为岩体强度。如果岩体沿某一结构面产生整体滑动时，则岩体强度完全受结构面强度控制。2011年真题：5.工程岩体沿某一结构面产生整体滑动时，其岩体强度完全受控于（）。A.结构面强度B.节理的密集性C.母岩的岩性D.层间错动幅度正确答案A答案解析本题考查的是岩体的力学特性。如当岩体中结构面不发育，呈完整结构时，岩石强度可视为岩体强度。如果岩体沿某一结构面产生整体滑动时，则岩体强度完全受结构面强度控制。参见教材P10。三、岩体的工程地质性质（一）岩石的工程地质性质1.岩石的物理力学性质（1）岩石的主要物理性质重量岩石的重量是岩石最基本的物理性质之一，一般用比重和重度两个指标表示。岩石的比重是岩石固体（不包括孔隙）部分单位体积的重量，在数值上等于岩石固体颗粒的重量与同体积的水在4时重量的比。常见的岩石的比重一般介于2.43.3之间。岩石的比重决定于组成岩石的矿物的比重及其在岩石中的相对含量。 岩石的重度也称容重，是岩石单位体积的重量，在数值上等于岩石试件的总重量（包括孔隙中的水重）与其总体积（包括孔隙体积）之比。岩石重度的大小决定于岩石中矿物的比重、岩石的孔隙性及其含水情况。岩石孔隙中完全没有水存在时的重度，称为干重度；孔隙全部被水充满时的重度，称为饱和重度。一般来讲，组成岩石的矿物比重大，或岩石的孔隙性小，则岩石的重度就大。在相同条件下的同一种岩石，重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性也较高。 孔隙性 岩石的孔隙性用孔隙度表示，反映岩石中各种孔隙的发育程度。在数值上等于岩石中各种孔隙的总体积与岩石总体积的比，以百分数计。孔隙性对岩石的强度和稳定性产生重要的影响。岩石孔隙度的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受外力因素的影响。未受风化或构造作用的侵入岩和某些变质岩，其孔隙度一般是很小的，而砾岩、砂岩等一些沉积岩类的岩石，则经常具有较大的孔隙度。 吸水性 岩石的吸水性一般用吸水率表示，反映岩石在一定条件下（在通常大气压下）的吸水能力。在数值上等于岩石的吸水重量与同体积干燥岩石重量的比，也可以百分数计。岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度等因素有关。岩石的吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就越显著。 软化性岩石的软化性是指岩石受水作用后，强度和稳定性发生变化的性质，主要取决于岩石的矿物成分、结构和构造特征。黏土矿物含量高、孔隙度大、吸水率高的岩石，与水作用容易软化而丧失其强度和稳定性。用软化系数作为岩石软化性的指标，在数值上等于岩石饱和状态下的极限抗压强度与风干状态下极限抗压强度的比。其值越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大。未受风化作用的岩浆岩和某些变质岩，软化系数大都接近于1，是弱软化的岩石，其抗水、抗风化和抗冻性强。软化系数小于0.75的岩石，是软化性较强的岩石，工程性质比较差。 抗冻性岩石孔隙中的水结冰时体积膨胀，会产生巨大的压力。岩石抵抗这种压力作用的能力，称为岩石的抗冻性。在高寒冰冻地区，抗冻性是评价岩石工程性质的一个重要指标。 岩石的抗冻性，有不同的表示方法，一般用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降低率表示。抗压强度降低率小于25%的岩石，认为是抗冻的；大于25%的岩石，认为是非抗冻的。 2011年真题：2.关于地基岩石软化性的说法，正确的是（）。A.软化系数0.25,工程性质良好B.软化系数0.25,工程性质良好C.软化系数0.75,工程性质良好正确答案D答案解析本题考查的是岩体的工程地质性质。软化系数值越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大。未受风化作用的岩浆岩和某些变质岩，软化系数大都接近于1，是弱软化的岩石，其抗水、抗风化和抗冻性强。软化系数小于0.75的岩石，是软化性较强的岩石，工程性质比较差。参见教材P11。（2）岩石主要力学性质 岩石的变形 岩石受力作用会产生变形，在弹性变形范围内用弹性模量和泊桑（松）比两个指标表示。弹性模量是应力与应变之比，以“帕斯卡”为单位，用符号Pa表示。相同受力条件下，岩石的弹性模量越大，变形越小。即弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力越强。泊松比是横向应变与纵向应变的比。泊桑（松）比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越大。 岩石并不是理想的弹性体，岩石变形特性的物理量也不是一个常数。通常所提供的弹性模量和泊桑（松）比，只是在一定条件下的平均值。 岩石的强度 岩石的强度是岩石抵抗外力破坏的能力，也以“帕斯卡”为单位，用符号Pa表示。岩石受力作用破坏，表现为压碎、拉断和剪切等，故有抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。 a.抗压强度。抗压强度是岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能力，是岩石最基本最常用的力学指标。在数值上等于岩石受压达到破坏时的极限应力。抗压强度主要与岩石的结构、构造、风化程度和含水情况等有关，也受岩石的矿物成分和生成条件的影响。 所以，岩石的抗压强度相差很大，胶结不良的砾岩和软弱页岩小于20MPa，坚硬岩浆岩大于245MPa。 b.抗拉强度。抗拉强度是岩石抵抗拉伸破坏的能力，在数值上等于岩石单向拉伸破坏时的最大张应力。岩石的抗拉强度远小于抗压强度，故当岩层受到挤压形成褶皱时，常在弯曲变形较大的部位受拉破坏，产生张性裂隙。 c.抗剪强度。抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，在数值上等于岩石受剪破坏时的极限剪应力。在一定压应力下岩石剪断时，剪破面上的最大剪应力，称为抗剪断强度，其值一般都比较高。抗剪强度是沿岩石裂隙或软弱面等发生剪切滑动时的指标，其强度远远低于抗剪断强度。 三项强度中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。抗剪强度约为抗压强度的10%40%，抗拉强度仅是抗压强度的2%16%。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石（岩体）稳定性的主要指标，是对岩石（岩体）的稳定性进行定量分析的依据之一。 例：某岩石的抗压强度是200MPa，其抗剪强度和抗拉强度可能约为（）。 A.100MPa和40MPa B.60MPa和20MPa C.10MPa和2MPa D.5MPa和1MPa 正确答案B答案解析本题考查的是岩体的工程地质性质。抗剪强度约为抗压强度的10%40%，即2080MPa；抗拉强度仅是抗压强度的2%16%，即432MPa。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石（岩体）稳定性的指标，是对岩石（岩体）的稳定性进行定量分析的依据。（二）土体的工程地质性质1.土的物理力学性质（1）土的主要性能参数土的含水量。土的饱和度。土的饱和度是土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比，饱和度Sr越大，表明土孔隙中充水愈多。Sr80%是饱水状态。土的孔隙比。是土中孔隙体积与土粒体积之比，反映天然土层的密实程度，一般孔隙比小于0.6的土是密实的低压缩性土，大于1.0的土是疏松的高压缩性土。土的孔隙率。土的塑性指数和液性指数碎石土和砂土为无黏性土，紧密状态是判定其工程性质的重要指标。颗粒小于粉砂的是黏性土，黏性土的工程性质受含水量的影响特别大。黏性土的界限含水量，有缩限、塑限和液限。液限和塑限的差值称为塑性指数，它表示黏性土处在可塑状态的含水量变化范围。塑性指数愈大，可塑性就愈强。黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，称为液限指数。液限指数愈大，土质愈软。 （2）土的力学性质土的力学性质主要是压缩性和抗剪强度。土的压缩性是土在压力作用下体积缩小的特性。在土的自重或外荷载作用下，土体中某一个曲面上产生的剪应力值达到了土对剪切破坏的极限抗力时，土体就会沿着该曲面发生相对滑移而失稳。土对剪切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度。2.特殊土的工程性质（1）软土。泛指淤泥及淤泥质土。天然孔隙比e大于或等于1.0。具有高含水量、高孔隙性、低渗透性、高压缩性、低抗剪强度、较显著的触变性和蠕变性等特性。（2）湿陷性黄土。在天然含水量时一般呈坚硬或硬塑状态，具有较高的强度和低的或中等偏低的压缩性，但遇水浸湿后，强度迅速降低，有的即使在其自重作用下也会发生剧烈的沉陷。湿陷性黄土受水浸湿后，在其自重压力下发生湿陷的，称为自重湿陷性黄土。而在其自重压力与附加压力共同作用下才发生湿陷的，称为非自重湿陷性黄土。2009年真题：竣工验收合格的引水渠工程，初期通水后两岸坡体出现了很长的纵向裂缝，并局部地面下沉，该地区土质可能为（）。A.黏土B.软岩C.砂土D.湿陷性黄土正确答案D答案解析本题考查的是土体的工程地质性质。湿陷性黄土，在天然含水量时一般呈坚硬或硬塑状态，具有较高的强度和低的或中等偏低的压缩性，但遇水浸湿后，强度迅速降低，有的即使在其自重作用下也会发生剧烈的沉陷。参见教材P13。（3）红黏土。天然含水量高（一般为40%60%，最高达90%）、密度小（天然孔隙比一般为1.41.7，最高为2.0）、塑性高（塑限一般为40%60%，最高达90%，塑性指数一般为2050），通常呈现较高的强度和较低的压缩性，不具有湿陷性。由于塑性很高，所以尽管天然含水量高，一般仍处于坚硬或硬可塑状态，甚至饱水的红黏土也是坚硬状态的。（4）膨胀土。含有大量的强亲水性黏土矿物成分，具有显著的吸水膨胀（自由膨胀量一般超过40%，也有超过100%的）和失水收缩，且胀缩变形往复可逆。在天然条件下一般处于硬塑或坚硬状态，强度较高，压缩性较低，易被误认为是工程性能较好的土，但一旦地表水浸入或地下水位上升使含水量剧烈增大，或土的原状结构被扰动时，土体会骤然强度降低、压缩性增高。在膨胀土地区进行工程建筑，如果不采取必要的设计和施工措施，会导致大批建筑物的开裂和损坏，甚至造成坡地建筑场地崩塌、滑坡、地裂。（5）填土。是在一定的地质、地貌和社会历史条件下，由于人类活动而堆填的土。根据填土的组成物质和堆填方式形成的工程性质的差异，划分为以下三类： 素填土。素填土是由碎石、砂土、粉土或黏性土等一种或几种材料组成的填土。一般密实度较差，但若堆积时间较长，由于土的自重压密作用，也能达到一定密实度。如堆填时间超过10年的黏性土、超过5年的粉土、超过2年的砂土，均具有一定的密实度和强度，可以作为一般建筑物的天然地基。素填土地基具有不均匀性，防止建筑物不均匀沉降是填土地基的关键。杂填土。杂填土是含有大量杂物的填土。试验证明，以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成分的杂填土，一般不宜作为建筑物地基。主要以建筑垃圾或一般工业废料组成的杂填土，采用适当的措施进行处理后可作为一般建筑物地基。在利用杂填土作为地基时，应注意其不均匀性、工程性质随堆填时间而变化、含腐殖质及水化物等问题。冲填土。冲填土系由水力冲填泥砂形成的沉积土，如在整理和疏浚江河航道时，送至江河两岸形成的填土。冲填土的含水量大，透水性较弱，排水固结差，一般呈软塑或流塑状态，比同类自然沉积饱和土的强度低、压缩性高。2012年真题1.不宜作为建筑物地基填土的是（）。A.堆填时间较长的砂土 B.经处理后的建筑垃圾C.经压实后的生活垃圾 D.经处理后的一般工业废料正确答案C答案解析本题考查的是土体的工程地质性质。以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成分的杂填土，一般不宜作为建筑物地基。主要以建筑垃圾或一般工业废料组成的杂填土，采用适当的措施进行处理后可作为一般建筑物地基。参见教材P15。（三）结构面的工程地质性质结构面的规模是结构面影响工程建设的重要性质。结构面分为级。 级控制工程建设地区的稳定性，直接影响工程岩体稳定性。 结构面主要控制着岩体的结构、完整性和物理力学性质。 级控制岩块的力学性质。 、级结构面往往是对工程岩体力学和对岩体破坏方式有控制意义的边界条件。 2014年真题61.结构面对岩体工程性质影响较大的物理力学性质主要是结构面的（）。A.产状B.岩性C.延续性D.颜色E.抗剪强度正确答案ACE答案解析本题考查的是结构面的工程地质性质。对岩体影响较大的结构面的物理力学性质主要是结构面的产状、延续性和抗剪强度。参见教材P15。（四）地震的震级和烈度1.地震震源 震源是深部岩石破裂产生地壳震动的发源地。震源在地面上的垂直投影称为震中。地震所引起的震动以弹性波的形式向各个方向传播，其强度随距离的增加而减小。地震波首先传达到震中，震中区受破坏最大，距震中越远破坏程度越小。地面上受震动破坏程度相同点的外包线称为等震线。地震波通过地球内部介质传播的称为体波。体波分为纵波和横波，纵波的质点振动方向与震波传播方向一致，周期短、振幅小、传播速度快；横波的质点振动方向与震波传播方向垂直，周期长、振幅大、传播速度较慢。体波经过反射、折射而沿地面附近传播的波称为面波，面波的传播速度最慢。2.地震震级 地震是依据所释放出来的能量多少来划分震级的。释放出来的能量越多，震级就越大。中国科学院将地震震级分为五级：微震、轻震、强震、烈震和大灾震。目前国际通用的李希特古登堡震级是以距震中100km的标准地震仪所记录的最大振幅的m的对数表示。如记录的最大振幅是10mm，即10000m，取其对数等于4，则为4级地震。 表1.1.5 地震震级划分表 地震级别表现方能总量（J）仪器震级微震一般无震感10410902.6轻震一般有震感10910112.63.8强震无害强震有害强震101110133.84.8101310154.86烈震破坏烈震大毁坏震10151017671017101978大灾震毁灭性地震101910218.253.地震烈度地震烈度，是指某一地区的地面和建筑物遭受一次地震破坏的程度。地震烈度不仅与震级有关，还和震源深度、距震中距离以及地震波通过介质条件（岩石性质、地质构造、地下水埋深）等多种因素有关。表1.1.6 震级与烈度关系表震级（级）3以下3456788以上震中烈度III-地震烈度又可分为基本烈度、建筑场地烈度和设计烈度。基本烈度代表一个地区的最大地震烈度。建筑场地烈度也称小区域烈度，是建筑场地内因地质条件、地貌地形条件和水文地质条件的不同而引起的相对基本烈度有所降低或提高的烈度。一般降低或提高半度至一度；设计烈度是抗震设计所采用的烈度，是根据建筑物的重要性、永久性、抗震性以及工程的经济性等条件对基本烈度的调整。在工程建筑设计中，明确建筑区域的地震烈度是很重要的，一个工程从建筑场地的选择到工程建筑的抗震措施等都与地震烈度有密切的关系。4.震级与烈度的关系 一次地震只有一个震级，但震中周围地区的破坏程度，随距震中距离的加大而逐渐减小，形成多个不同的地震烈度区，它们由大到小依次分布。但因地质条件的差异，也可能出现偏大或偏小的烈度异常区。2009年真题：对于地震，工程建设不可因地质条件和建筑物性质进行调整的是（）。 A.震级B.建筑场地烈度C.设计烈度D.基本烈度E.震源深度正确答案ADE答案解析本题考查的是地震的震级和烈度。震级和烈度的关系:一般情况下，震级越高，震源越浅，距震中越近，地震烈度就越高。一次地震只有一个震级，但震中周围地区的破坏程度，随距震中距离的加大而逐渐减小，形成多个不同的地震烈度区，他们由大到小依次分布。参见教材P17。2011年真题：1.关于地震级和烈度的说法，正确的是（）。A.建筑抗震设计的依据是国际通用震级划分标准B.震级高，震源浅，距震中近的地震其烈度不一定高C.一次地震一般会形成多个地震烈度区D.建筑抗震措施应根据震级大小确定正确答案C答案解析本题考查的是地震的震级和烈度。一次地震只有一个震级，但震中周围地区的破坏程度，随距震中距离的加大而逐渐减小，形成多个不同的地震烈度区，它们由大到小依次分布。参见教材P17。2012年真题2.关于地震烈度的说法，正确的是（）。A.地震烈度是按一次地震所释放的能量大小来划分B.建筑场地烈度是指建筑场地内的最大地震烈度C.设计烈度需根据建筑物的要求适当调低D.基本烈度代表一个地区的最大地震烈度正确答案D答案解析本题考查的是地震的震级和烈度。基本烈度代表一个地区的最大地震烈度。参见教材P17。 第二节地下水的特征与类型一、地下水的类型地下水是埋藏在地表以下岩层或土层空隙（包括孔隙、裂隙和空洞等）中的水，主要是由大气降水和地表水渗入地下形成的。在干旱地区，水蒸气也可以直接在岩石的空隙中凝成少量的地下水。地下水的分布极其广泛，密切地联系着人类生活和经济活动的各个方面，可以说是一种宝贵的地下资源。但是，地下水也往往给工程建设带来一定的困难和危害。根据埋藏条件，将地下水分为包气带水、潜水、承压水三大类。根据含水层的空隙性质，地下水又分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三个亚类。根据上述分类原则，将地下水的基本类型列于表1.2.1。表1.2.1地下水分类表基本类型亚类水头性质补给区与分布区关系动态特点成因孔隙水裂隙水岩溶水包气带水土壤水、沼泽水、不透水透镜体上的上层滞水。主要是季节性存在的地下水基岩风化壳（黏土裂隙）中季节性存在的水垂直渗入带中季节性及经常性存在的水无压水补给区与分布区一致一般为暂时性水基本上是渗入成因，局部才能凝结成因潜水坡积、洪积、冲积、湖积、冰碛和冰水沉积物中的水；当经常出露或接近地表时，成为沼泽水、沙漠和海滨砂丘水基岩上部裂隙中的水裸露岩溶化岩层中的水常为无压水补给区与分布区一致水位升降决定地表水的渗入和地下蒸发，并在某些地方决定于水压的传递基本上是渗入成因，局部才能凝结成因承压水松散沉积物构成的向斜和盆地自流盆地中的水、松散沉积物构成的单斜和山前平原自流斜地中的水构成盆地或向斜中基岩的层状裂隙水、单斜岩层中层状裂隙水、构造断裂带及不规则裂隙中的深部水构造盆地或向斜中岩溶化岩石中的水，单斜岩溶化岩层中的水承压水补给区与分布区不一致水位的升降决定于水压的传递渗入成因或海洋成因（一）包气带水包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩土层中，包括土壤水、沼泽水、上层滞水以及岩层风化壳（黏土裂隙）中季节性存在的水。（二）潜水潜水是埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由水面的重力水，其自由表面承受大气压力，受气候条件影响、季节性变化明显。如春