工程地质(ch0-1绪论地貌)

工程地质 授课专业 港口航道与海岸工程 授课学时 32 8授课形式 课堂教学 室内实验 野外实习课堂教学成绩 笔试 70 作业实验报告考勤 30 实习成绩 实习考勤 70 实习报告 10 参考教材 工程地质及水文地质 陈南祥 工程地质 曲力群 李忠 苗喜德 工程地质学 陆兆臻 工程地质手册 本课程课堂教学的基本内容与要求 1 工程地质学在工程建设中的作用和任务 2 工程地质条件的内容及分析评价方法 3 常见的工程地质问题及其评价方法 4 岩土工程勘察及安全监测方法 实践性环节的内容与要求 1 造岩矿物及三大类岩石实验课 实验报告 2 湖山地区野外认识实习 实习报告 什么是工程地质学 是调查 研究 解决与各种工程活动有关的地质问题的科学 本课程涉及内容 矿物学 岩石学 古生物学 地史学 构造地质学 工程地质原理 工程勘察 岩石力学 土力学 等等 岩土工程地质学的任务 1 查清建筑场区的工程地质条件 工程地质条件 与工程有关的地质条件之综合 包括地形地貌 地层岩性 地质构造 水文地质条件 物理地质现象 地质物理环境 天然建筑材料等七方面的内容 2 分析 评价 预测工程地质问题 工程地质问题 当工程建设与地质条件发生矛盾时产生的问题 土体工程中常用的工程地质问题有 沉降与不均匀沉降 振动液化 渗漏与渗透变形 承载力不足 土坝 包括基坑边坡 堤坡等 稳定等 岩体工程中常见的工程地质问题有 岩质边坡稳定 洞室围岩稳定 高坝坝基稳定 不均匀变形等 3 选择最佳的工程场地 线路方案或建筑物布置形式 4 提出岩土体利用 整治或改造的工程措施 5 提供工程规划 设计 施工所需的岩土工程地质资料 不同工程建筑 存在的工程地质问题不同 1 工业与民用建筑 地基承载力不足 沉降和不均匀沉降 砂土液化 深基坑边坡稳定 场地水 土的腐蚀性以及特殊性土的问题等 2 铁路 公路工程 路基边坡 隧洞围岩和桥墩地基的稳定问题 路面的冻胀 不均匀沉降问题 以及高等级公路超压缩性路基土的湿胀和 桥头跳车 问题等 3 地下工程 围岩稳定 突水 岩爆问题以及影响地下工程开拍施工的高地应力 高地湿和有害气体问题等 4 港口码头 码头地基岸坡的稳定 回填土的沉降和人工边坡稳定 海浪侵蚀和回淤问题等 5 矿山工程 露天矿 高 边坡及地下巷道的稳定 涌水及有害气体问题 采矿引起的地面沉降 塌陷问题等 6 水利水电工程遇到的工程地质问题则更为复杂多样 除与上述其他工程相类似的区域稳定 坝基 边坡和地下洞室围岩稳定 以及坝基岩土体的沉降和不均匀沉降外 还有库坝区渗漏 水库库岸稳定及水库涌浪 水库淤积 水库浸没以及水库诱发地震等问题 在特殊性岩土 如红粘土 黄土 淤泥质土 冻土 膨胀性岩上等 分布区的工程建筑还会遇到特殊的工程地质问题 如黄土的湿陷性问题 红粘土的失水收缩开裂问题 膨胀性岩土的吸水膨胀问题等 岩土工程勘察规范 GB50021 2001 规定 工程地质工作不只限于查明和反映地质条件 也不只要求提出一般性的工程建议 而是还要求结合已明确了的荷载特点 结构类型和对限制变形的要求等进行定量的岩土工程分析和预测 提出岩土工程设计参数 就基础类型和地基基础设计方案在比较的基础上提出建议 第一章地球基本知识 第一节地球的构造一 地球的圈层构造 地球的圈层构造 外圈层构造 大气圈水圈生物圈 内圈层构造地壳 硅铝层 硅镁层莫霍面 16km 陆地平均35km 海洋平均6km 帕米尔 喜山最厚75km 南美洲海岸外大西洋1 6km 南京32km 拉萨71km 北京46km地幔 超基性岩 硅酸盐 金属氧化物 金属硫化物古登堡面 2898km 地核 液 固态的铁 镍 二 地球的表面形态 地貌 地形地貌 地表面高低起伏的状态地势 陆地表面高低起伏的趋势 O49 52Si25 75Al7 51Fe4 70Ca3 29Na2 64K2 40Mg1 94H0 88其他1 37 第二节地壳及地质作用一 地壳的物质组成 二 地质作用由于自然动力引起地壳的物质成分 构造和地面形态发生运动 变化和发展的各种作用 据动力能的主要来源和发生作用的部位分为 内动力地质作用 能源来源地球本身地球自转产生的旋转能 重力作用所形成的重力能 放射性元素蜕变的热能外动力地质作用 能源来源于地球以外太阳辐射能 重力能 日月等天体引力能 第三节地质历史及地层时代 一 地质年代的概念地质历史 地球的发展历史称为地史 为了研究地史 首先要确定研究地区地层的新老关系及其地质时代 地质时代 一个地层单位的形成时代或年代 包括 绝对年代 指所经历的实际年数 根据岩石中所含的放射性元素的蜕变确定 如 寒武纪的下限为600Ma 延续时间为100Ma 目前已发现的地壳中的最古老地层的绝对年龄约3800Ma左右 相对年代 表示地层相对新老关系的时代顺序 如 某地层的相对时代为奥陶纪 则说明其形成时期晚于寒武纪 而早于志留纪 地质年代单位与年代地层单位是相对应的 地质年代单位的宙 代 纪 世 期 时 年代地层单位是宇 界 系 统 阶 带 现代地貌 多次冰川活动 人类出现 岩浆活动强烈 我国东部形成丰富的金属矿 华北形成内陆盆地 为主要的成煤期 华南三叠纪为浅海 后成为大陆 恐龙繁盛 海生头足类菊石发育 裸子植物以松柏 苏铁 银杏为主 被子植物出现 构造运动强烈 天山地区突出 华北缺失泥盆和下石炭地层 中石炭后海陆交互变为陆相 主要的成煤期 华南一直为浅海 鱼类 两栖类繁盛 寒武纪我国大部为海相 三叶虫极盛 中奥陶后 华北地区上升为陆地 缺上奥陶和志留地层 华南为浅海 头足类 三叶虫 腕足类 笔石 珊瑚繁盛 关于地质年代表的阅读 震旦纪 在我国 特别在北方 发现在古老变质岩系之上 含有丰富化石的寒武系之下 发育了一套巨厚的完整的没有变质的或变质程度很低的沉积岩系 其中除含有大量藻类化石外 很少发现其他生物遗迹 就把这套地层命名为震旦系 寒武纪 是因英国的寒武山脉 今译坎布连山脉 而得名 奥陶纪和志留纪 是根据英国威尔士一个古代民族居住的地方名称和古代民族名称命名 泥盆纪 是因英国西南部泥盆州 现译为得文郡 海相岩系而得名 石炭纪 因英格兰的高山灰岩及其含煤层而得名 二叠纪 最初得名于乌拉尔山西坡的彼尔姆州 二叠 则因该时代德国南部地层可以分为上下两套而得名 三叠纪 当初按德国南部地层的三分性特点而命名 侏罗纪 按法瑞交界地方侏罗山 现译为汝拉山 地层研究而命名 白垩纪 按英吉利海峡两岸主要由白垩土地层构成而命名 二 地层年代确定方法1 地层绝对年代t的确定 为衰变常数 t为岩层绝对年代 N0为放射性物质形成时的原子数量Nt为t年后 未蜕变原子数量 2 地层相对时代的确定 古生物法 生物发展是由简单到复杂 由低级向高级不断演化标准化石 分布时代短 特征显著 数量众多而地理分布广泛的化石 例 南京筳 Nankinella 为我国南方二叠纪的标准化石岩性对比法 同一地质时代 环境相似的情况下形成岩性相似例 宁镇山脉泥盆系厚层浅色石英砂岩标志层法 地层剖面中厚度不大 岩性稳定 特征突出 分布广泛和容易识别的岩层 称为标志层或标准层 可作为地层对比标志 如 华南三叠系中部的 绿豆岩 岩层接触关系法 未经剧烈构造变动 老地层在下 新地层在上 强烈构造运动能使地层之间的接触关系复杂化 沉积岩 整合 假整合 不整合火成岩 沉积接触 侵入接触 三 岩层的产状及接触关系 1 岩层的产状 见下页图 岩层产状 是指岩层在空间的位置或分布状态 产状三要素 走向 层面与水平面的交线的延伸方向 同一岩层的走向有两个 且数值相差1800 倾向 垂直于走向线沿层面向下所引的 射 线 在水平面上的投影所指的方向称为岩层的倾向 倾向是惟一的且与走向正交 倾角 层面与水平面之间所夹的最大锐角 岩层产状方位角表示45 135 20 135 20 象限角表示NE45 SE 20 2 岩层接触关系 不同地质年代所形成的岩层在空间的接触形式分为 整合接触 岩层产状平行 时代连续 岩性递变 假整合接触 地层产状基本一致 沉积时代不连续 下伏岩层的顶面往往保留古