工程地质复习提纲(11土木)

1 一 绪论 1 工程地质的研究对象 目的 意义 2 工程地质条件 二 地质作用 1 地质作用 促使地壳的物质组成 构造 地貌等发生变化的自然作用称为地 质作用 2 内外力地质作用的的概念与方式 外力地质作用 地球外的能源产生 主要来自 太阳能 热 引力 引力能 生物能等 作用方式 风化 剥蚀 搬运作用 沉积 成岩作用 结果 削高填低 使地面趋于平坦 内力地质作用 由地球转动能 重力能和放射性元素的热能引起 表现方式 地壳运动 岩浆作用 变质作用 产生岩浆岩 变质岩及其有 关矿产 地震 内力地质作用总趋势 形成地壳基本构造褶皱 断裂 产生地表高低起 伏 3 风化作用的概念 分类 特征及其对岩石性质的影响 风化作用 地壳岩石在太阳 空气 水等作用下 经风吹日晒 发生崩裂 分解等物理化学变化的作用 特点 普遍 地表到处可见 表层作用明显 随深度逐渐减弱 风化作用的结果与危害 使坚硬致密岩石松散破坏 改变矿物组分 化学 成分 降低岩石强度和稳定性 造成滑坡 泥石流等 形成残积土 4 残积层及其特点 风化岩层的分带特点 风化带划分的工程意义 形成残积和残积层 岩石经风化 改变矿物成分 结构 构造 形成与质岩 不同的风化产物 一部分流失 一部分残留质地 这种风化层即为残积层 残积层的特点 残积层有较多孔 裂隙 易受冲刷 强度 稳定性差 5 剥蚀与风化的关系与区别 6 沉积 搬运作用及其作用方式 搬运作用 风化 剥蚀产物被水 风等搬运至其它地方 沉积作用 被搬运物质因搬运介质搬运能力减弱 风 水流速降低 或物化 条件变化 或在生物作用下 被从搬运介质中分离出来 形成沉积物的过程 7 成岩作用及其作用方式 8 变质作用的概念及其类型 影响变质作用的因素 变质作用 地壳运动 岩浆作用 物理 化学条件变化 岩石在固态下改变成 分 结构 构造的作用 变质作用的类型 接触变质作用 热 气 液 岩石变化 动力变质作用 局部 压力为主 温度为次 岩石破裂 产生断层角砾 岩 糜棱岩等或重结晶作用 区域变质作用 深部岩石在温度 压力 化学成分三种因素影响下 在大 区域内产生变质 整体 影响变质作用的因素 温度 基本因素 矿物分子运动化学活性 重结晶 重组 压力 静压力作用改变岩石密度 动压力作用改变岩石破裂 变形 变质的方向性 化学成分加入 来自岩浆 2 9 岩浆作用及其结果 10 内外力地质作用的关系及其结果 内力作用使地壳上升 外力作用使地壳剥削 两者相互作用使地形平坦 内力作用地壳下降 外力作用沉积 两者互补 共同造成地形地貌演变 三 矿物与岩石 1 造岩矿物的概念 矿物的解理 假色 条痕等概念 常见的变质矿物 矿物硬度计的 级数如指甲 小刀及玻璃片等表示的硬度大小 矿物的解理是矿物受外力打击后会沿一定的方向裂开而形成光滑面的特性 光滑的平面称为解理面 另外一些矿物受外力打击后在任意方向破裂并呈各种 凹凸不平的断面 如贝壳状 锯齿状等 称为断口 硬度是矿物抵抗外来机械作用 如刻划 压入或研磨等 的能力 矿物的硬度 一般采用相对硬度来衡量 即采用两种矿物对刻的方法来确定矿物的相对软硬 硬度对比的标准沿用摩氏硬度计 即选用 10 种不同硬度的标准矿物 按其软硬 程度排列成十级用以对比 1 度 滑石 2 度 石膏 3 度 方解石 4 度 萤石 5 度 磷灰石 6 度 正长石 7 度 石英 8 度 黄玉 9 度 刚玉 10 度 金刚石 2 岩石概念 岩石的成因类型 3 岩石的结构与构造 岩石结构 岩石中矿物的结晶程度 颗粒大小与形状 颗粒之间的组合方 式 岩石构造 岩石中矿物集合体之间 或与其它组分之间 的排列 组合方式 4 岩浆岩的成分及其类型 结构与构造 常见的岩浆岩及其性质 喷出岩与 侵入岩的特征 岩浆岩的成分以硅酸盐为主 基本包括地壳所有元素 岩浆岩按形成条件分为 侵入岩 岩浆侵入地壳深部结晶 深成岩 岩浆侵入地壳浅部结晶 浅成岩 喷出岩 岩浆喷出地表凝固 岩浆岩结构 1 按结晶程度划分 全晶质结构 由全结晶矿物组成 如花岗岩 正长岩等 在温度缓慢降低条 件下生成 为侵入岩特征 半晶质结构 由部分结晶 部分非结晶矿物组成 如花岗斑岩 闪长玢岩等 为浅成岩特征 非晶质结构 亦称玻璃质结构 在温度急剧下降 未及结晶的条件下生成的 岩石结构 如流纹岩 安山岩等 为喷出岩特征 2 按晶粒大小划分 显晶结构 结晶颗粒较大而明显 如花岗岩等结构 隐晶结构 结晶颗粒较小而不明显 如玄武岩等结构 玻璃质结构 非结晶 致密结构 如流纹岩等 3 按晶粒相对大小划分 等粒结构 结晶颗粒大小均匀而明显 如花岗岩等结构 为深成岩特征 不等粒结构 结晶颗粒大小不均匀 部分结晶较好且晶粒大的为斑状结构 其余为似斑状结构 为浅成岩或喷出岩特征 岩浆岩构造 3 1 块状构造 矿物分布均匀的构造 如花岗岩 花岗斑岩等侵入岩 2 流纹状构造 具流纹状喷出岩特征的构造 3 气孔状构造 含有孔洞的喷出岩构造 如玄武岩等 4 杏仁状构造 气孔被后期矿物充填 形成杏仁状构造 如玄武岩 安山岩等 构造 常见岩浆岩按 SiO2 含量划分为 1 酸性岩类 65 花岗岩 花岗斑岩等 2 中性岩类 52 65 正长岩 正长斑岩等 3 基性岩类 45 52 辉长岩 玄武岩等 4 超基性岩类 45 橄榄岩等 5 沉积岩的形成 组分 结构与构造 常见的沉积岩及其性质 沉积岩的构造 1 层理构造 不同颗粒 形状 颜色 成分的沉积物成层分布的特征 含层面 层厚 夹层等 2 层面构造 层面保留波痕 泥痕等沉积特征的构造 3 化石构造 动植物遗体保留在沉积岩中的构造特征 常见的沉积岩 火山碎屑岩 角砾岩 砂岩 泥岩 页岩 石灰岩 白云岩 等 6 变质岩的成分 结构与构造 常见的变质岩及其性质 变质岩的构造 1 片理构造 在定向压力下经重结晶形成平行排列的片理面 沿此面可将岩石 劈成片状 是变质岩的主要构造标志 可细分为 板状构造 片理面平直 易沿片理面劈开成薄板状 片状构造 含大量平行排列的片 针 柱状矿物 片理最清楚 沿此面易将 岩石劈开 片麻状构造 深 黑云母 浅 石英 色矿物呈断续条带状分布 沿此面不 易将岩石劈开 千枚状构造 片理面上存在许多绢云母片呈有规律地排列 沿此面不易将岩 石劈开 2 块状构造 有粒状结晶矿物组成 无定向排列 难以定向劈裂开 如大理岩 石英岩等 常见的变质岩 板岩 千枚岩 片岩 大理岩 石英岩等 7 岩浆岩 沉积岩 变质岩的在结构构造方面的主要区别 8 变晶结构与变余结构的含义 9 影响岩石工程性质的主要因素 影响岩石工程地质性质的因素主要有 1 矿物成分 基本因素 矿物成分不同 则岩石性质不同 2 岩石结构 重要因素 结晶联结岩石 晶粒粗 则强度低 反之 则强度 高 胶结联结岩石 强度比结晶联结岩石低 且其强度按下列次序降低 3 岩石构造 矿物成分分布不均匀 岩石性质变化大 层理 裂隙 孔隙 等构造 造成岩石各向异性 4 水 强度 透水 5 岩石风化 4 旧裂隙扩大 颗粒联结松散 沿解理 晶质矿物受击沿一定方向裂成光滑 平面的性质 面崩解 产生新裂隙 破坏结构 构造及整体性 孔隙率 吸水 透水性 强度 稳定性 四 地质构造 1 地质构造 地质年代 相对地质年代与绝对地质年代的概念 简单地质构造的类型 地质构造的概念 地质构造是地壳运动在岩体 大范围岩石 中留下的痕迹 即地质体 岩层 岩体 存在的空间形式 状态及其相互关系 简单的地质构造有水平构造 单斜构造 褶皱和断裂四种型式 2 沉积岩的相对地质年代确定方法 3 根据岩浆岩与沉积岩的接触关系确定相对地质年代的方法 岩浆岩与沉积 岩层间的接触关系 沉积接触与侵入接触的区别 接触关系及区别 侵入接触 有蚀变 变质 岩浆岩晚于沉积岩 沉积 接触 无变质 岩浆岩早于沉积岩 后沉积 有侵蚀面 4 地质年代单位与地层单位的对应关系 岩层新老顺序 纪的符号表示 5 岩层水平构造与单斜构造的特征 水平与倾斜岩层对土木工程基础稳定性的影响 6 岩层产状的概念 要素及其表示方法 按方位角 7 褶曲 褶皱构造的概念与特征 褶皱基本形态 8 背斜褶曲与向斜褶曲的区别 出露特征及表示方法 与山谷的关系 背斜褶曲 向上拱的弯曲 受剥蚀后出露地表的地层顺序为 新 老 新 向斜褶曲 向下凹的弯曲 受剥蚀后出露地表的地层顺序为 老 新 老 9 断裂构造 节理 断层 破碎带 的概念 分类及其对岩石工程的影响 根据 断层两盘的相对运动方向划分的断层类型 节理 裂缝两侧无显著位移的断裂构造 分类 原生节理系成岩时产生 如温度等影响 风化节理系风化作用产 生 多分布于近地表 无规律性 对岩石工程的影响 将岩层切割成块 使岩体强度 稳定性降低 加速 岩体风化 增加岩体的透水性 地下水通道 影响边坡稳定 断层 断裂面两侧的岩块发生显著位移的断裂构造 分类 正断层 上盘相对下降 下盘相对上升的断层 逆断层 上盘相对上升 下盘相对下降的断层 平移断层 上 下盘沿走向方向产生相对水平位移的断层 对岩石工程的影响 使岩体裂隙增多 破碎 风化严重 地下水发育 造成岩体强度和稳定性大为降低 与断层走向平行的边坡易发生大规模坍塌 对隧道工程易产生洞顶坍落 对区域稳定性的影响不利 对大型工业民用建 筑和大型桥梁选址不利 10 各类断层的形成机理 11 地层出现重复或发生缺失现象与褶皱 断层的关系 五 第四纪地质与地貌 1 地貌的概念 地貌与地形的联系与区别 外力地貌的类型 5 地貌 在地质作用下 地壳表面形成不同成因 不同类型 不同规模的起伏形 态 是评价公路等工程地质条件的主要内容之一 2 形成地貌的主要原因 影响地貌的因素 影响地貌的因素 构造 破碎带处外力作用显著 岩层 单斜山 岩性 软蚀 硬突 气候条件 寒冷 冰川地貌 干旱 风沙地貌 潮湿 喀斯特地貌 3 山岭地貌与平原地貌的特点与区别 由断裂作用上升的山地类型 山岭地 貌 山岭地貌 特点 有山顶 山坡 15 微坡 16 30 缓坡 31 70 陡坡 70 垂直坡 山脚等形态要素 有一定的海拔高度 相对高度 坡度 平原地貌 地壳升降微弱条件下经过外力作用充分填平而形成 特点 地势开阔平缓 比较平坦 4 垭口的类型 构造垭口的类型 5 河流阶地的成因 类型 阶地级数与其形成年代的关系 平原河流的侧蚀作用 6 构造 剥蚀 堆积平原的特征 洪积物的分布特征 7 第四纪地层的一般特征 海相 陆相 8 中国第四纪地层的主要特征 沉积物分带分布规律 六 地下水 1 地下水对岩石和工程的主要影响 降低岩 土 体强度 稳定性 产生不良地质现象 ex 滑坡 溶蚀 潜蚀 地基沉陷 冻胀 翻浆等 造成工程危害 含过多的侵蚀性化学成分 如 CO3 SO4 Cl 等 对混凝土等地下结 构产生危害 2 地下水的埋藏类型及其特征 地下水的类型 按地下水的埋藏条件分为 上层滞水潜水 承压水 上层滞水的特点 位于浅地表处 范围不大 水位不稳定 上层滞水受气候影响 变化幅度比较大 给设计 施工造成一定困难 潜水特征 补给来源 降水 地表水渗入 或受承压水补给 埋深 含 水层厚度受气候 地形 地质条件 岩性 切削 影响 排泄方式 垂直排 泄 蒸发 平原 河流下游以此为主 水平排泄 径流 runoff 补给相邻含水 层或出露地表补给地表水 山区 河流中上游 埋深大 径流 排泄条件 与 地形切削程度 含水层岩性 气候有关 坡陡 切削程度高 则条件好 承压水的补给 排泄特征 补给区 含水层 来源于降水 河流 潜水 出 露地表处 受降水 地表水补给 此区远小于分布区 受气候等因素影响较小 水量变化不大 不易蒸发 水体比较稳定 向潜水 河谷 断层排泄 当承压水穿透上覆隔水层时 容易发生大量涌水 突水 造成工程施工困难 6 3 上层滞水 潜水 承压水的概念与特点 承压水主要承受什么压力 潜水 地表下面第一个隔水层之上的具有自由水面的重力水 承压水 水源充满两个隔水层之间 无自由水面 的含水层中承受水压力 可自流 的地下水 4 承压水对工程的影响 5 地下水流向与地形等高线 等水位线及含水层厚度等关系 6 地下水的不良作用 潜蚀 流砂 基坑突涌 7 地下水的渗透速度与实际流速的关系 层流渗透速度的计算公式 8 潜蚀的作用及其产生条件 潜蚀作用 1 机械潜蚀 如搬运等 2 化学潜蚀 如溶蚀等 潜蚀产生条件 1 岩土体内有适宜的颗粒组成或易溶物质成分 2 地下 水流有足够的水动力条件 9 潜蚀对建筑工程的影响及防治措施 10 流砂 管涌的概念 特点与危害 防治流砂的措施 11 残积土 坡积层 洪积层与冲积层的概念及主要特征 坡积层 雨水 沿斜坡从高向低流动 冲刷 沉积 坡面风化岩屑 粘土物 质沿斜坡下移 最后在坡脚或山坡低洼处沉积形成坡积层 坡积层的特点 1 碎屑棱角分明 未经长途搬运 2 孔隙度高 3 系不稳定岩土层 易产生滑坡 沿基岩面 或开挖塌方 洪积层 由暂时性暴雨形成沿凹形汇水斜坡向下倾泻 将冲刷下来的碎屑物 质带到山麓平原或沟谷口堆积 形成洪积层 洪积层的特征 1 组成物质粗细混杂 碎屑多带棱角 2 含有不规则 交错层理 透镜体和夹层等 3 地基承载力比较高 有利土木工程建筑 碎 石土多由此产生 冲积层 河水通过侵蚀 搬运 堆积等长期作用影响河床 形成河床 河漫 滩 河流阶地 河谷等地貌 冲积层 冲积层的特征 1 冲积物有良好的分选性和磨圆度 2 具有明显的层 理特征 七 岩土的工程地质性质 1 土的形成原因 土的渗透性与其粒径的关系 土是岩石在风化破碎 搬运和沉积等一系列地质作用下行成的未固结成岩的松 散堆积物 2 砂砾土 粘性土 淤泥类土 填土的主要特征 3 岩石的工程性质 物理性质 力学性质及水理性质 岩石软化系数 强度高 抗水性强 抗风化 能力强的常见岩石 4 影响岩石变形性质的因素 一般坚硬岩石在逐级连续加荷情况下的应力 应变曲线及其各阶段的变 性特征 八 岩体结构及其稳定性分析 1 岩体 结构面 次生结构面的类型 岩体结构 岩体稳定的概念 结构面对岩体的 变形和破坏的影响 结构面成因类型 沉积结构面 岩浆结构面 变质结构面 构造结构面 次生结构面 次生结构面类型 7 卸荷裂隙 风化裂隙 风化夹层 泥化夹层 次生夹泥层 2 岩体与岩石的区别 3 岩体结构面的成因类型和主要特征 结构面的特征对结构面力学性质的主 要影响 结构面产状对边坡稳定性的影响 软弱夹层的概念 岩体结构面成因类型和主要特征 沉积结构面 沉积 成岩过程中形成 包括层理 层面 软弱夹层和不整 合面等 岩浆结构面 在岩浆活动中形成 包括 侵入接触面 与围岩胶结不 良 有变质物质 冷凝裂隙 张性裂隙面 粗糙 变质结构面 变质作用形成 包括 片理 沿片理面片状矿物富集 岩体强度 片岩软弱夹层 薄层云母片岩 绿泥石片岩等 片理发育 岩 性软弱 矿物易风化 对边坡 地下工程稳定造成影响 构造结构面 构造作用形成 规模大 对岩体稳定性影响很大 包括 节理 断层 产状受构造应力场控制 层间错动面 与岩层一致 破碎 含泥质 次生结构面 岩体受卸荷 风化 地下水等次生作用形成 次生结构面易 造成边坡岩体破坏 结构面的特征对结构面力学性质的主要影响 闭合的结构面的力学性质取决 于结构面两壁的岩石性质和结构面粗糙程度 微张的结构面 因其两壁岩石之 间常常多处保持点接触 抗剪强度比张开的结构大 张开的和宽张的结构面 抗剪强度则主要取决于充填物的成分和厚度 一般充填物为粘土时 强度要比 充填物为砂质时的低 而充填物为砂质者 强度又比充填物为砂质者低 4 岩体结构的类型及其主要特征 划分岩体结构类型的工程意义 层状 散体岩体结构对工程稳定 性的影响 九 不良地质现象及其防治 1 崩塌的概念 形成条件 防治措施 崩塌的概念 陡峻斜坡上岩 土 块突然下倾 翻滚 崩落的现象 2 滑坡的概念 形成条件 防治滑坡的基本原则和主要措施 判别滑坡的醉林 和马刀树现象 滑坡概念 岩 土 体在重力作用下沿滑动面 平面 曲面 整体下滑的现象 防治滑坡的基本原则 以防为主 整治为辅 防治滑坡的主要措施 1 选址考虑 避开或综合治理 2 排除地表水和地下 水 控制水的影响 使坡体抗滑力提高 3 减小下滑力 削坡减载 4 增大抗 滑力 坡脚筑支挡物 坡脚留缓 留大 边坡体加固 提高滑动面抗滑力 3 泥石流的概念 形成条件 防治措施 泥石流沟的三个区 概念 泥石流是突发的含有大量泥沙 石块与水的洪流 形成条件 1 地质条件 岩性软弱 风化强烈 构造复杂 发育 地 震频繁 2 地形条件 地形陡峻 山高谷深 3 水 是产生泥石流的基本动 力和触发条件 尤其在暴雨期间 4 人类活动的影响 植被遭受破坏 非 正常的开挖 爆破震动等 4 岩溶的概念 形成条件 主要工程地质问题 处理措施 岩溶概念 岩溶是石灰岩等可溶性岩层在流水的机械 化学作用下产生的 岩溶的形成条件 1 可溶性岩石 如石灰岩 白云岩 盐岩等