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工程地质 总结大纲 一，工程地质学的定义及任务工程地质学工程地质学是研究与人类工程建筑活动有关的地质问题的学科，是地质学的一个分支。 工程地质条件是指与工程建设有关的地质条件的总和，它包括土和岩石的工程性质、地址构造、地貌、水文地质、地质作用、自然地质现象和天然建筑材料等方面。 建筑场地是占有指工程建设所直接并使用的有限面积的土地，大体相当于厂区、居民点和自然村的区域范围的建筑物所在地。 建筑物地基是指由于承受由基础传来的建筑物荷载而使土层或岩层一定范围内原有应力状态发生改变的土层或岩层。 基础建筑物地面以下扩大的以减少建筑物与土层或岩层接触部分压力的结构。 地基包括持力层和下卧层。 持力层是指直接与基础接触的土层。 下卧层是指持力层下部的土层。 天然地基是指未经加固处理、直接支撑基础的地基。 软地基是指地基主要由淤泥、淤泥质土、松散的砂土、充填土、杂填土或其他高压缩性土层所构成。 人工地基当地基土层较软，建筑物的荷重又较大时，需要对地基进行人工加固处理，这种地基称为人工地基。 地质学的概念:地质学是研究地球的一门自然科学，当前主要是研究固体地球的外层岩石圈，研究的内容包括地球内部组成物质的成分及其形成、分布和演化规律；地球内部结构和构造；地表形态的发展及其发育规律；勘察地下资源的方法等。 德国的魏格纳（Wegener）提出了大陆漂移理论。 被批驳和遭遇近半个世纪的大陆漂移论却为磁、电、声和地震探测技术所作的海底系统勘探所证实（68-70年）。 1961年，迪茨提出了海底扩张理论，两者最终结合成为“板块构造学说”陆地表面地形复杂，大致可分山地、丘陵、平原、高原、盆地和洼地等地貌类型。 山地海拔高程大于500米、地形起伏较大，相对高程在200米以上的地区称为山地。 一般海拔5001000米为低山，10003500米为中山，大于3500米为高山。 呈线状分布的山地称为山脉。 丘陵大陆表面地形具有一定起伏的地区，海拔高程一般在500米以下，相对高差在几十米。 平原面积较大的地势平坦或地形弱具起伏的地区，相对高差不超过几十米。 低平原200米以下，高平原200600米。 高原海拔高度在600米以上，面积较大的地势平坦或地形弱具起伏的地区，四周常有崖壁与较低的地形单元。 盆地四周是高原或山地，中央是低平（平原或丘陵）的地区。 洼地陆地上海拔高程在海平面以下的地区。 海底地形可分为大陆边缘、大洋盆地和洋中脊三个单元。 大陆边缘包括大陆架、大陆坡、大陆基和大陆地壳与海洋地壳分界的过渡带海沟与岛弧。 大陆架围绕大陆的浅水海底平原，地势平坦，一般坡度小于0.1度，深度各地不一，从小于20米到大于500米。 一般指水深200米以内的水域，宽度不等。 大陆坡大陆架外缘陡倾斜部分，以坡度陡为特点，平均坡度在4.3度，最大可达20度以上，最大深度在14003200米，宽度2090公里不等。 大陆基大陆坡与太平洋之间的比较平坦的地区，坡度仅在1/7001/100。 海沟与岛弧海洋中有许多呈弧形分布的岛屿，称之为岛弧。 在这些岛弧靠近大洋的一侧，往往还伴生有一系列与岛弧成相互平行状态的深邃而狭长的海沟。 洋中脊大洋底部很重要的地势特征是有一种线状分布的海底隆起，像屹立在大洋底部的巨大山脉，延伸于四大洋，连绵数万公里，称为洋中脊。 地壳是地球最表面的构造层，只占地球体积的0.8%。 根据其性质可分上地壳和下地壳。 地壳和地幔之间以莫霍面分界。 地壳和地幔之间以莫霍面分界。 莫霍面南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇(Mohorovicic)1909年研究萨拉布地区一次地震时发现在地下33千米处地震波的波速发生了明显的变化，说明组成物质明显不同。 这一界面具有全球性，并经证实是地壳和地幔的分界线。 因此，该不连续面称为莫霍面。 莫霍面在大陆地区深度约在2070千米左右，大洋地区78千米。 古登堡面1914年，美国学者古登堡(Gutenberg)发现地下2900千米处存在地震波速的间断面，后证实这是地核与地幔的分界层。 该不连续面称为古登堡面。 克拉克值-各种元素在地壳中含量的百分比.丰度-元素在地壳中的分布称为。 ?矿物(mineral)是天然存在于地壳之中,经过地质作用形成的具有一定化学成分和物理性质的元素或化合物。 ?单质矿物由一种元素组成的矿物。 矿物特点1，矿物是天然产出的，是各种地质作用的产物；2，矿物具有一定的化学成分，绝大多数为化合物；3，大多数矿物具有一定的内部结构，凡结晶完全的矿物，其内部质点均按一定规律排列；4，矿物具有一定的形态及物理、化学性质；5，在一定的物理化学条件下稳定。 矿物绝大多数为无机固态。 按其内部质点的分布情况可分为结晶质矿物和非结晶质矿物。 自然界中绝大多数矿物是结晶质。 结晶质矿物是指矿物不仅具有一定化学成分，而且组成矿物的质点（原子或离子）按一定方式作规则排列，并可反映出固定的几何图形。 非结晶质矿物是指组成矿物的质点不作规则排列，因而没有固定的形状。 如蛋白石。 晶体自然产出并具有一定几何多面体形态的固体。 矿物的条痕-矿物粉末的颜色称为矿物的条痕。 二二岩浆岩（Igneous rocks）又叫火成岩，是由岩浆冷凝固结而成的岩石。 岩浆岩的主要成份是SiO2。 岩浆岩与岩浆的区别岩浆岩是固态，挥发性物质极少；岩浆是液态，富含挥发物质。 岩浆岩按其在地壳中形成的部位分为侵入岩和火山岩两类。 侵入岩岩浆侵入地壳内部一定部位后冷凝固结，形成侵入岩。 按其形成深度又可分为深成岩（深度大于3公里）和浅成岩（深度一般在1.53公里）。 火山岩火山活动中岩浆溢出或喷出地表冷凝固结，形成火山岩。 据据SiO2为的含量可以将岩浆岩分为4个基本类型岩类SiO2酸性岩大于65中性岩5265基性岩4552超基性岩小于45。 沉积岩是在地表或接近地表的条件下，由母岩（岩浆岩、变质岩和早已形成的沉积岩）风化剥蚀的产物经搬运、沉积和固结硬化而形成的岩石。 沉积岩的构造是指组成部分的空间分布及其相互间的排列关系。 沉积岩最主要的构造有层理和层面构造。 层理岩石的颜色、成分、结构沿垂直方向变化而形成的一种层状构造。 层面层与层之间的界面。 岩层上下两个界面之间成分基本均匀一致的岩石，是层理最大的组成单位。 一个岩层上下界面之间的垂直距离称作岩层的厚度。 沉积岩的分类按沉积物组成的特点，可分为碎屑岩类主要由碎屑物质组成的岩石，如砾岩、砂岩等；粘土岩类主要由粘土矿物组成的岩石，如泥岩、页岩等；化学及生物化学岩类主要由方解石、白云石等碳酸盐类的矿物及部分有机物组成的岩石，如石灰岩、白云岩。 变质岩是岩浆岩、沉积岩、甚至变质岩在地壳中受到高温高压及化学成分加入的影响，在固体状态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的新的岩石。 根据岩石的不同，可分为正变质岩原岩为岩浆岩经变质作用形成的变质岩。 副变质岩原岩为沉积岩经变质作用形成的变质岩变质岩的结构是指由岩石组成物质的形状、大小和相互关系等反映的岩石构成方式。 变质岩的结构一般分为四类碎裂结构、变晶结构、变余结构和交代结构。 变质岩的构造-岩石组分在空间上的排列和分布所反映的岩石构成方式。 可分为变余构造和变成构造。 变质岩的分类据变质作用类型的不同，可将变质岩分为五大类动力变质岩类，如破碎角砾岩、碎裂岩、糜棱岩、千枚糜棱岩等。 接触变质岩类，如石英岩、大理岩。 区域变质岩类，板岩、千枚岩、片岩等。 混合岩类，角粒状混合岩。 交代变质岩类，蛇纹岩、青盘岩、云英岩、矽卡岩等。 第三章地质构造与地质图主要由地球内部动力引起的地壳变化（内动力地质作用），使岩层或岩体发生变形和变位的运动，称为地壳运动。 地壳运动的结果地壳运动的结果使原来近水平的岩层或岩体,发生不同性质的位移,例如岩层的褶皱、断裂等，这种由地壳运动造成的,使岩层或岩体发生变形或变位的形迹,称为地地质构造。 所以地壳运动又称构造运动。 构造运动可形成巨大的山系，这种构造运动又称造山运动。 相对年代及其确定地质学上把各个历史时期形成的岩石，结合埋藏在岩石中的生物演化规律，按先后顺序确定下来展示岩石的新老关系，这种岩石的相对新老关系就是相对地质年代。 相对地质年代的确定主要根据岩层的沉积顺序和生物化石，所以又称为地层学方法和古生物方法；其次，有的岩层既无法确定沉积顺序又没有化石分布，只能通过岩石的性质即岩性（成分、结构、构造）对比来确定地质年代，这种方法称为岩性对比法。 岩层的产状-岩层是由同一岩性组成的、有两个平行或近平行的界面所限制的层状岩石。 这两个界面分别称为顶面和底面，顶面和底面之间的距离称为岩层厚度，其上部的岩层称为上覆岩层，其下部的岩层称为下伏岩层。 1水平岩层2倾斜岩层倾斜岩层又称单斜构造，它是指原来形成的岩层，由于地壳运动的影响使岩层发生了倾斜的岩层。 通常用岩层的产状来表示倾斜岩层的空间方位，即用走向、倾向、倾角三个要素来表示。 走向是指岩层面和水平面的交线所指向的二个方向。 倾向是指垂直于走向线沿岩层倾斜面向下所引的最大倾角倾斜线，在水平面上的投影所指的方向。 倾角是指最大倾角倾斜线与其在水平面上的投影线的夹角。 地层的接触关系整合-地层在沉积过程中，地壳相对稳定，沉积物连续一层一层堆积，这一套地层的层与层之间称为整合接触。 整合接触的特征是连续沉积、没有间断、上下岩层产状基本平行一致。 不整合地层在沉积过程中，地壳运动强烈，沉积一套地层后上升出水面，沉积中断并遭受剥蚀，后又下降接受沉积了另一套地层，这二套地层之间称为不整合接触，沉积间断面称为不整合面。 不整合接触的特征是二套地层之间有沉积间断，中间有地层缺失。 根据不整合面上下二套地层的关系可分为 (1)、平行不整合其特征是二套地层产状接近平行，其间缺失部分地层。 (2)、角度不整合其特征是二套地层产状不平行，且其间有地层缺失，不整合面的产状与新的一套地层的产状一致。 褶皱构造岩石受力发生弯曲的形态称为褶皱构造。 1褶皱构造的基本类型及褶皱要素褶皱构造的基本类型a、背斜构造岩层向上弯曲，受剥蚀后，核部地层为老地层，两翼地层为新地层。 b、向斜构造岩层向下弯曲，受剥蚀后，核部地层为新地层，两翼地层为老地层。 断裂构造岩石受力作用超过其强度而发生的裂缝或错断称为断裂构造。 断裂构造主要分为节理和断层两大类节理（joint）岩体沿破裂面没有明显位移或仅有微量位移的断裂构造。 断层（fault）岩体沿破裂面两侧发生了明显位移或有较大错动的断裂构造。 几何分类根据节理与所在岩层产状要素的关系，可分为走向节理节理走向与岩层走向大致平行；倾向节理节理走向与岩层走向大致垂直；斜向节理节理走向与岩层走向既不平行，也不垂直；顺层节理节理面大致于岩层层面。 二，力学成因分类一）剪节理剪节理的主要特征产状稳定，沿走向和倾向延伸较远；节理面平直光滑，在砾岩、角砾岩或含有结核的岩层中，剪节理可以切过砾石或结核，可以借被错开的砾石判断其相对移动的方向；节理面上有擦痕和擦痕镜面；一般发育较密，相邻距离小；常成羽列状；节理两壁之间距离较小。 二）张节理张节理的主要特征产状不稳定；节理面粗糙不平；没有擦痕；一般发育稀疏，节理间距大；两壁之间距离大。 三，成因分类原生节理和次生节理侵入体原生节理主要有横节理又叫Q节理，发育在侵入体的顶部，垂直于顶部的流线。 其力学性质属张性节理，常被细晶岩脉充填。 纵节理又叫S节理，发育顶部平缓流线部位，平行于流线，力学性质不很清楚。 层节理又叫L节理，发育在侵入体的顶部，平行接触面，属张性节理。 断层的基本类型及其特征断层的要素断层面两部分岩块沿之滑动的破裂面；断层带断层破碎带、断层影响带；断层线断层面与地面的交线；断盘断层面两侧相对移动的岩块（上盘、下盘和上升盘、下降盘）；断距断层原来同一点，沿断层面错开的距离。 断层的分类一，根据断层走向与区域构造线方向的关系，可将断层分为一）纵断层断层走向与区域构造线方向基本平行；二）横断层断层走向与区域构造线方向基本垂直；三）斜断层断层走向与区域构造线方向既不垂直也不平行。 根据断层面产状与地层产状的关系，可将断层分为一）走向断层断层走向与地层走向基本平行；二）倾向断层断层走向与地层走向基本垂直；三）斜向断层断层走向与地层走向既不垂直也不平行。 根据断层两盘岩块相对移动性质，可将断层分为一）正断层上盘相对向下移动的断层；二）逆断层上盘相对向上移动的断层；三）平移断层两盘沿断层面相对移动的断层。 风化作用由于温度的变化，大气、水溶液及生物的作用，使岩石或矿物在原地发生物理、化学变化的过程叫做风化作用。 生物风化作用是指生物及其生命活动过程中对岩石和矿物的破坏作用。 生物机械风化作用；生物化学风化作用。 影响因素气象因素；地形条件；岩石中的矿物成分和化学成分；岩石的结构和构造。 风化壳-残留原地的风化产物叫残积物，残积物和土壤在大陆地壳表层构成一层不连续的薄壳，称为风化壳。 岩石风化程度岩石风化的结果-使原来母岩性质改变，形成不同风化程度的风化岩。 按岩石风化深浅和特征，可将岩石风化程度划分为五级:1.未风化岩石组织结构未变;2.微风化岩石组织结构基本未变，沿节理面有铁锰质渲染，矿物质基本未变，无疏松物质;3.弱风化（也称中等风化）岩石组织结构部分破坏，裂隙面风化较重，矿物质稍微变质，沿节理面出现矿物风化，坚硬块体有松散物质;4.强风化岩石组织结构大部分破坏，矿物成分已显著变化，长石、云母已风化成次生矿物，颜色变化，疏松物质与坚硬块体混杂;5.全风化岩石组织结构已全部破坏，矿物成分除石英外大部分已风化成土状，基本不含坚硬块体。 风化带-岩石的风化一般是由表及里的，地表部分受风化作用的影响最显著，由地表往下风化作用的影响逐渐减弱以至消失。 因此在风化剖面的不同深度上，岩石的物理力学性质有明显的差异。 从岩石风化程度的深浅，在风化剖面上自下而上可分成四个风化带微风化带、弱风化带、强风化带和全风化带。 微风化带、弱风化带、强风化带和全风化带。 岩石风化的治理岩石风化的治理方法可采用挖除和防治两种措施.地表流水地质作用片流降水引起的暂时性水流，沿斜坡呈无数股细小水流，对地面进行洗刷。 形成的产物称为坡积物。 洪流无数股片流在低洼的沟中汇集而成的一种暂时性水流。 形成的沟槽称为冲沟，形成的产物称为洪积物。 河流许许多多片流、洪流汇集到低洼沟谷中，并有地下水补给的一支水流充足的经常性水流。 层流和紊流水质点相对位置不变的一种水流称为层流。 相反称为紊流。 环流:水流中水质点作螺旋运动,在过水断面上的投影为环状,故称为环流。 分为单向环流和双向环流。 单向环流自然界的河流的转弯处，在水流产生的惯性力的作用下，水质点从凸岸流向凹岸，从而使凹岸处水质点（水位）壅高，水体下沉，形成环流。 双向环流当平直河段中河面有宽窄变化时，峡谷段造成壅水，宽谷段造成消水现象，水面不平出现横比降，从而形成双向环流。 片流地质作用洗刷作用与气候、地形、地面岩性和植被有关。 其产物称为坡积物。 其特征是碎屑棱角明显,分选性不好,层理不明显,物质成分与斜坡基岩相同。 洪流地质作用冲刷作用形成冲沟,产物称为洪积物。 其特征是分选性、磨圆度均较差，层理也不好。 冲沟口部颗粒最粗，通常是巨大的砾石，外部粒径变小，数量也减少，边缘主要为砂壤土和粘性土。 河流的侵蚀作用-河流在流动过程中，以其自身的动力（活力）以及所挟带的泥沙对河床的破坏，使其加深，加宽和加长的过程称为河流的侵蚀作用。 河流的侵蚀作用可分为机械和化学两种方式。 总的说来，机械的侵蚀作用更为主要些。 河流侵蚀作用按侵蚀的方向又可分为下蚀作用和侧蚀作用。 下蚀作用河流冲刷河床底部岩石，使河床降低的作用。 与河床岩石、河流含沙量、流速有关（平原相对慢，下蚀弱。 山区快，下蚀强）。 河流的下蚀作用是有限度的:分为地方性侵蚀基准面和永久性侵蚀基准面。 侧蚀作用河水以自身的动力并以搬运的泥沙侵蚀河床两侧，使河床左右迁徙的作用。 河流侧蚀作用的裁弯取直过程。 河流的搬运作用机械搬运和化学搬运河流搬运量与河流流速、流量关系密切，还和流域内的自然地理地质条件有关。 岩石松散，颗粒细小，气候干燥，地面缺少植被保护的地区，进入河流的泥沙就多。 河流中碎屑物质的运动方式分为滑动、滚动、跳跃及悬浮等方式，其物质分别称为推移质、跃移质、悬移质。 分选作用不同河段或不同季节河流动力变化。 磨圆作用碰撞和摩擦，使碎屑棱角逐渐消失，一般颗粒磨圆度越好，颗粒被搬运的距离越远。 冲积物的主要鉴别标志是砾石成分复杂，往往具叠瓦状排列。 砂和粉砂的矿物成分中，不稳定组分较多。 碎屑物质的分选性较好。 碎屑颗粒随水动力条件的改变，按大小、比重依次沉积。 碎屑颗粒的磨圆度较高。 冲积物通常经过长距离和多次的再搬运，由于磨蚀和碰撞造成较高的磨圆度。 碎屑颗粒的磨圆度较高。 冲积物通常经过长距离和多次的再搬运，由于磨蚀和碰撞造成较高的磨圆度。 冲积物层理发育，类型丰富，层理一般倾向河流下游。 冲积物常呈透镜状或豆荚状，少数呈板片状冲积物往往具有二元结构，下部为河床沉积，上部为河漫滩沉积。 地震震级与地震烈度地震震级(M)-它是地震震源释放出的能量大小的一种量度，可表示地震本身强度大小的等级它是地震震源释放出的能量大小的一种量度，可表示地震本身强度大小的等级。 它的最初定义(里希特)是距震100km处用标准地震仪(周期0.8s，阻尼系数0.8，放大倍数2800)实测最大水平地动位移的对数来确定。 例如当测得的振幅10mm，即10000m时，它的对数为4，地震定为4级。 2.地震烈度 (1)-地震烈度是对地震时地表和地表建筑物遭受影响和破坏的强烈程度的一种量度地震烈度是对地震时地表和地表建筑物遭受影响和破坏的强烈程度的一种量度。 (1)基本烈度指一个地区在今后一定时期内，在一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度,即现行中国地震烈度区划图规定的地震烈度。 国家地震局所编制的1400万中国地震烈度区划图 (1990)上标示的地震烈度值在是指在50年期限内一般场地条件下可能遭受超越概率为年期限内一般场地条件下可能遭受超越概率为10的烈度值。 地震烈度 (2) (2)场地烈度是指建筑物场地因地质、地貌、地形和水文地质条件等的不同而引起的地震基本烈度的降低或提高的烈度。 一般比基本烈度提高或降低半度至一度。 (3)设计烈度根据建筑物的重要性、永久性、抗震性以及国民经济的条件，对不同建筑物将建筑场地烈度按国家批准权限审定加以调整后的抗震设防烈度。 震害现象(地震效应)主要的震害(地震效应)包括大地抖动对建筑物的直接破坏、饱和砂土和粉土的振动液化、地震滑坡、大地的错断和裂开、震陷、海啸等。 大地抖动对建筑物的直接破坏、饱和砂土和粉土的振动液化、地震滑坡、大地的错断和裂开、震陷、海啸等。 饱和砂土和粉土的振动液化地基中较疏松的饱和砂土，在周期性的地震荷载作用下，孔隙水压力逐渐积累，甚至达到可以完全抵消有效应力时，使土粒便处于悬浮状态，而接近液体的特性。 这种现象称为液地基中较疏松的饱和砂土，在周期性的地震荷载作用下，孔隙水压力逐渐积累，甚至达到可以完全抵消有效应力时，使土粒便处于悬浮状态，而接近液体的特性。 这种现象称为液化。 液化的砂土将在瞬间降低或完全丧失抗剪强度和承载能力。 水库诱发地震.水库诱发地震的基本特征从已有地震资料来看，水库诱发地震具有下列特征震中多分布在水库影响区域内(包括通过活动断裂传递到库外几十公里的地方)根据统计，水库地震的震中区，除少数在坝址附近以外，主要分布在库区中部及尾部。 这说明大坝的位置一般选在地质条件较好的地方，故诱震几率低。 另外，震例资料还说明，震中常沿构造线分布。 （ （2）震源极浅据统计，水库诱发地震的震源深度，一般不大于5km，也有超过10km的，达20km者少见。 由于震源浅，故震中区烈度偏高，即水库诱发地震烈度，较同震级的天然地震烈度偏高。 （3）地震形式的特点诱发震形式，常以前震主震余震型(即茂木型即茂木型)为主，也有群震型，孤立型则罕见。 （4）震波垂直分量作用显著水库诱发地震震波垂直分量的作用显著，一般Ms5甚至Ms4级地震，都可造成明显的破坏作用。 （5）分布特征水库诱发地震，大部分发生在低烈度区，强度不大，烈度偏高。 板块构造学说板块构造学说认为，地球表层（包括地壳在内的整个岩石圈）是由六个大的地壳块体（称为板块）和六个小板块结合而成。 六个大板块分别是欧亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块和南极板块。 六个小板块分别为菲律宾板块、智利板块、可可板块、索马里板块、阿拉伯板块和加勒比海板块。 这些板块在地幔对流的作用下相互运动，从而使得板块间的结合地带相当不稳定，也即是相对活动的区域，而板块内部则相对稳定。 但由于板块的相互挤压，板块内部也会产生一些相应的活动性断裂，这种活动性断裂与板块内部的地震有关。 地震活动的空间分布 (1)、世界地震分布?环太平洋带智利秘鲁中美洲西部墨西哥西沿岸美国加拿大西沿岸阿留申群岛堪察加半岛东岸千岛群岛日本群岛以下再分为两支a、流球群岛台湾岛菲律宾群岛东岸。 b、马里亚纳海沟伊里安岛汤加海沟新西兰。 该地震带是地球上最大的地震带，全球80%的浅源地震、90%的中源地震和极大多数的深源地震发生在此地震带中。 阿尔卑斯印尼带西起阿尔卑斯山脉高加索山脉喜马拉雅山脉印度尼西亚与环太平洋带相连。 该带发生的地震占全世界总地震的15%。 ?洋脊地震带主要有大西洋洋中脊、太平洋洋中脊、印度洋洋中脊。 ?大陆裂谷系地震带主要有东非大裂谷、红海亚丁弯死海大裂谷。 该带发生的地震多为浅