工程岩土学-课件

河南理工大学，工程岩土学，工程岩土学-简介1，工程地质状况，1。工程地质概念：是以岩体、土壤的研究对象为工程地质、岩土力学、基础工程等角度研究、预测和评价工程地质问题，研究岩土工程利用、改良和改造的综合性技术科学。2.工程地质的研究意义：工程地质的研究意义在于分析工程建设地区的工程地质条件，论证工程地质问题，进行工程地质评价，提出保护地质环境的措施。2.1工程地质条件：是指工程建筑物所在地区各种地质因素的综合。这些因素包括：(1)地形和地形条件：地形高低起伏，山丘陡度，山谷宽、窄、形态特征等；地形显示了地形形成的原因、过程和时代。(2)岩土的类型和工程地质特性：油田、时代、岩性、生产、演化特性、变质程度、风化特性、软弱夹层和接触区域、物理和机械特性等最基本的工程地质要素。(3)地质结构：也是工程地质工作研究的基本对象。其中包括褶皱、缺陷、连接结构的分布和特征。(4)水文地质条件：地下水的成因、埋藏、分布、力学和化学成分等；(5)自然地质作用和地应力：主要是滑坡、崩塌、岩溶、泥石流、沙尘暴移动、河流冲刷和沉积等重要的工程地质因素。对评价建筑物稳定性和预测工程地质条件的变化具有重要意义。(6)建筑材料：土壤、沙子、石头等。2.2工程地质问题：指工程建筑活动引起的问题。建筑物建成后，地质环境的应力状态、水文地质条件和地面特性发生了变化，导致了一些地质问题，如地基变形和失稳、公路边坡崩塌、地下工程破坏、坝基渗流和渗透变形、水库渗漏和沉积、水库诱发地震等。3.主要相关领域：1)地质学：研究地球(地壳)的物质成分、内部结构、表面特性和地球进化历史的科学。2)工程地质：研究工程活动与地质环境相互作用的学科领域。3)土质和土力学：主要研究土壤的各种性质，从机械角度研究土壤的力学性质和工程之间的关系的学科。4)岩土力学：从力学角度研究岩土特性。其他相关领域：矿物学、岩石学、地质结构学、工程地质调查、工程地质分析、基础工程、地下工程、边坡工程、工程环境学、工程地球物理学、工程地质水文学、工程地貌学、灾害工程地质学等。岩浆作用内动态地质作用变质作用地震作用地壳运动地质作用风化作用侵蚀作用外动态地质作用处理沉积作用演化作用、第一工程岩土地质基础第一章地质作用1、地质作用：引起地壳物质运动变化的各种作用。2、地质作用类型：内部(移动)力地质作用、外部(移动)力地质作用、第一、内部力地质作用是地球内部能量(内生动力、内部大力)自转能量、重力能量、放射性元素蜕变而产生的热等地壳深处产生的动力，包括表面和深处1，结构运动(地壳运动)喷泉和垂直运动(1)，上升运动(垂直运动)(2)，水平运动2，岩浆作用3，劣化作用4，地震作用，内力地质作用(岩浆作用下的火山喷发，2，外力作用下)类型包括(a)，风化作用风化作用：岩石因太阳、大气、水分、生物等多种风化阵营的作用而不断发生物理和化学变化的过程称为岩石风化。使岩石破碎甚至分解的这种地质作用称为风化作用(包括化学风化、物理风化和生物风化)。羽，1，物理风化作用物理风化作用：破坏岩石和矿物，不明显改变其化学成分的风化作用。(1)剥离(热膨胀和收缩)；(2)冰分割：冰冻融对岩石的破坏作用(3)晶体膨胀：矿物结晶和躁狂分解对岩石的破坏作用2，化学风化作用下的表层岩石受水、氧和二氧化碳作用下化学成分的变化，产生新矿物的作用(1)溶解作用；(2)水合作用；(3)水解；(4)碳酸化；(5)氧化作用3，生物风化作用生物风化作用是指生物在其生命过程中直接或间接施加在岩石上的物理和化学风化作用。(1)生物物理(机器)风化作用：生物活动机械地破坏岩石。例根分割，动物钻孔，发掘，人类活动。(2)生物化学风化作用，4、岩石风化带的劈裂岩石风化程度和深度各不相同。风化在地表最明显，随着深度的增加，其影响逐渐减弱和消亡。残余的不连续壳被岩床覆盖，岩石风化后风化的岩石圈松散的表面被称为风化壳。5、花台的分段风化，使岩石工程地质性质的变化很大，为了选择合适的工程建筑用地，确定基础开挖深度，确保建筑物的稳定性，正确确定施工(bill of quantities)等，对岩石风化程度都要有所了解。一般来说，风化的岩石根据岩石风化后的颜色、结构、矿物组成和物理力学性质的变化，分为完全风化、强风化、弱风化、微风四个带。(b)侵蚀作用：岩石被外力破坏和破坏的产物共同移动的地质作用(水蚀、风蚀、冰蚀)。)。(c)搬运作用：风化、侵蚀物质的搬运作用。机械搬运、化学搬运、生物搬运、重力搬运等。(d)沉积作用：载体在适合条件的地方沉积。(5)岩石形成作用：指松散的沉积物(机械或化学物质)压缩和接合，整体转变为坚硬的沉积岩的作用。沉积物松散，颗粒富含空隙和水分，颗粒之间有不牢固的连接力。第二章矿物1，矿物的一般知识矿物：指地壳的化学元素由地质作用形成，具有一定化学成分和物理特性的元素或化合物。以自然元素(元素)形式出现的：例如钻石(c)、天然金(Au)、硫磺(s)等，是少数。2.由两个或更多元素组成的化合物：石英(SiO2)、方解石(CaCO3)、石膏(CaSO42H2O)等占大多数。矿物是构成岩石的基本单位。矿物大多数是固体：固体矿物，根据其内部结构分为晶体和非晶体两种。晶体的内部粒子(原子、离子、分子)形成有规则的排列，经常有规则的几何。目前在自然界发现的矿物约有3300多种，其中构成常见岩石矿物岩石的矿物也只有30多种。4 .矿物的基本类型(1)主要矿物：指在演化或成矿期间，岩浆熔体中凝结结晶形成的矿物(例如石英、正长石等)。(2)二次矿物：是指一种新矿物，主要矿物(如正长石水解后的高岭石)经过化学风化而形成。(3)变质的矿物：指在变质作用过程中形成的矿物，如地区变质的结晶片岩中的kyanite或十字石。5.岩石矿物是指构成岩石的主要成分和对岩石性质有决定性影响的矿物(30多种)，它们占岩石成分的90%。其中长石、石英、辉石、角闪石、橄榄石、黑云母、方解石、白云石是最重要的，其含量决定了岩石的名称和主要特征。6.一般岩石矿物(1)石英，(2)正长石，(3)斜长石，(4)白云母，(5)黑云母，(6)角闪石，(7)辉石，(8)2，蒙脱土3，水云母(日光灯)，7。矿物工程特性黄铁矿、石膏、黑云母、方解石、粘土矿物这种矿物对评价岩石的工程地质特性具有重要意义。(1)黄铁矿：水和氧容易形成硫酸，使岩石发生快速剧烈的破坏；(2)石膏：可用性和膨胀性大，被水作用后容易溶解，在岩石中形成空洞。(3)云母：很容易被切成薄片，经常中间层包含在岩石中，因此岩石的强度降低，性质不均匀，容易碎成单独的板。特别是黑云母含有铁，比白云母更容易破坏。4)方解石：在一定条件下，可以溶于水，形成洞穴，岩石强度降低，不仅发生渗透；(5)绿石，塞里摩：水的软化容易产生滑动。(6)粘土矿物： (高岭石、蒙脱土、伊利诺州)接触水后，容易软化，强度低，容易滑倒。第二，矿物的物理性质准确地识别和识别矿物，为了给岩石命名，研究岩石的性质是非常重要的。鉴别矿物的方法很多。矿物的肉眼确认主要基于矿物的几个明显物理特性，利用肉眼或一些简单的工具(如刀、条板、低比例放大镜等)和药物(如稀盐酸)在现场确定矿物的名称。这种鉴定方法简单、方便、快速，是室内进一步识别的基本。(a)矿物的形态。每种矿物一般具有一定的形态，有助于识别矿物。常见的晶体包括片状(如云母)、片状(如石膏)、柱状(如角闪石)、环形面(如方解石)和粒状(如白云石)。集合体的形式包括像纤维石一样的纤维状、像方解石一样的物种类型、像赤铁矿一样的鲕状、像高岭土一样的土壤、像石英一样的巨大等。(b)矿物的光学特性矿物的光学特性是指矿物对自然光的吸收、反射和折射所产生的各种特性。1.颜色：矿物的颜色是指矿物在可见光下吸收其他光波反射后，反射在人眼中的现象。把亮矿物和暗矿物分开，2 .光泽：在矿物表面反射可见光的能力。3 .透明度：矿物根据透光的能力，表现出不同的明暗程度。(c)矿物的机械性质矿物的机械性质是应力后矿物表示的物理性质。硬度：矿物抵抗机械作用(如刻划、挤压、研磨)的能力。莫尔斯经度系以自然界常见的10种矿物为标准，将经度分为1度到10度之间的10个等级。解释学及破坏(1)解释学：矿物敲打后向一定方向裂开，经常裂成光滑平面，裂开的光滑平面称为分解面。(2)破坏：矿物敲打后裂开的一面没有一定的方向，各种凹凸不平的形式。第三章岩石1，岩石：一种矿物或多种矿物是由一定规律组成的自然集合体，是由地质作用产生的。研究各种岩石时，首先要用各种岩石的特性来确定物理和机械性质的以下特性。(1)山状：指岩石在空间中所占的形状；(2)成分：指岩石的矿物成分和化学成分。(3)结构：指构成岩石的(单一)矿物的结晶、粒子的大小和形态以及相互结合的方式；(4)结构：指构成岩石的矿物集合体之间，或者矿物集合体和岩石其他组成部分之间的排列和填充方法，反映岩石的外貌特征。根据起源，可以分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三类。第一，岩浆侵入或喷发地壳上部而凝固的岩石(1)岩浆概念1，岩浆(火成岩)。2、岩浆：硅酸盐熔体，流动性。如果地壳运动中的大断层或岩浆的高流动性和膨胀力超过上层的压力，岩浆就会移动到压力低的地方，沿着断层或地壳的薄弱地带侵入地壳上层岩石，这就称为侵入作用。岩浆沿着特定通道喷出地表，就称为喷发作用。3，岩浆岩类型1)侵入岩(1)深部演化：一般在地表以下3公里；(2)浅进化：通常在地表以下3公里以内。(2)喷出岩(火山岩):岩浆喷出地面硬化形成的岩石。(b)岩浆岩的主要特征1，岩浆岩的化学成分和矿物成分1)岩浆岩SiO2含量分类：(1)酸性岩(SiO 2含量65%)；(2)中性岩(SiO2含量65%-52%)；(3)基本岩石(SiO2含量52%-45%)；(4)初期超岩石(SiO2含量“45%”)。(2)岩浆矿物：构成岩浆岩的矿物约有30多种，其中主要是硅酸盐矿物，其含量最多的有石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石等10多种。2，岩浆岩的结构直接影响岩石强度高低的主要特征。(1)整体结晶结构(2)半结晶结构(3)非晶结构(玻璃质结构)3、岩浆岩石结构(1)块状结构；(2)流动模式结构(3)孔隙结构；(4)杏仁状结构。第二，沉积岩(a)沉积岩的形成过程1，沉积岩：接近地表或表面的岩石被风化侵蚀破坏的产物，是被运到岩石上沉积和沉积而形成的岩石。2、沉积岩的形成地质作用1)松散破碎阶段2)搬运阶段3)沉积阶段4)固体形成阶段(1)压缩(2)胶结(3)再结晶作用，(2)沉积岩的主要特征1，沉积岩的物质组成(1)沉积岩的物质组成颜色浅，岩石学牢固，强度高，抗水性和风力强。铁胶凝成分是铁的氧化物和氢氧化物。强度仅次于深色、红色、硅连接。钙质水泥成分是Ca，Mg的碳酸盐。颜色浅，强度低，具有可用性。泥浆水泥成分是黏土。棕褐色，连接松散，强度低，湿柔软，风化。石膏水泥成分为CaSO4。硬度小，接合不牢固。2，沉积岩的结构1)。经典结构连接体连接的结构。其特点有三个：(1)砾石结构(粒子大小 2mm)，砂结构(粒子大小2 0.05mm，粗砂结构，粒子大小2 0.50mm中砂结构，粒度0.50 0.25mm；细砂结构，粒度为0.250.05mm，粉砂结构(粒度为0.05 0.005mm) (2)根据粒子形态，(a)角；(b)亚角度；(c)副原型；(d)水泥(a)硅引起的圆形(3；(b)铁；(c)钙质；(d)泥浆；(e)石膏。2)。泥浆结构这种岩石的几乎全部(大部分超过95%)是由非常小的粘土颗粒(颗粒大小小于0.005毫米)组成的结构。这种结构是粘土岩的主要特征。3)。化学结晶结构由方解石、白云石等水溶液中岩石的颗粒结晶或燧石等胶体形式的凝结沉淀构成。4)。生物结构几乎大部分是由生物和碎片构成的。例如生物碎片结构、贝壳结构、珊瑚结构等。3，沉积岩的结构1)，沉积岩的结构层结构是指构成沉积岩的物质根据颜色、成分、颗粒厚度或粒子特性不同而不同的分层现象。由于季节和气候变化而形成的厚度不同的层单元称为层，层和层之间的接触面称为层面。2)，层配置根据层厚度可以分为厚层(大于1米)、厚层(1-0.5米)、中等厚层(0.5-0.1米)和薄层(小于0.1米)。透镜体和尖端破坏层，(1)波痕沉积物是沉积过程中因风、流动水或波等作用而留在沉积岩级别的波痕。(2)泥裂粘土沉积物表面因失水收缩而分裂为不规则多边形裂纹。(3)雨的痕迹与沉淀物表面雨滴打击留下的痕迹相吻合。(c)典型沉积岩的主要类型1，沉积碎屑1)，大型企业和breccia 2mm碎屑颗粒中50%以上的碎石，breccia。(2)砂岩是由百分之50以上的沙粒粘结而成的岩石。(。(1)根据粒度和含量，(a)可分为粗砂岩。粒子大小在2到0.5毫米之间时大于50%。(b)中间砂岩：颗粒大小在0.5