工程的地质知识点修改孔宪立

1、工程地质学知识点总结石振明-工程地质学孔宪立第2章 岩石的成因类型及其工程地质特征1岩石与矿物概念岩石在地质作用下产生的 由一种或多种矿物以一定的规律组成的自然结合体 根据矿物组成：单矿岩 t主要由一种矿物组成的岩石复矿岩由两种或两种以上的矿物组成的岩石根据成因：岩浆岩沉积岩变质岩矿物存在于地壳中 具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物*矿物是组成岩石的具有稳定物理性质和化学成分的基本单元常见浅色矿物：滑石石膏指甲2 5方解石萤石磷灰石 小刀(钢)66.5正长石 石英 黄玉刚玉 金刚石记忆：滑石方 萤磷长 石黄刚金刚2岩石和矿物区别岩石：是在天然地质作用下各种矿物的集合体。矿物：是由某种

2、元素或多种化学成分在天然地质作用下形成的固体 造岩矿物；它包含于矿物中，一般是指一些常见的矿物3三大岩石的主要鉴别特征、常见主要类型A岩浆岩：侵入岩：深成岩 t岩浆在地壳深处结晶形成的岩石 浅成岩t岩浆在地面以下地壳较浅处形成的岩石 喷岀岩：由喷岀地面的熔岩凝固形成的岩石根据SiO2含量：酸性岩类(SiO2 >65% )中性岩类(SiO2 52%65% ) 基性岩类(SiO2 45%52% ) 超基性岩(SiO2 <45%)岩浆岩的结构和构造 t识别标志结构T组成岩石的矿物的结晶程度晶粒大小 晶体形状相互结合的情况按结晶程度：全晶质结构：全由结晶矿物组成半晶质结构：由结晶矿物非晶质

3、矿物组成非晶质结构=玻璃质结构：全由非晶质矿物组成按晶粒大小：显晶质结构 t全由结晶较大矿物组成隐晶质结构T全由结晶微小的矿物组成 玻璃质结构t全由非晶质组成均匀致密按晶粒相对大小：等粒结构 t矿物全是显晶质粒状结晶颗粒大小大致相等按晶粒大小：粗粒结构中粒结构细粒结构不等粒结构T主要矿物结晶颗粒大小不等相差悬殊晶形完好 颗粒粗大：斑晶小的：石基按颗粒相对大小：斑状结构似斑状结构构造T矿物在岩石中排列填充方式反映出来的外貌特征：块状构造T分布均匀无一定的排列方向流纹状构造T岩石中不同颜色的条纹拉长了的气孔 长条形矿物按一定方向排列形成的流动状构造 反映岩浆喷岀后的流动状态气孔状构造T岩浆凝固时挥

4、发性气体未及时逸岀在岩石中留下许多圆形椭圆形长管形孔洞杏仁状构造T岩石中的气孔 为后期矿物（方解石石英）填充形成一种形似杏仁的构造B沉积岩-在地表或近地表不太深地方形成的一种岩石类型，它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运沉积和石化作用最后形成的岩石*沉积岩来自先前存在的岩石（岩浆岩变质岩和早已形成的沉积岩）的化学和物理破坏产物。*先成岩石的风化产物被流水等运动介质搬运到河湖海洋等低洼的地方沉积下来成为松散的堆积物-经过压密胶结重结晶逐渐形成沉积岩物质组成1 碎屑物质2 粘土矿物3化学沉积矿物4有机质 生物残骸5 胶结物*粘土矿物方解石白云石有机质等是沉积岩特有的是物

5、质组成上区别于岩 浆岩的一个特性沉积岩的结构和构造识别标志结构：碎屑结构（碎屑胶结）-由碎屑物质被胶结物质胶结而成沉积岩特有结构按碎屑粒径大小：砾状结构砂质结构： 泥质结构 结晶结构 生物结构构造-组成部分的空间分布及相互间排列关系:层理构造-在形成过程中 由于沉积环境的改变 先后沉积的物质在颗粒大小形状颜色成分上发生变化显示岀来的成层现象*水平层理平行层理交错层理波形层理层面构造-层面上保留有反应沉积岩形成时的某些特征：波痕泥裂化石-经石化作用保存下来的动植物遗骸或遗迹常沿层理面平行分布*根据化石可以推断岩石形成的地理环境和确定岩层的地质年代沉积岩的分类：碎屑岩类：火山碎屑岩：火山集块岩火山

6、角砾岩凝灰岩沉积碎屑岩：砾岩砂岩 粉砂岩粘土岩类：泥岩页岩化学及生物化学岩类：石灰岩白云岩C变质岩t地壳内部原有的岩石（岩浆岩沉积岩变质岩）由于受到高温高压化学成分的加入的影响改变原来的矿物成分和结构构造形成新的岩石引起变质作用主要因素：高温 高压 新的化学成分的加入变质作用：接触变质区域变质变质岩的基本特征：出现变质矿物和特殊的变质构造不同的变质矿物表明不同的变质环境变质岩的结构:1变余结构2 变晶结构：等粒变晶结构斑状变晶结构 鳞片变晶结构 3碎裂结构4交代结构变质岩的构造:片理（叶理）构造-岩石经变质作用形成的在颜色成分上呈层排列的现象1板状构造2千枚状构造3片状构造4片麻状构造5块状构

7、造变质岩的分类：片理状岩类：片麻状：片麻岩 片状:片岩 千枚状：千枚岩 板状:板岩块状岩类：块状：大理岩 石英岩常见的变质岩：石榴子石 滑石蛇纹石红柱石 十字石片麻岩千枚岩板岩大理岩石英岩第3章 地质构造及其对工程的影响期”1、地质年代表（系或纪）付号1©幻年）年埶（S万电主叢理祷第四纪10,025斡1坡川广柿苗 佳咸上新世中输世EBK1&212西部iftlB运动r乘称低卑，润知广冊早第二鈕E3生哺孰类敬E233蔬果翼密，哺乳真急谨鼓展Aiftt55既国曲无占if世地匚必见）申主优白垩纪K13127普山乍用懂損底磁若店她衣生底J15152恐腳聆中国雨山惧寓.丈底探田生咸二叠紀

8、TSB182中国育部最启一衣菊俭，恐龙甫孰英左昌上址代洁煤槽物fl寸代】二叠纪r30200世界水M广巾，新雨最人筠罠，這山忙用理到石就纪CiZZ55三假品悒，嗥出生硯：UBil类昆虫岌生，地总低罕，卅倚確危自中古生化 血賁时代）D鹊313薪林育鞘足蛊角畫無匿两抽英方育£50350册诽遵发育气惟眉印T幔，苣山运动逞埶里旖纪034430地热低甲,鹫玻F 无營権葡物根酸,未朗华北升翹寒武圮阳510療5广柚 生療开躺吠處屈隐注代5古代隼匕紀5n地旳不平木川广怖，晩期海昌加广下氏古代Rllm倚宀 » U沉和簾旱直山吏质覺到火感岩话动矿左生咸五台早瞬性哽发维以苣山作用犬删烈,花同岩侵入

9、太古代泰山laao 眾占矿物 釣 3350协吉后訓却1地质年代单位：五个“代”-每个“代”分为若干“纪”-每个“纪”分为若干“世”时间地层单位 -在特定的时间间隔内形成的岩石体:界-系-统-阶地质年代表代 纪-国际通用地质年代单位次一级单位 -区域性 地区性意义2'地质构造的主要类型地质构造构造运动在岩层和岩体中遗留下的各种变形变位形迹:水平构造倾斜构造褶皱构造断裂构造不整合构造A水平构造-未经构造变动的沉积岩层其形成时的原始产状是水平的没有遭受强烈的水平运动只受升降运动仍然保持其水平状态形成产状近于水平的构造B倾斜构造由于地壳运动使原始水平的岩层发生倾斜岩层层面与水平面之间有一定夹角

10、的构造*单斜构造在一定地区内向同一方向倾斜和倾角基本一致的岩层*产状：岩层层面的走向倾向倾角走向岩层层面与水平面交线的方位角倾向垂直走向顺倾斜面向下引出一条直线该直线在水平面上的投影所指的方位角*岩层的走向和倾向相差90°倾角T岩层层面与水平面所夹锐角岩层产状的表示方法：方位表示法：以所需确定点的位置为中心正北方向为方位角的0°按顺时针方向旋转旋转一周为360°*方位表示法只记倾向倾角EG : 210°/ 25 °读作：倾向 210°倾角25°象限角表示法：以北或南方向为准（0°将平面划分为四个象限表示方位或方向*

11、记走向倾角倾斜象限 EG : N65° W/25° S读作：走向北偏西 65°倾角25°大致向南倾斜C褶皱构造-组成地壳的岩石受构造应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褶皱要素：核部 -褶皱的中心部分 位于褶皱中央最内部的一个岩层翼-位于核部两侧 岩层向不同方向倾斜的部分轴面：褶皱轴面-以皱褶顶平分两翼的面*可以直立倾斜平卧轴轴面与水平面的交线*轴的方位为褶皱的方位轴的长度表示褶皱伸延的规模枢纽-轴面与褶皱同一岩层层面的交线转折端褶皱两翼岩层互相过渡的弯曲部分褶皱的基本形态（根据形状和组成地层的空间关系）背斜两翼岩层倾向相背的褶皱

12、*岩层向上拱起 岩层以褶皱为中心向两翼倾斜老地层在中间 两侧对称出现由老到新的地层向斜-两翼岩层倾向相向（相对）的褶皱*岩层向下凹陷弯曲 两翼岩层向褶皱轴部倾斜新地层在中间 两侧对称岀现由新到老的地层褶皱的形态分类按褶皱横剖面形态分类-按横剖上轴面和两翼岩层产状分类倒转皱褶平卧皱褶倾斜皱褶（枢纽向一端倾伏）:直立皱褶倾斜褶皱按皱褶纵剖面形态（枢纽产状）分类:水平皱褶（枢纽近于水平）皱褶的识别*不能完全以地形的起伏情况作为识别皱褶的主要标志 顺（正）地形背斜为山向斜为谷逆（负）地形背斜为谷 向斜为山穿越法：顺着倾向（垂直岩层走向）进行观察重复出行 必为皱褶构造：背斜向斜-如果在路线通过地带的岩层

13、呈有规律的 中心老地层两侧对称新地层 中心新地层两侧对称老地层追索法：平行岩层走向进行观察（看枢纽）水平皱褶：两翼岩层在平面上彼此平行展布倾斜褶皱：两翼岩层在转折端闭合或呈S形弯曲工程地质评价：1）建筑工程：地质灾害（滑坡 崩塌 塌陷）2）道路工程：选线隧道（施工偏压基础稳定性 主要的工程地质问题：边坡稳定性、偏压、岩体稳定性、地下水问题D断裂构造-构成地壳的岩石受地应力作用后产生变形当变形达到一定程度后岩层被断错或发生裂开岩石的连续性和完整性遭到破坏产生各种大小不同的断裂分类-根据发育的程度和两侧的岩层相对位错的情况：断层：断裂两盘的岩石发生明显位移5cm以上劈隙（节理）：岩层裂开 岩石沿破

14、碎面没有明显的相对位移劈理：细微的断裂变动没有明显破坏岩石的延续性*劈理几个毫米一稍大一节理一超过5cm 断层（1 ）裂隙类型：非构造裂隙-由成岩作用外动力重力等非构造因素形成的裂缝:原生裂隙 卸荷裂隙 风化裂隙构造裂隙-构造应力作用形成的裂缝具有明显方向性 规律性 与褶皱和断层形成过程密切相关:张裂隙 受张应力作用形成产状不稳定 延伸不远 裂隙面弯曲且粗糙裂隙间距大发育稀疏剪裂隙受剪（扭）应力作用形成两组间切面形成 X型产状稳定延 伸较远裂隙面光滑平直闭合有擦痕裂隙间距小分布密 工程地质评价有利于开挖对岩体的强度和稳定性均又不利影响破坏岩石整体性使风化速度加快增强岩石透水性使岩体强度和稳定性

15、降低当裂隙主要发育方向与路线走向一致倾向与边坡一致路堑边坡容易崩塌或碎落路基施工时影响爆破效果（2）断层-岩石受力作用断裂后 两侧岩块沿断裂面发生显著位移的断裂构造 要素：断层面 -两侧岩块发生相对位移的断裂面。断层破碎带-规模大的断层往往沿着一个错动带发生 断层线-断层面与地面的交线*表示断层的延伸方向形状决定于断层面的形状和地面起伏情况断盘断层面两侧发生相对位移的岩块*当断层面倾斜：上盘 位于断层面上部的断盘下盘-位于断层面下部的断盘当断层面直立，用用断块所在方位表示EG :东盘 西盘*以断盘位移的相对关系：上升盘相对上升的一盘下降盘-相对下降的一盘*上升盘可以是上盘也可以是下盘下降盘可以

16、是下盘也可以是上盘断距-断层两盘沿断层面相对移动开的距离分类：正断层-上盘沿断层面相对下降下盘相对上升的断层逆断层-上盘沿断层面相对上升下盘相对下降的断层*断层面倾角 >45° 冲断层2545 ° t逆掩断层<45° t辗掩断层平推断层t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（走滑断层）*倾角很大 断层面近于直立 断层线比较平直组合类型阶梯状断层：正断层组合地堑式断层：常形成狭长的凹陷地带著名地形：汾河河谷 渭河河谷地垒式断层：常形成块状山地著名地形：天山 阿尔泰山迭瓦式断层：低角度的逆断层组合工程地质评价致使岩体裂隙增多 岩石破碎风

17、化严重地下水发育降低了岩石的强度和稳定性隧道工程：由于岩层整体性遭到破坏地面水地下水的侵入强度和稳定性差 容易塌顶建筑工程：地基稳定性水利工程：岩体的稳定性生命线工程：岩体的稳定性施工评价：施工困难 涌水野外识别地貌特征：上升盘前缘形成陡峭的断层崖一剥蚀一断层三角面地形断层破碎带岩石破碎一侵蚀一沟谷（笔直的山沟）或峡谷地形山脊错断 河流转弯 河谷跌水瀑布 河谷方向突然转折 地下水的成带出现地层标志：岩层重复（正断层）或缺失（逆断层）岩脉错断伴生构造：断层泥 断层角砾 断层擦痕 牵引弯曲地球物理化学标志：物理参数异常地球化学异常其他标志：火山活动 地震活动滑坡等E不整合t形成年代不相连续的两套岩

18、层重叠在一起的构造形迹分类：平行不整合 T上下两套岩层的产状一致岩层分界线彼此平行但地质年代不连续角度不整合T不仅上下两套岩层之间的地质年代不连续产状也不相同 新岩层的分界线遮断的下部老岩层的分界线识别：地层标志 产状标志工程地质评价：地下水发育斜坡稳定性3、褶皱和断裂构造的基本特征、描述的基本要素、类型、工程意义和研究方法4、 活动构造的定义、主要描述指标（错动速率、重复周期）、活动方式、识别方式和对工程建筑的影响定义：活断层（活动断裂）t现今仍在持续活动的断层或在历史时期或近期地质时期活动过可能在不远的将来重新活动的断层潜在活断层t在历史时期或近期地质时期活动过极可能在不远的将来重新活动的

19、断层*近期：全新世一万年分类1 按构造应力状态、两盘错动方向走向滑动型断层（平移断层）：倾向滑动型断层：逆断层（常见）：断层倾角较缓错动时上盘为主动盘且变形开裂较严重 体较下盘破碎正断层：2 活动性质：蠕变型活断层：只有长期缓慢的相对位移变形不发生地震或有少数微弱地震突发型活断层：突然发生同时伴发较强烈的地震特征1 活动方式：蠕滑连续的滑动过程较小应力降伴有小地震或无地震粘滑断层发生快速错动在突发快速错动前断层呈锁闭状态没有明显的位移发生伴有地震活动强度以错动速率来判定2活动规模及活动速率规模：长度 切割深度t反映能量和破坏力活动速率：活动速率是断层活动性强弱的重要标志3活断层重复活动周期活断

20、层的活动方式以粘滑为主时往往是间断性地产生突然错动两次突然错动之间的时间间隔就是地震重复周期4活断层的继承性活断层的继承性t活断层绝大多数都是沿已有的老断层发生新的错动位移显著特点：活动方式和方向相同5活断层的时空不均匀性在时间上的不均匀性主要表现在活动强度随时间有较大的变化。在空间上的不均匀性主要表现在不同大地构造区内断层活动强度显著不同。6活断层的长度和断距强震导致的地面破裂（地震断层或地表错段）的长度（L）伴随地震产生的一次突然错段的最大位移值（D）我国：M=1.19lgL+5.25L=0.56M-2.25活断层的识别标志1 建筑物、构筑物公路等工程地基的倾斜和错开现象2 地形地貌：地形

21、变化差异大：山从平地起沿断裂带有串珠泉出露陡坎山山脚有狭长洼地沼泽陡坎山前第四系堆积物厚度大山前洪积扇特别高或特别低与山体不对称第四纪火山锥 熔岩呈线性分布断裂带上植物突然干枯死亡或生长特别罕见植物3 在地质及地震地质方面的标志：P45第4章土的工程性质与分类§ 4.1 土的组成与结构、构造粒径大于0.075的粗粒土，可以通过筛分法测定。 粒径小于0.075的细粒土，可以通过水分法测定。 水分法一一常用的有密度计法或移液管法土的颗粒级配曲线愈平缓，说明一一在累计曲线上，可确定两个描述土的级配的指标:不均匀系数：Cu 毁曲率系数：ccd30d10d10d6010%, 30%和 60%时

22、所式中：d10，d30和d60为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为对应的粒径。d10称为有效粒径；d60称为限制粒径。规范：纯净砾、砂，Cu>=5，且Cc=13时，级配良好，否则，不良。工程上把Cu<5的土称为均粒土。§ 土的矿物成分填空题：主要的粘土矿物有a高岭石、b伊利石、c蒙脱石，其吸水能力由强到弱依次为c、b、a。§ 土中水和气及其与土粒的相互作用结合水是受分子引力、静电引力吸附于土粒表面的土中水。土粒表面一般带有负电荷，围绕土粒形成电场，引起土粒周围水分子和阳离子的定向排列。在靠近土粒处，静电引力强，水化离子和水分子牢固吸附在土粒表面形成固定层；

23、固定层外围，静电引力较小，水化离子和水分子形成扩散层。土粒表面负电荷、固定层和扩散层中的阳离子一起构成双电层。强结合水-紧靠土颗粒表面的水。其性质接近于固体，密度约为1.22.4g/cm3，冰点为78C，具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度。干燥的土在空气中质量将增加，直到土中吸着的强结合水达到最大吸着度为止。1）没有溶解盐类的能力，2）不能传递静水压力，3）只有吸热变成蒸汽时才能移动。弱结合水-紧靠强结合水外围的结合水膜。仍然不能传递静水压力，没有溶解能力。弱结合水与土的塑性，以及其它一些重要特性有很大关系。弱结合水离土粒表面积愈远，其受到的电分子吸引力愈弱小，并逐渐过渡到自由水。毛细水的工程地

24、质意义1. 毛细压力促使土的强度增高；2. 毛细水上升接近基础底面时，增大基底附加应力，增大建筑物的沉降；3. 当地下水埋深浅，由于毛细管水上升，可助长地基土的冰冻现象；地下室潮湿；危害房屋基础及公路路面；促使土的沼泽化；4. 腐蚀管道和混凝土。§ 土的结构和构造土的结构一一土颗粒之间的相互排列和连接的形式。单粒结构。粗颗粒土，如卵石、砂等。蜂窝结构。当土颗粒较细（粒级在0.020.002mm范围），在水中单个下沉，碰到已沉积的土粒，由于土粒之间的分子吸力大于颗粒自重，则正常土粒被吸引不再下沉，形成很大孔隙的蜂窝状结构。絮状结构。粒径小于0.005mm的粘土颗粒，在水中长期悬浮并在水

25、中运动时，形成小链环状的土集粒而下沉。碰到另一小链环被吸引，形成大链环状的絮状结构。练习：选择题：土中自由水包括毛细水和重力水，结合水包括强结合水和弱结合水。这之中，影响粘性 土性质的土中水主要是 _b。a）强结合水；b）弱结合水；c）重力水；d）毛细水选择题：下述那种不属于土的结构（b ）：a）单粒结构；b）分散结构；c）蜂窝结构；d）絮状结构 土的结构包括：单粒结构、蜂窝结构、絮状结构 土的构造包括：层理构造、裂隙构造、分散构造选择题：土的颗粒级配曲线位于半对数坐标图上，其中横坐标表示粒径，纵坐标表示 c。a）等于某粒径的土粒百分含量；b）大于某粒径的土粒百分含量；c）小于某粒径的土粒百分

26、含量；d）某两个粒径之间的颗粒百分含量§ 4.2 土的物理力学性质及其指标§ 土的三相比例指标1. 土粒比重（土粒密度） 一一土粒质量（或重量）与同体积4 C时纯水的质量（或重量）之比。土粒比重常用比重瓶法测定，事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水的质量。然后把烘干土若干克装入该空比重瓶内，再加纯水至满，称瓶加土加水的质量，按下式计算土粒比重：Gsmsmmsm2式中：ml-瓶+水的质量；m2-瓶+ 土 +水的质量;ms-烘干土的质量；t oC时蒸馏水的比重。2. 土的天然重度（密度p） 单位体积土的重量（质量）对于粘性土，土的密度常用环刀法测定。3. 土的含水量土中水的质量（重量

27、）与土粒质量（重量）之比，即水的质量和干土质量之比测定含水率常用的方法是烘干法比重、（天然）密度和含水量是实验室直接测定的3个指标§ 422无粘性土的密实度无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系1. 孔隙比e孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状 态。孔隙比愈大，土愈松散2. 相对密实度Drmax eDremax eminEmax:砂土在最松散状态时的孔隙比E:砂土在天然状态下孔隙比Emi n:砂土在最密实状态时的孔隙比砂土的天然孔隙比界于最大和最小孔隙比之间，故相对密度 Dr=01；当Dr=0时，e=emax,砂土处于最疏松状态；当Dr

28、=1时，则e=emin，砂土处于最紧密状态。工程实际中，常用相对密度评价砂土的密实程度，或判别砂土的震动液化。按相对密度值可将砂土分为三种密实状态：1 > Dr > 0.67 密实的0.67 > Dr > 0.33 中密的0.33 > Dr > 0 松散的§ 粘性土的稠度由固态转变到流态的界限含水量，称为塑限由塑态转变到流态的界限含水量，称为液限测定液限的方法：挫条法测定液限的方法：碟式液限仪法液、塑限联合测定法 塑性指数和液性指数用塑性指数作为粘性土分类的标准。液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，表达了粘性土所处的状态根据液性

29、指数的大小，划分粘性土的状态:按液性指数划分粘性土的稠度状态表液性指数ILIL < 00<IL < 0.250.25<IL < 0.750.75<IL < 1IL>1.00稠度状态坚硬硬塑:可塑软塑流塑练习:【例】 某路堤填筑需土40万方，要求干密度达到18kN/m3，附近取土场内土的天然重度为17.25kN/m3，含水率15%，土粒比重2.7。则所需土方储量为（）A.42B.48C.56D.96【解】取土场土干重度d /（1 w） 17.25/（1 0.15） 15kN /m3按土的干重相等，土方用量为：V = 40 X 18 / 15 = 4

30、8 万方需储备土方量：2X 48= 96万方 答案D§ 土的力学性质土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程土按颗粒级配和塑性指数分类分为：碎石土、砂土、粉土和粘性土粗粒土按颗粒级配进行分类；粘性土按塑性指数分类碎石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。根据级配和颗粒形状，又分为漂石（块石）、卵石（碎石）、圆砾（角砾）。砂土：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。又具体分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。粉土：粒径大于

31、 0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，且塑性指数小于等于10的土。又具体分为砂质粉土和粘质粉土。粘性土：塑性指数大于10的土。具体分为粉质粘土和粘土，10< Ip 17时称为粉质粘土，Ip >17时称为粘土。特殊土的主要工程性质1、软土 ：在第四纪后期于沿海地区的滨海相、泻湖相、三角洲和溺谷相；内陆平原或山区的湖相或沼泽相等静水或缓慢的流水条件下沉积，并经生物化学作用形成的饱和软粘性土。特点：富含有机物、天然含水量大于液限，天然孔隙比大于等于1。大于等于1.5时为淤泥工程特性：？高含水量和高孔隙比?渗透性低（1e-4e-8）?高压缩性（a0.1-0.2 = 0.71.5Mpa

32、-1）:变形大而不均匀，变形稳定时间长?抗剪强度低?较显著的触变性和儒变性一般灵敏度为4-1 0,个别达13152、 湿陷性黄土定义与特征 ：天然黄土在自重压力或附加应力共同作用下，遇水侵湿后土的结构迅 速破坏而发生显著附加下沉的黄土特点：颗粒以粉土粒为主粒度大小均匀粘粒性少含水量少年代新结构疏松黄土定义与特征：第四纪以来，在干旱、半干旱条件下，陆相沉积的一种特殊土。特征：颜色淡黄、褐色、灰黄色，结构疏松、孔隙多，含水少，抗剪强度中等，无层理，湿陷性。3、红粘土定义与特征：亚热带湿热气候条件下，碳酸盐类岩石及其间夹的其他岩石，经红土化作用形成的高塑性粘土。特征：含水多，孔隙比大，但强度大，压缩

33、性低，膨胀性弱但有收缩性，浸水后强 度降低。4、膨胀土定义与特征：指含有大量强亲水性粘土矿物成分，具有显著的吸水膨胀和失水收缩、 且胀缩变形往复可逆的高塑性粘土。特征：膨胀和收缩性，高强度，压缩性低，孔隙小，粘粒多盐渍土定义与特征：土中易溶盐的含量大于0.5%的土特征：膨胀性与脱水体积减小，强度随含水量变化，湿陷性与水稳性，不易压实5、冻土定义、类型与特征：含有冰的土类型：季节冻土，多年冻土组成：矿物颗粒、水、冰、气整体结构：融化后土结构不破坏，工程性质好结构：网状结构：融化后土结构破坏，软塑流塑状态层状结构：融化后土结构破坏，强烈融沉构造：衔接型构造：季节冻融层与多年冻土相接非衔接型构造：季

34、节冻融层与多年冻土间有非冻层季节冻土工程性质：厚度，冻涨，融沉，冰丘，冰锥多年冻土工程性质：物理与水理性质：容重、相对密度、总含水量、相对含冰量、未冻结水含量叭（未猱水量）=K温度系数p（土的塑限）叭（总含水量）=含放量）+%未冻水量）（相对含冰量）=马/ COn力学性质：强度（指标）、变形模量、蠕变 类型：高原、高纬度冻土结构：整体，网状，层状 构造：衔接型、非衔接性（与季节冻土） 融沉分级：少冰冻土 多冰冻土 富冰冻土饱冰冻土 冻胀率：强冻胀土 冻胀土弱冻胀土不冻胀土6、填土 （素、杂、冲填土）：一定的地质、地貌和社会历史条件下，由于人类的活动而堆填的土 特征：不均匀性明显，工程性质随堆积

35、时间而变化，有湿陷性第5章地下水岩石的水理性质：1、含水性：岩土能容纳一定水量的性能。容水度：岩石中所容纳水的体积与岩石总体积比巴=xlOO%2、持水性：重力作用下，岩土依靠分子引力和毛细力在空隙中能保持一定水量的性能持水度：重力作用下岩土中所保持的水体积与岩土总体积比妙；=11x100%3、给水性：岩土饱和后在重力作用下能自由排岀一定水量的性能给水度：饱水岩土在重力作用下排岀水的体积与岩石总体积比p 二 4 100 %rj- W - W严巾苏川加-给水度=容水度一持水度4、透水性：岩石允许水流通过的能力。渗透系数：单位时间内单位水力梯度和单位面积通过的水量（m /d , cm / s ）K

36、=去按透水性能强弱透水岩石：砂、砾岩、卵石、裂隙溶隙发育岩石半透水岩石：粉质粘土、粉土、黄土等 不透水岩石：粘土、淤泥、裂隙溶隙不发育岩石 达西（Darcy ）定律渗透速度：v k kiL或渗流量为：q vA kiA达西定律适用于雷诺数不大于10的地下水层流运动。由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻力很大、流速缓慢，因此，其 流动状态大多属于层流。式中：U -水在土中的渗透速度，cm/s。它不是地下水的实际流速，而是在一单位时间（sec）内流过一单位土截面（cm2 ）的水量（cm3）;地下水类型（按埋藏条件分类）1、上层滞水：包气带中局部隔水层之上的饱和水2、潜水：饱水带中第

37、一个连续隔水层之上具有自由水面的重力 水3、承压水：充满于两个连续隔水层之间承受压力的重力水ft* cunur)直缶戈尊去乐茲:记锐w：»*»按空隙性质地下水分为三个亚类：孔隙水、裂隙水、岩溶水1、包气水 定义：处于地表以下潜水位以上的包气带中的水上层滞水：包气带中局部隔水层上的饱和带水。特征：埋藏浅、季节性明显、空间分布局部性明显工程意义：对工程建筑有影响（冻涨、潮湿）水质差，易污染2、 潜水的地质特征埋藏条件：上部没有连续隔水层；具有自由的水面（潜水面），其到地表的距离为潜水位埋深。潜水面标高称为潜水位流动特点：重力作用下，由高潜水位向低潜水位处流动潜水位、流量和化学成

38、分随地区和时间的不同而变化潜水位等水位线：同一时间测得的潜水位标高相同的点的连线。作用：决定潜水流向、求水力坡度（h/L水平距离）、确定埋深 提供取水建筑位置、推断含水层岩性或厚度的变化、确定补给关系、地下水的岀露点和沼泽化范围。*等水位线变稀疏说明岩性透水性由差变好，或含水层厚度增大3、承压水的地质特征 埋藏条件：上部有连续隔水层；无自由的水面，水体承受静水压力。特征：地下水充满整个含水层，承受静水压力；含水层上下有连续稳定的隔水层埋藏区与补给区不一致，水位、水量、水质等受外界因素影响小 承压水形成的地质条件：构造条件：向斜盆地、单斜构造岩性条件： 透水层与隔水层相间排列（山前斜地） 含水层

39、发生相变或尖灭 含水层被断层 侵入岩体阻隔含水层济南泉水3 地下水的物理化学性质-硬度和工程危害地下水的物理性质:物理指标一般特征类型及其它特征温度地下水凰宴与迪歸椎适陋变逼帝水变化落后于q温 变化匕帝逛芒的地F水与地融.蜜近年平均气温过冷K xu）、冷水逅和 热水142-100） *过热水（A100）颜色一般为无色茨隹 有扩斗:事世翠寿隹氢、红曬邑（氤化诜、；支兰色（苦镁瑯子参）透明度一般対无色透明透明、半透明、徵透明、不透明味道淡而无味射水碳瞪岩）、咸味（氯化离：、盒勇味 【三氧化二铁、*苦味气味一般为无味臬務蛋（硫化笔D .帙腔:味氧比业铁：、鱼 牖味【姬甩质）Q度气咕亟显导电性导电,导

40、电能力与电够廣数量与性质和关电导率一般为3觇3（00111"放射性一般无放射性与所处捷质坏境有关地下水的化学性质：1）常见的化学成分气体成分：N2 02 C02 H2SCH4离子成分 阴离子：Cl- SO42- HC03- 阳离子：Na+ K+ Ca2+ Mg2+分子成分：Fe2O3等胶体化合物或难溶盐类2）化学成分性质总含盐量与总溶解固体（TDS）总含盐量：存在于地下水中的离子、分子和微粒总含量（g/L）总溶解固体：105110度下水样蒸干所得干涸残余物总量酸碱度 强酸性水（pH < 5）、弱酸性水（57）、中性水 、弱碱性水（79）、 强碱性水（> 9）硬度 总硬度t

41、水中Ca2+ Mg2+的总含量暂时硬度-将水煮沸后 由于煮沸而减少的这部分Ca2+ Mg2+总含量永久硬度总硬度与暂时硬度之差极软水（硬度 < 75）、软水（75150）、弱硬水（150300）、硬 水（450300）、极硬水（> 450）地下水对建筑工程的影响§ 地下水位下降引起软土地基沉降在沿海软土层中进行深基础施工时，往往需要人工降低地下水位，如果抽水井滤网和砂滤层的设计不合理或施工质量差，那么，抽水时会将软土层的粘粒、粉粒、甚至细砂等细小土颗粒随同地 下水一起带出地面，使周围地面土层很快产生不均匀沉降，造成地面建筑物和地下管线不同程度的损坏。§ 流砂和潜

42、蚀流砂：当地下水自下而上流动时产生的动水压力等于土体的有效重度时，土颗粒之间的有效应力等于零，土粒就处于悬浮状态，这种现象称为流沙。潜蚀：如果地下水渗流产生的动水压力小于土颗粒额有效重度，虽然不产生流砂现象，但是图中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流携带而走。时间长了，在土层中将形成 管状空洞，使土体结构破坏，强度降低，压缩性增加，这种现象称为机械潜蚀。§ 543浮托作用§ 544承压水与基坑工程HwMK w§ 地下水对钢筋混凝土的腐蚀地下水中某些离子或原子含量过大，会同混凝土发生化学反应。结晶类腐蚀SO42-（结晶水，体积膨胀，产生内应力，破坏结构）分解

43、类腐蚀 侵蚀性 C02、HCO3-和PH值（C02过量HC03-过低，C02与Ca（0H）2反应产 生CaC03在与C02反应，溶于水）结晶分解复合类腐蚀NH4+、CL-、NO3-Mg2+、S042-（化学反应，溶于水，结晶体积膨胀）第6章 不良地质现象的工程地质问题1、风化作用按占优势的营力及岩石变化的性质：物理风化化学风化 生物风化A物理风化（机械风化 ）在地表或接近地表条件下岩石矿物在原地发生机械破碎而不改变其化学成分不形成新矿物的作用1 温差风化（最主要因素）2冰冻风化3岩石释重4可溶盐的结晶与潮解*对物理风化影响最强烈的因素是温度特别是温差B化学风化处于地表的岩石与水溶液和气体等在原

44、地发生化学反应逐渐使岩石遭到破坏不仅改其物理状态同时也改变其化学成分并可形成新矿物的作用1溶解作用2水化作用3水解作用4碳酸化作用5 氧化作用（化学风化作用的主要方式之一）*化学风化在温暖 潮湿的地区最为活跃 进行的也比较彻底C生物风化作用-岩石在动植物及微生物的影响下发生的破坏作用*物理风化碎屑物颗粒较粗粘结性吸水性较差内摩擦角大化学风化产物颗粒细小内聚力较大粘结性好吸水能力强内摩擦角较小生物风化在化学和物理风化的基础上进行发生条件和影响因素和化学风化相近风化物质含有的有机质带来性质的改变2风化的处理挖除方法防治方法：岩石表面的覆盖灌浆与加固排水2、河流地质作用A侵蚀作用-河水在流动过程中不

45、断加深和拓宽河床的作用1 溶蚀河水对组成河床的可溶性岩石不断进行化学溶解使之逐渐随水流失机械侵蚀流动的河水对河床组成物质的直接冲击和夹带的沙砾卵石等固体物质对河床的磨蚀2 按河床不断加深和拓宽的发展过程：下蚀作用侧蚀作用下蚀作用-河水在流动过程中使河床逐渐下切加深的作用*河流的侵蚀过程是从河的下游逐渐向河源方向发展溯源推进的侵蚀过程-溯源侵蚀侵蚀基准面-河流下蚀作用消失的平面基本侵蚀基准面-海平面侧蚀作用-河流以携带的泥 砂 砾石为工具 以自身的动能和溶解力对河床两岸的岩石进行侵蚀使河谷加宽的作用*产生侧蚀的因素：河水在运动过程中横向环流的作用（经常）*河流下蚀和侧蚀的共同作用 T河床不断加深

46、拓宽河流只进行下蚀作用 或下蚀作用为主T河谷断面呈V形侧蚀作用或侧蚀作用为主T河谷断面呈U形谷底宽平下蚀作用 侧蚀作用等量进行 T河谷横断面多不对称*河水流动具有紊流性质纵流和横向环流组合成螺旋状流束流动流速大时 纵流占优势 流速小时 横向环流占优势*河流中下游/平原河流/处于老年期河流：横向环流作用增强河流上游：纵流占主体地位B河流的搬运作用搬运作用-河流在流动过程中 夹带沿途冲刷侵蚀下来的物质（泥沙石块）离开原地的移 动作用搬运方式：物理搬运：悬浮式跳跃式滚动式化学搬运 主要按时可溶解的岩类和胶体物质搬运距离最远在湖海盆地中沉积分选作用-在河流平面和断面上 沉积物颗粒的大小和有规律的变化从

47、河流平面上看：上游河床中沉积物较粗大下游沉积物颗粒细小从河流断面上看：粗大颗粒先沉积下来细小颗粒后沉积 覆盖在粗大颗粒上在垂直方向上显示出层理磨蚀作用被搬运物质与河床之间 被搬运物质之间不断发生摩擦碰撞使原来有棱角 的岩屑碎石逐渐摸岀棱角而呈浑圆形状C河流的沉积作用沉积作用-河流在运动过程中 能量不断遭到损失 当河水夹带的泥沙 砾石等搬运物质 超过了河水搬运能力被搬运的物质在重力作用下逐渐沉积下来D河流阶地阶地（台地）-河谷内河流侵蚀或沉积作用形成的阶梯状地形:横向阶地-阶地延伸方向与河流方向垂直纵向阶地阶地延伸方向与河流方向平行横向阶地由于河流经过各种悬崖陡坎或经过各种软硬不同的岩石下切程度

48、不同造成纵向阶地 是地壳上升运动与河流地质作用的结果*一条河流有多少阶地由该地区地壳上升次数决定*阶地编号越老生成年代越老被侵蚀破坏得越严重越不易完整保存下来阶地基本类型：侵蚀阶地 （基岩阶地）基座阶地 冲击阶地（堆积阶地 沉积阶地）阶地：形态特征表面一般较平缓纵向微向下游倾斜 倾斜度与本段河床底坡接近 横向微向河中心倾斜河床两侧同一级阶地 阶地表面距河水面高差相近物质组成 具有二元结构 表层：粘性土 下部：砂 卵石等冲击层组成*阶地是河谷地貌中设计路线的理想地貌部位一般以利用一二级阶地敷设路线为好4河流地貌要素河谷T由河流作用形成的谷地形态：谷坡 河谷两侧因河流侵蚀形成的岸坡 谷底：河床河漫

49、滩河漫滩T经常被洪水淹没的谷底部分阶地T被抬升的古老的河谷谷底洪水不能淹没坡麓T谷坡与谷底的交界谷缘（谷肩）T谷坡与山坡交界的转折处5 阶地阶地（台地河谷内河流侵蚀或沉积作用形成的阶梯状地形:横向阶地-阶地延伸方向与河流方向垂直 纵向阶地阶地延伸方向与河流方向平行横向阶地由于河流经过各种悬崖陡坎或经过各种软硬不同的岩石下切程度不同造成纵向阶地 是地壳上升运动与河流地质作用的结果*一条河流有多少阶地由该地区地壳上升次数决定*阶地编号越老生成年代越老被侵蚀破坏得越严重 越不易完整保存下来 阶地基本类型：侵蚀阶地 （基岩阶地）基座阶地 冲击阶地（堆积阶地 沉积阶地） 阶地：形态特征表面一般较平缓纵向

50、微向下游倾斜 倾斜度与本段河床底坡接近横向微向河中心倾斜河床两侧同一级阶地 阶地表面距河水面高差相近物质组成 具有二元结构 表层：粘性土 下部：砂 卵石等冲击层组成*阶地是河谷地貌中设计路线的理想地貌部位一般以利用一二级阶地敷设路线为好6 地貌水准面、分级，形态和成因分类；山岭地貌要素、垭口及类型、平原地貌类型地貌水准面（侵蚀基准面）外动力地质作用最终达到的剥蚀界面*外力作用造成地表基本起伏后地壳运动由活跃期转入宁静期此时内力作用变弱 外力作用并未因此变弱它的长期继续作用最终把地表夷平形成一个夷平面这个夷平面是高低被削平凹地被填充的水准面地貌分级：巨型地貌几乎全是内力作用形成的又称大地构造地貌

51、大型地貌基本上由内力作用形成中型地貌主要由外力作用形成 内力作用产生的基本构造形态是中型地貌形成和 发展的基础地貌的外部形态决定于外力作用的特点小型地貌T基本上受外力作用的控制地貌的形态分类：山地：高山 中山 低山 丘陵（重丘/微丘）平原：高原高平原低平原洼地 地貌成因分类 ：构造地貌 坳陷、断块山、褶皱山等火山地貌-火山锥、熔岩盖等水成地貌冰川地貌冰斗、冰槽（堆积和剥蚀地貌）风成地貌风蚀洼地、沙丘等（风积和风蚀地貌）岩溶地貌-石林、溶够洞（沟）重力地貌 崩塌、滑坡、洪积扇等 黄土地貌塬、洼地等山岭地貌要素：山顶形态（尖圆方）垭口山脊上标高较低的位置（两山间的低部） 山坡形态 （直线、凹形、凸

52、形、复合形） 山脚-堆积地貌山岭地貌类型：构造变动形成的山岭：平顶山（水平岩层）单面山（单斜岩层） 褶皱山 断块山火山锥*单面山：前坡T外力的剥蚀而成 剥蚀坡 地形陡峻 若岩 层裂隙发育 风化强烈易产生崩塌稳定性差对布设路线不利后坡T与岩层倾向一致 构造坡山坡平缓坡 积物较薄是布设路线的理想部位注意边坡稳定问题火山作用形成的山岭：锥状火山盾状火山剥蚀作用形成的山岭：河间分水岭剥蚀与堆积地貌-流水地貌、冰川地貌 垭口及类型 1）构造型断层破碎带：多采用路堤方式通过背斜顶：多采用路堑方式通过单斜岩层的软岩带：多采用隧道方式通过（设置挡墙）2） 剥蚀型（覆盖层薄、基岩裸露）：多种方式取决于垭口的厚薄

53、3）剥蚀-堆积型（覆盖层厚）：低填浅挖方式 平原地貌类型成因类型构造平原海或平原海退f大陆坳曲平原（地売沉降亍基岩廛癒浅一-有利迪下凍洼世渍化.按害剥蚀平原何或剥蚀平原海成平谯現成平原堆积平原动力性质河流冲积平原山常拱枳平噓湖积平原有利一地形平坦 不利一-地產承载力水淹与探羞不肉匀沉陷3、滑坡和崩塌滑坡：定义：斜坡的土体或岩体在重力作用下沿着斜坡内某些滑动面（带）做整体下滑的现象特征：整体性；滑动；汇水地形要素:滑坡后壁滑坡床滑坡体：斜坡内沿滑动面向下滑动的那部分岩土体。滑动面：滑坡体沿其滑动的面。滑坡后壁：滑坡体滑落后，滑坡候补写斜坡未动不分之间形成的一个陡度较大的陡壁称滑坡后壁。 滑坡台地：滑坡体滑落后，形成阶梯状的地面成为滑坡台地。滑坡鼓丘：滑坡体在向前滑动的时候，如果受到阻碍，就会形成隆起的小丘，成为滑坡鼓丘。滑坡舌：滑坡体的前部如舌状向前伸岀的不分成为滑坡舌。咋滑坡体内及表面所产生的裂滑坡裂缝：在滑坡运动时，由于滑坡体各部分的移动速度不均匀, 缝成为滑坡裂缝。滑坡力学分析：1 圆形滑动面：力矩法2 直线形滑动面：力法3 折线形滑动面：分段法K安