工程地质及土力学第1章(2)岩石和地质构造

1、第四节第四节 地质年代及其特征地质年代及其特征一、地质年代及划分原则一、地质年代及划分原则二、地质年代表二、地质年代表二、 地层接触关系地层接触关系 一、地质年代一、地质年代 地质年代地质年代指形成地层的时间段落指形成地层的时间段落，是地壳发展演化的，是地壳发展演化的历史与地壳运动、沉积环境及生物演化的时代段落。历史与地壳运动、沉积环境及生物演化的时代段落。地壳发展演变的历史地壳发展演变的历史称为称为地质历史地质历史。 地质年代分类地质年代分类绝对地质年代绝对地质年代 通过放射性元素蜕变速度计算。通过放射性元素蜕变速度计算。相对地质年代相对地质年代 地层形成的先后顺序和地层的地层形成的先后顺序

2、和地层的相对新老关系，是由该岩石地层单位与相邻已知相对新老关系，是由该岩石地层单位与相邻已知岩石地层单位的相对层位的关系决定岩石地层单位的相对层位的关系决定1ln(1)DtN例如铀例如铀U-铅铅pb法，法，U238是母体，蜕变后是母体，蜕变后为为pb206,衰变常数衰变常数恒恒定定1.5510-19岩层不整合接触反映相对地质年代 侵入接触侵入接触沉积接触沉积接触二、地质年代及地层单位划分二、地质年代及地层单位划分v 地质年代的划分地质年代的划分 地质年代单位：地质年代单位： 宙宙 代代 纪纪 世世 期期 相应的地层单位：相应的地层单位： 宇宇 界界 系系 统统 阶阶 地质构造地质构造地壳运动的

3、产物！地壳运动的产物！水平构造水平构造倾斜构造倾斜构造褶皱构造褶皱构造断裂构造断裂构造水平构造可以看出：岩层产状三要素岩层产状三要素走向、倾向、倾角走向、倾向、倾角表示倾斜岩层在空间的位置，通常用地地质方位角质方位角来表示。30 01、岩层倾向发生显著变化的地方（核部、岩层倾向发生显著变化的地方（核部、转折端），岩层受应力最集中，容易出现转折端），岩层受应力最集中，容易出现工程地质问题。工程地质问题。2、褶皱翼部产状影响边坡稳定性。、褶皱翼部产状影响边坡稳定性。节理的分类节理的分类 1.1.节理的成因分类节理的成因分类 1)1)构造节理构造节理; 2); 2)非构造节理非构造节理 2.2.根据

4、几何形态分类根据几何形态分类 1)1)走向节理走向节理 ; 2); 2)倾向节理倾向节理 ; 3); 3)斜向节理斜向节理 ; 4); 4)顺层节理顺层节理 3.3.根据节理走向与所在褶曲的轴向的关系分类根据节理走向与所在褶曲的轴向的关系分类 1)1)纵节理纵节理; 2); 2)横节理横节理 ; 3); 3)斜节理斜节理 4.4.按力学性质分类按力学性质分类 1)1)张节理张节理 ; 2); 2)剪节理剪节理 ; 3); 3)劈理劈理剪节理剪节理由剪应力产生的破裂面 特征：长、大、平直光滑，延伸稳定，常常呈“X”型断层：断层：岩层或岩体受力破裂后，两侧岩块沿破裂岩层或岩体受力破裂后，两侧岩块沿

5、破裂面发生了明显的位移。面发生了明显的位移。*断层的组合形式断层的组合形式断裂带（断层带）：断裂带（断层带）：一系列走向大致平行的断层组合一系列走向大致平行的断层组合如地堑、地垒、阶状断层、叠瓦式构造等如地堑、地垒、阶状断层、叠瓦式构造等断层的组合类型断层的组合类型 1.阶梯状断层 2.叠瓦状断层 3. 地堑 4. 地垒断层的野外识别断层的野外识别阶梯状断层叠瓦状断层地垒地堑第四纪活动断层第四纪活动断层第四纪活动断层第四纪活动断层第四纪活动断层第四纪活动断层第四纪活动断层第四纪活动断层四、不整合构造四、不整合构造v 1、 层状地层的接触关系层状地层的接触关系（3 3种）种）n整合接触整合接触

6、特点：特点：相邻的新、老两套地层在沉积层序相邻的新、老两套地层在沉积层序上是上是连续连续的，产状的，产状一致一致。形成背景：形成背景：沉积地区长期处于构造沉积地区长期处于构造稳定稳定的条件下。的条件下。平行不整合接触（假整合）平行不整合接触（假整合）特点：特点：指相邻的新老地层产状基本相同，指相邻的新老地层产状基本相同，但两套地层之间发生明显的沉积但两套地层之间发生明显的沉积间断间断，缺少缺少部分时代的地层。部分时代的地层。背景背景：地壳的：地壳的升降升降运动引起的。运动引起的。 角度不整合接触角度不整合接触特点：特点：相邻的新老地层之间相邻的新老地层之间缺失缺失部分地层，部分地层，且彼此之间

7、的产状也且彼此之间的产状也不相同不相同，成角度相成角度相交交。背景：背景：地壳发生过地壳发生过强烈强烈运动。先形成的地运动。先形成的地层层隆起、褶皱隆起、褶皱，然后再，然后再下降下降。角度不整合接触角度不整合接触v2 2、岩浆岩与周围地层（围岩）的接触关系 侵入接触侵入接触特点：特点：岩浆岩浆侵入侵入到地层到地层之中，常使围岩发生热之中，常使围岩发生热力力变质变质现象。现象。背景：背景：岩浆侵入体形成岩浆侵入体形成的地质年代的地质年代晚于晚于被侵入被侵入地层的地质年代。地层的地质年代。 沉积接触沉积接触特点特点：地层覆盖于侵地层覆盖于侵入体之入体之上上，其间有剥，其间有剥蚀面相分割。蚀面相分割

8、。背景背景：岩浆岩侵入体岩浆岩侵入体形成的地质年代形成的地质年代早早于于上覆地层的地质年代。上覆地层的地质年代。岩层产状的测量是地质调查中的一项重要工作，在野外是用地质罗盘岩层产状的测量是地质调查中的一项重要工作，在野外是用地质罗盘直接在岩层的层面上测量的。直接在岩层的层面上测量的。DQY1型地质罗盘技术参数型地质罗盘技术参数长水准器角值长水准器角值: 155/2mm圆水准器角值圆水准器角值: 305/2mm 测角器读数误差测角器读数误差: 0.5 度盘格值：度盘格值：1 重量：重量：0.26kg 尺寸尺寸: 857335(mm) 罗盘罗盘2022-7-35x 北 00（N） 走向线 450

9、倾向线 3150西 2700(W) 东 900(E) 走向 2250 倾向线 1350 南 1800(S)方位角表示法走向 NE45o 倾向 ES135o , 走向 SW225o 倾向 WN315o或或 走向走向N450E,倾向倾向E1350S，或走向，或走向S2250W,倾向倾向E1350SXX2022-7-34 45 走向、倾向、倾角表示图例 345水平面走向NE450,倾向ES1350， 450地质图图例地质图图例2022-7-32022-7-312022-7-33第六节 岩石与岩体的工程性质 一、岩石的主要物理力学性质 一、岩石的主要物理力学性质 （1 1）岩石的密度（）岩石的密度（）

10、：单位体积岩石的质量。：单位体积岩石的质量。（2 2）岩石的相对密度（）岩石的相对密度（dsds）：岩石固体部分的质岩石固体部分的质量与同体积水在摄氏量与同体积水在摄氏4 4度时质量的比值。度时质量的比值。（3 3）岩石的孔隙率（）岩石的孔隙率（n n）：岩石中孔隙的体积岩石中孔隙的体积与岩石总体积之比。与岩石总体积之比。（4 4）吸水性：）吸水性：指在常压下岩石的吸水能力，指在常压下岩石的吸水能力，吸水率吸水率（5 5）渗透性）渗透性：渗透系渗透系数数2、岩石的水理性质、岩石的水理性质 (1)溶解性溶解性 (2)软化性软化性岩石饱水状态下的极限抗压强度与风干状态下岩石饱水状态下的极限抗压强度

11、与风干状态下极限抗压强度的比值极限抗压强度的比值软化系数软化系数 (3)崩解性崩解性 (4)抗冻性抗冻性3、岩石的力学及岩石的类型岩石的力学性质。岩石的力学性质。变形特性变形特性强度特性：强度特性：弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强度岩石的强度 （1 1）岩石的应力应变关系 四个阶段四个阶段 岩石的应力应变曲线 弹性模量弹性模量 E是应力与弹性变形之比，是应力与弹性变形之比，即即 E= / e 式中式中 E弹性模量（弹性模量（Pa）；）； 应力（应力（Pa）；）； e弹性应变。弹性应变。变形模量变形模量E E0 0是应力与总应变之

12、比，是应力与总应变之比，即即 E E0 0= /= /（e e+ + p p） 式中式中E E0 0变形模量（变形模量（PaPa）；）； p p塑性应变。塑性应变。泊松比泊松比岩石在轴向压力作用下，横向应变和纵向岩石在轴向压力作用下，横向应变和纵向应变之比，称为泊松比，即应变之比，称为泊松比，即= = l l / /d d 泊松比；泊松比；l l 横向应变；横向应变；d d纵向应变。纵向应变。1 1）抗压强度）抗压强度 岩石在单向受压时所能承受岩石在单向受压时所能承受的最大压应力，称为岩石的的最大压应力，称为岩石的单向抗压强度单向抗压强度，简称抗压强度简称抗压强度。 2 2）抗拉强度）抗拉强度

13、 岩石试件在单向受拉时所能岩石试件在单向受拉时所能承受的最大拉应力，即为承受的最大拉应力，即为岩石的抗拉强度岩石的抗拉强度。常取岩石的抗拉强度为抗压强度的常取岩石的抗拉强度为抗压强度的1/101/501/101/50。3 3）剪切强度）剪切强度 岩石受剪切力作用时，所能岩石受剪切力作用时，所能抵抗的最大剪切力，称为抵抗的最大剪切力，称为剪切强度剪切强度。根据试验方法不同，岩石的剪切强度可分根据试验方法不同，岩石的剪切强度可分为：为：抗剪断强度、抗切强度、弱面抗剪强抗剪断强度、抗切强度、弱面抗剪强度度 。（4）岩石按工程特性分类1 1）建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2

14、002GB50007-2002）将岩石按坚硬程度进行划分：将岩石按坚硬程度进行划分：根据岩块的根据岩块的饱和单轴抗压强度饱和单轴抗压强度f fr r分为分为坚硬岩、较硬坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩。岩、较软岩、软岩和极软岩。2 2）岩石按风化程度可分为）岩石按风化程度可分为未风化、微风化、中等风未风化、微风化、中等风化、强风化和全风化岩石。化、强风化和全风化岩石。niinVssssJ12111.11粒度成分、矿物成分受气候条件和下卧基岩控制。粒度成分、矿物成分受气候条件和下卧基岩控制。颗粒磨圆度和分选性较差；没有层理构造。颗粒磨圆度和分选性较差；没有层理构造。 孔隙度较大，均质性较差孔

15、隙度较大，均质性较差，作为建筑物地基易引作为建筑物地基易引起不均匀沉降。起不均匀沉降。1、残积土、残积土 ：是雨雪水流的地质作用将高处岩石是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥蚀、顺着斜坡向下逐渐移风化产物缓慢地洗刷剥蚀、顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在平缓的山坡上或坡角处形成的沉积物。动、沉积在平缓的山坡上或坡角处形成的沉积物。 特性：特性：粒度成分有明显的分选现象粒度成分有明显的分选现象。矿物成分与下卧基岩没有直接关系。矿物成分与下卧基岩没有直接关系。无层理；厚度变化大易发生沿下卧基岩倾斜无层理；厚度变化大易发生沿下卧基岩倾斜面滑动。面滑动。2、坡积土、坡积土 ：地貌特征是靠山近处

16、窄而陡，离山较远处宽而缓地貌特征是靠山近处窄而陡，离山较远处宽而缓磨圆度不佳。呈不规则交错的层理构造。磨圆度不佳。呈不规则交错的层理构造。并具有夹层、尖灭或透镜体等构造并具有夹层、尖灭或透镜体等构造 3、洪积土、洪积土 ：有明显的层理构造和分选作用有明显的层理构造和分选作用4、冲积土、冲积土 :山区：沉积物较粗，厚度不大，分选性较差。山区：沉积物较粗，厚度不大，分选性较差。平原：厚度大，磨圆度较好，分选性好。平原：厚度大，磨圆度较好，分选性好。从上至下，颗粒由细变粗，具二元结构，常从上至下，颗粒由细变粗，具二元结构，常有软弱夹层，有软弱夹层，作为地基应作为地基应慎重对待慎重对待.牛轭湖中沉积成

17、的松软土，颗粒很细，常含有牛轭湖中沉积成的松软土，颗粒很细，常含有大量有机质，有时形成泥炭。大量有机质，有时形成泥炭。在河流入海或入湖口，所搬运的大量细小颗粒在河流入海或入湖口，所搬运的大量细小颗粒沉积下来，通常是淤泥质土或典型淤泥。沉积下来，通常是淤泥质土或典型淤泥。近岸带沉积粗颗粒，远岸带沉近岸带沉积粗颗粒，远岸带沉积是细颗粒，具明显的斜层理积是细颗粒，具明显的斜层理构造。构造。沉积物主要是淤泥夹细砂、粉砂沉积物主要是淤泥夹细砂、粉砂薄层。压缩性高，承载力低。薄层。压缩性高，承载力低。8、冰碛土、冰碛土(Qgl)9、近代特殊土、近代特殊土第八节第八节 土与土层土与土层 土土是地壳岩石经过长期地质营力作用风是地壳岩石经过长期地质营力作用风化后覆盖在地表上的没有胶结或胶结很弱化后覆盖在地表上的没有胶结