造价师考试建设工程技术与计量-工程地质习题讲义

第二节地质岩性一、岩石矿物特特性构成岩石的矿物物，称为造岩岩矿物。物理理性质是鉴别别矿物的主要要依据。1、颜色。根据成色原因，可可分为自色、他色和假假色。（教材分类为“白色”，不科学，印印错了）自色是矿物本身身固有的成分分、结构所决决定的颜色，具具有鉴定意义义。例如：孔雀石Cu2(CO3)(OH))2由二价铜Cu2+呈现的孔孔雀色，均为为色素离子引引起的颜色。他色是由于混入入物引起的颜颜色；如无色色透明的水晶晶里，含铁质质时呈玫瑰色色。假色则是由于某某种物理光学学过程所致2、光泽。光泽是矿物表面面的反光能力力用类比方法常分分为四个等级级金属光泽、半半金属光泽、金金刚光泽及玻玻璃光泽。由于矿物表面不不平、内部裂裂纹等，可形形成某种独特特的光泽，如如丝绢光泽、油油脂光泽、蜡蜡状光泽、珍珍珠光泽、土土状光泽等。矿物遭受风化后，光泽强度就会有不同程度的降低，如玻璃光泽变为油脂光泽等。3、硬度。硬度是矿物抵抗抗外力刻划、压压入或研磨等等机械作用的的能力。鉴定定矿物常用一一些矿物互相相刻划来测定定其相对硬度度，一般分为为10个标准等等级表1．2．1矿物硬度表硬度12345678910矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石长石石英黄玉刚玉金刚石在实际工作中常用可刻划物品来大致测定矿物的相对硬度，如指甲约为2～2．5度，玻璃约为5．5～6度，钢刀约为6-7度。例题：组成地壳壳的岩石，都都是在一定的的地质条件下下，由一种或或几种矿物自自然组合而成成的矿物集合合体。以下物物理性质（）是鉴别矿矿物的主要依依据。A．颜色B．光泽C．硬度D．重度E．孔隙比答案：A.B..C分析：鉴别矿矿物的物理性质是是颜色、光泽泽、硬度。例题：石英的硬硬度是（）度A．6B．7C．8D．9答案：.B.分析：矿物硬度表硬度12345678910矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石长石石英黄玉刚玉金刚石二、岩石物理力力学性质(一)岩石的的主要物理性性质l。重量岩石的比重是岩石固体(不不包括孔隙))部分单位体积积的重量王双增讲解在数值上等于岩岩石固体颗粒粒的重量与同同体积的水在在4~C时重量量的比。岩石石的比重决定定于组成岩石石的矿物的比比重。岩石的重度也称容重岩石的重度是岩岩石单位体积积的重量，重度=岩石试件件的总重量(包括孔隙中中的水重)/总体积(包括孔隙体体积)。岩石重度的大小小决定于岩石石中矿核的比比重、岩石的的孔隙性及其其含水情况。干重度岩石孔隙中完全全没有水存在在时的重度饱和重度孔隙全部被水充充满时的重度度，一般来讲，组成成岩石的矿物物比重大，或或岩石的孔隙隙性小，则岩岩石的重度就就大。在相同同条件下的同同一种岩石，重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性较高。例题：岩石重度度大就说明岩岩石的（）A．结构致密B．稳定性较高高C．岩石的强度度较高D．孔隙性小E．孔隙性大答案：A.B..C.D分析：岩石的重重度=岩石试件的的总重量((包括孔隙中中的水重)/总体积(包括孔隙体体积)。一般来讲，组成成岩石的矿物物比重大，或或岩石的孔隙隙性小，则岩岩石的重度就就大。在相同同条件下的同同一种岩石，重重度大就说明明岩石的结构构致密、孔隙隙性小，岩石石的强度和稳稳定性较高。2．孔隙性岩石的空隙性用用空隙度表示示，反映岩石石中各种空隙隙的发育程度度。空隙度（%）==岩石中各种种空隙的总体体积/岩石的总体体积空隙性对岩石的的强度和稳定定性产生重要要影响。岩石石空隙度的大大小，主要取取决于岩石的的结构和构造造，同时也受受外力因素的的影响。未受风化和构造造作用侵入岩岩和某些变质质岩，其空隙隙度一般是很很小的，而砾砾岩、砂岩等等一些沉积类类的岩石，则则经常具有较较大的空隙度度。例题：（）经经常具有较大大的空隙度A．侵入岩B．变质岩C．砾岩D．砂岩E．沉积类的岩岩石答案：.C..D.E.分析：未受风化化和构造作用用侵入岩和某某些变质岩，其其空隙度一般般是很小的，而而砾岩、砂岩岩等一些沉积积类的岩石，则则经常具有较较大的空隙度度。3、吸水性岩石的吸水性一一般用吸水率率表示吸水率=岩石的的吸水重量/同体积干燥岩石重量量岩石的吸水率与与岩石孔隙度度的大小、孔孔隙张开程度度有关。岩石的的吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就越大。例题：关于岩石石的吸水性正正确的有（）A．吸水率=岩岩石的吸水重重量/同体积干燥燥岩石重量B．吸水率=岩岩石的吸水重重量/同体积自然状态岩石石重量C．岩石的吸水水率与岩石孔孔隙张开程度度有关。D．岩石的吸水水率与岩石孔孔隙度的大小小有关。E．岩石的吸水水率大，岩石石强度受水作作用的影响也也就越大答案：A.C..D.E.分析：岩石石的吸水性一一般用吸水率率表示。吸水水率=岩石的吸水水重量/同体积干燥燥岩石重量。岩岩石的吸水率率与岩石孔隙隙度的大小、孔孔隙张开程度度有关。岩石石的吸水率大大，则水对岩岩石颗粒间结结合物的浸润润、软化作用用就强，岩石石强度和稳定定性受水作用用的影响也就就越大。4．软化性用软化系数作为为岩石软化性性的指标软化系数=岩石石饱和状态下下的极限抗压压强度/风干状态下下极限抗压强强度软化系数越小，表表示岩石的强强度和稳定性性受水作用的的影响越大未受风化作用的的岩浆岩和某某些变质岩，软软化系数大都都接近于1，是弱软化化的岩石，其其抗水、抗风风化和抗冻性性强。软化系系数小于0．75的岩石，是软软化性较强的的岩石，工程程性质比较差差。5．抗冻性一般用岩石在抗抗冻试验前后后抗压强度的的降低率表示示。岩石抵抗孔隙中中的水结冰时时体积膨胀的的能力。抗压强度降低率率小于25％的岩石，认认为是抗冻的的；大于25％的岩石，认认为是非抗冻冻的。在高寒冰冻地区区，抗冻性是是评价岩石工工程性质的一一个重要指标标。例题：岩石的主主要物理性质质有（）A．孔隙性B．耐水性C．吸水性D．软化性E．抗冻性答案：A.CC.D.E..分析：岩石的主主要物理性质质有：重量（一一般用比重和和重度两个指指标表示），孔孔隙性．吸水水性．软化性性．抗冻性(二)岩石主要要力学性质1．岩石的变形形岩石在弹性变形形范围内用弹性模量和和泊松比两个个指标表示弹性模量是应力力与应变之比比。以“帕斯卡”为单位。岩石石的弹性模量量越大，变形形越小。即弹弹性模量越大大，岩石抵抗抗变形的能力力越强。泊松比是横向应应变与纵向应应变的比。泊泊松比越大，表表示岩石受力力作用后的横横向变形越大大。通常所提供的弹弹性模量和泊泊松比，只是是在一定条件件下的平均值值。例题：关于岩岩石的变形说法正确的的有（）A．岩石在弹性性变形范围内内用弹性模量量和泊松比两两个指标表示示。B．岩石的弹性性模量越大，变变形越大。C．岩石弹性模模量越大，岩岩石抵抗变形形的能力越强强。D．泊松比越大大，表示岩石石受力作用后后的横向变形形越小。E．泊松比越大大，表示岩石石受力作用后后的横向变形形越大。答案：A.C..E.分析：岩石石在弹性变形形范围内用弹弹性模量和泊泊松比两个指指标表示。岩岩石的弹性模模量越大，变变形越小。岩岩石弹性模量量越大，岩石石抵抗变形的的能力越强。泊泊松比越大，表表示岩石受力力作用后的横横向变形越大大。2．岩石的强度度(1)抗压强度度。在数值上等于岩岩石受压达到到破坏时的极极限应力。岩岩石的抗压强强度相差很大大。(2)抗拉强度度。在数值上等于岩岩石单向拉伸伸破坏时的最最大张应力。岩石的抗拉强度远小于抗压强度，故当岩层受到挤压形成褶皱时，常在弯曲变形较大的部位受拉破坏，产生张性裂隙。(3)抗剪强度度。抗剪强度是指岩岩石抵抗剪切切破坏的能力力，在数值上上等于岩石受受剪破坏时的的极限剪应力力。在一定压压应力下岩石石剪断时，剪剪破面上的最最大剪应力，称称为抗剪断强度，其值一般都都比较高。抗剪强度是沿沿岩石裂隙或或软弱面等发发生剪切滑动动时的指标，其其强度远远低低于抗剪断强度。三项强度中，岩岩石的抗压强强度最高，抗抗剪强度居中中，抗拉强度度最小。岩石石越坚硬，其其值相差越大大，软弱岩石石的差别较小小。抗剪强度度约为抗压强强度的10％～40％，抗拉强强度仅是抗压压强度的2％～16％。岩石越越坚硬，其值值相差越大，软软弱岩石的差差别较小。岩岩石的抗压强强度和抗剪强强度，是评价价岩石(岩体)稳定性的主主要指标，是是对岩石(岩体)的稳定性进进行定量分析析的依据之一一。2009考题33．某岩石的抗抗压强度约为为200MPPa，则其抗剪剪强度和抗拉拉强度可能约约为(BB)。A．100MPPa和40MPaB．60MPa和20MPaC．10MPa和2MPPaD．5MPPa和1MPPa分析：抗压强度度，抗拉强度度，抗剪强度度三项强度中中，岩石的抗抗压强度最高高，抗剪强度度居中，抗拉拉强度最小。抗剪强度约为抗压强度的10％～40％，抗拉强度仅是抗压强度的2％～16％。岩石越坚硬，其值相差越大。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石(岩体)稳定性的主要指标，是对岩石(岩体)的稳定性进行定量分析的依据之一。抗剪强度约为抗抗压强度的10％～40％，为：20MPPa—80MPPa；抗拉强强度仅是抗压压强度200的2％～16％，4MPaa---332MPPa。符合条件的的只有B。三、岩石成因类类型及其特征征组成地壳的岩石石按成因可分分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩(水成岩)和变质岩三三大类。从各类岩石在地地壳表面的分分布面积看，沉积岩约占陆地面积的75％，变质岩和岩浆岩占25％；按质量百分比计算，岩浆岩占89％，沉积岩占地壳质量的5％，变质岩占6％。1．岩浆岩岩浆岩又称火成成岩，是岩浆浆通过地壳运运动，沿地壳壳薄弱地带上上升冷却凝结结后形成的岩岩石。分为：：侵入岩和喷喷出岩。（1）侵入岩侵入岩是岩浆侵侵入到周围岩岩层(简称围岩)中形成的岩岩浆岩。根据据形成深度，侵入岩又分为深成岩(形成深度大于5km)和浅成岩(形成深度小于5km)。①深成岩常形成成岩基等大型型侵入体，岩岩性一般较单单一，以中、粗粗粒结构为主主，致密坚硬硬，孔隙率小小，透水性弱弱，抗水性强强，故其常被被选为理想的的建筑基础，如如花岗岩、正正长岩、闪长长岩、辉长岩岩;②浅成岩多以岩岩床、岩墙、岩岩脉等状态产产出，有时相相互穿插。颗颗粒细小，岩岩石强度高，不不易风化，但但这些小型侵侵入体与围岩岩的接触部位位，岩性不均均一，节理裂裂隙发育，岩岩石破碎，风风化蚀变严重重，透水性增增大，如花岗岗斑岩、闪长长玢岩、辉绿绿岩、脉岩。（2）喷出岩喷出岩是指喷出出地表形成的的岩浆岩，一一般呈原生孔孔隙和节理发发育，产状不不规则，厚度度变化大，岩岩性很不均一一，比侵入岩岩强度低，透透水性强，抗抗风能力差，如流纹岩、粗粗面岩、安山山岩、玄武岩岩、火山碎屑屑岩。例题：（）常常被选为理想想的建筑基础础A．深成岩B．浅成岩C．岩床D．喷出岩答案：A.分析：深成岩常常形成岩基等等大型侵入体体，岩性一般般较单一，以以中、粗粒结结构为主，致致密坚硬，孔孔隙率小，透透水性弱，抗抗水性强，故故其常被选为为理想的建筑筑基础;浅成岩岩多以岩床、岩岩墙、岩脉等等状态产出，浅成岩岩性不均一，节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大。喷出岩岩性很不均一，比侵入岩强度低，透水性强，抗风能力差。2．沉积岩沉积岩是在地壳壳表层常温常常压条件下，由由．风化产物物、有机物质质和某些火山山作用产生的的物质，经风风化、搬运、沉沉积和成岩等等一系列地质质作用而形成成的层状岩石石。结构形式沉积岩主要有碎碎屑结构(碎屑物质被被胶结物粘结结起来而形成成的结构)、泥质结构(由粒径小于0．005mm的黏土颗粒粒组成的结构构)、晶粒结构(由岩石颗粒粒在水溶液中中结晶或呈胶胶体形态凝结结沉淀而成的的结构)、生物结构(由生物遗体体组成的结构构)。沉积岩的构造常见的构造有层层理构造、层层面构造、结结核(与周围沉积积岩不同的、规规模不大的团团块体)、生物成因因构造(如生物礁体体、叠层构造造、虫迹、虫虫孔等)。根据沉积岩的组组成成分、结结构、构造和和形成条件，可可分为碎屑岩岩(如砾岩、砂砂岩、粉砂岩岩)、黏土岩(如泥岩、页页岩)、化学岩及及生物化学岩岩类(如石灰岩、白白云岩、泥灰灰岩)等。3．变质岩变质岩是地壳中中原有的岩浆浆岩或沉积岩岩，由于地壳壳运动和岩浆浆活动等造成成物理化学环环境的改变，使使原来岩石的的成分、结构构和构造发生生一系列变化化所形成的新新的岩石。变质岩的结构变质岩的结构主主要有：变余结构(重结结晶或变质结结晶作用不完完全使原岩结构特特征保留)、变晶结构(岩石石发生重结晶晶或变质结晶晶所形成的结结构)、碎裂结构(岩石石受定向压力力作用发生破破裂，形成碎碎块甚至粉末末状后又被胶胶结在一起的的结构)。变质岩的构造变质岩的构造主主要有板状构构造(平行、较密密集而平坦的的破裂面分裂裂岩石成板状状体)、千枚状构造(岩石呈薄板板状)、片状构造(含大量呈平平行定向排列列的片状矿物物)、片麻状构造造(粒状变晶矿矿物间夹鳞片片状、柱状变变晶矿物并呈呈大致平行的的断续带状分分布)、块状构造(矿物均匀分分布、结构均均一、无定向向排列，如大大理岩、石英英岩)等。四、土的工程性性质土是连续、坚固固的岩石在风风化作用下形形成的大小悬悬殊的颗粒，在在原地残留或或经过不同的搬运方式式，在各种自自然环境中形形成的堆积物物。土是由颗颗粒(固相)、水溶液(液相)和气(气相)所组成的三三相体系。组组成土的固体体颗粒矿物有有原生矿物、不不溶于水的次次生矿物、可溶盐盐类、易分解解的矿物以及及有机质。l.土的孔隙比比和含水量（1）土的孔隙隙比土的孔隙比是土土中孔隙体积积与土粒体积积之比，反映映天然土层的的密实程度，孔隙比小于0．6的是密实的低压缩性土，大于1.0的土是疏松的高压缩性土。（2）土的含水水量土的饱和度（SSr）=土中被水充充满的孔隙体体积/孔隙总体积。饱和度Sr越大大，表明土孔孔隙中充水愈愈多。Sr<50％是稍湿状状态，Sr在50％～80％之间是很很湿状态，Sr>80％是饱水状状态。（3）土的分类类碎石土和砂土为为无黏性土，紧密状态是判判定其工程性性质的重要指指标。颗粒小于粉砂的的是黏性土，黏性土的工程性性质受含水量量的影响特别别大。当含水量很小时时，黏性土比比较坚硬，处处于固体状态态，具有较大大的力学强度度。随着土中中含水量的增增大，土逐渐渐变软，甚至至呈现流塑或或流动状态。黏性土这种因含水量变化而表现出的各种不同物理状态，称为土的稠度。黏性土能在一定定的含水量范范围．内呈现现出可塑性，这这是黏性土区区别于砂土和和碎石土的特特性，故黏性性土也可称为为塑性土。随着含水量的变变化，黏性土土由一种稠度度状态转变为为另一种状态态，对应于转转变点的含水水量称为界限限含水量，也也称为稠度界界限，是黏性性的重要特性性指标，黏性性土的界限含含水量，有缩缩限、塑限和和液限。缩限：半固态黏黏性土随水分分蒸发体积逐逐渐缩小，直直到体积不再再缩小时的界界限含水量叫叫缩限塑限，体积不再再随水分蒸发发而缩小的状状态为固态。半半固态黏性土土随含水量增增加转到可塑塑状态的界限限含水量叫塑塑限，也称塑塑性下限。液限：由可塑状状态转到流塑塑、流动状态态的界限含水水量叫液限。塑性指数=（液液限-塑限），它表表示黏性土处处在可塑状态态的含水量变变化范围。塑塑性指数愈大大，可塑性就就愈强。液限指数=（黏黏性土的天然然含水量-塑限）/塑性指数。液限指数愈愈大，土质愈愈软。例题：关于土的的塑性指数不正确的有（）A．塑性指数愈愈大，可塑性性就愈强。B．塑性指数表示黏性土土处在可塑状状态的含水量量变化范围C．黏性土的天天然含水量和和塑限的差值值与塑限之比比称为塑性指指数D．液限和塑限限的差值称为为塑性指数，答案：C分析：液限和塑塑限的差值称称为塑性指数数，它表示黏黏性土处在可可塑状态的含含水量变化范范围。塑性指指数愈大，可可塑性就愈强强。黏性土的的天然含水量量和塑限的差差值与塑性指指数之比，称称为液限指数数。液限指数数愈大，土质质愈软。2．土的力学性性质土的力学性质主主要是压缩性性和抗剪强度度。（1）土的压缩缩性土的压缩性是土土在压力作用用下体积缩小小的特性。在荷载作用下，透水性大的饱和无黏性土，其压缩过程在短时间内就可以结束。然而，黏性土的透水性低，其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多，（2）土的抗剪剪强度土对剪切破坏的的极限抗力称称为土的抗剪剪强度。3．特殊土的工工程性质（1）土的分类类根据土中有机质质含量为无机土、有有机质土、泥泥炭质土和泥泥炭；根据土的颗粒级级配和塑性指指数分为碎石石土、砂土、粉粉土和黏性土土；根据土的地质成成因分为残积积土、坡积土土、洪积土、冲冲积土、湖泊泊沉积物、海海洋沉积物、冰冰积土和冰水水沉积土、风风积土。（2）特殊土的的工程性质(1)淤泥及淤淤泥质土具有高含水量、高高孔隙性、低低渗透性、高高压缩性、低低抗剪强度、较较显著的触变变性和蠕变性性等特性。(2)湿陷性黄黄土。在天然含水量时时一般呈坚硬硬或硬塑状态态，具有较高高的强度和低低的或中等偏偏低的压缩性性，但遇水浸浸湿后，强度度迅速降低，有有的即使在其其自重作用下下也会发生剧剧烈而大量的的沉陷。湿陷性黄土受水水浸湿后，在在其自重压力力下发生湿陷陷的，称为自重重湿陷性黄土土。易造成沉沉陷等问题。而在其自重压力力与附加压力力共同作用下下才发生湿陷陷的，称为非非自重湿陷性性黄土。性质质好。(3)红黏土。天然含水量高高、密度小、塑塑性高，通常常呈现较高的的强度和较低低的压缩性，不具有湿陷陷性。因塑性性很高，所以以尽管天然含含水量高，一一般仍处于坚坚硬或硬可塑塑状态，甚至至饱水的红黏黏土也是坚硬硬状态的。(4)膨胀土。含有大量的强亲亲水性黏土矿矿物成分，具具有显著的吸吸水膨胀和失失水收缩，且且胀缩变形往往复可逆。在在天然条件下下一般处于硬硬塑或坚硬状状态，强度较较高，压缩性性较低，易被被误认为是工工程性能较好好的土，但一一旦地表水浸浸入或地下水水位上升使含含水量剧烈增增大，或土的的原状结构被被扰动时，土土体会骤然强强度降低、压压缩性增高。膨胀土多分布于于Ⅱ级以上的河河谷阶地或山山前丘陵地区区，个别处于于I级阶地。(5)填土。由于人类活动而而堆填的土。一一般密实度较较差，但若堆堆积时间较长长，由于土的的自重压密作作用，也能达达到一定密实度度。如：堆填时间间超过10年的黏性土土、超过5年的粉土、超超过2年的砂土，均