中南大学土木工程地质识要点

第二章

地层与地质构造第一节地壳运动及地质作用的概念一、地壳运动的概念→指地球内力引起岩石圈产生的机械运动。水平运动1、基本运动形式垂直运动对流说2、运动成因理论地球自转说板块构造说二、地质作用的概念→指自然动力引起地球物质组成、内部结构、地表形态发生变化的作用。构造运动又叫地壳运动风化作用2、外动力地质作用流水的地质作用重力的地质作用第二节岩层及岩层产状倾斜岩层倾斜岩层褶皱

断层均衡说1、内动力地质作用岩浆活动变质作用均衡说1、内动力地质作用岩浆活动变质作用风的地质作用冰川的地质作用地质构造：指构造运动引起地壳岩层变形变位后被保留下来的形态。褶皱断裂水平岩层：0一、岩层倾斜岩层陡倾岩层：30~60直立岩层：90

正常岩层（顶面朝上）倒转岩层（顶面朝下）走向二、岩层产状：指岩层在空间的产出状态。走向：岩层的延伸方向（OA或OB）倾角：岩层的倾斜程度（α）真倾角（α）：岩层在野外的倾角。

A

O

B倾向D’α

视倾角（β）：岩层在剖面上的倾角。

α倾

D2、产状要素的测量、记录和图示。（1）测量：用地质罗盘仪测量。

N

走向

角相限角法（2）记录

WN135º

45º走向S

E倾向走向

∠30º倾角

sE倾向30º倾向

135º倾向

∠30º倾角（3）图示：正常岩层：

30º；

倒转岩层：

30º第三节一、为什么要学习地层及地质年代：确定构造形态：如：

地层概念432单斜1岩层

321背斜

1232向1斜

212断1层

652断1层选择和评价建筑场地：阅读地质图：地层：将各个地质历史时期形成的岩层，称为该时代的地层。二、绝对年代法：缓倾岩层：30陡立岩层：缓倾岩层：30陡立岩层：601、产状要素倾向：岩层的倾斜方向（OD'）tgtgsin（θ为剖面线与岩层走向线所夹锐角）方位角法N45ºE30º23用岩石中放射性同位素蜕变规律来确定岩石形成时间。（即蜕变时间）蜕变：放射性元素自形成之日起，就稳定地放射出（粒子）、（电子）、（电磁幅射量子）射线，并形成稳定的新元素。如：U

238

后成蜕变时间可用下式确定：

t

1

DP式中：——蜕变常数

P——放射性同位素重量

D——蜕变后新元素重量最后：用各岩石形成时间，排出各岩石形成的先后顺序。（即新老关系）（最老岩石：南美洲圭亚挪地盾角闪岩（41.3亿年），最老化石：蓝绿藻（35亿年））。三、相对年代法：通过比较各地层的沉积顺序、古生物化石特征、地层接触关系来确定其形成的先后顺序。1、地层层序法：（1）正常层序法：对于正常沉积的岩层，老的在下，新的在上。岩层倒转时关系相反。（2）标准剖面法：将某地区的地层按新老关系排列的剖面，叫该地区的标准剖面。用标准剖面对比某工点的地层，从而确定该工点地层新老关系的方法。（3）层面构造法：用层面构造指示岩层新老关系的方法。新岩层方向：泥裂的开口方向、波峰方向。老岩层方向：泥裂的尖端方向、波谷方向。2、古生物法：新地层：化石结构复杂。根据生物化石，确定所在地层新老关系的方法。老地层：化石结构简单。缓慢量变：环境稳定、生物繁衍。生物进化：标准化石：在各个环境稳定时期，分布广、生存时间短的化石。3、地层接触关系法：（1）沉积岩之间的接触关系：54321

新老蜕变形Pb206ln1蜕变形Pb206ln1由量变到质变（递进性）：急剧质变：环境改变、生物质变。由高级到低级（不可逆性）：①

整合接触：各地层时代连续，产状平行。（反映地壳稳定下沉）②

平行不整合接触：各套地层时代不连续，但产状平行。（又叫假整合）先下降沉积反应地壳：再上升分化剥蚀（有缺失）

6521

新底砾岩③

角度不整合接触：各套地层时代不连续，产状不平行。

老先下降乘积反应地壳：（有缺失，并且产状改变）

4

1

3

87

2

新底砾岩老（2）沉积岩与岩浆岩之间的接触关系：①

侵入接触：先沉积、后侵入。

老变质晕新②

沉积接触：先侵入、后沉积。

新底砾岩③

岩浆岩之间的接触关系：穿插关系：新岩体穿插老岩体。

老后下降沉积再挤压弯曲，并上升风化剥蚀后下降沉积后下降沉积再挤压弯曲，并上升风化剥蚀后下降沉积四、地质年代表1、地质年代表：（见投影表）→要求按顺序背诵地质年代表的符号。群：包括两个以上的组，常以不整合接触界面划分。2、地方地层单位：段：组中的不同岩性段。第四节

褶皱构造一、基本概念：褶皱：在构造运动作用下，岩层产生的连续弯曲现象。褶曲：褶皱中的单个弯曲。背斜：岩层向上弯曲。地层对称重复，中间老，两边新。向斜：岩层向下弯曲。地层对称重复，中间新，两边老。二、褶曲要素：核部：褶曲中心部位的岩层。翼部：褶曲两侧部位的岩层。轴面：通过核部，大致平分两翼的假想平面。轴线：轴面与水平面的交线。枢纽：轴面与岩层面的交线。（最大弯曲点的连线）。组：同一岩相，或某一岩相为主间夹其它岩相的地层。层：段中对同一岩性的细分。组：同一岩相，或某一岩相为主间夹其它岩相的地层。层：段中对同一岩性的细分。脊线：褶曲最高点的连线。槽线：褶曲最低点的连线。三、褶曲分类：直立褶曲：倾斜褶曲：1、按横剖面分类：平卧褶曲：水平枢纽：（枢纽水平）倾伏枢纽：（枢纽倾伏）

轴面直立，两翼倾向相反，倾角相等。轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不等。轴面倾斜，两翼倾向相同，一翼岩层倒转。轴面水平，两翼岩层水平，一翼岩层倒转。地层界限平行延伸。地层界限向一端弯曲封闭。四、褶曲的判别：——（基本类型、按横剖面分类、按纵剖面分类）水平倾斜背斜

倾伏倾斜背斜背斜：中间老，两边新。1、首先按地层对称重复关系确定褶曲基本类型。向斜：中间新，两边老。判别步骤：2、再按两翼岩层产状确定褶曲横剖面分类。倾斜：产状相反，倾角不等。3、最后按地层界限确定。倾伏：地层界限一段弯曲封闭。倒转褶曲：2、按纵剖面分类：(按枢纽产状分类）直立：产状相反，倾角相等。倒转：产状相同，一翼产状为倒转。倒转褶曲：2、按纵剖面分类：(按枢纽产状分类）直立：产状相反，倾角相等。倒转：产状相同，一翼产状为倒转。水平：地层界限平行延伸。复背斜五、褶皱的分类：隔挡式第五节

断裂构造节理：岩层受力断开后，沿断裂面无明显相对位移。定义：断裂构造：断层：岩层受力断开后，沿断裂面有明显相对位移。一、节理1、节理分类原生节理：岩石形成过程中形成的节理。如玄武岩柱状节理。（1）按成因分类：构造节理：因构造运动产生的节理，有力学规律性。张节理（2）按力学性质分类：剪节理走向节理：节理走向与岩层走向平行。（3）按与岩层产状关系分类：倾向节理：节理走向与岩层倾向平行。宽张节理：缝宽：D＞5mm（4）按张开程度分类：微张节理：缝宽：D13mm闭合节理：缝宽：D1mm二、节理调查内容：（1）节理成因类型和力学性质。（2）节理组数、密度、产状。密度一般用条／米表示。（3）节理张开度、长度、节理面壁粗糙度。（4）节理充填物、充填厚度、含水情况。（5）节理发育程度分级。三、断层：

45

2复向斜隔槽式表生节理：因卸荷、风化、爆破等原因形成的节理。斜交节理：节理走向与岩层走向斜交。张开节理：缝宽：D＝3－复向斜隔槽式表生节理：因卸荷、风化、爆破等原因形成的节理。斜交节理：节理走向与岩层走向斜交。张开节理：缝宽：D＝3－5mm断层面：断层两侧岩层沿其运动的破裂面。1、断层要素：断距：岩层中同一点被断层断开后的距离。2、断层分类：（1）按断层两盘相对运动方向分类：①正断层：上盘相对下降的断层。（符号表示为：

）

地层不对称重复断层面

老

新断层线老地层为上升盘。多数情况下断层线附近新地层为下升盘。②逆断层、上盘相对上升的断层。（符号表示为③平移断层：两盘水平错动。（符号表示为（2）按断层面产状与岩层产状的关系分类：

）

）地层不对称缺失新老断层线：断层面与水平面的交线。（又叫断层走向）上盘：断层面上方的岩层。断盘：断层面两侧的岩层下盘：断层面下方的岩层。断层线：断层面与水平面的交线。（又叫断层走向）上盘：断层面上方的岩层。断盘：断层面两侧的岩层下盘：断层面下方的岩层。走向断层：断层走向与岩层走向平行。（3）按断层面产状与褶曲轴线走向关系分类：纵断层：断层走向与褶曲轴线平行。横断层：断层走向与褶曲轴线垂直。压性断层：由压应力形成。（4）按力学性质分类：张性断层：由张应力形成。3、断层的判别：（很重要）地质界线不连续（1）存在标志：地貌现象断层湖、断层泉。（2）断层性质：→寻求两盘运动方向，并据此确定断层性质。首先判定断层位置（依据地质界线不连续和地层不对称重复、缺失或对顶）。步骤：再依据断层产状找出上、下盘。再依据断层线附近地层新老关系确定上、下盘运动方向。最后依据上、下盘运动方向确定断层性质。例如：老

新上盘

下盘

下盘上盘倾向断层：断层走向与岩层倾向平行。斜交断层：断层走向与岩层走向斜交。斜断层：断层走向与褶曲轴线斜交。扭性断层：由剪应力形成。地层不对称重复、缺失或对顶擦痕、阶步、摩擦镜面。断层拌生现象断层角砾岩、糜棱岩。断层破碎带。牵引现象。倾向断层：断层走向与岩层倾向平行。斜交断层：断层走向与岩层走向斜交。斜断层：断层走向与褶曲轴线斜交。扭性断层：由剪应力形成。地层不对称重复、缺失或对顶擦痕、阶步、摩擦镜面。断层拌生现象断层角砾岩、糜棱岩。断层破碎带。牵引现象。断层崖、断层三角面。错断的山脊、急转的河流。水平倾斜背斜、走向逆断层第七节

水平向斜、横向正断层地质图地质图：把某一地区各种地质现象，按一定比例缩小，用规定的符号、颜色、花纹、投影到地形图上，所形成的图件。地质平面图包括：综合柱状图图名、比例、方位、接图一、地质图的种类：1、普通地质图2、构造地质图3、第四纪地质图4、基岩地质图5、水文地质图房建工程地质图矿山工程地质图6、工程地质图道路工程地质图港口工程地质图机场工程地质图二、地质图的阅读步骤（结合资冶地区地质图阅读）1、图名、比例尺、方位；地形：山脉走向、最大和最小海拔标高及位置、相对高差。2、地形、水系：水系：河流及冲沟位置及流向。2、图例：3、地质内容：地层分布：按地形描述各套地层的分布状况。（1）地层岩性：接触关系：如:整合、平行不整合、角度不整合、侵入接触、沉积接触。地质剖面图图例水坝工程地质图地质剖面图图例水坝工程地质图节理：组数、密度、产状、充填物及厚度等（2）地质构造：延伸方向、类型。破碎带宽度。（3）地质历史：各套地层、褶曲、断层等伴随地壳运动形成的先后关系。三、地质剖面图的制作：（结合资冶地区地质剖面图制作）1、选择剖面方位：剖面线尽可能垂直岩层、褶曲、断层走向。水平比例尺：一般与地质图相等。2、确定剖面图比例尺：垂直比例尺：视情况可以放大或缩小。（1）将剖面线上各地形等高线点投影到水平坐标轴上。3、作地形剖面图：2）按垂直比例尺作各投影点的高程点。（3）圆滑连接各高程点。4、作地质剖面图：（1）将剖面线上各地层界线点、断层点投影到地形剖面线上。和为剖面图中各地质界线点的视倾角。（2）换算倾角：n为垂直放大倍数。（3）按换算后的视倾角，延伸各地层、断层界线。先延伸断层界线。后标明产状：倾向倾角（视倾角）。（4）按规定的岩层厚度和岩性花纹符号，画出岩层厚薄及岩性。用箭头标明断层性质。（5）修饰：写上图名、比例、方位。画上图例和图签。画上岩石强、弱风化界线、地下水位线、节理产状、钻孔等。四.

地层综合柱状图褶曲：位置、核部和翼部组成地层及产状、轴线断层：位置、断面产状、两盘地层及产状、类型、tgtgsin为岩层、断层的真倾角。褶曲：位置、核部和翼部组成地层及产状、轴线断层：位置、断面产状、两盘地层及产状、类型、tgtgsin为岩层、断层的真倾角。tgntg为剖面线与岩层走向线所夹锐角。再考虑褶曲形态延伸地层界线。用虚线恢复褶曲形态。写上地层年代符号。（地层综合柱状图是根据地质勘察资料把勘察地区所有出露的地层、岩性、厚度、接触关系，按地层时代由新到老的顺序综合编制而成。地层时代及符号一般包括：岩性花纹符号地层接触关系岩性描述地层厚度岩性描述地层厚度第三章第一节

水的地质作用地表水的地质作用一、暂时性地表流水的地质作用el淋滤作用：大气降水向地下渗透时，将地表细小物质和溶解物质带走，将粗粒物质或难溶物质残留原地的过程。松散、富水，易产生不均匀沉降。dl洗刷作用：坡面流水将山坡上风化物质带到坡脚平缓处堆积的过程。坡积层：特点：位于坡脚，成分为山坡上部物质，与下伏基岩无关，松散、富水。易沿原地面滑坡。pl冲刷作用：冲沟钟地表径流将沟底，沟岸物质掏蚀，并带到沟口沉积的过程。特点：沟口沉积，沉积物为沟内物质。松散、富水。扇顶颗粒大，地下水位深，矿化度低，工程性纵剖面：质好；扇尾相反，工程性质差。1、淋滤作用及残积层（Q）：残积层：特点：残留原地，成分与下伏基岩有关。2、洗刷作用及坡积层（Q）3、冲刷作用及洪积层（1、淋滤作用及残积层（Q）：残积层：特点：残留原地，成分与下伏基岩有关。2、洗刷作用及坡积层（Q）3、冲刷作用及洪积层（Q）：洪积层（扇）：平面：al源头河口侵蚀(1)下蚀作用向源侵蚀1、侵蚀作用:河曲阶段（al悬浮式搬运跳跃式河谷沉积河漫滩水下三角洲陆上三角洲

剥蚀夷平面洪水位三、河谷地貌（河谷断面）及河流阶地：1、河谷地貌：定义：河流两岸因河流侵蚀或沉积作用形成的阶梯状地形。组成：阶地面和阶地陡坎。纵向阶地2、河流阶地：按形态分类横向阶地二、河流地质作用及冲积层（Q）：平衡阶段2）侧蚀作用蛇曲阶段牛轨湖阶段沼泽阶段2、搬运和沉积：→冲积层（Q）：滚动式河床沉积山前沉积冲积扇冲积平原二、河流地质作用及冲积层（Q）：平衡阶段2）侧蚀作用蛇曲阶段牛轨湖阶段沼泽阶段2、搬运和沉积：→冲积层（Q）：滚动式河床沉积山前沉积冲积扇冲积平原河口沉积分类：侵蚀阶地按物质组成分类基座阶地堆积阶地第三节

地下水的地质作用一、地下水的基本知识：汽态固态1、水在岩土中的存在形式:吸着水薄膜水容水性2、岩土的主要水理性质：给水性透水层：如砾岩、砂岩、卵石层隔水层：如泥岩、页岩二、地下水的物理性质与化学成分：（自学）温度透明度颜色（1）物理性质：口味比重导电性放射性主要化学成分胶体：Fe2O3、Al2O3、H2SiO3（2）化学成分：按总矿化度分类三、地下水的基本类型液态毛细水重力水持水性透水性嗅味离子：Na、Cl液态毛细水重力水持水性透水性嗅味离子：Na、Cl、Ca2、Mg2、HCO3、SO42、K气体：N、O、CO、CH、HS22242地下水按化学成分分类按硬度分类按PH值分类土壤水上层滞水：1、按埋藏条件分类：潜水：第一个稳定隔水层上的重力水承压水：充满两个隔水层之间的重力水含水层隔水层孔隙水：储存和运动在岩土孔隙中的地下水2、按含水层性质：裂隙水：储存和运动在岩土裂隙中的地下水三、地下水对土木工程的影响：水化硅酸钙氢氧化钙Ca(OH)2暂时硬度＜3，有侵蚀暂时硬度＞3，无侵蚀（2）碳酸侵蚀：CaCO3CO2H2OCa(HCO3)2Ca2HCO3反应平衡时，叫平衡CO2；反应超过平衡时，叫侵蚀性CO2。SO4142mg/l:（3）硫酸侵蚀：SO4250mg/l:CaSO4水化铝酸三钙硫铝酸钙Ca(OH)2Mgcl2Cacl2Ca(OH)2MgSO4CaSO4局部隔水层上的重力水可溶岩中的地下水岩溶水：储存和运动在水化铝酸三钙1水化铝酸四钙蚀性：水泥遇水生成、地下水对混泥土的侵水化铁酸四钙）溶出侵蚀：（)(12332OHCaCOHCOOHCa2322局部隔水层上的重力水可溶岩中的地下水岩溶水：储存和运动在水化铝酸三钙1水化铝酸四钙蚀性：水泥遇水生成、地下水对混泥土的侵水化铁酸四钙）溶出侵蚀：（)(12332OHCaCOHCOOHCa2322)(OHCaCOCOOHCa4242)(CaSOSOOHCa24242OHCaSOOHCaSO442)(CaSOSOOHCa（4）一般酸性侵蚀：22)(2.5CaclClOHCaPH时，＜2:/10005lmgMg）镁盐侵蚀：（222、地面沉降：大量抽取地下水，导致孔隙水压力降低，颗粒有效压力增加，地层压密而地面沉降。3、流砂和潜蚀：流砂：饱水砂土因结构破坏而液化，砂土颗粒悬浮于水中流出。潜蚀：地下水将土层中细小颗粒带走，形成管状空洞。第四章岩石及特殊土的工程性质第一节岩石的物理性质一、密度和重度：密度：单位体积的质量（）。（g/cm3）天然密度M／V干密度Ms/V重度：单位体积的重量（）。（N/cm3）二、颗粒密度和比重（相对密度）

g

1N1kgm/s2颗粒密度：单位体积固位颗粒的质量（s）。（g/cm3）

s

MsV比重（相对密度）：单位体积固体颗粒的重力与4℃时同体积水的重力之比（ds）。

ds

sw三、孔隙度和孔隙比：孔隙度：孔隙体积与岩石总体积之比（n）。

n

VnV

100%孔隙比：孔隙体积与岩石中固体颗粒体积之比（e）。第二节岩石的水理性质

e

VnVs一、吸水性：指岩石吸收水的性能。其吸水程度用吸水率表示。吸水率：（常压条件下）吸入水量与干燥岩石质量之比。

w1

Gw1Gs

100%饱水率：（150个大气压下或真空）吸入水量与干燥岩石质量之比。W2

Gw2Gs

100%饱和密度饱和密度饱水系数：岩石吸水率与饱水率之比。

Kw

W1W2

（Kw0.5~0.9）二、透水性：指岩石能透过水的能力。用渗透系数K表示。（m/s）QK

dhdl

F达西层流定律：KIF渗透系数：

K

QIF

VI三、软化性：指岩石浸水后强度降低的性质。用软化系数KR表示。软化系数：

KR

Rc饱和单轴抗压强度。R干燥单轴抗压强度。一般软化系数KR＜0.75的岩石具软化性。四、抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的能力。强度损失率：

Rl

冻融前后强度差冻融前的强度

不抗冻的岩石

RL＞25％重量损失率：

GL

冻融前后重量差冻融前的重量

GL＞2％

KW＞0.7五、可溶性：指岩石被水溶解的性能。六、膨胀性：指岩石吸水后体积增大的性能。七、崩解性：岩石（干燥）泡水后，因内部结构破坏而崩解的性能。第三节岩石的力学性质一、变形：岩石受力后发生形状改变的现象。主要变形模量和泊松比表示。T1、变形：s502、泊松比：指横向应变与纵向应变11之比。变形模量E0弹性模量Et变形模量E0弹性模量Et塑性模量Es割线模量E50＝50U

11

11

ddhh二、强度：指岩石受力破坏时承受的最大应力。1、抗压强度：（烘干、垂直结构面受压、单轴）R

PA

试样尺寸：510cm3

32、抗拉强度：（一般用劈裂法）3、抗剪强度Psin/APcos/AtgcC岩石粘聚力4、点荷载强度：

RtIs

2Pa2PD2第四节

风化作用一、定义：地表及地下一定深度的岩石，在自然因素作用下，发生机械破碎和成分改变的过程。二、风化作用类型：1、物理风化：指岩石在自然因素作用下以机械破碎为主，无明显成分改变的过程。（1）热胀冷缩作用：主要发生在昼夜温差变化大的地区。（2）冰劈作用：主要发生在雪线附近。（水结冰时，体积增加1／11，对两壁岩石产生96Mpa的压力）（3）盐类结晶作用：主要发生在强烈蒸发的干旱地区。（明矾结晶，体积膨胀50％，压力达40kg/cm2）555555cm岩石内摩擦角2、化学风化：指岩石在自然因素作用下以化学成分改变为主，无明显机械破碎的过程。2（2）水化作用：CaSO4H2OCaSO42H2O(体积增大1.5倍)（3）氧化作用：4FS215O211H2O2Fe2O33H2O8H2SO4（4）碳酸化作用：2KAISi3O23H2OK2CO34SiO2H2OAl2Si2O5(OH)43、生物风化：指由生物活动过程引起的岩石风化。（1）生物物理风化：根劈作用（2）生物化学风化：有机酸侵蚀（三）影响风化的内部因素：成因：岩石形成环境与目前环境差异越大，越易风化。成分：热敏感矿物（暗色矿物）易风化；复矿物易风化。1、岩石性质：结构：颗粒形态：针、柱、片状矿物易风化。构造：构造越复杂（如：气孔、层理、片理等），越易风化。节理越复杂（指节理组数和密度），越易风化。2、地质构造：岩石越破碎，越易风化。寒冷干燥物理风化为主3、气候：温暖潮湿化学风化为主陡峻：物理风化为主4、地形：平缓：化学风化为主（四）岩石风化程度分级：1、分级依据：矿物颜色：与新鲜岩石相比，颜色越暗淡，风化越严重。岩体结构：岩体结构越差，风化程度越高。2、分级：（共五级）（1）溶解作用：3232232)(HCOCHCOCaCOOHCaCOa化。易风化；斑状结构易风颗粒大小：颗粒越粗越易风化。结晶程度：结晶越好越（1）溶解作用：3232232)(HCOCHCOCaCOOHCaCOa化。易风化；斑状结构易风颗粒大小：颗粒越粗越易风化。结晶程度：结晶越好越矿等），风化越严重。多（如次生粘土、褐铁矿物成分：次生矿物越隙越多，风化越严重。岩石破碎程度：风化裂低，风化越严重。岩石相比，力学强度越岩石力学性质：与新鲜未风化

微风化

弱风化

强风化

全风化灌浆堵塞裂隙。（五）风化防治措施：清除强风化和全风化层。工程加固。第五节一、按岩石坚硬程度划分：

岩石、土的工程分类坚硬岩

较坚硬岩

较软岩

软岩

极软岩Rc：＞60MPa

60-30MPa

30-15MPa

15-5MPa<5MPa二、岩土按施工工程分级：（铁路部门）三、土的分类（一）土的颗粒分组及按颗粒级配分类漂石、块石：＞200mm1、颗粒分组又叫（粒组）：粘粒：＜0.005mm2、按颗粒级配（不同粒级的含量）分类VIVIVIVIIIIII松土普通土硬土软石次坚石坚石喷浆护坡和封闭基坑。排除地下水。卵石、碎石：喷浆护坡和封闭基坑。排除地下水。卵石、碎石：＝20－200mm圆砾、角砾：220mm砂：0.0752mm粉砂：0.0050.075mm漂石土、块石土：＞200mm的颗粒＞50％砾砂：＞2mm的颗粒占25－50％粉土：＞0.075mm的颗粒＜50％，塑性指数IP1010粘土：IP＞17备注：液限：土从流动状态变为可塑状态的界限含水量。WL塑限：土从可塑状态变为半固体状态的界限含水量。（目前用搓条法确定塑限）。WP塑性指数：是液限和塑限的差值。表示土处在可塑状态的含水量变化范围。残积土（二）土的成因分类：冲积土瘀积土风积土（三）特殊土分类1、定义：指按区域性分布的，具有某种特殊性质的土。黄土软土2、分类：冻土盐渍土填土5020％的颗粒＞＞卵石土、碎石土：碎石类土mm502％的颗粒＞＞圆砾土、角砾土：mm505.0％的颗粒＞＞粗砂：mm5020％的颗粒＞＞卵石土、碎石土：碎石类土mm502％的颗粒＞＞圆砾土、角砾土：mm505.0％的颗粒＞＞粗砂：mm5025.0％的颗粒＞＞中砂：砂类土：mm85075.0％的颗粒＞＞细砂：mm50075.0％的颗粒＞＞粉砂：mm17＜粉质粘土：粘土：PI坡积和崩积土洪积土膨胀土红粘土第六节

特殊土的工程性质特殊土：主要按区域分布，具有某种特殊性质的土。一、黄土：1、定义：在干旱气候条件下形成的一种淡黄色或褐黄色的特殊土。2、成因和分布：沙漠下风处，即秦岭以北11个省市，面积64万km2。主要在甘肃中部和东部、宁夏南部、陕西北部、山西北部，共41.2万km2，厚100－200m。3、特征：（1）颗粒粒度：以粉砂为主，占60~70％，其次为粘土。（2）易溶盐含量高，碳酸盐类占10~30％，其次为氯化物和硫化物。（3）质地均一，结构松散，孔隙大，孔隙度为33~64％。（4）垂直节理发育。（5）具湿陷性。4、分类：原生黄生（风成）（1）按成因分类次生黄土（流水改造）（黄土状土）

残积黄土洪积黄土全新世黄土Q4（1万年）（2）按形成年代分类离石黄土Q2（100万年）午城黄土Q1（300万年）湿陷性黄土Q4、Q3（3）按失陷性分类

自重湿陷性黄土非自重湿陷性黄土5、主要工程地质问题（1）黄土的湿陷性：地表局部汇水溶解潜蚀碟形洼地（2）黄土陷穴：地下水潜蚀地下洞穴塌陷（形成于地下水水力梯度大的地方）。坡积黄土冲积黄土坡积黄土冲积黄土马兰黄土Q3（10万年）非湿陷性黄土Q2、Q16.

湿陷性黄土的土质改良(1)重锤表层夯实：一般采用2.5～3.0t的重锤，落距4.0～4.5m，可消除地下1.2～1.75m黄土层的湿陷性。(2)强夯：

一般采用8～40t的重锤（最重达200t），落距10～20（最大达40m)的高度自由下落，击实土层。(3)土垫层：先将处理范围内的黄土挖出，然后用素土或灰土在最佳含水量下回填夯实。可消除地表下1～3m的黄土层的湿陷性。(4)挤密桩：先在土内成孔，然后在孔中分层填入素土或灰土并夯实。在成孔和填土夯实过程中，桩周的土被挤压密实，从而消除湿陷性。(5)化学灌浆加固：通过注浆管，将化学浆液注入土层中，使溶液本身起化学反应，或溶液与土体起化学反应，生成凝胶物质或结晶物质，将土胶结成整体，从而消除湿陷性。二、膨胀土1、定义：由强亲水粘土矿物组成的，具有膨胀结构，以及强胀缩性，多裂隙性，强度衰减性的高塑性粘土。2、成因和分布：风化的粘土矿物被流水带到东南部河流中下游沉积。当为蒙脱石、伊犁石时为膨胀土。主要分布在太行山——秦岭——四川盆地西缘——云南下关这一线的东南边。3、特征：（1）颗粒粒度：以粘土矿物为主，占35~50％以上，其次为粉砂。（2）矿物成分：以蒙脱石、伊犁石为主。片状矿物叠置成各类型结构单元，孔隙中进水分子（3）具膨胀结构：粘土矿物表面吸附水分子,形成结合水膜矿物晶格间为O2－联接，联接力弱，可进水分子天然状况下，吸水膨胀量为23％以上（4）强烈胀缩性：4、主要工程地质问题（1）边坡膨胀和滑塌吸水后粘聚力为O，内摩擦角只有几度。（2）基床翻浆冒泥。（3）地基不均匀沉降。膨胀土防治天沟、侧沟、吊沟、盲沟防止水进入防水保湿地表隔水层防止水流失：水平和垂直隔水层，合理绿化（距建筑物15m远）地表防护：排水沟2、边坡防治骨架护坡：片石护坡、拱形护坡3．加大基础埋深，增大基础侧面摩擦力，或增加附加压力克服土的膨胀。膨胀土的破坏一、膨胀：边坡及洞室鼓胀。边坡滑塌（吸水后粘聚力为0，内摩擦角只有几度）二、强度降低地基下沉和侧鼓，并产生不均匀沉降三、收缩，边坡开裂、地基沉降量大。三、软土1、定义：天然含水量大、压缩性高、承载力低，抗剪强度差的软塑——流塑状粘性土。（如淤泥、淤泥质土）。2、成因和分布：河流入海口、湖沼洼地等静水或缓慢流水下沉积，并经生膨胀％以上量为干燥状况下，吸水膨胀40％以上收缩：失水收缩率达50、地基防治1膨胀％以上量为干燥状况下，吸水膨胀40％以上收缩：失水收缩率达50、地基防治1换填土地基土质改良胶结土壤形成吸收周围水分子形成灌石灰水32)(CaCOOHCa坡面加固：植被防护墙支挡措施：抗滑桩、挡翻浆泥物化学作用而成。主要分布在长江三角洲、珠江三角洲、洞庭湖、洪泽湖、太湖、湖、滇池、牛轭湖、沼泽等地。3、特征：（1）颗粒粒度以粘土为主，可达60－70％，其次为粉砂。（2）矿物成分以伊犁石为主，有机质可达8－9％。（3）具典型的蜂窝状结构，孔隙度在50－65％之间。（4）具层理性。4、主要工程地质问题（1）承载力低：一般容许承载力为0.1MPa，有时甚致低于0.04MPa。（2）压缩性高、沉降量大、固结慢。（3）触变性。（4）流变性。软土的防治1．排水砂井：Φ=0.4~2.0m，灌入中、粗砂。2．砂垫层；3．抛石挤淤和爆破排淤。吸水4.生石灰桩5．强夯：锤重10~20t，升高10~40m，自由下落，靠冲击力使软土迅速排水，加固深度达11~12m。水泥砂浆6.旋喷桩：化学浆液7．换填土；8．软沉井；9．堆截顶压。四、冻土定义：温度低于0℃，并含有冰的特殊土。（一）季节性冻土1、定义：冬季冻结，夏季全部融化的特殊土。2、成因和分布：高纬度冻土。——长江以北。3、主要工程地质问题温度升高，使软土脱水散热温度升高，使软土脱水散热冻胀融沉性。（二）多年冻土1、定义：冻结状态持续三年以上，甚致百年不化的冻土。2、成因和分布：高纬度冻土：满洲－牙克石－黑河以北（大小兴安岭）由北向南逐渐灭高原冻土：青藏高原，西部高山区。3、主要特征：（1）组成：岩土颗粒、水。整体结构（2）结构：网状结构衔接型（3）构造：非衔接型4、主要工程地质问题路堤滑塌、边坡滑塌。（因多年冻土上限改变）冰丘、冰椎、冰舌冻土防治地表水1、排水地下水：盲沟路堤底部铺设：草皮、泥炭、苔藓、炉渣、粘土层2.保温通风管3．土质改良：4．换填土：改为砂、砾、卵石土。5．降低冰点：土中加化学物质。6．旱桥五、各类特殊土的主要特性层状结构上限改变或人工热熔）路基下沉（因多年冻土因冻胀融沉造成冻拨层状结构上限改变或人工热熔）路基下沉（因多年冻土因冻胀融沉造成冻拨散热桩抛石护坡黄土→湿陷性膨胀土→强烈胀缩性软土→承载力低，压缩性高、固结慢冻土→冻胀融沉性第五章

不良地质现象及防治第一节

崩塌、落石与岩堆一、崩塌：1、崩塌定义：陡峻斜坡上的巨大岩、土体，在重力作用下，突然脱离坡体，发生崩落和倒塌的现象。陡峻的斜坡（55－75最易崩塌）2、崩塌的形成条件：水的作用人为因素（爆破、开挖坡脚）地震倾倒－崩塌3、崩塌的类型：鼓胀－崩塌错断－崩塌4、崩塌防治措施：（1）大型崩塌：绕避（2）中型崩塌：明洞、棚洞线路外移（3）小型崩塌：支护、镶补、插别（4）排水：天沟、封堵裂缝二、落石：斜坡上个别岩块在重力作用下脱离坡体掉落的现象。三、岩堆：1、岩堆定义：陡峻斜坡上，因崩塌、落石、剥落等原因形成的岩块和碎屑，在重力作用下滚落至坡脚平缓处堆积而成的锥体。坚硬或软硬相间的岩性倾向坡外的结构面滑移－崩塌拉裂－崩塌坚硬或软硬相间的岩性倾向坡外的结构面滑移－崩塌拉裂－崩塌拦石墙、拦石桩清除危岩为松散堆积体2、岩堆的特点：易沿原地面产生滑动3、岩堆防治原则；（1）对于正在发展的岩堆：绕避（2）对于停止发展的岩堆：上部：允许通过路堑厚层岩堆：注意排水下部：允许通过路堤第二节

滑坡一、滑坡概述1、滑坡定义：斜坡上的岩土体在重力作用下，沿斜坡内某一滑动面（或带）作整体下滑的过程。2、滑坡形态特征：滑坡体：滑动面：滑床：滑坡周界：滑坡壁：滑坡台阶：封闭洼地：滑坡舌：滑坡鼓丘：主裂缝：拉张裂缝：剪切裂缝：鼓张裂缝：扇形张裂缝：表面坡角为天然休止角形态上多为锥形薄层岩堆：任意位置：均可用上、下挡土墙通过表面坡角为天然休止角形态上多为锥形薄层岩堆：任意位置：均可用上、下挡土墙通过圈椅型构造：其它特征：醉林：二、滑坡形成条件及影响因素：1、形成条件：（1）有贯通的滑动面（2）下滑力大于抗滑力用极限平衡理论计算如下：已知：ABBC、、c、、因：BD＝ABsin()CEABsin

AC

CEsin所以：

ABC\

12

ACBDWABCrTWsinNWco

12

ACBD稳定性系数K

抗滑力下滑力

＝

1，稳定WcostgcAC＝1，极限平衡1，不稳定2、影响因素河流冲刷岸。（1）地形地貌：开挖的边坡越高、越陡，越易产生滑坡。软弱岩层、松散堆积层。（2）地层岩性：软硬相间岩层。（3）地质构造：倾向玻外的节理、岩层面、破碎带。双沟同源：马刀树：、sWsin坚硬岩层中夹有软弱夹层。双沟同源：马刀树：、sWsin坚硬岩层中夹有软弱夹层。增加岩体容重（4）地下水：软化结构面斜坡下方不合理的开挖。（5）人为因素：斜坡上方堆填土石或修建筑物。（6）地震：三、滑坡分类：堆积层滑坡1、按滑坡体的主要物质组成分类：粘土滑坡顺层滑坡切层滑坡牵引式滑坡2、按滑坡力学特征分类：推动式滑坡体积四、滑坡防治原则及主要措施：1、原则：在符合经济效益的前提下，针对引起滑坡滑动的因素，采取相应工程措施，阻止滑坡滑动。2、措施：“一排、二挡、三减、四固”。增加动水压力黄土滑坡基岩滑坡厚度中分类：考虑铁路不良地质勘察规程滑体物质组成岩层产状、综合分类：3覆盖层滑坡增加动水压力黄土滑坡基岩滑坡厚度中分类：考虑铁路不良地质勘察规程滑体物质组成岩层产状、综合分类：3覆盖层滑坡基岩滑坡中科院四川地理所分类特殊滑坡天沟；（间距50－60米）主沟与支沟夹角30）（1）排水：支撑盲沟；盲沟：排地下水：盲洞；重力式挡墙（2）支挡：锚杆抗滑明洞（3）刷方减重：（一般阶梯状刷方，并反压护坡）。水泥灌浆灌浆法：化学灌浆（4）固结岩体或滑动面：电渗法：电化学加固第三节

泥石流一、泥石流的定义：一种含大量泥砂石块的特殊洪流。二、泥石流形成条件：排地表水：侧沟；坡面排水沟：（树枝状，支沟20－30米一条，截水盲沟；平孔、砂井；锚固桩排地表水：侧沟；坡面排水沟：（树枝状，支沟20－30米一条，截水盲沟；平孔、砂井；锚固桩锚索电渗排水焙烧法断层破碎带及影响带由地质构造形成：褶曲轴部1、有丰富的松散固体物质：由岩石风化形成风化壳泥页岩由支沟冲刷形成支沟洪积扇集中暴雨2、有充沛的水动力来源：冰雪融化汇水区形成区3、有陡峻的地形：流通区沉积区粘性泥石流：固体＞40％，＞1.8按流体特征分类：三、泥石流分类的：四、泥石流沟的选线方案及防治措施通过地区通过地区优点缺点工程措施流通区沟床固定、狭窄、冲刷、淤积小线路标高大，展线长一跨高净空扇缘区冲刷、淤积小沟床变迁大，线路长逢沟设桥沉积区无冲、淤严重提高标高线路外移排导槽明洞渡槽由新构造运动形成：地壳抬升地震花岗岩侵入接触带由人为弃碴形成湖库溃决松散物质供给区稀性泥石流：固体＜40％，由新构造运动形成：地壳抬升地震花岗岩侵入接触带由人为弃碴形成湖库溃决松散物质供给区稀性泥石流：固体＜40％，＜1.8泥流按组成物质分类：水石流泥石流五、泥石流防治措施重力坝流通区：拦碴：拦碴坝格栏坝沉积区：第四节

岩溶一、定义：可溶性岩石在地表水和地下水的长期地质作用下形成的各种溶蚀现象。又叫喀斯特地貌。可溶性岩石二、岩溶的形成条件：水具有溶蚀能力侵蚀性CO2三、岩溶水的垂直分带性及岩溶地貌地表：形成溶沟、石芽、石林1、垂直循环带：（饱气带）地下：形成落水洞、漏斗石钟乳溶蚀洼地雨季：溶洞石笋地表波立谷2、季节循环带：（暂时饱和带）3、水平循环带（完全饱水带）：溶洞4、深部循环带：蜂窝状溶蚀小孔

联接成暗河。排洪：环山渠形成区：水土保持护坡：沟岸衬砌、锚固、灌浆、天沟排水植被排导槽排导：导流堤明洞渡槽绕避山内隧道方案排洪：环山渠形成区：水土保持护坡：沟岸衬砌、锚固、灌浆、天沟排水植被排导槽排导：导流堤明洞渡槽绕避山内隧道方案架