水利工程地质复习资料

水利工程地质复习资料

一、工程地质学及其研究目的和重要内容

工程地质学•一调查、研究、解决与各种工程活动有关的地质问题的科学。它是以地学

学科的理论为基础，应用数学、力学的知识和工程学科的技术与方法来解决工程规

划、设计、施工和运营有关的地质问题。是地质学的一个分支。课程中研究、讨论的

各种工程地质问题都是围绕工程地质条件来进行。自然地质环境与建设工程的矛盾

性。

工程地质学的目的：

查明各类工程建筑区的地质条件；分析、预测在工程建筑物作用下，地质条件也许出

现的变化；对建筑区各种地质问题进行综合评价，提出解决不良地质问题的方法、措

施，保证建筑物的选址对的、设计合理、施工顺利、经济节约及工程竣工后运营安

全。不同的地区，（工程）地质条件不同，工程类型各不相同，在设计阶段工程地质

条件的各方面并不是等同的，并且要有主有次，其中岩土的工程地质性质、地质构造

器主导作用。但在一些情况下，地形地貌或水文地质条件也也许是重要因素。水利工

程地质-----研究水利水电工程建设中的各种工程地质问题。所谓的工程地质问题，

涉及了工程地质条件和工程地质作用2个方面：

（1）工程地质条件

地形地貌；地层、岩性；地质构造；水文地质条件；物理地质现象及天然建筑材料

共六个方面。

工程地质条件对工程建筑有制约影响因素，反之工程建筑又改变了建筑区的地质条

件，两者是互相制约的。建筑物竣工之后，地质条件的改变对建筑物产生的影响必须

要考虑、研究、进行预测。

（2）工程地质作用地质条件的变化

建筑物建成之后，地质条件发生了改变，对建筑物存在许多不安全因素，如水库诱发

地震、不均匀沉降对楼房的危害等。

无论是工程地质条件还是工程地质作用研究解决的问题都是建筑物的安全稳定和经济

效益。

（1）工程岩土学（2）工程动力地质学（3）工程地质勘察（4）区域工程地质学（5）

环境工程地质学与工程地质学关系密切的重要学科矿物学、岩石学、构造地质学、地

貌学、水文地质学——地学学科的分支。工程地质学的分支学科

二、工程地质学的任务和在工程建设中的意义

工程地质学的应用是非常广泛的，公路、铁路、桥梁建设、工民建都要应用到工程地

质学。

工程地质学的基本任务是：（1）评价工程建设区的工程地质条件；（2）预测、分析

在工程建设及竣工之后也许发生的环境变化；（3）选择最佳场地和克服不良现象采用

的工程措施，涉及环境的保护等；（4）提供工程规划、设计、施工所需的工程地质资

料。

工程地质学在水利水电建设中的重要任务：

（1）选择最优良的建筑地址；

（2）查明建筑区的工程地质条件和也许发生的物理地质作用；

（3）根据工程地质条件提出建筑物的结构类型、施工方法既注意事项等；

（4）提出防治、改善不良地质现象的方案措施。

三、我国水利水电工程地质的成就与发展

人类修建水利工程可以追索到公元前。我国著名的都：工地水利工程在公元前250年就

开始修建，著名的京杭大运河是公元前485年修建。这些工程都需要一定的地质知

识。到20世纪2023代工程地质学才形成为一门独立的学科。长江三峡水利枢纽工

程是当今世界最大的水利枢纽工程。它位于长江西陵峡中段，坝址在湖北省宜昌市三

斗坪，设计正常蓄水位175米，总库容393亿立方米。建成后，它不仅为我国带来巨

大的经济效益，还将为世界水利水电技术和有关科技的发展作出有益的奉献。在我

国，工程地质学科是在建国之后得到匕速发展，在各项工程中也取得了显著的成就。

第一章

地球是一个旋转的椭球体,平均半径6371km。在地球表面向下30—40km和2900km

有两个分界面，称之为莫霍面和古登堡面，两个界面把地球内部分为地壳、地幔和地

核三部分。

地核——古登堡面以下至地心部分。厚度约3470km,重要由铁银物质等组成。

地幔--介于古登堡面和莫霍面之间的部分，依据地震波传播的速度，又分为上、下地

幔。组成物质上地幔为多含Fe、Mg的硅酸盐矿物组成，下地幔为FeO、MgO的含量

更高。

地壳--地球的表层的固体部分，厚度变化很大。海洋地壳厚度较薄，平均厚度5--

6km,陆地地壳平均厚度约33km。最厚的地壳是在我国的喜马拉雅山其厚度70—

80kmo

地球

地球是一个特殊的物理化学系统，它有别于太阳系的其他行星，不仅有生物圈和生命

的长期作用，有液态水圈和氮-----氧形成的大气圈，尚有岩石圈的板块运动。从而决定

了地球系统特有的物质运动与元素行为特性。组成地壳的化学元素有100多种，各元

2、矿物的结晶习性

简朴的说，矿物晶体在三度空间的发育程不同，形成单向、二向、三向延长。

（二）矿物集合体的形态

矿物集合体……同种矿物多个单体聚集在一起整体，其集合体的形态取决于单体的形

态和它们的集合方式。矿物集合体的形态有粒状、片状、板状、纤维状、针状、柱

状、晶簇状等。

二、矿物的物理性质

每一种矿物都有自己的物理性质。任何地质工作都要和各种岩石接触，要对岩石进行

研究，一方面，必须研究矿物，矿物的物理性质是鉴定矿物的重要依据。矿物的物理

性质涉及：颜色、条痕、透明度、光泽、解理和断口、硬度等。

第二节岩浆岩

一、岩浆岩的成因与产状

成因：岩浆岩乂称火成岩，其形成是由于地壳深部和北幔中高温、高压的岩浆侵入地

壳之内或喷出地表经冷却凝固所形成的岩石。

产状：指岩浆岩体的大小、空间形态与周边岩石的关系。高温高压状态下的岩浆是熔

融体。其成分以硅酸盐为主，具有大量的挥发性物质，且具有一定的黏度，在地壳运

动过程中，沿着地壳的软弱带或深大断裂向压力小的地方移动，侵入到地壳之内或喷

出地表，岩浆通过冷却凝固，形成各种不同的岩浆岩。整个过程称为岩浆作用，岩浆

岩又分为侵入岩和喷出岩。常见的花岗岩、玄武岩是侵入岩和喷出岩。

（一）侵入岩的产状

侵入岩依据位置分为深层岩和浅层岩。常见的产状有：岩基、岩株、岩墙和岩脉、

岩盘、岩床。

岩基：大规模的深层侵入形成的岩浆岩，分布面积大于1()()平方公里。

岩株：分布面积小于100平方公里的深层岩浆岩。

岩墙和岩脉：岩浆侵入形成板状的岩体。宽度几厘米至几十米，长度几米到几十公

里。直立的或近似直立叫岩墙，倾斜或不规则的叫岩脉。

岩盘：底部较平，中心厚度较大，顶部隆起的层间侵入体。

岩床：沿原有的岩层层面侵入。

(二)喷出岩的产状

如我们见到的流纹岩、玄武岩、安山岩都是喷出岩。喷出岩的产状有熔岩流、溶岩

被、火山锥等。

二、岩浆岩的矿物成分

岩浆岩的矿物成分较复杂，组成地壳的化学元素在岩浆岩中都能见到，但重要是以氧

化物的形式出现。如SiO2AI203Fe2O3FeOMgOCaONa2OK2O

等。但其中SiO2的含量最多，岩浆岩实质也是硅酸盐岩石。依据SiO2含量的多少岩

浆岩划分为：超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩。

超基性岩：SiO2含量<45%

基性岩：SiO2含量45—-52%

中性岩SiO2含量52—-65%

酸性岩SiO2含量>65%

岩浆岩的矿物成分既可反映岩石的化学成分和生成条件，也是岩浆岩命名的重要依据

之一。矿物成分也反映岩石的工程地质性质。鉴别岩石必须鉴定矿物成分。组成岩浆

岩的矿物有30多种，长石、石英、白云母、黑云母、辉石、角闪石、橄榄石等是重要

的矿物。

三、岩浆岩的结构

1、岩浆岩的结构是指岩浆岩中矿物的结晶限度、颗粒的大小、形状，以及它们的组

合关系。这也是区分和鉴定岩浆岩的重要标志之一。岩浆岩的结构分类如下：

(1)按岩石中矿物结晶浪度划分

全品质结构-.....岩石所有由结品质矿物组成，多见于深层岩，如花岗岩。

(2)半品质结构.......由结晶矿物和非结晶的玻璃所组成，多见于喷出岩，如沈纹

岩。

(3)玻璃质结构----所有由玻璃质所组成，矿物来不及结晶，多见于喷出岩。

2、按岩石中矿物颗粒的绝对大小划分

(1)显晶质结构……岩石中的矿物颗粒，平肉眼或借助放大镜能分辨出矿物颗粒.

岩浆岩的结构

粗颗粒结构颗粒直径>5mm

中颗粒结构颗粒直径5—1mm

细颗粒结构颗粒直径1—0.1mm

(2)隐晶质结构岩石中的矿物颗粒非常细小，要用显微镜才干分辨晶粒特性

的结构。

3、按岩石中矿物颗粒的相对大小划分

（1）等粒结构……岩石中重要矿物的颗粒粗细大体相等。

（2）不等粒结构….岩石中重要矿物的颗粒粗细大小相等。

（3）斑状结构……指岩石由两组直径相差甚大的矿物颗粒组成，大的叫斑晶，小的

叫基质，基质分为隐晶质和玻璃质。大晶粒散布在小晶粒中。尚有视斑状结构。

岩浆岩的结构

四、岩浆岩的构造

岩浆岩的构造，是指岩浆岩中的矿物在空间的排列、配置和充填方式所形成的特性。

1、块状构造--矿物分立比较均匀，无定向排列，是岩浆岩中最常见的一种构造。

2、流纹构造--由不同颜色的矿物、玻璃质和拉长的气孔等，沿熔岩流动方向作平行

排列所形成的一种流动构造。

3、气孔构造--在岩石中形成众多大小不一、互不联通的孔洞。

4、杏仁构造-----熔岩中的气孔被次生矿物充填，形似杏仁。

五、岩浆岩的分类及简易鉴定方法

六、重要岩浆岩的特性

岩浆岩的特性就是岩浆岩的矿物成分、结构和构造特性”辉长岩（基性深成岩）闪长

岩（中性深成岩）花岗岩（酸性深成岩）

第三节沉积岩

沉积岩是地球表面出露最多的岩石，地球表面75%被沉积岩覆盖，但其质量所占比例

很小。沉积岩最显著的特性就是成层状。

一、沉积岩的形成

沉积岩的形成是漫长又复杂的地质作用过程，一般分为四个阶段。风化阶段搬运阶

段沉积阶段胶结成岩阶段

1、风化阶段--也称为原岩破坏阶段，地表或接近地表以形成的岩石，在长期的温度

变化、水、氧、生物囚素的作用，在原地发生机械崩解或化学分解，变成松散的碎屑

物质、新的矿物或溶解物质。

2、搬运阶段-一部分碎屑物质被水流、风、冰川、生物等搬运到其他地方。一部分留

于原地。

3、沉积阶段……被搬运的碎屑物质在适当的地点沉积下来，涉及了机械沉积、化学沉

积、生物化学沉积等方式。

4、胶结成岩阶段------通过压实（上覆沉积物的重力压固，空隙减少，谁被挤

出）、胶结（胶结变硬）、重新结晶作用，形成的岩石叫做沉积岩。

二、沉积岩的矿物组成

沉积岩常见的矿物仅有20多利可分为

1、碎屑矿物----也称原生矿物，原岩中一些抗风化能力较强的矿物残存下来，如长

石、石英等矿物。

2、粘土矿物----原岩风化破碎后生成的次生矿物，如高岭石、蒙脱石、水云母等。

3、化学沉积矿物......生物化学沉积作用形成的矿物，如方解石、白云母、石

膏、岩盐。

4、有机质及生物残骸-----生物残骸或通过有机化学变化形成的矿物，如贝壳、泥

炭、石油。

3、化学沉积矿物------生物化学沉积作用形成的矿物，如方解石、白云母、石膏、

岩盐。

4、有机质及生物残骸——生物残骸或通过有机化学变化形成的矿物，如贝壳、泥

炭、石油。

三、沉积物的结构

沉积物的结构重要有以下四种

1、碎屑结构.....碎屑物质被胶结粘结起来形成的一种结构。

（1）、按碎屑粒径碎屑结构分为

砾状结构------碎屑粒径＞2mm

砂质结构涉及粗砂结构碎屑粒径为2.0----0.5mm中砂结构碎屑粒径

为0.5---0.25mm

细砂结构碎屑粒径为0.25--0.05mm粉砂质结构碎屑

粒径为0.05——0.005mm

（2）按碎屑颗粒的磨圆限度分为尖棱角状、次棱角状、次圆状和圆状

（3）胶结物及胶结类型常见的胶结物有

硅质------胶结物为SiO。颜色浅，岩型坚固，强度高，抗水性及抗风化性强。

铁质.....胶结物为铁的氧化物和氢氧化物。常呈红色或棕色，岩石强度次于硅质胶

结。

钙质------胶结物为CaMg的碳酸盐，呈白灰色、青灰色。岩石较坚固，强度较

大，具有脆性、可溶性，遇盐酸起泡。

泥质-----胶结物成分为粘土。多呈黄褐色，性质较松易破碎，遇水易软松散。

石膏质.....胶结物成分为CaSO。硬度小，胶结不紧密。

胶结类型

基底胶结……胶结物含量较多，碎屑物孤立地分布于胶结物中，彼此互不接触。

孔隙胶结……碎屑物颗粒紧密接触，胶结物充填与粒间孔隙中。

接触胶结------胶结物含量很少，碎屑颗粒互相接触，胶结物近存在于颗粒的接触处。

2、泥质结构------粘土结构

50%以上的粒径小于0.005mm的粘土颗粒组成，质地均一。这种结构是粘土岩的重要

特性。

3、晶粒结构

岩石中的颗粒在溶液中结晶或呈胶体形态凝结沉淀而成的。由新状、结核状、致密块

状等。4、生物结构

4、由30%以上的生物残骸碎片组成的岩石结构，如生物碎屑结构、贝壳结构等。

四、沉积岩的构造

沉积岩的构造是沉积岩的各个组成部分的空间分布和排列方式。

（-）层理构造

层理构造是沉积岩垂向的“成层''现象，是区别其他类岩石的显著标志。1、水平层理

2、单斜层理3、交错层理

（二）层面构造岩层层面上由于水流、风、生物活动等作用留下的痕迹，

如波痕、泥裂、雨痕等。

（三）结核沉积岩与围岩成分有明显的区别是矿物质团块.

（四）生物成因构造沉积岩中具有生物残骸或生物活动的迹象。

典型沉积岩砂岩典型沉积岩页岩

典型沉积岩砾岩典型成积岩角砾岩

第四节变质岩

地壳中原有的岩石，由于受地壳运动和岩浆活动等内动力影响导致物理、化学环境的

改变，在其高温、高压及其它化学因素的作用下，本来岩石的矿物成分、结构、构造

发生一系列变化，形成新的岩石叫做变质岩，这种改变岩石作用叫做变质作用。虽然

岩浆岩和变质岩都是内力地质作用的产物，但两者的相成机制和特性有很大的不同。

他们之间的重要区别是：前者重要是从流体相（岩浆）结品转变成固相（岩石）的降

温过程；后者重要经历了温度和压力的变化，是从一种固相转变为另一种固相的结晶

过程。

一、变质作用的因素及类型

变质作用的因素有：高温度、高压力及化学活动性流体。

变质作用的类型：接触变质作用、区域变质作用、混合岩化作用、动力变质作用

1、接触变质作用

发生在侵入岩与围岩之间的接触带上，由温度和挥发性物质所引起的变质作用，高温

使得岩石发生矿物的重结晶、脱水、脱碳以及物质的重新组合，形成新的矿物与变晶

结构。岩浆分异出来的挥发性物质会使岩石化学成分发生显著的变化，产生新矿物。

2、区域变质作用

大的范围内由于温度、压力及化学活动性流体等因素引起的变质作用。

3、混合岩化作用

原有的变质岩体与岩浆流体互相混合交代而形成新岩石的作用。

4、动力变质作用

在地壳构造运动时产生的定向压力使岩石发生的变质作用。其特点是与断层带相伴

生，原岩被挤压破碎、变形并有重新结晶现象，形成特有的糜楂岩、角砾岩及蛇纹

石、绿泥石等变质矿物。

二、变质岩的矿物成分

变质岩的矿物成分有两部分一部分是原岩中的抗风化、变质能力较强的矿物，如长

石、石英、云母、角闪石、方解石等。另一部分是变质作用后产生的变质矿物。如红

柱石、绿泥石、滑石、石榴子石、蛇纹石等。

三、变质岩的结构

1、变余结构一在变质作用过程中，由于重结晶、变质结晶作用不完全，原岩的结沟特

性被部分保存下来，称为变余结构。

2、变晶结构---岩石在同体状态下发生重结晶或变质结晶所形成的结果——变晶结

构。是变质岩最常见的结构。

3、碎裂结构--岩石受定向压力后发生破裂，形成的碎块或粉末后又被胶结在一起的

结构。

四、变质岩的构造

岩石经变质作用后形成一些新的构造特性。

1、板状构造-----岩石具有平行、较密集而平坦的破裂面，沿破裂面岩石容易分裂成板

状体。

2、千枚状构造一--岩石呈薄板状，基本是重新结晶并呈定向排列，但结晶限度较低。

3、片状构造--在定向挤压力的长期作用下，岩石中的矿物成分都呈平行定向排列，

岩石中个组分所有重新结晶。

4、片麻状构造一一以粒状变晶矿物为主，其间夹以鳞片状、柱状变晶矿物。结晶限

度较高，在片麻岩中常见的构造。

5、块状构造-----岩石中的矿物均匀分布，结构均一，无定向排列。

关于三大类岩石，形成的地质条件、地质环境是完全不同的，但岩石形成之后三大类

岩石是可以互相转变的，岩浆岩、沉积岩、变质岩随地质条件地质环境的变化都口;以

转变为沉积岩、变质岩，也可以转变为岩浆岩。人们讲究地质的作用过程是通过地质

作用遗留下来的地质遗迹，通常称之为将今论古，也可以预测未来，讲古论今。

五、变质岩的分类及重要变质岩的特性

一、岩石的重要物理力学性质指标

（一）岩石的重要物理性质指标

lo密度和重度2。相对密度3。空隙率4<,吸水率和饱和吸水率

第五节岩石的物理力学性质指标及风化岩石

（二）岩石的重要力学性质指标1。单轴抗压强度2。岩石的变形参数3。抗剪强度

二、岩石的风化作用

岩石的风化作用一一分布在地表或地表附近的岩石，经受太阳辐射、大气、水溶液及

生物等侵袭，逐渐破碎、松散或矿物成分发生化学变化，甚至生成新的矿物的现象。

（-）风化作用的类型

岩石的风化作用重要的是物理风化和化学风化，其他尚有生物风化。

物理风化--温度的变化,水的冻融等使岩石破碎。

化学风化---是指在氧、水溶液等风化因素影响下，岩石中的矿物成分发生化学变

化，改变或破坏岩石的性状并形成此生矿物的过程。其形式有（1）氧化作用（2）溶

解作用（3）水化作用（4）水解作用5）软化、泥化作用

（二）影响岩石的风化的因素

岩石风化是一个十分复杂的过程，影响因素众多。重要有：1。气候、地形和地下水的

影响2。岩石的性质3。析层、裂隙的影响

第二章地质构造及区域构造稳定性

概述

地球已有46亿年的历史，46亿年是地球复杂的演变、变化的历史.地球每时每刻都在

变化，我们看到的是地壳表面的变化，这种变化是长期的缓慢的，有些甚至不为人们

所察觉。在山脉的隆起、地壳的升降、火山的喷发、地震、海啸的忽然来临、长期的

风化作用、河流的侵蚀作用，都会引起地球内部的结构变化和地壳表面的变化，这些

引起地壳的物质组成、地壳结构和地表形态不断发生变化的作用，通称地质作用，地

质作用分为内动力地质作用和外动力地质作用两种类型。

内动力地质作用-----地球内部放射元素的蜕变、地球自转、重力均衡所引起的地壳

运动、岩浆活动、火山喷发、变质作用等，其能量来源于地球内部。

外动力地质作用......太阳的辐射、流水的作用所引起的岩石的风化、剥蚀、搬运、

沉积及成岩作用等。

地球表面的形态是内外地质作用共同作用的结果，内动力地质作用起主导作用，外动

力地质作用起装饰、美化的作用。

地壳运动又叫做地质构造，是内动力地质作用引起的，也壳变形、变位，其结果是地壳

的物质组成、地壳的结构发生变化，导致地壳的隆起或下降；岩层受挤压力发生弯

曲、错断或张开，形成褶皱、断层、裂隙，其过程经常随着地震、火山喷发及变质作

用的发生。残留在岩层中变形、变位的现象称为地质构造形迹或构造形迹。人们将今

论古，就是根据地壳运动后遗留下来的地质形迹推断不同的历史时期发生的地质过

程。

地壳运动有水平运动和垂直运动两种基本形式。

垂直运动也叫做升降运前，指地壳的运动方向垂直于地球表面，重要的表现就是大面

积的地壳上升或下降。也称造陆运动。

水平运动是指地壳岩层平行地球表面的运动，表现为地壳岩层的水平位移。称造山运

动。

地壳上升形成山岳、高原，下降形成湖海、盆地。在漫长的地质历史中地壳的上升、

下降可以交替进行，导致海陆变迁。

沧海桑田是祖先对地壳变化的形象描述。

大陆漂移的证据有：应用计算机技术对大西洋两岸进行拼合地质构造带对比古生

物与冰川、气候证据古地磁极移轨迹拟合大陆的外形

地壳的水平运动往往形成巨大的褶皱山脉，又称为造山运动。垂直运动经常表现为大

规模的隆起或凹陷，导致地势高低起伏和海陆变迁。又称为造陆运动。

区域构造稳定性是区域地壳稳定性的简称。是指现代地壳活动性对工程安全的影响限

度。现代地壳活动是指地表形变、活断层、地震、火11喷发等。这些都会导致建筑工

程的破坏，同时还会引发一些地质灾害。大的建筑工程必须考虑区域稳定性。

第一节地史概要

一、地质年代的划分

地史就是地质历史，是地壳发展演变的历史，人们根据地质构造遗留的遗迹推断地壳

的历史和变化过程。地球形成至今有46亿年，在这漫长的地质历史中，地壳发生了多

次强烈的构造运动，每一次构造运动都改变了地球表面的自然地理环境，不同的地质

时期形成了不同的岩层、产生了不同的地质构造、留下了不同的构造遗迹，不同的历

史时期造就了不同的牛.物。地质学家根据这些特性讲地质历史划分为若干级别不等的

时间段落。

地质历史准时间的长短依次为宙、代、纪、世、期，每个赋予不同的名称，如新生

代、中生代等，每个代又有二至三个纪，纪又划分为二至三个世，世又划分为期，其

中代、纪、世的划分方法、表达的符号国际上是统一的。

地球上生物的演化遵循由简朴到复杂，由低档到高级的不可逆过程，同时生物界能十

分灵敏地反映地球表层自然环境、地理环境及其演变特性，这又与行星地球个圈层自

身的运动机制以及互相间的联系制约密切有关。因此,生物演化史可以详尽而有效地

反映地球历史的客观自然阶段。

地质年代表就是根据地壳运动和生物演化的巨型阶段，将46亿年地球演化史划分为两

个最高级别的地质年代单位：隐生宙和显生宙。

在显生宙中，根据生物界的总体面貌划分出3个二级地质单位：古生代（含早古生

代、晚古生代）、中生代、新生代。最常用的三级地质年代单位是纪，纪的下一级

地质年代单位是世，世又分为期。在每个纪中生物界面貌各有特色，如泥盆纪的生

物登陆，侏罗纪的恐龙、第四纪的人类演化等。

见地质年代表

表中有地质时代的名称、相对仟代、绝对年代、重要构造运动、我国地史的简要特

性。

如：隐生宙分为：太古代和元古代，大的构造运动有五台运动、吕梁运动、晋宁运

动。

显生宙分为：古生代、中生代和新生代，大的地质构造有加里东运动、海西、印支、

燕山和喜马拉雅运动。

不同的地质时代我国地质历史的简要特性：

如中生代：构造运动频繁、火山活动强烈，有大规模的岩浆侵入和火山喷发。生物进

化明显，爬行类恐龙繁盛。

新牛.代：我国大陆基本形成，大部分地区为陆相沉积。地表形成现代地貌、具有多次

冰川活动，人类开始出现。

二、地层年代及其拟定方法

地层是一定地质时期形成的岩石的总称，岩石有层状的，也有非层状。地层具有时间

的概念，岩层没有时间的概念。一个地层单位可以包含几种岩性不同的岩层。

地质历史的划分依据是对地层的观测、研究，岩石的特性说明了该岩层形成时的自然

地理环境，岩层中的构造痕迹记录着地壳运动的情况，岩石中的化石说明生物的进

化、气候、环境等自然条件。

地层单位相应地质时代，地质时代用宙代纪世期来表达，相应的地层单位

是宇界系统阶来表达。

拟定地层的时代是地质工作一项重要的工作，有以下几种工作方法：

1、地层层位法——在沉积岩层中，未经剧烈构造变动，上部的地层较新，下部的

较老。

2、古生物化石法——生物进化过程是由简朴到复杂，由低档到高级的过程，这个过

程是不可逆的，自然环境的改变会使一些生物消亡，并形成化石。地质学家拟定了地

质时代的标准化石，根据化石的对比拟定地层时代。

3、岩性对比法--通过以知地质时代的地层岩性，对比未知地质时代的岩性。

4、岩性接触关系法

岩性的接触关系有以下几种

（1）整合接触一•上、下两种岩性产状一致，互相平行，连续沉积形成的，其间不缺

失某个时代的岩层。强调的是时间上的连续性。反映的是没有大的构造运动，故地理

环境变化不大。

（2）平行不整合接触上、下两套岩性彼此近似平行，但中间缺失某时代的岩层。说明

的是缺失岩层的时代过剧烈的构造运动，然后是地壳下降，接受沉积，形成上部的岩

层。

沉积接触和侵入接触。前者是先有岩浆岩，后有沉积岩。后者是指先有沉积岩或变质

岩，岩浆侵入后形成岩浆岩。

（3）角度不整合接触

上、下两套岩性呈角度接触，但中间缺失某时代的岩层。说明的是缺失岩层的地质时

代地壳处在上升阶段。

该阶段没有接受沉积。不整合指的是具有时间的间断、时间的不连续。

第二节褶皱构造

地质构造有两种基本类型，褶皱和断层。

褶皱构造-一是指水平岩层在构造运动中受力后产生的一系列弯曲，单个的弯曲叫做褶

曲。褶皱是最常见的地质构造痕迹，存在于层状岩层中。

一、岩层的产状

岩层的产状是指岩层在空间位置的展布状态。是分析研究各种地质构造形态的最基本

依据。岩层的产状可分为水平的、倾斜的和直立的三种类型。岩层的产状用岩层层面

的走向、倾向和倾角来表达，称为岩层产状三要素。

1、走向

岩层层面与任一水平面的交线称为走向，交线称为走向线。用方位角来表达，两个方

向相处180度。表达岩层的延伸方向。

2、倾向就是岩层的倾斜方向，是倾斜线水平投影所指的方向。倾向与走向相差90

度。但只有一个方向。

3、倾角：岩层层面与水平面所夹的最大锐角。

二、褶皱的基本类型和褶曲要素

褶皱的规模大小不一，大的延伸几百km,小的只有几cm。其基本类型是向斜褶曲和

背斜褶曲。

1、背斜岩层向上弯曲，两侧岩层相背倾斜，核心部分岩层时代较老，两侧岩层时

代依次变新，积岩性呈对称分布。

2、向斜岩层向下弯曲，两侧岩层相向倾斜，核心部分岩层时代较新，两侧较老，

岩性呈对称分布。

褶曲要索

核部——褶曲的中心部位。翼部—核部两侧

的岩层。

轴面----平分两翼的假想面，可以是平面也可以是曲面。

轴一轴面与水平面的交线，也叫轴线。表达的是褶曲的延伸方向。

3褶皱分类

3.1按轴面和两翼岩层产状分类：直立褶皱，倾斜褶皱，倒转褶皱，平卧褶皱，翻卷褶

皱

3.2按枢纽的产状分类：水平，倾伏褶皱

3.2按岩层弯曲形态分类：圆弧，尖棱，箱形，扇形褶皱，绕曲，穹隆和盆地构造

3.3按褶皱的组合分类：复向斜，背向斜

三、褶皱的形态分类及示意图

第三节构造解理

节理和裂隙是相同的概念，两者通常不加区别。

裂隙……是指岩石受力之后产生破裂，但没有发生明显的位移。

按成因裂隙有

原生裂隙一一在成岩过程中形成的裂隙。

构造裂隙——地壳运动所形成的裂隙，是伴生断层的产物。

次生裂隙——风化裂隙，风化、人工爆破震动产生的岩石裂隙。

原生、风化裂隙一般规模较小，工程地质水文地质意义不大，本教科书或其教材对原

生、风化裂隙讨论的并不多，重要研究构造裂隙。

一、剪切裂隙（节理）

剪切节理是岩石受剪应力所形成的岩石破裂。

剪切节理具有的重要特性

（1）节理面平直光滑，产状稳定延伸较长；（2）呈闭合状，解理

的宽度很小：

（3）成组成对出现，很多节理平行分布，排列间距大体相等；（4）呈羽状排列；

（5）沿剪切节理面抗剪强度很低，容易形成滑动破坏面。

二、张节理

张节理是由拉应力所形成的破裂面。

张节理具有的重要特性（1）节理面起伏不平，弯曲粗糙，产状不稳定，延伸较短；

（2）多为张开的裂隙。

㈢解理与褶皱的关系

3.1平面X形共规剪切解理

3.2剖面X形共规剪切解理

3.3横张解理和纵张解理

3.4顺层解理和层间解理

第四节断层构造

岩层受力之后发生破裂，沿破裂面具有明显的相对位移的构造称为断层。他是地质构

造的基本类型之一。断层与节理称为断裂。断层的规模大小不一，大的可达数千km,

小的可以托于手掌之上。位移宽度具有很大差别，几m、几十m、几百m都可见到。

是各种工程必须考虑的地质问题。

一、断层的几何要素

断层的儿何要素涉及了断层的基本组成部分。涉及了：断层面、断层线、断层带、断

盘等。

（1）断层面——岩层发生错动位移的破裂面称为断层面。可以是平面也可以是曲

面。断层面有倾向、倾角和走向。

（2）断层线——断层面和地面的交线。表达的是断层的延伸方向。

（3）断层带——是断层面的中间部分，常称破碎带，充填物为断层角砾、断层泥

等。

（4）断盘......断层面两侧相对位移的岩体。断层面上（下）部的称为上（下）

盘。断层直立没有上、下盘。

（5）断距------两盘错开的相对位移，有水平位移和垂直位移。

二、断层的基本类型和特性

（-）按断层的形态分类

1、正断层一--上盘相对二降，下盘相对上升的断层。多个正断层可组成地堑、地垒、

阶梯式断层。

2、逆断层....上盘相对上升，下盘相对下降的断层。逆断层分为冲断层、逆掩断层

等。

3、平移断层一一两盘相对发牛.水平位移。

（二）按断层力学成因性质分类

地壳运动形成的地应力有压应力、张应力、扭应力。正性断层、张性断层、扭性断

层、压扭性断层、张扭住断层。

第五节地质图

地质图是反映地质条件和各种地质现象的图件，是根据地质勘测资料编制而成。各种

地质条件、地质现象用规定的符号展示在图件上。

一、地质图的类型与规格

地质图的种类很多，根据不同的工程的规定，选择不同的地质图。

1、普通地质图表达地层岩性、地质构造的基本图件。

2、地貌及第四纪地质图

根据地貌形态、成因类型和第四系沉积物的成因类型、岩性、生成时代综合编制的图

件。

3、水文地质图

表达水文地质条件的图仁，涉及地下水的类型、流向、埋藏深度、水力坡度、地下水

的开发运用图等。

4、工程地质图

表达工程地质条件的图件，表达岩性、地质构造、岩石的力学特性等。潜水等水位线

图地质剖面图

四、地质图的阅读分析〔一)阅读地质图的方法；

1)读图名、比例尺；2)阅读图例；3)分析地形地貌；4)阅读地层岩

性；

5）阅读地质构造-一断层、褶皱、区域地质构造的基本特性；

6）各种地质条件的综合分析♦，了解地质发展的简史和规律；

7）结合工程建设的具体规定，综合评价各种地质条件及注意的问题。

第六节活断层的工程地质研究

一、活断层的定义

关于断层的概念我们已经介绍了，是地壳受到地应力后产牛.破裂并发生位移。但有些

断层形成之后位移并没有停止，一直在移动，如美国的圣安德烈斯断层。据今1.5亿

年以来，圣安德烈斯断层在整体上一直保持左行剪切的趋势。断层两盘相对滑移了

560km,具有每年5cm的平均滑移速率。我们把在近期有过移动、正在移动甚至不久

的将来也许移动的断层都称之为活断层。活断层可以使岩层错动位移甚至发生地震，

对建筑工程的危害是很大的，有些也是无法抗拒的，有些危害甚至是劫难性的。因

此，查明断层、活断层对工程建设是非常重要的，特别是一些大型的建设工程。

二、活断层的分类

（一）按两盘相对的错匆方向分类平移断层、正断层、逆断层

（二）按活断层性质分类蠕变形活断层、突发型活断层

三、活断层的特性

（-）活断层的继承性绝大多数活断层都是沿着已有的老断层发生新的错

动位移。

（二）活断层的长度和断距活断层的长度相差的较悬殊。长度可有几km到儿

百km,断距一般小于10m.

（三）活断层的错动速率突发的活断层的错动速率较快，老的活断层的错动

速率较慢。

第七节地震危险性的工程地质研究

一、地震的基本知识

地震——由于地球的内应力所引起的地壳的震动、颤抖、抖动。地质构造运动、火山

活动都会引起地震。人类的工程技术活动也会引起地震。这里讨论的是天然地震。

一、地震波（略）

二、地震震级和地震烈度

全世界每年发生的地震约5万次，多数是不为人们所察觉，有些导致巨大的破坏，这

是地震在发生的过程中移放的能量大小的区别。因此人们将地震分为不同的级别。用

震级M来表达

地震烈度--是任一地区的地面和建筑物受一次地震影响的强弱限度。地震烈度不仅与

震级有关，还与震源深度、距震中距离等因素有关。一次地震只有一个震级，但有多

个地震烈度。

第三章水流的地质作用与库坝区渗漏的

第一节河流的地质作用与河谷地貌

河流一-指在重力作用下，集中在地表凹槽内经常性或周期性天然水道的通称，在我国

有江、河、溪、川、涧等不同的称呼。河流沿途接纳许多支流，形成了复杂的干流网

络系统，这就是水系。

一、河流的地质作用河流的地质作用分为侵蚀作用、搬运作用和沉积作用三

种形式。

（一）侵蚀作用

河流的侵蚀作用涉及机械侵蚀和化学溶蚀两种,一般地区以机械侵蚀为主，只

有在可溶岩地区化学溶蚀较明显。

侵蚀作用又分为下蚀作用和侧蚀作用

1、下蚀作用一一河水在流动过程中向下冲刷切割河床，使河床深度加大。河流的下

蚀作用是指河水及其所携带的砂砾对河床基底的撞击、磨蚀，水流对可溶岩的河床进

行溶解，使河床受到侵蚀逐渐破坏加深。水的流速、河床岩石的性质是下蚀作用强弱

的重要因素。相对而言，山区河流下蚀作用较强，平息河流下蚀作用较弱。

2、侧蚀作用一侧向侵蚀作用，就是流动的河水对河岸的冲刷破坏。河流的蛇曲状就

是侧向侵蚀作用的结果。流动的冲刷凹岸，携带的物质在凸岸沉积下来，凹岸不断后

退，凸岸不断前进，结果河流的河谷越来越宽，河流越来越弯曲，形成蛇曲状河流。

同时导致河流不断的改道，遗留下古河床、牛规湖等。

河流的两种侵蚀作用是同时存在，河流使河床加深的也使河谷加宽。河流的上游以下

蚀作用为主，侧向侵蚀薄弱，河流的中下游，下蚀作田逐渐减弱，侧向侵蚀逐渐加

强。

（二）搬运作用和沉积作用

河水在流动过程中，携带着谷坡上崩塌、冲刷下来的物质，一部分碎屑物质随水流而

移动，另•部分溶解于水中而运动，前者称为机械搬运，后者叫做化学搬运。机械碎

屑物质在搬运过程中，有沿着河床滑动、滚动和跳动等方式进行，也可以悬浮于水中

被搬运，相应的被搬运物质称为推移物质和悬移物质。机械搬运能力与重要受流速、

流量的控制，还受自然地理条件、地质条件得控制。一个河流有上游、中游、下游，

随地形坡度的变缓，水流速度逐渐减慢，搬运物质的能力是逐渐减少的，携带的碎屑

物质逐渐沉积下来，形成层状的冲积物，称为沉积作用。

二、河谷地貌

地貌-一是我们最直接感觉到的地球表面特性，就是地球的表面形态。涉及了地表的

起伏，还包含了形成因素、地质时代、发展和分布规律等。和地形的区别是地形是指

地表的起伏。规模不同、形态各异的地貌是由内、外地质营力共同作用的结果。大型

的地貌重要是内营力的作用而形成人类的工程技术活动现在已经成为改变地貌形态

的第三因素，比如人类砍伐森林和开开荒地加剧了水土流失，必然影响到泥沙的沉积

和河道的变化。

地表形态多种多样，有不同的规模。从最大的空间尺度上看，有大陆和海洋。在次一

级尺度上，大陆内部有山地、高原、平原、盆地；海洋中有大洋盆地、大洋中脊、海

沟。再次，级尺度上可进•步划分为分水岭、坡地、谷地，还可再分，如谷地可分为

河床、河漫滩、河流阶地。河谷地貌重要是由外营力作用的结果。

（一）河谷的地貌特性

河流所流经的槽状地形称为河谷，河床是由谷底和谷坡两大部分组成，谷底涉及河床

和河漫滩。

河床-----是指平水期河水占据的谷底，也称河槽。

河漫滩一一是指河床两侧洪水是才干淹没的谷底部分，在枯水期则裸露于表面。

谷坡-----是洪水不能淹没的岸坡。具有陡坎的沿河平台叫阶地。

1、河谷的类型及特性

（1）根据形态特性分类

1）峡谷-----河谷的断面呈“V”字形，谷底深而狭窄，谷坡陡，谷坡与河床没有明显

的界线。如长江三峡、长江瞿塘峡。

2）浅槽谷-----又称形河谷或河漫滩河谷。河谷横剖面较宽、浅，谷面宽阔，谷

坡上常有阶地分布，谷底平坦常有河漫滩分布。多形成低山丘陵区河流的中、下游地

区。

3）屉形谷-----河谷形态发展为宽广的“J”字形，谷坡、阶地不明显，只有河漫

滩。形成于河流下游的平原区。

（2）根据河流与地质构造的关系划分

1）纵谷------河谷的延伸方向与岩层走向或地质构造方向相一致。河流沿着软弱岩

层、断层带、向斜或背斜轴等发育而成。又分为向斜谷背斜谷单斜谷断

层谷地堑谷等

2）横谷.....河谷的延伸方向与岩层走向或地质构造方向相垂直或近似垂直。

（3）根据两岸谷坡对称情况分类对称谷何不对称谷。

2、河床地貌特性

山区河流，其河床最大的特性是不平整性，分布有岩坎、石滩、深槽、深潭，使河床

起伏不平。

3、河漫滩

河漫滩是河床两侧洪水时被淹没，枯水季节出露地表的部分。有低漫滩和高漫滩。

4、河流阶地

在河谷的发育过程中，由于地壳上升或

气候等因素的影响，使河流下切，河床不断加深，原先的河床或河漫滩抬升，高出一

般洪水位，形成沿着河谷分布的带状平台，这种地貌形态成为阶地。根据成因可分为

侵蚀阶地堆积阶地基座阶地

侵蚀阶地一--由基岩构成，阶地面上基岩直接裸露或只有很少的残余冲积物，一般出现

在山区河谷中。

基座阶地........上部为冲积物，下部为基岩。出现在地壳上升显著的山区。

堆积阶地--------完全由冲积物组成，反映阶地在形成过程中河流下切的深度，有上

叠阶地和下叠阶地。

三、松散沉积物的工程地质特性

松散沉积物是广泛分布于地表未经胶结的各种松散状态的堆积物。形成时间是在第四

纪，整个时间＜300万年c也称为第四纪沉积物。第四纪沉积物。从大的沉积环境和

成因有海相沉积陆相沉积两大类。小的成因又分为冰川沉积、暂时流水沉积、

河流沉积、湖泊沼泽沉积、风成沉积等。第四纪沉积物的成因不同，其工程地质性质

表现各不相同。

泥石流

概念，固体物质的体积含量大于15%,重度大于13%,呈泥浆状或具有大量石块的洪流

特性，由于降水而形成携帝大量泥沙，石块等固体物质，忽然爆发，历时短暂，开始凶猛，具

有强大破坏力的特殊洪流

(-)坡积物(di)

雨水或冰雪融化的水流，沿山坡将岩石风化的碎屑物质搬运到斜坡的平缓处或坡脚下

堆积起来的物质称为坡积物。

坡积物的成份重要取决于原岩，搬运距离不大，坡积物的分选性不好，上部颗粒粗，

下部颗粒细，一般没有层理性。物质较松散，孔隙较大。

(二)洪积物(pl)

暂时性洪流的堆积物，称为洪积物。冰雪大量融化或暴雨之后，发生在山区水流携带

大量的固体物质在山口史堆积下来，形成扇形的堆积状。当山口连续形成连续的扇形

堆积状，称为洪积裙。泥石流就是一种特殊的洪流，忽然发生，来势凶猛，大量的泥

沙、碎石随水流急速而下，所到之处淹没农田、房屋、道路等。导致巨大的灾害。

（三）冲积物（al）

河流沉积的物质，称为汨积物。与其他第四纪堆积物相比，冲积物最显著的特性是组

成的物质磨圆度较好，组成的物质的分选性较好，物质具有明显的层理和交错层理。

1、山区河谷冲积物

山区地形坡度大，河谷窄，水流急，形成的冲积物是颗粒较粗的漂石、砾石等，磨

圆度、分选性中档。

2、山前河谷冲积物

地形坡度变缓，水流速度减小，砂砾石等中颗粒的物质沉积下来。成层现象较明显。

3、平原河谷冲积物

在平原，地势平坦，水流速度较慢，河谷断面宽，经常上面是粘土，下部为砂砾石的

二元结构。并且使河谷不断的改道。

（四）冰积物（gl）

由冰川作用形成的堆积物，均称为冰积物。现代高纬度地区、高山地区广为分布。在

第四纪某些时期冰川的广泛分布，我国的许多地方存在冰积物。冰积物有两种基本类

型冰和冰水沉积。

冰----是冰川携带的物质直接堆积起来的，无分选性，不具有层理，颗粒不均匀。

冰水沉积一一冰川的融化携带的物质沉积而成。要通过一段水流的搬运，沉积具有层

理，其物质组成重要是粘土等。

第二节地下水的主要类型与特性

地下水是埋藏地表之下岩石空隙中的水，重要来源是大气降水。有狭义概念的地下水

和广义概念的地下水之分。

地下水的分布及其广泛，地下水也是人民用于生活、工农业生产的重要水源。

如我国的北方城市，重要运用地下水。同时，地下水也是宝贵的自然资源，其数量也

是有限的。在水利工程建设中，地下水与建筑物的稳定、安全运营具有直接的、间接

的关系。水库的渗漏、水使岩石软化、泥化，水的溶独作用等都会给建筑物带来危

害。工程地质、水文地质对建筑物的重要意义就在于此。

一、地下水的类型

在一定的地质条件下，才干形成地下水的储存、富集和运动，就是说具有一定的岩性

条件、地质构造条件才干形成含水层。

含水层与隔水层的概念

含水层要满足：岩石具有空隙;空隙间是连通的;要有补给来源。三点缺任何一点都不

能形成含水层。相对含水层而言的是隔水层，也许具有水，但水不能流动，或没有补

给来源，或不能释水。含水层与隔水层两者是相对的。

地下水的分类

按地下水的埋藏条件分为：包气带水潜水承压水

按含水介质的性质（空隙性质）分为：孔隙水裂隙水岩溶水

包气带水——重力水面之上岩石空隙中的水，既有液态也有气态。没有供水意义，数

量较小，但包气带是地下水和地表水、大气水转化的通道。对包气带水的研究重要是

"水'’的转化。

二、潜水

（一）潜水及其特性

潜水的概念一…埋藏在地表以下第一个连续稳定隔水层之上具有自由水面的重力水。

一般存在于第四系松散堆积物的孔隙中，基岩的裂隙、可溶岩的溶隙也可形成潜水。

潜水的重要特性

（I）可以直接接受大气降水的入渗补给，汽水的分布区与补给区是一致的，水质容

易受到污染，动态变化受气象、水文影响显著。

（2）潜水的运动是从水位高处流向水位低处--潜水流。潜水面的形状与地面的形状

大体是一致的。

（二）潜水等水位线图及埋藏深度图

1潜水等水位线图——同一时间，水位高程相等点的连线。

2根据等水位图可了解，1拟定潜水的流向及水力梯度2拟定潜水与河水的互相关

系3拟定潜水面埋藏深度4拟定含水层厚度

3潜水等水位线图可以解决许多的水文地质问题，涉及了潜水的流向、水力坡度、地

表水域潜水的补给关系、潜水的埋深、含水层岩性或者厚度的变化等。

三、承压水

（一）承压水及其特性

承压水的概念--充满于两个隔水层之间具有静水压力的重力水。

承压水的重要特性（1）不能直接接受大气降水的入渗补给，补给区与承压区的分布是

不一致的。（2）水质不易受到污染，水质、水量、水温较稳定。（3）水的流动是从

水头高处流向水头低处。

（二）承压水等水压线图---承压水头高程相等点的连线。运用该图可以解决承压水的

流向、水力坡度、承压水的埋深等。

（三）承压水的补给、径流及排泄

补给-----通过径流的方式获得补给。径流-----从高水头流向低水头的水流运动过程。

排泄-一含水层失去水量的过程，泉水、人工开采等。

四、裂隙水

裂隙水是储存于基岩裂隙中的水，裂隙是地壳运动的产物，这里的裂隙重要指断层、

解理。

岩石中的裂隙是基岩区地下水储存、运动的空间，裂隙的发育限度、成因类型控制裂

隙水的分布与富集。如正断层往往富水，逆断层一般贫水。相对孔隙水而言，裂隙水

的分布要复杂的多。最明显的特性呈条带状分布、运动，也称为裂隙水的各向异性特

性。

（-J裂隙水的埋藏分布特性

按成因裂隙有风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙，相应形成的裂隙水叫做面状

裂隙水、层状裂隙水和脉状裂隙水。

1、面状裂隙水-----风化裂隙水是岩石受风化之后，裂隙的分布是面状，深度有限。

裂隙水的富水性与风化的原岩有关。

2、层状裂隙水----有些岩石在形成时形成一些裂隙，这些裂隙的分布与岩石的分布

相一致，如玄武岩，其成岩裂隙水呈层状。

3、脉状裂隙水.....断层是沿一定的方向，或说有一定的走向，形成的地下水呈脉状

分布或带状分布。

（二）影响裂隙水富集的囚素

重要因素有（1）岩石性质（2）断层性质（3）裂隙部位

五、泉

泉是地下水的天然露头，是地下水的一种重要的排泄方式。泉是在一定的地形、水文

地质条件下才干形成。泉的类型有上升泉和下降泉，前者是由水流作上升运动形成，

后者是水流作下降运动而形成。即承压水和潜水。

地下水〜环境水的腐蚀类型，分解类腐蚀，结晶类腐但，分解结晶复合类腐蚀

地下水的物理性质，温度，颜色，透明度，气味，味道，密度及导电性

地下水的化学性质，地下水的酸碱度，帔度，矿化度

第三节岩溶及岩溶水

1岩溶现象的常见形态，溶蚀漏斗，落水洞，溶蚀洼地溶隙和溶孔，溶洞，石钟乳~石

笋~石柱及残际红土，盲谷~伏流与干谷，峰从~峰林〜残丘，溶沟~石芽~石林

2岩溶类型划分

I）按照可熔岩的出露条件,裸露型岩溶，覆盖型岩溶，埋藏型岩溶

2）按照气候带划分，南部热带岩溶，中部亚热带岩溶，北部温带岩溶，寒带岩溶，干旱地区岩

溶

I岩溶发育分布规律

I）岩溶发育的垂直分带性，垂直岩溶发育带，水平和垂直岩溶交替发育带，水平岩溶发育带，

深部岩溶发育带

2）岩溶分布不均匀，岩溶分布受地质构造的控制，岩溶分布受岩层及其组合控制

3岩溶水的重要特性，岩溶水分布的不均一性，岩溶水的运动特性，岩溶水的补给~动态及排

泄特性

岩溶——国际称之为喀斯特（karst）由水和可溶岩石所形成的特殊地貌，称岩溶地貌

或喀斯特地貌。在我国的西南部地区（广西、云南、贵州）分布的喀斯特最为普遍。

一、岩溶发育（形成）的基本条件（一）岩石的可溶性（二）可溶岩层的透水性

（三）水的侵蚀能力

第四节水库与坝区渗漏的工程地质分析

一、水库区重要工程地质问题概述

水库建成蓄水后，水库的水位会上升，水深加大，水流速度变缓。当存在一些不利的

地质因素时，也许会产生一些不良的地质现象，如出现库岸坍塌、水库的淤积、水

库诱发的地震及库区、坝区的渗漏等工程地质问题，达不到建设水库的目的，甚至

会导致重大灾害。水库出现问题•般都较重。

二、库区渗漏的地质条仁分析

库区渗漏分为暂时渗漏和永久渗漏，暂时渗漏是指水库蓄水，因饱和库水位以下岩石

的空隙暂时失去的部分水量，是种正常的现象，不会对水库导致危害。我们说的水

库渗漏是指永久性渗漏。库区的永久性渗漏必须具有适宜的地质条件：涉及地形、

地质构造、岩石性质、水文地质条件等。要判断水库是否有发生渗漏的也许，要进行

综合的分析与研究。

三坝区渗漏的地质分析

1大坝建成后，坝上游水位抬高，在上下游水位差的作用下，库水也许通过坝基或坝

肩岩层中的空隙〜裂隙~破碎带向下游渗漏。

2前者称为坝基渗漏，后者称为绕坝渗漏

3由于坝区水头高，渗漏途经短，渗漏量也许很大，同时，渗漏水流还也许破坏坝基

岩体或使其减少，从而危及大坝安全

4坝区渗漏分为均匀渗漏和集中渗漏

5松散岩层坝区的渗漏条件冲沟和河流的冲刷，使粘性土层在有的地方变得很薄，

当库水蓄水后，库水大量渗漏，此外此类坝区当其两肩地形受侵蚀切割严重时，容易

发生严重的绕坝渗漏

6裂隙岩层坝区的渗漏条件①岩层中结构面及其透水性对坝区渗

漏的影响⑴坝基与坝肩岩层中的各种构面，常构成渗漏的通

道⑵各种原生结构面，其透水性不一致②河谷地貌与地质结构条件对坝区渗

漏的影响。。根据河谷平面形态对渗漏条件的影

响分为三种类型，平直形河谷~喇叭形河谷~弯曲形河谷。。。在倾斜岩层地

区，在相同地形条件下的纵谷~横谷和斜谷具有不同的渗入和排泄条件

四重要的防渗方法与措施，

1堵洞，对集中的通道如落水洞~溶洞及溶缝使用浆砌块石~混凝土或级配料进行封堵

2围井或隔离，

3铺盖，在坝上游或者水库一部分，以粘土，土工布，混凝土板或者运用天然淤积物

组成铺盖防渗。

4截水墙，合用于坝基下面松散岩层透水强，抗管涌能力差，而又分布深度不大的情

况。

5灌浆帷幕通过钻孔向地下灌注水泥或其他浆液，填塞岩土中的渗漏通道，形成阻

水帷幕

6排水

第四章岩体的工程地质性质

岩体--把工程影响范围内的岩石综合体称为岩体。可以涉及了不同的岩石。通常把工

程岩体分为：地基岩体、边坡岩体和地下洞室围岩三种类型。岩石和岩体是两个不同

的概念，岩石是矿物的集合，岩体则是由一种或多种岩石组成，岩体可以是不同时

代、不同成因的岩石组成，岩体通过构造变动、风化作用等内、外力地质作用的破坏

与改造，致使岩体经常被节理、断层、层面等切割，成为具有一定结构的多裂隙体。

结构面一切割岩体的地制裁界面称为结构面。结构面有原生结构面、次生结构面，

结构面使岩体不连续，其完整性受到破坏，岩体的力学性质表现为各向异性、极不均

一，岩体容易变形和破坏，这些都是结构面的影响。囚此，研究岩体的工程地质性

质，一方面必须研究岩体的结构特性、各种结构面。影响岩体稳定的因素很多，有地

形地貌、地层岩性、地质构造、岩体的结构特性、地应力、地下水的影响等，建筑物

的规模、建筑物的类型、建筑物的施工方法等，这些是人为因素。

第一节岩体的结构特性

通过岩体的定义，可知岩体是由结构面和结构体两部分组成，结构面通常是不连续

的，如层面、沉积间断面、节理、断层、软弱夹层等都可看作结构面。被不同结构结

构面包围的岩块称之为结构体。即岩体是由结构面和结构体组成。

由于各个地区的岩体形成的历史不同，所经历的构造变形就有差异，即使是同一构造

变动过程中，由于所处的部位不同，组成物质成分的差异，其褶皱、断裂的发展也不

一致。岩体的生成、发展和演化历史的不同，使结构面的特性和空间组合以及结沟体

的性质和形态千变万化，岩体的结构特性也就不同。所以要对的结识结构面的力学效

应，一方面要对结构面的成因及其自然特性进行研究。

一、结构面的成因类型结构面有原生和次生两大类

1泥化夹层的形成条件

。。物质基础

OO构造作用

。。地下水作用

2泥化层特性

。。结构松散，密度小，含水量大，黏粒含量高，强度低，变形大等特性

（一）原生结构面

1、沉积结构面一--指沉积岩的层理，沉积间断面及软弱夹层等。2、火成结构面一--指

侵入体与围岩的接触面。

3、变质结构面--区域变质作用中形成的结构面。

（二）次生结构面

1、内动力（地质作用）形成的结构面----涉及节理、断层、层间剪切带等，也称构造

结构面。重要影响岩体的完整性及力学性质。2、外动力（地质作用）形成的结构面一

-如风化夹层、风化槽等。

二、结构面的特性

结构面是控制岩体稳定的重要结构因素，既是岩体工程性质的结构因素。工程实践中

非常重视结构面规模及特性的研究。

结构面规模：大于相差悬殊

1978年国际岩石力学学会实验室和野外实验标准委员会规定从十个方面对结构面进行

研究。结合我国水利水电工程建设的实际情况，简述如下：

（1）方位一即结构面的产状，反映了结构面在空间的分布状态。

（2）间距一相邻结构面的垂直距离，它是反映岩体的完整限度、结构体大小的指标。

（3）延续性一结构而延伸长度和展布范围。

（4）粗糙度一结构面的平整光滑限度，粗糙度不同，岩体抗剪强度不同，粗糙度系数

（JRC）表达粗糙限度。

（5）结构面侧壁强度一反映结构面经受风化的限度。

（6）张开度一结构面两壁间的垂直距离。

（7）充填物一结构面内充填的物质。有砂、粘土、角砾、岩屑。

（8）渗流一沿结构面水流，有或无，流量的大小。

（9）节理组数一组数的多少，决定了岩体的结构类型及结构体大小。

（10）块体大小一即结构体大小，结构体形状复杂其稳定性具有较大差别。

三、软弱夹层

软弱夹层一词由来以久，但没有明确、公认的定义。如何理软弱夹层---就是坚硬岩

石中（层中）夹有强度低、泥质或碳质含量高、遇水易软化、延伸较长和厚度较薄的

软弱岩层。

一般软弱夹层的强度和变形参数如下:

强度和变形模量是上、下岩层的1/5-1/50摩擦系数f<0.5

饱和抗压强度Rb<10MPa变形模量E0<1000MPa

（一）软弱夹层的成因与分类

按成因：沉积型一湖河相沉积，粘土类岩性为主。浅海相沉积，泥岩、砂岩为主。潮

汐相碎屑沉积，泥质粉砂岩

火成型一变质型一构造型一风化型一充填型一

按破碎限度划分（长江水利委员会建议）

软岩夹层一粘土类、石膏类、碳质条带类碎块夹层一80%的粒径>2mm碎屑物组

成

碎屑夹层一泥化夹层一

（二）软弱夹层的特性

软弱夹层的特性多种多样，因素是组成物质千差万别，颗粒大小、含水量各不相同，

但一般特性概括为：

1、软岩夹层一容易受风化，浸水崩解、膨胀、溶解。2、碎块夹层—3、碎屑夹层—粒

径0.5—2mm30%>2mm30—50%

4、泥化夹层一粘土类经地质作用变成塑泥的过程，称为泥化。泥化一结构松散、密度

小、含水量大、粘粒含量高，强度低、变形大。泥化夹层是软弱夹层中性质最坏的一

类，对岩体的稳定，对岩体的抗滑起控制作用，对此讲究的也最多，涉及危害性、形

成条件等。一般而言，泥化夹层是综合成因，具有的条件：

（1）物质基础--粘土岩类夹层是泥化夹层的物质基础，粘粒含量愈高愈利于泥化:

（2）构造作用一破坏原粘土岩夹层的完整性，为水的渗入提供通道，为泥化提供了重

要条件；

（3）地下水的作用…岩土处在塑态甚至接近流态，产生泥化。

四、岩体的结构类型

为了评价岩体的稳定性，根据岩体的节理化限度，《水利水电工程地质勘察规范》将

岩体结构分为四大类和十一•个亚类。

第二节：岩体的重要力学特性

由于岩体中存在各种结构面，其力学性质较岩块的力学性质有较大的差别，岩体易于

变形，其强度较整体岩块要减少。

一、岩体的变形特性

岩体的变形通常由结构面变形和结构体变形两部分组成。

岩体在单轴压力作用下应力—应变曲线如图示，分为四个阶段：OA段：凹状缓坡，重

要是节理出密闭合导致的；AB段：节理压密（结构血压密）后的弹性变形阶段。节理

进一步闭合，应变曲线近似直线。BC段：呈曲线型，表白岩体产生微破裂或塑性变

形，C点应力值就是岩体的峰值强度。CD段：岩体进入破坏阶段。

一般而言，岩体上的