天然含水率对沉积岩力学性质的影响
岩体力学习题及答案
一、绪论 一、解释下例名词术语 岩体力学：研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的科学。. 二、简答题 1．从工程的观点看，岩体力学的研究内容有哪几个方面？ 答：从工程观点出发，大致可归纳如下几方面的内容： 1）岩体的地质特征及其工程分类。 2）岩体基本力学性质。 3）岩体力学的试验和测试技术。 4）岩体中的天然应力状态。 5）模型模拟试验和原型观测。 6）边坡岩体、岩基以及地下洞室围岩的变形和稳定性。 7）岩体工程性质的改善与加固。 2．岩体力学通常采用的研究方法有哪些？ 1）工程地质研究法。目的是研究岩块和岩体的地质与结构性，为岩体力学的进一步研究提供地质模型和地质资料。 2）试验法。其目的主要是为岩体变形和稳定性分析提供必要的物理力学参数。 3）数学力学分析法。通过建立岩体模型和利用适当的分析方法，预测岩体在各种力场作用下变形与稳定性。 4）综合分析法。这是岩体力学研究中极其重要的工作方法。由于岩体力学中每一环节都是多因素的，且信息量大，因此，必须采用多种方法考虑各种因素进行综合分析和综合评价才能得出符合实际的正确结论，综合分析是现阶段最常用的方法。 二、岩块和岩体的地质基础 一、解释下例名词术语 1、岩块：岩块是指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。有些学者把岩块称为结构体、岩石材料及完整岩石等。 2、波速比k v：波速比是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块的纵波速度之比。 3、风化系数k f：风化系数是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块饱和单轴抗压强度之比。 4、结构面：其是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带。它包括物质分异面和不连续面，如层面、不整合、节理面、断层、片理面等，国内外一些文献中又称为不连续面或节理。 5、节理密度：反映结构发育的密集程度，常用线密度表示，即单位长度内节理条数。 6、节理连续性：节理的连续性反映结构面贯通程度，常用线连续性系数表示，即单位长度内贯通部分的长度。 7、节理粗糙度系数JRC：表示结构面起伏和粗糙程度的指标，通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。 8、节理壁抗压强度JCS：用施密特锤法（或回弹仪）测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。 9、节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。 10、岩体：岩体是指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构，赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。 11、结构体：岩体中被结构面切割围限的岩石块体。 12、岩体结构：岩体中结构面与结构体的排列组合特征。
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. 北京科技大学 工程地质学 复习思考题
参考答案 . . 一．名词解释 1工程地质学： 2地质作用： 3地壳运动 4岩浆作用： 5地震： 6岩石： 7.矿物 8岩石的结构： 8地层： 9地层层序定律： 10地质构造： 11.断层： 12活断层*： 13地质图： 14地下水 15孔隙： 16临界水力梯度*： 17裂隙： 18岩溶： 19潜水
20承压水： 21层流: * 22紊流: * 23 流砂 24基坑突涌： 25烈度： 26泥石流： 27滑坡： . . 28风化作用： 29斜坡变形破坏： 30工程地质勘探* 31原位测试* 32岩心采取率** 2、填空题 1人类工程活动中可能遇到的主要工程地质问题有、、 以及 4个方面。 2工程地质学主要研究方法有：、、、。3地质作用包括和。 4内力地质作用包括：。 5外力地质作用包括 6根据岩石的形成深度分为：。 7岩石的工程地质性质包括、和。 8相对地质年代确定法有：和。 9岩层的产状要素是：、和。 10岩层间接触关系有、、。 11褶皱的识别标志是。 12断层要素包括：。
13逆断层活动时发生地表变形，并发育断裂。 14*活断层的主要活动方式是。 15.地下水分类按埋藏条件分类的各类地下水特征和 。 16地下水分类按含水层空隙性质分类的各类地下水特征 17地下水的控制根据其基本原理，通常可分为：、、、、等几种控制方法 . . 18*地震按其成因可分为、、和 19*地震对地表造成的破坏可归纳为：、和 三种类型。 20*岩溶作用的基本条件是：、、、 。 21指出下列滑坡要素名称 (1)________________ (2) (2)________________ (3)________________ (1) (4)________________
常用岩土材料参数和岩石物理力学性质一览表
(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下： ) 21(3ν-= E K ) 1(2ν+= E G （7.2） 当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K 值将会非常的高，偏离实际值很多。最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和ν来计算G 值。 表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。 岩石的弹性（实验室值）（Goodman,1980） 表7.1 土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2 各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要5 中弹性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。这些常量的定义见理论篇。 均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。 横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室） 表7.3
流体弹性特性——用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f ，如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量M 。纯净水在室温情况下的K f 值是2 Gpa 。其取值依赖于分析的目的。分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的K f ，不用折减。这是由于对于大的K f 流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,? tf 与孔隙度n ，渗透系数k 以及K f 有如下关系： ' f f k K n t ∝ ? （7.3） 对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数νC 来决定改变K f 的结果。 f 'K n m k C + = νν （7.4） 其中 3 /4G K 1 m += ν f 'k k γ= 其中，' k ——FLAC 3D 使用的渗透系数 k ——渗透系数，单位和速度单位一样（如米/秒） f γ——水的单位重量 考虑到固结时间常量与νC 成比例，我么可以将K f 的值从其实际值（Pa 9 102?）减少，利用上面得表达式看看其产生的误差。 流动体积模量还会影响无流动但是有空隙压力产生的模型的收敛速率（见1.7节流动与力学的相互作用）。如果K f 是一个通过比较机械模型得到的值，则由于机械变形将会产生孔隙压力。如果K f 远比k 大，则压缩过程就慢，但是一般有可能K f 对其影响很小。例如在土体中，孔隙水中还会包含一些尚未溶解的空气，从而明显的使体积模量减小。 在无流动情况下，饱和体积模量为： n K K K f u + = （7.5） 不排水的泊松比为：
影响岩石工程地质性质的因素
影响岩石工程地质性质的因素 矿物成分、结构、构造、水、风化作用 1．矿物成分 岩石是由矿物组成的，岩石的矿物成分对岩石的物理力学性质产生直接的影响。 例如，石英岩的抗压强度比大理岩的要高得多，这是因为石英的强度比方解石的强度高的缘故，由此可见，尽管岩类相同，结构和构造也相同，如果矿物成分不同，岩石的物理力学性质会有明显的差别。 对岩石的工程地质性质进行分析和评价时,更应该注意那些可能降低岩石强度的因素。 例如，花岗岩中的黑云母含量过高，石灰岩、砂岩中粘土类矿物的含量过高会直接降低岩石的强度和稳定性。 2．结构 结晶联结是由岩浆或溶液结晶或重结晶形成的。矿物的结晶颗粒靠直接接触产生的力牢固地联结在一起，结合力强，空隙度小，比胶结联结的岩石具有更高的强度和稳定性。 联结是矿物碎屑由胶结物联结在一起的，胶结联结的岩石，其强度和稳定性主要取决于胶结物的成分和胶结的形式，同时也受碎屑成分的影响，变化很大。 例如：粗粒花岗岩的抗压强度一般在120～140Mpa之间，而细粒花岗岩则可达200～250Mpa。 大理岩的抗压强度一般在100～120MPa之间，而坚固的石灰岩则可达250MPa 。 3．构造 构造对岩石物理力学性质的影响，主要是由矿物成分在岩石中分布的不均匀性和岩石结构的不连续性所决定的。 某些岩石具有的片状构造、板状构造、千枚状构造、片麻状构造以及流纹构造等，岩石的这些构造，使矿物成分在岩石中的分布极不均匀。一些强度低、易风化的矿物，多沿一定方向富集，或成条带状分布，或形成局部聚集体，从而使岩石的物理力学性质在局部发生很大变化。 4．水 实验证明，岩石饱水后强度降低。当岩石受到水的作用时，水就沿着岩石中可见和不可见的孔隙、裂隙侵入，浸湿岩石自由表面上的矿物颗粒，并继续沿着矿物颗粒间的接触面向深部侵入，削弱矿物颗粒间的联结，使岩石的强度受到影响。 如石灰岩和砂岩被水饱和后，其极限抗压强度会降低25％～45％左右。 5．风化 风化作用过程能使岩石的结构、构造和整体性遭到破坏，空隙度增大、容重减小，吸水性和透水性显著增高，强度和稳定性大为降低。随着化学过程的加强，则会使岩石中的某些矿物发生次生变化，从根本上改变岩石原有的工程地质性质。
岩体力学
岩块：不含显著结构面的岩石块体，是构成岩石的最小岩石单元体。岩体：通常是指一定工程范围内的自然地质体。 结构面：指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。 岩石的结构：矿物颗粒的形状、大小和联结方式所决定的结构特征。 岩石的构造：各种不同结构的矿物集合体的各种分布和排列方式。 岩石的水理性质：岩石在含水或者浸水等条件下体现主来的的与水作用有关的性质。包括：吸水性，软化性，崩解性，膨胀性，抗冻性和渗透性。表征吸水率的指标：含水率、吸水率、饱和吸水率、饱水系数。 含水率：岩石空隙中含水的质量与固体质量之比。 吸水率：一定实验条件下岩石吸入水的质量和岩石固体质量之比，用百分数表示。 软化性：岩石在保水状态下强度相对降低的性能，用软化系数来表征。 软化系数：饱和岩石单轴抗压强度与干燥岩石单轴抗压强度的比值。 崩解性：岩石与水相互作用时失去粘结性并且变成完全丧失强度松散物质的性能。 膨胀性：岩石浸水后体积增大的性质。抗冻性：岩石地抗冻融破坏的能力。 岩石密度：单位体积内岩石的质量。岩石颗粒密度：岩石固体部分的质量与固体体积比值。 岩体和岩块的区别：块，强度高，无结构面，体积小，连续性均匀介质，研究方法简单，反应工程实际较差。体相反。 岩石应力应变全过程曲线：孔隙裂隙压密阶段 OA，弹性变形阶段 A B，微弹性裂隙稳定发展阶段 BC，非稳定破裂阶段 CD，破坏后阶段 DE。 岩石的拉伸破坏实验分为：直接拉伸实验法、抗弯法、劈裂法、点载荷实验法。后两种常用。 单轴抗压强度：岩石在单轴压缩荷载作用下所能承受的最大压应力。 单轴抗拉强度：岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏是所能承受的最大拉应力。 泊松比：在材料的比例极限内，由均匀分布的纵向应力所引起的横向应变与相应的纵向应变之比的绝对值。 变形模量：在部分侧限条件下，其应力增量与相应的应变增量的比值。 残余强度：达到峰值强度之后，强度急剧下降并且不等于 0 的强度值。 岩石三周抗压强度：岩石在三周荷载作用下，达到破坏时所能承受的最大压应力。 脆性：在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏的性质。 延性：结构，构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。 弹性：物体在外力作用下发生形变，当外力撤消后能恢复原来大小和形状的性质。 塑性：一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性。粘性：度量流体粘性大小的物理量。 抗剪强度：岩石的剪切荷载作用下达到剪切破坏前所能承受的最大切应力。岩石剪切试验分为：岩石抗剪实验、抗切试验以及弱面剪切试验。 抗剪断强度：一定正应力作用下的岩石试件沿预定剪切面剪断时的最大切应力。是岩石内聚力和内摩擦力的综合体现。岩石抗切试验通常有单（双）面剪切及冲孔试验。取决于岩石内聚力。 岩石流变包括：蠕变、松弛、弹性后效和粘性流动。 蠕变：应力保持不变应变随时间增长而增加的现象。 松弛：应变保持不变应力随时间增加而减小的现象。
岩体的力学性质及分类doc
―――岩体力学作业之二 一、名词释义 l.结构面：①指在地质历史发展过程中，岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的宏观地质界面或带。 ②又称弱面或地质界面，是指存在于岩体内部的各种地质界面，包括物质分异面和不连续面，如假整合、不整合、褶皱、断层、层面、节理和片理等。 2.原生结构面：在成岩阶段形成的结构面，根据岩石成因的不同，可分为沉积结构面、岩浆（火成）结构面和变质结构面三类。 3.构造结构面：指在构造运动作用下形成的各种结构面，如劈理、节理、断层面等。 4.次生结构面：指在地表条件下，由于外力(如风力、地下水、卸荷、爆破等)的作用而形成的各种界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、风化裂隙、风化夹层及泥化夹层等。 5.结构面频率：即裂隙度，是指岩体中单位长度直线所穿过的结构面数目。 6.结构体：结构面依其本身的产状，彼此组合将岩体切割成形态不一、大小不等以及成分各异的岩石块体，被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。 7.结构效应：是指岩体中结构面的方向、性质、密度和组合方式对岩体变形的影响。 8.剪胀角（angle of dilatancy）：岩体结构面在剪切变形过程中所发生的法向位移与切向位移之比的反正切值。 9.节理化岩体：是指被各种节理、裂隙切割呈碎裂结构的岩体。 10.结构面产状的强度效应：指结构面与作用力之间的方位关系对岩体强度所产生的影响。 11.结构面密度的强度效应：指结构面发育程度(数量)对岩体强度所产生的影响。 12.岩体完整性指标：是指岩体弹性纵波与岩石弹性纵波之比的平方。 13.岩体基本质量：岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度决定。 14.自稳能力：在不支护条件下，地下工程岩体不产生任何形式破坏的能力。 15.体积节理数：是指单位岩体体积内的节理(结构面)数目。 16.岩石质量指标(RQD)：长度在10cm（含10 cm)以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，称为岩石质量指标RQD(Rock Quality Designation)。 二、填空题 1.岩体是指经历过多次反复地质作用，经受过变形，遭受过破坏，形成了一定的岩石成分和结构，赋存于一定地质环境中的地质体。因此，岩体力学性质与岩体中的、以及 2 密切相关。 2.岩体由结构面和结构体组成，结构面根据形成原因通常可分为三种类型：、 和。 3.在工程岩体范围内，结构面按贯通情况可分为、以及三种类型。 4.在岩体中被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。结构体的形状主要有、、1 以及菱形和锥形等，如果风化强烈或挤压严重，也可形成、、 1 等。 5.岩体抵抗外力作用的能力称为岩体的力学性质。它包括岩体的特征、特征和1 特征等。 6.岩体结构面的剪切变形与、和有关。 7.岩体结构面的几何特性是反映节理的外貌，它的组成要素包括：、、、 以及和。 8.岩体的力学性质不仅取决于岩石本身及结构面的力学性质，也与密切相关。 9.岩体的强度不仅与组成岩体的的性质有关，而且与岩体内的有关，此外还与岩体有关。 10.岩体中存在各种结构面，结构面的变形大小主要由和控制的。
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工程地质试题 填空题 1岩石按（成因）可分为三大类，分别是（岩浆岩）、（变质岩）、（沉积岩）；矿物的物理性质主要有（颜色）、（条痕）、（透明度）、（光泽）。 2根据埋藏条件，地下水可划分为（包气带水）、（潜水）和（承压水）三种类型， 3岩体结构要素是（结构面）和（结构体）。 4褶曲基本形态是（向斜）、（背斜）；断层要素有（断层线）、（断层面）、（断层带）、（段盘）。 5滑坡体的物质组成，滑坡可分为四种类型，即（浅层滑坡）、（中层滑坡）、（深层滑坡）、（极深层滑坡）。 6岭垭口按其形成的主导因素，可划分为（）、（）、（）三种类型。 7层产状是指（岩层在空间的展布状态）。倾斜岩层的产状主要有（水平岩层）、（倾斜岩层）、（直立岩层）。 8.外力地质作用包括：风化作用、（剥蚀）作用、（搬运）作用、（沉积）作用和成岩作用。 9.沉积岩的结构一般可分为：（碎屑结构）、泥质结构、结晶结构和生物结构。 10.平原地貌按成因可分为：构造平原、（冲击平原）和 （）。 11.流水的侵蚀作用包括（化学侵蚀）和机械侵蚀两种方式 二单项选择题 1. 下列哪种岩石不属于沉积岩( C )。 A. 粉砂岩 B. 石灰岩 C. 玄武岩 D. 白云岩 2. 坡面加固可起到下列( A )主要作用。 A. 增加斜坡的稳定性 B. 拦截防御作用 C. 防止水流大量渗入岩体 D. 防止软弱层风化，增加岩体完整性 3. 下列岩石中哪一类是产生岩溶现象的主要岩石种类( B )。 A. 硅质灰岩 B. 石灰岩 C. 砂岩 D. 凝灰岩 4．震级是用来衡量（ B ） A．地震大小的标准B．地面破坏轻重程度的标准 C．地震影响范围的标准D．地震效应的标准 5．下列岩石属于沉积岩的是（ B ） A．正长岩B．石灰岩 C．石英岩D．花岗岩 6．按照摩氏硬度等级比较，下列四种矿物中硬度最小的是（ C ）A．石英(硬度7) B．正长石（硬度6） C．方解石（硬度3）D．萤石（硬度4） 7.下列结构特征中，不属于沉积岩结构的是( D )。 A.碎屑结构 B.泥质结构 精品文档
岩石的基本物理力学性质及其试验方法
第一讲岩石的基本物理力学性质及其试验方法(之一) 一、内容提要： 本讲主要讲述岩石的物理力学性能等指标及其试验方法，岩石的强度特性。 二、重点、难点： 岩石的强度特性，对岩石的物理力学性能等指标及其试验方法作一般了解。 一、概述 岩体力学是研究岩石和岩体力学性能的理论和应用的科学，是探讨岩石和岩体对其周围物理环境(力场)的变化作出反应的一门力学分支。 所谓的岩石是指由矿物和岩屑在长期的地质作用下，按一定规律聚集而成的自然体。由于成因的不同，岩石可分成火成岩、沉积岩、变质岩三大类。岩体是指在一定工程范围内的自然地质体。通常认为岩体是由岩石和结构面组成。所谓的结构面是指没有或者具有极低抗拉强度的力学不连续面，它包括一切地质分离面。这些地质分离面大到延伸几公里的断层，小到岩石矿物中的片理和解理等。从结构面的力学来看，它往往是岩体中相对比较薄弱的环节。因此，结构面的力学特性在一定的条件下将控制岩体的力学特性，控制岩体的强度和变形。 【例题1】岩石按其成因可分为( )三大类。 A. 火成岩、沉积岩、变质岩 B. 花岗岩、砂页岩、片麻岩 C. 火成岩、深成岩、浅成岩 D. 坚硬岩、硬岩、软岩答案：A 【例题2】片麻岩属于( )。 A. 火成岩 B. 沉积岩 C. 变质岩 答案：C 【例题3】在一定的条件下控制岩体的力学特性，控制岩体的强度和变形的是( )。 A. 岩石的种类 B. 岩石的矿物组成 C. 结构面的力学特性 D. 岩石的体积大小答案：C 二、岩石的基本物理力学性质及其试验方法 (一)岩石的质量指标 与岩石的质量有关的指标是岩石的最基本的，也是在岩石工程中最常用的指标。 1 岩石的颗粒密度(原称为比重) 岩石的颗粒密度是指岩石的固体物质的质量与其体积之比值。岩石颗粒密度通常采用比重瓶法来求得。其试验方法见相关的国家标准。岩石颗粒密度可按下式计算 2 岩石的块体密度 岩石的块体密度是指单位体积岩块的质量。按照岩块含水率的不同，可分成干密度、饱和密度和湿密度。 (1)岩石的干密度 岩石的干密度通常是指在烘干状态下岩块单位体积的质量。该指标一般都采用量积法求得。即将岩块加工成标准试件(所谓的标准试件是指满足圆柱体直径为48～54mm，高径比为2.0～2.5，含大颗粒的岩石，其试件直径应大于岩石最大颗粒直径的10倍；并对试件加工具有以下的要求；沿试件高度，直径或边长的误差不得大于0.3mm；试件两端面的不平整度误差不得大于0.05mm；端面垂直于试件轴线，最大偏差不得大于0.25。)。测量试件直径或边长以及高度后，将试件置于烘箱中，在105～110℃的恒温下烘24h，再将试件放入干燥器内冷却至重温，最后称试件的质量。岩块干
土木工程地质_白志勇_第四章岩石及特殊土的工程性质
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（ρ）。（g/cm 3） ??? ??饱和密度干密度／天然密度Ms/V V M 重度：单位体积的重量（γ）。（N/cm 3） 2m /s 1kg 1N ?=?=g ργ 二、颗粒密度和比重（相对密度） 颗粒密度：单位体积固位颗粒的质量（s ρ）。（g/cm 3） V M s s = ρ 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 （d s ）。 w s s d ρρ= 三、孔隙度和孔隙比： 孔隙度：孔隙体积与岩石总体积之比（n ）。 %100?= V V n n 孔隙比：孔隙体积与岩石中固体颗粒体积之比（e ）。 s n V V e = 第二节 岩石的水理性质 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。 %1001 1?= s w G G w 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。 %1002 2?= s w G G W
饱水系数：岩石吸水率与饱水率之比。 21 W W K w = （9.0~5.0=w K ） 二、透水性：指岩石能透过水的能力。用渗透系数K 表示。（m/s ） 达西层流定律：F I K F dl dh K Q ??=?? = 渗透系数： I V F I Q K =?= 三、软化性：指岩石浸水后强度降低的性质。用软化系数K R 表示。 软化系数： 干燥单轴抗压强度。饱和单轴抗压强度。→→= R R K c R 一般软化系数75.0＜R K 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： 冻融前的强度冻融前后强度差 = l R 不抗冻的岩石 R L ＞25％ 重量损失率： 冻融前的重量冻融前后重量差 = L G G L ＞2％ K W ＞ 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。 ??? ? ?? ? ??? ?? ? ===50505001εσεσ εσ εσ＝割线模量塑性模量弹性模量变形模量、变形：E E E E s s t T 2、泊松比：指横向应变⊥ε与纵向应变11ε之比。
土的工程地质性质
土的工程地质性质 一、土的成因类型特征 根据土的地质成因，土可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、冰积及冰水沉积土和风积土等类型。一定成因类型的土具有一定的沉积环境、具有一定的土层空间分布规律和一定的土类组合、物质组成及结构特征。但同一成因类型的土，在沉积形成后，可能遭到不同的自然地质条件和人为因素的变化，而具有不同的工程特性。 1. 残积土 形成原因：岩石经风化后未被搬运的原岩风化剥蚀后的产物，其分布主要受地形的控制，如在宽广的分水岭地带及平缓的山坡，残积土较厚。 工程特征：一般呈棱角状，无层理构造，孔隙度大；存在基岩风化层（带），土的成分和结构呈过渡变化。 工程地质问题： （1）建筑物地基不均匀沉降，原因土层厚度、组成成分、结构及物理力学性质变化大，均匀性差，孔隙度较大； （2）建筑物沿基岩面或某软弱面的滑动等不稳定问题，原因原始地形变化大，岩层风化程度不一。 2. 坡积土 形成原因：经雨雪水洗刷、剥蚀、搬运，及土粒在重力作用下顺着山坡逐渐移动形成的堆积物，一般分布在坡腰上或坡脚下，上部与残积土相接。 工程特征：具分选现象；下部多为碎石、角砾土；上部多为粘性土；土质（成分、结构）上下不均一，结构疏松，压缩性高，土层厚度变化大。 工程地质问题：建筑物不均匀沉降；沿下卧残积层或基岩面滑动等不稳定问题。 3. 洪积土 形成原因：碎屑物质经暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流挟带在山沟的出口处或山前倾斜平原堆积形成的洪积土体。山洪携带的大量碎屑物质流出沟谷口后，因水流流速骤减而呈扇形沉积体，称洪积扇。 工程特征：具分选性；常具不规划的交替层理构造，并具有夹层、尖灭或透镜体等构造；近山前洪积土具有较高的承载力，压缩性低；远山地带，洪积物颗粒较细、成分较均匀、厚度较大。 工程地质问题：洪积土一般可作为良好的建筑地基，但应注意中间过渡地带可能地质较差，因为粗碎屑土与细粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出地表形成沼泽地带，且存在尖灭或透镜体。 4. 冲积土 形成原因：碎屑物质经河流的流水作用搬运到河谷中坡降平缓的地段堆积而形成，发育于河谷内及山区外的冲积平原中。根据河流冲积物的形成条件，可分为河床相、河漫滩相、牛轭湖相及河口三角洲相。 工程特征：古河床相土压缩性低，强度较高，而现代河床堆积物的密实度较差，透水性强；河漫滩相冲积物具有双层结构，强度较好，但应注意其中的软弱土层夹层；牛轭湖相冲积土压缩性很高、承载力很低，不宜作为建筑物的天然地基；三角洲沉积物常常是饱和的软粘土，承载力低，压缩性高，但三角洲冲积物的最上层常形成硬壳层，可作低层或多层建筑物的地基。
岩体力学重点
概念 岩石：是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而成的自然体。 岩石结构：是指岩石中矿物颗粒间的关系，包括颗粒大小、形状、排列、结构连结特点以及岩石中的微结构面。 岩石构造：岩石中不同矿物集合体之间及其与其他组成部分之间在空间的排列方式及充填方式。 岩石块体密度：单位体积岩石（包括岩石孔隙体积）的质量。 颗粒密度：岩石固相物质的质量与其体积的比值（不包括岩石孔隙体积）。 孔隙率：孔隙体积与总体积（包含孔隙）之比。 渗透系数：表征岩石透水性的重要标志，在数值上等于水力梯度为1时的渗流速度。 软化系数：岩石浸水后的饱和抗压强度与岩石干抗压强度之比。 膨胀性：岩石侵水后发生体积膨胀的性质。 岩石吸水性：岩石在一定的实验条件下吸收水分的能力。 扩容：岩石在外力作用下，形变过程中发生的非弹性的体积增长（岩石破坏的前兆）。 弹性模量：单向压缩条件下，弹性变形范围为轴向应力与试件轴向应变之比。 变形模量：岩石在单轴压缩条件下，轴向应力与总应变（弹性应变与塑性应变之和）的比值。泊松比：横向应变与纵向应变之比，也叫横向变形系数。 脆性度：对脆性程度的一种度量，脆性度愈小，材料抗断裂的抗力愈高；反之愈大。 尺寸效应：岩石试件尺寸越大，则强度越低，反之越高，这一现象。 常规三轴试验：试件处于σ1 >σ2=σ3应力状态下。 真三轴试验：试件处于σ1 >σ2 >σ3应力状态下。 岩石三轴压缩强度：岩石在三轴压缩荷载作用下，试件破坏时所承受的最大轴向压应力。流变性：介质在外力不变的条件下，应力与应变随时间而变化的性质。 蠕变：介质在大小和方向均不改变的外力作用下，其变形随时间变化而增大的现象。 松弛：介质的变形（应变）保持不变时，内部应力随时间变化而降低的现象。 弹性后效：介质加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。它是一种延迟发生的弹性变形和弹性恢复，外力卸除后最终不留下永久变形。 岩石长期强度：岩石的强度是随外载作用时间的延长而降低，作用时间t趋向于正无穷的强度（最低值）。 强度准则：表征岩石破坏条件的应力状态与岩石强度参数间的函数关系，通过它来判断岩石在什么样的应力应变条件下破坏。 岩石抗拉强度测定方法：直接拉伸法、抗弯法、劈裂法、点载荷法。 简答论述 1、岩石结构与岩石构造有什么区别？并举例加以说明。 岩石结构：是指岩石中矿物颗粒间的关系，包括颗粒大小、形状、排列、结构连结特点以及岩石中的微结构面。岩石构造：岩石中不同矿物集合体之间及其与其他组成部分之间在空间的排列方式及充填方式。如岩浆岩中的流线、流面、块状构造，沉积岩中的层理、叶片状构造，变质岩中的片理、片麻理和板状构造等。 2、岩石颗粒间的连接方式有哪几种？ 结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩以及部分沉积岩的结构连结。胶结连结：指颗粒与颗粒之间通过胶结物质连结在一起的连结。如沉积碎屑岩、部分粘土岩的结构连
影响岩石工程地质性质的因素
影响岩石工程地质性质 的因素 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
影响岩石工程地质性质的因素 矿物成分、结构、构造、水、风化作用 1．矿物成分 岩石是由矿物组成的，岩石的矿物成分对岩石的物理力学性质产生直接的影响。 例如，石英岩的抗压强度比大理岩的要高得多，这是因为石英的强度比方解石的强度高的缘故，由此可见，尽管岩类相同，结构和构造也相同，如果矿物成分不同，岩石的物理力学性质会有明显的差别。 对岩石的工程地质性质进行分析和评价时,更应该注意那些可能降低岩石强度的因素。 例如，花岗岩中的黑云母含量过高，石灰岩、砂岩中粘土类矿物的含量过高会直接降低岩石的强度和稳定性。 2．结构 结晶联结是由岩浆或溶液结晶或重结晶形成的。矿物的结晶颗粒靠直接接触产生的力牢固地联结在一起，结合力强，空隙度小，比胶结联结的岩石具有更高的强度和稳定性。 联结是矿物碎屑由胶结物联结在一起的，胶结联结的岩石，其强度和稳定性主要取决于胶结物的成分和胶结的形式，同时也受碎屑成分的影响，变化很大。 例如：粗粒花岗岩的抗压强度一般在120～140Mpa之间，而细粒花岗岩则可达200～250Mpa。 大理岩的抗压强度一般在100～120MPa之间，而坚固的石灰岩则可达 250MPa 。 3．构造 构造对岩石物理力学性质的影响，主要是由矿物成分在岩石中分布的不均匀性和岩石结构的不连续性所决定的。 某些岩石具有的片状构造、板状构造、千枚状构造、片麻状构造以及流纹构造等，岩石的这些构造，使矿物成分在岩石中的分布极不均匀。一些强度低、易风化的矿物，多沿一定方向富集，或成条带状分布，或形成局部聚集体，从而使岩石的物理力学性质在局部发生很大变化。 4．水 实验证明，岩石饱水后强度降低。当岩石受到水的作用时，水就沿着岩石中可见和不可见的孔隙、裂隙侵入，浸湿岩石自由表面上的矿物颗粒，并继续沿着矿物颗粒间的接触面向深部侵入，削弱矿物颗粒间的联结，使岩石的强度受到影响。 如石灰岩和砂岩被水饱和后，其极限抗压强度会降低25％～45％左右。 5．风化 风化作用过程能使岩石的结构、构造和整体性遭到破坏，空隙度增大、容重减小，吸水性和透水性显着增高，强度和稳定性大为降低。随着化学过程的加强，则会使岩石中的某些矿物发生次生变化，从根本上改变岩石原有的工程地质性质。
工程地质学-教学大纲
《工程地质学》课程教学大纲 【英文译名】：Engineering Geology 【适用专业】：地质工程 【学分数】：2.5 【总学时】：40 【实践学时】：8 一、本课程教学目的和课程性质 本课程是为地质工程专业本科开设的一门专业基础课，必修课。课程系统地讲授岩土工程地质性质及工程动力地质作用。系统概括了工程地质学最基本的原理和方法。在教学过程中适量安排一定时间的参观及试验。通过本课程教学，培养学生掌握工程地质学最基本的原理与方法，了解国内外工程地质学领域的研究动态，能从系统的、动态的角度认识人类工程活动与地质环境的相互关系，为今后研究与解决工程地质、水文地质、地震地质、环境地质等方面有关的工程问题奠定坚实的基础。 二、本课程的基本要求 通过本课程的学习，使学生掌握岩土的工程地质性质、工程动力地质作用等工程地质学最基本的原理和方法，并能初步应用工程地质学的基本原理分析工程地质问题，能运用力学原理进行工程地质问题的定量评价等。为学习后继课程以及从事工程地质工作和科学研究打下一定的基础。在教学过程中，应注意培养学生对工程地质问题分析中的地质思维逻辑，辩证唯物主义的科学思维方法和实事求是、严谨认真的工作作风。 三、本课程与其他课程的关系 本课程学习前必须学习《动力地质学》、《矿物学》、《岩石学》、《构造地质学》、《水文地质学》、《地层学》、《地貌及第四纪地质学》、《工程力学》等课程。 四、课程内容 绪论 一、工程地质学的研究对象与任务 二、工程地质学的研究内容、分科及其与其它学科的关系 三、工程地质学的发展历史
四、本课程的内容与学习方法 重点了解工程地质学的研究对象和任务，工程地质学的研究内容；了解工程地质学分科及其与其它学科的关系，工程地质学的发展历史。 重点：工程地质学、工程地质条件及工程地质问题的概念；工程地质学的意义 第一章土的物质组成与结构、构造 第一节土的粒度成分 粒径、粒组概念；粒组划分；粒度成分测定与表示；土按粒度成分分类； 第二节土的矿物成分 土中矿物成分类型；矿物成分与粒度成分的关系；粘土矿物的类型及其工程地质特征 第一节土中的水与气体 土中水的基本类型与特征；土中的气体 第四节土的构造与构造 土的结构的概念；土粒间的连结关系；土的结构类型；土的构造的概念；土的构造 本章要求掌握有关的基本概念，并了解有关土的粒度成分；土的矿物成分；土中的水和气体；及土的结构、构造。 重点：粒度、粒组及土的组成及其与性质之间的关系。 第二章土的物理性质 第一节土的基本物理性质 土的三相组成；土粒密度；土的密度；土的含水性；土的孔隙性；土的基本物理性质间的关系 第二节细粒土的稠度与可塑性 细粒土的稠度状态；界限含水率；塑限与液限；细粒土的可塑性；塑性指数；液性指数；塑性图 第三节细粒土的胀缩性与崩解性 细粒土的胀缩性；收缩性、膨胀性的概念；表征胀缩性的指标；细粒土崩解性及其表征 第四节土的透水性与毛细性 土的透水性概念；渗透系数；影响土透水性的因素；土的毛细水及其表征；影响土毛细性的因素 本章要求掌握有关土的物理性质的基本概念及其测定方法；重点了解土的基本物理性质、细粒土的稠度和可塑性、胀缩性和崩解性及土的透水性和毛细性以及这些性质对土工程地质性质的影响。
岩石及其工程地质性质
第2章岩石及其工程地质性质 【教学基本要求】 1．? 了解地球的内圈层构造，知道地球的外圈层。 2．? 了解地质作用。 3．理解矿物（晶体）的形态，矿物的颜色、透明度、光泽、硬度、解理及断口等物理性质解主要硅酸盐、碳酸盐、氧化物造岩矿物的室内鉴定特征。 4．理解岩浆岩、沉积岩、变质岩的成因、矿物成分、结构、构造、分类及代表性岩石的特了解岩浆岩的产状。 5．理解岩石的物理性质、水理性质及其力学性质指标，掌握岩石的坚硬程度分类。 【学习重点】 1、地质作用的类型及其对地壳改造的作用。 2、常见造岩矿物的主要形态及其主要的物理性质。 3、岩浆岩、沉积岩、变质岩的主要矿物成分及其结构、构造。 4、岩石工程地质性质指标的基本概念及其意义。 【内容提要和学习指导】 2.1 地球的总体特性 地球是一个不标准的旋转椭球体，赤道半径(a)6378.14km，两极半径(b)6356.779km，地球平率（）为，赤道附近稍微凸出，极区稍微扁平，赤道与极地半径相差22km。 1、地球的圈层构造 地球具有一定的圈层构造，以地表为界分为外圈和内圈，外圈包括大气圈、水圈和生物圈；
通常分为地壳、地幔和地核。地壳是莫霍面以上固体地球的表层部分，平均厚度约为33km，大陆厚度较大，大洋地壳厚度较；地幔是莫霍面以下、古登堡面以上部分，厚度约2900km，是地球的部分，主要由固态物质组成；地核是地球内古登堡面以下至地心的部分，厚度为3500km。 2、地质作用 在自然界中所发生的一切可以改变固体地球的物质组成、构造和地表形态的作用称为地质根据地质作用的动力来源，地质作用可分为内动力地质作用和外动力地质作用两大类。由地球内如地球的旋转能、重力能、放射性元素蜕变的热能等产生的地质应力所引起的地质作用即内动力作用，主要在地下深处进行，并可波及地表。内动力地质作用包括：地壳运动、地震作用、岩浆和变质作用。岩浆岩、变质岩等便是内动力地质作用的产物。由地球范围以外的能源，如太阳得能、日月的引力能等为主要能源在地表或地表附近进行的地质作用，称为外动力地质作用。外力是地壳表层的水、大气、生物以外部能为能源，改造雕塑地壳（主要是地壳表面）的过程，外力的主要类型有：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。 2.2 造岩矿物 岩石是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集合体。他构成球的固体部分。按成因岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。由于岩石是由矿物组成的，所认识岩石，分析岩石在各种自然条件下的变化，进而对岩石及其组成的周围环境进行工程地质就必须首先了解矿物。 矿物是天然形成的元素单质和无机化合物，其化学成分和物理性质相对均一和固定，一般为质。自然界中的矿物，都是在一定的地质环境中形成的，随后并因经受各种地质作用而不断的发化。每一种矿物只是在一定的物理和化学条件下才是相对稳定的，当外界条件改变到一定程度后物原来的成分、内部构造和性质就会发生变化，形成新的次生矿物。 1、矿物的（肉眼）鉴定特征
同济大学出版岩体力学考试复习资料
岩体力学考试复习资料（2011/04/17） 一、名词释义 结构面:指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带. 岩体:在地质历史过程中形成的，由岩石单元体和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和 地下水等地质环境中的地质体. 颗粒密度:岩石固体相部分的质量与其体积的比值。块体密度(岩石密度):指岩石单位体积内的质量。 弹性;在一定的应力范围内物体受外力作用产生的全部变形去除外力后能立即恢复原有形状和尺寸。塑性;物体受力后产生变形，在外力去除后不能完全回复的性质。 粘性;物体受力后变形不能再瞬时完成，且应变速率随应力增加而增加的性质。脆性; 物体受力后变形很小时就发生碎裂的性质。 延性;物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质。 流变;在外部条件不变的情况下，岩石的变形或应力随时间的变化的现象弹性后效：应变恢复总是落后于应力的现象 单轴抗压强度：在单向压缩条件下，岩块能承受的最大压应力 法向刚度:在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需的应力 剪切强度:岩体内任一方向剪切面在法向应力作用下所能抵抗的最大剪应力天然应力:人类工程活动之前存在于岩体中的应力重分布应力:岩体中由于工程活动改变后的应力 天然应力比值系数:岩体中天然水平应力与铅直应力之比 岩爆:高地应力地区由于洞壁围岩中应力高度集中使围岩产生突发性变形破坏的现象 围岩压力:地下洞室在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏，进而引起施加于支护衬砌上的压力围岩抗力:围岩对衬砌的反力 围岩抗力:使洞壁围岩产生一个单位径向变形所需要的内水压力蠕变:岩石在恒定的荷载作用下，变形随时间逐渐增大的性质尺寸效应：试件尺寸越大，岩块强度越低剪胀角：剪切位移线与水平的夹角 岩（体）石力学：是力学的一个分支学科，是研究岩（体）石在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用 的一门基础学科。 工程岩体力学：为各类建筑工程及采矿工程等服务的岩体力学 RQD(岩体质量指标)：指大于10cm的岩芯，累计长度与钻孔进尺长度之比的百分比软化性：岩石浸水饱和后强度降低的性质。 二、填空 岩体力学主要分支学科：工程岩体力学、构造岩体力学、破碎岩体力学。 岩体力学研究对象是：在各种地质作用下形成的天然岩体。 结构面连续性指标：线连续性系数、迹长、面连续性系数。 按充填厚度和连续性，结构面充填分为：薄膜充填、断续充填、连续充填、厚层充填。岩石软化性取决于岩石的：矿物组成、空隙性。流变包括：蠕变、松弛、弹性后效。 岩块抗拉强度测定方法：直接拉伸法和间接法；间接法有：劈裂法、抗弯法、点荷载法。影响抗剪强度因素：结构面的形态、连续性、胶结充填特征、壁岩性质。 岩体法向变形曲线分为：直线型、上凹型、上凸型、复合型；又称为弹性、弹-塑性、塑-弹性、塑-弹-塑性岩体。岩石天然应力测量方法：水压致裂法、扁千斤顶法、钻孔套应力解除法。铅直天然应力σv等于上覆岩体自重，σv=ρgh 水平天然应力σh=λσv，λ=μ/
岩石的工程地质性质包括岩石的物理性质.
岩石的工程地质性质包括岩石的物理性质、水理性质和力学性质。影响岩石工程地质性质的因素,主要是岩石的矿物成分、结构、构造及岩石的风化程度等方面。 岩石的物理性质是岩石的基本工程性质,主要指岩石的重量性质和孔隙性质,包括岩石的比重、重度、密度、孔隙度、孔隙比等指标。 (1比重 岩石的固体部分(不含孔隙的重力与同体积的水在4℃时重力的比值称为岩石的比重。 (2重度 也即岩石的重力密度,是指岩石单位体积的重力。数值上等于岩石试件的总重力(含孔隙中水的重力与其总体积(含孔隙体积之比。 (3密度 岩石的密度指的是岩石单位体积的质量。 2.3.2 岩石的孔隙性质 岩石的孔隙性反映的是岩石中各种孔隙(包括裂隙的发育程度,一般用孔隙度表示。 岩石的孔隙度指的是岩石中孔隙(含裂隙的体积与岩石总体积的比值,常用百分数表示。 2.4 岩石的水理性质 2.4.1 岩石的吸水性
(1吸水率 岩石在常压下的吸水能力称为岩石的吸水率。在常压下,将岩石浸入水中充分吸水,被岩石吸收的水分的重力与干燥岩石的重力之比的百分数即表示吸水率。 (2饱水率 岩石在高压(15MPa或真空条件下的吸水能力称为岩石的饱水率。也是以岩石吸收的水分的重力与干燥岩石的重力之比的百分数来表示。 (3饱水系数 岩石的吸水率与饱水率之比称为饱水系数。 2.4.2 岩石的透水性 岩石允许水透过的能力称岩石的透水性。岩石的透水性可用渗透系数(K来表示。渗透系数一般由室内或野外试验所测得。 2.4.3 岩石的溶解性 岩石溶解于水的性质称为岩石的溶解性。岩石的溶解性常用溶解度或溶解速度来表示。 2.4.4 岩石的软化性 岩石浸水后强度和稳定性降低的性质称为岩石的软化性。岩石的软化性可用软化系数来表示。软化系数等于岩石在饱水状态下的极限抗压强度与风干状态下的极限抗压强度的比值。
工程地质条件六个内容
工程地质条件六个内容：1.地形地貌2.地层岩性3.地质构造4.水文地质条件5.物理地质条件6.天然建筑材料 工程地质学在水利建设中的任务：1.选择工程地质条件最优良的建筑地址2.查明建筑地区的工程地质条件和可能发生的不良工程地质作用3.选定地址的工程地质条件，提出枢纽布置、建筑物结构类型、施工方法及运营作用中应注意的事项 什么是矿物和造岩矿物：矿物是在各种地质作用中所形成的具有相对固定化学成分和物理性质的均质物体，是组成岩石的基本单位；组成岩石主要成分的矿物称为造岩矿物。 矿物的物理性质包括：颜色、条痕、透明度、光泽、解理和断口、硬度、其他性质 岩浆岩常见结构的名称：1.按岩石中矿物结晶程度划分：全晶质结构、半晶质结构、玻璃质结构2.按岩石中颗粒的绝对大小划分：显晶质结构、隐晶质结构3.按岩石中颗粒相对大小来分：等粒结构、不等粒结构、斑状结构及似斑状结构 岩浆岩常见构造名称：1.块状构造2.流纹构造3.气孔构造4.杏仁状构造 岩浆岩的简易分类：1.根据化学成分：超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩2.根据形成条件：喷出岩、浅成岩、深成岩 沉积岩的常见结构名称：1.碎屑结构2.泥质结构3.化学结构4.生物结构 沉积岩的胶结物种类及胶结类型：1.硅质2.铁质3.钙质4.泥质5.其他（石膏）基地胶结、孔隙胶结、接触胶结 沉积岩的构造名称：1.层理构造：水平层理、单斜层理、交错层理2.层面构造：波痕、泥裂3.结核4.生物成因构造 主要的沉积岩有：1.碎屑岩类：砾岩角砾岩、砂岩、粉砂岩2.黏土岩类：泥岩、页岩3.化学岩生物化学岩：石灰岩、白云岩、泥灰岩 变质岩的构造种类：1.片理构造：板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造2.块状构造3.变余构造 主要的变质岩：片麻岩、片岩、千枚岩、板岩、石英岩、大理岩、混合岩 什么是岩石的风化作用及其影响因素，风化分带：分布在地表或地表附近的岩石，经受太阳辐射、大气、水溶液及生物等因素的侵袭，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。1.气候、地形和地下水的影响2.岩石性质的影响3.断层、裂缝的影响残积土—全风化—强风化—中等风化—微风化—未风化