工程地质学复习提纲

第一部分

岩石与矿物概念、区别

1、矿物概念：存在于地壳中具有一定的化学成分与物理性质的自然元素与化合物

硬度：矿物抵抗外力刻划、研磨的能力（摩氏硬度）

滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石解理：矿物受打击后能沿一定方向裂开形成光滑平面的性质

极完全解理（云母）、完全解理（方解石）、中等解理（长石）、不完全解理（磷灰石）断口：矿物受打击后不具方向性的不规则破裂面

按形态分为贝壳断口、锯齿状断口、参差状断口、平坦状断口

矿物的颜色与光泽

2、岩石概念：在一定的地址条件下有一种或几种矿物自然组合而成的矿物集合体

一、岩浆岩：也称火成岩，是在地壳深处或在上地幔中形成的岩浆侵入到地壳上部或者喷出到地表冷

却固结并经过结晶作用而形成的岩石

特征结构

全晶质结构（深成岩：花岗岩、橄榄岩、辉岩、正长岩）

半晶质结构（浅成岩：花岗斑岩、辉绿岩、玢岩）

玻璃质结构（喷出岩：流纹岩、安山岩、玄武岩）

特征构造

块状构造、流纹状构造、气孔状构造、杏仁状构造

成分类型（SiO2 含量）：酸性岩、中性岩、基性岩、超基性岩

常见的岩浆岩

超基性岩类：辉岩、橄榄岩

基性岩类：辉长岩、辉绿岩、玄武岩

中性岩类：正长岩、安山岩、正长斑岩、粗面岩、闪长岩、闪长玢岩

酸性岩类：花岗岩、花岗斑岩、流纹岩

二、沉积岩：地表或近地表不太深地方形成的一种岩石类型。它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎

屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和石化作用，最后形成的岩石

特征结构：碎屑结构（碎屑与胶结）、泥质结构、结晶结构、生物结构

特征构造：层理构造（水平层理、平行层理、斜层理、交错层理、波形层理）层面构造（泥裂、雨痕、生物构造）、化石构造

沉积岩的形成过程

母岩的风化破碎作用、沉积物的搬运作用、沉积物的沉积作用、沉积物的成岩作用沉积物的成岩作用

压固脱水作用、胶结作用（胶结物：硅质、铁质、钙质、碳质、泥质。方式：基底、镶嵌、孔隙、接触胶结）、重新结晶作用、新矿物生成

常见沉积岩

碎屑岩：根据粒度细分为砾岩、砂岩、粉砂岩和粘土岩

化学岩：根据成分分碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物岩、硅岩和其他一些化学岩

三、变质岩：岩石在地壳中受高温、高压或化学成分加入或析出影响，发生了矿物成分和结构构造的变化

而形成的新岩石

变质岩基本特征：出现变质矿物和特殊的变质构造；不同的变质矿物表明不同的变质环境

变质岩结构：变晶结构、变余结构、碎裂结构、交代结构

变质作用类型：接触、埋藏、动力、热液、区域变质

变质岩构造：板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、块状构造

变质岩的特征构造是片理（叶理：由于强烈变形和变质作用使片状或板状矿物成定向排列而形成的一种面妆构造）片麻理则不然，它是不同矿物交替成层分布造成的

常见的变质特征矿物与岩石

石榴子石、滑石、蛇纹石、红柱石、十字石等

片麻岩、千枚岩、板岩、片岩、大理岩、石英

三大岩石的主要鉴别特征、主要常见类型

第二部分

1、地质年代表（系或纪）

地质年代：地球发展的时间段落，分绝对地质年代和相对的地质年代

地层：地球形成过程中某时段形成的岩石组合体。

地层年代单位：某地层形成时的时间段落。分代、纪、世、期、时

地质年代表：震旦Z Z、寒武З、奥陶O、志留S、泥盆D、石炭C、二叠P、三叠T、侏罗J、白垩K、早第三E、晚第三N、第四纪Q

时间地层单位：某时间段内形成的一整套地层，包括时间和地层的岩石特征、构造特征等

相对地质年代的确定方法

沉积岩：地层对比法、岩性对比法、地层接触法、古生物法（化石法）

岩浆岩：侵入接触、沉积接触

产状：岩层在空间上的产出或分布状态。

走向：岩层层面与水平面交线的方位角

倾向：垂直走向顺倾斜面向下引出一条直线，该直线在水平面上投影线的方位角

倾角：岩层层面与水平面所夹的锐角

2、地质构造的主要类型与地质图上的表征

地质构造：地壳构造运动在岩石或岩体中遗留下来的各种构造形迹。

常见构造类型：水平与单斜、构褶皱构造、断裂构造、不整合构造

3、褶皱构造的基本特征、描述的基本要素、类型、工程意义和研究方法

一、褶皱的定义：组成地壳的岩石在构造应力作用下，岩层形成一系列的弯曲而未丧失连续性的构造。根据其形状和组成地层的空间关系分为两大类：

背斜：岩层向上拱起，老地层在中间，两侧对称出现由老到新的地层。

向斜：岩层向下凹曲，新地层在中间，两侧对称出现由新到老的地层。

褶曲要素：1、核部：褶曲的中心部分。2、翼部：位于核部的两侧，向不同方向倾斜。3、轴面：从褶曲顶平分两翼的面。4、轴：轴面与水平面的交线。5、枢纽：轴面与褶曲同一岩层层面的交线

褶皱识别方法：1、穿越法（垂直岩层走向）地层重复对称出现，岩石塑性弯曲

2、追索法（平行岩层走向）查明褶皱的延伸方向变化

3、穿越法+追索法

褶皱的工程地质评价

1)褶皱的识别

2)对建筑工程：地质灾害（滑坡、崩塌、塌陷）

3)道路工程：选线、隧道（施工、偏压、基础稳定性）

主要的工程地质问题：边坡稳定性、偏压、岩体稳定性、地下水问题

4、断裂构造的基本特征、描述的基本要素、类型、工程意义和研究方法

一、断裂的定义：断裂是指岩层被断错或发生裂开，岩石的连续性和完整性发生了破坏的现象。

据其发育的程度和两侧的岩层相对位错的情况把断裂分为三类

劈理：是微细的断裂变动，还没有明显破坏岩石的连续性

节理：是岩层发生了裂开但两盘岩石没有发生明显的相对位移的断裂变动

断层：断裂两盘的岩石已发生了明显的相对位移

二、劈理与节理（裂隙）类型

构造类型：张性：断裂面粗糙、很少檫痕、沿走向和倾向延伸不远、裂隙间距大，常出现在褶皱轴部剪性：断裂面平直且闭合、有檫痕，沿走向和倾向延伸较远、分布密，多呈Ｘ型，常出现在褶皱翼部

非构造类型：原生、风化、卸荷特征：分布杂乱、规律性差

工程地质评价意义：工程施工、设计可分析区域的构造应力场可分析岩体的稳定性

工程地质评价方法：裂隙走向玫瑰花图、裂隙倾向玫瑰花图、裂隙倾角玫瑰花图

作图方法：1、将测量数据分组（5或10度），统计每组数量。2.、作半圆，以每组数据的平均值作为射线的方位角，射线长为该组总条数。3、将各射线连接起来

三、断层：岩体受力作用断裂后两侧岩块沿断裂面发生了显著位移的断了构造

要素：断层面和破碎带、上盘和下盘、断层线、断距

类型：正断层，断层上盘向下运动，下盘相对上升的断层

逆断层，断层上盘向上运动，下盘相对下降的断层

平推（走滑）断层，断层两盘相对水平运动的断层

断层的组合类型

阶梯状断层，（如正断层组合）地堑式断层、地垒式断层、迭瓦式断层（低角度的逆断层组合）断层的识别

地貌标志：断层三角面、笔直的山沟、山脊错断和河流的转弯、瀑布地下水的成带出现

地层标志：重复（正）、缺失（逆）、岩脉错断

伴生构造：断层泥（角砾）、檫痕、牵引弯曲

地球物理与化学标志：物理参数异常、地球化学异常

其它标志：火山活动、地震活动、滑坡等

断层工程地质评价

1、活动性导致其它次生灾害。

2、隧道工程：强度和稳定性差，易塌顶。

3、施工评价：施工困难、涌水。

4、建筑工程：地基稳定性。

5、水利工程：岩体的稳定性。

6、生命线工程：岩体的稳定性

5、活动构造的定义、主要描述指标（错动速率、重复周期）、活动方式、识别方式和对工

程建筑的影响

第三部分

1、风化作用类型与空间分布规律、风化的处理

风化定义：地壳岩石在风、电、大气降水、温度和生物作用等内外力地质作用作用发生破碎或成分的变化，这种变化过程为风化

主要类型：物理风化：岩石发生的单纯机械破坏作用

化学风化：岩石在水和水溶液的化学作用和有机体的生物化学作用所引起的破坏过程

生物风化：生物作用

物理风化：在地表或接近地表条件下，岩石或矿物在原地发生机械破坏而不改变其化学成分、不形成新矿物的作用。影响因素：1、温差变化；2、冰冻作用；3、释重（卸荷）；4、可溶盐的结晶与潮

解；5、人为因素

化学风化：地表岩石与水溶液、气体等在原地发生化学反应而使岩石破坏，改变其物理化学性质，形成新矿物的过程。作用类型：1、水化作用2、氧化作用3、水解作用4、溶解作用5、碳酸岩化（溶解

性二氧化碳）

生物风化：岩石在动、植物和微生物影响下的破坏作用。

主要类型：1、生物化学风化。2、生物物理风化

风化程度与风华带，分为五级

未风化：岩石完整风化系数Kf=(0.9-1.0)

微风化：细小节理，无疏松物质Kf=(0.8-0.9)

中等风化:节理面出现矿物风化，坚硬岩石有疏松物质(0.4-0.8)

强风化：岩石结构大部分破坏、节理面物成分显著变化，坚硬岩石与疏松物质Kf <0.4

全风化：岩石结构已全部破坏、矿物成分显著变化，坚硬岩石基本不存在

风化带的空间分布规律—分带

全风化（残积层）、强风化（粉碎带）、中等风化（碎石带）、微风化（块石带）、未风化（整石带）岩石风化的治理：1、挖除方法2、防治方法：岩石表面的覆盖、灌浆与加固、排水

2、河流地质作用、河流地貌要素、阶地、残积层、坡积层和洪积层概念

地表流水类型

暂时流水：1、坡面细流坡积层（坡积裙） 2、洪水洪积扇

经常流水河流冲积层

河流地质作用包括两方面：

一方面是侵蚀，切割地面和冲刷河岸；另一方面是堆积，形成各种沉积物和流水沉积地貌

河流地貌要素：谷底、河床、谷坡、坡缘、坡麓

河流地质作用：1、流水对河床的冲刷，河床的土石颗粒在流水作用下逐渐松动，最后可以和水流共同运动。

2、流水对河岸的掏蚀河岸的掏蚀与破坏起因是河床的冲刷。

在河曲地段范围内河流的水流成横向环流，上层水流产生向凹岸的分流，下层水流产生向凸岸的分流。河流阶地地貌类型：

堆积阶地：（上迭：新阶地完全落在老阶地上、内迭：新阶地部分落在老阶地上、嵌入：后期冲积物嵌入前期冲积物）

基座阶地：阶地面上有冲积物，而陡坎下部有基岩出露

侵蚀阶地：阶地面上基岩出露

3、地貌基本知识

地貌概念、形成与发展的动力

由于内、外动力地质作用的长期进行，在地壳表面形成的各种不同成因、类型和规模的起伏形态~内动力地质作用：决定地壳基本形态---起伏；外动力地质作用：夷平地壳--削高补低

发展的规律与影响因素

地貌水准面、地质构造、岩性与气候条件等

地貌水准面（侵蚀基准面）：外动力地质作用最终达到的剥蚀界面----多种地质作用就有多个水准面（局部地貌水准面和基本地貌水准面---海平面）

地貌分级：巨型地貌---大地构造地貌（山与海洋）--内力作用产物

大型地貌---山脉、高原、山间盆地---内力地质作用产物

中型地貌---河谷、分水岭---外力地质作用产物

小型地貌---残丘、阶地、沙丘等---外力地质作用产物

地貌分类（成因类型）

构造地貌---坳陷、断块山、褶皱山等

火山地貌---火山锥、熔岩盖等

水成地貌

冰川地貌---冰斗、冰槽（堆积和剥蚀地貌）

风成地貌---风蚀洼地、沙丘等（风积和风蚀地貌）

岩溶地貌---石林、溶够洞（沟）

重力地貌---崩塌、滑坡、洪积扇等

黄土地貌---塬、洼地等

山岭地貌要素：山顶-----形态（尖、圆、方）；垭口----山脊上标高较低的位置（两山间的低部）；山坡-----形态（直线、凹形、凸形、复合形）；山脚-----堆积地貌

山岭地貌类型

构造地貌----平顶山（水平岩层）、单面山（单斜岩层）、猪背岭、褶皱山、断块山、火山锥等

剥蚀与堆积地貌----流水地貌、冰川地貌

山岭区公路工程地质研究重点

垭口：构造型--断层破碎带:多采用路堤方式通过

背斜顶:多采用路堑方式通过

单斜岩层的软岩带: 多采用隧道方式通过(设置挡墙)

剥蚀型--（覆盖层薄、基岩裸露）:多种方式，取决于垭口的厚薄

剥蚀-堆积型--（覆盖层厚）:低填浅挖方式

山坡：直线--注意顺坡倾向方向的稳定性

凹形----上陡下缓,坡脚界限不清,稳定性最差，很可能与古滑坡等事件关联

凸形----上缓下陡,坡脚界限明显, 上部为路基，稳定性取决于岩体结构

复合形----地层结构(软硬岩层)与地质构造相关

平原地貌

构造平原：海成平原（海退成因）、大陆坳曲平原（地壳沉降）

基岩埋藏浅----有利；地下水浅---盐渍化、冻害

剥蚀平原：河成剥蚀平原、海成平原、风成平原、冰川剥蚀平原------理想场所

堆积平原：河流冲积平原、山前洪积平原、湖积平原、风积平原、冰碛平原

有利—地形平坦；不利----地基承载力；水淹与冻害；不均匀沉陷

4、软土定义与特征、黄土定义与特征、红粘土定义与特征、膨胀土定义与特征、盐渍土定

义与特征、冻土定义、类型与特征，季节和多年冻土的工程性质、物理力学性质、冻土的破坏作用类型、填土定义与特征

软土定义：在第四纪后期于沿海地区的滨海相、泻湖相、三角洲和溺谷相；内陆平原或山区的湖相或沼泽相等静水或缓慢的流水条件下沉积，并经生物化学作用形成的饱和软粘性土。

软土特点：富含有机物、天然含水量大于液限，天然孔隙比大于等于1。大于等于1.5时为淤泥

软土工程特性：高含水量和高孔隙比?渗透性低（1e-4~e-8）

高压缩性（a0.1-0.2 = 0.7~1.5Mpa-1）:变形大而不均匀，变形稳定时间长

抗剪强度低

较显著的触变性和儒变性．一般灵敏度为4-10，个别达13-15

湿陷性黄土定义：天然黄土在自重压力或附加应力共同作用下,遇水侵湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉的黄土

黄土特点：颗粒以粉土粒为主（0.01~0.05mm，60~70%）.粒度大小均匀，粘粒少（＜0.05mm，10-20%），含水量少（8-20%），年代新(晚更新世以来，新黄土)，结构疏松，承载力为150~250kPa。红粘土定义：亚热带湿热气候条件下碳酸盐类岩石及其间夹的其他岩石，经红土化作用形成的高塑性粘土．特点：含水量高（40~60%, 最高90%),孔隙比大(1.4~1.7)，但强度高，压缩性低．高塑性（液限一般为80~60%, 塑限一般为40~60%），失水后体积收缩率可达25%, 颗粒分散分布，粒间连接强度在

竖向方向上自上、向下递减．

工程特性：确定地基的承载力时有地区的差异；利用它作地基时，尽量采用浅基础；要考虑地基的变形，结构应考虑不均匀沉降；按多层地基设计

膨胀土定义：指含有大量强亲水性粘土矿物成分，具有显著的吸水膨胀和失水收缩、且胀缩变形往复可逆

的高塑性粘土。

特点：强度高、低压缩性，但具有强膨胀和收缩性。多分布于二级以上阶地上。粘粒含量高（35~85%），多成坚硬或硬塑状态．天然孔隙比小．自然膨胀量一般超过40%．被侵湿后抗剪强度将降低

1/3~2/3．结构破坏后抗剪强度将降低2/3~3/4，压缩系数增高1/4~2/3．

盐渍土：是盐土和碱土以及各种盐化、碱化土壤的总称，是土中易溶盐的含量大于0.5%的土特点：膨胀性（盐涨性）--矿物结晶，脱水时体积减小。强度与水的含量有关；湿陷性（粘粒含量有关）和水稳性（遇水变软）；压实性（含盐量大不易得到最佳压实密度）；毛细水作用

冻土定义：含有冰的土。

分类--季节冻土：冬季冻结夏季融化的土；

多年冻土：3年以上冻结不融化的土

季节冻土的工程性质

分布在华北、西北、东北地区，自南向北厚度增大，石家庄以南小于0.5m，北京1.0m，哈尔滨2.0m 冻涨：局部地面隆起（3~4cm多见）

融沉：沉陷与冒泥

冰丘：地面隆起

冰锥：地下水喷出地表形成冰

多年冻土的工程性质

类型：高原冻土、高纬度冻土

组成：矿物颗粒、水、冰、气

结构---整体结构：融化后土结构不破坏，工程性质好

网状结构：融化后土结构破坏，软塑流塑状态

层状结构：融化后土结构破坏，强烈融沉

构造：衔接型构造：季节冻融层与多年冻土相接

非衔接型构造：季节冻融层与多年冻土间有非冻层

物理与水理性质：容重、相对密度、总含水量、相对含冰量、未冻结水含量5)

力学性质：强度（指标）、变形模量、蠕变

按力学指标的分类

强冻胀土冻胀率＞6％、冻胀土[6％～3.5 ％)、弱冻胀土[3.5％~2 ％)、不冻胀土≤2％融沉分级

少冰冻土Ⅰ（不融沉）、多冰冻土Ⅱ（弱融沉）、富冰冻土Ⅲ（融沉）、饱冰冻土Ⅳ（强融沉）填土定义:一定的地质、地貌和社会历史条件下，由于人类的活动而堆填的土

特点：不均匀性明显；工程性质随堆积时间而变化；有湿陷性

5、地下水的物理化学性质----硬度和工程危害，岩土的水理性质（容水度、持水度、透水

性和给水度），隔水层；地下水埋藏类型与定义、地质特征

地下水定义：存在于地壳表面下岩石空隙、孔隙中的水

地下水类型：力学性质分类---气态水、结合水、毛细水、重力水、固态水、结构水、结晶水

埋藏条件分类---包气带水、潜水、承压水

空隙性质分类---孔隙水、裂隙水、岩溶水

包气水定义：处于地表以下潜水位以上的包气带中的水。上层滞水：包气带中局部隔水层上的饱和带水。

特征：埋藏浅、季节性明显、空间分布局部性明显

工程意义：对工程建筑有影响（冻涨、潮湿）；水质差，易污染

潜水定义：埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由水面的重力水

埋藏条件：上部没有连续隔水层；具有自由的水面（潜水面），其到地表的距离为潜水位埋深。潜水面标高称为潜水位