浅谈沉积岩的分类及工程性质

浅谈沉积岩的分类及工程性质
浅谈沉积岩的分类及工程性质

浅谈沉积岩的分类及工程性质

The Discuss Classification and Engineering Properties of Sedimentary Rocks

学院:国际学院

班级:土木工程二班

姓名:杨良君

学号:631226010227

指导老师:肖巧林

浅谈沉积岩的分类及工程性质

杨良君

(重庆交通大学国际学院,土木工程专业二班学号:631226010227)摘要:沉积岩是地表环境中形成的一种地表面分布最广的岩石,它由碎屑物质、粘土矿物、化学沉积矿物和有机质及生物残骸组成。沉积岩记录了地球演化历史且蕴藏着占世界矿产资源总储量的80%能源矿产,对研究地球的演化和发展及能源开采有十分重要的理论价值。同时对地质工作也具有重要的意义。本文就沉积岩的组成、分类及工程性质进行研究。

关键词:沉积岩分类工程性质

中图分类号:P 文献标识码:A

(引言)

沉积岩,又称水成岩,是三种组成地球岩石圈的主要岩石之一。它是其他岩石的风化产物和火山喷发物,经过水流或冰川的搬运、沉积、成岩作用形成的岩石。地表岩石的70%都是沉积岩,它主要包括石灰岩、砂岩、页岩等。沉积岩地层蕴藏着绝大部分矿产,如能源、非金属、金属和稀有元素矿产,其次是化石。

1 沉积岩的组成

沉积岩主要由以下几种物质组成:

1.1 碎屑物质

碎屑物质是沉积岩的一种组分,它是由母岩经过机械风化作用产生的碎屑物质组成。由于它是经过物理风化作用形成的,因此其中大部分的化学成分、物理结构均没有较大的变化。常见的有陆源碎屑、内碎屑、火山碎屑。是碎屑岩、碎屑碳酸岩、火山碎屑岩等岩石的主要组成成分。

1.2 黏土物质

主要是由一些含铝、镁等为主的含水硅酸盐矿物的岩石,经化学风化作用形成的次生矿物。主要包括高岭石族、伊利石族、蒙脱石族、蛭石族以及海泡石等矿物。这类矿物的颗粒很细(<0.005mm),具有很强的亲水性、可塑性及膨胀性。

1.3 化学沉积矿物

由生物化学作用或纯化学作用从溶液中沉积结晶产生的沉积矿物,如方解石、白云石、石膏、石盐、铁和锰的氧化物或氢氧化物等。

1.4 有机质及生物残骸

有机物质由生物作用或生物残骸堆积体经地质变化而成的物质,多半是盆地内的钙质壳生物碎屑或壳体堆积而成,如甲壳类和珊瑚等,也包括微体动物的壳和壳屑,以及藻类和藻类的碎屑等。

2 沉积岩的分类及其工程性质

按组成沉积岩的组分的大小、形状和排列方式进行分类,大致可以分为两类:一是陆源碎屑岩,主要由陆地岩石风化、剥蚀产生的各种碎屑物组成。按颗粒粗细分为砾岩、砂岩、粉砂岩和泥质岩。二是内积岩,主要指在盆地内沉积的化学岩、生物-化学岩,也可由风浪、风暴、地震和滑塌作用将未充分固结的岩石碎屑再堆积,成为内碎屑岩。沉积岩按造岩成分分为铝质岩、铁质岩、锰质岩、磷质岩、硅质岩、蒸发岩、可燃有机岩(褐煤、煤、油页岩)和碳酸盐岩(石灰岩、白云岩等)。

2.1 碎屑岩类

2.1.1火山碎屑岩

火山碎屑岩,是火山碎屑物质的含量占90%以上的岩石,火山碎屑物质主要有岩屑、晶屑和玻屑,因为火山碎屑没有经过长距离搬运,基本上是就地堆积,因此,颗粒分选和磨圆度都很差。

火山集块岩:主要由粒径>100mm的粗火山碎屑物质组成,胶结物主要为火山灰或熔岩,有时为碳酸钙、二氧化硅或泥质。

火山角砾岩:粒径一般为2~100mm的碎屑,占火山碎屑的90%,多呈棱角状,常为火山灰或硅质胶结。颜色呈暗灰、蓝灰或褐灰色。

凝灰岩:主要由粒径小于2mm的火山灰及细屑组成,主要由晶屑、玻屑及岩屑,以火山灰等为胶结物,其孔隙性高、容重小、易风化。

2.1.2 沉积碎屑岩

沉积碎屑岩又名正常碎屑岩,是经先成岩风化剥蚀的碎屑物质,经搬运、沉积、胶结而成的岩石。因为碎屑岩是由各种砾石或砂粒胶结而成的岩石,它的坚固性与胶结物的性质及胶结形式有着密切的关系。

充填于碎屑颗粒空隙中的化学沉淀物质和黏土物质称为碎屑岩的胶结物,常见的有硅质、钙质、铁质和泥质。硅质胶结的岩石密度、强度高;钙质胶结的岩石能溶于酸;铁质胶结的岩石常为红色或紫红色,强度也比较高;黏土胶结的岩石质地松软、强度低、易湿软、易风化。因而在工程上必须注意钙质和黏土胶结的岩石,钙质岩石应避免与酸接触,黏土胶结岩石应避免承受过重的荷载,以免结构物坍塌。

常见的沉积碎屑岩主要由以下几种:

砾岩和角砾岩:砾岩和角砾岩主要由50%以上大于2mm的粗大碎屑胶结而成,黏土含量小于25%。由浑圆状砾石胶结而成的称为砾岩;由棱角状的角砾胶结而成的称为角砾岩。角砾岩的岩性单一,砾岩的岩性比较复杂,经常由多种岩石的碎屑和矿物颗粒组成。

砂岩:粒径在0.05~2mm的砂粒经胶结而成的岩石,砂粒的质量分数大于50%。砂岩的主要成分是石英、长石、云母等岩石碎屑。主要用于工程上的装饰材料。

粉砂岩:由粒径在0.005~0.5mm的碎屑物质的质量分数大于50%的碎屑岩。胶结物质主要是黏土。其结构疏松,强度和稳定度不高。主要用于工艺品的原料,如瓷砖。

2.2 黏土岩

黏土岩石沉积岩中分布最广的一类岩石。其黏土矿物的含量通常大于50%,粒径在0.005~0.0039mm。主要由高岭石、多水高岭石、水云母、绿泥石、蒙脱石和伊利石矿物组成。黏土岩致密均一,不透水,性质软弱,硬度低,易产生压缩变形,抗风化能力弱,尤其是蒙脱石类矿物,遇水后易膨胀、崩解等性质,不适宜作大型水工建筑物的地基。

常见的黏土岩主要由页岩和泥岩。

页岩是页片构造发育的黏土岩。它能沿层理面分裂成薄片或页片,具有清晰的层理,风化成碎片状。大部分岩性软弱,易风化成碎片,强度低,与水反应易丧失稳定性。主要用于作铁矿石,提炼石油,用作制砖、水泥和陶粒等产品的原料。

泥岩是一种成厚层状的黏土岩,层岩中层理不清,风化后成碎块状。以高岭石为主要成分的泥岩呈灰白色或黄白色,吸水性强,遇水后易软化。

如果黏土岩夹在坚硬的岩层中,浸水后易软化滑动,在工程上应该严加重视。

2.3 化学岩和生物化学岩

常见的化学岩和生物化学岩主要分一下几种:

2.3.1 石灰岩

石灰岩主要是由方解石组成。纯的石灰岩呈灰白色,含杂质的成灰色到灰黑色。石灰岩根据白云石和黏土矿物的含量分别达到25%~50%分为白云质灰岩和泥灰岩。颜色一般较浅,岩石呈致密状。石灰岩分布广,岩性均一,易开采,是用途很广的工程建筑材料。石灰岩主要用于制造水泥和石灰及铺路基石,冶金工业中作熔剂,环保中用于软化饮用水及污水处理,农业中作土壤调节剂、家禽饲料添加剂,还可用于轻工、化工、纺织、食品等工业。由于石灰岩容易溶解在水中,在石灰岩发育地区,常形成石林、溶洞等景观,是宝贵的旅游资源。

2.3.2 白云岩

主要由白云石构成,也含有方解石和黏土矿物,结晶结构。纯的白云岩为白色,随杂质的不同也会呈现不同的颜色。性质与石灰岩类似,但其强度和稳定性比较高。白云岩风化后常呈乱刀砍状的溶蚀沟纹。外貌特征与石灰岩类似,可以用稀硫酸反应程度加以判定。白云岩在建材上主要用于玻璃、陶瓷、铸石配料和含镁水泥原料及建筑用石料等。

结语

沉积岩不仅分布极为广泛,而且记录着地壳演变的漫长历史。现已知地壳上最老的岩石年龄为46亿年,而沉积岩圈中年龄最老的岩石就36亿年。沉积岩中蕴藏着大量的沉积矿产,如煤、石油、天然气、盐类等,而且在金属矿产中沉积类型的也占有很大的比例。而且沉积岩分布地区又是水文地质和工程地质的主要场所。因此,研究沉积岩对发展地质科学理论,寻找丰富的沉积矿产以及水文地质和工程地质工作均具有重要意义。

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The Discuss Classification and Engineering Properties of Sedimentary

Rocks

Yang Liangjun

(Chongqing Jiaotong University International College, School of Civil Engineering professional

second class number: 631226010227)

Keywords : sedimentary rock classification engineering properties

Abstract:Sedimentary rock cover most of the Earth’s surface b y area, it consists of detrital rock, clay rock, biochemical sedimentary rock and organic chemical rocks. Sedimentary rock recording tales of ancient events and ancient environments on the ever-changing face of the Earth. It covers more than 80% of the Earth's surface, Nevertheless, it contains the bulk of our energy resources. So the study of Earth's evolution and development of minerals and energy have important theoretical value, it also has important significance for geological works. This paper main study the composition of sedimentary rocks, classification and engineering properties.

CLC: P Document code: A

Introduction

Sedimentary rock is one of the three main rocks of the Earth's lithosphere. Rock and other volcanic eruption broken down and worn away by wind and water , and then slowly turn into rock.it covers 70% of the surface rock, which include limestone, sand stone, shale and so on. Sedimentary rock contain most of the minerals, such as energy, non-metallic, metal and rare metal.

1.The Classification and Engineering Properties of Sedimentary Rock

Sedimentary rock composed mainly of the following substances:

1.1 Detrital (or Clastic) Sedimentary Rocks

Detrital sedimentary rocks are formed by the particles or clasts that are cemented together to form the rock.Because it is formed through physical and weathering effect, most of them retain its' inherent chemical properties and physical structure.

Rock name Comments Clast size

Conglomerate Consists of rounded pebbles,cobbles,or boulders;some conglomerates are formed entirely of like-sized clasts cemented together,while some consist of large clasts surrounded by smaller

1.2 Clay rock Clay rock is the most widely spread rock.The diameter of the particle is less than 0.005mm.And it mainly composed of kaolinite,halloysite,mica,chlorite,smectite and illite minerals.Clay rock dense uniform,impervious nature weak,mild low,easy to produce compressive deformation,wind capacity is weak,especially montmorillonite rock,it can easy expansio n when water in it.

1.2.1 Shale

Shale have a construction like paper.it's characteristic are that it split along bedding planes into sheets or plates with clear bedding,after weathered showed pieces.Most of shale are weak,easy weathered into pieces,low-intensity ,react with water can easy lose its original stability .

1.2.2 Mud stone

Mud stone is a rock have a thick layer of clay ,the middle layer of rocks are disarray ,after weathered will become into pieces.Kaolinite as the main component of mud stone ,it's color always show gray or yellowish-white,high absorbent water,and easy to soften when run into water.

If it existence in the middle layer of hard rocks, easy to soften slide and flooding, should be strictly attention in the project.

1.3 Biochemical and Organic Sedimentary Rocks

Biological or organic sedimentary rocks are rocks that owe their existence to biological processes.When the organisms die, the solid material in the shells turn into sediment that eventually becomes incorporated in the class of sedimentary rocks called biochemical sedimentary rocks.Plants and yield materials incorporated in sedimentary rocks called organic rocks.

1.3.1 Limestone (biochemical type)

Limestone reach 25% to 50% into dolomitic limestone and marl are based on the content of dolomite and clay minerals.Color are generally shallow,rocky showed a dense shape.Limestone widely distributed,lithology uniform,easy to exploit,and it's a very useful engineering building clasts —the smaller clasts compose the matrix of the conglomerate.

Coarse Breccia

Consists of angular (sharp-edged) rock fragments

Sandstone

Consists of angular-sized grains; typically, sandstones consist almost entirely of quartz sand, because quartz is a durable mineral.But some sandstones consist of other minerals. Medium Arkose

Consists of mixture of sand-sized grains of quartz and feldspar. Siltstone

Consists of silt-size grains, usually composed of quartz. Fine Shale

Composed of clay flakes; shale forms by the lithification of mud. V ery fine

materials and valuable tourism resources.

1.3.2 Dolostone

Composed mainly of dolomite,calcite and clay minerals also contain the crystalline structure.Pure dolomite is white,with different impurities will show different colors.Similar in nature and limestone,but its strength and stability is relatively high.After weather ed dolomite always showed knifed shaped chaos grooves.Physical characteristics similar to limestone,can be distinguished by the reaction of acid.

Summary

Sedimentary rock not only spread everywhere,but also record the history of the evolution of the Earth's crust.It is known that the oldest rocks on the Earth's crust age is 4.6 billion years,and the age of the oldest sedimentary rock is 3.6 billion years.Sedimentary sock vast deposits of minerals,such as coal,oil,gas,salt,etc,and metal minerals also account for a large proportion.The place of sedimentary rock also is the main place of hydrogeology and engineering geology.Therefore,the research on the development of sedimentary geology scientific theories,to find a rich sediment mineral,to hydrogeology and engineering work has important significance.

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土层的工程分类及性质

土层 的工程分类及性质 一、土的工程分类 在建筑施工中,按照开挖的难易程度,土可分为八类:一类土(松软土)、二类土(普通土)、三类土(坚土)、四类土(砂砾坚土)、五类土(软石)、六类土(次坚石)、七类土(坚石)、八类土(特坚石)。一至四类为土,五至八类为岩石。 二、土的工程性质 1、土的密度 (1)土的天然密度土在天然状态下单位体积的质量,称为土的天然密度。 (2)土的干密度单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度。注:土的干密度越大,表示土越密实。工程上把土的干密度作为评定土体密实程度的标准,以控制基坑底压实及填土工程的压实质量。 2、土的含水量 土的含水量是土中水的质量与固体颗粒质量之比,以百分数表示。注:土的干湿程度用含水量表示。5%以下称干土、5%—30%称潮湿土、30%以上称湿土。含水量越大,土就越湿,对施工越不利。 3、土的可松性

自然状态下的土经开挖后,其体积因松散而增大,以后虽经回填压实,其体积仍不能恢复原状,这种性质称为土的可松性。土的可松性程度用可松性系数表示。 4、土的渗透性 土的渗透性指水流通过土中孔隙的难易程度,水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数,用表示,单位为。注:土的渗透性大小取决于不同的土质。地下水的流动以及在土中的渗透速度都与土的渗透性有关。 下面来介绍一下,岩石风化。一般情况下,岩体的风化程度呈现出由表及里逐渐减弱的规律。但由于岩体中岩性并不均一,且有断裂存在,所以岩体风化的情况并不一定完全符合一般规律。岩体风化厚度一般为数米至数十米,沿断裂破碎带和易风化岩层,可形成风化较剧的岩层。断层交会处还可形成风化囊。在这两种情况下深度可超过百米。岩体风化分为:①物理风化,如气温变化使岩石胀缩导致破裂等;②化学风化,如低价铁的黄铁矿在水参与下变为高价铁的褐铁矿;③生物风化,如植物根系可使岩石的裂隙扩张等。岩体风化的速度和程度取决于岩石的性质和结构、地质构造、气候条件、地形条件、人类活动的影响等。 另外,按照岩石分化程度不同可以分为:1、未风化:岩质新鲜偶见风化痕迹。2、微风化:结构基本未变,仅节理面有渲染或略有变色,有少量风化裂隙。3、中风化:结构部分破坏,沿节理面有次生矿物,有风化裂隙发育,岩体被切割成岩块。用镐难挖,干钻不易钻进。4、强风化:结构大部分破坏,矿物成分显著变化,风化裂隙发育,岩体破碎,用镐可挖,干钻不易钻进。5、全风化:结构基本破坏,但尚可辨认,有残余结构强度,

工程地质与水文I试卷答案

职业技术学院考试卷(I卷)Array得分 课程名称工程地质与桥涵水文) 考试学期 适用专业考试形式} 考试时间长度 一、名词解释(每小题3分,共15分) 1. 径流总量:时间T内通过河流某断面的径流体积,单位为m3,实际中也用km3或亿m3表示。 2. 地下水:是指存在于地表以下岩石孔隙、裂隙和空洞中的水。 3.过水断面:凡垂直于所有流线所取的横断面,称为过水断面,过水断面面积常用A表示, m。 单位为2 4.永久硬度:水沸腾后仍余留在水中的Ca2+、Mg2+的含量,称为永久硬度。 【 5. 软弱夹层:是指在上、下相对坚硬的岩层中,夹有力学强度低、泥质或炭质含量高、遇水易软化或泥化、延伸较长而厚度较薄的软弱岩层。 二、填空题(每空1分,共15分) 1. 河流的基本特征,一般用河流长度、弯曲系数、横断面积及纵向比降等表示。 2. 水文观测项目主要包括水位、流速、流向、水文断面、水面比降和含沙量。 3. 水文资料的来源主要有三方面:即水文站观测资料、文献考证资料和洪水调查资料。 4.地下水的物理性质包括比重、温度、透明度、颜色、嗅、味、导电性和放射性等。 5.按埋藏条件可将地下水分为包气带水、潜水、承压水,根据含水层空隙的性质又可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。 6、研究结构面最关键的是研究各类结构面的分布规律、发育密度、表面特征、连续特征以及它们的空间组合形式等。 , 三、选择题(每小题1分,共8分) 1. 以地质剖面勘探资料和试验成果编制而成的图件是(A)。 A、工程地质剖面图 B、钻孔柱状图 C、硐、井、坑、槽的展视图 D、地质图 2.矿物的天然集合体称为(C ) A、、

01第一章 土的物理性质及工程分类

兰州交通大学博文学院教案 课题: 第一章土的物理性质及工程分类 一、教学目的:1.了解土的生成和工程力学性质及其变化规律; 2.掌握土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换; 3.熟悉土的抗渗性与工程分类。 二、教学重点:土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。 三、教学难点:指标间的相互转换及应用。 四、教学时数: 6 学时。 五、习题:

第一章土的物理性质及工程分类 一、土的生成与特性 1.土的生成 工程领域土的概念:土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物,土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱,土和石没有明显区分。 土的生成:岩石在各种风化作用下形成的固体矿物、流体水、气体混合物。 不同风化形成不同性质的土,有下列三种: (1)物理风化:只改变颗粒大小,不改变矿物成分。由物理风化生成土为粗粒土(如块碎石、砾石、砂土),为无粘性土。 (2)化学风化:矿物发生改变,生成新成分—次生矿物。由化学风化生成土为细粒土,具有粘结力(粘土和粘质粉土),为粘性土。 (3)生物风化:动植物与人类活动对岩体的破坏。矿物成分没有变化。 2.土的结构和构造 (1)土的结构 定义:土颗粒间的相互排列和联结形式称为土的结构。 1)种类: ●单粒结构:每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳态。 ●蜂窝结构:单个下沉,碰到已下沉的土颗粒,因土粒间分子引力大于重力不再下沉,形成大孔隙蜂窝状结构。 ●絮状结构:微粒极细的粘土颗粒在水中长期悬浮,相互碰撞吸引形成小链环状土集粒。小链之间相互吸引,形成大链环,称絮状结构。 图1.1 土的结构 3)工程性质: 密实的单粒结构工程性质最好,蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构,则强度低、压缩性高,不可用做天然地基。

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。

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。

工程地质复习思考题答案

《工程地质》复习思考题 1.最重要的造岩矿物有哪几种?其主要的鉴别特征是什么? 主要造岩矿物:黄铁矿、石英、赤铁矿、褐铁矿、方解石、白云石、石膏,橄榄石、辉石、角闪石、斜长石、正长石、白云母、黑云母、绿泥石、蛇纹石、石榴子石、滑石、高岭石、蒙脱石。 鉴别特征:造岩矿物就其化学成分而言,绝大多数为硅酸盐,其余为氧化物、硫化物、卤化物、碳酸盐和硫酸盐等。 2.试对比沉积岩、火成岩、变质岩三大类岩石在成因、产状、矿物 成分、结构构造等方面的不同特征。 成因:火成岩是由岩浆侵入地球上部或喷出地表凝固而形成。 沉积岩是由沉积物固结变硬而形成的岩石。 变质岩是由火成岩、沉积岩在某些作用下形成的新岩石。 产状: 火成岩的产状有岩基、岩株、岩墙、岩床、岩盖与岩盆。 矿物成分:火成岩中分布最广泛的是橄榄石、辉石、角闪石、斜长石、钾长石、黑云母和石英。 沉积岩中有石英、粘土矿物、长石、云母、方解石、白云石、菱铁矿等。 变质岩中有红柱石、蓝晶石、硅线石、硅灰石、石榴子石、滑石、十字石、透闪石,阳起石、蓝闪石、透辉石,蛇纹石、石墨。 结构:火成岩有显晶质结构,隐晶质结构、斑状结构。 沉积岩有碎屑结构和非碎屑结构。

变质岩有变晶结构、变余结构。 构造:火成岩有块状构造、气孔和杏仁构造、流纹构造。 沉积岩有层理构造、递变层理、波痕和泥痕。 变质岩有变成构造和变余构造。 3.简述沉积岩代表岩石的特征及其工程地质性质。 4.简述火成岩代表岩石的特征及其工程地质性质。 5.简述变质岩代表岩石的特征及其工程地质性质。 6.简述第四纪松散沉积物主要有哪些类型。 第四纪主要沉积物:残积物,坡积物、洪积物、湖泊沉积物、海洋沉积物、冰碛与冰水沉积物、风积物。 7.试述第四纪在地质年代表中的位置,第四纪的划分及其绝对年代。 8.简述什么是褶皱构造,褶皱的基本类型及其识别特征。并简单说 明褶皱构造的工程地质评价。 褶皱:岩层受力而发生弯曲变形。 基本类型:背斜和向斜。 识别特征: (1)确定新老地层层序 (2)沿垂直地面走向进行观察,沿倾斜方向上相同年代的地层作对称式重复出现。 (3)进一步比较两翼岩层及倾角确定褶皱的形态、分类名称。(4)了解枢纽是否倾伏。 (5)地形倒置:背斜成谷,向斜成山。

略谈沉积岩的种类及应用

略谈沉积岩的种类及应用 的物质经过搬运作用、沉积作用和成岩作用而形成的。研究沉积岩,对发展地质科学的理论寻找丰富的沉积矿产以及水文地质和工程地质工作均具有重要意义。由于年代久远,沉积岩的种类繁多,本文将简要的对沉积岩的成因、种类及应用进行阐述。 关键词:沉积岩沉积岩应用 一、沉积岩的定义 沉积岩曾经有过另一个名称,叫水成岩。组成沉积岩的物质是一些砾石、砂、粘土、灰泥和生物残骸等松散物质(这些物质大多来自风化的岩石,其次是火山喷发物、有机物和来自宇宙的一些物质)。这些物质有的是溶解在水里的。更多的则是被水搬运,它们逐年累月地集聚起来并沉积,最终压实并变成了岩石。 沉积岩分布在地壳的表层。露出地面的面积约占75%。沉积岩种类很多,其中最常见的是页岩、砂岩和石灰岩,它们占沉积岩总数的95%。这三种岩石的分布随沉积区的地质构造和古代地理位置不同而不一样。总的说,页岩最多,其次是砂岩,石灰岩数量最少。沉积岩地层中蕴藏着绝大部分矿产,如煤、石油、非金属、金属和稀有元素矿产等。 二、沉积岩的分类及应用 沉积岩可简单地分为2类:一是陆源碎屑岩,主要由陆地岩石风化、剥蚀产生的各种碎屑物组成。按它们颗粒粗细不同又分为砾岩、砂岩、

粉砂岩和泥质岩。二是内积岩,主要指在盆地内沉积的。内积岩中有一种是我们所熟悉的,叫可燃有机岩(如煤、油页岩)。下面,我们将对几种常见的沉积岩的性质及应用进行阐述。 1.页岩 页岩,是泥质岩的一种。顾名思义,我们可以把它理解为是沉积的泥土变成的岩石。说它是泥土变成的并不为过,因为一方面它们是由一些非常细小的颗粒组成,超过一半以上都是直径小于0.0039毫米的,一方面又含有大量粘土。所以人们也称它为粘土岩。事实上,它们在没有变成岩石时或疏松时,就是粘土。页岩是分布最为广泛的一种沉积岩,约占大陆沉积物的69%。它们能给我们提供很多地壳演化的信息。形成页岩的物质大多是岩石风化中产生的细碎屑,这些碎屑被水流带到盆地等低洼处沉积起来。 页岩具有可塑性、耐火性、烧结性、吸水性等,被广泛应用在多种工业中。有些页岩中还存在一些金属矿床如镍、铅等,还有的页岩中含有有用气体和焦油,被称为油页岩。泥质岩中还有一种叫高岭石,也叫高岭土。高岭石就是制作陶瓷的原料,江西景德镇、湖南衡阳、河北唐山、山东淄博等地都是优质高岭石的产地,所以这些地方也就盛产陶瓷制品。 2.砂岩 在沉积岩中,除了泥质岩以外,最多的就要算是砂岩了。砂岩占沉积岩总体积的四分之一。砂岩中半数以上是由砂粒构成的,这些砂粒的大小在2~0.0625毫米之间。因此,肉眼可见它们比泥质岩要粗糙得多。

工程地质大题

1.工程地质学及其研究内容? 要点:研究工程活动与地质环境相互作用的学科称为工程地质学。工程地质学探讨工程地质勘察的手段及方法,调查研究岩土体的工程地质性质、地质构造、地貌等工程地质条件及其发展变化规律,分析研究与工程有关的工程地质问题,并提出相应的处理方法及防治措施。为工程的选址、规划、设计、施工提供可靠的依据。 2.什么是工程地质条件? 要点:工程地质条件是指与工程建设有关的地质条件总和,它包括土和岩石的工程性质、地质构造、地貌、水文地质、地质作用、自然地质现象和天然建筑材料等几个方面。1.什么是地质作用?内、外地质作用是怎样改造地球的? 答:在自然界中所发生的一切可以改变地球的物质组成、构造和地表形态的作用称为地质作用。 地球内力地质作用:由地球内部能(地球旋转能、重力能、放射性元素蜕变的热能等)所引起的地质作用,它主要通过地壳运动、地震作用、岩浆作用、变质作用来改造地球的; 外动力地质作用:由地球范围以外的能源,如太阳的辐射能、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,它主要通过风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、成岩作用来改造地球的。 2、野外鉴别矿物的步骤? 答:(1)找到矿物的新鲜面,矿物的新鲜面能真实地反映矿物化学成分和物理特征;(2)观察鉴别矿物的形态和物理性质;(3)根据观察到的矿物的物理性质,结合常见造岩矿物特征,对矿物进行命名。 3、什么是变质岩?变质岩有哪些主要矿物、结构和构造?常见变质岩的鉴别特征是什么? 答:变质岩是由地壳中已形成的岩石(岩浆岩、沉积岩、变质岩)经地球内力作用,发生矿物成分、结构构造变化形成的岩石。变质岩的矿物一部分是岩浆岩或沉积岩共有的,如石英、长石、云母等,另一部是变质岩特有的,如红柱石,刚玉等;变质岩的主要结构有变余结构、变晶结构、碎裂结构等;变质岩的构造主要有变余构造、变成构造两种。变质岩的鉴别特征首先是变质作用:区域变质、接触变质、动力变质,然后鉴别依据主要是构造、结构和矿物成分。 4.什么是变质作用及其类型? 要点:地球内力作用促使岩石发生矿物成分及结构构造变化的作用称为变质作用。变质作用分为接触变质作用、区域变质作用、混合岩化作用和动力变质作用四种类型 5.岩石坚硬程度分类的依据是什么?岩石坚硬程度类型有哪些? 要点:岩石的坚硬程度分类的依据是岩石饱和单轴抗压强度。根据岩石饱和单轴抗压强度将岩石分为5大类,分别为:坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩。 6、岩石的工程地质性质有哪些?表征岩石工程地质性质的指标有哪些? 答:岩石的工程地质性质主要包括物理性质、水理性质和力学性质三个主要方面。 表征岩石工程地质性质的指标主要有岩石的物理性质(重度、空隙性)、岩石的水理性质(吸水性、透水性、溶解性、软化性、抗冻性)、岩石的力学性质(坚硬程度、变形、强度) 7、分析影响工程地质性质的因素。 答:影响岩石工程地质性质的因素主要有地质特征,如岩石的矿物成分、结构、构造及成因等;另一个是岩石形成后所受外部因素的影响,如水的作用及风化作用等。 矿物成分:矿物成分对岩石的岩石强度有直接的影响,从工程要求看大多数岩石的强度相对来说都比较高,从工程性质来看,我们应该注意那些可能减低岩石强度的因素。 结构:胶结结构和结晶结构,它对工程地质性质的影响主要体现在强度和稳定性方面。一般来说结晶结构比胶结结构的岩石更稳定,强度更大。 构造:构造对工程地质性质的影响主要是由于矿物成分分布不均匀及各种地质界面 水:水能削弱矿物颗粒之间的联结,使岩石强度受到影响。但在一定程度上对岩石强度的影响是可逆的。 风:风能促使岩石的结构、构造和整体性遭到破坏,孔隙度增大,容重减小,吸水和透水性显著增高,强度和稳定性大为降低。伴随化学作用,可以从根本上改变岩石的性质。 1、如何确定岩石的相对地质年代? 答:岩石相对地质年代的确定主要依据地层层序律、生物演化率、岩性对比法、地质体之间的接触关系等方法来确定。 2、地质年代的单位有那些?对应的地层单位有那些? 答:地质年代按时间段落的级别依次划分为宙、代、纪、世、期。与其相对应的地层单位分别是宇、界、系、统、阶。 3、地质体之间的接触关系有哪些?反映的地质内容是什么? 答:地质体之间的接触关系主要有:整合接触、平行不整合接触、角度不整合接触、侵入接触、沉积接触。 整合接触即反映的地质内容是相邻的新、老两套地层产状一致,岩石性质与生物演化连续而渐变,沉积作用无间断。 平行不整合接触反映的地质内容是相邻的新、老两套地层产状一致,岩石性质与生物演化连续而渐变,沉积作用无间断。 角度不整合接触反映的地质内容是相邻的新、老地层之间缺失了部分地层,且彼此之间的产状也不相同,成角度相交。 侵入接触即由岩浆侵入到先形成的岩层中而形成的接触关系。沉积接触所反映的地质内容是地壳上升并遭 受剥蚀,形成剥蚀面,然后地壳下降,在剥 蚀面上接受沉积,形成新地层。 4、在野外如何测定岩层的产状? 答:岩层产状的野外测定主要是用地质罗盘 在岩层层面上直接测量。 测量走向时,使罗盘在长边紧贴层面,将罗 盘放平,水准泡居中,读指北针或指南针所 示的方位角,就是岩层的走向。测量倾向时, 将罗盘的短边紧贴层面,水准泡居中,读指 北针所示的方位角,就是岩石的倾向。测量 倾角时,需将罗盘横着竖起来,使长边与岩 层的走向垂直,紧贴层面,等倾斜器上的水 准泡居中后,读悬锤所示的角度,就是岩层 的倾角。 5、简叙各褶曲要素。 要点:核:组成褶皱中心部位的岩层。翼: 中心岩层动外的岩层。转折端:从翼向另一 翼过渡的弯曲部分。枢纽:组成褶皱岩层的 同一层面最大弯曲点的连线。轴面:由各岩 层枢纽所连成的面。 6、在野外如何识别褶皱? 答:在野外识别褶皱主要是采用穿越的方法 和追索的方法进行观察。 穿越的方法就是沿着选定的调查路线,垂直 岩层走向进行观察,用穿越的方法,便于了 解岩层的产状,层序及其新老关系。 追索法就是沿平行岩层走向进行观察的方 法。平行岩层走向进行追索观察,便于查明 褶曲延伸的方向及其构造变化的情况。 7、褶皱区如何布置工程建筑? 答:(1)褶皱核部岩层由于受水平挤压作用, 产生许多裂隙,直接影响到岩体的完整性和 强度,在石灰岩地区还往往使岩溶较为发育。 所以在核部布置各种建筑工程,如厂房、路 桥、坝址、隧道等,必须注意岩层的坍落、 漏水及涌水问题。(2)在褶皱翼部布置建筑 工程时,如果开挖边坡的走向近于平行岩层 走向,且边坡倾向于岩层倾向一致,边坡坡 角大于岩层倾角,则容易造成顺层滑动现象 (3)对于隧道等深埋地下的工程,一般应布 置在褶皱翼部。因为隧道通过均一岩层有利 稳定,而背斜顶部岩层受张力作用可能塌落, 向斜核部则是储水较丰富的地段。 8、构造节理的特征是什么? 答:由构造运动产生的节理叫构造节理,它 在地壳中分布极为广泛,分布也有一定的规 律。按构造节理形成的应力性质,构造节理 可分为张节理和剪应力两大类。 张节理其主要特征是产状不很稳定,在平面 上和剖面上的延展均不远;节理面粗糙不平, 擦痕不发育,节理两壁裂开距离较大,且裂 缝的宽度变化也较大,节理内常充填有呈脉 状的方解石、石英,以及松散工已胶结的粘 性土和岩屑等;当张节理发育于碎屑岩中时, 常绕过较大的碎屑颗粒或砾石,而不是切穿 砾石;张节理一般发育稀疏,节理间的距离 较大,分布不均匀。 剪节理剪节理和特征是产状稳定,在平面和 剖面上延续均较长;节理面光滑,常具擦痕、 镜面等现象,节理两壁之间紧密闭合;发育 于碎屑岩中的剪节理,常切割较大的碎屑颗 粒或砾石;一般发育较密,且常有等间距分 布的特点;常成对出现,呈两组共轭剪节理。 9、分析节理对工程建筑的影响? 答:岩体中的裂隙,在工程上除了有利于开 挖处,对岩体的强度和稳定性均有不利的影 响。 岩体中存在裂隙,破坏了岩体的整体性,促 进岩体风化速度,增强岩体的透水性,因而 使岩体的强度和稳定性降低。当裂隙主要发 育方向与路线走向平行,倾向与边坡一致时, 不论岩体的产状如何,路堑边坡都容易发生 崩塌等不稳定现象。在路基施工中,如果岩 体存在裂隙,还会影响爆破作业的效果。所 以,当裂隙有可能成为影响工程设计的重要 因素时,应当对裂隙进行深入的调查研究, 详细论证裂隙对岩体工程建筑条件的影响, 采取相应措施,以保证建筑物的稳定和正常 使用。 10、断层的类型及组合形式有哪些? 答:根据两盘相对移动的特点,断层的基本 类型有上盘相对下降,下盘相对上升的正断 层;上盘相对上升,下盘相对下降的逆断层; 两盘沿断层走向相对水平移动的平移断层。 断层的组合类型有阶梯状断层、地堑和地垒、 叠瓦状断层等多种形式。 11、在野外怎样识别断层? 答:在自然界,大部分断层由于后期遭受剥 蚀破坏和覆盖,在地表上暴露得不清楚,因 此需根据地层、构造等直接证据和地貌、水 文等方面的间接证据来判断断层的存在与否 及断层类型。 12、地质平面图、剖面图及柱状图各自反映 了哪些内容? 答:一幅完整的地质图应包括平面图、剖面 图和柱状图。平面图是反映一表地质条件的 图。是最基本的图件。地质剖面图是配合平 面图,反映一些重要部位的地质条件,它对 地层层序和地质构造现象的反映比平面图更 清晰、更直观。柱状图是综合反映一个地区 各地质年代的地层特征、厚度和接触关系的 图件。 13、如何阅读分析一幅地质图? 答:先看图和比例尺。以了解地质图所表示 的内容,图幅的位置,地点范围及其精度。 阅读图例。了解图中有哪些地质时代的岩层 及其新老关系;并熟悉图例的颜色及符号, 附有地层柱状图时,可与图例配合阅读。 分析地形地貌,了解本区的地形起伏,相对 高差,山川形势,地貌特征等。 阅读地层分布、产状及其和地形关系,分析 不同地质时代的分布规律,岩性特征,及新 老接触关系,了解区域地层的基本特点。 阅读图上有无褶皱,褶皱类型、轴部、翼部 的位置;有无断层,断层性质、分布、以及 断层两侧地层的特征,分析本地区地质构造 形态的基本特征。 综合分析各种地质现象之间的关系及规律 性。 1.残积土的成因及其特征? 要点:岩石风化后产生的碎屑物质,被风和 大气降水带走一部分,其余都残留在原地, 残留在原地的碎屑物称为残积土。残积土主 要分布在岩石暴露于地表而受到强烈风化作 用的山区、丘陵及剥蚀平原。残积土从上到 下沿地表向深处颗粒由细变粗。一般不具层 理,碎块呈棱角状,土质不均,具有较大孔 隙,厚度在山坡顶部较薄,低洼处较厚。 2.什么是冲积土?河流地质作用的表现形 式有哪些? 要点:冲积土是在河流的地质作用下将两岸 基岩及其上部覆盖的坡积物、洪积物剥蚀后 搬运、沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积 物。 河流地质作用的表现形式主要有:侵蚀作用、 搬用作用、沉积作用。 3、坡积土的稳定性是否能以其表面坡度来 判断?为什么? 答:不能。因为坡积土的稳定性与基岩表面 的坡度有关,基岩表面的坡度越大,坡积土 的稳定性就越差。坡积土的表面坡度仅与生 成的时间有关。时间越长,搬运、沉积在山 坡下部的坡积土越厚,表面倾斜度越小。 1.什么是潜水的等水位线图?如何根据等 水位线确定水流方向和水力梯度? 要点:潜水面的形状可用等高线表示,称潜 水等位线图。 确定潜水方向:潜水由高水位流向低水位, 所以,垂直于等水位线的直线方向,即是潜 水的流向。 确定潜水的水力梯度:在潜水的流向上,相 临两等水位线的高程与水平距离之比,即为 该距离段内潜水的水力梯度。 2、什么是流土和潜蚀?其临界水力梯度的 概念是什么? 答:流土(流砂)是渗流将土体的所有颗粒同 时浮动、流动或整块移动。 潜蚀(管涌)是在一定水力梯度下,渗流产生 较大的动水压力削弱土体内部连结,将土体 较细颗粒移动、溶蚀或挟走,最后在土体中 形成流水管路的潜蚀作用和现象。 天然条件或在工程作用下,地下水的渗透速 度或水力梯度达到一定大小时,岩土体才开 始表现为整块或颗粒移动,或颗粒成分改变, 从而导致岩土体变形与破坏。这个一定大小 的渗透速度或水力梯度,分别称为该岩土体 的临界水力梯度。 3、防止土体渗透破坏的措施原则上有哪 些? 答:防治渗透破坏经常采用的有效措施,原 则上可分为两大类。一是改变渗流的动力条 件,使其实际水力梯度减小到允许的程度。 二是改善岩土性质,增强其抗渗能力。这都 要根据工程地质条件和工程性状来具体处 理。 1.分析地震效应。 要点:在地震作用影响下,地面出现的各种 震害和破坏称为地震效应。地震效应包括, 地震力效应,地震破裂效应,地震液化效应 和地震激发地质灾害效应。(1)地震力效应 地震可使建筑物受到一种惯性力的作用,当 建筑物无法抵挡这种力的作用时,建筑物将 会发生变形、开裂、倒塌。(2)地震破裂效 应 地震自震源处以地震波的形式传播于周围的 岩土层中,引起岩土层的振动,当这种振动 作用力超过岩石的强度时,岩石就产生突然 破裂和位移,形成断层和地裂隙,引起建筑 物变形和破坏。(3)地震液化效应 在饱和粉砂土中传播的地震波,使得孔隙水 压力不断升高,土中有效应力减少,甚至会 使有效应力完全消失,粉砂土形成流体,形 成砂土液化,导致地基强度降低。(4)地震 能激发斜坡岩土体松动、失稳,发生滑坡, 崩塌等不良地质现象。 2.何谓地震震级和地震烈度? 要点:地震震级是表示地震本身大小的尺度, 是由地震所释放出来的能量大小所决定的。 地震烈度是指某一地区地面和各种建筑物遭 受地震影响的强烈程度。 3、什么是岩体、结构面|、结构体? 答:所谓岩体是指包含有各种各样地质界面 的各类岩石组合而成的各项异性的复杂地质 体。 结构面是存在于岩体中的各种地质界面,如 岩层层面、裂隙面、断裂面、不整合面等。 结构体是受结构面切割而产生的单个块体。 4.简述岩体结构类型及工程特性。 要点:岩体结构类型主要划分为整体状结构、 块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构 五类,其工程特性主要为: 整体状结构:岩体稳定,可视为均质弹性各 向同性体; 块状结构:结构面互相牵制,岩体基本稳定, 接近弹性各向同性体; 层状结构:变形和强度受层面控制,可视为 各向异性弹塑性体,稳定性较差; 碎裂状结构:整体强度很低,并受软弱结构 面控制,呈弹塑性体,稳定性很差 散体状结构:完整性遭极大破坏,稳定性极 差,接近松散体介质。 5、崩塌及滑坡的形成条件是什么? 答:崩塌形成的条件是斜坡前缘的部分岩体 被陡倾结构面分割,并突然脱离母体,翻滚 而下,造成岩块互相冲撞、破坏,最后堆积 于坡脚而形成岩堆。 滑坡的形成条件主要取决于下滑力与抗滑力 的对比关系。斜坡的外形基本上决定了斜坡 内部的应力状态,斜坡的岩土性质和结构决 定了斜坡各部分抗剪强度的大小。当斜坡内 部的剪切力大于岩土的抗剪强度时,斜坡将 发生剪切破坏而滑坡。 6.在建筑物设计方面如何防止地表变形? 要点:布置建筑物总图时,建筑物长轴应垂直 于工作面的推进方向;建筑物的平面形状应 力求简单,以矩形为宜;基础底部应位于同 一标高和岩性均一的地层上,否则应采用沉 降缝将基础分开。当基础埋深有变化时,应 采用台阶,尽量不采用柱廊和独立柱;加强 基础刚度和上部结构强度,在结构薄弱易变 形处更应加强 1.选择洞轴线位置时应考虑哪些因素? 要点:(1)地形:应注意利用地形、方便施 工。(2)地层与岩性条件:地层与岩性条件 的好坏直接影响洞室的稳定性。(3)地质构 造条件:应考虑在大块而完整岩体中布置轴 线;应注意分析洞轴线与岩层产状、褶皱地 层的走向的关系。(4)水文地质条件:对隧 洞沿线地下水分析其埋藏运动条件、类型及 物理化学特性等情况。 2.保障围岩稳定性的两种途径是什么? 要点:保障围岩稳定性的途径有以下两种: 一是保护围岩原有稳定性,使之不至于降低; 二是提高岩体整体强度,使其稳定性有所提 高。前者主要是采用合理的施工和支护衬砌 方案,后者主要是加固围岩。 3、新奥法和盾构法的特点是什么?它们各 适用于什么岩土层? 答:新奥法与常规的支衬方法相比,具有开 挖断面小,节省支衬材料,岩体稳定性好, 施工速度快等优点;盾构法是用特制机器开 挖隧洞的施工技术,其优点是避开干扰,不 影响地面建筑和环境,可充分开发地下空间。 新奥法既适合于坚硬岩石,也适合于软弱岩 石,特别适合于破碎、变质、易变形的施工 困难段;盾构法主要用于第四系松软地层掘 进成洞。 1.工程地质勘察的任务? 要点:通过工程地质测绘与调查、勘探、室 内试验、现场测试等方法,查明场地的工程 地质条件,如场地地形地貌特征、地层条件、 地质构造,水文地质条件,不良地质现象, 岩土物理力学性质指标的测定等。在此基础 上,根据场地的工程地质条件并结合工程的 具体特点和要求,进行岩土工程分析评价, 为基础工程、整治工程、土方工程提出设计 方案。 2.岩土工程分析评价的主要包括的内容? 要点:岩土工程分析评价方面的内容包括: 场地稳定性与适宜性评价;岩土指标的分析 与选用;岩土利用、整治、改造方案及其分 析和论证;工程施工和运营期间可能发生的 岩土工程问题的预测及监控、预防措施。

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】: 【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。

土层的工程分类及性质

土层的工程分类及性质 一、土的工程分类 在建筑施工中,按照开挖的难易程度,土可分为八类:一类土(松软土)、二类土(普通土)、三类土(坚土)、四类土(砂砾坚土)、五类土(软石)、六类土(次坚石)、七类土(坚石)、八类土(特坚石)。一至四类为土,五至八类为岩石。 二、土的工程性质 1、土的密度 (1)土的天然密度土在天然状态下单位体积的质量,称为土的天然密度。 (2)土的干密度单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度。注:土的干密度越大,表示土越密实。工程上把土的干密度作为评定土体密实程度的标准,以控制基坑底压实及填土工程的压实质量。 2、土的含水量 土的含水量是土中水的质量与固体颗粒质量之比,以百分数表示。注:土的干湿程度用含水量表示。5%以下称干土、5%—30%称潮湿土、30%以上称湿土。含水量越大,土就越湿,对施工越不利。 3、土的可松性 自然状态下的土经开挖后,其体积因松散而增大,以后虽经回填压实,其体积仍不能恢复原状,这种性质称为土的可松性。土的可松性程度用可松性系数表示。

4、土的渗透性 土的渗透性指水流通过土中孔隙的难易程度,水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数,用表示,单位为。注:土的渗透性大小取决于不同的土质。地下水的流动以及在土中的渗透速度都与土的渗透性有关。 下面来介绍一下,岩石风化。一般情况下,岩体的风化程度呈现出由表及里逐渐减弱的规律。但由于岩体中岩性并不均一,且有断裂存在,所以岩体风化的情况并不一定完全符合一般规律。岩体风化厚度一般为数米至数十米,沿断裂破碎带和易风化岩层,可形成风化较剧的岩层。断层交会处还可形成风化囊。在这两种情况下深度可超过百米。岩体风化分为:①物理风化,如气温变化使岩石胀缩导致破裂等;②化学风化,如低价铁的黄铁矿在水参与下变为高价铁的褐铁矿;③生物风化,如植物根系可使岩石的裂隙扩张等。岩体风化的速度和程度取决于岩石的性质和结构、地质构造、气候条件、地形条件、人类活动的影响等。 另外,按照岩石分化程度不同可以分为:1、未风化:岩质新鲜偶见风化痕迹。2、微风化:结构基本未变,仅节理面有渲染或略有变色,有少量风化裂隙。3、中风化:结构部分破坏,沿节理面有次生矿物,有风化裂隙发育,岩体被切割成岩块。用镐难挖,干钻不易钻进。4、强风化:结构大部分破坏,矿物成分显著变化,风化裂隙发育,岩体破碎,用镐可挖,干钻不易钻进。5、全风化:结构基本破坏,但尚可辨认,有残余结构强度,可用镐挖,干钻可钻进。6、残积土:组织结构全部破坏,已成土状,锹镐易开挖,干钻易钻进,具可塑。

沉积岩分类

沉积岩分类——碎屑岩 根据碎屑物质的来源,又分为沉积碎屑岩和火山碎屑岩两个亚类。 (一)沉积碎屑岩亚类 这一类岩石是由母岩风化和剥蚀作用的碎屑物质所形成的岩石,又称陆源碎屑岩。除小部分在原地沉积外,大部分都经过搬运、沉积等过程。根据组成碎屑岩的碎屑颗粒大小,本类岩石又可分为: 砾岩类——碎屑直径在2mm以上。 砂岩类——碎屑直径在2—0.05mm之间。 粉砂岩类——碎屑直径在0.05—0.005mm之间。 粘土岩类——碎屑直径小于0.005mm。 上述各碎屑岩类的相应粒级,碎屑含量必须占碎屑总量的50%以上,如砾岩中大于2mm的砾石碎屑含量应占一半以上;如果其中含有25—50%的砂,则可称为砂质砾岩;如果其中含有5—25%的砂,则可称为含砂砾岩。其余岩类命名原则,依此类推。 1.砾岩类凡直径在2mm以上的碎屑(含量大于50%)组成的岩石都属此类。砾岩中砾的成分一般是比较坚硬的岩石碎屑。根据碎屑的磨圆程度可分为角砾岩和砾岩两类。 (1)角砾岩组成角砾岩的砾带有棱角,分选情况一般不好,或未经分选,多为搬运距离很近或未经搬运堆积而成。根据成因,它们可能是由山崩重力堆积而成;由海浪冲击海岸而成;由母岩风化在原地残积而成;或者由冰川搬运的冰碛堆积而成(称

冰碛岩);也可能因断层作用而成(称断层角砾岩,碎屑多呈尖棱状)。 (2)砾岩组成砾岩的砾多为次圆状或圆状。根据成因,砾岩可能是在海滨潮间带由海浪反复冲刷磨蚀堆积而成,分选和磨圆度都比较好,成分比较单纯;也可能是由河流短距离搬运而成,分选和磨圆度较差,砾石成分也比较复杂。砾岩中一般少有化石,或含贝壳等生物碎屑化石。 2.砂岩类由2—0.05mm的碎屑(含量大于50%)胶结而成的岩石统称砂岩。砂岩的矿物成分通常以石英颗粒为主,其次为长石、白云母、粘土矿物以及各种岩屑。根据粒级大小,砂岩可以分为: 粗粒砂岩(2—0.5mm) 中粒砂岩(0.5—0.25mm) 细粒砂岩(<O.25mm) 根据矿物成分,砂岩可分为: (1)石英砂岩砂岩中石英颗粒含量占90%以上,称石英砂岩。砂粒纯净,SiO2含量可达95%以上,磨圆度高,分选性好。岩石常为白、黄白、灰白、粉红等色。这种砂岩是原岩经过长期破坏冲刷分选而成。 (2)长石砂岩砂岩主由石英和长石颗粒组成,而长石颗粒含量一般在25%以上。通常为粗粒或中粒,常呈淡红、米黄等色,碎屑多为棱角或次棱角状,胶结物多为碳酸盐或铁质。此种砂岩多为花岗岩类岩石经风化残积而成,或在构造上升地区强烈风化、迅速堆积而成。

岩石及其工程地质性质

岩石及其工程地质性质 主要内容:地球的内部构造、矿物的主要物理性质。三大类岩石的成因、矿物组成、结构、构造等特征及分类。岩石的主要物理、力学性质指标、风化岩石的特征。 要求:了解地球的内部构造,了解鉴别矿物的主要依据即矿物的主要物理性质及简单的化学性质等。了解三大类岩石的成因、成分、结构、构造特征并理解它们的含意以及它们与岩石的工程性质的关系。了解三大类岩石的亚类分类及常见岩石的主要特征。了解工程中常用的岩石的物理力学性质指标及含义。理解岩石风化分带的工程意义。 大地工程自调查、规划设计以至于施工的过程当中均涉及地质学有关的背景知识。本次讲座系以阐述正确的地质学观念为主,以期给予听讲者于大地工程与地质学上的应用能相辅相成。主讲人谢敬义先生长期担任台湾电力公司高级专业工程地质师、大学兼任教授及项目地质顾问,各种工程地质与灾变处理实务经验丰硕,相信能为此次讲座带来一趟深入且精彩的地质之旅。 本讲题内容分为三部份。第一部份先以地质学的发展过程,将希腊、罗马时代开始的古典地质思维历经中世纪、二十世纪以来的传统地质学概念,以迄于目前盛行的板块构造学说之由来等,透过类似历史故事的方式引发工程师的兴趣。第二部份则以上述地质学发展的架构说明地质学应用时的整体理念,以及与大地工程密切相关的地形学、构造地质学、地层学、矿物与岩石学上等应用的正确观念,并将以台湾的地形与地质特性为主轴,说明其与大地工程上的关系。最后则以谢先生个人所经历的工程地质案例综合讨论基础工程、坡地工程、大坝工程、隧道工程上实务之工程地质问题及解决对策。可以给工程师宏观的想法及视野,精采可期。 工程地质 摘要:工程地质学科目前正在经历着前所未有的挑战,工程地质专业处境尴尬,工程地质勘察的市场竞争也有真假之别,工程地质分析与研究的深度和广度严重不足,工程地质新技术新方法的应用尚有较大差距,工程地质在工程建设中留下的隐患具有长期性和隐伏性。工程地质面临的困境,向工程建设敲响了警钟,也向地质师们提出了更大的难题。 关键词:工程地质岩土工程 工程地质学科的争议 教科书对工程地质学的三种定义:①工程地质学是研究与工程有关的地质问题的科学; ②工程地质学是研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学;③工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学。 从以上三种定义的实质中均不难看出,工程地质学强调的工程和地质的关系,研究的是人类工程活动与自然地质环境的相互作用。但是,近年来工程地质学科却正在经历着前所未有的挑战,工程地质学被异名为岩土工程学,工程地质勘察被称之为岩土工程勘察。工程界有此呼声,学术界有此呼应,一些大专院校也纷纷效仿,甚至工程地质这个专业在高校也被取消了。一时间,似乎工程地质已经成了守旧传统,岩土工程才是先进时髦的,才是可以适应市场经济并与国际接轨的。这是近年来分歧最大的争议。 这些年来工程地质勘察的不景气以及市场竞争的不规范化,工程地质勘察队伍增加了岩土工程的业务是完全必要的,但将岩土工程作为工程地质的救世主,则值得商榷了。 根据笔者的理解,岩土工程是一项工程应用技术,是针对地质体的工程缺陷实施的工程措施而进行的一系列设计和施工过程的总称。岩土工程的任务是“处理”地质体的工程缺陷,使之满足工程建筑物对地基的工程要求,因此又有“岩土工程处理技术”的别名,说明岩土工程的确是一项实实在在的工程技术。确立工程地质学是一门独立的学科,尽管也仅仅是本世

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