建设工程技术与计量土木建筑工程第一章工程地质.docx

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建设工程技术与计量土木建筑工程第一章工程地质

第一章　工程地质

　　一、考试大纲

（一）岩体的特征；

（二）地下水的类型与特征；

　　（三）常见工程地质问题及其处理方法；

　　（四）工程地质对工程建设的影响。

　　二、考情分析

　　本章主要以单选题为主，单选题6题，多选题1题。

共计8分。

2012年分值较少。

但是各节分值比较平均，每节2分。

本章知识点较分散，内容涵盖较多，学员应该理解记忆。

　　本章历年真题分值分布

单项选择题

多项选择题

合计

2009年

6分

2分

8分

2010年

6分

2分

8分

2011年

6分

2分

8分

2012年

3分

0分

3分

　　三、主要考点

　　本章应掌握的关键知识点如下：

　　第一节：

岩体的特征

　　1.岩体的结构

　　2.岩体的力学性质

　　3.岩体的工程地质性质

　　4.土的工程性质

　　第二节：

地下水的类型与特征

　　1.地下水的类型

　　2.地下水的特征

　　第三节：

常见工程问题及其处理方法

　　1.特殊地基

　　2.地下水

　　3.边坡稳定

　　第四节：

工程地质对建设工程的影响

　　1.工程地质对工程选址的影响

　　2.工程地质对建筑结构的影响

　　3.工程地质对工程造价的影响

　　四、本章框架知识体系及分值

章节

分值

第一节

岩体的特征

2分

第二节

地下水的特征与类型

2分

第三节

常见工程问题及其处理方法

2分

第四节

工程地质对工程建设的影响

2分

　　五、系统讲解

第一节　岩体的特征

　　岩石是矿物的集合体，其特征可以用岩块来表征。

岩体可能由一种或多种岩石组合。

　　工程岩体有地基岩体、边坡岩体和地下洞室围岩三类。

　　一、岩体的结构

（一）岩体的构成

　　1.岩石

（1）岩石的主要矿物

　　岩石中的石英含量越多，钻孔的难度就越大，钻头、钻机等消耗量就越多。

　　1）颜色。

颜色是矿物最明显、最直观的物理性质。

　　2）光泽。

光泽是矿物表面的反光能力，用类比方法常分为四个等级：

金属光泽、半金属光泽、金刚光泽及玻璃光泽。

　　3）硬度。

硬度是矿物抵抗外力刻划、压人或研磨等机械作用的能力。

鉴定矿物常用一些矿物互相刻划来测定其相对硬度，一般分为10个标准等级，如表

　　表1.2.1　矿物硬度表

硬度

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

矿物

滑石

石膏

方解石

萤石

磷灰石

长石

石英

黄玉

刚玉

金刚石

　　在实际工作中常用可刻划物品来大致测定矿物的相对硬度，如指甲约为2～2.5度，玻璃约为5.5～6度，钢刀约为6～7度。

（2）岩石的成因类型及其特征

　　组成地壳的岩石按成因可分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）和变质岩三大类。

　　①岩浆岩

　　根据形成条件，岩浆岩分为喷出岩和侵入岩。

侵入岩又分为深成岩（形成深度大于5km）和浅成岩（形成深度小于5km）。

深成岩常形成岩基等大型侵入体，岩性一般较单一，以中、粗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强，故其常被选为理想的建筑基础，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩；浅成岩多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出，有时相互穿插。

颗粒细小，岩石强度高，不易风化，但这些小型侵入体与围岩的接触部位，岩性不均一，节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大，如花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩。

　　②沉积岩

　　经风化、搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。

如碎屑岩（如砾岩、砂岩、粉砂岩）、黏土岩（如泥岩、页岩）、化学岩及生物化学岩类（如石灰岩、自云岩、泥灰岩）等。

　　③变质岩

　　变质岩是地壳中原有的岩浆岩或沉积岩，由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变，使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化所形成的新的岩石。

如大理岩、石英岩等。

变质岩的构造主要有板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、块状构造，大理石属于块状构造。

　　三大类岩石的主要区别。

根据上述三大类岩石的特征描述，现将它们之间的主要区别归纳如表1.1.2。

　　表1.1.2岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征表

　　地质特征

岩浆岩

沉积岩

变质岩

主要矿物成分

全部为从岩浆岩中析出的原生矿物，成分复杂，但较稳定。

浅色的矿物有石英、长石、白云母等；深色的矿物有黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等

次生矿物占主要地位成分单一，一般多不固定。

常见的有石英、长石、白云母、方解石、白云石、高岭石等

除具有变质前原来岩石的矿物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等外，尚有经变质作用产生的矿物，如石榴子石、滑石、绿泥石、蛇纹石等

结构

以结晶粒状、斑状结构为特征

以碎屑、泥质及生物碎屑

结构为赞征、部分为成分单

一的结晶结构，但肉眼不易

分辨

以变晶结构等为特征

构造

具块状、流纹状、气孔状；杏仁状构造

具层理构造

多具片理构造

成因

直接由高温熔融的岩浆形成

主要由先成岩石的风化产物，经压密、胶结、重结晶等成岩作用而形成

由先成的岩浆岩、沉积岩和变质岩，经变质作用而形成

　　2.土

　　土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，在原地残留或经过不同的搬运方式，在各种自然环境中形成的堆积物。

（1）土的组成。

土是由颗粒（固相）、水溶液（液相）和气（气相）所组成的三相体系。

（2）土的结构和构造。

土的结构是指上颗粒本身的特点和颗粒间相互关联的综合特征，一般可分为两大基本类型：

　　①单粒结构。

也称散粒结构，是碎石（卵石）、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式，其对土的工程性质影响主要在于其松密程度。

　　②集合体结构。

也称团聚结构或絮凝结构，这类结构为黏性土所特有。

黏性土组成颗粒细小，表面能大，颗粒带电，沉积过程中粒间引力大于重力，并形成结合水膜连接，使之在水中不能以单个颗粒沉积下来，而是凝聚成较复杂的集合体进行沉积。

　　土的构造，是决定勘探、取样或原位测试布置方案和数量的重要因素之一。

整个土体构成上的不均匀性包括：

层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙特征与发育程度等。

　　（3）土的分类。

　　①根据有机含量分类。

根据土中有机质含量，分为无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭。

　　②根据颗粒级配和塑性指数分类。

根据颗粒级配和塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和黏性土。

碎石土是粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土；砂土是粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土；黏性土是塑性指数大于10的土。

黏性土分为粉质黏土和黏土；粉土是粒径大于0.075的颗粒不超过全重50%，且塑性指数小于或等于10的土。

　　③根据地质成因分类。

土可分为残积土、坡积土、洪积土、冲击土、淤积土、冰积土和风积土等。

　　④根据颗粒大小及含量分类。

土可分为巨粒土、粗粒土、细粒土等。

如图1.1.1所示。

　　图1.1.1土的分类与土粒粒径

　　3.结构面

　　结构面的特征是影响结构面强度及其他性能的重要因素。

　　表

等级

特征

不发育育

1～2组规则节理，一般延伸长度＜3m，多闭合、五填充

较发育

2～3组规则节理，延伸长度＜10m，多闭合、无充填或有方解石等细脉，少量有岩粉或碎屑充填

发育

一般规则节理多于3组，或有较多不规则裂隙，延伸长度不均匀，多数超过10m，风化者多张开、夹泥

很发育

规则节理多于3组，并有很多不规则裂隙，杂乱无章，裂隙多张开，夹泥，并有延伸较长的大裂隙

　　4.地质构造

（1）水平构造和单斜构造。

　　水平构造，是未经构造变动的沉积岩层，形成时的原始产状是水平的，先沉积的老岩层在下，后沉积的新岩层在上。

　　单斜构造，是原来水平的岩层，在受到地壳运动的影响后，产状发生变动形成岩层向同一个方向倾斜，这种产状变动往往是褶曲的一翼、断层的一盘或者是局部地层不均匀的上升或下降所引起。

　　一般将岩层在空间中的位置定义为岩层产状。

倾斜岩层的产状，是用岩层层面的走向、倾向和倾角三个产状要素，如图，通过岩层产状的三个要素，可以表达出经过构造后的构造形态在空间的位置。

　　①岩层走向，是指岩层层面与水平面交线的方位角，表示岩层在空间延伸的方向。

　　②岩层的倾向，是垂直走向顺倾斜面引出的一条直线与水平面投影的方位角，表示岩层在空间的倾斜方向。

　　③岩层的倾角，是岩层层面与水平面所夹的锐角，表示岩层在空间倾斜角度的大小。

（2）褶皱构造

　　褶皱构造是组成地壳的岩层受构造力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，它是岩层产生的塑性变形。

绝大多数褶皱是在水平挤压力作用下形成的，但也有少数是在垂直力或力偶作用下形成的。

褶皱在层状岩层中最明显，在块状岩体中则很难见到。

　　在褶皱比较强烈的地区，一般都是线形的背斜与向斜相问排列，以大体一致的走向平行延伸，有规律的组成不同形式的褶皱构造。

工程在褶曲的翼部遇到的基本上是单斜构造，一般没有特殊不良的影响，但对于以下两种情况，则需要根据具体情况进行分析：

　　①对于深路堑和高边坡来说，当路线垂直岩层走向或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时，对路基边坡的稳定性是有利的。

不利的情况是路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向一致，尤其是边坡的倾角大于岩层的倾角最为不利。

　　最不利的情况是路线与岩层走向平行，岩层倾向于路基边坡一致，而边坡的倾角大于岩层的倾角。

　　　②对于隧道工程来说，在褶曲构造的轴部是岩层倾向发生显著变化，是岩层受力应力作用最集中的地方，所以在褶皱构造的轴部容易遇到工程地质问题。

一般选线从褶曲的翼部通过是比较有利的。

　　（3）断裂构造

　　根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，将其分为裂隙和断层两类。

　　①裂隙

　　裂隙，也称为节理，是存在于岩体中的裂缝，是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。

一般用裂隙率（岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分比）表示，裂隙率越大，表示岩石中的裂隙越发育。

　　表

发育程度等级

基本特征

附注

裂隙不发育

裂隙1～2组，规则，构造型，间距在1m以上，多为密闭裂隙。

岩体被切割成巨块状

对基础工程无影响，在不含水且无其他不良因素时，对岩体稳定性影响不大

裂隙较发育

裂隙2~3组，呈X型，较规则，以构造型为主，多数间距大于0.4m，多为密闭裂隙，少有填充物。

岩体被切割成大块状

对基础工程影响不大，对其他工程可能产生相当影响

裂隙发育

裂隙3组以上，不规则，以构造型或风化型为主，多数间距小于。

4m，大部分为张开裂隙，部分有填充物.岩体被切割成小块状

对工程建筑物可能产生很大影响

裂隙很发育

裂隙3组以上，杂乱，以风化型和构造型为主，多数间距小于0.2m，以张开裂隙为主，一般均有填充物。

岩体被切割成碎石状

对工程建筑物产生严重影响

　　注：

裂隙宽度：

密闭裂隙<1mm；微张裂隙为1～3mm；张开裂隙为3～5mm；宽张裂隙>5mm。

　　根据裂隙的成因。

将其分为构造裂隙和非构造裂隙两类。

　　①构造裂隙。

在构造分布上有一定的规律性。

　　②非构造裂隙。

裂隙分布零乱，没有规律性。

　　②断层

　　断层是岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生显著相对位移的断裂构造。

　　①断层要素。

断层一般由四个部分组成。

　　a.断层面和破碎带

　　b.断层线

　　c.断盘

　　d.断距

　　②