工程地质授课教案汇编.docx

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工程地质授课教案汇编

土木工程地质授课教案

绪论

一、土木工程地质的定义

研究与土木工程建筑有关的工程地质条件的一门学科。

二、为什么要学习土木工程地质

由土木工程建筑对地质条件的要求和产生的地质问题决定的。

三、怎样学好土木工程地质

认真听讲

作好笔记

及时复习、总结

理解背诵

重点在基本概念和基本分类

四：

学分和考试

课堂教学2.5个学分平时成绩20%

期末成绩80%

第一章矿物和岩石

第一节主要造岩矿物

一、定义：

在地质作用下形成的具有一定化学成分和物理性质的天然均质体，叫矿物。

二、物理性质：

（一）晶体形态：

非晶体矿物（组成矿物的质点为无序排列）：

火山玻璃、胶体蛋白

晶体矿物（组成矿物的质点为有序排列）：

单体：

针状、柱状

片状、板状

立方体、菱面体、菱形十二面体

集合体：

纤维状、鳞片状、粒状、块状、土状、钟乳状

（二）光学性质：

自色：

矿物吸收某一波长的光波后，其余光波的混合色。

1、颜色：

它色：

矿物中混入色素离子的颜色。

假色：

矿物表面氧化反应后的颜色。

2、条痕：

矿物粉末的颜色。

3、光泽：

矿物表面反射光的能力：

单体光泽：

晶面光泽：

玻璃光泽、珍珠光泽

断口光泽：

油脂光泽

集合体光泽：

丝绢光泽、土状光泽

透明

4、透明度：

矿物透射光的程度：

半透明

不透明

（三）力学性质

1、硬度：

抵抗外力刻划的能力（在晶面上）

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

12345678910

2、解理：

外力敲击下，沿结晶薄弱面平行裂开的性能。

解理组数：

1组2组3组

解理交角：

角闪石：

124º，56º

辉石：

87º，93º

解理程度：

极完全解理：

解理面完全光滑

完全解理：

解理面大部分平整光滑

中等解理：

解理面平整光滑较小，断口发育

无解理：

解理面肉眼难见平整光滑处

3、断口：

外力敲击下，沿任意方向的裂开：

贝壳状

锯齿状

参差状

平坦状

弹性

挠性

滑感

（四）其它特殊性质：

可塑性

磁性

化学反应：

方解石：

遇HCL剧烈起泡

白云石：

遇镁试剂变兰

三、常见矿物的简易鉴定

1、浅色矿物：

石英正长石斜长石方解石白云石白云母石膏滑石

硬度大硬度中等硬度小

半透明肉红色灰白色菱面体弯曲菱面体薄片状丝绢光泽有滑感

断口油脂光泽两组解理遇HCL起泡遇镁试剂变兰珍珠光泽

无解理白色弹性

2、暗色矿物：

橄榄石辉石角闪石黑云母绿泥石

硬度大硬度小

颗粒状短柱状长柱状薄片状薄片状

半透明解理交角近90º解理交角124º弹性挠性

橄榄绿色多为黑色黑绿色黑色墨绿色珍珠光泽

第二节岩浆岩

岩石：

造岩矿物的天然集合体。

一、岩浆、岩浆作用、岩浆岩

1、岩浆：

地壳深处局部地段高温、高压的熔融物质。

2、岩浆作用：

岩浆形成、演化、运动、直到冷凝成岩的全过程。

3、岩浆岩：

岩浆冷凝后形成的岩石：

喷出岩（喷出地表面）

侵入岩：

浅成岩（地表面至地下3km）

深成岩（地下3km以下）

二、岩浆岩产状

岩浆岩产状

侵入岩：

深成岩：

岩基>100km2

岩株<100km2

浅成岩：

岩床、岩盆（顺着岩层面）

岩墙、岩脉（顺着断层面）

喷出岩：

熔岩被

熔岩原（稀性岩浆）

熔岩流

火山锥、熔岩钟（粘性岩浆）

火山石块>100mm

附：

喷出物：

火山弹2-100mm

火山灰<2mm

1—岩基；2—岩株；3—岩盘；

4—岩床；5—岩墙；6—火山颈；

7—岩钟；8—岩流；9—俘虏体_

三、岩浆岩的矿物成分、结构、构造

1、矿物成分：

共占92%

附：

矿物的共生组合关系（美国：

鲍文）

1300º暗色矿物浅色矿物岩类

橄榄石超基性岩

辉石基性斜长石基性岩

角闪石中性斜长石中性岩

黑云母酸性斜长石

正长石

白云母酸性岩

570º石英

2、结构：

指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、相互关系。

（1）结晶程度：

全晶质结构

半晶质结构

非晶质结构

粗粒结构：

>5mm

中粒结构：

=1-5mm

（2）颗粒大小：

绝对大小：

细粒结构：

=0.1-1mm

微粒结构：

<0.1mm

隐晶质结构：

肉眼不可见颗粒

等粒结构

相对大小：

斑状结构

似斑状结构

3、构造：

岩石中矿物或其它组分在空间的排列与充填方式。

块状构造：

矿物分布各向均一。

流纹状构造：

岩石中拉扁气孔、不同色带的平行排列。

气孔状构造：

岩石中含有的原状气孔。

杏仁状构造：

岩石中原状气孔被后期物质充填。

四、岩浆岩的分类：

喷出岩

酸性岩

中性岩

基性岩

超基性岩

结构

构造

流纹岩

安山岩

玄武岩

少见

非晶

半晶

隐晶

气孔、流纹

杏仁状

块状

浅成岩

花岗斑岩

闪长玢岩

辉绿岩

少见

斑状

微粒

块状

深成岩

花岗岩

闪长岩

辉长岩

橄榄岩

辉岩

细粒中粒

粗粒

块状

主要矿物成分（10%以上）

石英

正长石

斜长石

角闪石

斜长石

辉石

斜长石

橄榄石

辉石

第三节沉积岩

一、定义：

沉积岩是指在地表或近地表的常温常压条件下，原岩经风化、搬运、沉积、成岩作用形成的岩石。

二、沉积岩形成过程

1、风化作用：

指原岩在自然因素作用下（如：

水、空气、太阳能、生物等），产生的机械破碎和化学成分改变的过程。

物理风化机械破碎形成碎屑碎屑物质（＞0.005mm）碎屑岩

化学风化成分改变形成胶体、细碎屑粘土物质（＜0.005mm，SiO2，Fe（OH）2等粘土岩

真溶液液解物质（

等）化学岩

生物风化生物物理风化

生物化学风化

2、搬运和沉积作用：

指各种外营力（如：

流水、风、冰川、重力、生物等），将风化产物搬到低凹地方沉积起来的过程。

流水的搬运和沉积分选性沿途重力沉积分异

机械搬运和沉积磨圆度搬运过程中被磨蚀球化的程度

风的搬运和沉积

化学搬运和沉积流水来搬运和沉积胶体浓度和电荷改变时絮凝。

（＝1~100m）

真溶液取决于溶解度，过饱和时

结晶（主要因湖、海蒸发、水体浓缩）

上游

中游

下游

海口

海盆地

漂石、卵石、砾石为主

砾石、砂为主

砂、土为主

土为主

盐类结晶矿物为主

矿物成分复杂矿物成分单一

沉

积

分

异

现

象

3、成岩作用：

指松散沉积物转变为坚硬岩石的过程。

压固脱水作用：

上覆压力使沉积物孔隙减小，水分排出，密度增大。

胶结作用：

松散颗粒被孔隙中化学沉淀物质或其它物质胶结在一起。

胶结物成分：

SiO2、Fe2O3、FeO、CaCO3、CaSO4、C、粘土

胶结类型：

基底式孔隙式接触式

重结晶作用：

胶体在压力下脱水，胶体质点重新排列成晶体。

SiO2石英

真溶液：

因浓度过饱和而析出晶体。

生成新矿物：

沉积环境下，一些不稳定矿物转变成新的稳定矿物。

如：

文石方解石

三、沉积岩的矿物成分、结构、构造

1、矿物成分：

碎屑岩：

石英为主，可有长石（正长石、斜长石）、白云母等。

粘土岩：

粘土矿物为主（高岭石、蒙脱石、伊犁石），可有白云母等。

化学岩：

方解石、白云石、石膏、岩盐、生物碎屑、有机质。

2、结构：

主要指颗粒大小和形态

角砾状结构＞2mm，棱角状

砾状结构圆砾状结构＜2mm，圆状

碎屑结构粗砂状结构＝2－0.5mm

砂状结构中砂状结构＝0.5－0.25mm

细砂状结构＝0.25－0.075mm

粉砂状结构＝0.075－0.005mm

泥状结构：

＜0.005mm

化学结构：

结晶粒状结构显晶化学结构＞0.005mm

隐晶化学结构＜0.005mm

同生砾状结构竹叶状结构

鲕状结构

生物化学结构（指含生物化石）

3、构造：

指组成部分在空间的排列组合方式

（1）岩层：

指一个基本稳定的物理条件（沉积环境和物质来源）下，形成的沉积单位，由成分基本均匀一致的岩石组成的岩石层，层与层之间由层面分开。

巨厚层D＞1m

厚层D＝1－0.5m

岩层按厚度划分中厚层D＝0.5－0.1m

薄层D＝0.1－0.001m

微层（纹层）D＜0.001m

（2）层理构造：

指岩层中因成分、粒度、颜色发生变化而表现出来的纹理。

水平层理

单斜层理

交错层理

波状层理

（3）块状构造：

无层理，各向均一。

顶

底

（4）层面构造：

波痕

泥裂

虫迹

（5）化石与结核：

化石：

生物遗体或遗迹被后期化学成分置换石化。

结核：

成岩时，某些胶体聚集而成。

四、沉积岩分类：

1．碎屑岩类砾状结构角砾状结构角砾岩

（某一粒级颗粒圆砾状结构砾岩

必须大于50％）粗砂状结构粗砂岩石英砂岩：

石英＞95％

砂状结构中砂状结构中砂岩再分长石砂岩：

石英＞50％

细砂状结构细砂岩

岩屑长石＞25％

砂岩：

石英＞50％

粉砂状结构粉砂岩岩屑＞25％

2．粘土岩类：

泥状结构无层理泥岩

有层理页岩

白云岩、泥质白云岩（含泥）

结晶粒状结构石灰岩、泥灰岩（含泥）

3．化学岩类：

同生砾状结构竹叶状结构竹叶状灰岩

鲕状结构鲕状灰岩

生物化学结构生物碎屑灰岩

第四节变质岩

一、定义：

变质岩：

指在变质作用下形成的新岩石。

变质作用：

指变质因素作用下，岩石性质发生改变的过程。

二、变质作用因素：

1、温度：

150℃

700℃~900℃

成岩作用变质作用融化成岩浆

矿物重结晶非晶质→结晶质

温度变质结果隐晶质→显晶质如：

石灰岩→大理岩

细晶→粗晶砂岩→石英岩

生成新矿物：

如：

高岭石→红柱石

2、压力：

静压力：

由上覆岩层压力形成。

1－2千巴——1万巴（1巴=2.7kg/cm2）

深：

4-7km——35km

如：

红柱石→兰晶石

（比重3.1）（比重3.6）

定向压力：

由构造运动和岩浆侵入引起的具有一定方向的压力。

地壳浅层：

静压力小，岩石相对脆性。

→定向压力造成岩石、矿物变形、破碎。

地壳深层：

静压力大，岩石相对塑性。

→定向压力造成岩石中矿物平行定向排列，形成片理构造。

即：

矿物在平行压力方向溶解（压溶），在垂直压力方向重结晶，并平行定向排列。

角闪石的排列

例如：

闪长岩闪长片麻岩

3、化学活泼性流体：

主要为岩浆中逸出的热水溶液和汽体。

→与围岩产生化学反应，生成新矿物。

如：

3MgCO3+4SiO2+H2O→Mg[Si4O10][OH]2+3CO2

三、变质作用类型：

热接触变质作用：

→主要由岩浆的温度引起。

交代变质作用：

→主要由岩浆逸出的化学流体引起。

动力变质作用：

→主要由地壳浅层的定向压力引起。

区域变质作用：

→主要由地壳深层的定向压力、

地温及热水溶液引起。

混合岩化作用：

→局部岩浆侵入变质岩引起的进一步变质