四川大学工程地质复习资料Word文件下载.docx

1、矿物:存在于地壳中的具有一定化学成分和物 理性质的自然元素和化合物结构：组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及其相互结合的情况构造:组成成分的空间分布及其相互间排列关系*岩土体：指工程影响范围内的岩石和土的综合体*岩土体工程分类：地基岩土体、边坡岩土体、洞室周围岩土体*物质组成分类：岩体、岩土、体土体*岩体构成：结构面（岩体中的各种物质分异面、破裂面及软弱夹层） +结构体（岩体中被各种成因的结构面所围限的相对完整的岩石块体）*结构面的规模：1级：指大断层或区域性断层。控制工程建设地区的地壳稳定性，直接影响工程岩体稳定性；n级： 指延伸长而宽度不大的区域性地质界面；川级： 指长度数十米至数百米的

2、断层、区域性节理、延伸 较好的层面及层间错动等；w级： 指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断层及较发育的片理、劈理面等。是构成岩块的边界面，破坏岩体的完整性，影响岩体的物理力学性质及应力分布状态； v级： 又称微结构面。常包含在岩块内，主要影响岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。* n、川级结构面控制着工程岩体力学作用的边界条件和破坏方式， 它们的组合往往构成可能滑移岩体的边界面，直接威胁工程安全稳定性*软弱结构面：也成软弱夹层工程上专指（ 力学性质差，泥、碳含量高，遇水易软化，延伸较长，厚度较 薄）的地层。*软弱结构面主要包括（原生软弱夹层，构造及挤压破碎带，泥化夹层及其他加泥层）*泥

3、化夹层特性（由原岩的超固结胶结式结构变成了泥质散状结构或泥质定向结构；粘粒含量很高；含水 量接近或超过塑限、密度比原岩小；常具有一定的胀缩性；较原岩强度低、而压缩性增大；易产生渗透变 形）*结构体特征规模：取决于结构面的密度，密度愈小，结构体的规模愈大，与结构面对应，划分为五级规模表征指标：块度模数（单位体积内 IV级结构体数）、结构体体积常见形状：多面体、立方体、柱状体、片（板）状体、菱形体、柱状体*岩体结构特征：指岩体中结构面、结构体的（规模，形状，性质，相互组合关系） 。结构类型：整体与块状结构（巨块状，岩体稳定，裂隙结构面一般不超过 3组，可视为弹性各向同性体，不稳定结构体局部滑动或坍

4、塌、深埋洞室岩爆） 、层状（层状、板状、透镜体，主要结构面层理片理节理，可视为弹塑性体、接近均一的各向异性体，稳定性差，不稳定结构体可能发生坍塌，特别是岩层 的弯张破坏及软弱岩层的塑性变形）、碎裂装（主要结构体为块状，裂隙结构面 3组以上，稳定性很差，规模较大的岩体失稳，地下水加剧岩体失稳） 、散体状（碎屑状，颗粒状，结构面间多充填粘性土，稳定性极差，岩体接近松散体介质，规模较大的岩体失稳，地下水加剧岩体失稳） 。岩体的结构特征基本上决定了岩体的破坏方式 。*岩体与岩石：岩石一般指较均质的岩块，而岩体常是由多种岩石组成；岩体内部存在各种地质界面（层 面、节理面、断层等）；岩体的工程性质首先取决

5、于结构面的性质； 岩石的工程性质只针对由岩块测出的各种指标而言；岩体中存在天然地应力和地下水（最为根本的区别） 。*结构体与岩块：结构体（structural element）:岩体中被各种成因的结构面所围限的相对完整的岩石块体 岩块（Rock block或Rock）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 区别：通常所说的岩块，其中的结构面规模更为微小通常所说的岩块已脱离一定的岩体构架通常所说的岩块内部已不存在天然或残余地应力联系：可把结构体视为处于自然岩体结构中的 岩块，但岩块不可简单地等同于结构体*岩石施工对象：通常所说的岩体 （基岩，一般需要钻孔、爆破）施工合同中规定的超

6、出一定体积而需要实施钻孔、爆破的大石块、岩块*地球的基本结构 圈层结构（地壳、莫霍面 地幔、古登堡面 地核）*请注意，上地幔的塑性物态正是地壳岩石圈发生板块运动的重要因素之一！*地壳化学元素；主要的十种:O Si Al Fe Ca Na K Mg Ti H次 要 的：P Mn N S Ba Cl* 地壳岩类:沉积岩、变质岩、岩浆岩*按分布面积，沉积岩约占陆地面积的 75%。从地表往下，沉积岩所占比例逐渐减小，按质量百分比，沉积岩5%，变质岩6%*矿物：指由地质作用形成的具有一定物理性质和化学成分的自然单质和化合物*岩石：指由一种或多种矿物或岩屑组成的自然集合体*造岩矿物：指组成岩石的主要矿物*

7、矿物集合方式：结晶连结集合，胶结连结集合*矿物的分类：结晶质矿物（显晶质、隐晶质）、非晶质 矿物（玻璃质、胶质）*矿物的形态：单晶形态（一向延长型 角闪石辉石 、二向云母石膏 、三向 方解石黄铁矿）集合状晶体（晶簇 石英晶簇 纤维状 石膏土状 高岭石，蒙脱石*矿物的颜色：自色、他色（由于含有杂质或表面氧化或风化） 鉴定以新鲜面为准）*矿物的条痕：即矿物粉末的颜色。 矿物在白色无釉瓷板 上刻划留下的粉末颜色（只 深色矿物）* 光泽：金属光泽、非金属 透明度：透明、半透明、不透明*矿物的硬度：指其对外界的 刻划及摩擦的抵抗能力（摩氏硬度计 判定）相对强度（滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石

8、英、黄玉、冈寸玉、金冈寸石） * 解理：矿物在受到外力作用下，严格沿着一定方向破裂或成 光滑平面 的性质解理面：矿物受力后沿之 裂开的平面按组数解理分为： 一组解理（云母）、二组（长石）、三组（方解石）、四组（萤石）、五组、六组 按解理发育程度：极完全、完全、中等、不完全断口 ：贝壳状（石英）参差装（黄铁矿）锯齿状（自然银）土状 （高岭石）*岩浆岩：又称火成岩，岩浆侵入地壳或喷出地表冷却后形成的岩石。*岩 浆：地壳下面存在着的高温高压熔融状态的硅酸盐物质，主要成分是 SiO2，还有其他元素、化合物及挥发组分*常见岩浆类别（玄武岩浆、花岗岩浆、橄榄、安山） 岩浆地质作用（侵入作用、喷出作用）*岩

9、浆岩的产状：岩浆岩体的形态、规模、与围岩接触关系、形成时所处地 质构造环境及距离当时地表的深度 侵入产状：P14 喷出产状：熔岩被 熔岩锥 混合锥*岩浆岩的原生节理：指岩浆冷凝，体积收缩时在岩体中产生的一些收缩裂隙常见形式：玄武质喷出岩柱状节理、花岗质侵入岩中的三组相互近于垂直的节理对工程的影响：加速岩体的风化，降低其力学性质、增大岩体的透水性、往往由此而形成软弱夹层带 与围岩的接触关系：侵入接触、沉积接触*岩浆岩分类：超基性岩 SiO245% 橄榄岩（深成岩）基性岩 52 45 玄武岩（喷出岩）辉绿岩（浅成岩）辉长岩（深成岩）中性岩 52 65 安山岩（喷）正长斑岩（浅）正长岩（深） 酸性岩

10、 65 流纹岩（喷）花岗斑岩（浅）花岗岩（深）*岩浆岩造岩矿物：浅色 （富含硅铝）白云母、正长石、斜长石；.深色 （富含铁镁）黑云母、辉石角闪石*岩浆岩结构：岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状 ，以及它们的相互组合关系 按矿物结晶程度分：全晶质、半晶质、玻璃质按矿物颗粒相对大小分为：等粒结构、不等粒结构、斑状结构按矿物颗粒绝对大小：显晶质结构（粗粒结构 5mm，中粒1 5mm，细粒0.1-1mm）隐晶质结构*岩浆岩的构造：岩石中的矿物在 空间的排列、配置 和充填方式 所形成的 特征构造类另U : 块状构造、流纹构造、气孑L构造、杏仁构造（喷出岩特有 ）*简易鉴定方法步骤：1根据产状判定其是否

11、为岩浆岩 2根据颜色判定岩石初步类型（浅色一般为酸性岩 类）3观察结构、构造特征 （区别喷出岩和侵入岩） 4查表定名I-深成岩体往往规模庞大、岩性均一、致密坚硬，是 大型工民建建筑物的良好地基2探成岩？ 抗风化能力弱，风化层较探可达100m）受多期构造变动影响后断裂破碎强型，破坏了完整 I性.均一性，岩体强度降低颗粒细小的岩石强度高，不易风化3浅成岩斑状结构的岩石易凤化、强度相对较低I与围岩接触处的署体强度是毘低的部位*建材：新鲜或风化程度较低的侵入岩、 喷出熔岩，是良好的建筑材料；原生节理有助于建材的开采；火山碴是良好的铺路材料。*沉积岩:在地表条件下（常温常压），由 母岩（岩浆岩、变质岩和

12、早期已形成的沉积岩） 风化剥蚀的产物经搬运、沉积 和硬结成岩 作用所形成的岩石*沉积岩的矿物组成：碎屑矿物（石英、长石） 粘土矿物（高岭石、蒙脱石） 化学沉积矿物 （方解石白云 石）有机质及生物残骸 （贝壳，硅藻土） 胶结物（矿物间粘接物）*沉积岩结构：碎屑结构、泥质结构、化学结构碎屑结构：按颗粒大小（砾状结构，砂质结构，粉砂质结构） 按颗粒形状（尖棱角状、次棱角、次圆、圆状）按胶结物及胶结方式（硅质、铁、钙、泥、石膏） （基底胶结、孔隙胶结、接触胶结）*沉积岩的构造：指沉积岩的各部分的空间分布和排列方式1层理构造（水平层理、单斜层理、交错层理）沉积岩最重要的构造特征2层面构造、（层面上由于水

13、流、风、生物活动等作用留下的痕迹）如波痕、泥裂3结核、 4生物成因构造*沉积岩工程性质评价：1由硅质、钙质（碳酸盐等）胶结而成的砾岩（角砾岩） 、砂岩有较高的强度2化学岩中碳酸盐岩（灰岩、白云岩）具有较高的强度3泥质岩石，如泥岩、页岩强度低，遇水易软化，常成为岩体中的软弱夹层 ，使地基沿之发生剪切破坏，边坡岩体沿之发生滑动破坏；4化学岩中的石膏类岩体遇水易软化、膨胀，不适合作地基5化学岩中的碳酸盐岩体具有足够的强度作一般工民建建筑物地基6碳酸盐岩地区要特别注意的工程地质问题：地表溶蚀现象给建筑物带来的不均匀沉陷；由于地下溶 蚀洞穴以上岩体厚度不够造成的地基垮塌现象；水工建筑物在岩溶地区的渗漏问

14、题。7建筑材料：质纯的碳酸盐岩及钙质、硅质胶结砂岩是良好的混凝土骨料；粉砂质粘土岩是良好的土 石坝心墙材料；页岩可作烧制砖瓦的材料*变质岩：早期形成的岩浆岩、沉积岩甚至变质岩体在地壳中受到高温、高压及化学活动性流体的影响发 生结构、构造、成分等物理、化学变化后形成的岩石热源（地壳深处高温、岩浆*产生变质作用的因素： 力源（上覆岩层的重力、地壳变动产生的定向压力） 侵入）新的化学成分：岩浆活动带来含有复杂元素的热液和气体*变质作用类型：接触变质作用一一发生在侵入岩体与围岩之间的接触带上，主要由温度和挥发性物质所引起的变质作用。（岩浆活动引发）/接触变质带（岩石化学成分发生变化，矿物发生重结晶、产

15、生新的矿物 ，形成新的岩石（如石灰岩变为大理岩）、带内岩体破碎 裂隙发育透水性增大 强度降低、 区域变质作用一一大范围内发生，并由温度、压力以及化学活动性流体等多种因素引起的变质作用。（由构造运动和大规模岩浆活动同时或单独引发 /工程地质特性（区域变质岩的性质在很大范围内较均匀、岩体一般较破碎，工程性质差 （强度低，透水性好）动力变质作用一一在地壳构造变动时产生的强烈定向压力使岩石发生的变质作用（有重结晶现象、一般发生在断裂带两侧）*变质岩的结构：变余结构、变晶结构、碎裂结构*变质岩的构造：片理构造、块状构造、变余构造片理构造：（产生原因：定向压力长期挤压作用）类别： 片理构造（千枚状构造、片

16、状构造）、片麻状构造、板状构造*变质岩矿物：继承性矿物、新生矿物*风化作用：由于温度的变化，大气、 水溶液及生物的作用，使岩石或矿物在原地发生物理、 化学变化的过物理风化：地表成因（主要指温度、水等）使得岩石产生机械崩解的过程现象：热胀冷缩、冰劈、晶胀 结果：使得岩石块体越来越小化学风化：岩石在水、水溶液和空气中的氧与二氧化碳等的作用下所发生的溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化作用方式：溶解 水化水解氧化生物风化：生物在生长和分解过程中直接或间接地对岩石矿物产生的物理化学作用 如（根劈）*风化作用的特点：普遍作用在地表附近的各类岩石（体）上；作用的强度随深度的加深而减弱；至某

17、一深度处作用消失*风化层：岩石圈层表面所普遍存在着的受风化作用影响的层带研究风化壳的工程意义一一促使工程活动达到安全、经济的目标*构造运动（地壳运动、造山运动 ）1地质作用：由于自然动力所引起地壳物质组成、内部结构和地表形 态变化与发展的作用分为：内动力地质作用（构造运动、地震作用、岩浆作用、变质作用）外动力地质作用（风化，地表流水、地下水流作用）2构造运动：由地球内部动力引起的地壳机械运动，其作用是使地壳发生变形按运动方向分为：垂直运动、水平运动 按速率：渐进式、爆发式3地质构造：地壳运动在地层中留下的痕迹或形迹基本类型：水平构造、倾斜、断裂、皱褶*地壳运动原因：大陆漂移说、海地扩张说*地质

18、年代单位：时间单位（ 宙代纪世）地层单位（宇界系统）*构造运动与地质年代关系：全球性最强烈的构造运动作为代与代的分界标志；次强烈的构造运动作为纪的分界标志*底层接触关系：和缓地壳运动期，沉积连续， 整合接触；剧烈地壳运动期，沉积间断, 不整合接触*岩层产状：岩层的空间产出形态，这里主要针对沉积岩而言三个产状要素：走向、倾向、倾角走向：岩层面与水平面交线的指向方向方位角法：如 45 ;象限角法：如 N45 E倾向：沿层面向下所引出的最大倾斜线在水平面上的投影线的指向方向（与走向垂直）倾角：岩层面上的 最大倾斜线与水平面间的夹角（全称为 真倾角），否则，称为视倾角产状表达方法： 方位角法：如 走向

19、45 （或225 ）,倾向135 ,倾角40 象限角法：女口走向N45 E （或S45 W），倾向S45 E,倾角403只表示倾向、倾角：如 135/ 40或 S45 E / 40*皱褶：岩层受挤压后形成的一系列波状弯曲成因：水平挤压、垂直隆生、力偶作用要素：核部：出露在地面上或勘查范围内的褶曲中心部位的岩层翼部：褶曲核部两侧对称出露的岩层枢纽：同一褶皱层面上最大弯曲点的连线轴面：过相邻枢纽而连成的面轴迹：轴面与地面的交线，代表了褶皱的延展方向类型：背斜（向上弯曲，核老边新，相背而斜） 向斜（向下弯曲，核新边老，相向而斜）形态分类（按轴面产状）：直立褶皱、倾斜、倒转、平卧、翻卷（按枢纽产状）：

20、水平褶皱、穹窿构造、倾伏褶皱、构造盆地野外识别：避免现代地形与褶皱形态的混同； 背斜处不一定是山，向斜处不一定是谷步骤：垂直地层走向行走，看地层是否对称重复出现；分析地层新老关系，确定褶皱类型；据两翼 产状判别褶皱形态类型*褶皱工程地质评价：一般特征：岩层变形强烈 ，岩体较破碎，透水性强，水工建筑应尽量避开裂隙发育特征：背斜核部：发育向上发散的断块；向斜核部：发育向下发散的断块 核部进行洞室施工时应注意洞顶围岩的稳定问题洞室布置时洞室的轴线最好大角度与褶皱轴线相交道路选线经过褶皱垭口时向斜应注意两侧边坡的稳定性应加强此处路基的处理措施易影响边坡的稳定性；坝址布置在倾向上游的一翼有利于坝基的稳定

21、；山区由翼部平整出的场 地应注意地基不均匀沉陷问题*褶皱的流体地质特征：向斜是良好的地下水储水构造；背斜是良好的储油、气构造*节理一一破裂后岩体沿破裂面未发生明显相对位移的断裂*断层 一一 破裂后岩体沿破裂面发生明显相对位移的断裂*节理成因：原生节理（成岩过程中形成）、构造节理（构造运动中形成）、次生节理（风化，爆破等形成） 力学成因分类：剪切节理、张节理、劈理剪切节理：受剪应力（挤压力、拉张力）作用。 特征：产状稳定，延伸较长；面直光滑，常有擦痕；开启度小，以闭合为主；成对出现，呈“ X”型；发育密集，构成软弱薄层或破碎带；常构成边坡或坝基的滑动面。张节理：受张应力（挤压力、拉张力、剪力、力

22、偶）作用而成 特征：产状不稳定，延伸不远；面弯曲且粗糙；开启较宽，常有岩脉充填；发育稀疏，较少成带；与剪节理相比，一般具有较高的抗剪强度但 充填泥质物时，抗剪强度降低；透水性一般强于剪节理劈理：密集排列的构造微节理，间距一般几毫米至几厘米 出现环境：构造变动强烈部位，如褶皱、断层等 分为（流劈理一一长期连续的挤压力形成、破劈理一一同剪节理）*节理与褶皱：岩层受力未弯之前形成平面共轭剪节理； 岩层褶皱弯曲至一定程度后产生剖面共轭剪节理；褶皱岩层面上产生追踪横张节理；褶皱转折端附近产生纵张节理；剧烈褶皱最终导致沿上述节理产生正、 逆断层。180*二卩f t条）图4.27 节理倾向、倾角玫瑰图 -向

23、玫瑰Ei2 -ttffifiaH*断层要素：段层面：指两侧岩层沿之断开并滑动的面；空间产状由走向、倾向、倾角确定; 一般不规则，且具有一定厚度。断层线：断层面与地面的交线，表征其延展范围和方向断盘：指断层面两侧相对位移的岩体；（分为上盘、下盘）断距：指相当层沿断层面移动的距离；（分为：总断距、水平断距、垂直断距）*断层类型：正断层:特征：上盘作相对的下移，下盘作相对的上移；断层面粗糙、倾角较 陡（5060 ）;断层带内充填有结构松散的角砾。受拉张力作用 常见现象一一阶梯式断层、地堑、地垒逆断层：上盘作相对的上移，下盘作相对的下移；断层面较光滑、倾角较缓（45 以下居多；断层带内有较多断层泥充填

24、受挤压力作用 常见现象一一逆掩断层、推覆构造（常形成飞来峰）平移断层：上、下盘主要沿断层面作水平向的位移; 断层面倾角较陡（近于直立；断层带内有较多断层泥或角砾充填受挤压力、拉张力或力偶的作用 常见现象 一一形成大型的走滑断层*断层存在标志：岩层异常（地质体不连续、地层重复或缺失、褶皱核部地层宽度变化、地 层中出现牵引构造）破裂面上有镜面、擦痕、阶步等构造特征；出现断层岩 ；地貌标志（断层崖、冲蚀沟谷逢沟必断，三角面山线状分布的泉点、洼地、植被生长带、湖泊）*断层形成时代判断准则：晚于被断地层中的最新地层；早于上覆地层中的最老地层 *断层工程地质评价：断层带岩体破碎、强度低，大型工民建选址应尽

25、量避让隧道工程：选线时更应避开大的断层带；或使其轴向尽量与大断裂带的走向垂直或大角 度相交公路工程：应注意断裂带上路基的处理；应注意断裂带边坡的支护；公路布线也宜尽量 与大断裂带大角度相交水利工程：若断层出现在坝基（应加强坝基稳定性处理、应加强坝基防渗处理）；若断 层出现在库区（论证其对库岸稳定的影应响、应论证其引发库区渗漏的可能性）； 断层的存在易于诱发地震，应加强相关的论证水文地质意义：正断层-良好的地下水储集构造；逆断层或压性平移断层 -良好的地下 水阻水构造*地质年代表：震旦纪一Z、寒武纪-、奥陶纪一O 志留纪一S 泥盆纪一D 石炭纪一C、 二叠纪一P、三叠纪一T、侏罗纪一J、白垩纪一

26、K*岩层接触关系：整合、平行不整合、角度不整合*活断层：一般理解为目前还在持续活动的断层，或在历史时期或近期地质时期（ 11000a35000a间）活动过、极有可能在不远的将来（一般理解为重要建筑物如大坝、核电站的使用年限之内，约100a200a ）重新活动的断层活动特点：蠕变型（长期缓慢相对位移变形，动而不震）； 突发型（间断性、周期性突然错断，常伴有地震）活动强度：以错动速率判定，相当 缓慢。*活动型地层判定：最新沉积层被错断（Q3以来的地层）；地形地貌标志（古建筑被错断山 地、平原地貌突变等）；断层物质绝对年龄测试结果研究意义：它的活动会直接损害跨断层修建或与断层邻近的建筑物；伴生地震使大范围内建筑物受损 *活断层区规划设计建筑物的原则：有低级别的活动断层的场地优于有高级别的的场地；尽可能避开主断 层带；尽可能避开正、逆断层的上盘；有较大规模正、逆断层，场地要选在距断面数公里以外当场地有活断层穿过，或场地位于正、逆断层上盘只能建散体堆填坝，不宜建混凝土坝！原则：保证土坝在产生57m的错动（距今200年来活断层最大位移）时不致出现大的开裂；能 安全控制大的渗流量*地震：接近地表面的岩层中弹性波传播所引起的震动*地震波：分为体波（在介质内部传播