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1、工程地质学复习全资料整理打印版1.工程地质条件：与工程建筑有关的地质要素统称为工程地质条件，包括建筑场地及其邻近地区的地形地貌、地层岩性、地质结构、水文地质、自然地质作用与现象等。2.工程地质学：是介于地质学和工程学之间的一门边缘交叉学科，它研究在工程设计、施工和营运的实施过程中，合理的处理和正确的使用自然地质条件和改造地质条件等地质问题。第2章 岩石的成因类型及其工程地质特征地球的构造地壳(crust)：由固体岩石构成，分硅铝层(花岗岩层)和硅镁层(玄武岩层)。地幔(mantle)：上地幔主要是硅氧，呈熔融状态，是岩浆的发源地；下地幔主要是铁镁氧化物和硫化物。地核(core)：由铁镍组成，密

2、度大。外核是液态的，核是固态。地壳运动主要起因于地幔物质的对流组成地壳的化学成分，含量由多到少依次为O(49.13%)、Si、Al、Fe、Ca、Na、Mg 2.1 主要造岩矿物2.1.1 矿物的基本概念地壳由岩石组成，岩石由矿物组成。矿物(mineral)：地壳中的元素在各种地质作用下行程的天然单质或化合物。其中构成岩石的矿物称为造岩矿物。2.1.2 矿物的物理性质矿物的物理性质决定于矿物的化学成分和部构造矿物的颜色和条痕 颜色：由矿物对可见光波的吸收作用产生。自色：（矿物的化学成分和晶体结构所组成的）矿物的本身的颜色他色：某些杂质引起的颜色条痕：矿物粉末的颜色。矿物的透明度和光泽矿物表面对可

3、见光的反射能力。分为：金属光泽、半金属光泽、非金属光泽。造岩矿物大部分属于非金属光泽。 具体又分为：玻璃光泽 珍珠光泽 丝绢光泽 油脂光泽和树脂光泽 金刚光泽 土状光泽透明度是指矿物允许可见光透过的程度。矿物的硬度矿物抵抗外力机械作用的强度。硬度是矿物的一个重要鉴定特征，鉴别矿物硬度时，是用两种矿物对划的方法来确定矿物的相对硬度。由软到硬分十度，称为摩氏硬度计：1-滑石2-石膏3-方解石 4-萤石5-磷灰石 6-正长石7-石英8-黄玉9-刚玉10-金刚石 解理和断口解理受外力作用，矿物能沿一定方向破裂成平面的性质。 分为：极完全、完全、中等或不完全解理断口受外力打击后，无规则地沿着解理面以外方

4、向破裂。 断口形态有：贝壳状断口，残差状断口，锯齿状断口，平坦状断口解理的完全程度和断口是互相消长的。密度弹性、挠曲、延展性2.1.3 常见主要造岩矿物自然界产生的矿物3000种主要造岩矿物（常见矿物） 化学成分 : 硅酸盐、氧化物、硫化物、卤化物、碳酸盐等常见矿物: 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、蒙脱石矿物鉴别 pp.9 表2-2常见造岩矿物的肉眼鉴定抓住主要特征。 综合考虑颜色、晶形、光泽、解理、硬度。考虑矿物生成条件及共生矿物。工具：小钢刀、放大镜、稀盐酸等。2.2 岩石按

5、成因分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩。地质作用岩浆作用、外力地质作用、变质作用2.2.1 岩浆岩岩浆是产生于地下的高温熔融体，成分以硅酸盐为主，还具有数量不等的的挥发性成分。岩浆沿着地壳薄弱带侵入地壳或喷出地表，温度、压力降低，最后冷凝形成岩浆岩。根据冷凝成岩浆岩的地质环境的不同，将岩浆岩分成三类：深成岩：岩浆侵入地壳某深处（约距地表3km）冷凝而成的岩石；由于岩浆压力和温度较高，温度降低缓慢，组成岩石的矿物结晶良好。浅成岩：岩浆沿地壳裂缝上升距地表较浅处冷凝而成的岩石；由于岩浆压力小，温度降低较快，组成岩石的矿物结晶较细小喷出岩：岩浆沿地表裂缝一直上升喷出地表，冷凝形成的岩石；在地表的条

6、件下，温度降低迅速，矿物来不及结晶或结晶较差，肉眼不易看清楚。岩浆岩的分类与产状根据岩浆冷凝环境岩浆岩的矿物成分常见的岩浆岩矿物只有67种，除石英是氧化物外，其它都是硅酸盐和铝硅酸盐矿物。分布最广的是长石，占岩浆岩总质量的63%，其次是石英、辉石、角闪石和云母。组成岩浆岩的矿物，根据颜色，可分为浅色矿物和深色矿物： 浅色矿物：有石英、正长石、斜长石及白云母等。深色矿物：有黑云母、角闪石、辉石及橄榄石等。岩浆岩根据SiO2含量，可分为：酸性岩类（SiO2含量65%）：矿物成分以石英、正长石为主，并含有少量的黑云母和角闪石；岩石的颜色浅，比重轻。中性岩类（SiO2含量5265%）：矿物成分以正长石

7、、斜长石、角闪石为主，并含有少量的黑云母及辉石；岩石的颜色比较深，比重比较大。基性岩类（SiO2含量4552）：矿物成分以斜长石、辉石为主，含有少量的角闪石及橄榄石；岩石的颜色深，比重也比较大。超基性岩类（SiO2含量45）：矿物成分以橄榄石、辉石为主，其次有角闪石，一般不含硅铝矿物；岩石的颜色很深，比重很大。 岩浆岩的结构岩浆岩的结构主要指组成火成岩矿物颗粒的大小和结晶程度等最常见的有：1、显晶质结构-深层侵入岩。2、斑状结构-浅成岩或喷出岩。3、隐晶质结构-喷出岩及浅成岩。4、玻璃质结构-喷出岩。岩浆岩的构造岩浆岩的构造指矿物在岩石中的组合方式和空间分布情况。常见构造：块状构造流纹状构造气

8、孔状杏仁状构造代表性岩石：花岗岩、闪长岩、辉长岩、流纹岩、安山岩、玄武岩、辉绿岩。2.2.2 沉积岩沉积岩是由沉积物质固结变硬产生的，是地壳表面分布最广的一种层状岩石，占地壳表面积的75%. 矿物成分 通常为：碎屑矿物【主要是石英和黏土矿物】和化学矿物（生物化学）【碳酸盐矿物方解石、文石、白云石、菱铁矿】沉积岩的结构 指沉积岩颗粒的性质、大小、形态及其相互关系，主要两类结构：碎屑结构、非碎屑结构。碎屑结构: 由碎屑物质胶结形成(按胶结物的成分，可以分为：硅质胶结,铁质胶结,钙质胶结,泥质胶结其强度依次降低)泥质结构: 泥岩、页岩的主要结构结晶结构: 石灰岩、白云岩的主要结构生物结构: 生物遗体

9、组成，贝壳结构、珊瑚结构等沉积岩构造：1、层理构造：平行层理、交错层理2、递变层理3、波痕与泥裂沉积岩层理及识别（利用交错层理和泥痕及沉积律判断岩层顶底面）2.2.3 变质岩变质岩是由原来的岩石(岩浆岩、沉积岩和变质岩)在地壳中受到高温、高压及化学成分加入的影响，在固体状态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的新的岩石。变质作用的因素: 在变质因素的影响下，促使岩石在固体状态下改变其成分、结构和构造的作用，称为变质作用。引起变质作用的主要因素是：高温、高压和新化学成分的加入。变质岩的矿物成分在变质岩的矿物成分，除保留有原来岩石的矿物，还有变质矿物，如石榴子石、滑石、绿泥石、蛇纹石等，变质矿物是变

10、质岩所特有的，可把变质岩与其他岩石区别开来。（特征性矿物：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、石墨等）变质岩的结构(变质岩几乎全部是结晶结构，但其结晶结构主要经过重结晶作用形成，故称为变晶结构以示区别，如粗粒变晶结构，斑状变晶结构等。若变质作用不彻底，则在形成的变质岩中残留有变质前原来岩石的结构特征，则称为变余结构。)变晶, 变余变质岩的构造主要的是变成构造和变余构造变成构造有：片理构造、片麻状构造、板状构造, 斑点构造, 块状构造, (如果岩石主要由粒状矿物组成时，则成致密块状构造，如岩和石英岩等。)根据变质作用分类：接触变质、区域

11、变质、混合岩化、动力变质常见变质岩：板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、石英岩、岩2.2.4 三大类岩石的肉眼鉴别岩浆岩的鉴别先看岩石整体颜色的深浅分析岩石的结构和构造分析岩石的主要矿物成分，确定岩石的名称(岩浆岩的结构和构造特征，是岩石生成环境的反映。如果岩石是全晶质粗粒、中粒或似斑状结构，说明很可能是深成岩：如果是细粒、微粒或斑状结构，则可能是浅成岩或喷出岩；如果斑晶细小或为玻璃质结构，则为喷出岩；如果具有气孔、杏仁或流纹状构造，则为喷出岩。)沉积岩的鉴别鉴别沉积岩时，可以先从观察岩石的结构开始，然后再作进一步分析，确定岩石的名称。触摸有明显含砂感的，一般是属于碎屑岩类的岩石。断裂面暗淡呈土状，硬

12、度低，触摸有滑腻感的，一般多是粘土类的岩石。具结晶结构的可能是化学岩类变质岩的鉴别鉴别变质岩时，可以先从观察岩石的构造开始，确认其属于块状构造还是片理构造，然后根据矿物成分再作进一步分析，确定岩石的名称块状构造变质岩岩和石英岩两者都具变晶结构，颜色较浅。但岩主要由方解石组成，硬度低，遇盐酸起泡，石英岩硬度高。第三章 地质年代地球发展的时间段落称为地质年代。岩层的地质年代有两种表示方法：绝对地质年代(表示地质事件发生至今的年龄（多少年）称为绝对年代)相对地质年代(表示地质事件发生的先后顺序为相对年代相对地质年代不能说明岩层形成的确切时间，但能反映岩层形成的自然阶段，从而说明地壳发展的历史过程)

13、在地质工作中，一般使用相对地质年代地质年代歌新生早晚三四纪，六千万年喜山期；中生白垩侏叠三，燕山印支两亿年；古生二叠石炭泥，志留奥寒武系；震旦青白蓟长城，海西加东到晋宁。地质年代表 (Geological Time Scale)地质时代、地层单位及其代号同位素年龄(百万年Ma)主要地壳运动生物演化阶段宙(宇)代(界)纪(系)世(统)距今年龄阶段动物植物显 生 宙 (PH)新生代(Kz)第 四 纪(Q)全新世(Qh)0.01 喜马拉雅阶段人类出现无脊椎动物继续演化发展被子植物繁盛更新世(Qp2.00 第三纪R晚第三纪(N)上新世(N2)5.30 哺乳动动繁盛中新世(N1)24.60 早第三纪(E

14、)渐新世(E3)38.00 始新世(E2)54.90 古新世(E1)65.00 中生代(Mz)白垩纪(K)Cretaceous晚白垩世(K2)144.00 燕 山 阶 段爬行动物繁盛早白垩世(K1)裸子植物繁盛侏罗纪(J)Jurassic晚侏罗世(J3)213.00 中侏罗世(J2)早侏罗世(J1)三叠纪(T)Triassic晚三叠世(T3)248.00 中三叠世(T2)印支-海西阶段印支阶段早三叠世(T1)古生代(Pz)晚古生代(Pz2)二叠纪(P)Permian晚二叠世(P2)286.00 海西阶段两栖动物繁盛早二叠世(P1)蕨类植物繁盛石炭纪CCarboniferous晚石炭世(C3)3

15、60.00 中石炭世(C2)早石炭世(C1)泥盆纪(D)Devonian晚泥盆世(D3)408.00 鱼类繁盛中泥盆世(D2)裸蕨植物繁盛早泥盆世(D1)早古生代(Pz1)志留纪(S)Silurian晚志留世(S3)438.00 加里东阶段海生无脊椎动物繁盛硬壳动物繁盛中志留世(S2)藻类及菌类繁盛早志留世(S1)奥纪(O)Ordovician晚奥世(O3)505.00 中奥世(O2)早奥世(O1)寒武纪()Cambrian晚寒武世(3)590.00 中寒武世(2)早寒武世(1)隐生宙元古代 (Pt)震旦纪(Z/Sn)Sinian晚震旦世Z2800.00 裸露动物繁盛早震旦世Z1蓟县运动真核生

16、物出现(绿藻)2500.00 五台运动太古代 (Ar)3000.00 原核生出现3800.00 生命现象开始出现沉积岩相对地质年代确定方法地层对比法, 地层接触关系法（不整合接触）,岩性对比法（只使用于一定地区）,古生物化石法沉积岩中保存的地质时期生物遗体和遗迹称为化石，化石的成分常常已变为矿物质，但原来生物骨骼或介壳等硬件部分的形态和部构造却在化石里保存下来。地层接触关系包括：整合、假整合 、不整合 、侵入接触 、沉积接触岩浆岩相对地质年代确定方法：侵入接触(岩浆侵入体的形成年代晚于沉积岩层的地质年代)沉积接触(岩浆岩的形成年代早于沉积岩。)描述 岩浆岩与沉积岩之间的接触关系地层年代的单位与

17、地层单位划分地层年代和地层单位的主要依据是地壳运动和生物演化。每个地质年代都划分有相应的地层。地质年代单位：宙、代、纪、世 年代地层单位：宇、界、系、统 2.3.2 第四纪地质特征第四纪是新生代最晚的一个纪，包括现在在的地址发展历史的最新时期。下限一般定为200万年，分为更新世和全新世，更新世分早、中、晚三个世。第四纪时期地壳有过强烈的活动，把第四纪以来的构造运动称为新构造运动。和第四纪以前的构造运动相区别。第四纪特征:人类出现 冰川作用第四纪沉积物：是指第四纪所形成的各种堆积物。即地壳的岩石经风化、风、地表流水、湖泊、海洋、冰川等地质作用的破坏、搬运和堆积而形成的现代沉积层。第四纪松散沉积物

18、包括：残积物、坡积物、冲积、洪积物、湖泊沉积物、海洋沉积物、沙漠沉积物、冰碛与冰水沉积物、风积物。第4章 地质构造3.1 水平构造和单斜构造地质构造是地壳运动的产物构造运动使岩层发生变形和变位，形成的产物，称为地质构造【水平构造和单斜构造是最简单的地质构造未经构造变动的沉积岩层，形成时的原始产状是水平的，老岩层在下，新岩层在上，称为水平构造。原来水平的岩层，在受到地壳运动影响后，产状发生变动，其中一种简单的形式，就是岩层向同一方向倾斜，形成单斜构造。】3.1.1 岩层产状岩层在空间的位置，称为岩层产状。岩层产状三要素：走向、倾向和倾角走向：指岩层层面与水平面交线的方位角，其表示岩层在空间延伸的

19、方向，如图中AB线。倾向：指垂直走向顺倾斜面向下引出的直线在水平面的投影的方位角，表示岩层在空间的倾斜方向，如图中CD线。倾角：指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，如图中3.1.2 岩层产状的测定及表示方法地质罗盘仪测量走向时，使罗盘的长边紧贴层面，将罗盘放平，圆水准泡居中，读指北针所示的方位角，就是岩层的走向。测量倾向时，将罗盘的短边紧贴层面，注意将罗盘的北端朝向岩层的倾斜方向，圆水准泡居中，读指北针所示的方位角，就是岩层的倾向。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，等倾斜器上的长水准泡居中后，读悬锤所示的角度，就是岩层的倾角。岩层产状的表

20、示方法 1、方位角表示法。常用倾向和倾角表示。如岩层产状310 35 ,310 是倾向方位角，35 是倾角。走向可根据倾向加减90 后得到。2、象限角表示法。常用走向、倾向（象限）和倾角表示。如330 SW30 ，即走向为330 ，倾向为向南西倾斜，倾角为30 （以南北为标准，如北西，北东，南东，南西）3、图示60 长线表示倾向，短线表示倾向，数字表示倾角。如：一组走向为北东30，倾向南东120，倾角35的岩层产状，可写成：N30E，S120E，35或 SE12035地层接触关系包括：整合、假整合 、不整合 、侵入接触 、侵入体的沉积接触，断层接触整合接触: 当沉积区处于相对稳定阶段时，沉积区

21、连续不断地进行着堆积，堆积物的沉积次序是衔接的，产状是彼此平行的，在形成的年代上是顺次连续的，岩层之间的这种接触关系称为整合接触。不整合: 当年代不相连续的两套岩层重叠在一起的构造形迹称为不整合，它是由地壳升降运动产生的。整合、不整合接触 描述的是 沉积地层 间的关系沉积、侵入接触 描述的是 沉积岩和岩浆岩 间的关系不整合包括：平行不整合、角度不整合平行不整合（假整合） 指不整合面上下两套岩层之间的地质年代不连续，缺失沉积间断期的岩层，但彼此间的产状基本上是一致的，看起来貌似整合接触。角度不整合（不整合）指不整合面上下两套岩层间的地质年代不连续，并且两者的产状也不一致，下伏岩层与不整合面相交有

22、一定的角度。这是由于不整合面下部的岩层，在接受新的沉积之前发生过褶皱变动的缘故。倾斜岩层的露头特征V字形法则 1、当岩层倾向与地形坡向相反时相反相同2、当岩层倾向与地形坡向一致，岩层倾角大于地形坡度角时-相同相反3、当岩层倾向与地形坡向一致，岩层倾角小于地形坡度角时-相同相同3.2 褶皱构造：岩层受力而发生弯曲。3.2.1 褶曲褶皱构造中的一个弯曲称为褶曲。褶曲要素：核部、翼、枢纽、轴二、褶曲要素：核部：褶曲中心部位的岩层。翼部：褶曲两侧部位的岩层。轴面：通过核部，大致平分两翼的假想平面。枢纽：轴面与岩层面的交线。（最大弯曲点的连线）。轴迹：轴面与地面或其他任何面的交线。【轴线：轴面与水平面的

23、交线。脊线：褶曲最高点的连线。槽线：褶曲最低点的连线。】3.2.2 褶曲的类型背斜岩层向上拱起的弯曲。向斜岩层向下凹的弯曲。根据轴面产状，褶曲可以分为:直立褶曲, 斜歪褶曲 倒转褶曲 平卧褶曲(轴面水平或近于水平，两翼岩层也近于水平，一翼层位正常，另一翼发生倒转。)翻卷褶皱。根据枢纽产状，褶曲可以分为: 水平褶曲 倾伏褶曲【褶曲的枢纽向一端倾伏，两翼岩层在转折端闭合。当褶曲的枢纽倾伏时，在平面上会看到，褶曲的一翼逐渐转向另一翼，形成一条圆滑的曲线，】褶皱空间组合特征及形态 ：1、通过横向、纵向的观察，找到地层界线、断层线、化石等，观察岩层是否有对称重复出现的现象。2、比较核部与两翼岩层的新老关

24、系，比较两翼岩层的走向和倾斜。3、研究两翼的岩层平面形态。褶皱构造的工程地质评价核部：1、一般特征：岩层变形强烈，岩体较破碎，透水性强，水工建筑物应尽量避开。2、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。3、核部进行洞室施工时应注意洞顶围岩的稳定问题（尤其是向斜核部）。4、洞室布置时洞室的轴线最好大角度与褶皱轴线相交。5、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。因此在岩层构造变形的地下水的影响下公路、隧道工程或桥梁工程在褶皱核部容易遇到工程地质问题。3.3 断裂构造根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，断裂构造可分为节理和断

25、层两类3.3.1 节理节理。指岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。按成因，节理可以归纳为原生节理（成岩过程中形成的节理）和次生节理（岩石成岩后形成的，包括非构造节理和构造节理）。构造节理是岩体受地应力作用随岩体变形而产生的节理，其在空间分布上具有一定的规律性。按节理的力学性质，构造节理可分如下两种：节理 剪节理非构造节理指由非构造因素（成岩作用、外动力、重力等）形成的节理。（3）按与岩层产状关系分类：斜交节理：节理走向与岩层走向斜交。倾向节理：节理走向与岩层倾向平行。走向节理：节理走向与岩层走向平行。顺层节理3.3.2 断层岩体受力断裂后两侧岩块发生显著位移的断裂构造。断层的组成

26、要素 断层面、断层线、断层盘。断层的类型按断层两盘相对运动，断层可分为正断层、逆断层和平移断层正断层-指上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层；正断层一般是由于岩体受到水平应力及重力作用，使上盘沿断层面向下错动而成逆断层-指上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层，逆断层一般是由于岩体受到水平方向强烈挤压力的作用，使上盘沿断面向上错动而成平移（推）断层-由于岩体受水平扭应力作用，使两盘沿断层面发生相对水平位移的断层，其倾角很大，断层面近于直立，断层线比较平直。断层的工程地质评价在确定路线布局、选择桥位和隧道位置时，要尽量避开大的断层及破碎带。 在地壳上升的隆起区域发生剥蚀，在地壳下降的凹陷区

27、域产生沉积。6.6 地震及其效应第5章 地下水赋存于地壳岩石层空隙中各种形式的水统称地下水。岩石中的水：孔隙水、裂隙水、岩溶水地下水类型按埋藏条件分三类：包气带水、潜水、承压水按含水层空隙性质分为：孔隙水、裂隙水、岩溶水埋藏条件含水介质类型孔隙水裂隙水岩溶水包气带水土壤水，上层滞水出露地表的裂隙岩体中季节性存在的水垂直渗透带中的水潜 水各类松散沉积物中的水基岩上部裂隙中的水裸露岩溶蚀岩中的水承压水松散堆积物构成的承压盆地和承压斜地中的水构造盆地、向斜及单斜岩层中的层状裂隙水，断层破碎带中的深部水。构造盆地、向斜及向斜岩溶岩层中的水一、地下水的物理性质：1、温度2、颜色决定于化学成分及悬浮物3、

28、透明度：透明的、微浊的、浑浊的、极浑浊的4、嗅味：含有机质含量5、味道：取决于地下水的化学成分6、导电性：含电解质时，导电性增强二、地下水化学成分矿化度、阳离子、阴离子、气体5.4 地下水对建筑工程的影响地下水位下降引起软土地基沉降；地基基础出现流沙现象及潜蚀对地下水位以下建筑物产生浮托地下水对建筑基础的腐蚀作用（结晶类腐蚀 SO42-；分解类腐蚀 CO2、HCO3-；结晶分解复合类腐蚀 NH4+、CL-、NO3-、Mg2+、）地下水运动水力梯度、地下潜水运动垂直于等水位线下运动。第6章 地表地质作用6.1 风化作用地表及接近地表的岩石在大气、温度、水和生物影响下，使原来岩石在物理性质或化学性

29、质上发生改变的地质作用。影响风化作用的因素：气候、地形地貌、地质构造、地层岩性、生物的因素。6.1.2 风化作用的类型按风化营力的不同，风化作用可分为三大类型：物理风化 化学风化 生物风化风化带划分：风化分带岩石颜色矿物成分岩体破碎特点物理力学性质锤击声全风化带原岩完全变色，常呈黄褐、棕红、红色除石英外，其余矿物多已变异，形成绿泥石、绢云母，蛭石、滑石、石膏、盐类及粘土矿物等次生矿物呈土状，或粘性土夹碎屑，结构已彻底改变，有时外观保持原岩状态强度很低，浸水能崩解，压缩性能增大，手可捏碎发哑声强风化带大部变色，岩块中心部分尚较新鲜除石英外，大部分矿物均已变异，仅岩块中心变异较轻，次生矿物广泛出现岩体强烈破碎， 呈岩块、岩屑、时夹粘性土