工程地质讲义.docx

1、工程地质讲义工程地质学习指导纲要第一部分? 本门课程的自学指导一、本门课程的性质、地位和作用本门课程分为三部分：第一部分系统地阐述了工程地质学的基础理论，包括矿物、岩石、地质构造、第四纪地貌和地下水；第二部分是工程地质知识，包括岩土体的工程地质性质，常见地质灾害等；第三部分是主要工程地质环境问题及工程地质勘察。重点介绍了地质构造、岩土体的工程地质性质，常见地质灾害和工程地质环境问题，为土木工程的设计，施工及项目管理人员分析和研究工程地质环境提供了较为泵统的工程地质基础知识。通过学习，应掌握工程地质学基础知识，联系实际进行相关计算、试验，分析各种工程地质条件、情况，用于指导实际工作；培养具有较强

2、的专业知识、综合素质、独立工作能力的社会应用型人才。二、本门课程的体系结构、基本内容全书共9章，附A、B、C、D试验，具有重点突出、密切结合我国土建类本科专业要求及课程设置的实际，充分反映岩土工程和工程地质学科的新成果和新进展。工程地质学具体包括地壳及其物质组成、地层与构造、第四纪地貌、土体的工程地质特征、岩体的工程特征、地下水、常见地质灾害、工程地质环境、岩土工程勘察、土体试验等方面的内容，是一门理论性和实践性都较强的课程。 全书共9章，附A、B、C、D试验，分四个单元进行学习。三、本门课程的自学和考试要求在本课程的教学具体安排中，每一章都在开头规定了学习目的和要求。在最后列出了考核目标。前

3、者是对自学的要求，后者则是对考试的要求。学员要根据学习目的和要求来自学，按照考核目标来检查自己学习的情况。考核目标包括考核知识点和考核要求。考核知识点是对考试内容的一般要求，明确考试所涉及的知识面。也就是说，凡考核知识点的内容都在考试范围之内，凡不在考核知识点的内容都不在考试范围内。考核要求是对考试内容的知识能力层次的具体要求，分为识记、领会和应用三个层次。所谓“识记”，是指课程内容中的基本概念、原理和运作过程的知识。识记是最低层次的要求。凡要求识记的内容，学员要能够准确掌握，并记住。识记的内容多是以名词解释、选择、简答等题型来考核的。所谓“领会”，是指在识记的基础上，对围绕基本概念、原理和运

4、作过程的相关知识、相互关系和互动原理与影响能够理解。领会是对学生知识能力的较高层次的要求。领会也就是要求在识记的基础上理解，因此凡要求领会的内容，学员应在记忆、理解的基础上掌握问题的全部要点，不仅要掌握该概念、原理、方法的基本知识和基本理论，而且应了解和掌握该知识和理论的产生、发展及与相关知识、理论的关系。领会的内容一般是通过选择、简答、论述或案例分析的题目来考核的。所谓“应用”，是指结合识记和领会的基础知识、原理和互动关系，能够分析和解决实际问题。应用是对学员知识能力的最高要求，其目的是使学员能够在领会的基础上，运用所学的基本知识和基本理论去分析和解决有关的理论和实际问题，因此，应用题的考核

5、要求是考核学员解决实际问题的能力和技能。选择、简答、论述和案例分析题目都可考核应用的内容。本课程以自学为主，以任课教师的面授、辅导及串讲为辅。要求学员在预习的基础上，带着问题参加面授、辅导及串讲，进而以听课笔记和教学实施计划为纲，以自学指导纲要为主要参考资料，通过认真研读教材把该门课程学好，条件具备的学员还应广泛阅读相关资料，以进一步提高该门课程的学习水平。四、学习本门课程的方法和应注意的问题本门课程的学习以自学为主，面授为辅；在通读教材的基础上，听取辅导教师面授，并认真完成相关的作业和练习。学习中应注意比较各种城镇基础设施工程规划异同，便于掌握基本概念、基本理论、基本知识；学会联系实际分析、

6、解决问题。学习本课程应处理好以下几个问题：1、如何正确处理好教学具体安排与教材的关系；2、如何通读教材，从整体上了解教材的基本内容；3、如何分编、分单元章节系统学习；4、如何全面掌握教材的内容，同时又要突出重点；5、如何结合实际学习教材的内容；6、如何处理好自学与助学的关系；7、如何处理好学习与练习的关系；8、如何联系相关课程学习教材的内容；五、本课程考核的试卷结构和题型分析本课程的考试试卷总分为80分，卷面得分达到48分即为合格。按照本课程教学实施计划的要求，试卷中各种题目体现的考核要求所占的分数比例为：识记部分占25，领会部分占35，应用部分占40。试题的难易度分为容易、较容易、难、较难四

7、个等级，每份试卷中题的难易度所占的分数比例一般为：易题占16分、较易题占24分、较难题占24分，难题占16分。不同能力层次的考核要求在不同难易的题目中都可表现出来，因此，不能将不同能力层次的考核要求与试题的难易度等同起来，当然，一般说来，单项选择题多为容易类题，名词解释和多项选择题多为较容易类题，简答题多属较难题，而论述和案例分析题多属于难题。但是，单项选择题中也会有较难的，多项选择题中也有难的，简答题中也有较易类题目，案例分析题也并非全为难题。本课程的试题由主观性试题和客观性试题两部分组成。客观性试题答案单一，学员不能做出与标准答案不同的答案；而主观性试题的内容开放性强，标准答案也只能是参考

8、性的，学员可以根据自己的理解，用自己的语言来解答。但是，客观性试题也并非只考核识记的内容，也不是靠死记硬背，也可以考查学员综合适用基本知识和基本理论的能力。因此，学员在学习中要将学习的重点放在对基本知识、基本理论的掌握、理解和综合运用上，要放在提高自己解决实际问题的能力和技能上。按照教学实施计划的要求，本课程学习考试的试卷题型包括选择题、名词解释题、简答题和辨析题、论述题和案例分析题等题型。选择题。要求学员从数个备选答案中选取正确的答案，以考查学员对相关内容的理解、鉴别能力。选择题的命题范围极广，既可考基本概念、基本知识、基本理论，也可考查对基本知识、理论的领会、运用。由于选择题的题量多，因而

9、它几乎能覆盖到每一章。选择题包括单项选择和多项选择。选择题题目虽多，但分值较低。名词解释题，实际上考查的是学员对基本要领的掌握程度。学员在回答基本要领时，可以与教材上的表述不同，但其基本要点不能错。简答题和辨析题，一般考查学员对基本知识和基本理论的掌握程度，它既考查学员对基本知识的全面掌握程度，又考查学员的理解和综合能力。论述题，是就某一重要的理论和实际问题进行说明或阐述。这类题目难度大，要求高，分值也高，以考查学员的综合能力为主。案例分析题，是考查学员能运用理论知识分析、解决实际生活中的问题。案例分析题多为综合性，需以多方面的知识解答。本课程为闭卷考试，卷面成绩占80%，平时成绩占20%；考

10、试题型与自学指导纲要中的自测练习题相同。第二部分?本门课程的内容辅导学习第一单元提示绪论一、学习重点（一）基本概念1、地壳：地球的表层称为地壳。地壳既是人类的矿产资源的埋藏地和工程建设的所在地，也是建设材料的主要来源地，所以，地壳是构成人类生存和工程建设的环境和物质基础，是许多学科的主要研究对象。2、地质环境：通常将岩石圈和大气圈、水圈、生物圈统称为地质环境。3、工程地质学：工程地质学正是为了满足工程建设的需要而形成的一门科学。也就是说工程地质学是研究在工程设计、施工和运行过程中，合理地利用自然地质资源、正确地改造不良地质条件和最大限度地避免地质灾害等问题的科学。（二）基本知识和基本理论1、工

11、程地质学的研究对象和任务地壳主要由岩石圈组成，它和大气圈、水圈、生物圈的相互作用共同形成人类生活和活动的环境空间。（1）人类活动与地质环境的关系是相互依存、相互制约的关系。人类的所有工程都建造于地壳表层一定的地质环境中，地质环境会以一定的作用方式从安全、经济和正常使用三个方面影响制约人类的工程建设。人类的各种工程活动，又会反作用于地质环境，使自然地质条件发生变化，影响工程设施的稳定和正常使用，甚至威胁到人类的生活和生存环境。（2）人类的工程活动之前应完成以下基本任务：阐明建设地区的工程地质条件，井指出对工程建设的有利和不利因素；论证：工程建设场地所存在的工程地质问题，进行定性和定量的评价，作出

12、确切结论；选择地质条件优良的建设场地，并根据场地工程地质条件对工程布置提出建议；根据所选定地点的工程地质条件和存在的工程地质问题，提出有关工程类型、规模、结构和施工方法的合理建议，保证工程的正常施工和使用；研究工程兴建后对地质环境的影响，预测其发展演化趋势，提出利用和保护地质环境的对策和措施；为各种防治不良地质作用的措施和方案的制定、设计及实施提供足够的工程地质资料。（3）工程地质学的基本任务是查明工程建设环境内的工程地质条件，发现工程建设过程中的潜在的工程地质问题。工程地质条件是指与工程建设有关的地质因素的综合。这些因素包括岩土的工程地质特征、地质构造、地貌、水文地质，不良地质现象和天然建设

13、材料等方面，它是一个综合概念。工程地质问题是指工程地质条件与工程建设之间所存在的矛盾或问题。工程地质条件是自然界客观存在的，它能否满足工程建设的需要，则一定要结合工程的类型、结构形式和规模等进行综合分析。2、工程地质学的研究内容及分支学科工程地质学的主要研究内容和分支学科如下：（1）岩土的工程地质性质“工程岩土学”、“土质学”等。（2）动力地质作用“动力工程地质学”等。（3）工程稳定性“土力学”、“岩体力学”等。（4）岩土工程设计理论或方法“岩土工程学”。（5）区域工程地质“区域工程地质学”。（6）环境工程地质“环境工程地质学”。（7）工程地质勘察理论和技术勘察理论和技术研究工作虽然一直都未停

14、止，所取得的成果也非常显着，但目前仍属于零星的研究，尚未形成独立的分支学科。3、工程地质学与其他学科的关系动力地质学、矿物学、岩石学、构造地质学、沉积学、第四纪地质学、地貌学和水文地质学等许多地质学的分支学科都是工程地质学的地质基础学科。工程地质问题的研究、分析和解决要以数学、物理学、化学、力学等学科知识为基础，因而工程地质学与这些学科的关系十分密切。工程地质学还与环境科学及许多工程应用技术科学科之间存在均较密切的联系。4、工程地质学的发展历史工程地质学在国际上成为地质学的一门独立分支学科仅有70多年的历史。我国的工程地质学是在新中国成立后才发展起来的。20世纪50年代初由于经济和国防建设的需

15、要，地质部成立了水文地质工程地质局和相应的研究机构，在地质院校中设置水文地质工程地质专业，培养专门人才。1979年11月成立了中国地质学会工程地质专业委员会，并召开了我国首届工程地质大会，至今已召开了四届大会和多次专题性学术讨论会。于1989年成立了全国地质灾害研究会，并办有专门的学报。5、学习方法 本书编写的宗旨是为了使土建类专业学生能掌握工程地质学最基本的原理与方法，学生在学习过程中，切忌生吞活剥，死记硬背，主要应掌握分析研究问题的思路和方法，以便在以后的实际工作中用以解决所谓到的问题。（三）本章节的学习重点和难点1、工程地质学的基本概念。2、工程地质学的研究对象和任务。二、自测练习题（一

16、）判断与改错题1、地壳主要由水圈组成，它和大气圈、岩石圈、生物圈的相互作用共同形成人类生活和活动的环境空间。2、工程地貌学的基本任务是查明工程建设环境内的工程地质条件，发现工程建设过程中的潜在的工程地质问题。（二）名词解释题1、地壳；?2、地质环境；?3、工程地质学地质环境。（三）单项选择题1、? 是构成人类生存和工程建设的环境和物质基础，是许多学科的主要研究对象。A、地壳；?B、地质；?C、地理； D、大地。2、工程地质? 是指与工程建设有关的地质因素的综合。A、勘察；?B、因素；?C、问题；?D、条件。3、工程地质? 是指工程地质条件与工程建设之间所存在的矛盾或问题。A、勘察；?B、因素；

17、?C、问题；?D、条件。4、工程地质学在国际上成为地质学的一门独立分支学科仅有? 多年的历史。A、50；?B、60；?C、70；?D、80。5、? 年11月成立了中国地质学会工程地质专业委员会，并召开了我国首届工程地质大会。A、1958； B、1966；?C、1979； D、1981。6、于? 年成立了全国地质灾害研究会，并办有专门的学报。A、1966； B、1973； C、1979； D、1989。（四）多项选择题1、通常将? 统称为地质环境。A、岩石圈；? B、大气圈；?C、水圈；? D、生物圈。2、人类的所有工程都建造于地壳表层一定的地质环境中，地质环境会以一定的作用方式从? 方面影响制

18、约人类的工程建设。A、安全；?B、经济；?C、正常使用；?D、社会。3、工程地质条件是指的地质因素包括岩土的工程地质特征? 和天然建设材料等方面，它是一个综合概念。A、地质构造；?B地貌、；?C、水文地质；?D、不良地质现象。（五）简答题1、工程地质学的基本任务是什么？2、工程地质学的学习方法是什么？（六）辨析题1、人类的各种工程活动，不会反作用于地质环境，与人类的生活和生存环境无关。（七）论述题1、试述人类的工程活动之前应完成的基本任务？三、自测练习题参考答案（一）判断与改错题。1、错；?2、错。（二）名词解释题。略（见教材和本章学习提示）（三）单项选择题。1、A；2、D；3、C；4、C；5

19、、C；6、D。（四）多项选择题。1、ABCD； 2、ABC；?3、ABCD。（五）简答题。略（见教材和本章学习提示）（六）辨析题。1、错。理由：人类的各种工程活动，又会反作用于地质环境，使自然地质条件发生变化，影响工程设施的稳定和正常使用，甚至威胁到人类的生活和生存环境。（七）论述题。略（见教材和本章学习提示）第1章?地壳及其物质组成一、学习重点（一）基本概念1、地壳：地球内部圈层中位于莫霍面以上的部分(即最上一圈)称为地壳，由岩石组成，表面凸凹不平。地壳厚薄不等，大约变化于570 km之间。2、矿物：矿物是地壳中各种地质作用的产物，是地壳中由一种或几种化学元素所组成的自然物体。3、岩石是在各

20、种不同地质作用下所产生的，由一种或多种矿物有规律地组合而成的矿物集合体。（二）基本知识和基本理论1、地壳可分为大陆地壳和海洋地壳两种类型。大陆地壳厚度大，平均厚度约为33 km，我国青藏高原地区最厚达70km。海洋地壳厚度小，平均厚度为6km，最厚处也只有8 km。（1）根据地壳组成物质的差异，又可将地壳分为两层，上层叫硅铝层，下层叫硅镁层。?硅铝层又称花岗岩质层，包括沉积岩层和花岗岩层。硅镁层又称为玄武岩层，因为它的平均化学组分和玄武岩相似，所以用分布最广的玄武岩为代表。（2）地壳的物质组成：无论是地壳的上层花岗岩质层，或是地壳的下层玄武岩质层，都是由多种类型的岩石组成的。前者以花岗岩等花岗

21、岩质岩石为代表，按照成因，可将构成地壳的岩石归纳起来分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。地壳是由岩石组成的，岩石是由矿物组成的，矿物是由自然元素或自然化合物组成的，因此，化学元素是组成地壳的基本物质。这里着重介绍地壳的化学组成问题。地壳中最主要的9种元素在地壳中的质量分数如下：氧(O)，钠(Na) ?硅(Si),镁(Mg),铝(A1),钾(K),铁(Fe) ,氢(H),?钙(Ca) ,其他.地壳中的化学元素，除少量以自然元素产出外，大部分以化合物的形式出现，其中以氧化物最为常见。地壳中岩石的主要成分就是由这些氧化物和含氧盐类(如硅酸盐、铝硅酸盐等)构成的。2、矿物通常以固态存在地壳中，只有极少数

22、是液态(如自然汞)和气态(如天然气、H2S)。矿物是自然元素在地壳中经各种地质作用形成的，在一定的地质条件下相对稳定的单质或化合物，它是组成地壳的肉眼可见的物体单位。（1）矿物的基本特征矿物的形态是指矿物单体或集合体的形状。晶体形态是其成分、内部结构的外在反映，具有一定成分和内部结构的矿物具有一定的晶体形态特征。矿物的物理性质，主要取决于矿物本身的化学成分与内部结构。矿物的物理性质包括光学性质(颜色、条痕、光泽)和解理、断口、密度、硬度等其他物理性质。矿物的其他性质：磁性、导电性（2）矿物分类和常见矿物矿物分类，矿物的分类方法很多，有结晶分类、工业分类、成因分类、化学分类、结晶化学分类等。比较

23、合理的矿物分类是按晶体化学原则所作的分类。3、岩石根据成因，岩石可以分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。（1）岩浆岩。火山喷发时，从地壳探部喷出大量炽热气体和熔融物质，这些熔融物质就是岩浆。岩浆具有很高的温度(8001300)和很大的压力(大约在几百兆帕以上)。它从地壳深部向上侵入过程中，有的在地下即冷凝结晶成岩石，叫侵入岩；有的喷射或溢出地表后才冷凝而成岩石，叫喷出岩。这些由岩浆冷凝、固结而成的岩石通称岩浆岩。岩浆岩的产状、结构和构造岩浆岩的产状岩浆岩产状是指岩体的大小、形状及其与围岩的接触关系。A、喷出岩的产状。常见的喷出岩有火山锥和熔岩流。B、侵入岩的产状。侵入岩按距地表的深浅程度，又分为

24、浅成岩(成岩深度3km)和深成岩。浅成岩一般为小型岩体，产状包括岩脉、岩床和岩盘；深成岩常为大型岩体，产状包括岩株和岩基等。岩浆岩的结构是指岩石中矿物的结晶程度、晶粒大小、晶体形状以及矿物间结合关系。由于岩浆的化学成分和冷凝环境不同、冷凝速度不一样，因此岩浆岩的结构也就存在差异。a粒状结晶结构(显晶质结构)；b隐晶质结构；c玻璃质结构；d.斑状结构。岩浆岩的构造：指岩石中矿物集合体的形态、大小及其相互关系，它是岩浆岩形成条件的反映。常见的构造有：a块状构造 ； b流纹构造； c气孔构造与杏仁构造。（2）沉积岩沉积岩一般是指由地壳上原有的岩石遭风化、剥蚀作用破坏所形成的各种松散物质和溶解于水的化

25、合物质经搬运、沉积和成岩作用而形成的层状岩石。此外，还有一些是由火山喷出的碎屑物质和由生物遗体组成的特殊沉积岩。沉积岩的物质组成。沉积岩的物质成分来源有三个方面，其中主要是母岩风化的产物，其次是火山喷发的物质和生物及其作用的产物。沉积岩的结构：是指构成沉积岩颗粒的性质、大小、形态及其相互关系。常见的沉积岩结构有以下几种：a、碎屑结构；b、泥质结构；c、结晶粒状结构；d、生物结构。沉积岩的构造：是指沉积岩各组成部分的空间分布和配置关系。如层理、层面构造、结核。沉积岩分类。沉积岩按成因、物质成分和结构特征分为碎屑岩、粘土岩和化学和生物化学岩三大类。几种常见的沉积岩：a、碎屑岩：火山碎屑岩（火山集块

26、岩、火山角砾岩、火山凝灰岩）、正常沉积碎屑岩（砾岩及角砾岩、砂岩、粉砂岩）。b、粘土岩：粘土岩具有典型的泥质结构，质地均匀，有细腻感，断口光滑。常见的粘土岩有页岩和泥岩。化学岩和生物化学岩：碳酸盐岩（石灰岩、白云岩、泥灰岩）、铁质岩、铝质岩、锰质岩、磷质岩、硅质岩、盐岩、可燃有机岩（煤、油页岩、石油）（3）变质岩。已有的岩浆岩或沉积岩在高温、高压及其他因素作用下，矿物成分、结构构造方面发生质变，形成新的岩石，这种变了质的岩石称变质岩。由岩浆岩变质的叫正变质岩，由沉积岩变质的叫副变质岩。变质岩的矿物成分。组成变质岩的矿物，除含有岩浆岩和沉积岩中的矿物外，还有一部分为变质岩所特有的矿物。a、岩浆岩

27、中的主要矿物，如石英、长石、石母、角闪石、辉石等。b、沉积岩中常见的典型矿物，如方解石、白云母等，在变质岩(主要是大理岩)中也可大量出现。c、变质岩中广泛分布片状、纤维状、针状、柱状矿物。变质岩的结构。变质岩的最主要结构是重结晶作用形成的变晶结构。根据组成矿物的粒度、形态及相互关系，变晶结构又分为等粒变晶结构、斑状变晶结构、鳞片和纤维状变晶结构三种，此外还有变余结构等。变质岩的构造。变质岩的构造是指矿物排列的特点。变质岩的常见构造有：片麻构造、片状构造、千枚构造、板状构造、块状构造。变质岩的分类。变质岩的种类繁多，命名又较复杂，一般根据变质作用类型、岩石的构造、结构特点，对变质岩进行分类。常见

28、的变质岩：板岩类、干枚岩类、片岩类、片麻岩类、变粒岩类、石英岩类、大理岩类、角岩类、构造角砾岩、糜棱岩。（三）本章节的学习重点和难点1、地壳的概念、组成。2、矿物的组成及类型。3、岩石的组成及类型。二、自测练习题（一）判断与改错题1、根据地壳组成物质的差异，又可将地壳分为两层，上层叫硅镁层，下层叫硅铝层。2、地壳可分为大陆地壳和海洋地壳两种类型。3、深成岩一般为小型岩体，产状包括岩脉、岩床和岩盘。4、沉积岩的构造，指岩石中矿物集合体的形态、大小及其相互关系，它是岩石形成条件的反映。5、岩浆岩常见的构造有块状构造、流纹构造、气孔构造和杏仁构造。（二）名词解释题1、地壳；?2、矿物；?3、岩石。（

29、三）单项选择题1、? 是地壳中各种地质作用的产物，是地壳中由一种或几种化学元素所组成的自然物体。A、矿物；?B、岩石；?C、变质岩； D、岩浆岩。2、地壳中的化学元素，除少量以自然元素产出外，大部分以化合物的形式出现，其中以? 最为常见。A、硫化物；?B、氧化物；?C、氮化物；?D、氢化物。3、比较合理的矿物分类是按晶体? 所作的分类。A、形成原因；?B、外部形状；?C、物理性质；?D、化学原则。4、侵入岩按距地表的深浅程度，以? 为界，又分为浅成岩和深成岩。A、1km；?B、2km；?C、3km；?D、4km。5、沉积岩的? ，是指构成沉积岩颗粒的性质、大小、形态及其相互关系。A、物质组成；

30、?B、结构；?C、构造； D、分类。6、? 又称为玄武岩层，因为它的平均化学组分和玄武岩相似，所以用分布最广的玄武岩为代表。A、硅铝层； B、硅镁层； C、硅氧层； D、硅铁层。7、? 常为大型岩体，产状包括岩株和岩基等。A、浅成岩； B、深成岩； C、沉积岩； D、石灰岩。8、沉积岩的? ，是指沉积岩各组成部分的空间分布和配置关系。A、物质组成； B、构造； C、结构； D、分类。? 9、矿物的是指矿物? 单体或集合体的形状。A、构造；?B、形态； C、结构；D、分类。10、大陆地壳厚度大，平均厚度约为? km，我国青藏高原地区最厚达70km。A、23； B、33； C、36； D、46。（

31、四）多项选择题1、根据成因，岩石可以分为? 几大类。A、岩浆岩；? B沉积岩、；?C、变质岩；? D、石灰岩。2、岩浆岩的结构，是指岩石中矿物的? 。A、结晶程度；?B、晶粒大小；?C晶体形状、；?D、矿物间结合关系。3、常见的沉积岩结构有以下几种? 。A、碎屑绍构；?B、泥质结构；?C、结晶粒状结构；?D、生物结构。4、沉积岩分类，沉积岩按成因、物质成分和结构特征分为? 几大类。?A、碎屑岩；?B、粘土岩；?C化学岩；?D、生物化学岩。 5、变质岩中广泛分? 矿物。A布片状、；?B、纤维状；?C、针状；?D、柱状。（五）简答题1、地壳的物质组成有哪些？2、矿物的基本特征是什么？3、大陆地壳与海洋地壳有何区别？4、什么是岩浆岩的产