岩块和岩体的地质特征概述岩体与岩块本质的区别
第二章岩块和岩体的地质特征
第一节概述
岩体与岩块本质的区别：
①岩体中存在有各种各样的结构面；
②不同于自重应力（场）的天然应力场和地下水。
第二节岩块
一、岩块的物质组成（substance composition）
1．岩块（rock or rock block）
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。
国内外，有些学者又称为结构体（structural element）、岩石材料（rock material）及完整岩石（intact rock）等等。
2．岩石（rock）
具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。
3．岩块的力学性质
一般取决于组成岩块的矿物成分及其相对含量。
造岩矿物五大类：含氧盐、氧化物及氢氧化物、卤化物、硫化物、自然元素。
其中，含氧盐中的硅酸盐、碳酸盐及氧化物类矿物最常见，构成99.9%的岩石。
（1）硅酸盐类矿物：长石、辉石、角闪石、橄榄石及云母和粘土矿物等。
①长石、辉石、角闪石和橄榄石，硬度大，呈粒、柱状晶形，如含此类矿物多的岩石：花岗岩、闪长岩及玄武岩等，强度高，抗变形性能好。多生成于高温环境，易风化成高岭石、水云母等，无以橄榄石的基性斜长石等抗风化能力最差，长石、角闪石次之。
②粘土矿物：属层状硅酸盐类矿物，主要有高岭石、水云母（伊利石）和蒙脱石三类，具薄片状或鳞片状构造，硬度小。含此类矿物多的岩石如粘土岩、粘土质岩，物理力学性质差，并具有不同程度的胀缩性。（2）碳酸盐类矿物
是石灰岩和白云岩类的主要造岩矿物。岩石的物理力学性质取决于岩石中CaCO3及酸不溶物的含量。CaCO3含量↑，如纯灰岩、白云岩等强度高，抗变形和抗风化性能比较好；
泥质含量↑，如泥质灰岩、泥灰岩等，力学性质较差；
硅质含量↑，岩石性质将娈好。
碳酸盐类岩体中，常发育岩溶现象。
（3）氧化物类矿物
以石英最常见，是地壳岩石的主要造岩矿物。
硬度大，化学性质稳定。石英↑，岩块的强度和抗变形性能明显增强。
4．岩块的矿物组成与岩石的成因及类型密切相关
（1）岩浆岩：多以硬度大的粒柱状硅酸盐、石英等矿物为主，物理力学性质一般很好。
（2）沉积岩：粗碎屑岩如砂砾岩等，力学性质很大程度上取决于胶结物成分及其类型；细碎屑岩如页岩、泥岩等，多以片状的粘土矿物为主，力学性质一般很差。
（3）变质岩：与母岩类型及变质程度有关。
浅变质岩如千枚岩、板岩等，多含片状矿物（如绢云母、绿泥石及粘土矿物等），岩块力学性质较差。
深变质岩如片麻岩、混合岩、石英岩等，多以粒状矿物（如长石、石英、角闪石等）为主，力学性质好。
二、岩块的结构与构造（structure and construct）
1．岩块的结构（岩石结构）
指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、形状、排列、结构连结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。
二者对岩块（石）的工程性质影响最大。
（1）岩石中结构连结的类型有两种：
①结晶连结(crystal connect)
如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩。
②胶结连结(cementing connect)
如沉积碎屑岩、部分粘土岩，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。
从胶结物来看，硅质胶结的岩石（块）强度最高，铁质、钙质胶结次之，泥质胶结强度最低，且抗水性差。从胶结类型来看，基底式胶结（a）强度最高，孔隙式胶结（c）次之，接触式胶结（b）最低,见图2.1。
图2.1 碎屑岩胶结类型
（2）微结构面
指存在于矿物颗粒内部或颗粒之间的软弱面或缺陷（空隙），包括矿物解理、晶格缺陷、粒间空隙、微裂隙、微层面及片理面、片麻理面等。
降低岩块的强度，导致岩块力学性质的明显各向异性。
2．岩块的构造
指矿物集合体之间及其与其它组分之间的排列组合方式。
如岩浆岩中的流线、流面构造，沉积岩中的微层状构造，变质岩中的片状构造及其定向构造等等。
三、岩块的风化程度（weathering extent）
风化程度↑，岩块的空隙率和变形随之增大，强度降低，渗透性加大。
如：花岗岩类岩石→破裂→雨水中的H2CO3分解→H2CO3与长石、云母、角闪石等矿物作用→Fe、Mg、K、Na等可溶盐析出与游离SiO2被地下水带走→岩屑、粘土物质和石英颗粒留于原地。
1．定性指标：颜色、矿物蚀变（ablation）程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等。
2．定量指标：
（1）风化空隙率指标（Iw）（Hamral，1961）：
快速浸水后风化岩块吸入水的质量与干燥岩块质量之比。
（2）波速指标（据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001）（附表A.0.3，岩石按风化程度分类）
波速比（Kv）：风化系数（Kf）：
其中：Vcp、Vrp分别为风化岩块和新鲜岩块的纵波速度（m/s）；
、分别为风化岩块和新鲜岩块的饱和单轴抗压强度（Mpa）。
第三节结构面
结构面（structural plane）：指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的宏观地质界面或带。
“不连续面（discontinuities）或节理（joint）”
一、结构面的成因类型
（1）地质成因类型
原生结构面：岩体在成岩过程中形成的。
（包括沉积结构面如层理面、软弱夹层、沉积间断面和不整合面；岩浆结构面；变质结构面）
构造结构面：断层、节理、劈理和层间错动面等。
次生结构面：如卸荷、风化裂隙和次生夹泥和泥化夹层等。
（2）力学成因类型
剪性结构面：剪应力引起，如逆断层、平移断层以及多数正断层。
连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕镜面等现象发育。
张性结构面：拉应力引起。如羽毛状张裂面、纵张及横张破裂面、岩浆岩中的冷凝节理等。
张开度大、连续性差、形态不规则、面粗糙，起伏度大及破碎带较宽等特征。其构造岩多为角砾岩，易被充填。含水丰富，导水性强。
二、结构面的规模及分级
（1）按结构面延伸长度、切割深度、破碎带宽度及其力学效应，可将结构面分为如下5级，见表2－1：（2）从工程地质测绘观点来看，可分为两大类：
表2－1 结构面分级及其特性
级序分级依据地质类型力学属性对岩体稳定性的作用
Ⅰ级延伸数km至数十km以上，破碎带宽约数米至数十米以上。大断层，
区域性断层。属于软弱结构面，构成独立的力学介质单元。影响区域稳定性，山体稳定性。
Ⅱ级延伸数百米至数千米，破碎带宽约数十厘米至数米。较大的断层、层间错动、不整合面及原生软弱夹层等。属于软弱结构面，形成块裂边界。控制工程区的山体稳定性或岩体稳定性。
Ⅲ级延伸数十米至数百米，宽度数厘米至1m左右。各种类型的断层、区域性节理、层面及层间错动带等。多数属于坚硬结构面，少数属软弱结构面。影响或控制工程岩体如地下洞室围岩及边坡岩体的稳定性。
Ⅳ级延伸数十厘米至20～30m，宽度为零至数厘米不等，统计结构面。节理、层面、次生裂隙、小断层、片理、劈理、卸荷裂隙、风化裂隙等。坚硬结构面。影响岩体的完整性和力学性质，是岩体分类及岩体结构研究的基础。
Ⅴ级连续性差，刚性接触的细小或隐微裂面，统计结构面。隐节理、微层面、微裂隙和线理等。硬性（坚硬）结构面。分布随机，降低岩块强度，是岩块力学性质效应基础。
注：结构面内夹有软弱物质者属于软弱结构面，无充填者则属于坚硬结构面。
三、结构面特征及其对岩体性质的影响
主要就Ⅳ级结构面进行讨论。（数十厘米至20～30m，宽度为0至数厘米）
1．产状（结构面与σ1间的关系控制着岩体的破坏机理与强度）
图2.2 结构面产状对破坏机理的影响示意图
（a）结构面与最大主平面的夹角β为锐角，岩体滑动破坏；
（b）当β=0时，横切结构面产生剪断岩体破坏；
（c）当β=90°时，平行结构面的劈裂拉张破坏。
σ1-σ3=2（cj+σ3tgφj）/［（1-tgφjctgβ）sin2β］,
式中：cj、φj分别为结构面的粘聚力和磨擦角。
2．连续性
反映结构面的贯通程度。用线连续性系数（k1）、迹长和面连续性系数（k2）表示。
图2.3 结构面的连续性系数计算图示
3．密度
反映结构面发育的密集程度，常用线密度（kd）和间距表示。
线密度（kd）：指结构面法线方向单位测线长度上交切结构面的条数。（条/m）
d —间距
4．张开度（e）（mm）
指结构面两壁面间的垂直距离。
5．形态
可从侧壁的起伏形态及粗糙度两方面描述。
起伏形态—平直的、波状的、锯齿状、台阶状和不规则状的。
粗糙度—粗糙系数JRC。
6．充填胶结特征
（1）Fe、Si质胶结的强度最高，往往与岩石强度差别不大；
泥质、易溶盐类胶结的结构面强度最低，且抗水性差。
（2）就充填物成分来说
以砂质、砾质等粗粒充填的结构面性质最好；
以粘土质（如高岭石、绿泥石、水云母、蒙脱石等）和易溶盐类充填的结构面性在最差。
7．结构面的组合（特征）关系
控制着可能滑移岩体的几何边界条件、形态、规模、滑动方向及滑移破坏类型，它是工程岩体稳定性预测与评价的基础。
四、软弱结构面
主要包括原生软弱夹层、构造及挤压破碎带、泥化夹层及其它夹泥层等。
第四节岩体
一、岩体的定义与组成
岩体（rockmass）：指在地质历史过程中形成的，由岩石单元体（或称岩块）和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
二、岩体的结构特征
1．岩体结构（rockmass structure）：指岩体中结构面与结构体的排列组合特征。
包括两个要素或结构单元：结构面和结构体。
2．结构体特征
结构体（structural element）：指岩体中被结构面切割围限的岩石块体。
“岩块”与“结构体”的区别：只有Ⅳ级结构面切割的Ⅳ级结构体才称为“岩块”。
规模（取决于结构面的密度）、形态（柱状、板状、楔状和菱形等）和产状（长轴方向）来描述结构体特征。3．岩体的结构类型划分
见《岩土工程勘察规范》GB50021-2001附录A，表A.0.4
五类：整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂状结构和散体状结构。
三、岩体成因与岩体特征
根据地质学的岩石成因分类，岩体分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
1．岩浆岩（magmatic rock）
以花岗岩和玄武岩最常见。
（1）特点：无层理，产状复杂，其岩相则表现在结晶程度上。
（2）根据岩浆活动方式：
深成岩：抗风化能力弱，完整性差，岩体力学性能差；
浅成岩：岩石力学性质较好，抗风化能力强；
喷出岩：结构复杂，均一性差，各向异性显著，岩体力学性能较差。
2．沉积岩（又叫水成岩）（sedimentary rock）
层理构造，岩体呈层状结构
（1）该类岩石的性质主要取决于胶结物成分，胶结方式及碎屑成分；
（2）其中凝灰岩和凝灰质页岩，结构疏松强度低，抗风化与抗水性能差；
（3）多致密坚硬，强度较高，是良好的建筑石材，但存在岩溶现象。
3．变质岩（metamorphic rock）
一般地，与沉积岩相比，其性质要相对好些。但其中常发育有片理、片麻理等结构面，使岩石连结力减弱并呈现明显的各向异性。
片理（面）：岩石中片状或长条状矿物是连续的平行、定向排列，形成平行、密集而不甚平坦的破裂面。
片麻理：长石为主的粒状矿物中断续夹有部分平行定向排列的片、柱状矿物，是呈带状分布，为一种特殊
的片理构造。
按成因分为三大类：
第五节岩体的工程分类
一、岩块（石）的工程分类
1．迪尔（Deere）和米勒（Miller）的双指标分类（1966年）
单轴抗压强度（）和单轴抗压强度（）与切线模量Et之比值作为分类指标。
2．岩石坚硬程度分类
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
分为五类：
坚硬程度坚硬岩软坚硬岩较软岩软岩极软岩
饱和单轴抗压强度fr（Mpa） f＞60 60≥fr＞30 30≥fr＞5 15≥fr＞5 fr≤5
二、岩体的工程分类
1．岩体质量分级（《工程岩体分级标准》GB50218-94）
采用二级分级法：先按BQ初步分级；然后针对工程岩体特点，考虑天然应力、地下水和结构面的影响，再按修正后的［BQ］分级。
※岩体基本质量（rock mass basic guality）（BQ）：
岩体所固有的影响工程岩体稳定性的最基本属性。它是由岩石坚硬程度和岩体完整程度所决定的。
由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定。
两种方法：定性划分和定量指标。
●定量指标法：
①岩石坚硬程度→岩石单轴饱和抗压强度（Rc），为实测值。当无条件实测时，也可用实测的岩石点荷载强度指数换算：
点荷载强度指数（Point Load Strength Index）：直径50mm圆柱形试件径向加压时的点荷载强度。
②岩体完整程度→岩体完整性系数（Kv），为实测值。当无条件取实测时值，可用指岩体体积节理数（Jv），按表查出。
岩体基本质量指标（BQ）：
BQ=90+3Rc+250Kv
式中，当Rc＞90Kv+30时，取Rc=90Kv+30；
当Kv＞0.04Rc+0.4时，取Kv=0.04Rc+0.4；
其中Kv=（Vpm/Vpr）2
Vpm—岩体弹性纵波速度（km/s）；
Vpr—岩石弹性纵波速度（km/s）。
工程岩体（也叫围岩）的稳定性，除与岩体基本质量的好坏有关外，还受地下水、主要软弱结构面、天然应力的影响。
结合工程特点，考虑各影响因素来修正岩体基本质量指标：
［BQ］=BQ-100（k1+k2+k3）
式中：k1为地下水影响修正系数；
k2为主要软弱面产状影响修正系数；
k3为天然应力影响修正系数。
2．岩体地质力学分类（RMR分类）（Rock Mass Rating）
由南非科学和工业研究委员会（Council for Scientific and Industrial Research）提出的CSIR分类指标值RMR包括岩石强度、RQD值（岩石质量指标定义为“大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数”）、节理间距、节理条件及地下水5种指标。
3．巴顿岩体质量（Q）分类
1974年，挪威岩土工程研究所（Norwegian Geotechnical Institute）的巴顿（Barton）等人提出的“NGI”岩体的隧道开挖质量分类法。其分类指标值Q：
式中：RQD（rock quality designation）为岩石质量指标，由笛尔1964年提出的；
Jn为节理组数；
Jr为节理粗糙系数；
Ja为节理蚀变系数；
Jww为节理水折减系数；
SRF为应力折减系数。
其中RQD/Jn——岩体的完整性；Jr/Ja——结构面（节理）的形态，充填物特征及其次生变化程度；Jw/SRF——水与其它应力存在时对岩体质量的影响。
4．洞室围岩分类
国标《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）
该规范考虑了岩体结构、结构面发育特征、岩石强度及岩体声学性质等指标，将岩体划分为5类，给出了毛洞自稳性的工程地质评价。
三、岩体工程分类的发展趋势
1．采用多因素综合指标的岩体分类
（岩体结构、结构面特征、岩块强度、岩石类型、地下水、风化程度、天然应力状态等）
2．向定性和定量相结合的方向发展；
3．岩体工程分类与地质勘探结合起来；
4．新理论、新方法在岩体分类中的应用；
5．强调工程岩体分类与岩体力学参数估算的定量关系的建立，与工程岩体处理方法、施工方法相结合。
岩石力学总结
第一章 岩块：是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 结构面：是指地质历史发展过程中，在岩体内部形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。（结构面根据地质成因不同分为原生，构造和次生结构面）（结构面对工程岩体的完整性、渗透性、物理力学性质及盈利传递等都有显著地影响） 岩体：是指在地质历史过程中形成的，由岩石单元体（或称岩块）和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存予一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。 第三章 渗透系数的物理意义是介质对某种特定流体的渗透能力，岩石的参透系数表征的就是岩石对水的渗透能力，其取决于岩石的物理性质和结构特征例如岩石中孔隙和裂隙的大小 岩石遇水后体积增大的特性成为岩石的膨胀性 岩石的膨胀性大小主要通过膨胀力和膨胀率两个指标来体现，测定方法由平衡加压法，压力恢复法和加压膨胀法 第四章 弹性指物体在外力作用下发生变形，而当撤除外力后能够恢复原状的性质（线性，非线性） 塑性是指物体在外力的作用下发生不可逆变形的性质 脆性是指物体在力的作用下变形很小时即发生破坏的性质 延性是指物体在力的作用下破坏前能够发生大量的应变的性质，其中主要是塑性变形 黏性指的是在力的作用下物体能够抑制瞬间变形，使变形因时间效应而滞后的性质 岩石单轴压缩试验的目的：通过测定岩石试件在单轴压缩应力条件下的应变值，绘制应力-应变曲线，分析岩石的变形特性，并计算岩石的变形指标 岩石的应变可分为三种：轴向应变εa(试样沿压力方向长度的相对变化)、横向应变εc（试样在垂直于压力的方向上长度的相对变化）和体应变εv（试样体积的相对变化） 岩石典型的全应力-应力曲线：1.微裂隙闭合阶段（OA段）2.弹性变形至微破裂稳定发展阶段（ABC 段）3.裂隙非稳定发展和破坏阶段（CD段）4.破坏后阶段（D点以后） 岩石典型的全应力-应力曲线决定于岩石的矿物质成分和结构特征 岩石记忆：逐级一次循环加载条件下，其盈利-应变曲线的外包线与连续加载条件下的曲线基本一致，说明加、卸过程并未改变岩石变形的习性，这种现象成为~ 回滞环：每次加荷、卸荷曲线都不重合，且围成一环形面积，成为~ 疲劳强度：岩石的破坏产生在反复加、卸荷曲线与应力-应变全过程交点处。这时的循环加、荷试验所给定的应力，成为疲劳强度。 岩石流变力学特性主要包括以下几个方面：（1）蠕变现象：当应力保持恒变时，应变随时间逐渐增长的过程（2）应力松弛：当应变保持恒定时，应力随时间逐渐减小的过程（3）流动特征：时间一定时，应变速率与应力大小的关系（4）长期强度：在长期何在持续作用下岩体的强度 蠕变是指岩石在恒定的荷载作用下，变形随时间逐渐增大的性质 蠕变分为稳定蠕变和非稳定蠕变稳定蠕变型是岩石在较小的恒定应力作用下，变形随时间增加到一定程度后就趋于稳定，最后变形保持一个常数，不在随时间增大。非稳定蠕变型是岩石承受的恒定荷载比较大，当超过某一临界值时，变形随时间的增加不仅不会保持常数，反而变形速率逐渐增加，最终导致岩体的整体失稳破坏了 一个典型的非稳定型蠕变曲线分为瞬间弹性变形阶段、一次蠕变阶段、二次~、三次~ 岩石的强度是指岩石对荷载的抗力，或者成为岩石抵抗破坏的能力 岩石的强度有：抗压强度、抗拉强度和抗剪强度。抗剪强度又有抗剪断强度，抗切强度和弱面的剪切强度三种。 岩石的破坏形式：脆性、延性、弱面剪切破坏 岩石的抗压强度是指岩石试件在单轴压力作用下，抵抗破坏的极限能力，他在数值上等于破坏时的最大压应力
岩土体工程地质类型及特征
一、岩土体工程地质类型及特征 岩土体工程地质类型的划分根据岩土体形成条件、结构、岩性、力学特性及工程地质特征的差别，可分为松散松软堆积层岩类、碳酸盐岩类及碎屑岩类3个岩体类型6个工程地质岩组。 （一）土体工程地质类型及物理力学特征 此岩类的划分根据其结构特征、力学性质及工程特性分为中偏高压缩粘性土类岩组和低压缩碎石土类岩组2个工程地质岩组。 1、中偏高压缩粘性土类岩组 （1）残坡积土（Q el+dl） 残坡积层主要分布于沿线丘陵沟谷坡脚一带，多为紫红色、棕红色粉砂质粘土或浅黄色、灰黄色砂土、亚粘土、粉土夹（含）碎石，沿线厚度不一。残坡积亚粘土天然含水量W18.8～24.00%，天然孔隙比e0.600～0.697，塑性指数Ip 8.4～12.6，液性指数I L0.46～0.60为软塑状，凝聚力C26.6～45.1Kpa，内摩擦角φ10.1～18.7度，压缩系数a0.25～0.40为中～偏高压缩土类。残坡积层的主要工程地质问题是湿陷变形、压缩沉降变形、蠕滑变形。 （2）冲洪积土（Q4al+pl） 冲洪积层主要分布于河床、河滩上，为灰色、浅灰色亚粘土、粘土及褐灰色细、粉砂土及砂砾卵石层，厚度不一。亚粘土天然含水量W21.7～26.50%，天然孔隙比e0.619～0.838，塑性指数Ip 8.4～14.6，液性指数I L0.46～0.87为可塑状，凝聚力C12.9～32.2Kpa，内摩擦角φ7.0～10.3度，压缩系数a0.31～0.47为中～偏高压缩土类。粘
土天然含水量W28.8～34.30%，天然孔隙比e0.838～0.978，塑性指数Ip 20.0～21.3，液性指数I L0.54～0.77为软塑状，凝聚力C22.6～54.7Kpa，内摩擦角φ10.0～10.3度，压缩系数a0.24～0.605为中～高压缩土类。 冲洪积层的主要工程地质问题是湿陷变形、压缩沉降变形、蠕滑变形。 2、低压缩碎石土类岩组 崩坡积土（Q4col+dl） 崩坡积层主要分布于斜坡边缘、高陡斜坡的坡脚处，碎块石成份与地层岩性有关，为黄灰、红褐色亚粘土夹块石、碎石。此类岩组颗粒级别差异大，密实度较高但不均一，透水性较好，为低压缩碎石土类岩组，工程地质问题主要表现为土石滑坡、塌方，不均匀沉降。 线路区段内土体工程地质类型及主要物理力学指标参见表6。 （二）岩体工程地质类型及物理力学特征 根据路线区岩层坚硬程度、抗风化能力、抗溶蚀能力和基本物理力学性 土体工程地质类型及主要物理力学指标表 表6
地质编录土体,岩体
岩土描述 1.土体 成因：残积土、坡积土、崩积土、冲积土、洪积土、风积土、湖积土、海积土、冰积土工程地质特性：黄土、冻土、膨胀土、盐渍土、软土、红黏土、填土 颗粒成分：碎石土、砂土、粉土、粘性土 1.1碎石土（粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50%的土） 描述容及顺序为：名称，颜色，成因类型，物质成份，颗粒级配，形状，风化程度（坚固性），磨圆度，充填物成份性质及其百分比，潮湿度，密实度，对碎石土的成份的描述应指出碎块的岩石名称。充填物为砂土时，应描述其密度、充填物为粘土时应描述其状态，并按其重量估计含量的百分比；无充填物：则研究其空隙大小，颗粒间的接触受否稳定。 密实度鉴别： a、密实：骨架颗粒含量大于总量70%，交错排列，连续接触，井壁稳定，铁镐挖掘困难。 b、中密：骨架颗粒含量介于60%-70%，交错排列，大部分接触，铁镐可挖掘，井壁有掉块现象，取出大颗粒处能保持凹痕面形状。 c、稍密：骨架颗粒含量介于55%-60%，排列混乱，大部分不接触，井壁易坍塌，铁锹可挖掘。
d、松散：骨架颗粒含量小于总量55%，排列十分混乱，绝大部分不接触，井壁极易坍塌，铁锹可挖掘。 1.2砂土（粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50%，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重的50%的土。） 砾砂：粒径大于2mm占全重的25%~50%，四分之一以上的颗粒比麦和高粱粒大。 粗砂：粒径大于0.5mm超全重的50%，二分之一以上的颗粒比米粒小。 中砂：粒径大于0.25mm拆过全重的50%，二分之一以上的颗粒接近或超过鸡冠花籽粒大小。 细砂：粒径大于0.075mm超过全重的85%，大部分的颗粒接近或超过小米粉 粉砂：大于0.075mm的颗粒超过50%，一半以上颗粒与小米粉近似，较精盐稍细。 砂土描述容及顺序：名称，颜色，物质成分，颗粒级配，成因类型，粘性土含量，结构，形状，各物质含量，密实度，湿度 砂土结构：均粒、混粒； 形状分：圆形、棱角形； 构造分层状、交错状。 若砂土中含粘性土和碎石时，应描述分布情况和含量百分比，有机质含量超过3%时应标明“含有机质”字样。 砂土密实度分类如下表： 密实 中密 稍密 松散 砂土的湿度根据饱和度sr和野外特征分成三个等级： a、稍湿：sr≤50，呈松散，手摸稍有湿感。 b、很湿：50＜sr＜80，手压可成形，手握可成团，放在纸上由湿痕。 c、饱和：sr≥80，空隙中的水可自然渗出，在手上摇动成饼形。 1.3粉土（Ip<=10,且粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量50%） 野外识别：湿润时用刀切，无光滑面且切面粗糙；手捻摸时，感觉有细颗粒存在或感觉粗糙；湿土
各类地质特征描述重点
地质观测描述1 岩石、构造 （一）岩石观察描述 （一）岩性描述 岩性的观察描述是野外地质观察描述工作的基础，只有在详细观察岩性特征、正确确定岩石名称后，才能进一步研究其在空间上的变化及其与其他地质体的关系。岩性描述内容： 1、岩石颜色 为岩石的新鲜面整体颜色（风化面颜色加括号写于新鲜面颜色之后）。 2、结构、构造 侵入岩结构如粗粒、中粒、细粒、微粒、斑状、似斑状等，构造如块状、斑杂、流动、条带状等； 火山岩结构如辉绿、粗玄、球粒、斑状、集块、火山角砾、凝灰等，构造如熔渣状、枕状、石泡、流纹、流线、流面、饼状、豆状等；碎屑岩结构如粗、中、细粒砂状、粉砂状、泥质结构等，并描述胶结类型、胶结成分、层理等特征； 变质岩如变余结构、粒状变晶结构、鳞片变晶结构等，变余构造、片麻状、片状、千枚状、板状、条带状构造等。 3、矿物成分及结晶状态、粒度形态、含量及变化 一般按主要成分在前、次要成分在后的顺序描述。注意目估矿物含量总和不能大于100%。 对于斑（玢）岩，先描述斑晶成分、含量、形态、大小及变化情况，后描述基质；
碎屑岩、火山碎屑岩按碎屑物、胶结物的顺序描述。 4、蚀变、矿化 蚀变：岩石的蚀变情况，包括蚀变部位、蚀变矿物、残留矿物； 矿化：金属矿物种类、目估含量、集合体形式等。 基本要求：正确定名，切忌印象描述。 （二）岩层（岩体）观察描述 在岩性观察的基础上，向周围扩大观察范围，描述岩层、岩体在空间上的总体特征。描述内容： 1、岩相划分情况； 2、岩性变化及互层情况； 3、层理、片理产状及变化； 4、包体特征； 5、化石产出情况。 基本要求：正确分层。 （三）接触关系观察描述 描述不同岩层、岩体之间的相互关系。描述内容： 1、接触带类型： 按接触界线的明显程度分为：急变、渐变； 按成因分为：沉积（超覆）、断层、侵入（脉动、涌动）、整合、平行不整合、角度不整合等。 2、接触带特征； 3、接触带侵入岩岩相变化；
岩体的结构特征
§1. 岩体的结构特征 结构面——不连续面，切割岩体的各种地质界面 岩体 结构体——结构面切割岩体形成的大小、形状各异的快体 岩体结构特征：结构面、结构体的形状、规模、性质及组合关系的特征 一、结构面的成因类型 （一）原生结构面 成岩过程中形成的 1. 沉积结构面 ：层理、层面、沉积软弱夹层、沉积间断面 2. 火成结构面 岩浆侵入、喷溢及冷凝过程中形成的结构面 eg：流层、冷凝节理、接触面 冷凝节理——张性节理：岩体稳定、渗漏 形成破碎带或围岩蚀余带的——软弱结构面接触面—— 熔合好——强度高 3. 变质结构面 变余结构面：层面上有云母、绿泥石等鳞片状矿物 变成的重结晶结构面：片理、片麻理发育，因此岩性
软弱，易水化——软弱夹层 （二）次生结构面 后期地质作用形成 1. 内动力形成的结构面——构造结构面 eg：节理、劈理、断层面 2. 外动力形成的结构面 作用：风化作用，卸荷作用（滑坡面）、人为（爆破） 风化裂隙：风化夹层 卸荷裂隙：岩体剥蚀，人工开挖→应力状态改变，应力释放形成 爆破裂隙： 二、结构面特征 和野外试验标准化委员会于1978年提出《岩体不连续面定量描述的建议方法》 规定：从方位张开度等方面研究间距充填度 连续性渗流 粗糙度节理组数 侧壁强度块体大小 结构面规模分级
三、软弱夹层 1.软弱夹层是指在坚硬的层状岩层中夹有强度低、泥质或炭质含量高、遇水易软化、延伸较广和厚度较薄的软弱岩层。 2.分类：软岩夹层、碎块夹层、泥化夹层 包括：岩块岩屑型、岩屑夹泥型、泥夹 岩屑型及泥型（GB50287-99,附录D)等。 3.泥化夹层：结构松散，密度小，含水量大，强度低，变形量大 ? 泥化夹层的形成条件：物质基础、构造作用、地下水的作用。 ①物质基础：粘土岩类夹层 粘粒含量越高，蒙脱石组粘土矿多→有利 ②构造作用 ③地下水作用：结合水膜→粒间连接力减小→岩石处于 塑态 四、结构体类型：柱状、板状、锥状等 五、岩体结构类型：整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构 §2. 岩体的主要力学特征 贯穿整个工程区 的次一级断裂 区域内的大断裂 某建筑物地基内的小型断层、 大节理卸荷裂隙 某范围的节理劈理构造 小的裂隙
第二章 岩块和岩体的地质特征
第二章岩块和岩体的地质特征 第一节概述 岩体与岩块本质的区别： ①岩体中存在有各种各样的结构面； ②不同于自重应力（场）的天然应力场和地下水。 第二节岩块 一、岩块的物质组成（substance composition） 1．岩块（rock or rock block） 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。 国内外，有些学者又称为结构体（structural element）、岩石材料（rock material）及完整岩石（intact rock）等等。 2．岩石（rock） 具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。 3．岩块的力学性质 一般取决于组成岩块的矿物成分及其相对含量。 造岩矿物五大类：含氧盐、氧化物及氢氧化物、卤化物、硫化物、自然元素。 其中，含氧盐中的硅酸盐、碳酸盐及氧化物类矿物最常见，构成99.9%的岩石。 （1）硅酸盐类矿物：长石、辉石、角闪石、橄榄石及云母和粘土矿物等。 ①长石、辉石、角闪石和橄榄石，硬度大，呈粒、柱状晶形，如含此类矿物多的岩石：花岗岩、闪长岩及玄武岩等，强度高，抗变形性能好。多生成于高温环境，易风化成高岭石、水云母等，无以橄榄石的基性斜长石等抗风化能力最差，长石、角闪石次之。 ②粘土矿物：属层状硅酸盐类矿物，主要有高岭石、水云母（伊利石）和蒙脱石三类，具薄片状或鳞片状构造，硬度小。含此类矿物多的岩石如粘土岩、粘土质岩，物理力学性质差，并具有不同程度的胀缩性。 （2）碳酸盐类矿物
是石灰岩和白云岩类的主要造岩矿物。岩石的物理力学性质取决于岩石中CaCO3及酸不溶物的含量。 CaCO3含量↑，如纯灰岩、白云岩等强度高，抗变形和抗风化性能比较好； 泥质含量↑，如泥质灰岩、泥灰岩等，力学性质较差； 硅质含量↑，岩石性质将娈好。 碳酸盐类岩体中，常发育岩溶现象。 （3）氧化物类矿物 以石英最常见，是地壳岩石的主要造岩矿物。 硬度大，化学性质稳定。石英↑，岩块的强度和抗变形性能明显增强。 4．岩块的矿物组成与岩石的成因及类型密切相关 （1）岩浆岩：多以硬度大的粒柱状硅酸盐、石英等矿物为主，物理力学性质一般很好。 （2）沉积岩：粗碎屑岩如砂砾岩等，力学性质很大程度上取决于胶结物成分及其类型；细碎屑岩如页岩、泥岩等，多以片状的粘土矿物为主，力学性质一般很差。 （3）变质岩：与母岩类型及变质程度有关。 浅变质岩如千枚岩、板岩等，多含片状矿物（如绢云母、绿泥石及粘土矿物等），岩块力学性质较差。 深变质岩如片麻岩、混合岩、石英岩等，多以粒状矿物（如长石、石英、角闪石等）为主，力学性质好。 二、岩块的结构与构造（structure and construct） 1．岩块的结构（岩石结构） 指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、形状、排列、结构连结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。 二者对岩块（石）的工程性质影响最大。 （1）岩石中结构连结的类型有两种： ①结晶连结(crystal connect) 如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩。 ②胶结连结(cementing connect) 如沉积碎屑岩、部分粘土岩，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。
(完整版)第2章岩石的成因类型及其工程地质特征
第2章 岩石的成因类型及其工程地质特征 赤道半径6378.140km 、两极6356.779km 。地球表面参差起伏，70.8%的面积为海域，29.2％的面积为陆地。 第一节 主要造岩矿物 一、矿物的基本概念 1、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。 组成岩石的矿物叫造岩矿物。 2、矿物的特征：晶形 (crystal form) 矿物晶形 (a) 石盐；(b) 石膏；(c) 普通辉石；(d)石英；(e)正长石；(f) 云母 3、常见的几种矿物: 石英、方解石、云母、黄铁矿、玛瑙、石膏、石英晶族 4、晶体形态： ?? ?质点为有序排列）晶体矿物（组成矿物的火山玻璃、胶体蛋白的质点为无序排列）：非晶体矿物（组成矿物 ?? ???????? ??、钟乳状状、粒状、块状、土状几何体：纤维状、鳞片立方体、菱面体 片状、板状针状、柱状 单体 二、矿物的物理性质： 1-地壳；2-地幔；3-地核；4-液态外部地核；
2、条痕：矿物粉末的颜色。 4、硬度：抵抗外力刻划的能力。 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5、解理：外力敲击下，沿结晶薄弱面平行裂开的性能。 第二节 岩石 岩石：造岩矿物的天然集合体。 岩浆岩(magmatic rock)：在地壳上分布面积约占7％； 沉积岩(sedimentary rock)：在地壳上分布面积约占75％； 变质岩(metamorphic rock)：在地壳上分布面积约占18％。 一、岩浆岩 1、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。 2、岩浆岩产状 3、岩浆岩的矿物成分、结构、构造 ％ 共占石、角闪石、黑云母暗色矿物：橄榄石、辉石、斜长石、白云母浅色矿物：石英、正长 、矿物成分：921???????? ?? ? ????????????????????? ??? ?????? ?? ?<>（稀性岩浆）熔岩流熔岩原熔岩被喷出岩：面）岩墙、岩脉（顺着断层面）岩床、岩盆（顺着岩层浅成岩岩株岩基深成岩侵入岩岩浆岩产状22100100Km Km ? ?? ? ????以下）深成岩（地下）浅成岩（地表面至地下侵入岩：喷出岩（喷出地表面）形成的岩石：、岩浆岩：岩浆冷凝后Km Km 333????? ? ?平坦状参差状锯齿状 贝壳状沿任意方向的裂开：、断口：外力敲击下，3? ?????? ?、土状光泽 几何体光泽：丝绢光泽断口光泽：油脂光泽 珍珠光泽 晶面光泽：玻璃光泽、单体光泽：光的能力：、光泽：矿物表面反射3??? ??应后的颜色假色：矿物表面氧化反离子的颜色。 它色：矿物中混入色素的混合色。长的光波后，其余光波自色：矿物吸收某一波、颜色11-岩基 2-岩株 3-岩墙 4-岩盘 5-火山口 6-岩脉 7-岩床 8-火山颈 9-火山锥 10-熔岩流
影响岩石工程地质性质的因素
影响岩石工程地质性质 的因素 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
影响岩石工程地质性质的因素 矿物成分、结构、构造、水、风化作用 1．矿物成分 岩石是由矿物组成的，岩石的矿物成分对岩石的物理力学性质产生直接的影响。 例如，石英岩的抗压强度比大理岩的要高得多，这是因为石英的强度比方解石的强度高的缘故，由此可见，尽管岩类相同，结构和构造也相同，如果矿物成分不同，岩石的物理力学性质会有明显的差别。 对岩石的工程地质性质进行分析和评价时,更应该注意那些可能降低岩石强度的因素。 例如，花岗岩中的黑云母含量过高，石灰岩、砂岩中粘土类矿物的含量过高会直接降低岩石的强度和稳定性。 2．结构 结晶联结是由岩浆或溶液结晶或重结晶形成的。矿物的结晶颗粒靠直接接触产生的力牢固地联结在一起，结合力强，空隙度小，比胶结联结的岩石具有更高的强度和稳定性。 联结是矿物碎屑由胶结物联结在一起的，胶结联结的岩石，其强度和稳定性主要取决于胶结物的成分和胶结的形式，同时也受碎屑成分的影响，变化很大。 例如：粗粒花岗岩的抗压强度一般在120～140Mpa之间，而细粒花岗岩则可达200～250Mpa。 大理岩的抗压强度一般在100～120MPa之间，而坚固的石灰岩则可达 250MPa 。 3．构造 构造对岩石物理力学性质的影响，主要是由矿物成分在岩石中分布的不均匀性和岩石结构的不连续性所决定的。 某些岩石具有的片状构造、板状构造、千枚状构造、片麻状构造以及流纹构造等，岩石的这些构造，使矿物成分在岩石中的分布极不均匀。一些强度低、易风化的矿物，多沿一定方向富集，或成条带状分布，或形成局部聚集体，从而使岩石的物理力学性质在局部发生很大变化。 4．水 实验证明，岩石饱水后强度降低。当岩石受到水的作用时，水就沿着岩石中可见和不可见的孔隙、裂隙侵入，浸湿岩石自由表面上的矿物颗粒，并继续沿着矿物颗粒间的接触面向深部侵入，削弱矿物颗粒间的联结，使岩石的强度受到影响。 如石灰岩和砂岩被水饱和后，其极限抗压强度会降低25％～45％左右。 5．风化 风化作用过程能使岩石的结构、构造和整体性遭到破坏，空隙度增大、容重减小，吸水性和透水性显着增高，强度和稳定性大为降低。随着化学过程的加强，则会使岩石中的某些矿物发生次生变化，从根本上改变岩石原有的工程地质性质。
岩石及其工程地质性质
第2章岩石及其工程地质性质 【教学基本要求】 1．? 了解地球的内圈层构造，知道地球的外圈层。 2．? 了解地质作用。 3．理解矿物（晶体）的形态，矿物的颜色、透明度、光泽、硬度、解理及断口等物理性质解主要硅酸盐、碳酸盐、氧化物造岩矿物的室内鉴定特征。 4．理解岩浆岩、沉积岩、变质岩的成因、矿物成分、结构、构造、分类及代表性岩石的特了解岩浆岩的产状。 5．理解岩石的物理性质、水理性质及其力学性质指标，掌握岩石的坚硬程度分类。 【学习重点】 1、地质作用的类型及其对地壳改造的作用。 2、常见造岩矿物的主要形态及其主要的物理性质。 3、岩浆岩、沉积岩、变质岩的主要矿物成分及其结构、构造。 4、岩石工程地质性质指标的基本概念及其意义。 【内容提要和学习指导】 2.1 地球的总体特性 地球是一个不标准的旋转椭球体，赤道半径(a)6378.14km，两极半径(b)6356.779km，地球平率（）为，赤道附近稍微凸出，极区稍微扁平，赤道与极地半径相差22km。 1、地球的圈层构造 地球具有一定的圈层构造，以地表为界分为外圈和内圈，外圈包括大气圈、水圈和生物圈；
通常分为地壳、地幔和地核。地壳是莫霍面以上固体地球的表层部分，平均厚度约为33km，大陆厚度较大，大洋地壳厚度较；地幔是莫霍面以下、古登堡面以上部分，厚度约2900km，是地球的部分，主要由固态物质组成；地核是地球内古登堡面以下至地心的部分，厚度为3500km。 2、地质作用 在自然界中所发生的一切可以改变固体地球的物质组成、构造和地表形态的作用称为地质根据地质作用的动力来源，地质作用可分为内动力地质作用和外动力地质作用两大类。由地球内如地球的旋转能、重力能、放射性元素蜕变的热能等产生的地质应力所引起的地质作用即内动力作用，主要在地下深处进行，并可波及地表。内动力地质作用包括：地壳运动、地震作用、岩浆和变质作用。岩浆岩、变质岩等便是内动力地质作用的产物。由地球范围以外的能源，如太阳得能、日月的引力能等为主要能源在地表或地表附近进行的地质作用，称为外动力地质作用。外力是地壳表层的水、大气、生物以外部能为能源，改造雕塑地壳（主要是地壳表面）的过程，外力的主要类型有：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。 2.2 造岩矿物 岩石是在地质作用下产生的，由一种或多种矿物以一定的规律组成的自然集合体。他构成球的固体部分。按成因岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。由于岩石是由矿物组成的，所认识岩石，分析岩石在各种自然条件下的变化，进而对岩石及其组成的周围环境进行工程地质就必须首先了解矿物。 矿物是天然形成的元素单质和无机化合物，其化学成分和物理性质相对均一和固定，一般为质。自然界中的矿物，都是在一定的地质环境中形成的，随后并因经受各种地质作用而不断的发化。每一种矿物只是在一定的物理和化学条件下才是相对稳定的，当外界条件改变到一定程度后物原来的成分、内部构造和性质就会发生变化，形成新的次生矿物。 1、矿物的（肉眼）鉴定特征
浅谈岩石与岩体
浅谈岩石与岩体 一岩体与岩石的定义 I岩体： 在工程地质中，把工程作用范围内具有一定岩石成分，结构特征赋存于某种地质环境中的地质体叫做岩体。 岩体与完整的岩石材料不同，它是地质体的一部分，其中存在着断层，节理，层面等各种不连续面（结构面），岩体在这些不连续面的切割下，形成一定的岩石结构并赋存于一定的地质环境之中，因此岩体在力的作用下的变形与强度特征要比岩石材料复杂得多。 2岩石： 岩石是矿物的聚合体，具有复杂的成分与结构，明确点说，岩石是天然产出的矿物或矿物与其他物质（火山玻璃，生物骨骼，胶体和延续等）组成的固态集合物。 岩石根据成因可以分为火成岩（岩浆岩），沉积岩，变质岩。 火成岩（岩浆岩）是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石，也称火成岩或喷出岩。程吉燕是在地表条件下由风化作用，生物作用和火山作用的产物经水，空气和冰川等外力的搬运，沉积和成岩作用固结形成的岩石。变质岩是由先形成的岩浆岩，沉积岩，变质岩，由于其所处的地质环境的改变，经变质作用而形成的岩石。
二岩石与岩体的区别 岩石是天然产出的具有稳定外形的矿物，按照一定成因的方式结合而成，是构成地壳和以上地幔的物质基础。按成因分岩浆岩，沉积岩和变质岩。而岩石与大范围天然岩体的力学性质有很大差异，可分为3类： ①:岩体赋存于一定地质环境之中，地应力，地温，地下水等因素对其物理力学性质有很大影响。而岩石试件只是为了实验室实验而加工的岩块，已完全脱离了原来的地质环境。 ②岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程，其中存在着各种地质构造和弱面，如不整合面，褶皱，断层，节理，裂隙等等。 ③一定数量的岩石组成岩体，且岩体中无特定自然边界，只能根据解决问题为需要来圈定范围。根据上述特征将岩石定义为地质体的一部分，并且是由处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体，也可以看成是由结构面所包围的结构体和结构面所共同组成的。 岩体是在内部的联结力较弱的层面，片理和节理，断层的等切割下，具有明显的不连续性。这是岩体的重要特点。使岩体结构的力学效应减弱和消失。使岩体强度远远小于岩石强度，岩体变形远远大于岩石本身，岩体的渗透性远大于岩石的渗透性。 三岩体与岩石的联系 岩体是由各种岩石构成的，不同岩石构成成的岩体其特点是不一
影响岩石工程地质性质的因素
影响岩石工程地质性质的 因素 The latest revision on November 22, 2020
影响岩石工程地质性质的因素 矿物成分、结构、构造、水、风化作用 1．矿物成分 岩石是由矿物组成的，岩石的矿物成分对岩石的物理力学性质产生直接的影响。 例如，石英岩的抗压强度比大理岩的要高得多，这是因为石英的强度比方解石的强度高的缘故，由此可见，尽管岩类相同，结构和构造也相同，如果矿物成分不同，岩石的物理力学性质会有明显的差别。 对岩石的工程地质性质进行分析和评价时,更应该注意那些可能降低岩石强度的因素。 例如，花岗岩中的黑云母含量过高，石灰岩、砂岩中粘土类矿物的含量过高会直接降低岩石的强度和稳定性。 2．结构 结晶联结是由岩浆或溶液结晶或重结晶形成的。矿物的结晶颗粒靠直接接触产生的力牢固地联结在一起，结合力强，空隙度小，比胶结联结的岩石具有更高的强度和稳定性。 联结是矿物碎屑由胶结物联结在一起的，胶结联结的岩石，其强度和稳定性主要取决于胶结物的成分和胶结的形式，同时也受碎屑成分的影响，变化很大。 例如：粗粒花岗岩的抗压强度一般在120～140Mpa之间，而细粒花岗岩则可达200～250Mpa。 大理岩的抗压强度一般在100～120MPa之间，而坚固的石灰岩则可达 250MPa 。 3．构造 构造对岩石物理力学性质的影响，主要是由矿物成分在岩石中分布的不均匀性和岩石结构的不连续性所决定的。 某些岩石具有的片状构造、板状构造、千枚状构造、片麻状构造以及流纹构造等，岩石的这些构造，使矿物成分在岩石中的分布极不均匀。一些强度低、易风化的矿物，多沿一定方向富集，或成条带状分布，或形成局部聚集体，从而使岩石的物理力学性质在局部发生很大变化。 4．水 实验证明，岩石饱水后强度降低。当岩石受到水的作用时，水就沿着岩石中可见和不可见的孔隙、裂隙侵入，浸湿岩石自由表面上的矿物颗粒，并继续沿着矿物颗粒间的接触面向深部侵入，削弱矿物颗粒间的联结，使岩石的强度受到影响。 如石灰岩和砂岩被水饱和后，其极限抗压强度会降低25％～45％左右。 5．风化 风化作用过程能使岩石的结构、构造和整体性遭到破坏，空隙度增大、容重减小，吸水性和透水性显着增高，强度和稳定性大为降低。随着化学过程的加强，则会使岩石中的某些矿物发生次生变化，从根本上改变岩石原有的工程地质性质。
工程地质学-教学大纲
《工程地质学》课程教学大纲 【英文译名】：Engineering Geology 【适用专业】：地质工程 【学分数】：2.5 【总学时】：40 【实践学时】：8 一、本课程教学目的和课程性质 本课程是为地质工程专业本科开设的一门专业基础课，必修课。课程系统地讲授岩土工程地质性质及工程动力地质作用。系统概括了工程地质学最基本的原理和方法。在教学过程中适量安排一定时间的参观及试验。通过本课程教学，培养学生掌握工程地质学最基本的原理与方法，了解国内外工程地质学领域的研究动态，能从系统的、动态的角度认识人类工程活动与地质环境的相互关系，为今后研究与解决工程地质、水文地质、地震地质、环境地质等方面有关的工程问题奠定坚实的基础。 二、本课程的基本要求 通过本课程的学习，使学生掌握岩土的工程地质性质、工程动力地质作用等工程地质学最基本的原理和方法，并能初步应用工程地质学的基本原理分析工程地质问题，能运用力学原理进行工程地质问题的定量评价等。为学习后继课程以及从事工程地质工作和科学研究打下一定的基础。在教学过程中，应注意培养学生对工程地质问题分析中的地质思维逻辑，辩证唯物主义的科学思维方法和实事求是、严谨认真的工作作风。 三、本课程与其他课程的关系 本课程学习前必须学习《动力地质学》、《矿物学》、《岩石学》、《构造地质学》、《水文地质学》、《地层学》、《地貌及第四纪地质学》、《工程力学》等课程。 四、课程内容 绪论 一、工程地质学的研究对象与任务 二、工程地质学的研究内容、分科及其与其它学科的关系 三、工程地质学的发展历史
四、本课程的内容与学习方法 重点了解工程地质学的研究对象和任务，工程地质学的研究内容；了解工程地质学分科及其与其它学科的关系，工程地质学的发展历史。 重点：工程地质学、工程地质条件及工程地质问题的概念；工程地质学的意义 第一章土的物质组成与结构、构造 第一节土的粒度成分 粒径、粒组概念；粒组划分；粒度成分测定与表示；土按粒度成分分类； 第二节土的矿物成分 土中矿物成分类型；矿物成分与粒度成分的关系；粘土矿物的类型及其工程地质特征 第一节土中的水与气体 土中水的基本类型与特征；土中的气体 第四节土的构造与构造 土的结构的概念；土粒间的连结关系；土的结构类型；土的构造的概念；土的构造 本章要求掌握有关的基本概念，并了解有关土的粒度成分；土的矿物成分；土中的水和气体；及土的结构、构造。 重点：粒度、粒组及土的组成及其与性质之间的关系。 第二章土的物理性质 第一节土的基本物理性质 土的三相组成；土粒密度；土的密度；土的含水性；土的孔隙性；土的基本物理性质间的关系 第二节细粒土的稠度与可塑性 细粒土的稠度状态；界限含水率；塑限与液限；细粒土的可塑性；塑性指数；液性指数；塑性图 第三节细粒土的胀缩性与崩解性 细粒土的胀缩性；收缩性、膨胀性的概念；表征胀缩性的指标；细粒土崩解性及其表征 第四节土的透水性与毛细性 土的透水性概念；渗透系数；影响土透水性的因素；土的毛细水及其表征；影响土毛细性的因素 本章要求掌握有关土的物理性质的基本概念及其测定方法；重点了解土的基本物理性质、细粒土的稠度和可塑性、胀缩性和崩解性及土的透水性和毛细性以及这些性质对土工程地质性质的影响。
岩体力学
1.冲击地压，它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象 2.煤与瓦斯突出是指在压力作用下，破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出 基本特征 （1）突出的煤向外抛出距离较远，具有分选现象。 （2）抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角。 （3）抛出的煤破碎程度高。 （4）有明显的动力效应。 （5）有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量远远超过突出煤的瓦斯含量。 3.岩体力学是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。 4.岩体力学的研究内容 (1)岩块、岩体地质特征的研究(2)岩石的物理、水理与热学性质的研究(3)岩块的基本力学 性质的研究。(4)结构面力学性质的研究。(5)岩体力学性质的研究(6)岩体中天然应力分布规律及其测量(7)工程岩体分类 5.岩块是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 6.岩体是在一定地质环境中形成的由岩块和结构面网络共同组成的，具有一定的结构并赋存与一定的天然应力状态下和地下水等地质环境中的地质体。 7.结构面：是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带。根据地质成因的不同，可将结构面划分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三类。 8.节理面指岩石切割成具有一定几何形状的岩块的裂隙系统，其两侧岩石无明显位移 9.颗粒密度(ρs)＞饱和密度(ρsat)＞天然密度(ρ)＞干密度(ρd)＞ρ’ 10.岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。用吸水率、饱和吸水率与饱水系数等指标表示 11.岩石与外界的热交换形式：热传导、热对流、热辐射 12.岩块在连续单轴压缩条件下典型的应力-应变曲线如图。 (1)空隙裂隙压密阶段(OA段)：即试件中原有张开性结构面或微裂隙逐渐闭合，岩石被压密， 形成早期的非线性变形。 (2)弹性变形至微破裂稳定发展阶段(AC段)： 该阶段的σ-εL曲线呈近似直线关系，而σ-εv曲线开始(AB段)为直线关系，随σ增加逐渐变为曲线关系。据其变形机理又可细分弹性变形阶段(AB段)和微破裂稳定发展阶段(BC 段)。
岩体结构基本类型
目录 一、结构体的类型和岩体结构特征 (2) 1.结构体的类型 (2) 2.岩体结构特征 (2) 3、组成 (3) 4、结构面 (3) 5、结构体 (4) 6、类型 (4) 7、力学效应 (5) 二、岩层产状的记录方法 (6)
一、结构体的类型和岩体结构特征 1.结构体的类型 由于各种成因的结构面的组合，在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。 岩体中结构体的形状和大小是多种多样的，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式的结构体。 结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，例如：平缓产状的层状岩体中，一般由层面(或顺层裂隙)与平面上的“X”型断裂组合，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等；在陡立的岩层地区，由于层面(或顺层错动面)、断层与剖面的上“X”型断裂组合，往往形成块体、锥形体和各种柱体。结构体的大小，可用体积裂隙数Jv来表示。其定义是：岩体单位体积通过的总裂隙数(裂隙数／m3)，表达式为： 式中的Si为岩体内第i组结构面的间距；为该组结构面的裂隙数(裂隙数／m)。 根据Jv值的大小可将结构体的块度进行分类(表16-4-2)。 结构体块度(大小)分类表16-4-2 2.岩体结构特征 岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。 岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构，它们的地质背景、结构面特征和结构体特征等列于表16-4-3中。 (三)岩体的工程地质特性 岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质(或结构体本身的性质)。 不同结构类型岩体的工程地质性质： 1.整体块状结构岩体的工程地质性质整体块状结构岩体因结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，故整体强度高、变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强，所以这类岩体具有良好的工程地质性质。 岩体结构的基本类型表16-4-3
岩体力学教学大纲
岩体力学教学大纲 一、课程的性质与任务 本课程是“地质工程”和“采矿工程”专业本科生专业基础课,同时也是环境工程、水利工程及水文学与水资源等专业的重要选修课。 《岩体力学》研究不同受力条件下岩体变形和破坏规律及工程岩体稳定性,它的应用性很强,各种岩体工程设计、施工和运行都离不开岩体力学工作，岩体力学工作就是达到工程建筑与岩体地质环境有机协调，既要保证工程建筑安全可靠、经济合理、运行正常，又要保证地质环境不会因工程的兴建而恶化，造成对工程建筑本身以及周围环境的危害。目前众多举世瞩目的巨型工程如长江三峡工程、小浪底水利枢纽、大亚湾核电站、京九铁路等等对地质条件要求高，技术难度大，这些工程均遇到了严重的地质灾害和岩体力学问题，对岩体力学提出了新的挑战，也对岩体力学课程教学提出了新的要求。 通过本课学习，使学生掌握岩石、岩体的基本概念、性质指标及其测定原理与方法；岩体中天然应力分布的一般规律；掌握工程岩体中重分布应力的分布特征及其稳定性分析的原理与方法；培养学生工程岩体力学性质测定、稳定性分析与评价的基本能力。在岩体力学课程教学中通过基本概念、基本理论、基本方法的教学，培养学生发现问题、分析问题和解决岩体力学问题的能力。为今后从事生产实际工作和科学研究打好基础。 二、课程的基本内容 绪论 岩体力学是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。它的研究对象是各类岩体。本章将主要介绍岩体力学的定义、分支学科、研究意义、研究内容、研究方法、岩体力学的发展历史和发展趋势。 第一章岩体的地质和结构特征 岩体力学研究的对象是在各种地质作用下形成的天然岩体。岩体的物理力学性质在很大程度上受形成和改造岩体的各种地质作用过程所控制，往往表现出
三大代表岩石的特征及工程地质性质
三大代表岩石的特征及工程地质性质 岩浆岩 ?岩浆岩的特征 1、大部分为块状的结晶岩石，部分为玻璃质的岩石； 2、在不同的深度冷凝成岩； 3、有它特殊的矿物和构造：霞石、白榴石等矿物及气孔－杏仁构造等，只有岩浆岩才有； 4、与周周围围岩界限清楚； 5、没有生物遗迹。 ?岩浆岩的工程地质性质 岩浆岩的工程地质性质主要与岩浆凝固时的环境条件有关，不同成因条件，其矿物成分、结构、构造和产状差别很大，岩石颗粒间的连接力也有很大差异。 (1)侵入岩：是岩浆在地下缓慢冷凝结晶生成的，矿物结晶良好，颗粒之间连接牢固，多呈块状构造。因此，侵入岩孔隙度低、抗水性强、力学强度及弹性模量高，具有较好的工程性质。常见的侵入岩有花岗岩、闪长岩及辉长岩等。从矿物上看，石英、长石、角闪石及辉石的含量越多，岩石强度越高，云母含量增加使岩石强度降低。从结构上看，晶粒均匀细小的小的岩石强度高，粗粒结构及斑状结构岩石强度相对较低。 (2)喷出岩：是岩浆喷出地表后迅速冷凝生成的，由于地表条件复杂，使喷出岩具有很不相同的地质特征。具有隐晶质结构、致密块状构造的粗面岩、安山岩、玄武岩等，工程性质良好，其强度甚至可大于花岗岩。但当这类岩石具有明显的流纹、气孔构造或含有原生节理时，工程性质变差，孔隙度增加，抗水性降低，力学强度及弹性模量减小。 在具体评述岩浆岩的工程性质时，还必须充分考虑它的节理发育程度及风化程度。 沉积岩 ?沉积岩的特征 （1）具有成层状构造； （2）在地表或地表不太深的地方成岩； （3）化学矿物大量存在，并含有机质； （4）含生物化石。 ?沉积岩的工程地质性质 沉积岩具有层理构造，层状及层理对沉积岩工程性质的影响主要表现为各向异性。因此，沉积岩的产状及其与工程建筑物位置的相互关系对建筑物的稳定性影响很大。同时由于组成岩石的物质成分不同，也具有不同的工程地质特征。 (1)碎屑岩：是碎屑颗粒被胶结构胶结在一起而形成的岩石。它的工程性质主要取决于胶结物
工程地质复习资料
第一章绪论 1、工程地质学的主要研究任务是什么？ 2、什么是工程地质条件？ 3、什么是工程地质问题？ 4、工程地质学的研究方法有哪些？ 参考答案 1、工程地质学的主要任务是： ①阐明建筑地区的工程地质条件，并指出对建筑物有利的和不利的因素；②论证建筑物所存在的工程地质问题，进行定性和定量的评价，作出确切的结论；③选择地质条件优良的建筑场址，并根据场址的地质条件合理配置各个建筑物；④研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响，预测其发展演化趋势，并提出对地质环境合理利用和保护的建议；⑤根据建筑场址的具体地质条件，提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议，以及保证建筑物正常使用所应注意的地质要求；⑥为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。 2、工程地质条件指的是工程建筑有关的地质因素的综合。地质因素包括岩土类型及其工程性质、地质结构、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面。 3、工程地质问题指的是工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾或问题。 4、工程地质学的研究方与它的研究内容相适应的，主要有自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟试验法和工程地质类比法。四种研究方法各有特点，应互为补充，综合应用。其中自然历史分析法是最重要和最根本的研究方法，是其它研究方法的基础。 第二章岩土类型及其工程地质性质 2岩石的定义？按成因分类？ 组成地壳的岩石，都是在一定的地质条件下，由一种或几种矿物自然组合而成的矿物集合体。 按成因，可分为岩浆岩，沉积岩，变质岩三类 沉积岩之间的接触关系：1.整合接触；2.平行不整合接触；3.角度不整合接触 矿物：在各种物质作用中所形成的天然单质元素或化合物，具有一定的化学成分、内部结构和物理性质。 矿物的力学性质如下： 解理：矿物受到外力作用后沿晶体格架的一定方向开裂的性质。矿物开裂的平面称为解理面。 断口：矿物受外力打击后形成凹凸不平的不规则的断裂面。
工程地质判断题250及答案
三、判断题(正确者在题后括号内填“√”，错误者填“X”，每题0.5分) 1．地壳是莫霍面以上固体地球的表层部分，平均厚度约为33Km。( √ ) 2．沉积岩形成过程中，物质沉积是搬运介质物理化学条件变化的开始。( X ) 3．岩石的物理性质包括吸水性、透水性、溶解性、软化性、抗冻性等。( X ) 4．与不整合接触面上的底砾岩岩性一致的岩层形成时间相对较早。( √ ) 5．地质图是反映一个地区各种地质条件的图件。( √ ) 6．根据地面残积土的成分不可以推测出下卧基岩的种类。( X ) 7．埋藏在地表以下，第一个完整隔水层之上具有自由水表面的重力水即包气带水。 ( X ) 8．根据场地条件，调整后的地震烈度称为场地烈度。( √ ) 9．围岩压力的大小与岩土的物理性质、岩体结构、支护结构有关，与支护时间无关。 ( X ) 10．岩土工程勘察等级应根据工程安全等级、场地等级和地基等级，综合分析确定。( √ ) 11．矿物是具有一定化学成分和物理性质的元素单质和化合物。( √ ) 12．根据岩石的饱和单轴抗压强度，岩石按坚硬程度分为坚硬岩、较硬岩、较软岩和软岩四大类。( X ) 13．与不整合接触面上的底砾岩岩性一致的岩层形成时间相对较晚。( X ) 14．断层既可以造成地层的重复又可以造成地层的缺失。( √ ) 15．承压水内部有压力而潜水内部无压力。( X ) 16．冲积土是由河流的地质作用形成的。( √ ) 17．利用潜水的等水位线图可以确定潜水的流向，但不能确定潜水的水力梯度。( X ) 18．风化作用在岩石中形成的节理面属于构造结构面。( X )
19．作用在洞室衬砌上的外水压力等于外水的全部水柱高度乘以水的重度。( X ) 20．勘察一般分为选址勘察、初步勘察、详细勘察三阶段。( X ) 21．在改造地壳的过程中，外力地质作用的结果使得地壳表面趋于平缓。( √ ) 22．根据岩石的饱和单轴抗压强度，岩石可分为坚硬岩、较硬岩、软岩、极软岩四大类。( X ) 23．地层单位包括宇、界、系、统、阶。( √ ) 24. 与不整合面上的底砾岩岩性—致的岩层形成时间相刘较晚。( X ) 25. 断层儿能造成地层的缺失，不能造成地层的重复。( X ) 26．承压水内部有压力而潜水内部尤压力。( X ) 27．地质图的地层图例，如果放在图的下方，应按照自左至右，由新到老的顺序排列。( √ ) 28．当洞室围岩很不稳定，顶围塌落，侧围易滑时，可采用全断面开挖法。( X ) 29．岩休结构类型不同，则岩体的工程地质性质不同，发生的工程地质问题乜就不同。( √ ) 30．岩土工程勘察中，某岩土指标的标准值是指该岩土指标测试数据的算术平均值。( √ ) 31．泥灰岩属于变质岩。( × ) 32．由外力怍用导致岩石成分、结构、构造变化的作用称为变质作用。( × ) 33．在一定的法向荷载下，岩石沿已有的破裂面剪切滑动时的最大剪应力称为岩石的抗剪断强度。( × ) 34．岩层在空间的水平延伸方向称为岩层的走向。( √ ) 35．断层只能造成地层的缺失，不能造成地层的重复。( × )