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1第一章工程地质【考试大纲】1、岩体的特征2、地下水的类型和特征3、常见工程地质问题及其处理方法4、工程地质对工程建设的影响第一节岩体的特征工程岩体有地基岩体、边坡岩体和地下工程围岩三类。一、岩体结构1、岩石（1）物理性质是鉴别矿物的主要依据。1、颜色。分为自色、他色自色是矿物本身固有的成分、结构所决定的颜色，具有鉴定意义。他色是由于混入物引起的颜色；2、光泽。光泽是矿物表面的反光能力用类比方法常分为四个等级金属光泽、半金属光泽、金刚光泽及玻璃光泽。由于矿物表面不平、内部裂纹等，可形成某种独特的光泽，如丝绢光泽、油脂光泽、蜡状光泽、珍珠光泽、土状光泽等。3、硬度。鉴定矿物常用一些矿物互相刻划来测定其相对硬度，一般分为10个标准等级。（2）岩石成因类型及其特征1）岩浆岩岩浆岩又称火成岩。分为：侵入岩和喷出岩。侵入岩侵入岩又分为深成岩(形成深度大于5km)和浅成岩(形成深度小于5km)。①深成岩常形成岩基等大型侵入体，岩性一般较单一，以中、粗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强，故其常被选为理想的建筑基础，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩;②浅成岩多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出。颗粒细小，岩石强度高，不易风化，但这些小型侵入体与围岩的接触部位，岩性不均一，节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大，如花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩。喷出岩一般呈原生孔隙和节理发育，产状不规则，厚度变化大，岩性很不均一，比侵入岩2强度低，透水性强，抗风能力差，如流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩。2）沉积岩结构形式沉积岩主要有碎屑结构、泥质结构、晶粒结构、生物结构。构造常见的构造有层理构造、层面构造、结核、生物成因构造。根据沉积岩的组成成分、结构、构造和形成条件，可分为碎屑岩(如砾岩、砂岩、粉砂岩)、黏土岩(如泥岩、页岩)、化学岩及生物化学岩类(如石灰岩、白云岩、泥灰岩)等。3）变质岩岩浆岩或沉积岩，由于地壳运动和岩浆活动等变化所形成的新的岩石。结构变质岩的结构主要有：变余结构、变晶结构、碎裂结构。构造变质岩的构造主要有板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、块状构造（如大理岩，石英岩）。3岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征表（见教材P3）岩类地质特征岩浆岩沉积岩变质岩构造具块状、流纹状、气孔状、杏仁状构造具层理构造多具片理构造【2010】3.大理岩属于（）A．岩浆岩4B．变质岩C．火成岩D．沉积岩【答案】B【解析】本考题如果说按常理应该都能推断出来，但是，按教材来说，有点偏。岩浆岩又称火成岩,AC显然是一样的，本题目是单选题，所以两个都不能选了，变质岩可以比较硬，沉积岩一般不是很硬，于是可以猜是变质岩。2．土(1)土的组成。(2)土的结构和构造。一般可分为两大基本类型：1）土的结构①单粒结构也称散粒结构，是碎石（卵石）、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式，其对土的工程性质影响主要在于其松密程度。②集合体结构也称团聚结构或絮凝结构，这类结构为黏性土所特有。2）土的构造整个土体构成上的不均匀性包括：层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙特征与发育程度等。(3)土的分类。尤其注意：①黏性土是塑性指数大于10的土。黏性土分为粉质黏土和黏土。②根据颗粒大小及含量分类3．结构面节理组数的多少决定了岩石的块体大小及岩体的结构类型等级特征不发育1～2组规则节理，一般延伸长度3m，多闭合、无充填较发育2～3组规则节理，延伸长度10m，多闭合、无充填或有方解石等细脉，少量有岩粉或5碎屑充填发育一般规则节理多于3组，或有较多不规则裂隙，延伸长度不均匀，多数超过10m，风化者多张开、夹泥很发育规则节理多于3组，并有很多不规则裂隙，杂乱无章，裂隙多张开、夹泥，并有延伸较长的大裂隙64．地质构造（1）水平构造和单斜构造水平构造是未经构造变化的沉积岩层。单斜构造是经过构造变动的岩层。(1)结构面走向是指结构面层面与水平面交线的方位角，表示结构面在空间延伸的方向。(2)结构面的倾向是垂直走向顺倾斜面引出的一条直线与水平面投影的方位角，表示结构面在空间的倾斜方向。(3)结构面的倾角是结构面层面与水平面所夹的锐角，表示结构面在空间倾斜角度的大小。7(2)褶皱构造褶曲的基本形态是背斜和向斜，工程在褶曲的翼部遇到的基本上是单斜构造，一般没有特殊不良的影响。(1)对于深路堑和高边坡仅就岩层产状与路线走向的关系而言,路线垂岩层走向,或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反,对路基边坡的稳定性是有利的。不利的情况是路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向一致，最不利是边坡的倾角大于岩层的倾角。容易引起顺层滑动，破坏路基稳定。(2)对于隧道工程一般选线从褶曲的翼部通过是比较有利的。在褶曲构造的轴部，应力作用最集中，容易遇到工程地质问题，是不利的。8（3）断裂构造根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，将其分为裂隙和断层两类。1）裂隙一般用裂隙率(岩体剖面面积与岩石总面积的百分比)表示发育程度等级基本特征附注裂隙不发育裂隙1～2组，规则，构造型，间距在对基础工程无影响，在不含水91m以上，多为密闭裂隙。岩体被切割成巨块状。且无其他不良因素时，对岩体稳定性影响不大裂隙较发育裂隙2～3组，呈X型，较规则，以构造型为主，多数间距大于0.4m，多为密闭裂隙，少有填充物。岩体被切割成大块状对基础工程影响不大，对其他工程可能产生相当影响裂隙发育裂隙3组以上，不规则，以构造型或风化型为主，多数间距小于0.4m，大部分为张开裂隙，部分有填充物。岩体被切割成小块状对工程建筑物可能产生很大影响裂隙很发育裂隙3组以上，杂乱，以风化型和构造型为主，多数间距小于0.2m，以张开裂隙为主，一般均有填充物。岩体被切割成碎石状对工程建筑物产生严重影响注：裂隙宽度：密闭裂隙lmm;微张裂隙为1～3mm;张开裂隙为3～5mm;宽张裂隙5mm2）构造裂隙。它在空间分布上具有一定的规律性。可将构造裂隙分为张性裂隙和扭(剪)性裂隙。张性裂隙主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽，断裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙间距较大且分布不匀，沿走向和倾向都延伸不远；扭(剪)性裂隙，多是平直闭合的裂隙，分布较密、走向稳定，延伸较深、较远，裂隙面光滑，常有擦痕，一般出现在褶曲的翼部和断层附近。3）非构造裂隙具有普遍意义的是风化裂隙，其主要发育在岩体靠近地面的部分。裂隙分布零乱，没有规律性，使岩石多成碎块，沿裂隙面岩石的结构和矿物成分也有明显变化。4）岩体中的裂隙优缺点10优点：有利于开挖缺点：对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，不论岩体的产状如何，路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。在路基施工中，如果岩体存在裂隙，还会影响爆破作业的效果；【例题】对工程建筑物可能产生很大影响的裂隙发育情况是（）A.不发育B.较发育C.发育D.很发育【答案】C【解析】A--对基础工程无影响，在不含水且无其他不良因素时，对岩体稳定性影响不大;B--对基础工程影响不大，对其他工程可能产生相当影响;C--对工程建筑物可能产生很大影响;D--对工程建筑物产生严重影响;2）断层。记住：四个断层名称；三个基本类型；(1)断层要素①断层面和破碎带。其产状可以通过断层面的走向、倾向和倾角来表示。②断层线。是断层面与地面的交线，表示断层的延伸方向。③断盘。当断层面倾斜时，位于断层面上部的称为上盘，位于断层面下部的称为下盘。若断层面直立则无上下盘之分。④断距。岩层原来相连的两点，沿断层面错开的距离称为总断距，其水平分量称为水平断距，垂直分量称为垂直断距。(2)断层基本类型①正断层。是上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层。②逆断层。断层线的方向常和岩层走向或褶皱轴的方向近于一致，和压应力作用的方向垂直。③平推断层。这种断层的破碎带一般较窄，沿断层面常有近水平的擦痕。（二）岩体结构特征1．结构体特征结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，如平缓产状的层状岩体中，常将岩体切割成方块体、11三角形柱体等。在陡立的岩层地区，往往形成块体、锥形体和各种柱体。2．岩体结构类型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。(1)整体块状结构。整体强度高。是较理想的各类工程岩体。(2)层状结构作为工程建筑地基时，其变形模量和承载能力一般均能满足要求。但当结构面结合力不强，有时又有层间错动面或软弱夹层存在，则其强度和变形特性均具各向异性特点，一般沿层面方向的抗剪强度明显比垂直层面方向的更低。这类岩体作为边坡岩体时，结构面倾向坡外时要比倾向坡里时的工程地质性质差得多。(3)碎裂结构镶嵌结构岩体为硬质岩石，具有较高的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好。而层状碎裂结构和碎裂结构岩体变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。(4)散体结构。属于碎石土类，可按碎石土类考虑。二、岩体的力学特性岩体的力学特征主要是岩体的变形、流变和强度特征。(1)岩体的变形特征。设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。(2)岩体的流变特征。一般有蠕变和松弛两种表现形式。岩石和岩体均具有流变性。(3)岩体的强度特征。一般情况下，岩体的强度既不等于岩块岩石的强度，也不等于结构面的强度，而是两者共同影响表现出来的强度。如当岩体中结构面不发育，呈完整结构时，可以岩石的强度代替岩体强度；如岩体沿某一结构面产生整体滑动时，则岩体强度完全受结构面强度控制。二、岩体的工程地质性质(一)岩石的工程地质性质1、岩石的物理力学性质l。重量12在相同条件下的同一种岩石，重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性较高。2．孔隙性岩石的空隙性用空隙度表示，反映岩石中各种空隙的发育程度。空隙度（%）=岩石中各种空隙的总体积/岩石的总体积岩石空隙度的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受外力因素的影响。未受风化和构造作用侵入岩其空隙度一般是很小的，而砾岩、砂岩等一些沉积类的岩石，则经常具有较大的空隙度。3、吸水性岩石的吸水性一般用吸水率表示吸水率=岩石的吸水重量/同体积干燥岩石重量岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度有关。岩石的吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就越大。4．软化性用软化系数作为岩石软化性的指标软化系数=岩石饱和状态下的极限抗压强度/风干状态下极限抗压强度软化系数越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大未受风化作用的岩浆岩，软化系数大都接近于1，是弱软化的岩石，其抗水、抗风化和抗冻性强。软化系数小于0．75的岩石，是软化性较强的岩石，工程性质比较差。5．抗冻性用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降低率表示。岩石抵抗孔隙中的水结冰时体积膨胀的能力。抗压强度降低率小于25％的岩石，认为是抗冻的；大于25％的岩石，认为是非抗冻的。在高寒冰冻地区，抗冻性是评价岩石工程性质的一个重要指标。(2)岩石主要力学性质1）岩石的变形岩石在弹性变形范围内弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力越强。13用弹性模量和泊松比两个指标表示。泊松比是横向应变与纵向应变的比。泊松比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越大。通常所提供的弹性模量和泊松比，只是在一定条件下的平均值。2）岩石的强度：抗压强度。在数值上等于岩石受压达到破坏时的极限应力。岩石的抗压强度相差很大。抗拉强度。岩石的抗拉强度远小于抗压强度。抗剪强度。抗剪强度是沿岩石裂隙或软弱面等发生剪切滑动时的指标，其强度远远低于抗剪断强度。三项强度中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。抗剪强度约为抗压强度的10％～40％，抗拉强度仅是抗压强度的2％～16％。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石(岩体)稳定性的主要指标。2．岩石的分级鉴于土和岩石的物理力学性质和开挖施工的难度，由松软至坚实共分为16级，分别以I-XⅥ表示，其中I～Ⅳ的4级为土，V～XⅥ的12级为岩石。土