土木工程地质

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第一章造岩矿物与岩石1、地质环境和地质作用(名词解释)工程活动的地质环境,亦成为工程地质条件,是指各项地质因素的综合。这些因素包括:土和岩石的工程性质(最基本的工程地质条件);地质构造;地形地貌;水文地质条件;地质作用;天然建筑材料。在地质历史发展过程中,促使地壳组成物质、构造和地表形态不断变化的作用统称为地质作用。[按其能源不同,地质作用可分为两种类型:内力地质作用(地壳运动、岩浆作用、变质作用、地震)和外力地质作用(风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、成岩作用)]2、风化作用和变质作用(名词解释)风化作用:在温度变化、气体、水及生物等因素的综合影响下,使地表岩石发生破碎、分解的一种破坏作用变质作用:是指构造运动与岩浆作用过程中,使原有的岩石受温度,压力和化学性质活泼的流体作用,在固体状态下发生物质成分和特征的改变,转变成新的岩石,既变质岩的形成过程。3、矿物与岩石(名词解释)矿物是地壳中天然生成的具有一定化学成分、物理性质和形态的自然元素或化合物。矿物是组成岩石的基本单位,也是组成地壳的基本物质。构成岩石的矿物称为造岩矿物。岩石是在地质作用下产生的,由一种或多种矿物以一定规律组成的自然集合体。4、矿物的物理性质主要有哪些?简述每种性质的概念。1、矿物的光学性质:1)颜色:是矿物对可见光波的吸收作用产生的。(自色:是矿物本身固有的颜色,比较固定。他色:是矿物混入了某些杂质所引起的,与矿物本身的性质无关;他色不固定,随杂质的不同而异。假色:由于矿物内部的裂隙或表面的氧化膜对光的折射、散射所引起的。)2)条痕:矿物粉末的颜色。(一般是指矿物在白色无釉的瓷板上刻画时所留下的粉末的颜色。)3)光泽:是矿物表面对可见光的反射能力。(金属光泽、半金属光泽、非金属光泽)4)透明度:矿物透过可见光的能力,即光线透过矿物的程度。(一般将矿物制成0.3mm厚的薄片进行对比:透明、半透明、不透明)2、矿物的力学性质:1)硬度:矿物抵抗外力刻划、压入或研磨等机械作用的能力。2)解理:是矿物受打击后,能沿一定方向裂开成光滑平面的性质。3)断口:是矿物受打击后,形成的不具方向性的不规则的破裂面。3、矿物的形状(结晶:在液态或固态物质中的离子或原子互相结合形成晶体的过程)5、岩石的结构与构造(名词解释)岩石的结构:岩石中矿物颗粒的结晶程度、大小、形状,及其彼此间的组合方式等特征。岩石的构造:岩石中矿物的排列方式和填充方式所反映出来的外貌特征。6、岩浆岩按SiO2的含量可分为哪几类?①酸性岩类:65%②中性岩类:65%~52%③基性岩类:52%~45%④超基性岩类45%(①石英、正长石;②正长石、角闪石、斜长石;③斜长石、辉石;④辉石、橄榄石(浅;较深;深;很深),(轻;较大;较大;很大)7、层理构造与片理构造(名词解释)层理构造:沉积岩在形成过程中,由于沉积环境的改变,使先后沉积的物质在成分、颗粒大小、形状和颜色上发生变化而显示出来的成层现象。片理构造:岩石中的片状、柱状或长条状矿物,在定向压力或差异压力作用下,垂直压力方向平行排列而形成的构造。8、三大岩类是如何进行分类的?岩石是构成地壳的最基本单位。按其成因可将地壳的岩石分为三大类:岩浆岩,沉积岩和变质岩。岩浆岩:(1)按(产出状态)冷凝成岩浆岩地质环境:深成岩浅成岩喷出岩;(2)按SiO2的含量:。。。;沉积岩:按结构分类:碎屑结构(按粒径又分砾状结构d2mm砂质结构粉砂质结构)泥质结构结晶结构生物结构;变质岩:按构造分类:(1)片理状构造,又分板状构造片状构造千枚状构造片麻状构造(2)块状构造。9、试叙述三大岩类的区别?岩浆岩:全部为岩浆中析出的原生矿物,成分复杂,但较稳定。浅色矿物有石英、长石、白云母等,深色矿物有黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等。以结晶粒状、斑块状为特征。具块状、流纹状、气孔状、杏仁状构造。直接由高温熔融的岩浆经岩浆作用而形成。沉积岩:次生矿物占主要地位,成分单一,一般不固定。常见的有石英、长石、白云母、方解石、白云石、高岭石等。一碎屑、泥质及生物碎屑结构为特征;部分为成分单一的结晶结构,但肉眼不易分辨。具层理构造。主要由原岩的风化产物,经压密、胶结、重结晶等成岩作用而形成。变质岩:除具有残余矿物,如石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石、白云母、高岭石等外,还有变质矿物,如石榴子石、滑石、绿泥石、蛇纹石等。以变晶结构等为特征。多具片理构造。由原岩经变质作用而形成。10、岩石的工程地质性质主要包括哪些方面?岩石的工程地质性质主要包括物理性质、水理性质和力学性质三个方面。11、请详细论述影响岩石工程地质性质的主要因素。影响岩石工程性质的主要因素可归纳为两方面:一方面是由岩石自身的内在条件决定的,如岩石的矿物成分、结构、构造等;另一方面是来自岩石的外部客观因素的影响,如水的影响和风化作用。1、矿物成分岩石的矿物成分对其物理力学性质产生直接影响。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也会有明显的差别。岩石内部应力是通过矿物颗粒的直接接触来传递的,所以含有高强度矿物的岩石,其强度不一定就高。大多数岩石的强度都比较高,能够满足工程要求。2、结构1)结晶联结由岩浆或溶液结晶或重结晶形成的。矿物的结晶颗粒直接接触,结合力强,孔隙率小,具有较高的强度和稳定性。结晶联结的岩石,结晶颗粒的大小对岩石的强度有显著影响。2)胶结联结矿物碎屑由胶结物联结在一起,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。胶结联结的形式对岩石的强度有重要影响,可分为以下三种:①基底胶结②孔隙胶结③接触胶结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决定的。①矿物成分分布的不均匀性:岩石所具有的片理构造、流纹构造等使矿物成分在岩石中的分布极不均匀,多沿一定方向富集或在局部聚集,使岩石的物理力学性质在局部发生很大变化。②岩石结构的不连续性:不同矿物成分在岩石中分布均匀,但存在层理、裂隙、孔隙,使岩石结构的连续性和整体性受到一定程度的影响,使岩石的强度和透水性表现出各向异性。4、水的影响作用:大量的试验资料证实,岩石饱水后强度降低。当岩石受到水的作用时,水会沿着岩石中的孔隙和裂隙侵入岩石内部,削弱矿物颗粒间的联结,使岩石的强度出现不同程度的降低,降低的程度主要取决于岩石的孔隙率。水对岩石强度的影响,在一定程度上是可逆的:岩石干燥后,其强度仍然可以得到恢复。但是,如果随着干湿变化,出现化学溶解、结晶膨胀等作用,岩石的结构状态就会发生改变,岩石的强度降低,此过程是不可逆的。5、风化作用:风化是在温度、气体、水及生物等因素的综合影响下,改变岩石状态、性质的物理化学过程。物理风化:使岩石原有的裂隙进一步扩大,并产生新的风化裂隙,使岩石矿物颗粒间的联结松散;岩石的结构、构造和整体性遭到破坏,孔隙率增大,吸水性和透水性显著提高,强度和稳定性大大降低。化学风化:使岩石中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。第二章地质构造1、地层的地质年代包括哪几种?地球发展的时间段落称为地质年代。1、绝对地质年代:指组成地壳的岩层从形成到现在有多少年,能说明岩层形成的确切时间。通过岩石样品所含放射性元素测定(同位素年龄)2、相对地质年代:表示岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系,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,说明地壳发展的历史过程。由岩层与相邻已知岩层的相对层位关系来决定。在地质工作中,一般多用相对地质年代2、沉积岩和岩浆岩的相对地质年代的确定方法分别有哪些?沉积岩的相对地质年代是通过层序、岩性、接触关系(整合接触平行不整合角度不整合)和古生物化石来确定的。岩浆岩的相对地质年代,是通过它与沉积岩的接触关系(侵入接触沉基接触)及其本身的穿插关系来确定的。3、不整合(名词解释)不整合:由于沉积过程发生间断,岩层在形成年代上是不连续的,中间缺少沉积间断期的岩层,而两种形成年代不相连续的岩层叠合在一起.4、岩层的产状要素有哪些?怎样理解岩层的产状要素?岩层产状是指岩层在空间的位置,产状用岩层层面的走向倾向和倾角三个产状要素来表示岩层产状是研究地质构造的基础。5、地质构造的概念和类型概念:地壳运动使岩层和岩体发生变形和变位,在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形态,是构造运动的产物。类型:①水平及单斜构造②褶皱构造③断裂构造④不整合7、在野外如何识别褶皱构造?一般情况下,背斜为山,向斜为谷,但自然界中的实际情况很复杂,由于长期的外力地质作用,背斜被切削、向斜被填平,再经过地壳运动,可能使背斜成谷、向斜成山(地形倒置现象,因此,不能完全以地形的起伏情况来识别褶皱构造。)1、小型褶皱构造:可在小范围内通过露出地表的岩层进行观察2、大型褶皱构造:可以通过穿越法和追索法进行观察①穿越法:沿选定的调查路线,垂直岩层走向进行观察,便于了解岩层的产状、层序及新老关系②追索法:平行岩层走向进行观察,便于查明褶皱延伸的方向及其构造变化的情况8、裂隙和断层(名词解释)裂隙又称节理,是岩体受力断裂后两侧岩块没有明显相对位移的小型断裂构造。岩体受力断裂后,断裂面两侧岩块发生明显相对位移的断裂构造,称为断层。9、裂隙的类型及其特征。①构造裂隙:岩体受构造应力作用时,随岩体变形而产生的裂隙。在地壳中分布极广,且有一定的规律性:张性裂隙:主要在褶皱构造中背斜和向斜的轴部发育。剪性裂隙:常出现在褶皱的翼部和断层附近②非构造裂隙:由成岩作用、重力、外动力等非构造因素形成的裂隙,常在较小范围内出现,分布无明显规律11、在野外如何识别断层构造?当岩体发生断裂并形成断层后,不仅会改变原有地层的分布规律,还会形成各种伴生构造,以及与断层构造有关的地貌现象。地质体不连续地层的重复或缺失断层的伴生构造地貌特征其它标志①地质体不连续:岩层、岩体、岩脉等沿走向突然中断、错开而出现不连续现象,说明可能有断层存在。②地层的重复或缺失:沿岩层倾向,原来层序连续的地层发生不对称的重复现象或是某些地层的缺失现象。③断层的伴生构造:断层在发生、发展过程中遗留下来的形迹12、地质图由哪几部分构成?平面图、剖面图、柱状图第三章地表地质作用1、风化作用(名词解释)在温度变化、气体、水及生物等因素的综合影响下,使地表岩石发生破碎、分解的一种破坏作用2、风化作用的类型和结果。风化作用的类型1、物理风化2、化学风化3、生物风化风化作用的结果:①使坚硬致密的岩石松散破坏②改变岩石原有的矿物成分、结构和构造③使岩石的强度和稳定性降低④引起许多不良地质现象3、详细阐述影响风化作用的主要因素。1、岩石性质:岩石的矿物成分:(各种造岩矿物的抗风化能力不同)。岩石的结构和构造:(矿物颗粒的粗细、均匀程度、胶结方式、胶结物的成分、层理的厚薄等)2、气候因素(主要体现在温度变化、降水和生物的繁殖情况)①寒冷极地和高山地区、干旱和半干旱的荒漠地区,以物理风化为主②湿润和半湿润地区,以化学风化为主③湿热地带,以化学风化和生物风化为主3、地形地貌因素①地形高差较大的山区,风化层较薄②平原或低缓的丘陵地区,风化层较厚③坡向:向阳坡的风化比阴坡严重4、地质构造(断层、裂隙等)5、其它因素(人类活动、地下水)4、风化岩层分为哪几个带?各有什么特征?①整石带:肉眼看不出岩石有风化碎裂现象,外观上与新鲜岩石无明显区别,但岩石颗粒间的联结因风化影响而有一定削弱,强度有所降低。②块石带:岩石被大量风化裂隙分割成大小不同的石块,强度显著降低,渗透性增强,工程性质与整石带已有明显区别,裂隙面出现次生矿物。③碎石带:岩石风化破裂成许多碎块和大量风化矿物,渗透性略有减小,强度大为降低。④粉碎带:岩石彻底风化破坏,原生矿物基本上全部风化成细粒次生矿物,渗透性很低,压缩性增大,强度降低,并产生一些新的性质。5、残积层的特点及工程性质。特点:①垂直剖面上,从上而下颗粒由细变粗;②碎屑物质大小不均匀,棱角显著,无分选及层理特征;③矿物成分与下伏原岩有密切关系;④在平缓的山顶和山坡较厚,在易遭冲刷的较陡山坡

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