工程地质学复习资料重点.docx

工程地质学复习资料重点这门课的目标： 工程地质学的 “基本知识” 分析和运用地质勘查资料的方法 解决实际工程问题 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，密度大。外核是液态的，内核是固态。 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)：具一定化学成分和物理性质的自然元素和天然化合物。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内部构造 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。 矿物的光泽 矿物表面对可见光的反射能力。 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 蜡状光泽 土状光泽 矿物的硬度 矿物抵抗外力刻划、研磨的能力。 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，不具方向性的不规则破裂面。 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 §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 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 按成因分为岩浆岩、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 ì深成岩：岩基，岩株ìïï侵入岩岩床，í浅成岩：岩盘，ïïï岩墙，岩脉 íîï岩流ï喷出岩ì中心式喷发：火山锥熔íïî裂隙式喷发：熔岩被î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：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：矿物成分以正长石、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：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：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 按结晶程度分类： 全晶质结构 半晶质结构 斑状结构 主要是浅成岩 非晶质结构 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 气孔状 杏仁状构造 §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%. 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 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: 生物遗体组成，贝壳结构、珊瑚结构等 §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，变质矿物是变质岩所特有的，可把变质岩与其他岩石区别开来。 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片理构造和块状构造 片理构造是变质岩所特有的，比较典型的片理构造有： 板状构造, 千枚状构造, 片状构造, 片麻状构造 如果岩石主要由粒状矿物组成时，则成致密块状构造，如大理岩和石英岩等。 §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 块状构造变质岩大理岩和石英岩 两者都具变晶结构，颜色较浅。 但大理岩主要由方解石组成，硬度低，遇盐酸起泡，石英岩硬度高。 §2.3.1 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)在地质工作中，一般使用相对地质年代 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,岩性对比法,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内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：代、纪、世 年代地层单位：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，包括现代 第四纪特征:人类出现 冰川作用 第四纪沉积物是坚硬岩石经长期地质作用后的产物，因形成时间短，成岩作用不充分，一般是松散、多孔、软弱的土层，覆盖在坚硬岩石上 本章重点内容： 矿物的物理力学性质 三大类岩石的结构、构造 第3章 地质构造及其对工程的影响 §3.1 水平构造和单斜构造 地质构造是地壳运动的产物 构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形迹，如岩层褶曲、断层等，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。 岩层产状的表示方法 走向，倾向，倾角 或 倾向倾角 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：N30°E，S120°E，35°或 SE120°35° §3.2 褶皱构造褶曲 §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 §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。 经削蚀的褶曲 较老的岩层出现在背斜轴部 较老的岩层出现在向斜两翼 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。) 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， §3.2.3 褶皱构造 §3.3 断裂构造 根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，断裂构造可分为裂隙和断层两类 §3.3.1 裂隙 裂隙也称为节理。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，裂隙可以归纳为构造裂隙和非构造裂隙。 原生裂隙 构造裂隙 次生裂隙 构造裂隙是岩体受地应力作用随岩体变形而产生的裂隙，其在空间分布上具有一定的规律性。按裂隙的力学性质，构造裂隙可分如下两种：张性裂隙 扭性裂隙 非构造裂隙指由非构造因素形成的裂隙 裂隙的工程地质评价 岩体中的裂隙，在工程上除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。 §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。 断层的组成要素 断层面和破碎带、断层线、上盘和下盘、断距。 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张应力及重力作用，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域产生沉积。 §3.4 不整合 整合接触: 当沉积区处于相对稳定阶段时，沉积区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 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。 §3.5 岩石与岩体的工程地质性质 §3.5.1 岩石的物理力学性质 物理性质 比重和重度 孔隙性 孔隙度 吸水性 吸水率，等于岩石吸水重量与同体积干燥岩石重量之比。 软化性 软化系数，等于岩石在饱和状态下的极限抗压强度和在风干状态下的抗压强度之比，用小数表示。软化系数小于0.75的岩石，认为其软化性强、工程性质比较差。 抗冻性 一般用岩石在抗冻试验前后抗压强度降低率表示 岩石的强度 岩石抗压强度和抗剪强度是评价岩石稳定性的指标 由于岩石抗拉强度小，所以当岩层受挤压形成褶皱时，常在弯曲变形较大的部位受拉破坏，产生张裂隙。 §3.5.2 岩体的工程地质性质 岩体的定义岩体岩石结构面 岩体的工程地质性质：首先取决于岩体结构类型与特征，其次才是岩石性质 本章主要内容： 褶皱构造、断裂构造 、岩体性质 第4章 土的工程性质与分类 §4.1 土的组成与结构、构造 粒径大于0.075的粗粒土，可以通过筛分法测定。 粒径小于0.075的细粒土，可以通过水分法测定。 水分法常用的有密度计法或移液管法 土的颗粒级配曲线愈平缓，说明 在累计曲线上，可确定两个描述土的级配的指标： d(d)不均匀系数：Cu=60 曲率系数：Cc=30 d10d10d602式中：d10，d30和d60为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为10，30和60时所对应的粒径。d10称为有效粒径； d60称为限制粒径。 规范：纯净砾、砂，Cu>=5，且Cc=13时，级配良好，否则，不良。 工程上把Cu<5的土称为均粒土。 §4.1.2 土的矿物成分 填空题：主要的粘土矿物有a高岭石、b伊利石、c蒙脱石，其吸水能力由强到弱依次为 c、b、a。 §4.1.3 土中水和气及其与土粒的相互作用 结合水是受分子引力、静电引力吸附于土粒表面的土中水。 土粒表面一般带有负电荷，围绕土粒形成电场，引起土粒周围水分子和阳离子的定向排列。在靠近土粒处，静电引力强，水化离子和水分子牢固吸附在土粒表面形成固定层；固定层外围，静电引力较小，水化离子和水分子形成扩散层。土粒表面负电荷、固定层和扩散层中的阳离子一起构成双电层。 强结合水紧靠土颗粒表面的水。 其性质接近于固体，密度约为1.22.4g/cm3，冰点为78，具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度。干燥的土在空气中质量将增加，直到土中吸着的强结合水达到最大吸着度为止。 1）没有溶解盐类的能力，2）不能传递静水压力，3）只有吸热变成蒸汽时才能移动。 弱结合水紧靠强结合水外围的结合水膜。 仍然不能传递静水压力，没有溶解能力。 弱结合水与土的塑性，以及其它一些重要特性有很大关系。弱结合水离土粒表面积愈远，其受到的电分子吸引力愈弱小，并逐渐过渡到自由水。 毛细水的工程地质意义 1.毛细压力促使土的强度增高 ； 2.毛细水上升接近基础底面时，增大基底附加应力，增大建筑物的沉降； 3.当地下水埋深浅，由于毛细管水上升，可助长地基土的冰冻现象；地下室潮湿；危害房屋基础及公路路面；促使土的沼泽化； 4.腐蚀管道和混凝土。 §4.1.4 土的结构和构造 土的结构土颗粒之间的相互排列和连接的形式。 单粒结构。粗颗粒土，如卵石、砂等。 蜂窝结构。当土颗粒较细，在水中单个下沉，碰到已沉积的土粒，由于土粒之间的分子吸力大于颗粒自重，则正常土粒被吸引不再下沉，形成很大孔隙的蜂窝状结构。 絮状结构。粒径小于0.005mm的粘土颗粒，在水中长期悬浮并在水中运动时，形成小链环状的土集粒而下沉。碰到另一小链环被吸引，形成大链环状的絮状结构。 练习： 选择题：土中自由水包括毛细水和重力水，结合水包括强结合水和弱结合水。这之中，影响粘性土性质的土中水主要是 b 。 a)强结合水；b)弱结合水；c)重力水；d)毛细水 选择题：下述那种不属于土的结构： a)单粒结构；b)分散结构；c)蜂窝结构；d)絮状结构 土的结构包括：单粒结构、蜂窝结构、絮状结构 土的构造包括：层理构造、裂隙构造、分散构造 选择题：土的颗粒级配曲线位于半对数坐标图上，其中横坐标表示粒径，纵坐标表示 c 。 a)等于某粒径的土粒百分含量； b)大于某粒径的土粒百分含量； c)小于某粒径的土粒百分含量； d)某两个粒径之间的颗粒百分含量 §4.2 土的物理力学性质及其指标 §4.2.1 土的三相比例指标 1.土粒比重 土粒质量与同体积4时纯水的质量之比。 土粒比重常用比重瓶法测定，事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水的质量。然后把烘干土若干克装入该空比重瓶内，再加纯水至满，称瓶加土加水的质量，按下式计算土粒比重： msG=×Gwt sm1+ms-m2式中：m1瓶+水的质量； m2瓶+土+水的质量； ms烘干土的质量； t ºC时蒸馏水的比重。 2.土的天然重度 单位体积土的重量 对于粘性土，土的密度常用环刀法测定。 3.土的含水量土中水的质量与土粒质量之比，即水的质量和干土质量之比。 测定含水率常用的方法是烘干法 比重、密度和含水量是实验室直接测定的3个指标 §4.2.2 无粘性土的密实度 无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系 1.孔隙比e 孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈松散 2.相对密实度Dr Dr=emax-eemax-eminEmax:砂土在最松散状态时的孔隙比 E:砂土在天然状态下孔隙比 Emin: 砂土在最密实状态时的孔隙比 砂土的天然孔隙比界于最大和最小孔隙比之间，故相对密度Dr=01；当Dr=0时，e=emax，砂土处于最疏松状态；当Dr=1 时，则e=emin，砂土处于最紧密状态。 工程实际中，常用相对密度评价砂土的密实程度，或判别砂土的震动液化。按相对密度值可将砂土分为三种密实状态： 1Dr0.67 密实的 0.67Dr0.33 中密的 0.33Dr0 松散的 §4.2.3 粘性土的稠度 由固态转变到流态的界限含水量，称为塑限 由塑态转变到流态的界限含水量，称为液限 测定液限的方法：挫条法 测定液限的方法：碟式液限仪法 液、塑限联合测定法 塑性指数和液性指数 用 塑性指数作为粘性土分类的标准。 液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，表达了粘性土所处的状态 根据液性指数的大小，划分粘性土的状态： 按液性指数划分粘性土的稠度状态表 液性指数IL 稠度状态 IL0 坚硬 0<IL0.25 硬塑 0.25<IL0.75 可塑 0.75<IL1 软塑 IL>1.00 流塑 练习： 某路堤填筑需土40万方，要求干密度达到18kN/m3，附近取土场内土的天然重度为17.25kN/m3，含水率15%，土粒比重2.7。则所需土方储量为 A.42 B.48 C.56 D.96 取土场土干重度 gd=g/(1+w)=17.25/(1+0.15)=15kN/m3 按土的干重相等，土方用量为： V40×18 / 1548万方 需储备土方量：2×4896万方 答案D §4.2.4 土的力学性质 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性 说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果 土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程 土按颗粒级配和塑性指数分类 分为：碎石土、砂土、粉土和粘性土 粗粒土按颗粒级配进行分类；粘性土按塑性指数分类 碎石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。根据级配和颗粒形状，又分为漂石、卵石、圆砾。 砂土：粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土。又具体分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。 粉土：粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，且塑性指数小于等于10的土。又具体分为砂质粉土和粘质粉土。 粘性土：塑性指数大于10的土。具体分为粉质粘土和粘土，10< Ip 17时称为粉质粘土， Ip>17时称为粘土。 残积土 岩石风化后，留在原地未被搬运的部分 颗粒呈棱角状，未经分选，无层理构造，孔隙率较大。 均匀性差，不亦作为建筑物地基。 残积土矿物成分与母岩有关残积物厚度与地形有关 坡积土 在雨雪水片流和重力作用下，顺着山坡逐渐移动形成的堆积物。一般分布在缓坡、凹地或坡角水流速变缓之处。 矿物成分与下部基岩无直接关系。 分选现象，沿坡自上而下，颗粒组成由粗变细。 结构疏松、压缩性高、土层厚度变化大。基岩面往往富水，易沿界面产生滑动。 特殊性土的种类有： 沿海及内陆静水沉积的淤泥类软土 南方和中南地区的膨胀土 西南亚热带湿热气候条件下的红粘土 西北、华北干旱气候区的黄土 西北、华北干旱气候区的盐渍土 高纬度、高海拔寒冷气候区的冻土 各地人类工程活动的人工填土 软土天然含水量大于液限，孔隙比 1.0 孔隙比e 1.5时，称淤泥；1.5>e 1.0 时，称淤泥质土。 10%>有机质含量>5%时称有机质土；60% 有机质含量>10%时，称泥炭质土；有机质含量>60%时，称泥炭。 工程特性： 1. 含水量高，天然含水量>液限，软塑流塑状态。 2. 透水性低，水平向渗透系数较大。 3. 压缩性大，强度低，欠压密状态。 4. 抗剪强度低。 5. 显著的蠕变和触变性(高灵敏度)。 蠕变：在一定荷载下，土的剪切变形随时间增长。 触变：土受扰动后强度降低，但随时间增长强度部分恢复。 湿陷性黄土 工程特性： 塑性较弱 含水较少，坚硬硬塑状态 压实程度差，孔隙比高，孔隙大 抗水性弱，遇水强烈崩解，湿陷明显 透水性较强，且呈各向异性 强度较高，粒间连接较强，压缩性中等。 黄土湿陷性：在一定压力下受水浸润后,结构迅速破坏而产生显著沉陷的性质。 湿陷原因：结构松散、靠结合水、毛细水以及可溶盐胶结，是湿陷的内因。压力和水浸润是内因。 湿陷系数s ：由室内浸水压缩试验测得的黄土样在某种规定压力下的湿陷量与土样原始高度的比值。s0.015为湿陷性黄土。 湿陷类型：自重湿陷与非自重湿陷。 湿陷起始压力:开始出现明显湿陷的压力。 注意：ppt上此处还有一题 1.自重湿陷性黄土，上覆土层的自重压力和湿陷起始压力比较，下列正确的是( A )。 A、上覆土层的自重压力大于湿陷起始压力； B、上覆土层的自重压力等于湿陷起始压力； C、上覆土层的自重压力小于湿陷起始压力； D、无法判断，只能通过试验确定； 2.某黄土试样在室内压缩试验时测得在上覆土重及建筑物附加压力下的下沉量为1.5mm，浸水后，累计下沉量为2.0mm，则该黄土的湿陷系数为( )，属于( )。 A、0.25，湿陷性黄土； B、0.25，非自重湿陷性黄土； C、0.025，湿陷性黄土； D、0.0025，非湿陷性黄土 红粘土 碳酸盐类岩石在湿热气候条件下，经强烈风化作用而形成的高塑性粘土。红粘土液限大于50%。 经流水搬运后保留红粘土基本特征，液限大于45%的坡、洪积粘土称为次生红粘土，其力学性能低于红粘土。 红粘土区别于其它土类的主要特征是： 上硬下软、表面收缩、裂隙发育 第5章 地下水 §5.1 地下水概述 §5.1.1 地下水及含水层 §5.1.2 岩土的水理性质 1. 含水性 容水度:岩土孔隙完全被水充满时的含水量 持水度:岩土在重力作用下释水时仍能保持的含水量 2. 给水度:岩土在重力作用下能自由排出的含水量。 给水度 = 容水度持水度 3.透水性:岩土可透过水的性能.用渗透系数表示. 渗透系数测定 达西定律 渗透速度：v=kh=ki L或 渗流量为：q=vA=kiA 达西定律适用于雷诺数不大于10的地下水层流运动。 由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻力很大、流速缓慢，因此，其流动状态大多属于层流。 式中：-水在土中的渗透速度，cm/s。 它不是地下水的实际流速，而是在一单位时间 内流过一单位土截面的水量； 地下水位下降引起地面沉降的计算 §5.4 地下水对建筑工程的影响 §5.4.2 流砂和潜蚀 自下而上渗流时，当地下水动水压力大于土粒的浮重度时，就会产生流砂。 §5.4.3 浮托作用 §5.4.4 承压水与基坑工程 Hw<gK×gw×M §5.4.5 地下水对钢筋混凝土的腐蚀 地下水中某些离子或原子含量过大，会同混凝土发生化学反应。 结晶类腐蚀 SO42- 分解类腐蚀 侵蚀性 CO2、HCO3-和PH值 结晶分解复合类腐蚀 NH4+、CL-、NO3-Mg2+、 SO42- 注意：本章课含计算 第6章 不良地质现象的工程地质问题 §6.1 风化作用 §6.1.1 风化作用 地壳外围水圈、大气圈、生物圈 §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 §6.2 河流地质作用 河流地质作用主要包括侵蚀作用、搬运作用和沉积作用 河谷的类型及河流阶地 从河谷的成因来看，河谷可分为构造谷和侵蚀谷两类。 构造谷一般是受地质构造控制，其沿地质构造线发展，河流在构造运动所生成的凹地内流动，流水开凿出自己的河谷，如向斜谷、地堑断裂谷等；或河流沿着构造软弱带流动，河谷完全是由本身的流水冲刷出来的，如断层谷、背斜谷、单斜谷等。 侵蚀谷是由水流侵蚀而成，不受地质构造的影响，它可以任意切穿构造线。 根据侵蚀与堆积之间关系的不同，阶地可分为侵蚀阶地、基座阶地和堆积阶地三大类型。 侵蚀阶地：由基岩构成，其上很少有河流冲积物覆盖。 堆积阶地：在河流中下游最为常见，阶地全由河流沉积物组成。 基座阶地：属侵蚀阶地到堆积阶地的过渡类型，两种物质组成，上部为河流的沉积物，下部是基岩。 §6.3 滑坡与崩塌 滑坡的定义 滑坡是斜坡上土体、岩体或其它碎屑堆积物沿一定的滑动面作整体下滑的现象。 滑坡裂缝 环状张拉裂隙 鼓状裂隙 剪切裂隙 扇形张裂隙 滑坡的发展阶段三个阶段 1）蠕动变形阶段 斜坡一部分f<剪切变形微小滑动逐渐发展各种裂缝坡脚土层受挤压、潮湿滑动面基本形成 蠕动时间：数年、几天 2）剧烈滑动阶段 岩体已完全破裂、滑动面已形成、滑体与滑床完全分离 3）渐趋稳定阶段 剧滑之后，滑坡体重心下降、能量消耗、速度变慢、趋于稳定 §6.3.5 滑坡的治理 防治措施 六字口诀 “排、挡、削、改、护、绕” 排”地表和地下排水 主要是设置截水沟和排水明沟系统。截排来自滑坡体外的坡面径流；将坡面径流引导出滑坡体外。 “挡”在滑坡体下部修筑挡土、抗滑桩或用锚杆加固等工程以增加滑坡下部的抗滑力。 “削”通过削减坡角或降低坡高，以减轻斜坡不稳定部位的重量，从而减少滑坡上部的下滑力。 “改”主要是为了改良岩土性质、结构，以增加坡体强度。本类措施有：对岩质滑坡采用固结灌浆；对土质滑坡采用电化学加固、冻结、焙烧等。此外，还可针对某些影响滑坡滑动因素进行整治，如防水流冲刷、降低地下水位、防止岩石风化等具体措施。 “绕” “护”护坡，减小水位升降造成的动水压力 崩塌 崩塌形成条件: 1. 地形55750 2. 脆性岩石或上硬下软 3. 地质构造 §6.4 泥石流 陡峻的地形、丰富的松散固体物质和足够的突发性水源是泥石流形成的三个基本条件 §6.5 岩溶与土洞 岩溶作用的基本条件 水与岩石之间相互作用 岩石1可溶、2透水 水3溶蚀力、4流动 1、岩石是可溶的 碳酸盐类岩石中的岩溶有普遍性。 2、岩石是透水的 3、水具有溶蚀性 4、水是流动的 岩溶水的垂直分布 I垂直循环带；II季节循环带；III水平循环带；IV深部循环带(详见ppt) 土洞因地下水或者地表水流人地下土体内，将颗粒间可溶成分溶滤，带走细小颗粒，使土体被掏空成洞穴而形成。 土洞的形成机制 土洞主要由潜蚀作用形成。潜蚀是指地下水流在土体中进行溶蚀和冲刷的作用 。 如果土体内不含有可溶成分，则地下水流仅将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带走，这种现象我们称之为机械潜蚀。 如果地下水流先将土中可溶成分溶解，而后将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带走，具有溶滤作用的潜蚀称为溶滤潜蚀。 土洞的类型 A由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞 此类土洞形成因素有三点： 1.土层的性质含碎石的砂质粉土层中最易发育土洞 2.土层底部有排泄水流及土粒的良好通道上部覆盖土层的岩溶地区 3.地表水流能直接渗入土层。 B由岩溶水流潜蚀作用形成土洞 此类土洞发育的快慢取决于： 1.基岩面上覆土层性质 2.地下水的活动强度 3.基岩面附近岩溶和裂隙发育程度 定性评价适用于一般工程。 定量评价是按经验公式对溶洞顶板的稳定性进行验算。 通常稳定性验算是通过计算溶洞顶板安全厚度实现的。 §6.6 地震及其效应 地震波:震源释放的能量以波动的形式向四面八方传播 距离震中较远的振动主要是地面波。 震级 分10个等级: 25级是有感地震；57级是破坏性地震；7级以上是大地震。 烈度地震时地面及建筑物的破坏程度 烈度 与震源深度、震中距离、岩土性质、地质构造、地下水及建筑物的动力性质有关。我国分12个等级。 地震烈度 基本烈度：某地区在一定时间内可能发生的最大地震烈度。 场地烈度：在一个区域内根据具体场地条件调整后的烈度。 设防烈度：根据城市规模、及建筑物重要性，为工程抗震而规定的烈度。 上海市，基本烈度6，设防烈度67。a=0.050.1g 地震效应 地震区对场地的地震效应有：地震力效应、地震破裂效应、地震液化效应、地震激发地质灾害的效应等。 1.地震力效应: 卓越周期若某一周期的地震波与地基土层固有周期接近，由于共振，地震波振幅得到放大，此周期称为卓越周期。 2.破裂效应: 3.液化效应: 4.地震地质灾害: 地震区建筑抗震设计原则： 1. 建筑场地选择 地形平坦开阔；岩土坚硬均匀；无大的断裂带； 地下水埋深大。 2. 地基持力层和基础方案的选择 地基持力层应以基岩或硬土为好，避免以高压缩性土层或液化土层作持力层。宜采用桩基础、筏基和箱基。 3. 建筑物结构形式和抗震措施 平立面形状宜简单，在转折处留抗震缝，加强整体结构刚度。 地震区公路和桥梁的防震: 一.平原区路基震害 1. 纵向开裂：发生在路肩与行车道之间、新老路堤之间。 2. 边坡滑动：由于碾压质量问题或坡脚水浸。 3. 路堤坍塌：由于低塑性粉土、砂土压实不够。 4. 路堤下沉：由于软弱粘土触变或粉砂土液化。 5. 纵向波浪变形：由于路堤走向和地震波一致。 6. 桥头路堤震害：下沉、开裂、坍塌。 7. 地裂缝：喷砂冒水。 二. 山岭区路基震害 路堑边坡：滑坡与崩塌。 半填半挖边坡：上坍与下塌。 挡土墙：砌缝开裂、墙体变形、墙体倾倒。 三.桥梁震害: 软基上9度区,墩台滑移和倒塌。 §6.9 不良地质现象对道路选线的影响 当上覆软土层的厚度不大，而其下为致密的土层时，多采用桩基，主要适用于轻型桥梁基础。 若上覆软土层厚度>8米，其中又没有饱和而处于流态的土或蛮石、残留基础和树根等阻碍物，其下有坚硬的持力层，可采用沉井。 管柱桩适用的地质条件很广，主要用于大型和特大型桥梁。 1、道路选线时，常采用沿河谷阶地方案，按结构和形态特征，一般将阶地分为 A 侵蚀阶地、堆积阶地、基座阶地 B 侵蚀阶地、基座阶地、内叠阶地 C 基座阶地、上叠阶地、埋藏阶地 D 堆积阶地、内叠阶地、基座阶地 2、滑动面是滑坡的重要组成部分。岩土体不会沿其产生滑动的岩面是。 A断层面 B古地形面、层面 C贯通的节理裂隙面 D褶曲轴面 3、土石体在滑坡滑移过程中运动速度不一，滑体上会产生 A张拉裂缝 B鼓张裂缝 C剪切裂缝 D扇形张裂缝 4、简答题：地震按成因分类、地震效应有哪些？ 第7章 工程地质原位测试 原位测