工程地质学绪论课件.ppt
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1、第一章 绪论,关键术语:工程地质学、工程地质条件思考题:1.1、主要的工程地质问题包括哪几个方面?1.2、工程地质条件包括哪些内容?1.3、工程地质学的根本任务是什么?,1,t课件,一、工程地质学 工程地质学是研究工程设计、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,是把地质学原理应用于工程实际的一门学问,是地质学的重要分支学科。,工程地质研究的对象 复杂的地质体工程地质研究的根本任务 防治地质灾害,二、工程地质学的根本任务和研究对象,2,t课件,工程地质条件是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。这些因素包括: 1、地层岩性 2
2、、地质构造 3、水文地质条件 4、地表地质作用 5、地形地貌,三、 工程地质条件和工程地质问题,3,t课件,1、地基(路基)稳定性问题 2、斜坡稳定性问题: 3、洞室围岩稳定性问题 4、区域稳定性问题,四、工程地质问题,对土木工程而言,主要的工程地质问题包括:,4,t课件,第二章 地壳及其物质组成,关键术语:地质作用, 构造运动,矿物,晶体, 岩石,岩石的结构,岩石的构造, 岩浆岩,沉积岩,变质岩,思考题: 1、地球的层圈构造的划分? 2、内力地质作用和外力地质作用包括哪些内容? 3、什么是矿物?矿物有哪些物理性质? 4、什么是岩石?岩石同矿物有何关系? 5、比较沉积岩、变质岩、岩浆岩在成因、
3、结构、构造方面的不同特征。,5,t课件,2.1 地壳,地壳是固体地球的外部层圈地球的层圈构造 :,6,t课件,塑造地壳面貌的自然作用称为地质作用。,二、 地质作用,7,t课件,按动力来源部位,地质作用分类:,按地质灾害成因,地球内部放射性元素蜕变产生内热,太阳辐射热地球旋转力和重力,内力地质作用,构造运动岩浆作用变质作用地震,外力地质作用,风化作用剥蚀作用搬运作用沉积作用固结成岩作用,采矿、修路等,起主要作用,8,t课件,2.2 矿物,1、 矿物是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,是岩石的基本组成部分。矿物都具有一定的化学成分,并可用化学式来表达。2、晶体:内部
4、的原子或离子在三维空间成周期性重复排列的矿物称为晶体。 绝大多数矿物都是晶体。3、非均质矿物内部质点排列没有一定的规律性,外表不具有固定的几何形态。4、矿物的物理性质是鉴别矿物的重要依据,主要有:颜色和条痕、光泽、硬度、解理和断口、密度及弹性、挠曲和延展性。,9,t课件,硬度:矿物抵抗外力刻划、研磨的能力,又称摩氏硬度。以十种矿物为标准,分为十级,最软的为一级,最硬的为十级:,一滑二膏三方解,四萤五磷六长石。七英八黄九刚玉,唯有金刚把十冠。,矿物的硬度,10,t课件,2.3 岩石,岩石是地壳的基本组成物质,是内、外动力地质作用的产物,岩石是由一种或多种矿物有规律地组成的矿物集合体。 例如:大理
5、岩主要由方解石组成; 花岗岩主要有长石,石英,云母等组成。,11,t课件,岩石的形貌特征通常用结构和构造来描述: 岩石的结构,是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及彼此间的组合方式。 岩石的构造,是指岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石其它组成部分之间的排列和充填方式。 火成岩大多具有块状构造;沉积岩具层理构造;变质岩具有片理构造。 矿物成分和结构、构造特征是识别岩石类型的主要依据。,12,t课件,一、火成岩(岩浆岩),侵入岩:火山喷发时,岩浆从地壳深部向上侵入过程中,有的在地下冷凝结晶形成的岩石。,喷出岩:岩浆喷射或溢出地表后才冷凝而成岩石 。岩浆岩:这些由岩浆冷凝固结而成的岩石的统称
6、。,按距地表的深浅程度:,1、常见的名词:,岩浆岩占地壳岩体体积的64.7%,13,t课件,显晶质结构(粒状结晶结构),斑状结构,隐晶质结构,玻璃质结构,火成岩的结构,2、火成岩的结构与构造,火成岩的构造,块状构造气孔与杏仁构造流纹构造,14,t课件,3、火成岩分类,(1)按岩浆冷凝环境分为,(2)按火成岩 SiO2 的含量分为,花岗岩、闪长岩,玄武岩、流纹岩,辉绿岩、闪长玢岩,15,t课件,二、 沉积岩,沉积岩由沉积物固结变硬而形成的岩石。1、沉积岩分布特点 占地壳岩石总体积的7.9,占地壳表面积的75。,风化阶段、搬运阶段、沉积阶段、固结成岩阶段。,2、沉积岩的形成过程4阶段,3、 沉积岩
7、形成途径2途径 一是在地表条件下,由风化作用或火山作用的产物经机械搬运、沉积、固结成岩,以这种方式形成的沉积岩称碎屑岩。 二是在地表常温、常压条件下由水溶液沉淀而形成化学岩。,16,t课件,沉积岩的结构,4、沉积岩的结构、构造,沉积岩的构造,层理沉积岩中由于物质成分、结构、颜色等方面的差异变化所形成的成层现象。 层理构造是沉积岩主要的构造特征,是区别于岩浆岩的主要标志。,17,t课件,5、沉积岩的分类及常见沉积岩,按成因分为:,18,t课件,三、变质岩,1、定义: 原先生成的火成岩、沉积岩和变质岩经高温、高压及化学活动性很强的气体和液体作用后,在固体状态下,发生矿物成分或结构构造的改变,形成新
8、的岩石,这就是变质岩。,2、 变质岩的结构、构造,片理构造是变质岩所特有的,是区别于其它岩石的重要标志。,19,t课件,3、变质作用类型及常见变质岩,常见变质岩:板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、石英岩、大理岩,20,t课件,第三章 地质年代与第四纪地质概述,关键术语:地质年代,残积物,坡积物,洪积物,冲积物思考题:1、确定地层相对年代的基本方法?2、第四纪沉积物地质特征?3、第四纪松散沉积物主要有哪些类型?,21,t课件,1、 地质年代 地质年代是指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境与生物演化相应的时代段落。 地质学以相对年代和绝对年代两种方法计算时间。,2、确定地层相对年代的基本方法 地层层序律,
9、生物层序律,切割律 。,3、第四纪沉积物地质特征:松散的土体 第四纪沉积物形成时间短,成岩作用不充分,常常成为松散、多孔、软弱的土层覆盖在前第四纪坚硬岩层之上。,22,t课件,4、 第四纪沉积物,按成因,第四纪沉积物分为:,残积物坡积物洪积物冲积物湖积物海积物风积物冰碛与冰水沉积物,23,t课件,第四章 地 质 构 造,关键术语:地质构造,断裂构造,岩层产状, 褶皱,节理,断层,正断层,逆断层, 平移断层 ,活断层思考题: 1、练习题 4.1,4.2,4.3,24,t课件,构造运动也叫地壳运动,是由内力地质作用所引起的地壳岩石发生变形和破坏的运动。,1、构造运动与地质构造,使岩块相互分离裂开或
10、相向聚汇,发生挤压、弯曲或剪切、错开,产生褶皱、断裂,使地表起伏。,使某些地区上升形成山岳、高原,另一些地区下降,形成湖、海、盆地。,地质构造:构造运动使岩层发生变形和变位的现象称为地质构造或构造形迹。常见的地质构造有褶皱、断层和节理。断层和节理又统称断裂构造。,25,t课件,产状指岩层的空间位置。,2、 岩层的产状,产状要素:走向、倾向、倾角 走向:岩层面与水平面交线的延伸方向,倾向:岩层的倾斜方向。 倾角:岩层层面与水平面的最大锐角。,3、地层接触关系,整合接触假整合接触不整合接触侵入体的沉积接触侵入接触断层接触,26,t课件,4、 褶皱,(2)褶皱基本形态:背斜和向斜 背斜:两翼岩层以核
11、部为中心向两侧倾斜,岩层向上弯曲的褶皱。 向斜:两翼岩层向核部倾斜,岩层向下弯曲的褶皱。,(1)褶皱:岩层受力而发生弯曲变形的地质构造形态。,(3)褶皱的野外识别:,背斜:自核部向翼部,地层层序总是由老到新;向斜:自核部向翼部,地层层序总是由新到老; 地层新老层序这一基本规律,这是识别褶皱的基本方法。,27,t课件,(4) 褶皱构造的工程地质评价,褶皱的核部:岩层强烈变形,一般在背斜的顶部和向斜的底部发育有拉张裂隙。这些裂隙把岩层切割成块状,造成岩石破碎。此外,地下水多聚积在向斜核部,背斜核部的裂隙也往往是地下水富集和流动的通道。 在核部布置建筑工程,必须注意岩层的坍塌、漏水及涌水问题。,褶皱
12、的翼部:在褶皱两翼形成倾斜岩层容易造成顺层滑动。,28,t课件,断裂构造是地壳中岩层受力发生变形,当作用力超过岩体强度时,岩体发生断裂而形成的构造称为断裂构造。,5、 断裂构造,沿破裂面无明显位移 ,规模小,沿破裂面有明显位移,规模大,29,t课件,节理就是岩石中的裂隙(缝),是沿破裂面无明显位移的断裂构造。,(1) 节理,节理将岩层切割成块体,这对岩体强度和稳定性有很大影响。 节理间距越小,岩石破碎程度越高,岩体承载力将明显降低。 岩层中发育的节理裂隙是地下水的通道,同时也会对风化作用起着加速进行的效应,随着岩石风化程度增强和水对岩石的浸泡软化,岩块质地变软、强度降低。,节理对工程的影响:,
13、30,t课件,岩层受力发生破裂,破裂面两侧岩块发生明显的位移,这种断裂构造称为断层。,(2) 断层,按断层两盘相对运动分类,正断层:上盘下降,下盘上升逆断层:上盘上升,下盘下降平移断层:两盘沿断层走向发生水平位移,断层的类型,按断层与所在岩层产状关系分类,走向断层(纵断层) :断层走向与岩层走向平行。倾向断层(横断层):断层走向与岩层走向垂直。斜向断层(斜断层):断层走向与岩层走向斜交。顺层断层:断层面与岩层层理基本一致。,31,t课件,断层组合类型,(1)阶梯状断层 是由若干条产状大致相同的正断层平行排列而成。,(2)地堑与地垒 是由走向大致相同、倾向相反、性质相同的两条或数条断层组成的。断
14、层中间有一个共同的下降盘,称为地堑;断层中间有一个共同的上升盘,称为地垒。,(3)叠瓦构造 是一系列产状大致相同平行排列的逆断层的组合形式。,32,t课件,作为不连续面的断层是影响岩体稳定性的重要因素。 一方面,断裂构造破坏岩体的完整性,使岩体强度降低; 另一方面,断裂构造与地下水的运移和储备具有密切关系,可加速风化作用、地下水活动及岩溶等外力地质作用。,断层的工程地质评价:,33,t课件,活断层,活断层是指现在正在活动或在最近地质时期(全新世,1万年)发生过活动,不久的将来还可能活动的断层。 活断层对工程建设地区稳定性影响大,是区域稳定性评价的核心问题。 活断层是通过断裂的蠕动、错动和地震对
15、工程造成危害。活断层的蠕动及伴生的地面变形,直接损害断层上及附近的建筑物。,34,t课件,第五章 地下水,关键术语:地下水,重力水,上层滞水,潜水, 承压水 ,含水层,隔水层, 径流思考题: 1、练习题5.2,5.3,5.6 2、地下水的补给途径有哪些? 3、说明地下水对工程的影响。 4、潜水等水位线图的用途? 5、承压水等水位线图的用途?,35,t课件,赋存在地表以下岩土空隙中的水,称之为地下水。,一、地下水的基本概念,岩土的空隙:松散沉积物中的孔隙坚硬岩石中的裂隙可溶性岩石中的溶隙,36,t课件,重力水:在重力作用下运动的地下水。 重力水的特征:具有液态水的一般特征,可传递静水压力;重力水
16、能产生浮托力、孔隙水压力;流动的重力水在运动过程中会产生动水压力;重力水具有溶解能力,对岩石产生化学潜蚀,导致岩石的成分及结构的破坏。,37,t课件,含水层:能够给出并透过相当数量重力水的岩层。 构成含水层的条件:一是岩石中要有空隙存在,并充满足够数量的重力水;二是这些重力水能够在岩石空隙中自由运动。 隔水层:不能给出并透过水的岩层。 隔水层还包括那些给出与透过水的数量是微不足道的岩层。如粘土层。,38,t课件,按埋藏条件分为:上层滞水、潜水、承压水按含水层的空隙分类性质:孔隙水、裂隙水、岩溶水,二、 地下水的类型,上层滞水:包气带中局部隔水层之上的重力水。潜水:埋藏在地面以下的第一个稳定隔水
17、层之上具有自由水面的含水层中的重力水。承压水:充满于两个稳定的隔水层间的重力水,孔隙水:存在于松散岩层的孔隙中的地下水。裂隙水:埋藏在坚硬岩石裂隙中的地下水。岩溶水:埋藏于溶隙中的中的地下水(喀斯特水)。,39,t课件,潜水等水位线图的用途:,1) 确定潜水流向 2) 计算潜水的水力坡度 3) 确定潜水与地表水之间的关系 4) 确定潜水的埋藏深度 5) 确定泉或沼泽的位置 6) 推断含水层岩性或厚度的变化 7) 确定给排水工程的位置,40,t课件,大气降水补给 地表水补给含水层之间的补给 人工补给,地下水的补给途径:,三、 地下水的补给、排泄与径流,地下水排泄的方式:,蒸发泉水溢出向地表水体泄
18、流含水层之间的排泄人工排泄等。,地下水由补给区流向排泄区的过程叫径流。 地下水由补给区流经径流区,流向排泄区的整个过程构成地下水循环的全过程。,41,t课件,四、 地下水对工程的影响,地基沉降2. 流砂3. 管涌(潜蚀)4. 浮托作用5. 基坑突涌6. 对钢筋混凝土的侵蚀性,42,t课件,第六章 地表地质作用,关键术语:风化作用,岩溶作用,溶蚀,潜蚀 侵蚀,滑坡,崩塌,泥石流思考题:1、练习题6.1,6.4,6.5,6.7,6.8,6.9 2、风化作用的基本类型有几种?简述它们之间的相互关系。3、简述泥石流形成的地形条件。,43,t课件,一、 风化作用,风化:位于地表或接近地表的岩石经受风、电
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