工程地质岩石的工程地质性质解析PPT精品课件

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《岩土工程勘查规范》GB50021-2001（2009年版），按岩 石的饱和单轴极限抗压强度把岩石划分为坚硬岩、中硬岩、 较软岩、软岩和极软岩。
硬质岩石: 岩浆岩，硅质、钙质、铁质胶结的碎屑岩， 石灰岩，片麻岩，大理岩，石英岩。
软质岩石: 泥质岩（页岩、粘土岩），泥质胶结的碎屑 岩，板岩，千枚岩，片岩，火山凝灰岩。
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浅成岩和喷出岩
力学强度高，一般不透水，不软化。具有气孔构造、流纹 构造及发育有原生裂隙的岩浆岩，会增加透水性。抗风化 能力较深成岩强。
陆地出露最广的岩浆岩依次是：花岗(闪长)岩、玄武岩、 安山岩。
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(2) 沉积岩的工程地质性质
碎屑岩的成分 碎屑：石英，长石、岩石碎屑； 胶结物：硅质( SiO2) 、钙质(CaCO3)、泥质(高岭石等)、 铁质(Fe2O3)。
泥质岩的成分 粘土矿物高岭石等。
化学岩的成分 方解石、白云石、 SiO2等。
力学性质、水理性质差异很大， 除泥质岩外，抗风化能通常都较强。
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碎屑岩的工程地质性质
工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分对其强度影响 显著： 硅质胶结者，强度较高、抗风能力强、透水性低、抗水性 好，钙质胶结的次之，泥质胶结的最差。 火山碎屑岩中的凝灰岩，强度低，为软弱岩；遇水软化。
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常见种类岩石的软化系数范围
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(3) 溶解性：决定于岩石的矿物成分 可溶解矿物： 岩盐 NaCl、KCl、石膏CaSO4·2H2O 、方解石。 方解石具微弱的溶解性，但石灰岩是地表分布最广的岩石。 在长时间的地质历史中，形成普遍的溶蚀。
➢石灰岩地区的溶隙溶洞，为地下水流动提供通道； ➢基岩存在Karst溶洞，常导致工程地质和环境地质问题。
上述软质岩类如果含有硅质成分，强度将显著提高。
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常见岩石的饱和抗压强度范围
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三、岩石的水理性质: 透水性和抗水性(软化性，溶解性)
(1)透水性：主要决定于岩石岩体的空隙性。 岩体中的缝隙，有原生的和次生的。
岩体中的原生缝隙： ✓岩浆岩（以玄武岩为代表）的气孔构造； ✓某些碎屑沉积岩（如接触式胶结的砂岩）中的孔隙； ✓玄武岩的原生柱状裂隙； ✓沉积岩的原生层间裂隙。
岩石的肉眼鉴定特征：结构、成分、构造。
岩石的工程地质性质主要表现在：
1. 力学性质 2. 水理性质(透水性和抗水性) 3. 抗风化能力
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二、岩石的力学性质：单轴抗压强度
矿物成分： 硬度大的：石英、长石、角闪石、辉石、 硬度中等的：方解石、白云石 硬度小的：云母、绿泥石、高岭石、滑石
第五节 岩石的工程地质性质
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一、矿物岩石的鉴定特征和工程地质性质
12种造岩矿物：滑石、高岭石、绿泥石、黑云母、白云母、 方解石、白云石、角闪石、辉石、正长石、斜长石、石英。
矿物的肉眼鉴定特征：颜色、形态、硬度、解理、光泽、 盐酸反应等。
三大岩类：岩浆岩12种、沉积岩10种、变质岩8种。
白云岩 力学强度较高，具有微弱的溶蚀性。
硅质岩 强度高，抗水性好，抗风化能力强。
沉积岩中分布最广的是石灰岩，其次是泥质岩（页岩和 粘土岩）和砂岩。
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沉积岩都具有层理构造： 岩体力学性质，各向异性。 层理面，往往是力学薄弱面和透水界面。
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(3) 变质岩的工程地质性质
泥质岩的工程地质性质
易风化，强度低，在外荷载作用下变形大，遇水易软化和 泥化。泥质岩的天然边坡稳定性差。
透水性小，可成为天然的隔水防渗层。
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化学岩的工程地质性质
石灰岩 力学强度大多较高，抗水性弱(具溶解性)，地下 水的溶蚀形成喀斯特(Karst)空洞。是地下水的集中渗流 通道，地基中的不稳定区。
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石林（石灰岩溶蚀地貌）
图片来自
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石灰岩溶蚀地貌 (Malham Cove, UK)
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图片来自
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石灰岩溶洞（图片来自）
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石 灰 岩 溶 蚀 地 貌
象 鼻 山
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四、岩石的抗风化能力 抗化学风化的能பைடு நூலகம்，主要取决于其成分。
造岩矿物在地表风化条件下的化学稳定性
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沉积岩的两种主要成分：石英和粘土矿物。
石英的化学稳定性最强； 粘土矿物在化学风化的条件下稳定性也较好，但是容易受 地下水的作用而软化，易发生物理风化。 沉积岩的组成成分，为地表风化产物，大部分具有较好的 抗化学风化能力。
岩浆岩，大部分为不稳定的硅酸盐矿物。在化学风化条件 下，易于被分解破坏。
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五、三大岩类的工程地质性质
(1) 岩浆岩的工程地质性质
绝大部分岩浆岩，力学强度高，透水性弱，抗水性强 （不软化，不溶解）。但同沉积岩相比抗风化能力较弱。 不同产状的岩浆岩略有差异： 深成岩浆岩： 矿物颗粒间结晶联结，力学强度高； 孔隙率小，透水性弱、抗水性强；岩体大、整体稳定性 好；良好的建筑地基和天然建筑石材。总体抗化学风化 能力较差。
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玄武岩的原生柱状裂隙
Giant's Causeway, Northern Ireland.
National Park, California,USA
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沉 积 岩 的
层 间 裂 隙
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岩体中的次生缝隙：
✓地壳运动在岩体中形成的构造裂隙；
✓外动力地质作用形成，风化裂隙、溶蚀裂隙（溶洞）和 裂隙卸荷。
构造裂隙
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石灰20岩21/3溶/1 蚀裂隙
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卸 荷 裂 隙
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(2) 软化性：岩石浸水后强度会有所降低。岩石的软化性用 软化系数描述。
岩石的软化系数Kr = 饱和单轴抗压强度/干单轴抗压强度
软化系数Kr < 0.75者，属于软化岩石。
岩石的软化性，决定于岩石的矿物成分。 亲水矿物：粘土矿物（高岭石等）、绿泥石、滑石、云母。 易于遇水软化的岩石：泥质岩(页岩、粘土岩)，泥质胶结的 碎屑岩，板岩，千枚岩，片岩，火山凝灰岩，等。 几乎所有的软质岩石都是易于软化的。