2014第2章岩土类型及其工程地质性质
岩土体工程地质特性
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关于有机质土
• 《土的工程分类标准》将有机质含量 小于10%且不小于5%土称为有机质 土（小于5%时土的性质与无机土差 别不大） • 对于有机质含量大于等于10%的土， 其性质将大大不同于一般细粒土，称 为有机土，本标准不再分类
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《岩土工程勘察规范》的分类
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土的主要物理水理性质指标
•渗透系数（k）是指当土中水渗流呈 层流状态时，其流速与作用水力梯 度成正比关系的比例系数，单位为 cm/s或m/d。（达西定律） •是水文地质中重要的指标之一，通 常由现场试验或室内试验获得。
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土的主要力学性质指标
• 压缩系数（a） • 抗剪强度（τ） • 灵敏度（St） • 无侧限抗压强度（qu）
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粘性土分类
名称 粉质粘土
粘土
塑性指数Ip 10< Ip≤17
Ip>17
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土的三角坐标分类
（《堤防工程地质勘察规程》SL188—2005对细粒土的分类 方法）
• 采用高100mm的等腰三角形，三角形的三个边分别代表一个粒组， • 常用砂粒组、粉粒组和粘粒组 • 逆时针由0至100%划分为10等分 • 颗粒分析成果表示在图中—命名
• 饱水系数：自由吸水率（ωa）与饱和吸水率（ωs） 之比。
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岩石的主要物理水理性质指标
• 岩石的吸水率和饱水系数是表征岩石水理性质的重 要指标。岩石吸水率的多少，取决于岩石所含空隙 的数量、大小及其张开程度。
• 根据饱水系数的大小可以判断岩石的抗冻性能，饱 水系数大，说明常压下吸水后余留的空隙少，抗冻 性能差。
岩体力学第二章 岩块、结构面及岩体的地质特征
第二章 岩块和岩体的地质特征
二、岩块的结构、构造特征
胶结方式：是指胶结物与碎屑颗粒之间的联结 方式，胶结方式主要有： 基底式胶结－在岩石中胶结物的数量多，颗粒 与颗粒之间互不接触，颗粒散布在胶结物之中。 孔隙式胶结－当胶结物不多时，碎屑颗粒相互 接触，胶结物充填在颗粒之间的孔隙中。 接触式胶结－胶结物不多，只在颗粒之间的接 触处才有，颗粒之间的孔隙仍是空洞。
2 断续充填（不连续，厚度小于h）.结构面的力学性质与充 填物性质、壁岩性质及结构面的形态有关。 3 连续充填(连续,厚度大于h)结构面力学性质取决充填物性质。 4 厚层充填（充填物厚度远大于h）结构面的力学性质很差，主
要取决于充填物性质，岩体往往易于沿这种结构面滑移而失稳。
五 密度
•结构面的密度反映结构面发育的密集程度。 •1、线密度(Kd)是指结构面法线方向单位测线长 度上交切结构面的条数(条／m)。 •2、间距(d)则是指同一组结构面法线方向上两相 邻结构面的平均距离。 Kd与d互为倒数关系 •如果测线是水平布置的，且与结构面法线的夹角 为α ，结构面的倾角为β 时:
RQD 100e
0.1kd
(0.1k d 1)
岩体质量指标RQD：长度大于10cm的岩心
长度之和与钻孔总进尺的百分比。
长度大于 cm的岩心长度之和 10 RQD 100% 钻孔总进尺
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
六 张开度
结构面的张开度是指结构面两壁面间的垂直距离。 结构面两壁面一般不是紧密接触，这就使结构面实际接触 面积减少，导致结构面粘聚力降低和渗透性增大。
Ⅲ级 指长度数十米至数百米的断层、区域性节理、延伸较好 的层面及层间错动等。控制工程岩体稳定
工程地质与水文地质作业及答案
工程地质与水文地质第一章绪论一、名词解释1.地质环境：以岩石圈为主，与大气圈、生物圈、水圈的相互作用中形成和演化的，影响人类生活、生存和工程建设活动的岩土介质，是一个开放的、演化的动态系统。
2.岩石圈：从上地幔软流层向上至地表的由岩石组成的空间3.工程地质条件：客观存在的地质环境中与工程建筑有关的地质因素的综合。
4.地质作用：由于受到某种能量（外力、内力）的作用，从而引起地壳物质组成、地壳结构和地表形态等不断发生变化的作用。
5.构造运动：由地球内动力引起的地壳岩石发生变形、变位的机械运动。
6.岩浆作用：地壳运动的影响下，地球内部的岩浆向外部压力减小的方向移动，上升侵入地壳或喷出地面，冷却凝固成为岩石的全过程。
7.变质作用：在地壳中岩石基本处于固体状态下，受到温度、压力和化学活动性流体作用，改变其成分、结构和构造，形成新的岩石的地质作用。
8.地震作用：地内机械能突然释放，以弹性波的形式传播的地表引起地表猛烈冲击。
9.工程地质问题：已有的工程地质条件在工程建筑和运行期间会产生一些新的变化和发展，构成威胁影响工程建筑安全的地质问题。
二、思考题1.简述工程地质学的主要任务。
答：（1）阐明建筑地区的工程地质条件，并指出对建筑物有利和不利的因素；（2）论证与建筑有关的工程地质问题，进行定性评价和定量评价，做出确切的结论；（3）选择工程地质条件优良的建筑场址；（4）根据建筑场址的具体地质条件，提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议，以及保证建筑物正常使用所应注意的地质要求；（5）研究工程兴建后对地质环境的影响，预测期发展演化趋势，并提出对地质环境合理利用和保护的建议；（6）为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。
2.论述工程建设与地质环境之间的相互关系。
答：地质环境对工程建设具有制约作用体现在：以一定作用影响工程建设活动的安全；某些地质条件不具备而提高了工程的造价；影响工程建筑物的稳定和正常使用。
岩体的工程地质性质
Xe
a1
a2 an A
岩体按切割度分类： Xe＝0.1～0.2 完整岩体； Xe＝0.2～0.4弱节理化岩体； Xe＝0.4～0.6中等节理化岩体； Xe＝0.6～0.8强节理化岩体； Xe＝0.8～1.0完全节理化岩体； 岩体被某组结构面切割的程度Xr为：
Xr K Xe
式中：K为岩体的裂隙度； Xe 为沿某一平面的切割度。
（2）切割度Xe——指岩体被节理分割的程度。
假设岩体仅有一个结构面，可沿结构面在岩体中取一个贯
通性的假想平直断面，则结构面面积a与该断面面积A之比， 即为该岩体的切割度。
a Xe A
可见,当: 0<Xe<1, 岩体部分切割； Xe＝1, 岩体被整个切割； Xe＝0, 即岩体为完整连续体。
如果岩体沿某断面上同时存在着面积为a1、a2…an的n个结 构面时，则岩体沿该断面的切割度为
路、总参、建设部，个人方面有王思敬、陶振宇、杨子文。 c. 评价岩体强度 ✓ 利用结构面网络模拟、蒙特卡洛法等
影响岩石工程性质的因素
内部因素（岩石的地质特征） •矿物成分 •结构 •构造 外部因素
•水的作用
•风化作用
4.3 结构面特征及力学性质
结构面的发育程度、规模大小、组合形式等是决定结构体 的形状、方位和大小，控制岩体稳定性的重要因素。尤以结 构面的规模是最重要的控制因素。按结构面发育程度和规模 可以划分为如下五级：
构面的成因类型
➢ 原生结构面：岩石成岩过程中形成的结构面。 ✓ 沉积结构面：层理、层面、沉积不整合面、沉积软弱夹层。 ✓ 火成结构面：岩浆侵入、喷溢及冷凝过程中形成的结构面。 ✓ 变质结构面：包括残余的变余结构面和变成的重结晶结构面。 ➢ 次生结构面 ✓ 内动力成因型结构面（构造结构面）：受构造应力作用。 ✓ 外动力成因型结构面（表生结构面）：如卸荷裂隙（长江链子
工程地质学复习资料整理
工程地质学第二章岩石成因类型及其工程地质特征1.岩石按成因可分为：岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
2.存在地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自热元素和化合物，称为矿物。
其中构成岩石的矿物，称为造岩石矿物。
如常见的石英、正长石、方解石等。
3.矿物的物理性质有颜色（自色、他色、假色）、光泽（造岩矿物绝大部分属于非金属光泽）、硬度（矿物的硬度的确定，是根据两种矿物对刻时互相是否刻伤的情况而定。
）、解理和断口。
4.当岩浆的内部压力小于上部岩层压力时，迫使岩浆停留下，冷凝成岩浆岩。
5.依冷凝成岩浆岩的地质环境的不同，将岩浆岩分三类：深成岩、浅成岩、喷出岩。
6.岩浆岩的产状有：岩基、岩株、岩盘、岩床、岩脉。
7.岩浆岩的结构，是指组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒的大小、形状及其相互结合的情况。
8.岩浆岩的结构分为：全晶质结构（粗粒结构、中粒结构、细粒结构、微粒结构）、半晶质结构、非晶质结构。
9.岩浆岩的构造，是指矿物在岩石中的组合方式和空间分布情况。
常见构造主要有：块状构造、流纹状构造、气孔状构造、杏仁状构造。
12.沉积岩主要由碎屑物质、粘土矿物、化学沉积矿物、有机质及生物残骸组成。
13.在沉积岩的组成物质中，粘土矿物、方解石、白云石、有机质等，是沉积岩所特有的，是物质组成上区别于岩浆岩的一个重要特征。
14.沉积岩分类：碎屑岩类、粘土岩类、化学及生物化学岩类。
15.沉积岩的结构：碎屑结构、泥质结构、结晶结构、生物结构。
16.沉积岩最主要的构造是层理构造。
17.沉积岩的层理构造、层面特征和含有化石，是沉积岩在构造上区别于岩浆岩的重要特征。
18.常见沉积岩：19.变质岩是由原来的岩石在地壳中受到高温、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岩石。
20.变质岩变质作用的因素：高温、高压、新的化学成分的加入。
21.变质岩特有的矿物（石滑绿蛇）22.变质岩的结构（变晶变余）23.变质岩的构造，主要的是片理构造和块状构造。
石振明《工程地质学》章节题库(1-4章)【圣才出品】
第一章绪论一、名词解释1．工程地质条件[青岛理工大学2013年]答：工程地质条件是指与工程建筑有关的地质因素的综合。
地质因素包括岩土类型及其工程性质、地质结构、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面。
二、填空题1．地壳是指地球体的表层。
地壳是地球科学研究的主要对象，它构成人类生存和工程建筑的和。
【答案】环境；物质基础三、判断题1．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。
( )[青岛理工大学2014年]【答案】正确【解析】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。
它包括土和岩石的工程性质、地质构造、地貌、水文地质、地质作用、自然地质现象和天然建筑材料等几个方面。
四、简答题1．工程地质学及其研究内容？[青岛理工大学2015年]答：工程地质学是介于地学与工程学之间的一门边缘交叉学科，是研究与人类工程建筑等活动有关的地质问题的学科。
工程地质学研究的内容主要有：（1）阐明建筑地区的工程地质条件，并指出对建筑物有利的和不利的因素。
（2）论证建筑物所存在的工程地质问题，进行定性和定量的评价，作出确切的结论。
（3）选择地质条件优良的建筑场址，并根据场址的地质条件合理配置各个建筑物。
（4）研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响，预测其发展演化趋势，并提出对地质环境合理利用和保护的建议。
（5）根据建筑场址的具体地质条件，提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议，以及保证建筑物正常使用所应注意的地质要求。
（6）为拟定防治和改善不良地质作用的措施方案提供地质依据。
第二章岩石的成因类型及其工程地质特征一、名词解释1．地壳答：地壳是指地球的固体外壳。
由各种化学成分组成，厚薄不匀，造成地球表面的高低不平，大陆上厚度达70多公里，海洋里薄度仅10多公里，平均厚度在33km左右。
2．岩浆岩的结构答：岩浆岩的结构是指组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒的大小、形状及其相互结合的情况。
土的工程地质分类及各类土的工程地质性质
注：对细粒土，当粗粒(>0.075mm)含量<25%时，土名前冠以“粉质” 当粗粒(>0.075mm)含量25~50%时，土名前冠以“含砂”(砂 多于砾)“含砾” ”(砾多于砂)
§1.2 土的矿物成分
一、土的矿物成分类型
硅酸盐矿物 如：长石、云母、辉石、角闪石等
(1)大量抽取地下水导致地面沉降，如上海、天津、苏锡常地区 (2)露天开挖引起边坡失稳，如抚顺西露天矿 (3)修建水库引起的浸没、水库诱发地震
（二）工程地质学的研究内容
1、工程地质学的研究内容
定义：工程地质学是研究工程建设规划、选址、施工、运营这一系列过程 的地质问题，要保证建筑物的安全稳定、正常使用、并考虑到合理经济，同时 又要保护自然环境的一门科学，是地质学的重要分科。
0.10 0.05 0.01 0.005 0.001 小于某粒径之土质量百分数（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
4、累计曲线的特点及作用
100
90
（1）特点：
80
曲线平缓，说明分选差，级配良好 曲线陡倾，说明分选好，级配不好
70 60
50
40
30
72 水分法
200
100
200-10=190
95
190-16=174
87
174-18=156
78
156-24=132
66
132-22=110
55
110-38=72
36
粒径(mm) 0.05 0.01 0.005 百分数P(%) 26 13.5 10
小 于 某 粒 径 之 土 质 量 百 分 数 P（ ％ ） 10 5.0 1.0 0.5
岩土的性质描述及各种分类
H.1一般规定H.1.1岩石的描述应包括地质年代、地质名称、风化程度、颜色、主要矿物、结构、构造和岩石质量指标RQD。
对沉积岩应着重描述沉积物的颗粒大小、形状、胶结物成分和胶结程度；对岩浆岩和变质岩应着重描述矿物结晶大小和结晶程度，根据岩石质量指标RQD，可分为好的（RQD>90）、较好的（RQD=75-90）、较差的（RQD=50-75）、差的（RQD=25-50）和极差的（RQD<25）。
H.1.2岩体的描述应包括结构面、结构体、岩层厚度和结构类型，并宜符合下列规定：1结构面的描述包括类型、性质、产状、组合形式、发育程度、延展情况、闭合程度、粗糙程度、充填情况和充填物性质以及充水性质等，2结构体的描述包括类型、形状、大小和结构体在围岩中的受力情况等，3岩层厚度分类应按表H.1.2执行。
H.1.3除按颗粒级配或塑性指数定名外,土的综合定名应符合下列规定：1对特殊成因和年代的土类应结合其成因和年代特征定名;2对特殊性土,应结合颗粒级配、塑性指数定名;3对混合土,应冠以主要含有的土类定名;4对同一土层中相间呈韵律沉积,当薄层与厚层的厚度比大于1/3时,宜定为“夹层”；厚度比小于1/10的土层，且多次出现时，宜定为“夹薄层”5当土层厚度大于0.5m时,宜单独分层。
H.1.4土的鉴定应在现场描述的基础上,结合室内试验的开土记录和试验结果综合确定.土的描述应符合下列规定：1碎石土应描述颗粒级配、颗粒形状、颗粒排列、母岩成分、风化程度、充填物的性质和充填程度、密实度等；2砂土应描述颜色、矿物组成、颗粒级配、颗粒形状、粘粒含量、湿度、密实度等；3粉土应描述颜色、包含物、湿度、密实度、摇震反应、光泽反应、干强度、韧性等；4粘性土应描述颜色、状态、包含物、光泽反应、摇震反应、干强度、韧性、土层结构等；5特殊性土除应描述上述相应土类规定的内容外，尚应描述其特殊成分和特殊性质；如对淤泥尚需描述嗅味，对填土尚需描述物质成分、堆积年代、密实度和厚度的均匀程度等；6对具有互层、夹层、夹薄层特征的土，尚应描述各层的厚度和层理特征。
岩土的工程地质性质资料
wsat
Vv w
ms
100 %
2.1.3 土的含水性 饱和度：土中水的体积与孔隙体积的
百分比
Sr
Vw Vv
100 %
2.1.4 土的孔隙性
土中孔隙的大小、数量和连通情况等， 称为土的孔隙性。
目前，主要用孔隙的多少来表示土的 孔隙性。 1 孔隙率
n vv 100% v
2.1.4 土的孔隙性
2 孔隙比
e vv vs
2.1.4 土的孔隙性
3 孔隙率与孔隙比
n e 100% 1 e e n 1 n
2.1.4 土的孔隙性
4 砂土的相对密度
是砂土的结构（密实程度）状态指 标，反映了颗粒级配对密实程度的影响。
Dr
emax e emax emin
2.1.5 物理性质指标间的换算
土的颗粒密度、天然密度、干密度、含水率、饱和度、孔隙率、 孔隙比是研究土的物理性质的7个基本指标。其中，颗粒密度、天然密度
为粗石状结构和假斑状结构。根据颗粒的排 列和挤压紧密程度：散粒结构、紧密结构。 主要有以下特点： a 颗粒粗大 b 较等维 c天然状态下，基本组成单元为原生矿物和复 合矿物，粒间连接较小。
2）细粒土（粉土、粘土）的结构类型
为团聚结构。根据土粒均匀与否，分为均粒 结构和非均粒结构。
均粒结构又分为蜂窝状结构（0.02-0.002mm） 和絮状结构（<0.002mm）。
毛细孔隙中的地下水。， 结合水与重力水的过渡类 型。
有极微弱的抗剪强度， 能传递静水压力。 主要存 在于砂土和粉土中。
3）重力水 又称为自由水。步受颗粒吸附和毛细力作用控制，在
重力作用下能自由运动的地下水。是普通的液态水，具有 溶解能力，能传递静水和动水压力，对土颗粒有浮力作用 。
02-岩体的基本性质
2 岩体的基本性质通常把在地质历史过程中形成的，具有一定的岩石成分和一定结构，并赋存于一定地应力状态的地质环境中的地质体，称为岩体。
岩体在形成过程中，长期经受着建造和改造两大地质作用，生成了各种不同类型的结构面，如断层、节理、层理、片理等。
受其影响，岩体往往表现出明显的不连续、非均质和各向异性，具有一定的结构是岩体的显著特征之一，它决定了岩体的工程特性及其在外力作用下的变形破坏机理。
因此，从抽象的、典型化的概念来说，可以把岩体看作是由结构面和受它包围的结构体共同组成的。
所谓“结构面”，是指在地质发展历史中，尤其是地质构造变形过程中形成的，具有一定方向、延展较大、厚度较小的二维面状地质界面，它包括岩石物质的分界面和不连续面，如岩体中存在的层面、节理、断层、软弱夹层等，可统称为结构面。
结构面是岩体的重要组成单元，由于受结构面的切割，岩体的物理力学性质与岩石有很大的差别。
岩体的物理力学性质取决于结构面和结构体两部分的组合情况，尤其在工程上，岩体的工程力学稳定性质主要取决于岩体内结构面的数量、空间大小、空间组合情况、结构面特征以及充填介质的性质等。
所谓结构体是指由结构面切割而成的岩石块体。
结构体的四周都被结构面包围，常见的结构体大都是有棱角的多面体，如立方体、长方体、柱状体、板状体、菱形体、梯形体、楔形体、锥形体等。
结构体也是岩体的重要组成部分，它本身的物质组成和排列组合方式也影响到岩体的力学性质。
总之，岩体是由结构面和结构体两部分组成的，这也决定了其物理力学性质不是单纯取决定于某一方面的结果，而是二者共同作用和表现的结果，这在岩体力学分析和研究时是十分重要的。
在上一章开始时曾简单介绍过岩石和岩体二者之间的关系，指出工程上的岩石可视为岩体中的结构体（岩块），在无特殊说明的情况下，工程中的岩石均是指岩体中的结构体即岩块而言的。
从力学角度来看，岩体与岩石有许多区别，其中较明显的特征可归纳为以下几点：1）岩体的非均质性岩体可以由一种或几种岩石组成，而且以后者居多。
岩土体工程地质类型及特征
一、岩土体工程地质类型及特征岩土体工程地质类型的划分根据岩土体形成条件、结构、岩性、力学特性及工程地质特征的差别，可分为松散松软堆积层岩类、碳酸盐岩类及碎屑岩类3个岩体类型6个工程地质岩组。
（一）土体工程地质类型及物理力学特征此岩类的划分根据其结构特征、力学性质及工程特性分为中偏高压缩粘性土类岩组和低压缩碎石土类岩组2个工程地质岩组。
1、中偏高压缩粘性土类岩组（1）残坡积土（Q el+dl）残坡积层主要分布于沿线丘陵沟谷坡脚一带，多为紫红色、棕红色粉砂质粘土或浅黄色、灰黄色砂土、亚粘土、粉土夹（含）碎石，沿线厚度不一。
残坡积亚粘土天然含水量W18.8～24.00%，天然孔隙比e0.600～0.697，塑性指数Ip 8.4～12.6，液性指数I L 0.46～0.60为软塑状，凝聚力C26.6～45.1Kpa，内摩擦角φ10.1～18.7度，压缩系数a0.25～0.40为中～偏高压缩土类。
残坡积层的主要工程地质问题是湿陷变形、压缩沉降变形、蠕滑变形。
（2）冲洪积土（Q4al+pl）冲洪积层主要分布于河床、河滩上，为灰色、浅灰色亚粘土、粘土及褐灰色细、粉砂土及砂砾卵石层，厚度不一。
亚粘土天然含水量W21.7～26.50%，天然孔隙比e0.619～0.838，塑性指数Ip 8.4～14.6，液性指数I L 0.46～0.87为可塑状，凝聚力C12.9～32.2Kpa，内摩擦角φ7.0～10.3度，压缩系数a0.31～0.47为中～偏高压缩土类。
粘土天然含水量W28.8～34.30%，天然孔隙比e0.838～0.978，塑性指数Ip 20.0～21.3，液性指数I L 0.54～0.77为软塑状，凝聚力C22.6～54.7Kpa，内摩擦角φ10.0～10.3度，压缩系数a0.24～0.605为中～高压缩土类。
冲洪积层的主要工程地质问题是湿陷变形、压缩沉降变形、蠕滑变形。
2、低压缩碎石土类岩组崩坡积土（Q4col+dl）崩坡积层主要分布于斜坡边缘、高陡斜坡的坡脚处，碎块石成份与地层岩性有关，为黄灰、红褐色亚粘土夹块石、碎石。
工程地质 第2章 岩土类型及其工程地质性质2.3.5-2.4.5
工程地质第2章岩土类型及其工程地质性质（2.3.5-2.4.5）1岩石的工程地质性质指标岩石的工程地质性质指标吸水率：一个大气压力下和室温条件下自由吸入水48h的质量(m0)与岩石烘干试件质量(ms)之比值饱和吸水率：岩石试件在高压或真空条件下吸入水的质量（mp）和岩样干质量（ms）之比岩石的工程地质性质指标2.3.5 岩石的工程地质性质软化性：岩石浸水后强度降低的性能称为岩石的软化性抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性岩石的工程地质性质指标变形：岩石在外力或其它物理因素作用下发生形状或体积的变化岩石的工程地质性质指标岩石在单向拉伸时抵抗拉断破坏的能力岩石的工程地质性质指标☐影响岩石的工程地质性质的因素 矿物成分(密度、硬度）•比如：石英岩强度高于大理岩。
高于石英7方解石3☐影响岩石的工程地质性质的因素 结构（结晶联结、胶接物联结）竹叶状灰岩竹叶状灰岩砂岩泥岩差异风化岩石崩解☐岩石的工程分类工程中岩石的描述包括：地质年代、地质名称、风化程度、颜色、主要矿物、结构、构造和岩石质量指标。
地质分类：根据是岩石地质成因，矿物成份、结构构造和风化程度，可以用地质名称加风化程度表达，如强风化花岗岩、微风化砂岩等。
工程分类：主要根据岩石的工程性状，使工程师建立起明确的工程特性概念。
本章涉及的岩石工程分类主要根据岩石的坚硬程度和风化程度进行划分。
岩体的工程分类在第三章。
岩石的工程分类—坚硬程度的分类•按岩石抗压强度大于30MPa与小于30MPa划分为硬质岩与软质岩，☐风化岩的定义风化作用：地表及地面以下一定深度的岩石，在气温变化、水溶液、气体及生物等各种营力的作用下，逐渐产生裂隙、发生机械破碎和矿物成分的改变，丧失完整性的过程。
风化岩：在风化壳中，尚保留原岩结构和构造的风化岩石残积土：岩石经风化作用后，形成松散的岩屑和土层，残留在原地的堆积物。
34-151.风化作用类型物理风化岩石在自然因素作用下，发生机械破碎，而无明显的成分改变。
岩体的工程地质性质及岩体工程分类
随法向应力的增大 而增大，随结构面 的规模增大而降低。
二、岩体变形参数的测定及变形曲线类型
原位岩体 变形试验
静力法 动力法
承压板法 钻孔变形法 狭缝法 水压洞室法 单(双)轴压缩试验法 声波法 地震波法
• 静力法的基本原理：在选定的岩体表面、 槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载，并测 定其岩体的变形值；然后绘制出压力-变 形关系曲线，计算出岩体的变形参数。
一般与岩层产 状一致，为层 间结构面
海相岩层中此类结构 面分布稳定，陆相岩 层中呈交错状，易尖 灭
层面、软弱夹层等结构面较为平 整；不整合面及沉积间断面多由 碎屑泥质物构成，且不平整
1侵入体与围岩接触面 2岩脉岩墙接触面 3原生冷凝节理
岩脉受构造结构 面控制，而原生 节理受岩体接触 面控制
接触面延伸较远，比 较稳定，而原生节理 往往短小密集
13(12(tC gjj ct3gt)gsij)n2
（二）结构面的连续性
• 结构面的连续性反映结构面的贯通程度。 • 1、线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各
段长度之和(Σa)与测线长度的比值。
a K1
a b
K1变化在0～1之间，K1值愈大说明结构面的连续性愈
好，当K1＝1时，结构面完全贯通。 2、面连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面面
邻结构面的平均距离。
Kd与d互为倒数关系 如果测线水平布置，且与结构面法线的夹角为α， 结构面的倾角为β时:
Kd
n
Kd'
Lsincos sincos
结构面间距分级表
描述 极密集的间距 很密集的间距
密集的间距 中等的间距 宽的间距 很宽的间距 极宽的间距
岩土体性质和分类
G c V
G1 V
3、说明：岩石由固体、空气和水组成；干湿密度的区分对粘土类矿
物意义重大。取决于矿物成分、孔隙度和含水量。与埋深也有关
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2.1 岩石的物理性质
二、岩石的孔隙性
指岩石的裂隙和孔隙发育的程度，用孔隙率n和孔隙比e来表示。
1.2 岩石、岩体、岩块
岩石：是由一种或多种矿物组成的。每种矿物都有一定的内部结构 和固定的化学成份，因而各具有一定的物理性质和形态。 岩块：从地壳岩层中切取出来的 小块体，通常是指岩石材料。
岩体：指岩石工程周围较大范围
内的自然地质体 。
岩体＝岩块（岩石材料）＋ 弱面（层理、节理、断层）
盐渍土
冻土
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1.1 认识岩石和土
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1.1 认识岩石和土
石灰石
粗粒砂岩
花岗岩
大理石
钟乳石
砾石
砂岩
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岩石的物理和力学性质
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2.1 岩石的物理性质
岩石物理力学性质是岩体最基本、最重要的性质之一，也是岩石力 学学科中研究最早、最完善的内容之一。 一、岩石的比重与密度 1、相对密度（比重）：取决于 组成岩石的矿物的相对密度。 2、密度（容重）（kN/m3）。 分为干密度和湿密度。
岩土的性质描述及各种分类
定义：由地壳中 的岩石在高温、 高压等条件下发 生变质作用形成 的岩石
特点：具有明显 的变质结构、变 质 可以分为低级变 质岩、中级变质 岩和高级变质岩
应用：广泛应用 于建筑、道路、 桥梁等工程建设 中
特点：具有高温高压形成的 结晶结构
定义：由岩浆冷却凝固形成 的岩石
岩土的性质描述及各 种分类
汇报人：
目录
岩土的性质
岩土的分类
岩土的工程分类
岩土的工程地质分 类
岩土的性质
密度：岩土的密度是衡量其质量的重要指标 硬度：岩土的硬度决定了其抗压能力 渗透性：岩土的渗透性决定了其对水的吸收和释放能力 热导率：岩土的热导率决定了其对热量的吸收和释放能力 电导率：岩土的电导率决定了其对电荷的吸收和释放能力 磁导率：岩土的磁导率决定了其对磁场的吸收和释放能力
碎石土的应用：广 泛应用于建筑、道 路、桥梁等工程领 域
砂土的定义：由砂粒和黏土粒组成的土 砂土的性质：颗粒粗大，孔隙率高，透水性好，但抗压强度低 砂土的分类：根据砂粒的粒径和形状，可以分为粗砂、中砂、细砂和粉砂 砂土的应用：广泛应用于建筑、公路、铁路等工程建设中
粘性土的定义：具 有粘性的土，通常 含有大量的粘土矿 物
分类：根据成分和结构分为 花岗岩、玄武岩、安山岩等
应用：广泛应用于建筑、道 路、桥梁等工程领域
岩土的工程分类
定义：硬度高、 强度大、不易
变形的岩石
特点：抗压强 度高、抗拉强 度低、抗剪强
度中等
分类：花岗岩、 玄武岩、辉绿
岩等
应用：建筑、 桥梁、隧道等 工程中的基础
和结构材料
硬度：介于硬岩和 软岩之间
酸碱性：岩土的 酸碱性会影响其 稳定性和耐久性
溶解性：岩土的溶 解性会影响其抗侵 蚀性和渗透性
工程地质选择填空有答案
第1章绪论一．单项选择题1．工程地质( D )是指与工程建设有关的地质因素的综合。
P4A．勘察 B．因素 C．问题 D．条件。
2．工程地质( C )是指工程地质条件与工程建设之间所存在的矛盾或问题。
P5 A．勘察 B．因素 C．问题 D．条件二．填空题1．工程地质学主要研究方法有：地质分析法、力学分析法、实验法、工程类比法。
P3第2章岩土类型及其工程性质一．单项选择题2．地球以地表为界分为外圈和内圈，以下各项不属于外圈的是( D )。
P8A．大气圈B．水圈C．生物圈D．地核3．外力地质作用包括风化作用、搬运作用、沉积作用．成岩作用和( A )。
P9 A．剥蚀作用B．岩浆作用C．地质作用D．地壳运动4．沉积岩岩层的接触关系有( A )．平行不整合接触和角度不整合接触。
P11 A．整合接触B．侵入接触C．沉积接触D．完整接触5．沉积岩与岩浆岩之间的接触关系包括：侵入接触和( A )。
P11A．沉积接触B．整合接触C．平行不整合接触D．角度不整合接触16．下列哪项不是地质年代单位( D )。
P11A．宙B．代C．纪D．统2．某矿物呈板状，黑色，珍珠光泽，一组极完全解理，硬度2.5～3。
该矿物可定名( D )。
P17A．辉石B．角闪石C．橄榄石D．黑云母83．下列哪种岩石为岩浆岩?( A )P20A．橄榄石B．灰岩C．石英岩D．砂岩104．流纹状构造反映了岩浆岩的哪种形成环境?( A )P22A．喷成相B．浅成相C．深成相D．河湖相3．碎屑物质被胶结物胶结以后所形成的结构称为( A )。
P24A．碎屑结构B．斑状结构C．沉积结构D．碎裂结构106．沉积岩的结构可分为：碎屑结构、泥质结构、( B )及生物结构四种类型。
P24 A．斑状结构B．结晶粒状结构C．碎裂结构D．散体结构68．关于沉积岩形成过程顺序排列正确的是( B )。
P24A．风化剥蚀阶段、沉积阶段、搬运阶段、硬结成岩阶段B．风化剥蚀阶段、搬运阶段、沉积阶段、硬结成岩阶段C．沉积阶段、搬运阶段、硬结成岩阶段、风化剥蚀阶段D．沉积阶段、硬结成岩阶段、搬运阶段、风化剥蚀阶段13．未经构造变动影响的沉积岩，其原始产状应当是( D )。
工程地质 第2章 岩土类型及其工程地质性质2.3.1-2.3.4
碎屑岩的胶结类型
碎屑岩的胶结物： • 硅质——强度高 • 铁质——易氧化 • 钙质——易溶解 • 泥质——易软化
胶结类型： • 基底式胶结(a) • 孔隙式胶结(b) • 接触式胶结(c)
(a)
(b)
(c)
2.3.2 沉积岩
结构 岩石组成部分的颗粒大小、形状及胶结特性。一般 有碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构四种。
指构成岩石的各矿物颗粒的大小、形状以及它们之间的相互关系 (1)变余结构: 变质岩中残留有原岩的结构, 变质作用不彻底
变余砾状结构
变余砂状结构
2.3.3 变质岩
变质岩的结构
(2)变晶结构: 是原岩在固态条件下发生重新结晶形成的结构
斑状变晶结构
2.3.3 变质岩
变质岩的结构
(3)碎裂结构:在定向压力影响下，使岩石中的矿物颗粒发生弯曲、 破裂、断开，甚至研磨成细小的碎屑或岩粉被胶结而成的结构。
2.3.1岩浆岩
火山碎屑岩的结构和构造
（1）集块结构：由粒径大于64mm的火山 碎屑为主（>50%）所组成 （2）火山角砾结构：由含量大于50%的 2-64mm的火山角砾所组成。 （3）凝灰结构：主要由小于2mm的火山 碎屑（火山灰）所组成
（2）火山角砾结构
（1）集块结构
（3）凝灰结构：
2.3.2 沉积岩
2.3.2 沉积岩
结构 岩石组成部分的颗粒大小、形状及胶结特性。一般 有碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构四种。
生物结构
由30%以上生物遗体或碎片所组成的岩石结构 生物碎屑结构、贝壳结构、 珊瑚结构
泥晶菊石灰岩
2.3.2 沉积岩
构造，是指沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。
第2章岩土类型及其工程地质性质
长石 石英 云母
2.3岩石
岩浆岩(magmatic rock)
按成因分为
沉积岩(sedimentary rock)
变质岩(metamorphic rock)
概念、形成、结构构造特征、典型岩石
2.3.1岩浆岩
概念：由岩浆侵入地下或喷出地表后冷却凝结而成 的岩石，又称火成岩。
2.3.1.1形成
2.3.1.2物质成份
塑造出各式 各样的地貌
2.1.3 地质年代
地质年代: 地球形成、发展、变化的历史年代
地质年代的确定方法
2.1.3.1绝对年代的确定
同位素的年龄
2.1.3.2相对年代的确定方法
方法名称 方法要点 古生物法 根据所研究地层中含有的标准化石确定其时代。 岩性和岩相 按同一时代同一沉积环境下所形成的岩石性质大致相似的原则研究地层与 己 经建立了标准地层剖面的相应地层，从地区岩石的颜色、成分、结构、 对比法 岩性和岩相特点确定其层位。 若沉积岩形成后，火成岩体穿插在沉积岩 中 地层层接触 火成岩与 侵入接触 关系分析法 沉积岩接触 ，则沉积岩的时代比火成岩老。 火成岩形成后，经风化剥蚀上部又为沉积 岩 沉积接触 所覆盖，则沉积岩比火成岩新。 火成岩与 火成岩体相互穿插时。被穿插的岩体时代较老。 火成岩接触 顺序堆积，地层上新下老。 沉积岩与沉 整合接触 积岩接触 平行不整合接触 由于地壳升降 运动影响，中间有沉积间断， 缺失部分时代地层，但上下两套岩层产状一 致。 角度不整合接触 相邻的新、老地层之间缺失了部分地层，且 彼此之间的产状也不相同，成角度相交。剥 蚀面上具有明显的风化剥蚀痕迹，常具有底 砾岩。
2.2.2.2力学性质
解理:矿物受外力作用时，沿晶体格架一定方向裂破成平面的 性质.
第二章岩土体工程性质
石灰岩岩组 包括石灰岩、白云质灰岩、白云岩等碳酸盐 类岩石，这类岩石水稳性极好，单轴抗压强度一般大于 60MPa，为地下工程中较理想的岩体。
第二章岩土体工程性质
二、工程地质性质
1 土体： 不是各土层性质的叠加而是相互影响，主要
考虑薄弱环节 2 岩体：
结构起控制作用
第二章岩土体工程性质
第二节 工程地质岩组
岩土工程地质类型划分--联合国教科文组织 （UNESCO）和国际工程地质协会（IAEG） 1、划分:
工程地质单元 工程地质类型（ET）、岩石类型（LT）、岩 石综合体（LC)、工程地质岩组(LS)
软弱结构面或软弱带,具有高压缩性和低强度的特 征.
b.特征: (a)由原岩的超固结胶结式结构．变成了泥质
散体结构或泥质定向结构； (b)粘粒含量较原岩增多并达一定含量； (c)含水量接近或超过塑限．密度比原岩小； (d)常具一定的膨胀性； (e)力学强度比原岩大为降低．压缩性较大； (f)由于结构松散，因而抗冲刷能力低. 在渗
砂砾层组 包括砾石层和砂层，含水丰富、承裁力高、冻土力学性质好。冻结法施工 土层稳定。
流砂层组 包括部分细砂层、粉砂层和塑性指数小于3~5的亚砂土。当此类土中含有 较多的亲水粘土胶体颗粒时，在不大的水力坡度作用下即产生悬浮和流动，称为真 流砂层，在较大的水力坡度和水流速度时，冲动了细小颗粒而产生流动者称假流砂 层。
2 结构体:结构面在空间的分布和组合可将岩体切 割成形状、大小不同的块体,称结构体.
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(4)杏仁构造: 喷出岩的气孔被后来的次生矿物所充填.
basalt Fig-构造
杏仁构造
气孔构造
2.3.1.3分类
1按形成环境和深度 (1)侵入岩 (2)喷出岩
深成岩
浅成岩
酸性岩>65% 多由浅色矿物组成
2.按SiO2含量（酸度）
中性岩: 52-65% 颜色较深
基性岩:45-52% 超基性岩:<45% 颜色深 颜色深
第2 章
岩土类型及其工程地质性质
本章知识点
【知识点】地质作用及类型，地质年代的概念、相对年代与绝对年代的确 定方法；常见矿物的性质；三大岩类的形成、结构和构造，常 见岩石的鉴别；岩石的工程地质性质及影响因素，岩石的工程 类型，风化岩的概念及工程地质性质，风化作用类型，风化带 划分；土体分类及其工程地质性质、特殊土的主要工程地质性 质。 【重点】 矿物及岩石的鉴别，岩石的工程地质性质及影响因素，风化岩的 工程性质。 【难点】常见矿物及岩石的鉴别、岩土的工程地质性质。 【导读问题】岩土从何而来？沉睡亿年仍会说话的石头是什么东东？岩土 的工程性质是先天注定的吗？岩与土为何要分家？特殊性土到 底特殊在哪？
2)变晶结构: 是原岩在固态条件下发生重新结晶 形成的结构
斑状变晶结构
3)碎裂结构:在定向压力影响下，使岩石中的矿物 颗粒发生弯曲、破裂、断开，甚至研磨成细小的碎 屑或岩粉被胶结而成的结构。
碎裂结构
糜棱结构
（2）变质岩的构造
1）片理构造 指岩石中矿物定向排列所 显示的构造，是变质岩中最常 见、 最具有特征性的构造。 片麻状、片状、千枚状 板状、条带状构造 2）块状构造 岩石中矿物颗粒无定向排列 所表现的均一构造。
（2）光泽
指矿物表面对可见光的反射能力.即新鲜面上的光亮程度。 根据反射能力自强而弱分为: 1.金属光泽： 方铅矿、黄铁矿 2.半金属光泽：赤铁矿 3.非金属光泽: 金刚光泽: 金刚石 玻璃光泽：长石、石英 （水晶） 油脂(脂肪)光泽：滑石或石英断口 丝绢光泽:纤维石膏 珍珠光泽:云母 土状光泽:高岭石
长石 石英 云母
2.3岩石
岩浆岩(magmatic rock) 按成因分为 沉积岩(sedimentary rock)
变质岩(metamorphic rock) 概念、形成、结构构造特征、典型岩石
2.3.1岩浆岩
概念：由岩浆侵入地下或喷出地表后冷却凝结而成 的岩石，又称火成岩。
2.3.1.1形成
教材P12
冥古宙 太古宙 元古宙
前 寒 武 纪
显 生 宙
冥古宙/Ha GSSA——4000Ma 太古宙/Ar GSSA——2500Ma 元古宙/Pt GSSP——542Ma 显生宙/Ph
显生宙 ↓ 古生代 中生代 新生代 ↓ 三叠纪 侏罗纪 白垩纪 ↓ 早、中、晚侏罗世 ↓ 阿林期 巴柔期 …
4 个 阶 段
2.1地壳及地质作用
2.1.1地壳
地壳是当前地质 学的主要研究对象， 构成地壳的岩土的 性质和特征是工程 地质学最基本的知 识。
2.1.2地质作用
引起地壳或岩石圈，甚至地球的物质组成、内部结构和地 表形态变化和发展的作用
类型
含义 构造运动 指地壳的机械运动，又称为地壳运动。
岩浆作用 岩浆的形成、运移、冷凝固结成岩浆岩的全过程。 地震作用 地下深处地壳快速振动的作用。 变质作用 先成岩石 发生成分、结构、构造变化的地质作用。 风化作用 地表岩石发生机械崩解或化学分解而变成松散物的过程。
火成岩岩与围岩接触关系
侵入接触 沉积接触 侵入与沉积接触
2.1.3.3 地质年代单位及年代地层单位
地质年代单位： 指地质时期中的时间划分单位，又称 “地质时间单位”。 年代地层单位：各个地质年代时间段落中所形成的地层 也相应划分为若干地层单位。
2.1.3.4地质年代表
地质年代表(Geological Time Scale)指按 时代早晚顺序表示地史时期的相对地质年代 和同位素年龄值的表格
在岩浆岩体与围岩接触 带上，主要由岩浆活动所带 来的热量及活动性流体所引 起的变质作用。
代表性岩石有大理岩、石英岩等。
（2）动力变质作用
指在构造变形、变位过程中 所产生的定向压力的作用下， 使岩石发生变形、破碎以及 伴随的重结晶等作用。 主要发生在相邻的两个岩石 块体之间发生相对错动的接 触面附近。
d．按胶结物的成份：硅质、铁质、钙质 泥质、石膏质胶结
怎么胶结?(1)
碎屑岩的胶结类型
碎屑岩的胶结物：
• 硅质——强度高 • 铁质——易氧化 • 钙质——易溶解 • 泥质——易软化
胶结类型：
• 基底式胶结(a) • 孔隙式胶结(b) • 接触式胶结(c)
(a)
(b)
(c)
(2)泥质结构
50%以上由<0.005mm粘粒组成
2.3.1.6常见岩浆岩 1花岗岩
南京六合国家地质公园
六合桂子山“石柱林"是一千万年以前火山爆发时玄武岩浆喷 到地面冷却后产生的六棱形、五棱形等不同形态的“柱状节理 "，形成现在这种鬼斧造就，利剑万箭齐发射苍穹的壮观场面
2.3.2 沉积岩(sedimentary rock)
成因：地表岩石破坏 搬运 沉积
贝壳状：石英 土状：高岭土、铝钒土 参差、锯齿状：黄铁矿、自然铜
贝壳状
锯齿状
参差状
土状
（3）硬度
概念:矿物抵抗外 力机械作用的强度。
通常以十种矿物为 标准，来标定矿物 相对硬度的大小， 称之为摩氏硬度
2.2.3常见矿物及其主要特征 其余 为氧化物、硫化物、卤化物、碳酸盐和硫酸盐等 肉眼鉴定
(3) 结晶结构
由化学沉积物质的结晶颗粒组成的岩石结构
石灰岩、白云岩等化学岩的主要结构
（4）生物结构 由30%以上生物遗体或碎片所组成的岩石结构 生物碎屑结构、贝壳结构、 珊瑚结构
2.3.2.4沉积岩的构造
沉积岩的构造，是指沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。
（1）层理构造
含义 指岩石各组成部分在颜色、矿物成分、碎屑颗 粒大小等方面的差异变化所形成的成层性。
变质作用的因素： （1）高温（岩浆、地壳深处、构造运动的热）-重结晶、 化学反应 如石灰岩—大理岩（重结晶） （2）高压（上覆岩层的压力、构造运动或岩浆活动的挤 压力）-如石榴子石 （3）新的化学成分的加入（热液和挥发性气体）-产生新 的变质矿物
2.3.3.2变质作用的类型及代表性岩石
（1）接触变质作用
硬结成岩
2.3.2.1 形成
2.3.2.2 成分
a.碎屑物质： 原生矿物(石英、长石、 白云母)及岩石的碎屑 b.粘土矿物： 高岭石、蒙脱石、水云母 c.化学沉积矿物： 方解石、白云石、石膏、岩盐、铁和锰的氧化物或氢氧化物等。
d.有机物质或生物遗骸
如贝壳、石油等
2.3.2.3结构
(1)碎屑结构 a. 按颗粒大小: 砾状.（>2mm）砂质（2~0.05）.粉砂质 （0.05~0.005） b. 按形状分(磨圆程度) : 园状.棱角状.结核状、鲕状 c. 按紧密程度分:致密的.松散的. 半胶结的
2.2.1矿物的形态
2.1.1.1 单体形态 （固态 结晶矿物）
一向延长型 两向延长型 三向延长型
角闪石
云母
岩盐
2.2.1.2矿物集合体形态
2.2.2矿物的物理性质
2.2.2.1.光学性质 （1）颜色和条痕
条痕是指矿物粉末的颜色
用毛瓷板（没上釉的瓷板）刻划检 验观察的颜色.
有的矿物有好几种颜色 ,但 条痕比较固定的.
5 个 层 次
2.1.3.5 我国地史概况
太古界——华北（片岩、片麻岩） 元古界——华北及长江 流域（沉积－砂 岩灰岩白云岩等） 古生界——海相沉积－灰岩白云岩碎屑岩 中生界——我国大部分为陆地 新生界——第三系主为陆相红色碎屑岩
2.2 矿物
地壳←岩石（岩石-土）←矿物←化学元素
构成地壳物质的基本单元就是化学元素。 矿物：在各种地质作用中所形成的天然单质元素或化合物
岩石圈
代表性岩石有板岩、千枚岩、片岩等
2.3.3.3变质岩的成分
1、变质矿物 石榴子石、 绿泥石、 蛇纹石、滑石 2、一般矿物 石英、钾长石、钠 长石、白云母、黑 云母等。
蛇纹石
2.3.3.4变质岩的结构构造
(1)结构 1)变余结构: 变质岩中残留有原岩的结构, 变质作 用不彻底
变余砾状结构
变余砂状结构
类型
水平层理 层理
单斜层理
交错层理
波状
①层厚类型
巨厚层( >1m);厚层(0.5-1m);中厚层(0.1-0.5m);薄层(0.1
②产状类型 正常. 夹层.变薄.尖灭. 透镜体. 互层.
在现代河床、湖滨、海滩以及干旱地 (2) 层面构造 区的沙丘表面上，常形成一种由流 水、波浪、 潮汐、风力作用产生的 波浪状构造，称为波痕。 干裂 在现代河滩、湖滨、海边等泥质沉 积物上，常可见到多角形的裂纹，称 为干裂，又称泥裂。干裂常指示海滨、 河床、湖滨等浅水环境及阳光充足的 干燥气候条件。 层面构造——波痕
黏土岩
黏
2.3.2.6常见的沉积岩 1）碎屑岩 砾岩
红色砂岩，由 于肉红色钾长 石而呈红色
2.3.3 变质岩
2.3.3.1概念 地壳中原来的岩石，由于地壳运动和岩浆活动等的影响，在 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，导致原来岩石的矿物成分、结构和构造发生一系列 变化而形成的新岩石。
内动力 地质作 用
地表地形的 总轮廓
外动力 地质作 用
剥蚀作用 搬运作用 沉积作用 固结成岩作 用 人为地 工程地质作 质作用 用
地质营力将岩石的风化产物剥落、刻蚀带走的过程。 风化、剥蚀的产物被迁移的过程。 被搬运的物质在条件适宜的地方发生沉积的过程。 松散沉积物转变为坚硬岩石的过程。 因人类工程活动改变原来的地质条件的过程。