5工程地质岩石的工程地质性质解析PPT课件
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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。
2020年9月28日
23
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。
第五节 岩石的工程地质性质
2020年9月28日
1
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。
2020年9月28日
3
《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。
2020年9月28日
13
(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。
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。
2020年9月28日
25
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。
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
2020年9月28日
2
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
✓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
2020年9月28日
9
石灰20岩20年溶9月蚀28日裂隙
10
卸 荷 裂 隙
2020年9月28日
11
(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
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。
2020年9月28日
24
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。
2020年9月28日
20
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。
2020年9月28日
21
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来自百度文库依次是：花岗(闪长)岩、玄武岩、 安山岩。
2020年9月28日
22
(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)。
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。
2020年9月28日
12
常见种类岩石的软化系数范围
2020年9月28日
6
玄武岩的原生柱状裂隙
Giant's Causeway, Northern Ireland.
National Park, California,USA
2020年9月28日
7
沉 积 岩 的
层 间 裂 隙
2020年9月28日
8
岩体中的次生缝隙：
✓地壳运动在岩体中形成的构造裂隙；
上述软质岩类如果含有硅质成分，强度将显著提高。
2020年9月28日
4
常见岩石的饱和抗压强度范围
2020年9月28日
5
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。
造岩矿物在地表风化条件下的化学稳定性
2020年9月28日
19
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。
2020年9月28日
14
石林（石灰岩溶蚀地貌）
图片来自
2020年9月28日
15
2020年9月28日
石灰岩溶蚀地貌 (Malham Cove, UK)
16
图片来自
2020年9月28日
石灰岩溶洞（图片来自）
17
石 灰 岩 溶 蚀 地 貌
象 鼻 山
---
2020年9月28日
18
四、岩石的抗风化能力 抗化学风化的能力，主要取决于其成分。
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。
2020年9月28日
23
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。
第五节 岩石的工程地质性质
2020年9月28日
1
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。
2020年9月28日
3
《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。
2020年9月28日
13
(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。
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。
2020年9月28日
25
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。
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
2020年9月28日
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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
✓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
2020年9月28日
9
石灰20岩20年溶9月蚀28日裂隙
10
卸 荷 裂 隙
2020年9月28日
11
(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
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。
2020年9月28日
24
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。
2020年9月28日
20
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。
2020年9月28日
21
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来自百度文库依次是：花岗(闪长)岩、玄武岩、 安山岩。
2020年9月28日
22
(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)。
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。
2020年9月28日
12
常见种类岩石的软化系数范围
2020年9月28日
6
玄武岩的原生柱状裂隙
Giant's Causeway, Northern Ireland.
National Park, California,USA
2020年9月28日
7
沉 积 岩 的
层 间 裂 隙
2020年9月28日
8
岩体中的次生缝隙：
✓地壳运动在岩体中形成的构造裂隙；
上述软质岩类如果含有硅质成分，强度将显著提高。
2020年9月28日
4
常见岩石的饱和抗压强度范围
2020年9月28日
5
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。
造岩矿物在地表风化条件下的化学稳定性
2020年9月28日
19
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。
2020年9月28日
14
石林（石灰岩溶蚀地貌）
图片来自
2020年9月28日
15
2020年9月28日
石灰岩溶蚀地貌 (Malham Cove, UK)
16
图片来自
2020年9月28日
石灰岩溶洞（图片来自）
17
石 灰 岩 溶 蚀 地 貌
象 鼻 山
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2020年9月28日
18
四、岩石的抗风化能力 抗化学风化的能力，主要取决于其成分。