岩体力学第1章
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
方解石
方解石的完全解理
http://www.kmust.edu.cn/dm/kwgate/kwzl/showall/bigpic/114.jpg
6 方解石、白云石
白色、灰白色；玻璃光泽；三组完全解 理；硬度小于小刀；遇稀盐酸反应不同 ！
白云石
7粘土矿物
粘土矿物是天然产出的具有无序过渡结构的微粒含水硅酸盐矿物。除非晶质外，其基本 结构属二维系，晶体呈层片状。主要矿物有高岭石、滑石、蒙脱石、水云母、绿泥石、 海泡石、水铝英石等 非晶质：相对于晶质而言，原子和离子没有规则的排列。
http://www3.wcu.edu/~gwhite/pgwhome/GEOMsyll/GEOMsyll.htm
Giant's Causeway, Northern Ireland. Another example of columnar basalt in an old lava flow. Cooling shrinkage led to formation of hexagonal columns. http://www3.wcu.edu/~gwhite/pgwhome/GEOMsyll/GEOMsyll.htm
造岩矿物
Kuboos Granite, Pan-African anorogenic suite, North-West Cape Province, South Africa
1.1 主要造岩矿物
自然界的矿物大多都是结晶质的。结晶 质的基本特点是“组成矿物的元素质点 （离子、原子、离子团）在矿物内按特定 的规律排列，形成稳定的格子构造。如果 条件适宜，能形成具有一定几何外形的晶 体”。如，各类宝石、冰洲石、石英等。
晶体
http://www.webmineral.com/spec imens/Pyrite.shtml
非晶体
Buckshot pyrite grains in the matrix of a quartz pebble conglomerate, Ventersdorp Contact Reef.
1.3 沉积岩
沉积岩及其形成过程：沉积岩是地壳表 层岩石在常温、常压条件下，经风化剥蚀- 搬 运- 沉积-成岩等一系列作用，在地表或地表 下不太深的（一般小于5000 m）江、河、湖、 海中由松散堆积物经压实、胶结等成岩作用 形成的层状岩石。沉积岩在地表分布最广， 约占地表面积的3/4，是最常见的岩石。
花岗岩-摄象机 2003/8 北京
4 黑云母 :
片状－鳞片状；黑色；珍珠光泽；一 组完全解理；硬度2.7~3.1；薄片具有弹性
http://www.kmust.edu.cn/dm/kwgate/kwzl/showall/bigpic/n283.jpg
Cleavage of Mica
5 白云母 :
Devil's Postpile, CA. This is an excellent example of columnar basalt. It is an old lava flow that developed these joints as it cooled. At the base of the slope is talus weathered from the cliff.
Lusterous 1 - 2 cm cubes of pyrite encased in a very fine-grained sedimentary marlstone (clay and calcite). Navajun-(La Rioja)-Spain. Photo by Dave Barthelmy
片状－鳞片状；白色或无色；珍珠光 泽；一组完全解理；硬度2.7~3.1；薄片具 有弹性
wk.baidu.com
http://www.kmust.edu.cn/dm/kwgate/kwzl/showall/bigpic/n285.jpg
5 白云母 :滇池盆地外围第三系粉土中的白云母-2005/9
6 方解石、白云石
白色、灰白色；玻璃光泽；三组完全解 理；硬度小于小刀；遇稀盐酸反应不同 ！
柱状矿物沿片理面定向连续平行排列富集；片 理很薄。沿片理面易裂开。
片麻状构造：颗粒粗大、片理很不规则，粒
状矿物呈定向断续条带状分布，沿片理面不易 裂开。
板
岩
A small slate sample showing slatey cleavage
千枚岩
Intensely foliated micaceous phyllites of the Malmesbury Group, Cogmans Kloof Pass http://www.uct.ac.za/depts/geolsci/dlr/4day2001/index.html#4day
Photograph by J. Kauahikaua ;27 September 2002
Close view of skylight above lava tube for Mother's Day flow, located on southwest flank of Pu`u `O`o. HVO scientists dubbed this the "cookie monster" skylight. Edifice around skylight was built by spatter tossed from lava in tube. This tube supplies all lava downstream in Mother's Day flow.
1.1主要造岩矿物(forming minerals)
岩石是由矿物构成的，因此，需要从矿物讲起。
1.1.1 矿物的基本概念
地壳中的化学元素除了极少数呈单质存在外（如自然 金），绝大多数都以化合物的形态存在于地壳中。这些 具有特定化学成分和物理性质的自然元素和化学物被称 为矿物，其中，构成岩石的矿物为造岩矿物。如石英、 长石、方解石等。
岩体力学
第一讲
昆明理工大学土木工程系 2014/09/12
第一章 绪 论
1 概述
地球的基本构造： 地球作为太阳 的一个行星，并非
规则的球体，其赤
道半径和两极半径 分别为 6378.4 km 、 6365.9 km。
地球具有层圈状构造，从外向内可依次划分为：地壳、地 幔和地核三大层圈。 岩石圈
地壳：平均厚度33 km
合川 重庆
江
宜宾
河 水 赤
江
江
横
乌
>1500
渡 江 河 昆明
沉积－黄河三角洲
物理沉积作用 化学沉积作用
沉积作用
生物沉积作用 复合沉积作用
成岩
压实和压溶作用
成岩作用：沉积物从沉积下来的那一 刻起，一直到变质或风化之前，在其 表面或内部发生的一切作用，总称为 成岩作用。
胶结作用 溶蚀、交代作用 重结晶作用
地幔：处于地壳和地核 中间，厚度2900 km， 呈塑性状态
地核：半径3500 km， 主要由Te、Ni组成，常 被称为铁镍核心
地壳厚度不均，大陆上最厚的地方超过 70 km、海洋里最薄的地方不足10 km。
http://quake.wr.usgs.gov/research/structure/CrustalStructure/
片岩
1.5 岩体
1.5.1 岩体结构面和结构体的类型及特征
（一）结构面类型
结构面是指各种不同成因、不同特性的地质界 面，如层面、节理裂隙面、断层面、不整合接触
面及软弱夹层等，使岩体成为一种不连续介质，
结构面是控制岩体工程地质性能的重要因素。 1、结构面的类型：按成因可分为原生结构面、构 造结构面和次生结构面三大类
Basalt lava (glowing rock) oozes over basalt lava flow
http://volcanoes.usgs.gov/Products/Pglossary/basalt.html
岩浆岩：由岩浆冷凝而形成的岩石为岩浆岩。
Hazards and Mud Volcanoes in Romania Second view of mud volcano cones in Berca Anticline Mud volcano cones in the Berca Anticline Depression of the Curvature Subcarpathians. [Photograph Credit: Dr. Dan Balteanu, Romanian Academy.]
1.2 岩浆岩
Five more explosive eruptions of Mount St. Helens occurred during 1980, including this spectacular event of July 22. This eruption sent pumice and ash 6 to 11 miles (10-18 kilometers) into the air, and was visible in Seattle, Washington, 100 miles (160 kilometers) to the north. The view here is from the south. (July 22, 1980, by Michael P. Doukas, USGS)
具有斜层理的第四系半胶结砾岩 金沙江水富段
水平层理
砾岩-金沙江攀枝花段-2004/11/28
砾岩-金沙江攀枝花段-2004/11/28
泥质粉砂岩
1.4 变质岩
变质岩：变质岩是由原来的岩石 （沉积岩、岩浆岩、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 变化后新成的新岩石。
风蚀
溶解物质搬运
长江流域输砂模数分布
搬
运
略阳
雅
松潘
砻
嘉 涪 江 大 渡
绵阳
万源
年平均输砂模数
金
陵
达县
岷
成都
奉节 万县
江
宜昌
（t/km2）
<200 200~500 500~1000 1000~1500
攀枝花
沱
南充
渠 江 江
涪陵
沙 河 江
安 西昌 宁 河 普 蜻 河 蛉 小 江 牛 栏 江 东川 乐山
灰白色;玻璃光泽;硬度 6; 中等解理
http://www.kmust.edu.cn/dm/kwgate/kwzl/showall/n348.htm
2 斜长石 :
灰白色;玻璃光泽;硬度 6; 中等解理
3 正长石(钾长石) :
肉红色;玻璃光泽;硬度 6; 中等解理
http://www.kmust.edu.cn/dm/kwgate/kwzl/showall/451.htm
泥岩 四川峨眉山
云南红粘土
微观形态
粘土矿物是一种微小的晶体，科学家们发现，粘土矿物晶体中存在一种有趣的缺 陷结构，这种结构可能保存相当多的信息，从而决定晶体生长的取向和构型。因 此，对于诸如属于“低技术”的催化剂和膜等原始控制结构来说，这些无机晶体 作为一种构造物质要比大的有机分子更为合适得多。
http://www.uct .ac.za/depts/g eolsci/dlr/rock s.html
1.1 主要造岩矿物
1.1.2 常见造岩矿物
1 石英
乳白色或无色;油脂光泽;硬度 7; 无 解理;贝壳状断口
1 石英 : 乳白色或无色;油脂光泽;硬度 7; 无解理;贝壳状断口
2 斜长石 :
Columnar Jointing, Devil's Postpile, CA
http://www.ngdc.noaa.gov/cgibin/seg/m2h?seg/haz_volume 3.men+Volcanic+Rocks+,I&4
闪长岩
安山岩
Photograph by S.R. Brantley on 27 September 2000 http://volcanoes.usgs.gov/Imgs/Jpg/Lassen/20000927 -Andesite-SRB_caption.html
由于变质作用的不彻底，岩石中往 往残留一些原岩的结构、构造特征 .
变质岩的构造主要是片理（定向性）构造 和块状构造。其中片理构造可以分为:
板状构造：片理厚，重结晶不明显，沿片
理面破裂成规则的板状。
千枚状构造：片理薄，片理面平直，矿物
颗粒细小；片理面呈丝绢光泽。
片理构造：重结晶作用明显，片状、板状、
方解石的完全解理
http://www.kmust.edu.cn/dm/kwgate/kwzl/showall/bigpic/114.jpg
6 方解石、白云石
白色、灰白色；玻璃光泽；三组完全解 理；硬度小于小刀；遇稀盐酸反应不同 ！
白云石
7粘土矿物
粘土矿物是天然产出的具有无序过渡结构的微粒含水硅酸盐矿物。除非晶质外，其基本 结构属二维系，晶体呈层片状。主要矿物有高岭石、滑石、蒙脱石、水云母、绿泥石、 海泡石、水铝英石等 非晶质：相对于晶质而言，原子和离子没有规则的排列。
http://www3.wcu.edu/~gwhite/pgwhome/GEOMsyll/GEOMsyll.htm
Giant's Causeway, Northern Ireland. Another example of columnar basalt in an old lava flow. Cooling shrinkage led to formation of hexagonal columns. http://www3.wcu.edu/~gwhite/pgwhome/GEOMsyll/GEOMsyll.htm
造岩矿物
Kuboos Granite, Pan-African anorogenic suite, North-West Cape Province, South Africa
1.1 主要造岩矿物
自然界的矿物大多都是结晶质的。结晶 质的基本特点是“组成矿物的元素质点 （离子、原子、离子团）在矿物内按特定 的规律排列，形成稳定的格子构造。如果 条件适宜，能形成具有一定几何外形的晶 体”。如，各类宝石、冰洲石、石英等。
晶体
http://www.webmineral.com/spec imens/Pyrite.shtml
非晶体
Buckshot pyrite grains in the matrix of a quartz pebble conglomerate, Ventersdorp Contact Reef.
1.3 沉积岩
沉积岩及其形成过程：沉积岩是地壳表 层岩石在常温、常压条件下，经风化剥蚀- 搬 运- 沉积-成岩等一系列作用，在地表或地表 下不太深的（一般小于5000 m）江、河、湖、 海中由松散堆积物经压实、胶结等成岩作用 形成的层状岩石。沉积岩在地表分布最广， 约占地表面积的3/4，是最常见的岩石。
花岗岩-摄象机 2003/8 北京
4 黑云母 :
片状－鳞片状；黑色；珍珠光泽；一 组完全解理；硬度2.7~3.1；薄片具有弹性
http://www.kmust.edu.cn/dm/kwgate/kwzl/showall/bigpic/n283.jpg
Cleavage of Mica
5 白云母 :
Devil's Postpile, CA. This is an excellent example of columnar basalt. It is an old lava flow that developed these joints as it cooled. At the base of the slope is talus weathered from the cliff.
Lusterous 1 - 2 cm cubes of pyrite encased in a very fine-grained sedimentary marlstone (clay and calcite). Navajun-(La Rioja)-Spain. Photo by Dave Barthelmy
片状－鳞片状；白色或无色；珍珠光 泽；一组完全解理；硬度2.7~3.1；薄片具 有弹性
wk.baidu.com
http://www.kmust.edu.cn/dm/kwgate/kwzl/showall/bigpic/n285.jpg
5 白云母 :滇池盆地外围第三系粉土中的白云母-2005/9
6 方解石、白云石
白色、灰白色；玻璃光泽；三组完全解 理；硬度小于小刀；遇稀盐酸反应不同 ！
柱状矿物沿片理面定向连续平行排列富集；片 理很薄。沿片理面易裂开。
片麻状构造：颗粒粗大、片理很不规则，粒
状矿物呈定向断续条带状分布，沿片理面不易 裂开。
板
岩
A small slate sample showing slatey cleavage
千枚岩
Intensely foliated micaceous phyllites of the Malmesbury Group, Cogmans Kloof Pass http://www.uct.ac.za/depts/geolsci/dlr/4day2001/index.html#4day
Photograph by J. Kauahikaua ;27 September 2002
Close view of skylight above lava tube for Mother's Day flow, located on southwest flank of Pu`u `O`o. HVO scientists dubbed this the "cookie monster" skylight. Edifice around skylight was built by spatter tossed from lava in tube. This tube supplies all lava downstream in Mother's Day flow.
1.1主要造岩矿物(forming minerals)
岩石是由矿物构成的，因此，需要从矿物讲起。
1.1.1 矿物的基本概念
地壳中的化学元素除了极少数呈单质存在外（如自然 金），绝大多数都以化合物的形态存在于地壳中。这些 具有特定化学成分和物理性质的自然元素和化学物被称 为矿物，其中，构成岩石的矿物为造岩矿物。如石英、 长石、方解石等。
岩体力学
第一讲
昆明理工大学土木工程系 2014/09/12
第一章 绪 论
1 概述
地球的基本构造： 地球作为太阳 的一个行星，并非
规则的球体，其赤
道半径和两极半径 分别为 6378.4 km 、 6365.9 km。
地球具有层圈状构造，从外向内可依次划分为：地壳、地 幔和地核三大层圈。 岩石圈
地壳：平均厚度33 km
合川 重庆
江
宜宾
河 水 赤
江
江
横
乌
>1500
渡 江 河 昆明
沉积－黄河三角洲
物理沉积作用 化学沉积作用
沉积作用
生物沉积作用 复合沉积作用
成岩
压实和压溶作用
成岩作用：沉积物从沉积下来的那一 刻起，一直到变质或风化之前，在其 表面或内部发生的一切作用，总称为 成岩作用。
胶结作用 溶蚀、交代作用 重结晶作用
地幔：处于地壳和地核 中间，厚度2900 km， 呈塑性状态
地核：半径3500 km， 主要由Te、Ni组成，常 被称为铁镍核心
地壳厚度不均，大陆上最厚的地方超过 70 km、海洋里最薄的地方不足10 km。
http://quake.wr.usgs.gov/research/structure/CrustalStructure/
片岩
1.5 岩体
1.5.1 岩体结构面和结构体的类型及特征
（一）结构面类型
结构面是指各种不同成因、不同特性的地质界 面，如层面、节理裂隙面、断层面、不整合接触
面及软弱夹层等，使岩体成为一种不连续介质，
结构面是控制岩体工程地质性能的重要因素。 1、结构面的类型：按成因可分为原生结构面、构 造结构面和次生结构面三大类
Basalt lava (glowing rock) oozes over basalt lava flow
http://volcanoes.usgs.gov/Products/Pglossary/basalt.html
岩浆岩：由岩浆冷凝而形成的岩石为岩浆岩。
Hazards and Mud Volcanoes in Romania Second view of mud volcano cones in Berca Anticline Mud volcano cones in the Berca Anticline Depression of the Curvature Subcarpathians. [Photograph Credit: Dr. Dan Balteanu, Romanian Academy.]
1.2 岩浆岩
Five more explosive eruptions of Mount St. Helens occurred during 1980, including this spectacular event of July 22. This eruption sent pumice and ash 6 to 11 miles (10-18 kilometers) into the air, and was visible in Seattle, Washington, 100 miles (160 kilometers) to the north. The view here is from the south. (July 22, 1980, by Michael P. Doukas, USGS)
具有斜层理的第四系半胶结砾岩 金沙江水富段
水平层理
砾岩-金沙江攀枝花段-2004/11/28
砾岩-金沙江攀枝花段-2004/11/28
泥质粉砂岩
1.4 变质岩
变质岩：变质岩是由原来的岩石 （沉积岩、岩浆岩、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 变化后新成的新岩石。
风蚀
溶解物质搬运
长江流域输砂模数分布
搬
运
略阳
雅
松潘
砻
嘉 涪 江 大 渡
绵阳
万源
年平均输砂模数
金
陵
达县
岷
成都
奉节 万县
江
宜昌
（t/km2）
<200 200~500 500~1000 1000~1500
攀枝花
沱
南充
渠 江 江
涪陵
沙 河 江
安 西昌 宁 河 普 蜻 河 蛉 小 江 牛 栏 江 东川 乐山
灰白色;玻璃光泽;硬度 6; 中等解理
http://www.kmust.edu.cn/dm/kwgate/kwzl/showall/n348.htm
2 斜长石 :
灰白色;玻璃光泽;硬度 6; 中等解理
3 正长石(钾长石) :
肉红色;玻璃光泽;硬度 6; 中等解理
http://www.kmust.edu.cn/dm/kwgate/kwzl/showall/451.htm
泥岩 四川峨眉山
云南红粘土
微观形态
粘土矿物是一种微小的晶体，科学家们发现，粘土矿物晶体中存在一种有趣的缺 陷结构，这种结构可能保存相当多的信息，从而决定晶体生长的取向和构型。因 此，对于诸如属于“低技术”的催化剂和膜等原始控制结构来说，这些无机晶体 作为一种构造物质要比大的有机分子更为合适得多。
http://www.uct .ac.za/depts/g eolsci/dlr/rock s.html
1.1 主要造岩矿物
1.1.2 常见造岩矿物
1 石英
乳白色或无色;油脂光泽;硬度 7; 无 解理;贝壳状断口
1 石英 : 乳白色或无色;油脂光泽;硬度 7; 无解理;贝壳状断口
2 斜长石 :
Columnar Jointing, Devil's Postpile, CA
http://www.ngdc.noaa.gov/cgibin/seg/m2h?seg/haz_volume 3.men+Volcanic+Rocks+,I&4
闪长岩
安山岩
Photograph by S.R. Brantley on 27 September 2000 http://volcanoes.usgs.gov/Imgs/Jpg/Lassen/20000927 -Andesite-SRB_caption.html
由于变质作用的不彻底，岩石中往 往残留一些原岩的结构、构造特征 .
变质岩的构造主要是片理（定向性）构造 和块状构造。其中片理构造可以分为:
板状构造：片理厚，重结晶不明显，沿片
理面破裂成规则的板状。
千枚状构造：片理薄，片理面平直，矿物
颗粒细小；片理面呈丝绢光泽。
片理构造：重结晶作用明显，片状、板状、