工程地质第2章
工程地质学-第二章 岩石的工程地质性质-2-岩石的力学性质
3.影响单轴抗压强度的主要因素
（1）承压板端部的摩擦力及其刚度（加垫块的依据） （2）试件的形状和尺寸
形状：圆形试件不易产生应力集中，好加工 尺寸：大于矿物颗粒的10倍； φ50的依据 高径比：研究表明；h/d≥(2－3)较合理 （3）加载速度 加载速度越大，表现强度越高(见图2－5) 我国规定加载速度为0.5 －1.0MPa/s （4）环境 含水量：含水量越大强度越低；岩石越软越明 显，对泥岩、粘土等软弱岩体，干燥强度是饱和强度的2 －3倍。 温度度：180℃以下部明显：大于180℃，湿度 越高强度越小。
三、岩石的抗拉强度
1. 定义：岩石试件在受到轴向拉应力后其试件发生破坏时 的单位面积上所受的拉力。
2. 直接拉伸法
抗拉强度
Rt P / A
关键技术
①试件和夹具之间的连接
②加力P与试件同心
四、岩石的抗剪强度
1. 定义
指一定的应力条件下（主要指压应力），所能抵抗
的最大剪应力常用 表示
2. 类型：
a.抗剪断试验
3、水楔作用：当两个矿物颗粒靠得很近，有水分子补 充到矿物表面时，矿物颗粒利用其表面吸引力将水分子 拉到自己周围，在颗粒接触处由于吸引力作用使水分子 向两个矿物颗粒之间的缝隙内挤入，这种现象称为水楔 作用。
根据破坏时的应力类型，岩石的破坏可有拉破坏、剪 破坏和流动破坏三种基本类型。由于受力状态和破坏形式 的不同，岩石的强度又可分为单轴抗压强度、单轴抗拉强 度、抗剪强度和三轴压缩强度等。
一、岩石的变形性质
1.岩石在单轴压缩应力作用下的变形特性 1)普通试验机下 应力－应变曲线形状与 岩性有关。 (1)典型的岩石应力、应 变曲线特征为： Ⅰ.压密阶段 Ⅱ.弹性变形至微破裂稳 定发展阶段 Ⅲ.非稳定破裂发展阶段 （或称累进性破裂阶段） Ⅳ.破坏后阶段
工程地质电子教案
工程地质电子教案第一章：工程地质概述1.1 课程介绍了解工程地质的概念、内容及其在工程建设中的重要性。
掌握工程地质的主要研究对象和任务。
1.2 地质构造了解地质构造的分类，包括褶皱和断层。
掌握地质构造对工程建设的影响。
1.3 地质年代了解地质年代的划分，包括太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。
掌握不同地质年代的特点及其对工程建设的影响。
第二章：工程地质勘察2.1 勘察方法了解工程地质勘察的方法，包括地面勘察、钻探、地球物理勘探和地下水勘察。
掌握各种勘察方法的优缺点及适用范围。
2.2 勘察流程了解工程地质勘察的基本流程，包括任务分析、勘察设计、数据采集、成果分析等。
掌握勘察流程中各个环节的关键要点。
2.3 勘察报告了解工程地质勘察报告的内容和结构。
掌握编写勘察报告的技巧和方法。
第三章：工程地质评价与勘察3.1 工程地质评价了解工程地质评价的目的和意义。
掌握工程地质评价的方法和指标。
3.2 工程地质勘察了解工程地质勘察的任务和要求。
掌握工程地质勘察的方法和技术。
3.3 工程地质评价与勘察的应用实例了解工程地质评价与勘察在实际工程中的应用。
分析实际工程中的成功案例和经验教训。
第四章：工程地质与地质灾害防治4.1 地质灾害类型与成因了解地质灾害的分类，包括滑坡、泥石流、地面沉降等。
掌握各类地质灾害的成因和影响因素。
4.2 地质灾害预测与评价了解地质灾害预测的方法和指标。
掌握地质灾害评价的原则和方法。
4.3 地质灾害防治措施了解地质灾害防治的基本原则和方法。
掌握地质灾害防治的技术和措施。
第五章：工程地质与工程建设5.1 工程建设与工程地质了解工程建设中工程地质的重要性和作用。
掌握工程建设中工程地质的主要任务和研究内容。
5.2 工程地质在工程建设中的应用实例了解工程地质在实际工程建设中的应用案例。
分析实际工程建设中工程地质的成功经验和教训。
5.3 工程地质与工程建设的发展趋势了解工程建设中工程地质的发展趋势。
《工程地质》第二章——构造运动地史概要地质构造
红海位于非洲东北部与阿 拉伯半岛之间，形状狭长， 从西北到东南长1900公里 以上，最大宽度306公里， 面积45万平方公里。红海 北端分叉成二小海湾，西 为苏伊士湾，并通过贯穿 苏伊士地峡的苏伊士运河 与地中海相连；东为亚喀 巴湾。按海底扩张和板块 构造理论，认为红海和亚 丁湾是海洋的雏形。据研 究，红海底部确属海洋性 的硅镁层岩石，在海底轴 部也有如大洋中脊的水平 错断的长裂缝，并被破裂 带连接起来。非洲大陆与 阿拉伯半岛开始分离在2 千万年前的中新世，目前 还在以每年1厘米的速度 继续扩张。
指：地壳运动在地层中留下的痕迹或形迹 水平构造 (3) 地质构造 倾斜构造 基本类型 断裂构造 褶皱构造
美国亚利桑那州大峡谷国家公园
何鹏摄于，2009年3月26日 Photographer: Trent Larson
(4) 地壳运动的原因 ① 大陆漂移说（德国人 A · Wegener 于1912年提出） 学说提出的诱因—南美大陆和非洲大陆边缘形态正好可以拼接起来
Measuring Strike and Dip from Outcrop
Image No. 4
With these three images you can see the outcrop from the north, south, and the left image shows it looking west, or straight at the rock. In this image the rock is sloping down and out towards the bottom of the picture. If this orientation isn't clear, place a book against the front of your computer monitor, such that the top of the book is on the monitor and the bottom is about 10cm away from the it, towards your keyboard. Note the hammer in the left picture - and in all subsequent images - it never moves.
工程地质 第二章 地质构造.
Strike：走向 Dip direction： 倾向 Dip ：倾角
岩层产状测量的记录有两种方法：
1．象限角表示法
以北或南的方向（0°）为准，一般记走向、倾向、倾角。 如N65°W/25°S，即走向北偏西65°、倾角25°、大致 向南倾斜；N30°E/27°SE，即走向北偏东30°、倾角 27°、倾向南东。
(2)对比褶皱核部和两翼岩层的时代新老关系，判断褶皱 是背斜还是向斜。若核部地层时代较老，两侧依次出现渐 新的地层，为背斜；反之，若核部地层时代较新，两侧依 次出现渐老的地层，则为向斜。
(3)根据两翼岩层的产状，判断褶皱是直立的、倾斜的还 是倒转的等等。
2-4 断裂构造Fracturing structure
Chapter 2 Geological Structure
第二章 地质构造
地质构造的概念： 由地壳运动导致组成地壳的岩层和岩体发生变形或变位 的现象，残留于地壳中的空间展布和形态特征，称为地 质构造或构造形迹。
地质构造的基本形态和分类Basic shape and
classification of geological structure ：
Recumbent 平卧的
按褶曲枢纽的产状可分为： （1）水平褶曲 枢纽水平，两翼同一岩层的走向基本 平行。 （2）倾伏褶曲 枢纽倾斜，两翼同一岩层的走向不平 行而呈弧形变化.
Horizontal fold
Inclined fold
四、褶皱的识别：
(1)根据岩层是否有对称重复的出露，可判断是否有褶皱 存在。若在某一时代的岩层两侧，有其他时代的岩层对称 重复出现，则可确定有褶皱存在。若岩层虽有重复出露现 象，但并不对称分布，则可能是断层形成的，不能误认为 褶皱。
工程地质 第2章 地层与地质构造
246-56
3.沉积岩与岩浆岩之间的接触关系 （1）侵入接触 （2）沉积接触
246-57
侵入接触
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沉积接触
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四、地质年代表
度为1cm/年，近几年加快，达到平均移动速度为8.9cm/年。
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海水侵蚀部分
那 不 勒 斯 海 岸 的 三 根 石 柱
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典型的例子是意大利那不勒斯海岸三根石柱的历史变 迁。1750年，在这里从火山沉积物中发掘出一座建筑废墟 。据考证，该建筑修建于公元前105年的罗马帝国时代， 现在仅保存下三根高约12m的大理石柱，每根柱子上都保 留有同样的地质遗迹。
平行不整合
角度不整合
246-47
不整合面
平行不整合
特征：
①上下岩层的产状 基本平行一致；
②在两套地层之间 缺失了一些时代的地 层，存在沉积间断。
这一地史时期地壳曾经 发生过显著的升降运动。
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不整合面
常见底砾岩
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平行不整合接触的形成过程
246-50
角度不整合
特征： ①上下岩层的产状不
按照年代顺序排列，用来表示地史时 期的相对年代和同位素年龄值的表格，称 为地质年代表。
246-60
246-61
国际通用：
地质年代单位
地层单位
宙……………………………宇
代……………………………界
纪……………………………系
期……………………………阶
时……………………………带
工程地质学课件 02岩体结构控制论
软弱结构面 较大的断层
软弱结构面
小断层、层间错 动带
①参与块裂岩体切割；② 划分Ⅱ级岩体结构类型的 重要依据；③构成次级地 应力场边界
①划分岩体Ⅱ级岩体结构 类型的重要依据；②是岩 体力学性质、结构效应的 基础；③有的为次级地应 力场边界
5
表生 结构面
卸荷裂隙，风化裂隙， 风化夹层，泥化夹层， 层面及裂隙夹泥
在地表部位发育，延续性不强，产 状变化大，结构面常有泥质物充填
第二章 岩体结构控制论
2.2.1 结构面的类型及特征 1）结构面成因类型和特征（力学成因类型）
剪性结构面：剪应力形成的，破裂面两侧岩体产生相对滑移 如逆断层、平移断层以及多数正断层等。
③变质岩大多形成于高温高压下，其物质成分和结构 均发生剧烈变化，往往产生软弱的岩层与岩组。
如千枚岩、绿泥石片岩、石墨片岩等；
第二章 岩体结构控制论
2.2.3 岩石的成层条件及其厚度变化
对沉积岩及负变质岩，岩石成层特点直接关系到岩体 介质的连续性与各向异性：
①沉积岩，应特别重视滨海及河湖相岩层，其厚度往 往特别大。
均一性与各向异性：
①沉积岩成岩环境复杂，形成过程差别很大，由此决 定岩性、岩相变化与层厚；
②岩浆岩成因类型同样复杂，岩性岩相随之变化。 要特别注意岩浆分异及其岩性岩相分带、岩脉的分布 及其接触带。
第二章 岩体结构控制论
火山岩分布很广，成因类型不同，其岩性岩相变化显 著，岩石组合更为复杂。
海底喷发的火山岩类型，它往往与海底沉积岩交互产 生，构成不利的岩石组合，形成较差的工程地质条件。
物性质，岩体往往易于沿这种结构面滑移而失稳。
第2章工程地质基本知识
地质年代有绝对和相对之分
一、概述
相对地质年代在地史的分析中广为应用。它根据古生物的 演化和岩层形成的顺序，将地壳历史划分成一些自然阶段。 分为五大代（太古代、元古代、古生代、中生代和新生代）， 每代又分为若干纪，每纪又细分为若干世及期。在每一个地 质年代中，都划分有相应的地层。地质年代和地层单位、顺 序和名称的对应关系如下表。
一、概述
2.外力地质作用 由太阳辐射能和地球重力位能引起。 eg. 昼夜和季节气温
变化，雨雪、山洪、河流、冰川、风及生物等对母岩产生的 风化、剥蚀、搬运与沉积作用。
昼夜和季节以及气温的变化可使地表各种原岩不断发生 热胀脱离、冷缩开裂等机械破碎。水和水溶液的存在，可使原 岩不断发生水化、氧化、碳酸盐化、溶解以及缝隙水冻胀引起 崩裂化学变化和机械破碎。动植物和微生物的活动，也可使原 岩不断发生机械破碎和化学变化。这种外力（包括大气、水、 生物）对原岩机械破碎和化学变化的作用，统称为风化作用。
根据搬运和沉积的情况不同，可分为以下几种类型： 残积层、坡积层、洪积层、冲积层、海相沉积层、湖沼沉积层。
不同成因类型的第四纪沉积物，各具有一定的分布规律和 工程地质特性。
二、第四纪沉积物
（一） 残积物
定义：
残留在原地未被搬运的那一部分原岩 风化产物。
特点： 颗粒未被磨圆或分选，多为棱角状粗颗粒土。残积物与基岩
二、第四纪沉积物
（四） 冲积层
定义： 冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的
坡积、洪积物剥蚀后搬运沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积 物。
特点： 呈现明显的层理构造。由于搬运作用显著，碎屑物质由带
棱角颗粒经滚磨、碰撞逐渐形成亚圆或圆形颗粒，其搬运距离 越长，则沉积物质越细。典型的冲积物是形成于河谷内的沉积 物，可分为平原河谷冲积层和山区河谷冲积层等。
第2章 工程地质测绘
3、工程地质条件复杂程度和研究程度
建筑类型、规模
建筑物的类型、规模不同，与自然地质环境相互 作用的广度和强度也就不同，确定测绘范围时首先 应考虑到这一点。
例如，大型水利枢纽工程的兴建，由于水文和水文地质条件急剧 改 变，往往引起大范围自然地理和地质条件的变化；这一变化甚至会 导致生态环境的破坏和影响水利工程本身的效益及稳定性。此类建筑 物的测绘范围必然很大，应包括水库上、下游的一定范围，甚至上游 的分水岭地段和下游的河口地段都需要进行调查。
第2章 工程地质测绘
第1节 工程地质测绘的意义和特点
• 运用地质、工程地质理论，对与工程建设有关的各种 地质现象进行观察和描述，初步查明拟建场地或各建 筑地段的工程地质条件。 • 将工程地质条件诸要素采用不同的颜色、符号，按照 精度要求标绘在一定比例尺的地形图上，并结合勘探、 测试和其他勘察工作的资料，编制成工程地质图。 • 这一重要的勘察成果可对场地或各建筑地段的稳定性 和适宜性作出评价。
• 踏勘时，应选择露头良好、岩层完整有代表性的地段 作出野外地质剖面，以便熟悉和掌握测区岩层的分布 特征；
• 寻找地形控制点位置，并抄录坐标、标高等资料；
• 访问和收集洪水及其淹没范围等情况； • 了解测区供应、经济、气候、住宿、交通运输等条件。
编制测绘纲要
工作任务情况
• 目的、要求、测绘面积、比例尺等；
一、地层岩性
地层岩性是工程地质条件最基本的要素和研 究各种地质现象的基础，所以是工程地质测绘 最主要的研究内容。 工程地质测绘对地层岩性研究的内容包括四 个：
• 确定地层的时代和填图单位； • 各类岩土层的分布、岩性、岩相及成因类型； • 岩土层的正常层序、接触关系、厚度及其变化规律； • 岩土的工程性质等。
工程地质学2第二章岩石及其组成精品PPT课件
干涉作用造成的颜色。
b.条痕（streak）
矿物粉末的颜色称为矿物的条痕。一般是看 矿物在白色无釉的瓷板上划出的线条的颜色。 矿物的条痕色比矿物表面颜色更固定，如赤 铁矿块体表面可呈现红、钢灰色，但条痕总 是樱桃红色，因而更具有鉴定意义。矿物的 条痕呈现矿物的自色。
（2）岩石成因分类
根据其成因可分三大类:
✓
岩浆岩（火成岩）
✓
沉积岩✓变质岩1. 矿物的基本概念矿物（mineral）是地质作用形成的天然单质或化合物，它具 有一定的化学成分和物理性质。固体矿物按其内部构造分为结 晶质矿物和非结晶质矿物。 （1）结晶质矿物（crystalline mineral）
指矿物不仅具有一定的化学成分，而且组成矿物的质点（原 子或离子）按一定方式作规则排列，并可反映出固定的几何外 形。 （2）非结晶质矿物（amorphous mineral）
（1）矿物的形态
形态是矿物的重要外表特征，它与矿物的 化学成分和内部结构以及生长环境有关，是鉴 定矿物和研究矿物成因的重要标志之一。单体 和集合体形态各有差异。
a. 矿物单体形态
一向延伸：沿一个方向特别发育，呈柱状、 针状或纤维状晶形，如石英、辉锑矿、纤维石膏 等；
二向延伸：沿两个方向特别发育，呈片状、 板状，如云母、石膏等；
矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的能力，称为硬度。 通常是指矿物相对软硬程度。德国矿物学家德里 克·摩斯（Friedrich Mohs）选择10种软硬不同的 矿物作为标准，组成1～10度的相对硬度系列，称 为“摩氏硬度计”。
野外工作中我们常用指甲和小刀来判断矿物的硬度， 并将其分为三级：软矿物（指甲能刻划）；中等硬 度矿物（硬度介于指甲与小刀之间）；硬矿物（小 刀不能刻划）。
工程地质第2章岩石及工程地质性质.
（5）矿物的硬度
矿物的硬度：是矿物抵抗外力刻划的能力。
野外工作中我们常用指甲和小刀来判断矿物的硬度，并将其分为
三级：软矿物（指甲能刻划）；中等硬度矿物（硬度介于指甲与
小刀之间）；硬矿物（小刀不能刻划）。
摩氏硬度只反
在矿的同的鉴 物 硬别的度矿矿相，物对 并代物的 密 将表硬 度 矿，度，物称矿的为时，物硬摩是学度氏用中分硬常为两度种用计十矿。摩级物氏，对硬分刻度别映度是的用计度矿的矿方十来的物顺物法种测相等序绝来硬量对级，对硬不硬确度矿定不物
二、岩浆岩的构造
——指岩石中不同矿物集合体之间 的排列方式及其在空间填充方式所表 现出来的特点。
常见构造
常见于岩石
块状构造
各类侵入岩
流纹构造
气孔构造 杏仁构造 枕状构造
酸性喷出岩（流纹岩）
基性喷出岩（玄武岩）
海底基性喷出岩（玄武 岩）
• 闪长岩：中性深成侵入岩， 主要由斜长石和普通角 闪石组成，可有少量黑 云母。颜色较深，为深 灰色及灰绿色。全晶质 粒状结构。闪长岩与花 岗岩的差别是其石英含 量少而暗色矿物含量高， 所以颜色深。
非晶质结构：又称玻璃质结 构，岩石全部由熔岩冷凝的 玻璃质组成；非晶质结构为 部分喷出岩具有的结构。
似斑状结构与斑状结构同为 颗粒较大的“斑晶”分布于 颗粒较小的“基质”上，但 斑状结构的基质为隐晶质或 玻璃质；而似斑状结构的基 质为显晶质，是比斑晶颗粒 小的晶体。
和斑状结构不同，似斑 状结构斑晶和基质是同时形 成的，只是一种物质过剩而 形成斑晶，另一种物质较少 形成基质。
形态特征。
1－火山锥；2－熔岩流；3 －熔岩被；4－岩基；5－岩株; 6－岩墙；7－岩床；
8－岩盘；9－岩盆；10－ 捕虏体
工程地质学 复习资料
第 2 章岩石的成因类型及其工程地质特征地球的内部构造：依各圈层的特点可分为：地壳、地幔、地核。
地壳：地球的固体外壳叫做地壳。
地幔：处于地壳和地核中间，也称中间层或过渡层。
根据化学成分的不同分两层：地幔上层和地幔下层地核: 主要化学成分是铁、镍，所以又称铁镍核心岩石:在一定的地质条件下，由一种或几种矿物自然组合而成的矿物结合体。
矿物:存在于地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物，称为矿物。
矿物的物理力学性质主要有：光学性质、力学性质和形态特征等。
（一）光学性质－颜色、光泽、条痕1．颜色：矿物的颜色，是矿物对可见光波的吸收作用产生的。
2．光泽：矿物表面呈现的光亮程度，称为光泽。
它是矿物表面的反射率的表现。
按其反射强弱程度，分金属光泽、半金属光泽和非金属光泽。
非金属光泽有：玻璃光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、油脂光泽、蜡状光泽、土状光泽。
3．条痕：矿物在无釉瓷板上摩擦时所留下的粉末痕迹，它是指矿物粉末的颜色。
（二）力学性质1．硬度摩氏硬度计：是硬度对比的标准，从软到硬依次由下列10种矿物组成称为摩氏硬度计。
（1）滑石（2）石膏（3）方解石（4）萤石（5）磷灰石（6）正长石（7）石英（8）黄玉（9）刚玉（10）金刚石2．解理、断口矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，称为解理。
裂开的光滑平面称为解理面。
不具方向性的不规则破裂面，称为断口。
据解理的完全程度，可将解理分为以下几种：极完全解理：易裂开成薄片，解理面大而完整，平滑光亮，如云母。
完全解理：沿解理方向开裂成小块，解理面平整光亮，如方解石。
中等解理：既有解理面，又有断口，如正长石。
不完全解理：常出现断口，解理面很难出现，如磷灰石。
（三）形态特征1．单体矿物形态：单向延长类型、双向延长类型、三向延长类型。
2．集合体的形态有：晶簇、纤维状、粒状、鲕状、钟乳状、土状、块状。
（四）其他性质如滑石的滑腻感，方解石遇盐酸起泡等，都可作为鉴别这种矿物的特征。
工程地质第2章03
褶曲被横断层错断引起的效应
4．按断层力学性质分类
压性断层：压应力，多为逆断层。
张性断层:张应力，多为正断层。
扭性断层：剪应力，多为平移断层。
B(岩层倾角)＜a（边坡坡角） b (岩层倾角) a （边坡坡角）
边坡稳定性最差 稳定性较好
3. 逆向坡
主要软弱结构面的倾向与坡面倾向相反，这种 边坡一般是稳定的。若倾向坡外的节理发育且层间 结合差，倾角陡，则易倾倒破坏。
4. 斜交坡
主要软弱结构面与坡面走向成斜交关系。 其交角越小，稳定性越差。
对于不活动的断层，墩台必须设在断层 上时，应根据具体情况采用相应的处理措施： 1. 桥高在30m以下，断层破碎带通过桥基 中部，宽度在0.2m以上，又有断层泥等充 填物时，应沿断层带挖除充填物，灌注混 凝土或嵌补钢筋网，以增加基础强度及稳 定性。 2. 断层带宽度不足0.2m,两盘均为坚硬岩石 时，一般可以不作处理。
在断层通过地区，常沿断层线形成一些特殊地貌现象。 断层崖和断层三角面：在断层两盘的相对运动中 ，上升盘常常形成陡崖，称为断层崖。当断层崖 受到与崖面垂直方向的地表流水侵蚀切割，使原 崖面形成一排三角形陡壁时，称为断层三角面 断层湖、断层泉 错断的山脊、急转的河流
断层三角面
断层崖
东非大裂谷
串珠状的湖泊或洼地以及泉水的带状分布
镜面——断面上局部平
滑而光亮的面；
阶步——擦痕及镜面末端
常出现的“坎”。
张性断层角砾岩
砾石由石炭－二叠系灰岩组成，棱角状、 大小不一、无分选，泥砂质胶结。
工程地质学-第2章工程地质条件成因演化论
构造运动对工程地质的 影响主要表现在以下几 个方面
1. 地形地貌的形成与演 2. 岩层的变形与断裂： 化：构造运动可以形成 构造运动可以使岩层发 各种地形地貌，如山脉、 生变形和断裂，从而影 河流、湖泊等，同时也 响岩体的完整性和稳定 决定了地形地貌的演化 性。 过程。
3. 矿产资源的形成与分 布：构造运动与矿产资 源的形成和分布密切相 关，如煤、铁、石油等 矿产资源的形成与分布 都受到构造运动的影响。
岩土类型
岩石类型
不同成因和不同矿物组成的岩石，具有不同的工程地质性质，如沉积岩、变质 岩和岩浆岩等。
土的类型
不同类型的土，如粘土、砂土、砾土等，具有不同的工程地质性质和特征，对 工程建筑物的稳定性和安全性具有重要影响。
03 工程地质条件的成因
构造运动
01
02
03
04
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构造运动是指地壳或岩 石圈的运动，包括板块 运动、断层活动、褶皱 形成等。这些运动可以 引起地形的变化、岩层 的变形和断裂，从而影 响工程地质条件。
人类活动对工程地质条件的影响
工程建设对地质环境的影响
人类在工程建设过程中，如采矿、修路、建坝等，会对地质环境造成破坏，进而影响工程地质条件。
土地利用对工程地质条件的影响
土地利用方式的改变，如城市化进程中的土地开发，会引发土壤侵蚀、地面沉降等问题，对工程地质 条件产生影响。
工程地质条件演化的预测与评估
04 工程地质条件的演化
地质年代与工程地质条件演化
地质年代划分
地质年代是描述地球历史时间跨度的一种方式，包括太古代、元古代、古生代、 中生代和新生代。每个地质年代都有其特定的工程地质条件和演化特征。
不同地质年代的工程地质条件
工程地质学——地层与地质构造-知识归纳整理
第二章 地层与地质构造第一节 地壳运动及地质作用的概念一、地壳运动的概念→指地球内力引起岩石圈产生的机械运动。
⎩⎨⎧垂直运动水平运动、基本运动形式1⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧板块构造说地球自转说均衡说对流说、运动成因理论2二、地质作用的概念 →指自然动力引起地球物质组成、内部结构、地表形态发生变化的作用。
()⎪⎩⎪⎨⎧变质作用岩浆活动又叫地壳运动构造运动、内动力地质作用1⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧重力的地质作用冰川的地质作用流水的地质作用风的地质作用风化作用、外动力地质作用2知识归纳整理第二节 岩层及岩层产状⎪⎩⎪⎨⎧断裂褶皱倾斜岩层后被保留下来的形态。
引起地壳岩层变形变位地质构造：指构造运动⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧︒=⎪⎩⎪⎨⎧︒>︒︒=︒<︒=906060~30300ααααα：）（）（：：：：直立岩层顶面朝下倒转岩层顶面朝上正常岩层陡立岩层陡倾岩层缓倾岩层倾斜岩层水平岩层一、岩层二、岩层产状：指岩层在空间的产出状态。
⎪⎩⎪⎨⎧）（倾角：岩层的倾斜程度）（OD 倾向：岩层的倾斜方向（OA或OB）走向：岩层的延伸方向、产状要素α'1 真倾角（α）：岩层在野外的倾角。
视倾角（β）：岩层在剖面上的倾角。
θαβsin ⋅=tg tg （θ为剖面线与岩层走向线所夹锐角）2、产状要素的测量、记录和图示。
（1）测量：用地质罗盘仪测量。
⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧方位角法相限角法）记录（2 （3）图示：正常岩层： 30º ； 倒转岩层： 30ºN 135º30º E NW S 45º30ºN45ºE ∠30º s E走向 倾角 倾向135º ∠30º倾向 倾角倾斜岩层褶皱 断层倾角倾向 ααA O BDD’ π走向倾向 走向倾向 走向求知若饥，虚心若愚。
第三节 地层概念一、为什么要学习地层及地质年代：确定构造形态：如：单斜岩层 背斜 向斜 断层 断层 挑选和评价建造场地：阅读地质图：地层：将各个地质历史阶段形成的岩层，称为该时代的地层。
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。
工程地质学_第2章 土的物理性质
ma(0) mw
A W S
Va Vw
Vv
V
ms
Vs
土的三相图 Three phase diagram
一、土的质量和重量
1、土粒的比重 （specific gravity） 土的固体颗粒的重 m 量与其相同体积的 4℃纯水的重量之 比。
ma( 0) mw
A W S
孔隙率/孔隙度范围：粘性土和粉土:(30~60);砂土: (25~45)
3、砂土的相对密度Dr(relative density)
最紧密
天然
最松散
emin
d max
e
d
e增大
emax
d min
emax e Dr emax emin
d max ( d d min ) d ( d max d min )
液流状态
粘流状态
自由溶液
自由溶液
自由溶液
扩散层重叠
扩散层重叠 自由溶液
粘塑状态
稠塑状态
扩散层重叠 扩散层重叠 扩散层重叠
扩散层重叠 扩散层重叠 浓缩扩散层 及气体
半固体状态 固定层及浓 气体(扩散 缩扩散层 层开始浓缩) 气体
固体状态 固定层重叠 气体(扩散 层很浓) 气体
Mitchell，1976：不管水的结构情况和粒间力如何，塑限是 当土内表现出塑性性能时的含水范围的下限。 也就是说，在塑限之上，土的变形可以没有体积变化或产 生裂纹，以及将保持它的已有的变形形状。
（2）砂质黏土则位 于区域（2） （3）含较多粉土和有 机质的则位于（3）的 范围之内 （2） （3）
国家标准《土的分类标准》(GBJ145-90)中的塑性图
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工程地质勘察对其进行调查，应包括以下内容:
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(1) 节 理 的 成 因 类 型 、 力学性质 (2)节理的组数、密度 和产状
(3)节理的充填物质厚 度及含水情况
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剪节理—— 由剪应力产生 的破裂面。
特征：长、大、平 直光滑，延伸稳定， 常 常 呈 “ X” 型 ， 可切穿砾石。
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剪节理
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剪节理
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特征：短、小、粗糙 不平，延伸不远，常 呈豆荚状、树枝状， 常绕开砾石。
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3．按与岩层产状的关系分类
走向节理（纵节理)：节 理走向与岩层走向平行。 倾向节理: 节理走向与 岩层走向垂直。 斜交节理：节理走向与 岩层走向斜交 。
(4)节理发育程度分 级 (5)节理的张开度、长 度和节理面壁的粗糙 度,粗糙度可按图2一 23判定
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节理对工程的影响
（1）是地下水的通道。加速岩石的溶解破坏， 尤其在可溶盐地区易形成溶洞，发育成为地下 暗河； （2）加速风化作用和冻胀作用； （3）降低岩石力学强度，降低工程的稳定性； （4）降低爆破效率； （5）降低地基承载力。
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2、断层
断层是 指岩石在 构造应力 作用下发 生断裂， 沿断裂面 两侧的岩 块发生明 显的相对 位移的断 裂构造。
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断层要素
阐明断层的 空间分布状 态和断层两 侧岩层的运 动特征，给 断层各组成 部分赋予一 定名称，为 断层要素。
断层中两侧 岩层沿其运 动的破裂面
断层面与地平面或 垂直面的交线，代 表断层面在地面或 垂直面的延伸方向
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正断层
逆断层
平移断层
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正断层
正断层一般受地壳水平拉张力作用或受重力作用而 形成，断层面多陡直，倾角大多在45度以上 。
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上盘下降
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地堑和地垒
地垒
地堑
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逆断层
主要受地壳水平挤压应力形成，上盘相对上升或下盘 相对下降的断层常与褶皱伴生。按断层面倾角，可将 逆断层划分:
逆冲断层:指断层面倾角大于45 度的逆断层。
来峰常常成为陡立的
山峰。
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飞来峰 产状陡立的上寒武统灰岩沿平缓的断层面推掩在下
奥陶统贾旺组泥岩之上，在山顶残留成飞来峰。
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平移断层
两盘主要在水平方向上沿断层走向相对错动的断 层。主要由地壳水平剪切作用形成，断层面常陡 立，断层面上可见水平的擦痕
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水平错动
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注意！
在实际情况中，平移断层往往是与前两类断 层同时存在的，这类断层一般采用组合命名，称 之为平移－逆断层、逆―平移断层、平移―正断层 和正―平移断层。
逆掩断层:指断层面倾角在 25～45度之间的逆断层。
辗掩断层:指断层面倾角小 于25度的逆断层。
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上盘上升
..Leabharlann 辗掩断层一般规模巨大，常有时代较 老的地层被推覆到时代新的地层之上， 形成推覆构造。
四川彭县逆冲推覆构造
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逆冲推覆构造发 育地区遭受强烈侵 蚀切割，将部分外 来岩块剥蚀掉而露 出下伏原地岩块。
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原生节理
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构造节理
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表生节理
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2．按力学性质分 类
剪节理：一般为构造节 理，由构造应力形成的 剪切破裂面组成。多成 对或X形。
张节理：可是构造、表生 和原生节理等。由张应力 作用形成。张节理张开度 较大，透水性好，节理面 粗糙不平，在砾岩中常绕 开砾石。
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剪节理
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北京西山的一条张剪性节理
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断层两侧相对
位移的岩层称 为断盘,断层面 上方的称为上 盘,下方的为下 盘
1.断层面 2.断层线 3.上盘 4．下盘
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断距:指岩层中同一点被断层断开后的位移量。
总断距(ab)
水平断距(am) 重直断距(bm)
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断层常见分类 ：
1.按断层上、下两盘相对运动方向分类（主要 的分类方法）
正断层：上盘相对向下滑动，下盘相对向上 滑动。 逆断层: 上盘相对向上滑动，下盘相对向下 滑动。 平移断层: 断层两盘主要在水平方向上相对 错动的断层。
当断层面切割褶曲轴时，在断层上、下盘同一地层 出露界线的宽窄常发生变化，背斜上升盘核部地层 变宽，向斜上升盘核部地层变窄。
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褶曲被横断层错断引起的效应
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2．按断层面产状与岩层产状的关系分类
走向断层:断层走向与岩层走向一致的断层。 倾向断层：断层走向与岩层倾向一致的断层。 斜向断层：断层走向与岩层走向斜交的断层。
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F1-走向断层；F2-倾向断层； F3-斜向断层
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3.按断层面走向与褶曲轴走向的关系分类
纵断层：断层走向与褶曲轴走向平行 的断层。 横断层：断层走向与褶曲轴走向垂直 的断层 。 斜断层：断层走向与褶曲轴走向斜交的断层。
在一片外来岩块
中露出一小片由断
层圈闭的原地岩块，
常常是较老地层中
出现一小片由断层
圈闭的较年轻地层，
这种现象称为构造
窗。
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如果剥蚀强烈，外 来岩块被大片剥蚀， 只残留小片孤零零的 外来岩体，称为飞来 峰。
飞来峰表现为原地
岩块中残留一小片由
断层圈闭的外来岩块，
常常是较年轻的地层
中残留一小片由断层
圈闭的较老地层。飞
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1、节理
节理的分类 1.按成因分类
原生节理： 指岩石形成过程中形成的节理。
构造节理: 指由构造运动产生的构造应 力形成的节理 。
表生节理: 由卸荷、风化、爆破等作用形成 的节理，分别称为卸荷节理、风化节理、爆 破节理等。也常称这种节理为裂隙，属非构 造次生节理。表生节理一般分布在地表浅层 ，大多无一定方向性。
第五节 断裂构造
岩层受构造运动作用，当所受的构造应力超过岩石强 度时，岩石的连续完整性遭到破坏，产生断裂，称为 断裂构造。按照断裂后两侧岩层沿断裂面有无明显的 相对位移，又分节理和断层两种类型
断裂构造
节理:指岩层受力断开后，裂面两侧岩层 沿断裂面没有明显的相对位移时的断裂 构造。
断层：指岩层受力断开后，断裂面两 侧岩层沿断裂面有明显相对位移时的 断裂构造。
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a. 纵节理；b. 斜节理；c. 横节理
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4．按张开程度分类
宽张节理 节理缝宽度大于5mm
张开节理 节理缝宽度为3一5mm
微张节理 节理缝宽度为1一3mm
闭合节理 节理缝宽度小于lmm
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节理发育程度分级
按节理的组数、密度、长度、张开度及充填情况， 将节理发育情况分级，见表2一3。
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节理的调查研究内容