第二章 岩石力学的地质学基础

(a)
(a)
(b)
(c)
(e) (d)
(f)
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(g)
(h)
(i)
矿物的基本概念
岩石硬度 通常采用摩氏硬度，选十种矿物为标准，最软是一度，最硬十度。 这十种矿物由软到硬依次为： l-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；
岩石密度 矿物密度变化幅度很大，矿物的密度分为轻、中等和重三级，重的
岩石的工程地质性质包括物理性质和力学性质两个主要方面，它们的 一些常用指标，可供分析和评价岩石工程地质性质时参考。
1. 岩石的工程性质 岩石的工程性质
物理性质
重量 孔隙性 吸水性 软化性 抗冻性
变形特性
力学性质 强度特性：抗拉、压剪强度
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物理地质作用
（2）外力地质作用 ① 风化作用：暴露于地表的岩石，在温度变化以及水、二氧化碳、
氧气及生物等因素的长期作用下，发生化学分解和机械破碎。 ② 剥蚀作用：河水、海水、湖水、冰川及风等在其运动过程中对地
表岩石造成破坏，破坏产物随其运动而搬走，例如海岸、河岸因受海浪 和流水的撞击、冲刷而发生后退；斜坡剥蚀作用是斜坡物质在重力以及 其它外力因素作用下产生滑动和崩塌，又称块体运动。
常见的沉积岩 （1）碎屑岩类 ① 火山碎屑岩：火山集块岩、火山角砾岩及凝灰岩 ② 沉积碎屑岩：砾岩及角砾石、砂岩、粉砂岩 （2）粘土岩类：页岩 、泥岩 （3）化学及生物化学岩类：石灰岩、白云岩
常见的变质岩 （1）片理状岩类：片麻岩、片岩、千枚岩 （2）块状岩类：大理岩、石英岩
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岩石的工程地质性质
如方铅矿(7.4~7.6)，感到很重。大多数矿物密度中等，介于2.5~4之间。
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矿物的基本概念
解理、断口——解理是指矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性 质，裂开的光滑平面称为解理面。
极完全解理：极易裂开成薄片，解理面大而完整、平滑光亮，如云母。 完全解理：常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。
除具有变质前原来岩石的矿 物，如石英、长石、云母、 角闪石、辉石、方解石、白 云石、高岭石等外，尚有经 变质作用产生的矿物，如石 榴子石、滑石、绿泥石、蛇 纹石等
以变晶结构等为特征
构
造
具块状、流纹状、气孔状、 杏仁状构造
具层理构造
多具片理构造
成
因
直接由高温熔融的岩浆经岩 浆作用而形成
主 经 岩作要 压用由 密而先、形成胶成岩结石、的重风结化晶产等物成，由变质先岩成，的经岩变浆质岩作、用沉而积1形岩5 成和
（a）石盐的立方体完全解理
（b）石英的贝壳状断口
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矿物的基本概念
常见主要造岩矿物 自然界产出的矿物，已知有3000种左右。对于形成岩石具有普遍意义
的矿物，即主要造岩矿物则不过数十种。常见矿物就其化学成分而言，绝 大多数为硅酸盐，其余为氧化物、硫化物、卤化物、碳酸盐和硫酸盐等。 如：
黄铁矿，石英，方解石，白云石，石膏，橄榄，石辉石，正长石，白 云石，白云母，高岭石，蒙脱石
第二章 岩石力学的地质学基础
2.1 岩土的成因类型及其工程地质特征 2.2 地质构造及其与工程的关系 2.3 关于地下水的问题 2.4 岩石工程地质的现场研究
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2.1 岩土的成因类型及其工程地质特征
地壳 地球，赤道半径（6378.140km），两极半径（6356.779km）。 大约有70.8%的面积海域，有29.2％的面积为陆地。 由地壳、地幔、地核组成。
沉积岩的构造
层理的基本形态 a-水平层理 b-斜层理 c-交错层理
根据交错层理确定岩层的顶面和底面层理构造
递变层理
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岩层形态
a-顶面 b-底面 1-板状岩层 2-变厚变薄 3-尖灭 4-透镜体
波痕及其印模
泥裂的示意立体图
波痕与泥裂构造
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常见的岩浆岩
花岗岩，闪长岩，辉长岩，流纹岩，安山岩，玄武岩，辉绿岩
② 岩浆作用：指岩浆沿地壳软弱破裂地带上升造成火山喷发形成火 山岩或是在地下深处冷凝形成侵入岩的过程。
③ 变质作用：指构造运动与岩浆作用过程中，使原有岩石受温度、 压力和化学性质活泼的流体作用，在体状态下发生物质成分和特征改 变，转变成新的岩石。
④ 地震：接近地球表面岩层中构造运动以弹性波形式释放应变能而 引起地壳的快速颤动和震动。
③ 搬运作用：风化与剥蚀造成的破坏产物被搬运到它处。 ④ 沉积作用：搬运物在适宜场所堆积。 ⑤ 固结成岩作用：刚堆积的物质是松散多孔的并富含水分，被后来 的沉积物覆盖埋藏后，在重压下排出水分，孔隙减小并被胶结，松散堆 积物渐变为坚硬的岩石，即沉积岩。
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矿物的基本概念
矿物形态
(a)食盐晶体 (b)石英晶体 (c)金刚石晶体 (d)绿柱石聚形晶体 (e)石榴子石聚形晶体 (f)板钛矿聚形晶体 (g)红柱石放射状集合体 (h)方解石钟乳状集合体 (i )玛瑙晶腺
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常见岩石和矿物
安山质凝灰岩 流纹岩
角砾岩
流纹岩
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常见岩石和矿物
片麻岩 玄武岩
礁灰岩
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浮石
常见岩石和矿物
白云母 黑云母
方解石
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黄铁矿
常见岩石和矿物
黄铜矿
石墨
石英
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石盐
常见岩石和矿物
石膏 辉锑矿
萤石
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自然硫
岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征表
岩类
地质特征
岩浆岩
沉积岩
变质岩
主要矿物 成分
地球内部构造
1-地壳；2-地幔；3-地核；4-液态外部3地核； 5-固态内部地核；6-软流圈；7-岩石圈
物理地质作用
（1）内力地质作用：动力来自地球本身，并主要发生在地球内部，按 其作用方式可分为四种：
① 构造运动：指地壳的机械运动；发生水平方向构造运动常使岩层 受到挤压产生褶皱，或使岩层拉张而破裂；垂直方向构造运动使地壳发 生上升或下降，如青藏高原近数百万年以来隆升。
结构
全部为从岩浆中析出的原生 次生矿物占主要地位，成分 矿物，成分复杂，但较稳定。单一，一般多不固定。常见 浅色的矿物有石英、长石、 的有石英、长石、白云母、 白云母等；深色的矿物有黑 方解石、白云石、高岭石等 云母、角闪石，辉石、橄榄 石等
以结晶粒状、斑状结构为特 征
以碎屑、泥质及生物碎屑结 构为特征。部分为成分单一 的结晶结构，但肉眼不易分 辨