【精品课件】工程地质概论
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洪积土
山洪急流冲刷搬运岩屑，流至山谷口与山前倾斜平原， 堆积成洪积层。
有分选，近粗远细。
谷口窄陡，谷口外宽缓，形状如扇，也称洪积扇。洪 积扇相互连接构成更大规模的洪积群或洪积冲积平原。
洪积层一般划分为三个工程地质条件不同地段：
- 靠近山坡沟口，粗碎屑，空隙大，透水性好，地下 水埋藏深，压缩性小，承载力高，是良好的天然地 基；
以此层作为建筑物地基，应注意不均匀沉降和土坡稳 定问题。
具有一定结构强度，原位测试结果远远大于室内试验 结果。
坡积土
流水将山顶岩屑顺着斜坡搬运到较平缓的山坡或山麓 处，堆积成坡积层。
颗粒物由坡顶向坡脚逐渐变细，坡度越来越平缓。 厚度不均匀，土质极不均匀，空隙大，压缩性高。 作为建筑地基应注意不均匀沉降和地基稳定性。
○ 典型
石灰岩、砾岩、砂岩。
○ 沉积岩组分
碎屑矿物、粘土矿物、化学沉积矿物和有机质及生物 残骸以及胶结物。
胶结物 - 硅质：岩石致密坚硬、强度高； - 铁质：常为红色或紫红色，强度较高； - 钙质：遇冷稀盐酸起泡，强度中等； - 泥质：岩石质地松软、强度低、易湿软、易风化。
沉积岩分类参看教材表1.3。
岩石质量指标RQD分类 - 美国伊利诺斯大学提出并发展。 - 用直径75mm钻头和双层套管在岩石中钻进，连续取 芯，以此钻进所取岩芯中大于10cm的岩芯段长度之 和与该段进尺的比值作为RQD值，以百分数表示。
1.3 风化作用
风化作用
地壳表层的岩石在太阳辐射、大气、水和生 物等风化营力的作用下，发生物理和化学变 化，使岩石崩解破碎以致逐渐分解的作用， 称为风化作用（Weathering）。
1.1 地质作用
地质作用（Geological Process）
在地质历史发展的过程中，由自然动力引起的 地球和地壳物质组成、内部结构及地表形态不 断变化发展的作用。
内力地质作用
○ 由地球自转产生的旋转能等引起，表现为岩浆活 动，地壳运动和变质作用。
外力地质作用
○ 由太阳辐射能和地球重力势能引起，风化，剥蚀 和搬运、沉积。
化学风化
○ 指岩石、矿物在地表发生化学变化并可产生新 矿物的过程。
○ 原因：水和氧。
生物风化
○ 指岩石在动、植物及微生物的影响下发生的破 坏作用，有物理和化学两种方式。
○ 土壤
具有腐殖质、矿物质、水和空气的松散物质。
岩石按风化程度分类
○ 未风化； ○ 微风化； ○ 中等风化； ○ 强风化； ○ 全风化； ○ 残积土。
○ 岩石的工程性质由岩石的特征决定。
金刚石与石墨的区别。
岩浆岩（Magmatic Rock）
○ 又称火成岩（Igneous Rock） ○ 由地球内部的岩浆侵入地壳或喷出地面冷凝形
成。
○ 典型
花岗岩、玄武岩。
沉积岩（Sedimentary Rock）
○ 又称水成岩（Hiydrogenic Rock）岩石经风化、 剥蚀成碎屑，经流水、风或冰川搬运至低洼处 沉积，经压密或化学作用胶结成沉积岩。
两种地质作用相互联系
○ 上升——剥蚀； ○ 下降——沉积。
1.2 矿物和岩石
矿物
岩石
地壳
1.2.1 矿物
矿物
○ 地壳中具有一定化学成分和物理性质的自然元 素或化合物。
○ 构成岩石的矿物称为造岩矿物。
石英（SiO2）、正长石（KAlSi3O3）、方解石 （CaCO3）。表1.1最主要造岩矿物的特征。
变质岩（Metamorphic Rock）
○ 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 的新的岩石。
○ 典型
大理石
岩石的工程性质
○ 岩石的工程性质
包括物理性质、水理性质和力学性质，常用一些指标 表示，参见教材表1.5、表1.6。
○ 岩石的工程分类
- 依据：《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）。 按岩石的坚硬程度分类
- 划分标准：饱和单轴抗压强度标准值Rc。 - 硬质岩石：饱和单轴极限抗压强度 fr≥30MPa，常见：
花岗岩、石灰岩、玄武岩。 - 软质岩石：fr＜30MPa，页岩、泥岩。
Rc（MPa） >ห้องสมุดไป่ตู้0 60～30 30～15 15～5 <5
第一篇 工程地质基础知识
1 工程地质概述
工程地质学
介于地质学与工程学之间的一门交叉学科， 研究土木工程中的地质问题，也就是研究在 工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合 理地处理和正确的使用自然地质条件和改造 不良地质条件等地质问题，是为了解决地质 条件与人类工程活动之间矛盾的一门实用性 很强的学科。
根据主要的营力以及岩石变化的性质分为：
○ 物理风化 ○ 化学风化 ○ 生物风化
物理风化
○ 指岩石、矿物在原地发生机械破碎而不改变其 化学成分的过程。
○ 方式：温差风化、冰劈作用、盐类结晶胀裂作 用等，主要发生在温差风化强烈的地区。
○ 结果：岩石的整体性遭到破坏，随风化加剧， 逐渐成为岩石碎屑和松散的矿物颗粒。
○ 种类
原生矿物：由岩浆冷凝而成，石英、长石等； 次生矿物：由原生矿物风化而成，长石风化成高岭石。
1.2.2 岩石
○ 按成因分类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。
岩石的主要特征
○ 矿物成分 ○ 结构
岩石中矿物颗粒的结晶程度、大小和形状及其彼此间 的组合方式等特征。
○ 构造
岩石中矿物的排列方式及填充方式。
坚硬程度 坚硬 较坚硬 较软
软
极软
按岩体完整性分类 - 完整性：岩体压缩波速与岩块压缩波速之比的平方。
完整程度 完整 较完整
较破碎
破碎
极破碎
完整性指数 >0.75 0.75～0.55 0.55～0.35 0.35～0.15 <0.15
按岩体基本质量等级分类 - 根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度综合可分为五 级。 - 具体分类参见教材表1.9。
1.4 土的成因类型
土
岩石风化、剥蚀成岩屑、粘土矿物及化学溶 解物质，经搬运、沉积而成的沉积物，年代 不长，未压密硬结成岩石前，呈松散状态， 第四纪沉积层。
岩石
风化
土
地球
搬运、沉积
地球
残积土
母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后，未经 搬运残留在原地的堆积物。
裂隙多，无层次，平面分布和厚度不均匀。
洪积土
山洪急流冲刷搬运岩屑，流至山谷口与山前倾斜平原， 堆积成洪积层。
有分选，近粗远细。
谷口窄陡，谷口外宽缓，形状如扇，也称洪积扇。洪 积扇相互连接构成更大规模的洪积群或洪积冲积平原。
洪积层一般划分为三个工程地质条件不同地段：
- 靠近山坡沟口，粗碎屑，空隙大，透水性好，地下 水埋藏深，压缩性小，承载力高，是良好的天然地 基；
以此层作为建筑物地基，应注意不均匀沉降和土坡稳 定问题。
具有一定结构强度，原位测试结果远远大于室内试验 结果。
坡积土
流水将山顶岩屑顺着斜坡搬运到较平缓的山坡或山麓 处，堆积成坡积层。
颗粒物由坡顶向坡脚逐渐变细，坡度越来越平缓。 厚度不均匀，土质极不均匀，空隙大，压缩性高。 作为建筑地基应注意不均匀沉降和地基稳定性。
○ 典型
石灰岩、砾岩、砂岩。
○ 沉积岩组分
碎屑矿物、粘土矿物、化学沉积矿物和有机质及生物 残骸以及胶结物。
胶结物 - 硅质：岩石致密坚硬、强度高； - 铁质：常为红色或紫红色，强度较高； - 钙质：遇冷稀盐酸起泡，强度中等； - 泥质：岩石质地松软、强度低、易湿软、易风化。
沉积岩分类参看教材表1.3。
岩石质量指标RQD分类 - 美国伊利诺斯大学提出并发展。 - 用直径75mm钻头和双层套管在岩石中钻进，连续取 芯，以此钻进所取岩芯中大于10cm的岩芯段长度之 和与该段进尺的比值作为RQD值，以百分数表示。
1.3 风化作用
风化作用
地壳表层的岩石在太阳辐射、大气、水和生 物等风化营力的作用下，发生物理和化学变 化，使岩石崩解破碎以致逐渐分解的作用， 称为风化作用（Weathering）。
1.1 地质作用
地质作用（Geological Process）
在地质历史发展的过程中，由自然动力引起的 地球和地壳物质组成、内部结构及地表形态不 断变化发展的作用。
内力地质作用
○ 由地球自转产生的旋转能等引起，表现为岩浆活 动，地壳运动和变质作用。
外力地质作用
○ 由太阳辐射能和地球重力势能引起，风化，剥蚀 和搬运、沉积。
化学风化
○ 指岩石、矿物在地表发生化学变化并可产生新 矿物的过程。
○ 原因：水和氧。
生物风化
○ 指岩石在动、植物及微生物的影响下发生的破 坏作用，有物理和化学两种方式。
○ 土壤
具有腐殖质、矿物质、水和空气的松散物质。
岩石按风化程度分类
○ 未风化； ○ 微风化； ○ 中等风化； ○ 强风化； ○ 全风化； ○ 残积土。
○ 岩石的工程性质由岩石的特征决定。
金刚石与石墨的区别。
岩浆岩（Magmatic Rock）
○ 又称火成岩（Igneous Rock） ○ 由地球内部的岩浆侵入地壳或喷出地面冷凝形
成。
○ 典型
花岗岩、玄武岩。
沉积岩（Sedimentary Rock）
○ 又称水成岩（Hiydrogenic Rock）岩石经风化、 剥蚀成碎屑，经流水、风或冰川搬运至低洼处 沉积，经压密或化学作用胶结成沉积岩。
两种地质作用相互联系
○ 上升——剥蚀； ○ 下降——沉积。
1.2 矿物和岩石
矿物
岩石
地壳
1.2.1 矿物
矿物
○ 地壳中具有一定化学成分和物理性质的自然元 素或化合物。
○ 构成岩石的矿物称为造岩矿物。
石英（SiO2）、正长石（KAlSi3O3）、方解石 （CaCO3）。表1.1最主要造岩矿物的特征。
变质岩（Metamorphic Rock）
○ 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 的新的岩石。
○ 典型
大理石
岩石的工程性质
○ 岩石的工程性质
包括物理性质、水理性质和力学性质，常用一些指标 表示，参见教材表1.5、表1.6。
○ 岩石的工程分类
- 依据：《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）。 按岩石的坚硬程度分类
- 划分标准：饱和单轴抗压强度标准值Rc。 - 硬质岩石：饱和单轴极限抗压强度 fr≥30MPa，常见：
花岗岩、石灰岩、玄武岩。 - 软质岩石：fr＜30MPa，页岩、泥岩。
Rc（MPa） >ห้องสมุดไป่ตู้0 60～30 30～15 15～5 <5
第一篇 工程地质基础知识
1 工程地质概述
工程地质学
介于地质学与工程学之间的一门交叉学科， 研究土木工程中的地质问题，也就是研究在 工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合 理地处理和正确的使用自然地质条件和改造 不良地质条件等地质问题，是为了解决地质 条件与人类工程活动之间矛盾的一门实用性 很强的学科。
根据主要的营力以及岩石变化的性质分为：
○ 物理风化 ○ 化学风化 ○ 生物风化
物理风化
○ 指岩石、矿物在原地发生机械破碎而不改变其 化学成分的过程。
○ 方式：温差风化、冰劈作用、盐类结晶胀裂作 用等，主要发生在温差风化强烈的地区。
○ 结果：岩石的整体性遭到破坏，随风化加剧， 逐渐成为岩石碎屑和松散的矿物颗粒。
○ 种类
原生矿物：由岩浆冷凝而成，石英、长石等； 次生矿物：由原生矿物风化而成，长石风化成高岭石。
1.2.2 岩石
○ 按成因分类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。
岩石的主要特征
○ 矿物成分 ○ 结构
岩石中矿物颗粒的结晶程度、大小和形状及其彼此间 的组合方式等特征。
○ 构造
岩石中矿物的排列方式及填充方式。
坚硬程度 坚硬 较坚硬 较软
软
极软
按岩体完整性分类 - 完整性：岩体压缩波速与岩块压缩波速之比的平方。
完整程度 完整 较完整
较破碎
破碎
极破碎
完整性指数 >0.75 0.75～0.55 0.55～0.35 0.35～0.15 <0.15
按岩体基本质量等级分类 - 根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度综合可分为五 级。 - 具体分类参见教材表1.9。
1.4 土的成因类型
土
岩石风化、剥蚀成岩屑、粘土矿物及化学溶 解物质，经搬运、沉积而成的沉积物，年代 不长，未压密硬结成岩石前，呈松散状态， 第四纪沉积层。
岩石
风化
土
地球
搬运、沉积
地球
残积土
母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后，未经 搬运残留在原地的堆积物。
裂隙多，无层次，平面分布和厚度不均匀。