公路工程地質(zhì)參考資料

1、公路工程地質(zhì)單元一單元一第一章 緒 論 1.1工程地質(zhì)學(xué)及其研究內(nèi)容 工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)學(xué)(engineering geology):是研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境相互作用的一們學(xué)科。 地質(zhì)作用地質(zhì)作用(geology effects)： 在地質(zhì)歷史發(fā)展的過程中，促使地殼的組成物質(zhì)、構(gòu)造和地表形態(tài)不斷變化的作用，統(tǒng)稱為地質(zhì)作用。地質(zhì)作用按其能量的不同，可以分為：內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。 地質(zhì)環(huán)境（工程地質(zhì)條件）地質(zhì)環(huán)境（工程地質(zhì)條件）： 土和巖石的工程性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地貌(geomorphy)、水文地質(zhì)(geohydrology)、地質(zhì)作用、自然地質(zhì)現(xiàn)象(natural geologic h

2、azards)和天然建筑材料。 人類工程活動和地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系人類工程活動和地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系：相互制約、相互影響。 本學(xué)科的基本任務(wù)本學(xué)科的基本任務(wù):研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境之間的相互制約關(guān)系，以便做到既能使工程建筑安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定，又能合理開發(fā)和保護(hù)地質(zhì)環(huán)境。研究方法： 地質(zhì)分析法 力學(xué)分析法 工程類比法 實(shí)驗(yàn)法 1.2工程地質(zhì)學(xué)的研究方法注意各種方法的密切結(jié)合，即定性分析與定量分析相結(jié)合。 學(xué)科組成學(xué)科組成：工程巖土學(xué)、工程地質(zhì)分析、工程地質(zhì)勘察 學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法：理論聯(lián)系實(shí)際，具體問題具體分析 1.3 工程地質(zhì)學(xué)的學(xué)科組成及學(xué)習(xí)方法 工程地質(zhì)學(xué)是把地質(zhì)科學(xué)的基礎(chǔ)理論應(yīng)用于土木工程實(shí)踐，通過

3、工程地質(zhì)勘察、勘探等方法，弄清建筑物的地質(zhì)條件，為土木工程建筑的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工提供可靠的地質(zhì)資料，并預(yù)測和論證工程建筑和地質(zhì)環(huán)境的相互作用，進(jìn)而提出防治措施。2.1 地球的總體特性 地球是一個不標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)橢球體。 赤道半徑6378.14km，兩極半徑為6356.779km。 陸地面積占29.2%，海洋占70.8%。第二章 巖石及其工程地質(zhì)性質(zhì)2.1.1 地球的內(nèi)部圈層構(gòu)造地球的內(nèi)部圈層構(gòu)造 外圈：大氣圈(atmosphere)、水圈(lithosphere)和生物圈(biosphere) 內(nèi)圈：地殼(lithosphere)、地幔(mantle)和地核(core) 地殼： 平均厚度33km，

4、一般厚度1540km，洋殼最薄，平均僅56km。 地幔： 地球莫霍面以下、古登堡面以上的部分，厚度約為2900km，主要由固體物質(zhì)組成。分為上地幔和下地幔。 地核 地核是地球內(nèi)部古登堡面以下至地心的部分，厚度為3500km。分為外核和內(nèi)核。圖2.1 地球內(nèi)圈構(gòu)造1圖2.1 地球內(nèi)圈構(gòu)造2 2.1.2 地質(zhì)作用地質(zhì)作用：在地質(zhì)歷史發(fā)展的過程中，促使地殼的組成物質(zhì)、構(gòu)造和地表形態(tài)不斷變化的作用，統(tǒng)稱為地質(zhì)作用。地質(zhì)作用按其能量的不同，可以分為：內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。 2.1.2.1內(nèi)力地質(zhì)作用內(nèi)力地質(zhì)作用：由地球內(nèi)部能（如地球的旋轉(zhuǎn)能、重力能、放射性元素蛻變的熱能等）所引起的地質(zhì)作用，主要在

5、地下深處，并可波及到地表。包括：地殼運(yùn)動、地震作用、巖漿作用和變質(zhì)作用。 2.1.2.2 外力地質(zhì)作用外力地質(zhì)作用：由地球范圍以外的能源，如太陽的輻射能、日月的引力能等為主要能源在地表或地表附近進(jìn)行的地質(zhì)作用。包括：風(fēng)化作用、剝蝕作用、搬運(yùn)作用、沉積作用和成巖作用。2.2 造巖礦物 巖石巖石(rock)是在地質(zhì)作用下產(chǎn)生的由一種或多種礦物以一定規(guī)律組成的自然集合體。巖石按成因分為：巖漿巖(igneous rock )、沉積巖(sedimentary rock)、變質(zhì)巖(metamorphic rock)三大類。 2.2.1 礦物的概念礦物的概念 結(jié)晶礦物 非結(jié)晶礦物 2.2.2 礦物的（肉眼）

6、鑒定特征礦物的（肉眼）鑒定特征 2.2.2.1礦物的形態(tài)礦物的形態(tài)：礦物單體及同種礦物集合體的形態(tài) 顯晶礦物 隱晶礦物石英1多彩的礦物常見的一些礦物方解石2.2.2.2 礦物的主要物理性質(zhì)礦物的主要物理性質(zhì) 顏色顏色：深色礦物、淺色礦物 光澤光澤：強(qiáng)弱等級金屬、半金屬、金剛和玻璃。其它如：絲絹、油脂、蠟狀、珍珠和土狀。 硬度硬度：礦物抵抗刻劃、研磨的能力。1, talc; 2, gypsum; 3, calcite; 4, fluorite; 5, apatite; 6, orthoclase (feldspar); 7, quartz; 8, topaz; 9, corundum; and

7、10, diamond.常見的造巖礦物常見的造巖礦物（見p9） 解理和斷口解理和斷口： 解理解理：礦物受外力打擊后，按一定方向裂開成光滑平面的性質(zhì)。解理面、解理等級、解理組數(shù)； 斷口斷口：如礦物受外力打擊后，無固定方向的破裂并呈各種凹凸不平的斷面（如貝殼、參差狀等）。解理和斷口互為消長。 其它：密度、彈性、撓性，如滑石的滑膩感、方解石遇鹽酸起泡，石墨染手、磁性等。三大類巖石的分布三大類巖石的分布 分布巖石出露面積（占大陸表面積%）體積（占地殼體積）巖漿巖與變質(zhì)巖合占25%65沉積巖755變質(zhì)巖與巖漿巖合占25%302.3 巖漿巖 2.3.1 巖漿巖的成因與產(chǎn)狀 2.3.1.1 巖漿巖的成因 巖

8、漿巖是由巖漿冷凝固結(jié)而形成的巖石。 火山火山2巖石成因分類：侵入巖侵入巖（深成巖、淺成巖）噴出巖噴出巖巖漿巖產(chǎn)狀火山3火山42.3.1.2巖漿巖的產(chǎn)狀巖漿巖的產(chǎn)狀 巖基巖基 巖株巖株 巖蓋和巖盆巖蓋和巖盆 巖床巖床 巖脈巖脈 火山錐火山錐2.3.2巖漿巖的礦物成分巖漿巖的礦物成分 按礦物顏色分 深色礦物深色礦物:黑云母、角閃石、輝石、橄欖石 淺色礦物淺色礦物：石英、正長石、斜長石、白云母 按按sio2含量分為含量分為：酸性、中性、基性和超基性2.3.3 巖漿巖的結(jié)構(gòu)巖漿巖的結(jié)構(gòu) 巖漿巖的結(jié)構(gòu)是指組成巖石的礦物的結(jié)晶程度、晶粒大小、晶體形狀及其相互結(jié)合的方式。1.結(jié)晶程度結(jié)晶程度 全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、隱

9、晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)2.晶粒相對大小晶粒相對大小 等粒、不等粒（斑狀、似斑狀）結(jié)構(gòu)3.晶粒絕對大小晶粒絕對大小 粗粒（粒徑大于5mm）、中粒（粒徑51mm）、細(xì)粒（粒徑10.1mm）2.3.4 巖漿巖的構(gòu)造巖漿巖的構(gòu)造 巖漿巖的構(gòu)造是指巖石中不同礦物顆粒集合體分布與排列的特征。1.塊狀構(gòu)造塊狀構(gòu)造2.流紋狀構(gòu)造流紋狀構(gòu)造3.氣孔構(gòu)造氣孔構(gòu)造4.杏仁構(gòu)造杏仁構(gòu)造2.3.5 常見的巖漿巖常見的巖漿巖常見的巖漿巖噴出巖巖漿巖22.4 沉積巖巖石循環(huán)圈2.4.1 沉積巖的形成沉積巖的形成1.風(fēng)化、剝蝕階段2.搬運(yùn)階段3.沉積階段4.硬結(jié)成巖階段2.4.2 沉積巖的礦物組成沉積巖的礦物組成1.碎屑物質(zhì)2

10、.粘土物質(zhì)3.化學(xué)沉積物質(zhì)4.有機(jī)質(zhì)及生物殘骸2.4.3 沉積巖的結(jié)構(gòu)沉積巖的結(jié)構(gòu) 沉積巖的結(jié)構(gòu)是指沉積巖的組成物質(zhì)、顆粒大小、形狀及結(jié)晶程度。1.碎屑結(jié)構(gòu)：礫狀、砂質(zhì)、粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)2.泥質(zhì)結(jié)構(gòu)3.結(jié)晶結(jié)構(gòu)4.生物結(jié)構(gòu)2.4.4 沉積巖的構(gòu)造沉積巖的構(gòu)造 沉積巖的構(gòu)造是指沉積巖各個組成部分的空間分布和排列方式。1.層理構(gòu)造：水平、單斜、交錯層理2.層面構(gòu)造：波痕、泥裂、雨痕等3.結(jié)核4.生物成因構(gòu)造層理2.4.5 沉積巖的分類和常見的沉積巖沉積巖的分類和常見的沉積巖1.沉積巖的分類 根據(jù)沉積巖的組成成分、結(jié)構(gòu)和形成條件分為：碎屑巖、粘土巖、化學(xué)巖及生物化學(xué)巖。2.常見的沉積巖（1）碎屑巖類： 火

11、山碎屑巖、沉積碎屑巖（礫巖及角礫巖、砂巖、粉砂巖）（2）粘土巖類： 泥巖、頁巖（3）化學(xué)巖及生物化學(xué)巖： 石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r石灰?guī)r砂巖泥巖2.6 變質(zhì)巖 地殼中已形成的巖石（巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖），由于地殼運(yùn)動和巖漿運(yùn)動，造成地質(zhì)環(huán)境和物理化學(xué)條件的改變，處在高溫、高壓和其它化學(xué)因素的作用下，使巖石的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生一系列變化。由地球內(nèi)力作用促使巖石發(fā)生礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化的作用稱為變質(zhì)作用。由變質(zhì)作用形成的巖石稱為變質(zhì)巖。2.5.1 變質(zhì)作用的因素及類型變質(zhì)作用的因素及類型 根據(jù)變質(zhì)作用的主要因素和地質(zhì)條件分：1.接觸變質(zhì)2.區(qū)域變質(zhì)3.混合巖化作用4.動力變質(zhì)作用2.5.2 變

12、質(zhì)巖的礦物成分變質(zhì)巖的礦物成分共有礦物：石英、長石、云母、角閃石、輝石、方解石等；變質(zhì)礦物：紅柱石、綠泥石、滑石、蛇紋石、石榴子石、石墨等。2.5.3 變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)1.變余結(jié)構(gòu)2.變晶結(jié)構(gòu)3.碎裂結(jié)構(gòu)2.5.4 變質(zhì)巖的構(gòu)造變質(zhì)巖的構(gòu)造1.變余構(gòu)造2.變成構(gòu)造（1）板狀構(gòu)造（2）千枚構(gòu)造（3）片狀構(gòu)造（4）片麻狀構(gòu)造（5）塊狀構(gòu)造2.6 巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)2.6.1 巖石工程性質(zhì)的常用指標(biāo)巖石工程性質(zhì)的常用指標(biāo)1.巖石的物理性質(zhì)物理性質(zhì)： 重度、孔隙性2.巖石的水理性質(zhì)水理性質(zhì)： 吸水性、透水性、溶解性、軟化性、抗凍性3.巖石的力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)：（1）巖石的堅(jiān)硬程度：硬質(zhì)巖石、軟質(zhì)巖石（2）巖石的變形：彈性模量、變形模量和泊松比（3）巖石的強(qiáng)度：抗剪斷強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗切強(qiáng)度