水利工程地質復習資料

1、.水利工程地質復習資料一、工程地質學及其研究目的和主要內容工程地質學 - 調查、研究、解決與各種工程活動有關的地質問題的科學。它是以地學學科的理論為基礎，應用數學、力學的知識和工程學科的技術與方法來解決工程規(guī)劃、設計、施工和運行有關的地質問題。是地質學的一個分支。課程中研究、討論的各種工程地質問題都是圍繞工程地質條件來進行。自然地質環(huán)境與建設工程的矛盾性。工程地質學的目的：查明各類工程建筑區(qū)的地質條件；分析、預測在工程建筑物作用下，地質條件可能出現的變化；對建筑區(qū)各種地質問題進行綜合評價，提出解決不良地質問題的方法、措施，保證建筑物的選址正確、設計合理、施工順利、經濟節(jié)約及工程完工后運行安全。

2、不同的地區(qū)，（工程）地質條件不同，工程類型各不相同，在設計階段工程地質條件的各方面并不是等同的，而且要有主有次，其中巖土的工程地質性質、地質構造器主導作用。但在一些情況下，地形地貌或水文地質條件也可能是主要因素。水利工程地質 - 研究水利水電工程建設中的各種工程地質問題。所謂的工程地質問題，包括了工程地質條件和工程地質作用2 個方面：（1）工程地質條件地形地貌 ； 地層、巖性；地質構造；水文地質條件；物理地質現象及天然建筑材料共六個方面。工程地質條件對工程建筑有制約影響因素，反之工程建筑又改變了建筑區(qū)的地質條件，二者是相互制約的。建筑物完工之后，地質條件的改變對建筑物產生的影響必須要考慮、研究

3、、進行預測。（2）工程地質作用- 地質條件的變化建筑物建成之后，地質條件發(fā)生了改變，對建筑物存在許多不安全因素，如水庫誘發(fā)地震、不均勻沉降對樓房的危害等。無論是工程地質條件還是工程地質作用研究解決的問題都是建筑物的安全穩(wěn)定和經濟效益。（ 1）工程巖土學（ 2）工程動力地質學（ 3）工程地質勘察（ 4）區(qū)域工程地質學（ 5）環(huán)境工程地質學與工程地質學關系密切的主要學科礦物學、巖石學、構造地質學、地貌學、水文地質學 - 地學學科的分支。工程地質學的分支學科二、工程地質學的任務和在工程建設中的意義工程地質學的應用是非常廣泛的，公路、鐵路、橋梁建設、工民建都要應用到工程地質學。.工程地質學的基本任務是

4、：（1）評價工程建設區(qū)的工程地質條件；（2）預測、分析在工程建設及完工之后可能發(fā)生的環(huán)境變化；（ 3）選擇最佳場地和克服不良現象采取的工程措施，包括環(huán)境的保護等；（ 4）提供工程規(guī)劃、設計、施工所需的工程地質資料。工程地質學在水利水電建設中的主要任務:（ 1）選擇最優(yōu)良的建筑地址；（ 2）查明建筑區(qū)的工程地質條件和可能發(fā)生的物理地質作用；（ 3）根據工程地質條件提出建筑物的結構類型、施工方法既注意事項等；（ 4）提出防治、改善不良地質現象的方案措施。三、我國水利水電工程地質的成就與發(fā)展人類修建水利工程可以追索到公元前。我國著名的都江堰水利工程在公元前250 年就開始修建，著名的京杭大運河是公元

5、前485 年修建。這些工程都需要一定的地質知識。到 20 世紀 20 年代工程地質學才形成為一門獨立的學科。長江三峽水利樞紐工程是當今世界最大的水利樞紐工程。它位于長江西陵峽中段，壩址在湖北省宜昌市三斗坪，設計正常蓄水位 l75 米，總庫容393 億立方米。建成后，它不僅為我國帶來巨大的經濟效益，還將為世界水利水電技術和有關科技的發(fā)展作出有益的貢獻。在我國，工程地質學科是在建國之后得到飛速發(fā)展，在各項工程中也取得了顯著的成就。第一章地球是一個旋轉的橢球體，平均半徑6371km。在地球表面向下30-40km 和 2900 km有兩個分界面，稱之為莫霍面和古登堡面，兩個界面把地球內部分為地殼、地幔

6、和地核三部分。地核 - 古登堡面以下至地心部分。厚度約3470km，主要由鐵鎳物質等組成。地幔 -介于古登堡面和莫霍面之間的部分，依據地震波傳播的速度，又分為上、下地幔。組成物質上地幔為多含Fe、 Mg 的硅酸鹽礦物組成，下地幔為FeO、 MgO 的含量更高。地殼 -地球的表層的固體部分，厚度變化很大。海洋地殼厚度較薄，平均厚度5-6km，陸地地殼平均厚度約33 km。最厚的地殼是在我國的喜馬拉雅山其厚度7080km。地球地球是一個特殊的物理化學系統(tǒng)，它有別于太陽系的其他行星，不但有生物圈和生命的長期作用，有液態(tài)水圈和氮- 氧形成的大氣圈，還有巖石圈的板塊運動。從而決定了地球系統(tǒng)特有的物質運動

7、與元素行為特征。組成地殼的化學元素有100 多種，各元素含量極其不均勻，其中最主要的有10 種，占地殼總質量的 99.96%。美國化學家克拉克應用隕石類比法的分析統(tǒng)計，它們是氧>硅>鋁>鐵>鈣>鈉>鉀 >鎂>鈦>氫。.地殼中的化學元素是隨環(huán)境的變化而不斷地變化。元素在一定的地質條件下組成礦物，礦物的集合體就是巖石。組成巖石的主要礦物叫做造巖礦物。按成因巖石分為巖漿巖、沉積巖、變質巖。 從分布上地球表面沉積巖和變質巖約占 75%，巖漿巖占25%，從質量上沉積巖占地殼質量的 5%，變質巖占 6%，巖漿巖占 89% 。不同的成因是巖石形成的條件不

8、同，巖石的礦物成分、結構和構造各不相同，就是巖石的特征各不相同，表現的力學性質、工程地質條件、水文地質性質也各不相同。第一節(jié)造巖礦物礦物是各種地質作用的天然產物，具有一定的物理性質和化學成分。礦物可以是單質元素或者是化合物。礦物的物理形態(tài)有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。如金、石油、天然氣。人們發(fā)現的礦物已有 3000 多種，常見的主要礦物有 100 多種，重要的造巖礦物僅 30 多種。我們把組成巖石的主要礦物稱之為造巖礦物。常見的造巖礦物如長石、石英、角閃石、橄欖石、方解石、白云石、輝石、石膏、綠泥石、石榴子石等。如花崗巖其組成的主要礦物為石英、長石、云母等。一、礦物的形態(tài)（一）礦物的單體形態(tài)1、結晶質和

9、非結晶質礦物造巖礦物絕大部分是結晶質- 組成礦物元素質點在礦物內部按一定的規(guī)律重復排列，形成穩(wěn)定的結晶格子構造。我們把具有一定的結晶格子構造的物質叫做結晶質。結晶常形成固定的幾何形態(tài)，稱之為晶體。非結晶體就是元素在礦物內部質點排列沒有一的規(guī)律性。2、礦物的結晶習性簡單的說，礦物晶體在三度空間的發(fā)育程不同，形成單向、二向、三向延長。（二）礦物集合體的形態(tài)礦物集合體 - 同種礦物多個單體聚集在一起整體，其集合體的形態(tài)取決于單體的形態(tài)和它們的集合方式。礦物集合體的形態(tài)有粒狀、片狀、板狀、纖維狀、針狀、柱狀、晶簇狀等。二、礦物的物理性質每一種礦物都有自己的物理性質。任何地質工作都要和各種巖石接觸，要對

10、巖石進行研究，首先，必須研究礦物，礦物的物理性質是鑒定礦物的主要依據。礦物的物理性質包括：顏色、條痕、透明度、光澤、解理和斷口、硬度等。第二節(jié)巖 漿 巖一、巖漿巖的成因與產狀.成因：巖漿巖又稱火成巖，其形成是由于地殼深部和地幔中高溫、高壓的巖漿侵入地殼之內或噴出地表經冷卻凝固所形成的巖石。產狀：指巖漿巖體的大小、空間形態(tài)與周圍巖石的關系。高溫高壓狀態(tài)下的巖漿是熔融體。其成分以硅酸鹽為主，含有大量的揮發(fā)性物質，且具有一定的黏度，在地殼運動過程中，沿著地殼的軟弱帶或深大斷裂向壓力小的地方移動，侵入到地殼之內或噴出地表，巖漿經過冷卻凝固，形成各種不同的巖漿巖。整個過程稱為巖漿作用，巖漿巖又分為侵入巖

11、和噴出巖。常見的花崗巖、玄武巖是侵入巖和噴出巖。（一）侵入巖的產狀侵入巖依據位置分為深層巖和淺層巖。常見的產狀有：巖基、巖株、巖墻和巖脈、巖盤、巖床。巖基：大規(guī)模的深層侵入形成的巖漿巖，分布面積大于100 平方公里。巖株：分布面積小于100 平方公里的深層巖漿巖。巖墻和巖脈：巖漿侵入形成板狀的巖體。寬度幾厘米至幾十米，長度幾米到幾十公里。直立的或近似直立叫巖墻，傾斜或不規(guī)則的叫巖脈。巖盤：底部較平，中心厚度較大，頂部隆起的層間侵入體。巖床：沿原有的巖層層面侵入。（二）噴出巖的產狀如我們見到的流紋巖、玄武巖、安山巖都是噴出巖。噴出巖的產狀有熔巖流、溶巖被、火山錐等。二、巖漿巖的礦物成分巖漿巖的礦

12、物成分較復雜，組成地殼的化學元素在巖漿巖中都能見到，但主要是以氧化物的形式出現。如 SiO2AI2 O3 Fe2O3 FeOMgOCaONa2O K2O等。但其中 SiO2 的含量最多，巖漿巖實質也是硅酸鹽巖石。依據SiO2 含量的多少巖漿巖劃分為：超基性巖、基性巖、中性巖、酸性巖。超基性巖：SiO2 含量<45%基性巖：SiO2 含量45-52%中性巖SiO2 含量52-65%酸性巖SiO2 含量>65%巖漿巖的礦物成分既可反映巖石的化學成分和生成條件，也是巖漿巖命名的主要依據之一。礦物成分也反映巖石的工程地質性質。鑒別巖石必須鑒定礦物成分。組成巖漿巖的礦物有 30 多種，長石、

13、石英、白云母、黑云母、輝石、角閃石、橄欖石等是主要的礦物。.三、巖漿巖的結構1、 巖漿巖的結構是指巖漿巖中礦物的結晶程度、顆粒的大小、形狀，以及它們的組合關系。這也是區(qū)分和鑒定巖漿巖的重要標志之一。巖漿巖的結構分類如下：（1）按巖石中礦物結晶程度劃分全晶質結構 - 巖石全部由結晶質礦物組成，多見于深層巖，如花崗巖。（ 2）半晶質結構 - 由結晶礦物和非結晶的玻璃所組成，多見于噴出巖，如流紋巖。（ 3）玻璃質結構 - 全部由玻璃質所組成，礦物來不及結晶，多見于噴出巖。2、按巖石中礦物顆粒的絕對大小劃分（ 1）顯晶質結構 - 巖石中的礦物顆粒，平肉眼或借助放大鏡能分辨出礦物顆粒。巖漿巖的結構粗顆粒

14、結構顆粒直徑>5mm中顆粒結構顆粒直徑5-1mm細顆粒結構顆粒直徑1-0.1mm（ 2）隱晶質結構 - 巖石中的礦物顆粒非常細小，要用顯微鏡才能分辨晶粒特征的結構。3、按巖石中礦物顆粒的相對大小劃分（ 1）等粒結構 - 巖石中主要礦物的顆粒粗細大致相等。（ 2）不等粒結構 - 巖石中主要礦物的顆粒粗細大小相等。（ 3）斑狀結構 - 指巖石由兩組直徑相差甚大的礦物顆粒組成，大的叫斑晶，小的叫基質，基質分為隱晶質和玻璃質。大晶粒散布在小晶粒中。還有視斑狀結構。巖漿巖的結構四、巖漿巖的構造巖漿巖的構造，是指巖漿巖中的礦物在空間的排列、配置和充填方式所形成的特征。1、塊狀構造 - 礦物分布比較均

15、勻，無定向排列，是巖漿巖中最常見的一種構造。2、流紋構造 - 由不同顏色的礦物、玻璃質和拉長的氣孔等，沿熔巖流動方向作平行排列所形成的一種流動構造。3、氣孔構造 - 在巖石中形成眾多大小不一、互不聯通的孔洞。.4、杏仁構造 - 熔巖中的氣孔被次生礦物充填，形似杏仁。五、巖漿巖的分類及簡易鑒定方法六、主要巖漿巖的特征巖漿巖的特征就是巖漿巖的礦物成分、結構和構造特征。輝長巖（基性深成巖）閃長巖（中性深成巖） 花崗巖（酸性深成巖）第三節(jié)沉 積 巖沉積巖是地球表面出露最多的巖石，地球表面 75%被沉積巖覆蓋，但其質量所占比例很小。沉積巖最顯著的特征就是成層狀。一、沉積巖的形成沉積巖的形成是漫長又復雜的

16、地質作用過程，一般分為四個階段。風化階段搬運階段沉積階段膠結成巖階段1、風化階段 - 也稱為原巖破壞階段，地表或接近地表以形成的巖石，在長期的溫度變化、水、氧、生物因素的作用，在原地發(fā)生機械崩解或化學分解，變成松散的碎屑物質、新的礦物或溶解物質。2、搬運階段 - 部分碎屑物質被水流、風、冰川、生物等搬運到其他地方。一部分留于原地。3、沉積階段 - 被搬運的碎屑物質在適當的地點沉積下來，包括了機械沉積、化學沉積、生物化學沉積等方式。4、膠結成巖階段 - 經過壓實（上覆沉積物的重力壓固，空隙減少，誰被擠出）、膠結（膠結變硬）、重新結晶作用，形成的巖石叫做沉積巖。二、沉積巖的礦物組成沉積巖常見的礦物

17、僅有20 多種，可分為1、 碎屑礦物 - 也稱原生礦物，原巖中一些抗風化能力較強的礦物殘存下來，如長石、石英等礦物。2、 粘土礦物 - 原巖風化破碎后生成的次生礦物，如高嶺石、蒙脫石、水云母等。3、 化學沉積礦物 - 生物化學沉積作用形成的礦物，如方解石、白云母、石膏、巖鹽。4、 有機質及生物殘骸- 生物殘骸或經過有機化學變化形成的礦物，如貝殼、泥炭、石油。3、 化學沉積礦物 - 生物化學沉積作用形成的礦物，如方解石、白云母、石膏、巖鹽。.4、 有機質及生物殘骸- 生物殘骸或經過有機化學變化形成的礦物，如貝殼、泥炭、石油。三、沉積物的結構沉積物的結構主要有以下四種1、碎屑結構 - 碎屑物質被膠

18、結粘結起來形成的一種結構。（1）、按碎屑粒徑碎屑結構分為礫狀結構 - 碎屑粒徑 >2mm砂質結構包括粗砂結構碎屑粒徑為2.0-0.5mm中砂結構碎屑粒徑為0.5-0.25mm細砂結構碎屑粒徑為0.25-0.05mm粉砂質結構碎屑粒徑為0.05-0.005mm（2）按碎屑顆粒的磨圓程度分為尖棱角狀、次棱角狀、次圓狀和圓狀(3)膠結物及膠結類型常見的膠結物有硅質 -膠結物為 SiO。顏色淺，巖型堅固，強度高，抗水性及抗風化性強。鐵質 -膠結物為鐵的氧化物和氫氧化物。常呈紅色或棕色，巖石強度次于硅質膠結。鈣質 -膠結物為 Ca Mg 的碳酸鹽，呈白灰色、青灰色。巖石較堅固，強度較大，具有脆性、

19、可溶性，遇鹽酸起泡。泥質 -膠結物成分為粘土。多呈黃褐色，性質較松易破碎，遇水易軟松散。石膏質 -膠結物成分為 CaSO 。硬度小，膠結不緊密。膠結類型基底膠結 -膠結物含量較多，碎屑物孤立地分布于膠結物中，彼此互不接觸?？紫赌z結 -碎屑物顆粒緊密接觸，膠結物充填與粒間孔隙中。接觸膠結 -膠結物含量極少，碎屑顆?；ハ嘟佑|，膠結物近存在于顆粒的接觸處。2、泥質結構- 粘土結構50%以上的粒徑小于 0.005mm 的粘土顆粒組成，質地均一。這種結構是粘土巖的主要特征。3、晶粒結構.巖石中的顆粒在溶液中結晶或呈膠體形態(tài)凝結沉淀而成的。由鮞狀、結核狀、致密塊狀等。 4、生物結構4、 由 30%以上的生

20、物殘骸碎片組成的巖石結構，如生物碎屑結構、貝殼結構等。四、沉積巖的構造沉積巖的構造是沉積巖的各個組成部分的空間分布和排列方式。（一）層理構造層理構造是沉積巖垂向的“成層 ”現象，是區(qū)別其他類巖石的顯著標志。 1、水平層理2、單斜層理3、交錯層理（二）層面構造巖層層面上由于水流、風、生物活動等作用留下的痕跡，如波痕、泥裂、雨痕等。（三）結核沉積巖與圍巖成分有明顯的區(qū)別是礦物質團塊.（四）生物成因構造沉積巖中具有生物殘骸或生物活動的跡象。典型沉積巖砂巖典型沉積巖頁巖典型沉積巖礫巖典型成積巖角礫巖第四節(jié) 變質 巖地殼中原有的巖石，由于受地殼運動和巖漿活動等內動力影響造成物理、化學環(huán)境的改變，在其高溫

21、、高壓及其它化學因素的作用下，原來巖石的礦物成分、結構、構造發(fā)生一系列變化，形成新的巖石叫做變質巖，這種改變巖石作用叫做變質作用。雖然巖漿巖和變質巖都是內力地質作用的產物，但兩者的相成機制和特征有很大的不同。他們之間的主要區(qū)別是：前者主要是從流體相（巖漿）結晶轉變成固相（巖石）的降溫過程；后者主要經歷了溫度和壓力的變化，是從一種固相轉變?yōu)榱硪环N固相的結晶過程。一、變質作用的因素及類型變質作用的因素有：高溫度、高壓力及化學活動性流體。變質作用的類型：接觸變質作用、 區(qū)域變質作用、混合巖化作用、動力變質作用1、接觸變質作用發(fā)生在侵入巖與圍巖之間的接觸帶上，由溫度和揮發(fā)性物質所引起的變質作用，高溫使

22、得巖石發(fā)生礦物的重結晶、脫水、脫碳以及物質的重新組合，形成新的礦物與變晶結構。巖漿分異出來的揮發(fā)性物質會使巖石化學成分發(fā)生顯著的變化，產生新礦物。2、區(qū)域變質作用大的范圍內由于溫度、壓力及化學活動性流體等因素引起的變質作用。.3、混合巖化作用原有的變質巖體與巖漿流體互相混合交代而形成新巖石的作用。4、動力變質作用在地殼構造運動時產生的定向壓力使巖石發(fā)生的變質作用。其特點是與斷層帶相伴生，原巖被擠壓破碎、變形并有重新結晶現象，形成特有的糜棱巖、角礫巖及蛇紋石、綠泥石等變質礦物。二、變質巖的礦物成分變質巖的礦物成分有兩部分 一部分是原巖中的抗風化、變質能力較強的礦物，如長石、石英、云母、角閃石、方

23、解石等。另一部分是變質作用后產生的變質礦物。如紅柱石、綠泥石、滑石、石榴子石、蛇紋石等。三、變質巖的結構1、變余結構 -在變質作用過程中，由于重結晶、變質結晶作用不完全，原巖的結構特征被部分保留下來，稱為變余結構。2、變晶結構 - 巖石在固體狀態(tài)下發(fā)生重結晶或變質結晶所形成的結果- 變晶結構。是變質巖最常見的結構。3、碎裂結構 - 巖石受定向壓力后發(fā)生破裂，形成的碎塊或粉末后又被膠結在一起的結構。四、變質巖的構造巖石經變質作用后形成一些新的構造特征。1、板狀構造 - 巖石具有平行、較密集而平坦的破裂面，沿破裂面巖石容易分裂成板狀體。2、千枚狀構造 - 巖石呈薄板狀，基本是重新結晶并呈定向排列，

24、但結晶程度較低。3、片狀構造 - 在定向擠壓力的長期作用下，巖石中的礦物成分都呈平行定向排列，巖石中個組分全部重新結晶。4、片麻狀構造 - 以粒狀變晶礦物為主，其間夾以鱗片狀、柱狀變晶礦物。結晶程度較高，在片麻巖中常見的構造。5、塊狀構造 -巖石中的礦物均勻分布，結構均一，無定向排列。關于三大類巖石，形成的地質條件、地質環(huán)境是完全不同的，但巖石形成之后三大類巖石是可以互相轉變的，巖漿巖、沉積巖、變質巖隨地質條件地質環(huán)境的變化都可以轉變?yōu)槌练e巖、變質巖，也可以轉變?yōu)閹r漿巖。人們研究地質的作用過程是通過地質作用遺留下來的地質遺跡，通常稱之為將今論古，也可以預測未來，講古論今。.五、變質巖的分類及主

25、要變質巖的特征一、巖石的主要物理力學性質指標（一）巖石的主要物理性質指標1。密度和重度2。相對密度3?？障堵?4 。吸水率和飽和吸水率第五節(jié)巖石的物理力學性質指標及風化巖石（二）巖石的主要力學性質指標1。單軸抗壓強度2。巖石的變形參數3?？辜魪姸榷?、巖石的風化作用巖石的風化作用 - 分布在地表或地表附近的巖石，經受太陽輻射、大氣、水溶液及生物等侵襲，逐漸破碎、松散或礦物成分發(fā)生化學變化，甚至生成新的礦物的現象。（一）風化作用的類型巖石的風化作用主要的是物理風化和化學風化，其他還有生物風化。物理風化 - 溫度的變化、水的凍融等使巖石破碎?；瘜W風化 -是指在氧、水溶液等風化因素影響下，巖石中的礦物

26、成分發(fā)生化學變化，改變或破壞巖石的性狀并形成此生礦物的過程。其形式有（1）氧化作用（ 2）溶解作用（ 3）水化作用（ 4）水解作用 5） 軟化、泥化作用（二）影響巖石的風化的因素巖石風化是一個十分復雜的過程，影響因素眾多。主要有：1。氣候、地形和地下水的影響 2。巖石的性質 3。斷層、裂隙的影響第二章地質構造及區(qū)域構造穩(wěn)定性概述地球已經有46 億年的歷史， 46億年是地球復雜的演變、變化的歷史. 地球每時每刻都在變化，我們看到的是地殼表面的變化，這種變化是長期的緩慢的，有些甚至不為人們所察覺。在山脈的隆起、地殼的升降、火山的噴發(fā)、地震、海嘯的突然來臨、長期的風化作用、河流的侵蝕作用，都會引起地

27、球內部的結構變化和地殼表面的變化，這些引起地殼的物質組成、地殼結構和地表形態(tài)不斷發(fā)生變化的作用，通稱地質作用，地質作用分為內動力地質作用和外動力地質作用兩種類型。內動力地質作用 - 地球內部放射元素的蛻變、地球自轉、重力均衡所引起的地殼運動、巖漿活動、火山噴發(fā)、變質作用等，其能量來源于地球內部。外動力地質作用 - 太陽的輻射、流水的作用所引起的巖石的風化、剝蝕、搬運、沉積及成巖作用等。.地球表面的形態(tài)是內外地質作用共同作用的結果，內動力地質作用起主導作用，外動力地質作用起裝飾、美化的作用。地殼運動又叫做地質構造，是內動力地質作用引起的地殼變形、變位，其結果是地殼的物質組成、地殼的結構發(fā)生變化，

28、造成地殼的隆起或下降；巖層受擠壓力發(fā)生彎曲、錯斷或張開，形成褶皺、斷層、裂隙，其過程常常伴隨地震、火山噴發(fā)及變質作用的發(fā)生。殘留在巖層中變形、變位的現象稱為地質構造形跡或構造形跡。人們將今論古，就是根據地殼運動后遺留下來的地質形跡推斷不同的歷史時期發(fā)生的地質過程。地殼運動有水平運動和垂直運動兩種基本形式。垂直運動也叫做升降運動，指地殼的運動方向垂直于地球表面，主要的表現就是大面積的地殼上升或下降。也稱造陸運動。水平運動是指地殼巖層平行地球表面的運動，表現為地殼巖層的水平位移。稱造山運動。地殼上升形成山岳、高原，下降形成湖海、盆地。在漫長的地質歷史中地殼的上升、下降可以交替進行，造成海陸變遷。滄

29、海桑田是祖先對地殼變化的形象描述。大陸漂移的證據有：應用計算機技術對大西洋兩岸進行拼合地質構造帶對比古生物與冰川、氣候證據古地磁極移軌跡擬合大陸的外形地殼的水平運動往往形成巨大的褶皺山脈，又稱為造山運動。垂直運動常常表現為大規(guī)模的隆起或凹陷，造成地勢高低起伏和海陸變遷。又稱為造陸運動。區(qū)域構造穩(wěn)定性是區(qū)域地殼穩(wěn)定性的簡稱。是指現代地殼活動性對工程安全的影響程度?，F代地殼活動是指地表形變、活斷層、地震、火山噴發(fā)等。這些都會造成建筑工程的破壞，同時還會引發(fā)一些地質災害。大的建筑工程必須考慮區(qū)域穩(wěn)定性。第一節(jié)地史概要一、地質年代的劃分地史就是地質歷史，是地殼發(fā)展演變的歷史，人們根據地質構造遺留的遺跡

30、推斷地殼的歷史和變化過程。地球形成至今有 46 億年，在這漫長的地質歷史中，地殼發(fā)生了多次強烈的構造運動，每一次構造運動都改變了地球表面的自然地理環(huán)境，不同的地質時期形成了不同的巖層、產生了不同的地質構造、留下了不同的構造遺跡，不同的歷史時期造就了不同的生物。地質學家根據這些特征講地質歷史劃分為若干級別不等的時間段落。地質歷史按時間的長短依次為 宙、代、紀、世、期，每個賦予不同的名稱，如新生代、中生代等，每個代又有二至三個紀，紀又劃分為二至三個世，世又劃分為期，其中代、紀、世的劃分方法、表示的符號國際上是統(tǒng)一的。.地球上生物的演化遵循由簡單到復雜，由低級到高級的不可逆過程，同時生物界能十分靈敏

31、地反映地球表層自然環(huán)境、地理環(huán)境及其演變特征，這又與行星地球個圈層自身的運動機制以及相互間的聯系制約密切有關。因此，生物演化史能夠詳盡而有效地反映地球歷史的客觀自然階段。地質年代表就是根據地殼運動和生物演化的巨型階段，將46 億年地球演化史劃分為兩個最高級別的地質年代單位：隱生宙和顯生宙。在顯生宙中，根據生物界的總體面貌劃分出3 個二級地質單位：古生代（含早古生代、晚古生代）、中生代、新生代。最常用的三級地質年代單位是紀 ，紀的下一級地質年代單位是 世，世又分為 期。在每個紀中生物界面貌各有特色，如泥盆紀的生物登陸，侏羅紀的恐龍、第四紀的人類演化等。見地質年代表表中有地質時代的名稱、相對年代、

32、絕對年代、主要構造運動、我國地史的簡要特征。如：隱生宙分為：太古代和元古代，大的構造運動有五臺運動、呂梁運動、晉寧運動。顯生宙分為：古生代、中生代和新生代，大的地質構造有加里東運動、海西、印支、燕山和喜馬拉雅運動。不同的地質時代我國地質歷史的簡要特征：如中生代：構造運動頻繁、火山活動強烈，有大規(guī)模的巖漿侵入和火山噴發(fā)。生物進化明顯，爬行類恐龍繁盛。新生代：我國大陸基本形成，大部分地區(qū)為陸相沉積。地表形成現代地貌、具有多次冰川活動，人類開始出現。二、地層年代及其確定方法地層是一定地質時期形成的巖石的總稱，巖石有層狀的，也有非層狀。地層具有時間的概念，巖層沒有時間的概念。一個地層單位可以包含幾種巖

33、性不同的巖層。地質歷史的劃分依據是對地層的觀察、研究，巖石的特征說明了該巖層形成時的自然地理環(huán)境，巖層中的構造痕跡記錄著地殼運動的情況，巖石中的化石說明生物的進化、氣候、環(huán)境等自然條件。地層單位對應地質時代，地質時代用宙代紀世期 來表示，對應的地層單位是宇界系統(tǒng)階來表示。確定地層的時代是地質工作一項重要的工作，有以下幾種工作方法：1、地層層位法 -在沉積巖層中，未經劇烈構造變動，上部的地層較新，下部的較老。.2、古生物化石法- 生物進化過程是由簡單到復雜，由低級到高級的過程，這個過程是不可逆的，自然環(huán)境的改變會使一些生物消亡，并形成化石。地質學家確定了地質時代的標準化石，根據化石的對比確定地層

34、時代。3、巖性對比法 - 通過以知地質時代的地層巖性，對比未知地質時代的巖性。4、巖性接觸關系法巖性的接觸關系有以下幾種（ 1）整合接觸 - 上、下兩種巖性產狀一致，互相平行，連續(xù)沉積形成的，其間不缺失某個時代的巖層。強調的是時間上的連續(xù)性。反映的是沒有大的構造運動，故地理環(huán)境變化不大。（ 2）平行不整合接觸上、下兩套巖性彼此近似平行，但中間缺失某時代的巖層。說明的是缺失巖層的時代過劇烈的構造運動，然后是地殼下降，接受沉積，形成上部的巖層。沉積接觸和侵入接觸。前者是先有巖漿巖，后有沉積巖。后者是指先有沉積巖或變質巖，巖漿侵入后形成巖漿巖。（3）角度不整合接觸上、下兩套巖性呈角度接觸，但中間缺失

35、某時代的巖層。說明的是缺失巖層的地質時代地殼處于上升階段。該階段沒有接受沉積。不整合指的是具有時間的間斷、時間的不連續(xù)。第二節(jié)褶皺構造地質構造有兩種基本類型，褶皺和斷層。褶皺構造 - 是指水平巖層在構造運動中受力后產生的一系列彎曲，單個的彎曲叫做褶曲。褶皺是最常見的地質構造痕跡，存在于層狀巖層中。一、巖層的產狀巖層的產狀是指巖層在空間位置的展布狀態(tài)。是分析研究各種地質構造形態(tài)的最基本依據。巖層的產狀可分為水平的、傾斜的和直立的三種類型。巖層的產狀用巖層層面的走向、傾向和傾角來表示，稱為巖層產狀三要素。1、走向巖層層面與任一水平面的交線稱為走向，交線稱為走向線。用方位角來表示，兩個方向相處 18

36、0 度。表示巖層的延伸方向。2、傾向就是巖層的傾斜方向，是傾斜線水平投影所指的方向。傾向與走向相差90度。但只有一個方向。.3、傾角：巖層層面與水平面所夾的最大銳角。二、褶皺的基本類型和褶曲要素褶皺的規(guī)模大小不一，大的延伸幾百 km ，小的只有幾 cm。其基本類型是向斜褶曲和背斜褶曲。1、背斜巖層向上彎曲，兩側巖層相背傾斜，核心部分巖層時代較老，兩側巖層時代依次變新，積巖性呈對稱分布。2、向斜 巖層向下彎曲，兩側巖層相向傾斜，核心部分巖層時代較新，兩側較老，巖性呈對稱分布。褶曲要素核部 - 褶曲的中心部位。翼部 - 核部兩側的巖層。軸面 - 平分兩翼的假想面，可以是平面也可以是曲面。軸- 軸面

37、與水平面的交線，也叫軸線。表示的是褶曲的延伸方向。3 褶皺分類3.1 按軸面和兩翼巖層產狀分類：直立褶皺，傾斜褶皺，倒轉褶皺，平臥褶皺，翻卷褶皺3.2 按樞紐的產狀分類：水平，傾伏褶皺3.2 按巖層彎曲形態(tài)分類：圓弧，尖棱，箱形，扇形褶皺，繞曲，穹隆和盆地構造3.3 按褶皺的組合分類：復向斜，背向斜三、褶皺的形態(tài)分類及示意圖第三節(jié)構造解理節(jié)理和裂隙是相同的概念，二者通常不加區(qū)別。裂隙 - 是指巖石受力之后產生破裂，但沒有發(fā)生明顯的位移。按成因裂隙有原生裂隙 - 在成巖過程中形成的裂隙。構造裂隙 - 地殼運動所形成的裂隙，是伴生斷層的產物。次生裂隙 - 風化裂隙，風化、人工爆破震動產生的巖石裂隙

38、。原生、風化裂隙一般規(guī)模較小，工程地質水文地質意義不大，本教科書或其教材對原生、風化裂隙討論的并不多，主要研究構造裂隙。.一、剪切裂隙（節(jié)理）剪切節(jié)理是巖石受剪應力所形成的巖石破裂。剪切節(jié)理具有的主要特征(1) 節(jié)理面平直光滑，產狀穩(wěn)定延伸較長；（ 2）呈閉合狀，解理的寬度很小；（3）成組成對出現，很多節(jié)理平行分布，排列間距大致相等；（ 4）呈羽狀排列；（ 5）沿剪切節(jié)理面抗剪強度很低，容易形成滑動破壞面。二、張節(jié)理張節(jié)理是由拉應力所形成的破裂面。張節(jié)理具有的主要特征（1） 節(jié)理面起伏不平，彎曲粗糙，產狀不穩(wěn)定，延伸較短；（ 2） 多為張開的裂隙。解理與褶皺的關系3.1 平面 X 形共軛剪切解

39、理3.2 剖面 X 形共軛剪切解理3.3 橫張解理和縱張解理3.4 順層解理和層間解理第四節(jié)斷層構造巖層受力之后發(fā)生破裂，沿破裂面具有明顯的相對位移的構造稱為斷層。他是地質構造的基本類型之一。斷層與節(jié)理稱為斷裂。斷層的規(guī)模大小不一，大的可達數千km，小的可以托于手掌之上。位移寬度具有很大差別，幾m、幾十 m、幾百 m 都可見到。是各種工程必須考慮的地質問題。一、斷層的幾何要素斷層的幾何要素包括了斷層的基本組成部分。包括了：斷層面、斷層線、斷層帶、斷盤等。（ 1）斷層面 - 巖層發(fā)生錯動位移的破裂面稱為斷層面?？梢允瞧矫嬉部梢允乔?。斷層面有傾向、傾角和走向。（ 2） 斷層線 - 斷層面和地面的

40、交線。表示的是斷層的延伸方向。.（ 3） 斷層帶 - 是斷層面的中間部分，常稱破碎帶，充填物為斷層角礫、斷層泥等。（ 4）斷盤 - 斷層面兩側相對位移的巖體。斷層面上（下）部的稱為上（下）盤。斷層直立沒有上、下盤。（ 5）斷距 - 兩盤錯開的相對位移，有水平位移和垂直位移。二、斷層的基本類型和特征（一）按斷層的形態(tài)分類1、正斷層 - 上盤相對下降，下盤相對上升的斷層。多個正斷層可組成地塹、地壘、階梯式斷層。2、逆斷層 - 上盤相對上升，下盤相對下降的斷層。逆斷層分為沖斷層、逆掩斷層等。3、平移斷層 - 兩盤相對發(fā)生水平位移。（二）按斷層力學成因性質分類地殼運動形成的地應力有壓應力、張應力、扭應

41、力。壓性斷層、張性斷層、扭性斷層、壓扭性斷層、張扭性斷層。第五節(jié)地質圖地質圖是反映地質條件和各種地質現象的圖件，是根據地質勘測資料編制而成。各種地質條件、地質現象用規(guī)定的符號展示在圖件上。一、地質圖的類型與規(guī)格地質圖的種類很多，根據不同的工程的要求，選擇不同的地質圖。1、普通地質圖表示地層巖性、地質構造的基本圖件。2、地貌及第四紀地質圖根據地貌形態(tài)、成因類型和第四系沉積物的成因類型、巖性、生成時代綜合編制的圖件。3、水文地質圖表示水文地質條件的圖件，包括地下水的類型、流向、埋藏深度、水力坡度、地下水的開發(fā)利用圖等。4、工程地質圖表示工程地質條件的圖件，表示巖性、地質構造、巖石的力學特征等。潛水

42、等水位線圖地質剖面圖.四、地質圖的閱讀分析（一）閱讀地質圖的方法；1 ）讀圖名、比例尺； 2）閱讀圖例； 3）分析地形地貌；4）閱讀地層巖性；5）閱讀地質構造 - 斷層、褶皺、區(qū)域地質構造的基本特征；6）各種地質條件的綜合分析，了解地質發(fā)展的簡史和規(guī)律；7）結合工程建設的具體要求，綜合評價各種地質條件及注意的問題。第六節(jié)活斷層的工程地質研究一、活斷層的定義關于斷層的概念我們已經介紹了，是地殼受到地應力后產生破裂并發(fā)生位移。但有些斷層形成之后位移并沒有停止，一直在移動，如美國的圣安德烈斯斷層。據今 1.5 億年以來，圣安德烈斯斷層在整體上一直保持左行剪切的趨勢。斷層兩盤相對滑移了560km，具有

43、每年5cm 的平均滑移速率。我們把在近期有過移動、正在移動甚至不久的將來可能移動的斷層都稱之為活斷層?；顢鄬涌梢允箮r層錯動位移甚至發(fā)生地震，對建筑工程的危害是很大的，有些也是無法抗拒的，有些危害甚至是災難性的。因此，查明斷層、活斷層對工程建設是非常重要的，尤其是一些大型的建設工程。二、活斷層的分類（一）按兩盤相對的錯動方向分類平移斷層、正斷層、逆斷層（二）按活斷層性質分類蠕變形活斷層、突發(fā)型活斷層三、活斷層的特征（一）活斷層的繼承性絕大多數活斷層都是沿著已有的老斷層發(fā)生新的錯動位移。（二）活斷層的長度和斷距活斷層的長度相差的較懸殊。長度可有幾km 到幾百 km，斷距一般小于 10m.( 三 )

44、 活斷層的錯動速率突發(fā)的活斷層的錯動速率較快，老的活斷層的錯動速率較慢。第七節(jié) 地震危險性的工程地質研究一、地震的基本知識地震 -由于地球的內應力所引起的地殼的震動、顫抖、抖動。地質構造運動、火山活動都會引起地震。人類的工程技術活動也會引起地震。這里討論的是天然地震。一、地震波（略）二、地震震級和地震烈度.全世界每年發(fā)生的地震約 5 萬次，多數是不為人們所察覺，有些造成巨大的破壞，這是地震在發(fā)生的過程中釋放的能量大小的區(qū)別。因此人們將地震分為不同的級別。用震級 M 來表示地震烈度 - 是任一地區(qū)的地面和建筑物受一次地震影響的強弱程度。地震烈度不僅與震級有關，還與震源深度、距震中距離等因素有關。

45、一次地震只有一個震級，但有多個地震烈度。第三章水流的地質作用與庫壩區(qū)滲漏的第一節(jié)河流的地質作用與河谷地貌河流 -指在重力作用下，集中在地表凹槽內經常性或周期性天然水道的通稱，在我國有江、河、溪、川、澗等不同的稱呼。河流沿途接納許多支流，形成了復雜的干流網絡系統(tǒng)，這就是水系。一、河流的地質作用河流的地質作用分為侵蝕作用、搬運作用和沉積作用三種形式。（一）侵蝕作用河流的侵蝕作用包括 機械侵蝕 和 化學溶蝕 兩種。一般地區(qū)以機械侵蝕為主，只有在可溶巖地區(qū)化學溶蝕較明顯。侵蝕作用又分為下蝕作用和側蝕作用1、下蝕作用 - 河水在流動過程中向下沖刷切割河床，使河床深度加大。河流的下蝕作用是指河水及其所攜帶

46、的砂礫對河床基底的撞擊、磨蝕，水流對可溶巖的河床進行溶解，使河床受到侵蝕逐漸破壞加深。水的流速、河床巖石的性質是下蝕作用強弱的主要因素。相對而言，山區(qū)河流下蝕作用較強，平原河流下蝕作用較弱。2、 側蝕作用 -側向侵蝕作用，就是流動的河水對河岸的沖刷破壞。河流的蛇曲狀就是側向侵蝕作用的結果。流動的沖刷凹岸，攜帶的物質在凸岸沉積下來，凹岸不斷后退，凸岸不斷前進，結果河流的河谷越來越寬，河流越來越彎曲，形成蛇曲狀河流。同時造成河流不斷的改道，遺留下古河床、牛軛湖等。河流的兩種侵蝕作用是同時存在，河流使河床加深的也使河谷加寬。河流的上游以下蝕作用為主，側向侵蝕微弱，河流的中下游，下蝕作用逐漸減弱，側向

47、侵蝕逐漸加強。（二）搬運作用和沉積作用河水在流動過程中，攜帶著谷坡上崩塌、沖刷下來的物質，一部分碎屑物質隨水流而移動，另一部分溶解于水中而運動，前者稱為機械搬運，后者叫做化學搬運。機械碎屑物質在搬運過程中，有沿著河床滑動、滾動和跳動等方式進行，也可以懸浮于水中被搬運，相應的被搬運物質稱為推移物質和懸移物質。機械搬運能力與主要受流速、流量的控制，還受自然地理條件、地質條件得控制。一個河流有上游、中游、下游，.隨地形坡度的變緩，水流速度逐漸減慢，搬運物質的能力是逐漸降低的，攜帶的碎屑物質逐漸沉積下來，形成層狀的沖積物，稱為沉積作用。二、河谷地貌地貌 - 是我們最直接感覺到的地球表面特征，就是地球的

48、表面形態(tài)。包括了地表的起伏，還包含了形成原因、地質時代、發(fā)展和分布規(guī)律等。和地形的區(qū)別是地形是指地表的起伏。規(guī)模不同、形態(tài)各異的地貌是由內、外地質營力共同作用的結果。大型的地貌主要是內營力的作用而形成。人類的工程技術活動現在已經成為改變地貌形態(tài)的第三因素，比如人類砍伐森林和開墾荒地加劇了水土流失，必然影響到泥沙的沉積和河道的變化。地表形態(tài)多種多樣，有不同的規(guī)模。從最大的空間尺度上看，有大陸和海洋。在次一級尺度上，大陸內部有山地、高原、平原、盆地；海洋中有大洋盆地、大洋中脊、海溝。再次一級尺度上可進一步劃分為分水嶺、坡地、谷地，還可再分，如谷地可分為河床、河漫灘、河流階地。河谷地貌主要是由外營力作用的結果。（一）河谷的地貌特征河流所流經的槽狀地形稱為河谷，河床是由谷底和谷坡兩大部分組成，谷底包括河床和河漫灘。河床 - 是指平水期河水占據的谷底，也稱河槽。河漫灘 - 是指河床兩側洪水是才能淹沒的谷底部分，在枯水期則裸露于