土木工程地質(zhì)復(fù)習(xí)資料(知識(shí)要點(diǎn)+試題庫(kù)(含部分答案)+歷年試卷(無(wú)答案))

1、第二章地層與地質(zhì)構(gòu)造第一節(jié) 地殼運(yùn)動(dòng)及地質(zhì)作用的概念一、地殼運(yùn)動(dòng)的概念指地球內(nèi)力引起巖石圈產(chǎn)生的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。?水平運(yùn)動(dòng)1、基本運(yùn)動(dòng)形式?垂直運(yùn)動(dòng)ì對(duì)流說(shuō)ï2、運(yùn)動(dòng)成因理論íï地球自轉(zhuǎn)說(shuō)ïî板塊構(gòu)造說(shuō)二、地質(zhì)作用的概念指自然動(dòng)力引起地球物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、地表形態(tài)發(fā)生變化的作用。?構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(又叫地殼運(yùn)動(dòng))?ì風(fēng)化作用ï2、外動(dòng)力地質(zhì)作用í流水的地質(zhì)作用ïïî重力的地質(zhì)作用第二節(jié) 巖層及巖層產(chǎn)狀?傾斜巖層?傾斜巖層褶皺斷層ï均衡說(shuō)1、內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用?巖漿活動(dòng)?變質(zhì)作用&#

2、239;ï風(fēng)的地質(zhì)作用ï冰川的地質(zhì)作用地質(zhì)構(gòu)造：指構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起地殼巖層變形變位后被保留下來(lái)的形態(tài)。?褶皺?斷裂?水平巖層： a = 0?一、巖層?傾斜巖層?陡傾巖層： a = 30? 60? ?鐿直立巖層： a = 90?正常巖層（ 頂面朝上）倒轉(zhuǎn)巖層（ 頂面朝下）走向二、巖層產(chǎn)狀：指巖層在空間的產(chǎn)出狀態(tài)。?走向：巖層的延伸方向（OA或OB）?傾角：巖層的傾斜程度（）真傾角（）：巖層在野外的傾角。AOB傾向Dp視傾角（）：巖層在剖面上的傾角。傾D2、產(chǎn)狀要素的測(cè)量、記錄和圖示。（1）測(cè)量：用地質(zhì)羅盤(pán)儀測(cè)量。N走向角?相限角法?（2）記錄?WN135º45º

3、;走向 SE傾向 走向30º傾角sE傾向30º傾向135º傾向30º傾角（3）圖示：正常巖層：30º ；倒轉(zhuǎn)巖層：30º第三節(jié)一、為什么要學(xué)習(xí)地層及地質(zhì)年代：確定構(gòu)造形態(tài)：如：地層概念432單斜1巖層321背斜1232 向1斜212斷1 層652斷1層選擇和評(píng)價(jià)建筑場(chǎng)地：閱讀地質(zhì)圖：地層：將各個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期形成的巖層，稱為該時(shí)代的地層。二、絕對(duì)年代法：?緩傾巖層： a < 30? ?陡立巖層： a > 60?1、產(chǎn)狀要素?傾向：巖層的傾斜方向（OD'）?tgb = tga ? sin q （ 為剖面線與巖層走向線所

4、夾銳角）?方位角法N45ºE30º2 3用巖石中放射性同位素蛻變規(guī)律來(lái)確定巖石形成時(shí)間。（即蛻變時(shí)間）蛻變：放射性元素自形成之日起，就穩(wěn)定地放射出 a（粒子）、b（電子）、g（電磁幅射量子）射線，并形成穩(wěn)定的新元素。如：U238后 成蛻變時(shí)間可用下式確定：t =1l?D ?P ?式中：l蛻變常數(shù)P放射性同位素重量D蛻變后新元素重量最后：用各巖石形成時(shí)間，排出各巖石形成的先后順序。（即新老關(guān)系）（最老巖石：南美洲圭亞挪地盾角閃巖（41.3 億年），最老化石：藍(lán)綠藻（35億年）。三、相對(duì)年代法：通過(guò)比較各地層的沉積順序、古生物化石特征、地層接觸關(guān)系來(lái)確定其形成的先后順序。1、地

5、層層序法：（1）正常層序法：對(duì)于正常沉積的巖層，老的在下，新的在上。巖層倒轉(zhuǎn)時(shí)關(guān)系相反。（2）標(biāo)準(zhǔn)剖面法：將某地區(qū)的地層按新老關(guān)系排列的剖面，叫該地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)剖面。用標(biāo)準(zhǔn)剖面對(duì)比某工點(diǎn)的地層，從而確定該工點(diǎn)地層新老關(guān)系的方法。（3）層面構(gòu)造法：用層面構(gòu)造指示巖層新老關(guān)系的方法。?新巖層方向：泥裂的開(kāi)口方向、波峰方向。?老巖層方向：泥裂的尖端方向、波谷方向。2、古生物法：?新地層：化石結(jié)構(gòu)復(fù)雜。根據(jù)生物化石，確定所在地層新老關(guān)系的方法。?老地層：化石結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。ì ì緩慢量變：環(huán)境穩(wěn)定、生物繁衍。生物進(jìn)化：ï標(biāo)準(zhǔn)化石：在各個(gè)環(huán)境穩(wěn)定時(shí)期，分布廣、生存時(shí)間短的化石。3、地

6、層接觸關(guān)系法：（1）沉積巖之間的接觸關(guān)系：54321新老?蛻?變?形井 Pb206ln?1 +?ï由量變到質(zhì)變（遞進(jìn)性）：íî急劇質(zhì)變：環(huán)境改變、生物質(zhì)變。î由高級(jí)到低級(jí)（不可逆性）：整合接觸：各地層時(shí)代連續(xù)，產(chǎn)狀平行。（反映地殼穩(wěn)定下沉）平行不整合接觸：各套地層時(shí)代不連續(xù)，但產(chǎn)狀平行。（又叫假整合）?先下降沉積反應(yīng)地殼：再上升分化剝蝕（有缺失）?6521新底礫巖角度不整合接觸：各套地層時(shí)代不連續(xù)，產(chǎn)狀不平行。老?先下降乘積?反應(yīng)地殼：（有缺失，并且產(chǎn)狀改變）?413872新底礫巖老（2）沉積巖與巖漿巖之間的接觸關(guān)系：侵入接觸：先沉積、后侵入。老變質(zhì)暈新

7、沉積接觸：先侵入、后沉積。新底礫巖巖漿巖之間的接觸關(guān)系：穿插關(guān)系：新巖體穿插老巖體。老?后下降沉積?再擠壓彎曲，并上升風(fēng)化剝蝕?后下降沉積四、地質(zhì)年代表1、地質(zhì)年代表：（見(jiàn)投影表）要求按順序背誦地質(zhì)年代表的符號(hào)。?群：包括兩個(gè)以上的組，常以不整合接觸界面劃分。?2、地方地層單位：?段：組中的不同巖性段。?第四節(jié)褶皺構(gòu)造一、基本概念：褶皺：在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下，巖層產(chǎn)生的連續(xù)彎曲現(xiàn)象。褶曲：褶皺中的單個(gè)彎曲。背斜：巖層向上彎曲。地層對(duì)稱重復(fù)，中間老，兩邊新。向斜：巖層向下彎曲。地層對(duì)稱重復(fù)，中間新，兩邊老。二、褶曲要素：核部：褶曲中心部位的巖層。翼部：褶曲兩側(cè)部位的巖層。軸面：通過(guò)核部，大致平分兩翼

8、的假想平面。軸線：軸面與水平面的交線。樞紐：軸面與巖層面的交線。（最大彎曲點(diǎn)的連線）。?組：同一巖相，或某一巖相為主間夾其它巖相的地層。?層：段中對(duì)同一巖性的細(xì)分。?脊線：褶曲最高點(diǎn)的連線。槽線：褶曲最低點(diǎn)的連線。三、褶曲分類：?直立褶曲：?傾斜褶曲：?1、按橫剖面分類：?平臥褶曲：ì水平樞紐：（樞紐水平）í傾伏樞紐：（樞紐傾伏）軸面直立，兩翼傾向相反，傾角相等。軸面傾斜，兩翼傾向相反，傾角不等。軸面傾斜，兩翼傾向相同，一翼巖層倒轉(zhuǎn)。軸面水平，兩翼巖層水平，一翼巖層倒轉(zhuǎn)。地層界限平行延伸。地層界限向一端彎曲封閉。四、褶曲的判別：（基本類型、按橫剖面分類、按縱剖面分類）水平傾

9、斜背斜傾伏傾斜背斜? ?背斜：中間老，兩邊新。?1、首先按地層對(duì)稱重復(fù)關(guān)系確定褶曲基本類型。? ?向斜：中間新，兩邊老。?判別步驟：2、再按兩翼巖層產(chǎn)狀確定褶曲橫剖面分類。傾斜：產(chǎn)狀相反，傾角不等。? ?3、最后按地層界限確定。? ?傾伏：地層界限一段彎曲封閉。?倒轉(zhuǎn)褶曲：ï2、按縱剖面分類：ïï(按樞紐產(chǎn)狀分類）ïïïî?直立：產(chǎn)狀相反，傾角相等。?倒轉(zhuǎn)：產(chǎn)狀相同，一翼產(chǎn)狀為倒轉(zhuǎn)。?水平：地層界限平行延伸。? ?復(fù)背斜?五、褶皺的分類：?隔擋式?第五節(jié)斷裂構(gòu)造?節(jié)理：巖層受力斷開(kāi)后，沿?cái)嗔衙鏌o(wú)明顯相對(duì)位移。定義：斷裂構(gòu)造：

10、?斷層：巖層受力斷開(kāi)后，沿?cái)嗔衙嬗忻黠@相對(duì)位移。一、節(jié)理1、節(jié)理分類?原生節(jié)理：巖石形成過(guò)程中形成的節(jié)理。如玄武巖柱狀節(jié)理。（1）按成因分類：?構(gòu)造節(jié)理：因構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的節(jié)理，有力學(xué)規(guī)律性。?ì張節(jié)理（2）按力學(xué)性質(zhì)分類：î剪節(jié)理?走向節(jié)理：節(jié)理走向與巖層走向平行。（3）按與巖層產(chǎn)狀關(guān)系分類：傾向節(jié)理：節(jié)理走向與巖層傾向平行。?ì寬張節(jié)理：縫寬：D5mmï（4）按張開(kāi)程度分類：ï微張節(jié)理：縫寬：D = 1- 3mmï閉合節(jié)理：縫寬：D < 1mm二、節(jié)理調(diào)查內(nèi)容：（1）節(jié)理成因類型和力學(xué)性質(zhì)。（2）節(jié)理組數(shù)、密度、產(chǎn)狀。密度一般

11、用條米表示。（3）節(jié)理張開(kāi)度、長(zhǎng)度、節(jié)理面壁粗糙度。（4）節(jié)理充填物、充填厚度、含水情況。（5）節(jié)理發(fā)育程度分級(jí)。三、斷層：a = 45? -aj2?復(fù)向斜?隔槽式瓏?表生節(jié)理：因卸荷、風(fēng)化、爆破等原因形 成的節(jié)理。?斜交節(jié)理：節(jié)理走向與巖層走向斜交。ï張開(kāi)節(jié)理：縫寬：D35mm?í?íî?斷層面：斷層兩側(cè)巖層沿其運(yùn)動(dòng)的破裂面。?1、斷層要素：?鐿斷距：巖層中同一點(diǎn)被斷層斷開(kāi)后的距離。2、斷層分類：（1）按斷層兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向分類：正斷層：上盤(pán)相對(duì)下降的斷層。（符號(hào)表示為：）地層不對(duì)稱重復(fù)斷層面老新斷層線?老地層為上升盤(pán)。多數(shù)情況下斷層線附近?新地層為下

12、升盤(pán)。 逆斷層、上盤(pán)相對(duì)上升的斷層。（符號(hào)表示為平移斷層：兩盤(pán)水平錯(cuò)動(dòng)。（符號(hào)表示為（2）按斷層面產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系分類：）地層不對(duì)稱缺失新 老?斷層線：斷層面與水平面的交線。（又叫斷層走向）?上盤(pán)：斷層面上方的巖層。?斷盤(pán)：斷層面兩側(cè)的巖層?下盤(pán)：斷層面下方的巖層。?走向斷層：斷層走向與巖層走向平行。?（3）按斷層面產(chǎn)狀與褶曲軸線走向關(guān)系分類：?縱斷層：斷層走向與褶曲軸線平行。?橫斷層：斷層走向與褶曲軸線垂直。?ì壓性斷層：由壓應(yīng)力形成。（4）按力學(xué)性質(zhì)分類：張性斷層：由張應(yīng)力形成。î3、斷層的判別：（很重要）?地質(zhì)界線不連續(xù)?（1）存在標(biāo)志：? ?地貌現(xiàn)象?斷層湖、斷

13、層泉。?（2）斷層性質(zhì)：尋求兩盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向，并據(jù)此確定斷層性質(zhì)。?首先判定斷層位置? （依據(jù)地質(zhì)界線不連續(xù)和地層不對(duì)稱重復(fù)、缺失或?qū)敚?。步驟：再依據(jù)斷層產(chǎn)狀找出上、下盤(pán)。?再依據(jù)斷層線附近地層新老關(guān)系確定上、下盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向。?最后依據(jù)上、下盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向確定斷層性質(zhì)。例如：老新上盤(pán)下盤(pán)下盤(pán)上盤(pán)?傾向斷層：斷層走向與巖層傾向平行。?斜交斷層：斷層走向與巖層走向斜交。?斜斷層：斷層走向與褶曲軸線斜交。ïï扭性斷層：由剪應(yīng)力形成。?地層不對(duì)稱重復(fù)、缺失或?qū)?擦痕、階步、摩擦鏡面。?镲斷層拌生現(xiàn)象?斷層角礫巖、糜棱巖。? 斷層破碎帶。?牽引現(xiàn)象。?斷層崖、斷層三角面。?錯(cuò)斷的山脊、急轉(zhuǎn)

14、的河流。鐿?瓏í?水平傾斜背斜、走向逆斷層第七節(jié)水平向斜、橫向正斷層地質(zhì)圖地質(zhì)圖：把某一地區(qū)各種地質(zhì)現(xiàn)象，按一定比例縮小，用規(guī)定的符號(hào)、顏色、花紋、投影到地形圖上，所形成的圖件。?地質(zhì)平面圖?包括：綜合柱狀圖?鐿圖名、比例、方位、接圖一、地質(zhì)圖的種類：1、普通地質(zhì)圖2、構(gòu)造地質(zhì)圖3、第四紀(jì)地質(zhì)圖4、基巖地質(zhì)圖5、水文地質(zhì)圖?房建工程地質(zhì)圖?镲礦山工程地質(zhì)圖6、工程地質(zhì)圖?道路工程地質(zhì)圖?港口工程地質(zhì)圖?鐿機(jī)場(chǎng)工程地質(zhì)圖二、地質(zhì)圖的閱讀步驟（結(jié)合資冶地區(qū)地質(zhì)圖閱讀）1、圖名、比例尺、方位；?地形：山脈走向、最大和最小海拔標(biāo)高及位置、相對(duì)高差。2、地形、水系：?水系：河流及沖溝位置及流向

15、。2、圖例：3、地質(zhì)內(nèi)容：?地層分布：按地形描述各套地層的分布狀況。（1）地層巖性：接觸關(guān)系：如 : 整合、平行不整合、角度不整合、侵入接觸、沉積接觸。?地質(zhì)剖面圖?圖例?水壩工程地質(zhì)圖?節(jié)理：組數(shù)、密度、產(chǎn)狀、充填物及厚度等?（2）地質(zhì)構(gòu)造： 延伸方向、類型。?破碎帶寬度。（3）地質(zhì)歷史：各套地層、褶曲、斷層等伴隨地殼運(yùn)動(dòng)形成的先后關(guān)系。三、地質(zhì)剖面圖的制作：（結(jié)合資冶地區(qū)地質(zhì)剖面圖制作）1、選擇剖面方位：剖面線盡可能垂直巖層、褶曲、斷層走向。?水平比例尺：一般與地質(zhì)圖相等。2、確定剖面圖比例尺：?垂直比例尺：視情況可以放大或縮小。（1）將剖面線上各地形等高線點(diǎn)投影到水平坐標(biāo)軸上。3、作地形

16、剖面圖： 2）按垂直比例尺作各投影點(diǎn)的高程點(diǎn)。（3）圓滑連接各高程點(diǎn)。4、作地質(zhì)剖面圖：（1）將剖面線上各地層界線點(diǎn)、斷層點(diǎn)投影到地形剖面線上。?b和b ?為剖面圖中各地質(zhì)界線點(diǎn)的視傾角。?（2）換算傾角： ?n為垂直放大倍數(shù)。（3）按換算后的視傾角，延伸各地層、斷層界線。?先延伸斷層界線。?后標(biāo)明產(chǎn)狀：傾向?傾角（視傾角）。（4）按規(guī)定的巖層厚度和巖性花紋符號(hào)，畫(huà)出巖層厚薄及巖性。?用箭頭標(biāo)明斷層性質(zhì)。?（5）修飾：?寫(xiě)上圖名、比例、方位。?畫(huà)上圖例和圖簽。?鐿畫(huà)上巖石強(qiáng)、弱風(fēng)化界線、地下水位線、節(jié)理產(chǎn)狀、鉆孔等。四.地層綜合柱狀圖?褶曲：位置、核部和翼部組成地層及產(chǎn)狀、軸線?斷層：位置、斷

17、面產(chǎn)狀、兩盤(pán)地層及產(chǎn)狀、類型、鐿ïïî?tgb = tga ? sinq ?a為巖層、斷層的真傾角。?tgb ? = n ? tgb?q為剖面線與巖層走向線所夾銳角。?再考慮褶曲形態(tài)延伸地層界線。?用虛線恢復(fù)褶曲形態(tài)。镲寫(xiě)上地層年代符號(hào)。?ì（í?地層綜合柱狀圖是根據(jù)地質(zhì)勘察資料把勘察地區(qū)所有出露的地層、巖性、厚度、接觸關(guān)系，按地層時(shí)代由新到老的順序綜合編制而成。?地層時(shí)代及符號(hào)?一般包括：巖性花紋符號(hào)?鐿地層接觸關(guān)系?巖性描述?地層厚度第三章第一節(jié)水的地質(zhì)作用地表水的地質(zhì)作用一、暫時(shí)性地表流水的地質(zhì)作用el?淋濾作用：大氣降水向地下滲透時(shí)，將

18、地表細(xì)小物質(zhì)和溶解物質(zhì)帶走，將粗粒物質(zhì)或難溶物質(zhì)殘留原地的過(guò)程。?松散、富水，易產(chǎn)生不均勻沉降。dl?洗刷作用：坡面流水將山坡上風(fēng)化物質(zhì)帶到坡腳平緩處堆積的過(guò)程。?坡積層： 特點(diǎn)：位于坡腳，成分為山坡上部物質(zhì)，與下伏基巖無(wú)關(guān)，松散、富水。易沿原地面滑坡。pl?沖刷作用：沖溝鐘地表徑流將溝底，溝岸物質(zhì)掏蝕，并帶到溝口沉積的過(guò)程。? 特點(diǎn)：溝口沉積，沉積物為溝內(nèi)?物質(zhì)。松散、富水。扇頂顆粒大，地下水位? 深，礦化度低，工程性? 縱剖面： 質(zhì)好；扇尾相反，工程性質(zhì)差。1、淋濾作用及殘積層（ Q ）：?殘積層： 特點(diǎn)：殘留原地，成分與下伏基巖有關(guān)。鐿2、洗刷作用及坡積層（ Q ）?鐿3、沖刷作用及洪積

19、層（ Q ）：?洪積層（扇）：平面：?al源頭? ?河口侵蝕? ?(1)下蝕作用?向源侵蝕?1、侵蝕作用 : ? ?河曲階段? ?（? ?al? ?懸浮式? ?搬運(yùn)?跳躍式? ? ?河谷沉積? ? ?河漫灘? ? ? 水下三角洲? ? ? ?陸上三角洲剝蝕夷平面洪水位三、河谷地貌（河谷斷面）及河流階地：1、河谷地貌：?定義：河流兩岸因河流侵蝕或沉積作用形成的階梯狀地形。?組成：階地面和階地陡坎。? ?縱向階地2、河流階地： ?按形態(tài)分類? ? ?橫向階地?二、河流地質(zhì)作用及沖積層（ Q ）：? ?平衡階段镲? 2）側(cè)蝕作用?蛇曲階段?牛軌湖階段?沼澤階段2、搬運(yùn)和沉積：沖積層（ Q ）：? ?

20、滾動(dòng)式?河床?沉積?山前沉積?沖積扇? ?沖積平原?河口沉積?镲?分類：?侵蝕階地? ?按物質(zhì)組成分類?基座階地?堆積階地鐿?第三節(jié)地下水的地質(zhì)作用一、地下水的基本知識(shí)：?汽態(tài)?固態(tài)1、水在巖土中的存在形式 : ? ?吸著水薄膜水?ì容水性ï2、巖土的主要水理性質(zhì)：給水性透水層：如礫巖、砂巖、卵石層ï î隔水層：如泥巖、頁(yè)巖二、地下水的物理性質(zhì)與化學(xué)成分：（自學(xué)）?溫度?透明度?顏色?（1）物理性質(zhì)：?口味?比重?導(dǎo)電性?放射性ìï ïï主要化學(xué)成分í膠體：Fe2O3、Al2O3、H 2SiO3ï

21、;（2）化學(xué)成分：ï ì按總礦化度分類ïï三、地下水的基本類型镲? ?液態(tài)鐲?毛細(xì)水?重力水鐿ï持水性ïï透水性ìíï?嗅味ì離子：N a+、Cl -、Ca2+、Mg 2+、HCO3-、SO42-、K +ï氣體：N 、O 、CO 、CH 、H Sï î 2 2 2 4 2ï地下水按化學(xué)成分分類ï按硬度分類ï按PH值分類îîíî?í? ?土壤水?上層滯水：1、按埋藏條件分類：潛水

22、：第一個(gè)穩(wěn)定隔水層上的重力水?鐿承壓水：充滿兩個(gè)隔水層之間的重力水含水層隔水層ì孔隙水：儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)在巖土孔隙中的地下水2、按含水層性質(zhì)：裂隙水：儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)在巖土裂隙中的地下水î三、地下水對(duì)土木工程的影響：?水化硅酸鈣?鐿氫氧化鈣Ca(OH )2ì暫時(shí)硬度3，有侵蝕î暫時(shí)硬度3，無(wú)侵蝕（2）碳酸侵蝕：鐿CaCO3 + CO2 + H 2O ? Ca(HCO3 )2 ? Ca2+ + HCO3-反應(yīng)平衡時(shí)，叫平衡 CO2；反應(yīng)超過(guò)平衡時(shí)，叫侵蝕性 CO2。?SO4 - > 142mg / l : ?（3）硫酸侵蝕：?SO4 + > 250mg /

23、 l : ? ?CaSO4 + 水化鋁酸三鈣 ? 硫鋁酸鈣-ìCa(OH )2 + Mgcl2 ® Cacl2îCa(OH )2 + MgSO4 ® CaSO4? ?局部隔水層上的重力水?ïï 可溶巖中的地下水巖溶水：儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)在?水化鋁酸三鈣?1 水化鋁酸四鈣蝕性：水泥遇水生成、地下水對(duì)混泥土的侵?水化鐵酸四鈣í+¯®+ -）溶出侵蝕：（ )(1 2332 OHCaCOHCOOHCa鑊 + 2322)( OHCaCOCOOHCa? ? - 4242)( CaSOSOOHCa? ? 樁+ 2424 2 O

24、HCaSOOHCaSO? ? ? - 442)( CaSOSOOHCa（4）一般酸性侵蝕： 22)(2.5 CaclClOHCaPH ?時(shí)，í>+2 :/10005 lmgMg）鎂鹽侵蝕：（?í?2?22、地面沉降：大量抽取地下水，導(dǎo)致孔隙水壓力降低，顆粒有效壓力增加，地層壓密而地面沉降。3、流砂和潛蝕：流砂：飽水砂土因結(jié)構(gòu)破壞而液化，砂土顆粒懸浮于水中流出。潛蝕：地下水將土層中細(xì)小顆粒帶走，形成管狀空洞。第四章 巖石及特殊土的工程性質(zhì)第一節(jié) 巖石的物理性質(zhì)一、密度和重度：密度：?jiǎn)挝惑w積的質(zhì)量（r）。（g/cm3）?天然密度 MV?干密度 M s/V?重度：?jiǎn)挝惑w積的

25、重量（ g ）。（N/cm3）二、顆粒密度和比重（相對(duì)密度）g = r ? g1N = 1kg ? m / s2顆粒密度：?jiǎn)挝惑w積固位顆粒的質(zhì)量（ r s ）。（g/cm3）r s =M sV比重（相對(duì)密度）：?jiǎn)挝惑w積固體顆粒的重力與 4時(shí)同體積水的重力之比（ds）。d s =r sr w三、孔隙度和孔隙比：孔隙度：孔隙體積與巖石總體積之比（n）。n =VnV?100%孔隙比：孔隙體積與巖石中固體顆粒體積之比（e）。第二節(jié)巖石的水理性質(zhì)e =VnVs一、吸水性：指巖石吸收水的性能。其吸水程度用吸水率表示。吸水率：（常壓條件下）吸入水量與干燥巖石質(zhì)量之比。w1 =Gw1Gs?100%飽水率：（1

26、50 個(gè)大氣壓下或真空）吸入水量與干燥巖石質(zhì)量之比。W2 =Gw2Gs?100%?飽和密度飽水系數(shù)：巖石吸水率與飽水率之比。K w =W1W2（ K w = 0.5 0.9）二、透水性：指巖石能透過(guò)水的能力。用滲透系數(shù) K 表示。（m/s）Q = K ?dhdl? F達(dá)西層流定律： = K ? I ? F滲透系數(shù)：K =QI ? F=VI三、軟化性：指巖石浸水后強(qiáng)度降低的性質(zhì)。用軟化系數(shù) KR 表示。軟化系數(shù)：K R =Rc ? 飽和單軸抗壓強(qiáng)度。R ? 干燥單軸抗壓強(qiáng)度。一般軟化系數(shù) K R0.75的巖石具軟化性。四、抗凍性：指巖石抵抗凍融破壞的能力。強(qiáng)度損失率：Rl =凍融前后強(qiáng)度差凍融前

27、的強(qiáng)度不抗凍的巖石RL25重量損失率：G L =凍融前后重量差凍融前的重量GL2KW0.7五、可溶性：指巖石被水溶解的性能。六、膨脹性：指巖石吸水后體積增大的性能。七、崩解性：巖石（干燥）泡水后，因內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞而崩解的性能。第三節(jié) 巖石的力學(xué)性質(zhì)一、變形：巖石受力后發(fā)生形狀改變的現(xiàn)象。主要變形模量和泊松比表示。? s?T1、變形：? e s? e 502、泊松比：指橫向應(yīng)變 e 與縱向應(yīng)變 e11之比。?變形模量E0 = e?彈性模量E = s? e t?塑性模量Es = s?割線模量E50s 50?U =e e1 1e =e1 1 =DddDhh二、強(qiáng)度：指巖石受力破壞時(shí)承受的最大應(yīng)力。1、

28、抗壓強(qiáng)度：（烘干、垂直結(jié)構(gòu)面受壓、單軸）R =PA試樣尺寸：鐿f 5 ?10cm332、抗拉強(qiáng)度：（一般用劈裂法）3、抗剪強(qiáng)度靤 = P sin q / A飔 = P cosq / At = stgj + c?鐿C = 巖石粘聚力4、點(diǎn)荷載強(qiáng)度：Rt =I s =2Ppa 2PD 2第四節(jié)風(fēng)化作用一、定義：地表及地下一定深度的巖石，在自然因素作用下，發(fā)生機(jī)械破碎和成分改變的過(guò)程。二、風(fēng)化作用類型：1、物理風(fēng)化：指巖石在自然因素作用下以機(jī)械破碎為主，無(wú)明顯成分改變的過(guò)程。（1）熱脹冷縮作用：主要發(fā)生在晝夜溫差變化大的地區(qū)。（2）冰劈作用：主要發(fā)生在雪線附近。（水結(jié)冰時(shí)，體積增加 111，對(duì)兩壁巖

29、石產(chǎn)生 96Mpa 的壓力）（3）鹽類結(jié)晶作用：主要發(fā)生在強(qiáng)烈蒸發(fā)的干旱地區(qū)。（明礬結(jié)晶，體積膨脹 50，壓力達(dá) 40kg/cm2）鑊5 ? 5 ? 5cm?飆 = 巖石內(nèi)摩擦角2、化學(xué)風(fēng)化：指巖石在自然因素作用下以化學(xué)成分改變?yōu)橹?，無(wú)明顯機(jī)械破碎的過(guò)程。2+ -（2）水化作用： CaSO4 + H 2O ? CaSO4 ? 2H 2O(體積增大1.5倍)（3）氧化作用： 4FS 2 +15O2 + 11H 2O ? 2Fe2O3 ? 3H 2O + 8H 2SO4（4）碳酸化作用：2KAISi3O2 + 3H 2O ? K2CO3 + 4SiO2 ? H 2O + Al2Si2O5 (OH

30、)43、生物風(fēng)化：指由生物活動(dòng)過(guò)程引起的巖石風(fēng)化。（1）生物物理風(fēng)化：根劈作用（2）生物化學(xué)風(fēng)化：有機(jī)酸侵蝕（三）影響風(fēng)化的內(nèi)部因素：?成因：巖石形成環(huán)境與目前環(huán)境差異越大，越易風(fēng)化。?成分：熱敏感礦物（暗色礦物）易風(fēng)化；復(fù)礦物易風(fēng)化。?1、巖石性質(zhì)： ?結(jié)構(gòu)：顆粒形態(tài)：針、柱、片狀礦物易風(fēng)化。?鐿構(gòu)造：構(gòu)造越復(fù)雜（如：氣孔、層理、片理等），越易風(fēng)化。ì節(jié)理越復(fù)雜（指節(jié)理組數(shù)和密度），越易風(fēng)化。2、地質(zhì)構(gòu)造：î巖石越破碎，越易風(fēng)化。?寒冷干燥 ? 物理風(fēng)化為主3、氣候：?溫暖潮濕 ? 化學(xué)風(fēng)化為主ì陡峻：® 物理風(fēng)化為主4、地形：î平緩：

31、74; 化學(xué)風(fēng)化為主（四）巖石風(fēng)化程度分級(jí)：1、分級(jí)依據(jù)：?礦物顏色：與新鮮巖石相比，顏色越暗淡，風(fēng)化越嚴(yán)重。?鐿巖體結(jié)構(gòu)：巖體結(jié)構(gòu)越差，風(fēng)化程度越高。2、分級(jí)：（共五級(jí)）（1）溶解作用： + 323223 2)( HCOCHCOCaCOOHCaCO a? 化。易風(fēng)化；斑狀結(jié)構(gòu)易風(fēng)顆粒大?。侯w粒越粗越? ? 易風(fēng)化。結(jié)晶程度：結(jié)晶越好越? 礦等），風(fēng)化越嚴(yán)重。多（如次生粘土、褐鐵礦物成分：次生礦物越? 隙越多，風(fēng)化越嚴(yán)重。巖石破碎程度：風(fēng)化裂? 低，風(fēng)化越嚴(yán)重。巖石相比，力學(xué)強(qiáng)度越巖石力學(xué)性質(zhì)：與新鮮?í?í未風(fēng)化微風(fēng)化弱風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化全風(fēng)化?灌漿 ? 堵塞裂隙。?（五）風(fēng)化防

32、治措施：清除強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化層。?鐿工程加固。第五節(jié)一、按巖石堅(jiān)硬程度劃分：巖石、土的工程分類堅(jiān)硬巖較堅(jiān)硬巖較軟巖軟巖極軟巖Rc：60MPa60-30MPa30-15MPa15-5MPa <5MPa二、巖土按施工工程分級(jí)：（鐵路部門）三、土的分類（一）土的顆粒分組及按顆粒級(jí)配分類?漂石、塊石：f200mm?1、顆粒分組又叫（粒組）：?鐿粘粒：f0.005mm2、按顆粒級(jí)配（不同粒級(jí)的含量）分類VIVIVIIIIII松土普通土硬土軟石次堅(jiān)石堅(jiān)石?噴漿護(hù)坡和封閉基坑。?排除地下水。?卵石、碎石：f20200mm镲圓礫、角礫：f = 2 - 20mm?砂：f = 0.075 - 2mm?粉砂：f

33、 = 0.005 - 0.075mm? ?漂石土、塊石土：f200mm的顆粒50? ? ?礫砂：f2mm的顆粒占2550? ? ? ?粉土：f0.075mm的顆粒50，塑性指數(shù)I P ? 10?10? ?粘土：I P17備注：液限：土從流動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水量。WL塑限：土從可塑狀態(tài)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水量。（目前用搓條法確定塑限）。WP塑性指數(shù)：是液限和塑限的差值。表示土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。?殘積土?（二）土的成因分類：?沖積土?瘀積土?鐿風(fēng)積土（三）特殊土分類1、定義：指按區(qū)域性分布的，具有某種特殊性質(zhì)的土。?黃土?軟土?2、分類：凍土?鹽漬土?填土? ? 5020 的

34、顆粒卵石土、碎石土：碎石類土 mmf? ? 502 的顆粒圓礫土、角礫土： mmf? 505.0 的顆粒粗砂： mmf? 5025.0 的顆粒中砂：砂類土： mmf? 85075.0 的顆粒細(xì)砂： mmf鐿 50075.0 的顆粒粉砂： mmf? ? 17粉質(zhì)粘土：粘土： PI?坡積和崩積土镲洪積土?膨脹土?紅粘土?第六節(jié)特殊土的工程性質(zhì)特殊土：主要按區(qū)域分布，具有某種特殊性質(zhì)的土。一、黃土：1、定義：在干旱氣候條件下形成的一種淡黃色或褐黃色的特殊土。2、成因和分布：沙漠下風(fēng)處，即秦嶺以北 11 個(gè)省市，面積 64 萬(wàn) km2。主要在甘肅中部和東部、寧夏南部、陜西北部、山西北部，共 41.2

35、萬(wàn) km2，厚 100200m。3、特征：（1）顆粒粒度：以粉砂為主，占 6070，其次為粘土。（2）易溶鹽含量高，碳酸鹽類占 1030，其次為氯化物和硫化物。（3）質(zhì)地均一，結(jié)構(gòu)松散，孔隙大，孔隙度為 3364。（4）垂直節(jié)理發(fā)育。（5）具濕陷性。4、分類：?原生黃生（風(fēng)成）?（1）按成因分類?次生黃土（流水改造）（黃土狀土）鐿?殘積黃土?洪積黃土?ì全新世黃土 Q4 （1萬(wàn)年）ï（2）按形成年代分類íï離石黃土 Q2 （100萬(wàn)年）ï午城黃土 Q1 （300萬(wàn)年）?濕陷性黃土 Q4、Q3（3）按失陷性分類?自重濕陷性黃土?非自重濕陷性黃土5

36、、主要工程地質(zhì)問(wèn)題（1）黃土的濕陷性：地表局部匯水?溶解潛蝕?碟形洼地（2）黃土陷穴：地下水潛蝕?地下洞穴?塌陷（形成于地下水水力梯度大的地方）。?坡積黃土?沖積黃土ï馬蘭黃土 Q3 （10萬(wàn)年）î?非濕陷性黃土 Q2、Q16.濕陷性黃土的土質(zhì)改良(1) 重錘表層夯實(shí)：一般采用 2.53.0t 的重錘，落距4.04.5m，可消除地下 1.21.75m黃土層的濕陷性。(2) 強(qiáng)夯：一般采用 840t 的重錘（最重達(dá) 200t），落距 1020（最大達(dá) 40m)的高度自由下落，擊實(shí)土層。(3) 土墊層：先將處理范圍內(nèi)的黃土挖出，然后用素土或灰土在最佳含水量下回填夯實(shí)?？上乇?/p>

37、下 13m 的黃土層的濕陷性。(4) 擠密樁：先在土內(nèi)成孔，然后在孔中分層填入素土或灰土并夯實(shí)。在成孔和填土夯實(shí)過(guò)程中，樁周的土被擠壓密實(shí)，從而消除濕陷性。(5) 化學(xué)灌漿加固：通過(guò)注漿管，將化學(xué)漿液注入土層中，使溶液本身起化學(xué)反應(yīng)，或溶液與土體起化學(xué)反應(yīng)，生成凝膠物質(zhì)或結(jié)晶物質(zhì)，將土膠結(jié)成整體，從而消除濕陷性。二、膨脹土1、定義：由強(qiáng)親水粘土礦物組成的，具有膨脹結(jié)構(gòu)，以及強(qiáng)脹縮性，多裂隙性，強(qiáng)度衰減性的高塑性粘土。2、成因和分布：風(fēng)化的粘土礦物被流水帶到東南部河流中下游沉積。當(dāng)為蒙脫石、伊犁石時(shí)為膨脹土。主要分布在太行山秦嶺四川盆地西緣云南下關(guān)這一線的東南邊。3、特征：（1）顆粒粒度：以粘土

38、礦物為主，占 3550以上，其次為粉砂。（2）礦物成分：以蒙脫石、伊犁石為主。?片狀礦物疊置成各類型結(jié)構(gòu)單元，孔隙中進(jìn)水分子（3）具膨脹結(jié)構(gòu)：粘土礦物表面吸附水分子,形成結(jié)合水膜?礦物晶格間為O 2聯(lián)接，聯(lián)接力弱，可進(jìn)水分子ì ì天然狀況下，吸水膨脹量為23以上（4）強(qiáng)烈脹縮性：ï4、主要工程地質(zhì)問(wèn)題（1）邊坡膨脹和滑塌?吸水后粘聚力為 O，內(nèi)摩擦角只有幾度。（2）基床翻漿冒泥。（3）地基不均勻沉降。膨脹土防治? ? ?天溝、側(cè)溝、吊溝、盲溝? ?防止水進(jìn)入?防水保濕? ?地表隔水層? ?防止水流失：水平和垂直隔水層，合理綠化（距建筑物15m遠(yuǎn)）?ì地表防護(hù)：排水溝ï2、邊坡防治íï骨架護(hù)坡：片石護(hù)坡、拱形護(hù)坡î3加大基礎(chǔ)埋深，增大基礎(chǔ)側(cè)面摩擦力，或增加附加壓力克服土的膨脹。膨脹土的破壞一、膨脹：邊坡及洞室鼓脹。?邊坡滑塌（吸水后粘聚力為0，內(nèi)摩擦角只有幾度）?二、強(qiáng)度降低?地基下沉和側(cè)鼓，并產(chǎn)生不均勻沉降?三、收縮，邊坡開(kāi)裂、地基沉降量大。三、軟土1、定義：天然含水量大、壓縮性高、承載力低，抗剪強(qiáng)度差的軟塑流塑狀粘性土。（如淤泥、淤泥質(zhì)土）。2、成因和分布：河流入?？?、湖沼洼地等靜水或緩慢流水下沉積，并經(jīng)生?ï í膨脹&