工程地質(zhì) 第2章巖石及其工程性狀

1第2章巖石及其工程性狀

2.1地球的層圈構(gòu)造與巖石的形成 2.2礦物 2.3巖漿巖 2.4沉積巖 2.5變質(zhì)巖及三大類巖石的相互轉(zhuǎn)化 2.6巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì) 2.7巖石的工程性狀及影響因素 2地殼是由巖石和巖體組成的。巖石是由一種或多種礦物組成的，不同的礦物和礦物組成形成了不同的巖石，地殼中有巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類巖石。本章將重點(diǎn)介紹地球的層圈構(gòu)造，三大類巖石的形成及其各自的特點(diǎn)，礦物的形態(tài)和特性，三大類巖石的相互轉(zhuǎn)化，巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)以及巖石的工程性狀等方面的內(nèi)容。32.1.1地球的層圈構(gòu)造

地球?qū)尤?gòu)造包括外部層圈構(gòu)造和內(nèi)部層圈構(gòu)造。1.地球外部層圈構(gòu)造

2.1地球的層圈構(gòu)造與巖石的形成

4大氣圈：是地球以外的空間,它提供生物需要的CO2和O2,對地貌形態(tài)變化起著極大的影響。水圈：由大氣圈的水蒸氣凝結(jié)成降雨形成海洋和湖泊沼澤及地下水。水與地表巖石相互作用，作為最活躍的地質(zhì)營力促進(jìn)各種地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育。生物圈：滲透在水圈、大氣圈下層和地殼表層的范圍之中，對于改變地球的形態(tài)起著重要的作用。52.地球內(nèi)部層圈構(gòu)造地球的內(nèi)部層圈包括：地殼、地幔、地核。6地殼：莫霍面以上的地球表層。地殼通常為固態(tài)巖石所組成（局部有火山巖漿），包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖三大巖類。大陸地殼厚度大且呈雙層結(jié)構(gòu)，上層為花崗巖質(zhì)層（硅鋁層），下層為玄武巖質(zhì)層（硅鎂層）；大洋地殼厚度小，呈單層結(jié)構(gòu)，以玄武巖為主。地幔：地幔是位于莫霍面之下，古登堡面之上,主要由固態(tài)物質(zhì)組成。上地幔是熔融狀態(tài)物質(zhì),可能是巖漿的發(fā)源地；下地幔主要是由鐵鎂氧化物和硫化物組成。地核：地核是地球內(nèi)部古登堡面至地心的部分。根據(jù)地震波的傳播特點(diǎn)可將地核進(jìn)一步分為三層：外核(深度2898-4170km)、過渡層(4170-5155km)和內(nèi)核(5155km至地心)。外核是液態(tài)的,內(nèi)核是固態(tài)。地殼運(yùn)動(dòng)主要起因于地幔物質(zhì)的對流。782.1.2三大類巖石的形成

巖石是天然產(chǎn)出的由一種或多種礦物按一定規(guī)律組成的自然集合體，少數(shù)巖石也可包含有生物遺骸。巖石構(gòu)成地殼及上地幔的固態(tài)部分，是地質(zhì)作用的產(chǎn)物。地殼深部的液態(tài)巖漿沿地殼裂縫緩慢上升，在地殼深部形成的巖石稱為深成巖漿巖，在地殼淺部形成的巖石稱為淺成巖漿巖，巖漿噴出地表后冷凝形成的巖石稱為噴出巖漿巖?；鹕交页练e以及巖石風(fēng)化以后經(jīng)搬運(yùn)沉積成巖作用形成的巖石稱為沉積巖。巖漿巖或沉積巖經(jīng)過變質(zhì)作用形成的巖石稱為變質(zhì)巖。

92.2礦物

2.2.1礦物的分類

礦物是地殼中的元素在各種地質(zhì)作用下由一種或幾種元素結(jié)合而成的天然單質(zhì)或化合物，它是在地質(zhì)作用中產(chǎn)生的，具有一定化學(xué)成分、結(jié)晶構(gòu)造、外部形態(tài)和物理性質(zhì)的天然物體。。1.按照礦物的成因分類自然界的礦物按其成因可分為三大類型：原生礦物：在成巖或成礦的時(shí)期內(nèi)，從巖漿熔融體中經(jīng)冷凝結(jié)晶過程中所形成的礦物，如石英、長石、輝石、角閃石、云母、橄欖石、石榴石等。次生礦物：指原生礦物遭受風(fēng)化作用而形成的新礦物，如高嶺石、蒙脫石、伊里石、綠泥石等；或在水溶液中析出生成的，如方解石、石膏、白云石等。變質(zhì)礦物：指在變質(zhì)作用過程中形成的礦物，如區(qū)域變質(zhì)的結(jié)晶片巖中的藍(lán)晶石和十字石等。

102.按照礦物的物質(zhì)成分分類自然界的各種元素可以結(jié)合成各種不同種類的礦物，而且各種礦物在地質(zhì)作用下有可能相互轉(zhuǎn)化的，地殼中已知的礦物有三千多種，但常見的不過二百多種。按照礦物的物質(zhì)成分可分為造巖礦物和造礦礦物兩大類：造巖礦物指斜長石、正長石、石英、白云母、黑云母、角閃石、輝石、橄欖石、方解石、石榴石等組成巖石的常見礦物。金屬造礦礦物指磁鐵礦、赤鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦和方鉛礦等組成礦產(chǎn)的常見礦物。

111213142.2.2礦物的形態(tài)特征

1.單體礦物形態(tài)15

2.礦物集合體形態(tài)同種礦物多個(gè)單體聚集在一起的整體就是礦物集合體。顯晶集合體形態(tài)有規(guī)則連生的雙晶集合體，如接觸雙晶和穿插雙晶以及不規(guī)則的粒狀、塊狀、片狀、板狀、纖維狀、針狀、柱狀、放射狀、晶簇狀等。其中晶簇是以巖石空洞洞壁或裂隙壁作為共同基底而生長的晶體群。

隱晶和膠態(tài)集合體可以由溶液直接沉積或由膠體沉積生成。主要形態(tài)有球狀、土狀、結(jié)核體、鮞狀、豆?fàn)?、分泌體、鐘乳狀、筍狀集合體等。16集合體形態(tài)172.2.3礦物的物理性質(zhì)及化學(xué)成分

1．礦物的物理性質(zhì)

形狀:指礦物的外表形狀。結(jié)晶體大都呈規(guī)則的幾何形狀，非結(jié)晶體則呈不規(guī)則的形狀。

礦物的顏色:是礦物對不同波長可見光吸收程度的不同反映。它是指礦物新鮮表面呈現(xiàn)的顏色，取決于礦物的化學(xué)成分及其所含的雜質(zhì)。按成色原因，有自色、他色、假色之分。

條痕:礦物在白色無釉的瓷板上劃擦?xí)r留下的粉末的顏色，稱為條痕。

光澤:指礦物表面反射光線的能力，它是用來鑒定礦物的重要標(biāo)志之一。18礦物光澤

19

硬度：指礦物抵抗外力刻劃、研磨的能力。硬度對比的標(biāo)準(zhǔn)，從軟到硬依次由十種礦物組成，稱之為摩氏硬度計(jì)。20

解理

礦物晶體在外力作用下(如敲打、擠壓等)下沿著一定方向發(fā)生破裂并裂成光滑平面的性質(zhì)稱為解理，這些光滑的平面稱為解理面。斷口礦物受外力作用，在任意方向破裂并呈各種凹凸不平的斷面(如貝殼狀、鋸齒狀等)，稱為斷口。

相對密度礦物都有其特有的物質(zhì)組成，因而各自具有不同的相對密度。

其他性質(zhì)除上述的礦物性質(zhì)外，還有一些礦物具有獨(dú)特的性質(zhì)，這些性質(zhì)同樣是鑒定礦物的可靠依據(jù)，如導(dǎo)電性、磁性、彈性、撓性、脆性、放射性等等。礦物的一些簡單化學(xué)性質(zhì)，對于鑒定某些礦物也是十分重要的。2122232.礦物的化學(xué)成分和結(jié)晶構(gòu)造礦物的化學(xué)成分和結(jié)晶構(gòu)造在一定地質(zhì)條件下綜合反映了礦物的形態(tài)和物理性質(zhì)。因此，研究礦物的化學(xué)成分和結(jié)晶構(gòu)造對于鑒定礦物，利用礦物和分析礦物的形成條件等方面都是很重要的。

1）地殼中元素的分布特點(diǎn):

含氧的礦物種占礦物總種數(shù)的80％；含硅的礦物占25％。但也有些重量百分比小的元素反而比重量百分比大的元素形成的礦物種數(shù)多。

2）離子類型:

惰性氣體型離子、銅型離子、過渡型離子。

3）晶格類型與化學(xué)鍵：質(zhì)點(diǎn)有規(guī)律的排布成格子狀構(gòu)造是礦物晶體的共同規(guī)律。結(jié)晶構(gòu)造中質(zhì)點(diǎn)之間的作用力或者聯(lián)結(jié)力稱為化學(xué)鍵。化學(xué)鍵的差異對礦物物理性質(zhì)有明顯的影響。244）類質(zhì)同象與同質(zhì)多象

類質(zhì)同象是指礦物中兩種或兩種以上的類似質(zhì)點(diǎn)互相替換，使礦物的化學(xué)成分和某些物理性質(zhì)發(fā)生一定變化，但不改變其晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。

同質(zhì)多象是指同種化學(xué)成分的物質(zhì)，在不同環(huán)境(溫度、壓力、介質(zhì)酸堿度等)條件下，可以形成兩種或兩種以上結(jié)構(gòu)不同，形態(tài)和性質(zhì)各異的晶體的現(xiàn)象。252.2.4常見造巖礦物的鑒定

抓住主要形態(tài)特征綜合考慮顏色、晶形、光澤、解理、硬度考慮礦物生成條件及共生礦物工具：小鋼刀、放大鏡、稀鹽酸、條痕色瓷板等。262728292.3巖漿巖

2.3.1巖漿巖概念

1.巖漿巖的定義

巖漿巖亦稱火成巖，它是由熾熱的巖漿在地下或噴出地表后冷凝形成的巖石。巖漿巖按產(chǎn)出位置通常可分為深成巖、淺成巖和噴出巖。

2.巖漿的主要化學(xué)成分巖漿（硅酸鹽巖漿）的化學(xué)成分，主要是氧、硅、鋁、鎂、鐵、鈣、鈉、鉀、錳、鈦、磷、氫等元素，稱為“主要造巖元素”。其中以氧最多，約占總重量的58～65％，其次是硅。

巖漿巖按SiO2

的分類

302.3.2巖漿巖的產(chǎn)狀

巖漿巖的產(chǎn)狀，即指巖漿巖體在地殼中產(chǎn)出的狀況，表現(xiàn)為巖體的形態(tài)、規(guī)模、同圍巖的接觸關(guān)系及其產(chǎn)出的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境等。

1.淺成侵入巖的產(chǎn)狀

淺成巖(形成深度<3km)的產(chǎn)狀主要有巖床、巖盆、巖盤、巖墻。

2.深成侵入巖的產(chǎn)狀

深成巖(形成深度>3km)的產(chǎn)狀包括巖株和巖基。

3.噴出巖的產(chǎn)狀噴出巖的產(chǎn)狀決定于巖漿的成分和地形等方面特征，主要有熔巖流、熔巖被、火山錐。

312.3.3巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

巖漿巖的結(jié)構(gòu)是指巖石中（單體）礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、形狀以及它們的相互組合關(guān)系。

1.按巖石中礦物結(jié)晶程度劃分全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。

2.按巖石中礦物顆粒的絕對大小劃分顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)。

3.按巖石中礦物顆粒的相對大小劃分等粒結(jié)構(gòu)、不等粒結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)和似斑狀結(jié)構(gòu)。

32

巖漿巖的構(gòu)造巖漿巖的構(gòu)造是指（集合體）礦物在巖石中排列的順序和填充的方式所反映出來巖石的外貌特征。332.3.4巖漿巖的分類

342.3.5常見巖漿巖的特征

35362.4沉積巖

2.4.1沉積巖的概念

沉積巖是在地表和地下不太深的地方形成的地質(zhì)體，它是在常溫常壓下，由風(fēng)化作用，生物作用和某些火山作用所形成的松散沉積層，經(jīng)過成巖作用形成的。37沉積巖具有以下特點(diǎn)：(1)沉積巖是地質(zhì)體，是在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中形成的，有其自己的發(fā)生和發(fā)展歷史，在空間分布上有一定的位置和規(guī)律。(2)沉積巖是在地表地質(zhì)條件下形成的，因而與巖漿巖和變質(zhì)巖有顯著區(qū)別。(3)沉積巖是松散沉積層經(jīng)成巖作用方能成巖，松散沉積層與沉積巖有質(zhì)的區(qū)別。沉積巖按體積約占巖石圈(16公里厚)的5％，但在地表的分布面積很廣，約占地球表面積的75％，是地表常見的巖石。

382.4.2沉積巖的形成與物質(zhì)成分

沉積巖的形成一般經(jīng)過了先成巖石(巖漿巖、沉積巖或變質(zhì)巖)遭受風(fēng)化、剝蝕破壞，破壞產(chǎn)物被搬運(yùn)至一定場所沉積下來，再固結(jié)成巖的過程。具體經(jīng)過風(fēng)化作用、搬運(yùn)作用、沉積作用和成巖作用四個(gè)階段。

1.風(fēng)化作用分為物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化三類。

2.搬運(yùn)作用的方式有三種，即拖曳搬運(yùn)、懸浮搬運(yùn)和溶液搬運(yùn)。

3.沉積作用可分為機(jī)械沉積、化學(xué)沉積、生物和生物化學(xué)沉積三種類型。

4.成巖作用主要表現(xiàn)在壓固作用、膠結(jié)作用、重結(jié)晶作用。39沉積巖的物質(zhì)成分

1.化學(xué)成分沉積巖的平均化學(xué)成分見表2-9。

40

2.礦物成分沉積巖中已發(fā)現(xiàn)的礦物在160種以上，其中比較重要的有20余種，構(gòu)成了99％以上的沉積巖物質(zhì)。最常見的礦物有氧化物，硅酸鹽(長石類、黏土類礦物、云母類礦物)、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等礦物，見表2-10。412.4.3沉積巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

1.沉積巖的結(jié)構(gòu)沉積巖的結(jié)構(gòu)能反映它的成因特征，是與巖漿巖區(qū)別的重要標(biāo)志。沉積巖的結(jié)構(gòu)是組成巖石成分的個(gè)體顆粒形態(tài)、大小及其連接方式。沉積巖的結(jié)構(gòu)按成因可分為碎屑結(jié)構(gòu)、非碎屑結(jié)構(gòu)（泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)），沉積巖的結(jié)構(gòu)分類及特征如下表2-11所示。

4243巖石的結(jié)構(gòu)磚紅色泥巖顯微圖紫色粉砂質(zhì)泥巖顯微圖深紫色泥質(zhì)粉砂巖顯微圖青灰色鈣長砂巖顯微圖灰白長英砂巖顯微圖44452.沉積巖的構(gòu)造沉積巖的構(gòu)造，是指沉積巖各個(gè)組成部分的空間分布和排列方式。沉積巖的構(gòu)造主要是層理構(gòu)造其特征見表2-12所示。層理是沉積巖在形成過程中，由于季節(jié)性氣候的變化，沉積環(huán)境的改變，使先后沉積的物質(zhì)在顆粒大小、形狀、顏色和成分上發(fā)生相應(yīng)變化，從而顯示出來的成層現(xiàn)象。層理是沉積巖最重要的一種構(gòu)造特征，是沉積巖區(qū)別于巖漿巖和變質(zhì)巖的最主要的標(biāo)志。46472.4.4沉積巖的分類482.4.5常見沉積巖的特征

49502.5變質(zhì)巖及三大類巖石的相互轉(zhuǎn)化

2.5.1變質(zhì)巖的概念由原先存在的固體巖石(火成巖、沉積巖或早期變質(zhì)巖)在巖漿作用（高溫、高壓、化學(xué)活動(dòng)性氣體）或構(gòu)造作用下使得原巖在成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面發(fā)生改變而形成新的巖石的改造過程稱為變質(zhì)作用。母巖經(jīng)變質(zhì)作用產(chǎn)生的新的巖石稱為變質(zhì)巖。2.5.2變質(zhì)作用類型根據(jù)變質(zhì)作用的因素及變質(zhì)巖形成條件，可將變質(zhì)作用類型分為接觸變質(zhì)作用、區(qū)域變質(zhì)作用、動(dòng)力變質(zhì)作用、交代變質(zhì)作用、混合巖化作用，見圖3-19。512.5.3變質(zhì)巖的物質(zhì)成分

1.變質(zhì)巖的化學(xué)成分變質(zhì)巖的化學(xué)成分在相當(dāng)大的程度上取決于原巖的化學(xué)成分。但是，如果變質(zhì)過程中有交代作用，由于物質(zhì)的帶入和帶出，就會(huì)使原巖的化學(xué)成分產(chǎn)生相應(yīng)的變化。2.變質(zhì)巖礦物成分變質(zhì)巖是原巖受變質(zhì)作用而成，因此變質(zhì)巖的化學(xué)成分及礦物成分具一定的繼承性，另一方面變質(zhì)作用與巖漿作用、沉積作用又有所不同，所以變質(zhì)巖的礦物成分又具有自己的獨(dú)特性。522.5.4變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

1.變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成巖石的各礦物顆粒的大小、形狀以及它們之間的相互關(guān)系。變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)有變余結(jié)構(gòu)、變晶結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)三種。532.變質(zhì)巖的構(gòu)造變質(zhì)巖的構(gòu)造是鑒定變質(zhì)巖主要特征，也是區(qū)別于其他巖石的特有標(biāo)志。一般按成因變質(zhì)巖的構(gòu)造可分為片麻狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、板狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造五種。542.5.5變質(zhì)巖的分類552.5.6常見變質(zhì)巖的特征565758592.5.7三大類巖石的相互轉(zhuǎn)化

6061622.6巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)2.6.1巖石的物理性質(zhì)

巖石的物理性質(zhì)包括巖石重度、巖石相對密度、孔隙率。63642.6.2巖石水理性質(zhì)巖石水理性質(zhì)系指巖石與水相互作用時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)，通常包括巖石吸水性、透水性、軟化性和抗凍性等。1.巖石吸水性巖石在一定試驗(yàn)條件下的吸水性能稱為巖石吸水性。它取決于巖石孔隙體積大小、開閉程度和分布情況。表征巖石吸水性的指標(biāo)有吸水率、飽水率和飽水系數(shù)。6566675.常見巖石的物理性質(zhì)和水理性質(zhì)指標(biāo)：68692.6.3巖石的力學(xué)性質(zhì)在巖體上進(jìn)行工程建筑，直接影響建筑物的變形與穩(wěn)定性的，是巖石的力學(xué)性質(zhì)，主要是變形特性和強(qiáng)度特性。前者是在外力作用下巖石中的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系特性；后者則為巖石抵抗應(yīng)力破壞作用的性能。巖石的應(yīng)力與應(yīng)變特性1）單向無側(cè)限巖石抗壓試驗(yàn)的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系70

巖石抗壓變形試驗(yàn)方法一般有單向逐級(jí)維持荷載法、單向單循環(huán)荷載法、單向多循環(huán)荷載法。712）巖石在三向壓力（圍壓）作用下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

723)巖石的蠕變

734)巖石的松弛

745）巖石的變形指標(biāo)

巖石的變形性能一般用彈性模量、變形模量和泊松比三個(gè)指標(biāo)來表示。752.巖石的強(qiáng)度巖石抵抗外力破壞的能力，稱為巖石的強(qiáng)度。巖石的強(qiáng)度與受力形式有關(guān)，受壓變形破壞的為抗壓強(qiáng)度；受拉變形破壞的為抗拉強(qiáng)度；受剪應(yīng)力作用剪切破壞的為抗剪強(qiáng)度。1）單向無側(cè)限巖石的抗壓強(qiáng)度

762)抗剪強(qiáng)度77783）巖石的抗拉強(qiáng)度

793.巖石的物理力學(xué)參數(shù)及強(qiáng)度之間的相互關(guān)系

試驗(yàn)資料表明：同一種巖石，由于受力狀態(tài)不同，強(qiáng)度值相差懸殊。各種強(qiáng)度間有如下的統(tǒng)計(jì)關(guān)系：同一種巖石一般情況下單軸抗壓強(qiáng)度最大，抗剪強(qiáng)度次之，抗拉強(qiáng)度最小。巖石的單軸抗拉強(qiáng)度為單軸抗壓強(qiáng)度的1/5～1/38；巖石的抗剪強(qiáng)度為單軸抗壓強(qiáng)度的1/2～1/15。此外，巖石在長期荷載作用下的抗破壞能力，要比短時(shí)間加載下的抗破壞能力小。對于堅(jiān)固巖石，長期強(qiáng)度約為短時(shí)強(qiáng)度的70%～80%；對于軟質(zhì)與中等堅(jiān)固巖石，長期強(qiáng)度約為短時(shí)強(qiáng)度的40%～60%。巖石的物理性質(zhì)、水理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)參數(shù)(指標(biāo))是工程設(shè)計(jì)重要的基本參數(shù)。一般通過試驗(yàn)測定求得，表2-20中列出了一些常見完整巖石的試驗(yàn)結(jié)果，以供參考。

80812.7巖石的工程性狀及影響因素

2.7.1決定巖石工程性狀的主要因素

影響巖石工程地質(zhì)性質(zhì)的因素主要有礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、水、風(fēng)化作用等。

822.7.2影響巖漿巖工程性狀的主要因素1.巖漿巖的種類對工程性狀的影響

深成巖具結(jié)晶聯(lián)結(jié)，晶粒粗大均勻，力學(xué)強(qiáng)度高、裂隙率小、裂隙較不發(fā)育，一般透水性弱、抗水性強(qiáng)。巖體大、整體穩(wěn)定性好，故一般是良好的建筑物地基和天然建筑石材。值得注意的是這類巖石往往由多種礦物結(jié)晶組成，抗風(fēng)化能力較差，特別是含鐵鎂質(zhì)較多的基性巖，則更易風(fēng)化破碎，故應(yīng)注意對其風(fēng)化程度和深度的調(diào)查研究。

淺成巖中細(xì)晶質(zhì)和隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的巖石透水性小、力學(xué)強(qiáng)度高、抗風(fēng)化性能較深成巖強(qiáng)，通常也是較好的建筑地基。但斑狀結(jié)構(gòu)巖石的透水性和力學(xué)強(qiáng)度變化較大，特別是脈巖類，巖體小，且穿插于不同的巖石中，易蝕變風(fēng)化，使強(qiáng)度降低、透水性增大。

噴出巖多為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，其力學(xué)強(qiáng)度也高，一般可以作為建筑物的地基。應(yīng)注意的是其中常常具有氣孔構(gòu)造、流紋構(gòu)造及發(fā)育有原生裂隙，透水性較大。此外，噴出巖多呈巖流狀產(chǎn)出，巖體厚度小，巖相變化大，對地基的均一性和整體穩(wěn)定性影響較大。

832.巖漿巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造對工程性狀的影響巖漿巖的結(jié)構(gòu)越致密，工程性狀越好，反之巖漿巖的構(gòu)造裂隙越發(fā)育，工程性狀相對越差。3.風(fēng)化程度對工程性狀的影響巖漿巖的風(fēng)化程度越高，工程性狀越差，同一場地同種巖石，一般來說工程性狀（巖石抗壓強(qiáng)度）從好到壞的次序依次為：新鮮巖石>微風(fēng)化巖石>中風(fēng)化巖石>強(qiáng)風(fēng)化巖石>全風(fēng)化巖石。4.巖漿巖飽水率對工程性狀的影響同一場地同種巖石裂隙和節(jié)理越發(fā)育，一般越富含水，其強(qiáng)度也就越低，對工程性狀是不利的，但裂隙發(fā)育的玄武巖地區(qū)往往存在具有供水意義的地下水資源地。

842.7.3影響沉積巖工程性狀的主要因素

1.沉積巖的種類對工程性狀的影響

火山碎屑巖的類型復(fù)雜，巖體結(jié)構(gòu)變化較大，其中粗粒碎屑巖的工程地質(zhì)性質(zhì)較好，接近于巖漿巖。細(xì)粒的如凝灰?guī)r，由細(xì)小火山灰組成，質(zhì)軟，水理性質(zhì)甚差，為軟弱巖層。

沉積碎屑巖的工程地質(zhì)性質(zhì)一般較好，但其膠結(jié)物的成分和膠結(jié)類型影響顯著，如硅質(zhì)基底式膠結(jié)的巖石比泥質(zhì)接觸式膠結(jié)的巖石強(qiáng)度高、裂隙率小、透水性低等。此外，碎屑的成分、粒度、級(jí)配對工程性質(zhì)也有一定的影響，如石英質(zhì)的砂巖和礫巖比長石質(zhì)的砂巖為好。85

黏土巖和頁巖的性質(zhì)相近，抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度低，受力后變形量大，浸水后易軟化和泥化。若含蒙脫石成分，還具有較大的膨脹性。這兩種巖石對水工建筑物地基和建筑場地邊坡的穩(wěn)定都極為不利，但其透水性小，可作為隔水層和防滲層。

化學(xué)巖和生物化學(xué)巖抗水性弱，常具不同程度的可溶性。硅質(zhì)成分化學(xué)巖的強(qiáng)度較高，但性脆易裂，整體性差。碳酸鹽類巖石如石灰?guī)r、白云巖等具中等強(qiáng)度，一般能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，但存在于其中的各種不同形態(tài)的喀斯特，往往成為集中滲漏的通道，在壩址和水庫的地質(zhì)勘察中，應(yīng)查清喀斯特的發(fā)育及分布規(guī)律。易溶的石膏、石鹽等化學(xué)巖，往往以夾層或透鏡體存在于其他沉積巖中，質(zhì)軟，浸水易溶解，常常導(dǎo)致地基和邊坡的失穩(wěn)。862.沉積巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造對工程性狀的影響沉積巖的結(jié)構(gòu)越致密，工程性狀越好，反之沉積巖的構(gòu)造裂隙越發(fā)育，工程性狀相對越差。3.風(fēng)化程度對工程性狀的影響沉積巖的風(fēng)化程度越高，工程性狀越差，同一場地同種巖石，一般來說工程性狀（巖石抗壓強(qiáng)度）從好到壞的次序依次為：新鮮巖石>微風(fēng)化巖石>中風(fēng)化巖石>強(qiáng)風(fēng)化巖石>全風(fēng)化巖石。4.沉積巖飽水率對工程性狀的影響同一場地同種巖石裂隙和節(jié)理越發(fā)育，一般越富含水，其強(qiáng)度也就越低，對工程性狀是不利的，但裂隙發(fā)育的砂巖、礫巖和石灰?guī)r地區(qū)，往往貯存有較豐富的地下水資源，一些水量較大的泉流，大多位于石灰?guī)r分布區(qū)或其邊緣部位，是重要的水源地。

872.7.4影響變質(zhì)巖工程性狀的主要因素1.變質(zhì)巖的種類對工程性狀的影響原巖為巖漿巖的變質(zhì)巖其性質(zhì)與巖漿巖相似(如花崗片麻巖與花崗巖)；原巖為沉積巖的變質(zhì)巖其性質(zhì)與沉積巖相近(如各種片巖、千枚巖、板巖與頁巖和黏土巖；石英巖、大理巖分別與石英砂巖和石灰?guī)r相似)。變質(zhì)巖的片理構(gòu)造(包括板狀、千枚狀、片狀及片麻狀構(gòu)造)會(huì)使巖石具有各向異性特征，工程建筑中應(yīng)注意研究其在垂直及平行于片理構(gòu)造方向上工程性質(zhì)的變化。

882.變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造對工程性狀的影響變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)越致密，工程性狀越好，反之變質(zhì)巖的構(gòu)造裂隙越發(fā)育，工程性狀相對越差。3.風(fēng)化程度對工程性狀的影響變質(zhì)巖的風(fēng)化程度越高，工程性狀越差，同一場地同種巖石，一般來說工程性狀（巖石抗壓強(qiáng)度）從好到壞的次序依次為：新鮮巖石>微風(fēng)化巖石>中風(fēng)化巖石>強(qiáng)風(fēng)化巖石>全風(fēng)化巖石。4.變質(zhì)巖飽水率對工程性狀的影響同一場地同種巖石裂隙和節(jié)理越發(fā)育，一般越富含水，其強(qiáng)度也就越低，對工程性狀是不利的。變質(zhì)巖中往往裂隙發(fā)育，在裂隙發(fā)育部位或較大斷裂帶部位，常常形成裂隙含水帶，這樣的地區(qū)可作為小規(guī)模的地下水源地。

`89本章小結(jié)(1)地球的外部層圈有大氣圈、水圈和生物圈。地球的內(nèi)部層圈包括地殼、地幔和地核。(2)礦物是組成巖石的基本物質(zhì)單元，它是地殼中的元素在各種地質(zhì)作用下由一種或幾種元素結(jié)合而成的天然單質(zhì)或化合物。礦物的形狀、顏色、條痕、透明度、光澤、硬度、解理、斷口、密度等是鑒別礦物的主要標(biāo)志。(3)巖漿巖亦稱火成巖，它是由熾熱的巖漿在地下或噴出地表后冷凝形成的巖石。巖漿巖的產(chǎn)狀可分為侵入巖巖體產(chǎn)狀和噴出巖巖體產(chǎn)狀兩大類。(4)巖漿巖的結(jié)構(gòu)是指巖石中（單體）礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、形狀以及它們的相互組合關(guān)系。按巖石中礦物結(jié)晶程度可分為全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)和非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)；按巖石中礦物顆粒的絕對大小可分為顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)和隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)；按巖石中礦物顆粒的相對大小可分為等粒結(jié)構(gòu)，不等粒結(jié)構(gòu)，斑狀結(jié)構(gòu)和似斑狀結(jié)構(gòu)。90(5)巖漿巖的構(gòu)造是指（集合體）礦物在巖石中排列的順序和填充的方式所反映出來巖石的外貌特征。巖漿巖的構(gòu)造特征，主要決定于巖漿冷凝時(shí)的環(huán)境。常見的巖漿巖構(gòu)造有塊狀構(gòu)造、流紋構(gòu)造、氣孔構(gòu)造和杏仁狀構(gòu)造四種。(6)沉積巖是在地表和地下不太深的地方形成的地質(zhì)體，它是在常溫常壓下，由風(fēng)化作用，生物作用和某些火山作用所形成的松散沉積層，經(jīng)過成巖作用形成的。沉積巖的形成一般經(jīng)過經(jīng)過風(fēng)化階段、搬運(yùn)階段、沉積階段和成巖階段四個(gè)階段。(7)沉積巖的結(jié)構(gòu)是組成巖石成分的個(gè)體顆粒形態(tài)、大小及其連接方式。沉積巖的結(jié)構(gòu)按成因可將沉積巖的結(jié)構(gòu)分為碎屑結(jié)構(gòu)、非碎屑結(jié)構(gòu)（泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)）。(8)沉積巖的構(gòu)造，是指沉積巖各個(gè)組成部分的空間分布和排列方式。層理是沉積巖最重要的一種構(gòu)造特征，是沉積巖區(qū)別于巖漿巖和變質(zhì)巖的最主要的標(biāo)志。

91(9)由原先存在的固體巖石(火成巖、沉積巖或早期變質(zhì)巖)在巖漿作用（高溫、高壓、化學(xué)活動(dòng)性氣體）或構(gòu)造作用下使得原巖在成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面發(fā)生改變而形成新的巖石的改造過程稱為變質(zhì)作用。母巖經(jīng)變質(zhì)作用產(chǎn)生的新的巖石稱為變質(zhì)巖。(10)變質(zhì)作用主要包括接觸變質(zhì)作用、區(qū)域變質(zhì)作用、動(dòng)力變質(zhì)作用和交代變質(zhì)作用。(11)變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成巖石的各礦物顆粒的大小、形狀以及它們之間的相互關(guān)系。變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)有變余結(jié)構(gòu)、變晶結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)三種。(12)變質(zhì)巖的構(gòu)造是鑒定變質(zhì)巖主要特征，也是區(qū)別于其他巖石的特有標(biāo)志。一般按成因變質(zhì)巖的構(gòu)造可分為片麻狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、板狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造五種。(13)巖石圈內(nèi)的三大類巖石是完全可以互相轉(zhuǎn)化的，它們之所以不斷地運(yùn)動(dòng)、變化，完全是巖石圈自身動(dòng)力作用以及巖石圈與大氣圈、水圈、生物圈和地幔等圈層相互作用的緣故。在這個(gè)不斷運(yùn)動(dòng)、變化的巖石圈內(nèi)，三大類巖石一再地轉(zhuǎn)化，使巖石呈現(xiàn)出復(fù)雜多樣的變化。92(14)描述巖石某種物理性質(zhì)的數(shù)值或物理稱為巖石物理性質(zhì)指標(biāo)。在巖體力學(xué)研究中經(jīng)常應(yīng)用的巖石基本物理性質(zhì)指標(biāo)有巖石的比重、巖石的重度及巖石的孔隙率等。(15)巖石水理性質(zhì)系指巖石與水相互作用時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)，通常包括巖石吸水性、透水性、軟化性和抗凍性等。(16)巖石在外力作用下要產(chǎn)生變形，其變形性質(zhì)可分為彈性、彈塑性、塑性和脆性破壞之分。巖石抗壓變形試驗(yàn)方法一般有單向