工程地質(zhì)第1章1

緒論第1章礦物和巖石第2章地層與地質(zhì)構(gòu)造第3章水的地質(zhì)作用第4章巖石及特殊土的工程性質(zhì)第5章不良地質(zhì)景象及防治土木工程地質(zhì)GeologyinCivilEngineering緒論一.學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)1.了解：土木工程地質(zhì)開(kāi)展歷史和現(xiàn)狀、土木工程地質(zhì)在土木工程建筑中的位置和作用。2.了解：土木工程地質(zhì)主要教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)要求。緒論一、工程地質(zhì)的主要研討內(nèi)容工程地質(zhì)學(xué)主要用于處理土木工程中出現(xiàn)的地質(zhì)問(wèn)題的一門學(xué)科，其主要義務(wù)就是勘察和評(píng)價(jià)工程中出現(xiàn)的地質(zhì)問(wèn)題，為工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工提供根本資料。其研討的是與土木工程設(shè)計(jì)、施工和正常運(yùn)用等有關(guān)的地質(zhì)學(xué)問(wèn)題，是地質(zhì)學(xué)的一部分或一個(gè)分支。研討人類工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境之間的相互制約并保證這種制約關(guān)系向良性方向開(kāi)展的科學(xué)稱之為工程地質(zhì)學(xué)研討的主要內(nèi)容：1.巖土體的分布規(guī)律及其工程地質(zhì)性質(zhì)的研討2.不良地質(zhì)景象及其防治的研討3.工程地質(zhì)勘察技術(shù)的研討4.區(qū)域工程地質(zhì)研討不良地質(zhì)景象：指對(duì)工程建立不利或有不良影響的動(dòng)力地質(zhì)作用。如滑坡、崩塌、泥石流等。地面沉降的地質(zhì)緣由:

a.地表松散地層或半松散地層等在重力作用下，在松散層變成致密的、鞏固或半鞏固巖層時(shí)，地面會(huì)因地層厚度的變小而發(fā)生沉降;b.因地質(zhì)構(gòu)造作用導(dǎo)致地面凹陷而發(fā)生沉降;

c.地震導(dǎo)致地面沉降;

地面沉降的自然緣由地面沉降的人為緣由地面沉降導(dǎo)致井口抬升地面沉降導(dǎo)致河水面相對(duì)上升人類生活在地球上，各種工程活動(dòng)天天在地質(zhì)環(huán)境中進(jìn)展，二者之間相互制約，一直是客觀存在的。地質(zhì)環(huán)境對(duì)人類工程活動(dòng)的制約：①人類在從事工程活動(dòng)中影響工程活動(dòng)的平安：如采煤過(guò)程中的瓦斯爆炸、涌水，隧道掘進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)塌頂、巖爆或涌水等；②影響工程建筑物的穩(wěn)定和正常運(yùn)用：如水庫(kù)滲漏、滑坡迫使工程改線、泥石流破壞公路與鐵路；③地質(zhì)條件不具備而使工程造價(jià)提高二、地質(zhì)任務(wù)在土木工程中的作用人類工程活動(dòng)又會(huì)以各種方式影響地質(zhì)環(huán)境，即人類工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的制約：人類工程活動(dòng)對(duì)地表的改造已到達(dá)不可忽視的程度，到目前為止人類活動(dòng)已涉及到地表80％的地域。如在上游建筑梯級(jí)電站，改動(dòng)河流的地質(zhì)作用，大規(guī)模的砍伐森林呵斥荒漠化，道路建筑中不合理削坡使坡體穩(wěn)定性降低，水庫(kù)蓄水導(dǎo)致水庫(kù)誘發(fā)地震等等。

各類工程問(wèn)題工民建場(chǎng)地穩(wěn)定性、地基承載力及變形問(wèn)題深基坑開(kāi)挖、降水對(duì)環(huán)境影響問(wèn)題高層建筑洞室圍巖穩(wěn)定問(wèn)題地下工程山區(qū)滑坡、崩塌、泥石流問(wèn)題道路工程詳細(xì)工程實(shí)例舉例如下：

陜西韓城礦務(wù)局桑樹(shù)坪煤礦某斜井的報(bào)廢〔水文地質(zhì)條件的影響〕；

1911年帕米爾高原巴爾坦格河谷的一次宏大山崩，崩落巖土體體積達(dá)36～48億立方米，堵塞河流形生長(zhǎng)75公里，深262m的大湖；

1983年3月7日發(fā)生在我國(guó)甘肅省東鄉(xiāng)自治縣灑勒山的大滑坡，滑動(dòng)土石體近6000萬(wàn)立方米，滑坡寬近1200m，滑動(dòng)間隔約1600余米，在約3分鐘的時(shí)間內(nèi)沖毀村莊4個(gè)、死亡247人；浙江甬臺(tái)溫高速路山體滑坡，2004年12月11日AlandslideinCalifornia,USA,1995西安城南地裂痕，沿線建筑物開(kāi)裂破壞。西安城南地地裂痕，兩盤沉降差30－60cm。使居民樓開(kāi)裂(1986年)1988年撤除中間單元，保管兩側(cè)單元，仍報(bào)廢。1981年11月29日隴海鐵路寶天段葡萄園附近的滑坡，滑動(dòng)土石體600萬(wàn)立方米，200多米的鐵路被掩埋、渭河被阻斷，呵斥鐵路多日停運(yùn)，給國(guó)家呵斥極大的經(jīng)濟(jì)損失；1964年6月16日發(fā)生在日本新瀉的地震，震級(jí)7.5級(jí)，約2890余幢房屋因地基液化失效而破壞〔地基處置方案不合理〕；1976年7月28日3時(shí)42分，發(fā)生于我國(guó)唐山的大地震，震級(jí)7.8級(jí)，倒塌房屋656間，死亡242769人，由于動(dòng)荷載作用下的地基液化呵斥的房屋倒塌不在少數(shù)，其中原唐山礦冶學(xué)院的圖書樓因地基土液化下陷了一層半〔地基處置方案不合理〕。另一方面，建筑工程活動(dòng)反過(guò)來(lái)又會(huì)以各種方式影響地質(zhì)環(huán)境，并因此而引發(fā)工程事故。例如高壩水庫(kù)的興建引起的誘發(fā)地震，因大型水庫(kù)的建筑引起的庫(kù)區(qū)上游水文地質(zhì)條件的改動(dòng)而引發(fā)的區(qū)域性坍岸，人類開(kāi)采活動(dòng)呵斥的地面沉陷及陷落地震，人類對(duì)水資源無(wú)節(jié)制的開(kāi)采引起的地面下沉，嚴(yán)重的環(huán)境污染及厄爾尼諾景象，人工改動(dòng)土坡外形呵斥的泥石流及土坡失穩(wěn)。詳細(xì)工程實(shí)例舉例如下：1963年10月9日意大利Vaiont〔瓦昂特〕高拱坎(265.5m)水庫(kù)上游水文地質(zhì)條件的改動(dòng)引起庫(kù)岸巨型滑坡，約2.38億立方米的土石體以95km/h的速度從大壩上游峽谷區(qū)的左岸滑入水庫(kù)，激起宏大波浪，巨浪高出水庫(kù)蓄水位260余米，超越壩頂100余米，過(guò)壩水流沖毀了位于其下游的5個(gè)村鎮(zhèn)，致使3000余人喪生；因水庫(kù)的建筑誘發(fā)地震在世界范圍內(nèi)多次發(fā)生，震級(jí)大于6級(jí)的就有四起：1962年3月19日發(fā)生于我國(guó)廣東省新豐江庫(kù)區(qū)的地震〔庫(kù)區(qū)主要巖石為花崗巖〕，震級(jí)6.1級(jí)；1963年9月23日發(fā)生于贊比亞和津巴布韋交界處的卡里巴水庫(kù)庫(kù)區(qū)的地震〔庫(kù)區(qū)主要巖石為片麻巖〕，震級(jí)6.1級(jí)；1966年2月5日發(fā)生于希臘克里馬斯塔庫(kù)區(qū)的地震〔庫(kù)區(qū)主要巖石為石灰?guī)r〕，震級(jí)6.3級(jí)；1967年12月10日發(fā)生于印度柯依納庫(kù)區(qū)的地震，震級(jí)6.5級(jí)；我國(guó)四川自貢在1954年和1965年兩次發(fā)生陷落地震；我國(guó)山西大范圍煤礦開(kāi)采給公路的平安營(yíng)運(yùn)和新線路的建立均呵斥極大的問(wèn)題；墨西哥的墨西哥城〔1910～1981年的70年間最大下沉量達(dá)890cm〕、我國(guó)的上?！?921～1965年的41年間市區(qū)平均下沉量300cm〕、西安、大同等城市均因地下水的大量開(kāi)采而呵斥了地面的大面積下沉，日本全國(guó)地面沉降區(qū)域達(dá)8450km2，80年代以來(lái)還在繼續(xù)擴(kuò)展；在美國(guó)，城市每天平均排放的廢棄物達(dá)640萬(wàn)噸，足足可以覆蓋1.6km2的土地達(dá)3m厚；1981年，我國(guó)排放的廢棄物達(dá)4.3億噸，給人們的生活環(huán)境呵斥了極大的污染，蒙受酸雨影響的農(nóng)田面積達(dá)960萬(wàn)畝；1988年黃浦江全年黑臭期到達(dá)歷史的最高紀(jì)錄229天；臺(tái)灣基隆河畔某地因修筑高速公路，在河岸旁的山腰處進(jìn)展開(kāi)挖，切斷了層狀巖體，導(dǎo)致該地于1974年9月發(fā)生滑坡，破壞了周圍的村莊、道路，阻斷了河流。三、學(xué)習(xí)要求與內(nèi)容課程內(nèi)容：根底地質(zhì)知識(shí)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)各種類型工程的地質(zhì)問(wèn)題工程地質(zhì)勘察方法工程地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)課程特點(diǎn)：內(nèi)容廣、概念多、實(shí)際性強(qiáng)學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)工程地質(zhì)學(xué)根本知識(shí)掌握分析和運(yùn)用地質(zhì)資料的方法處理實(shí)踐工程問(wèn)題地球在宇宙中是個(gè)極為普通的星球第1章礦物和巖石1.1地球概略從太空看地球地球外圈：地球構(gòu)造地殼地幔外核內(nèi)核地殼(crust)：由固體巖石構(gòu)成,平均厚度33km,分硅鋁層(花崗巖層)和硅鎂層(玄武巖層)。地幔(mantle)：上地幔是熔融形狀物質(zhì),能夠是巖漿的發(fā)源地；下地幔主要是由鐵鎂氧化物和硫化物組成。地核(core)：由比重較大的鐵鎳合金組成，平均密度大于10g/cm3。外核是液態(tài)的,內(nèi)核是固態(tài)。地殼運(yùn)動(dòng)主要原因于地幔物質(zhì)的對(duì)流。第二節(jié)主要造巖礦物一.學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)1.了解：地殼組成。2.了解：主要造巖礦物的意義。3.掌握：礦物定義、礦物主要物理性質(zhì)、主要造礦物的主要鑒定特征、巖石定義。二.考核內(nèi)容1.礦物定義、巖石定義。2.礦物主要物理性質(zhì)。3.主要造巖礦物的主要鑒定特征。地殼由巖石組成，巖石由礦物組成。礦物：具一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然元素和天然化合物。常見(jiàn)的幾種礦物石英方解石云母1.2主要造巖礦物〔一〕晶體形狀：晶體礦物：(組成礦物的質(zhì)點(diǎn)為有序陳列)非晶體礦物：(組成礦物的質(zhì)點(diǎn)為無(wú)序陳列)如:火山玻璃、膠體蛋白、水銀1.2.1礦物的物理性質(zhì)晶體礦物:單體：針狀、柱狀片狀、板狀立方體、菱面體、菱形十二面體集合體：纖維狀、鱗片狀、粒狀、塊狀、土狀、鐘乳狀石英單體石英塊狀集合體食鹽的晶格構(gòu)造和外形某些礦物的結(jié)晶構(gòu)造具有單向生長(zhǎng)的特性，常構(gòu)成針狀，柱狀，纖維狀的晶體。如角閃石〔針狀、柱狀〕，輝石〔短柱狀〕，石綿〔纖維狀〕。水晶：柱狀,長(zhǎng)石：板條狀水晶正長(zhǎng)石層狀結(jié)晶構(gòu)造的礦物，常構(gòu)成片狀，板狀的晶體。云母：片狀綠泥石：片狀石膏：板狀高嶺石：片狀〔<0.005mm〕石墨：片狀云母石膏特定的內(nèi)部結(jié)晶構(gòu)造還會(huì)構(gòu)成很特殊的晶體形狀。方解石：菱形六面體食鹽：立方體黃鐵礦：立方體。方解石黃鐵礦非晶質(zhì)火山玻璃：黑曜巖、松脂巖和珍珠巖等巖石的統(tǒng)稱。蛋白石：硅膠凝結(jié)而成，天然寶石，主要成分二氧化硅。針狀孔雀石柱狀輝銻礦柱狀綠柱石柱狀石英晶族柱狀石英晶洞板狀及柱狀正長(zhǎng)石片狀黑云母立方體黃鐵礦菱面體方解石菱面體冰洲石菱形十二面體石榴子石中國(guó)的常林鉆石鉆石鉆石石棉纖維狀集合體橄欖石粒狀集合體橄欖石飾品石英塊狀集合體赤鐵礦腎狀集合體高嶺石土狀集合體方解石鐘乳狀集合體〔二〕光學(xué)性質(zhì)：1.顏色：自色：礦物吸收某一波長(zhǎng)的光波后，其他光波的混合色。它色：礦物中混入色素離子的顏色。假色：礦物外表氧化反響后的顏色。2.條痕：礦物粉末的顏色。3.光澤：礦物外表反射光的才干：?jiǎn)误w光澤：晶面光澤：玻璃光澤、珍珠光澤斷口光澤：油脂光澤集合體光澤：絲絹光澤、土狀光澤透明4.透明度：礦物透射光的程度：半透明不透明紫色水晶褐色水晶煙灰色水晶水晶的顏色黃鐵礦外表的金黃色金屬光澤非金屬光澤玻璃光澤絲絹光澤油脂光澤土狀光澤珍珠光澤透明半透明不透明白色：方解石，白云石，斜長(zhǎng)石，滑石，高嶺石，白云母，石英〔乳白色或透明〕；方解石白云石斜長(zhǎng)石水晶黑色：角閃石，輝石，黑云母，電氣石；角閃石輝石電氣石黃色：黃鐵礦(銅黃色)，自然硫(淺黃色)，自然金。黃鐵礦自然硫自然金自然金紅色：正長(zhǎng)石(肉紅色)；剛玉(紅色的紅寶石)，辰砂(鮮紅色)，紅色電氣石；辰砂電氣石剛玉綠色：綠柱石，孔雀石，橄欖石，綠泥石(暗綠色)，磷綠鉛礦。綠柱石孔雀石磷綠鉛礦磷綠鉛礦藍(lán)色：藍(lán)晶石，藍(lán)銅礦；藍(lán)銅礦藍(lán)晶石紫色：水晶造巖礦物中，黑色和白色的礦物相對(duì)比較多一點(diǎn)。硬度12345678910代表礦物滑石石膏方解石螢石磷灰石正長(zhǎng)石石英黃玉剛玉金剛石〔三〕力學(xué)性質(zhì)1.硬度：抵抗外力刻劃的才干〔在晶面上〕“滑石方，螢磷長(zhǎng)，石英黃玉剛金剛〞硬度→礦物抵抗外力機(jī)械刻劃和磨擦的才干?；?硬度1)石膏(硬度2)方解石(硬度3)剛玉(硬度9)黃玉(硬度8)金剛石(硬度10)磷灰石(硬度5)石英(硬度7)螢石(硬度4)正長(zhǎng)石(硬度6)(為了方便鑒定，可利用指甲2.5，小鋼刀5~5.5作輔助規(guī)范確定相對(duì)硬度)摩氏硬度計(jì)在野外任務(wù)中，可用一些簡(jiǎn)便的隨身物件來(lái)測(cè)試硬度。物件指甲鑰匙玻璃鋼刀刃硬度2.52.5-35.56.5大多數(shù)礦物的硬度在7以下。測(cè)試硬度的簡(jiǎn)便物件2.解理：外力敲擊下，沿結(jié)晶薄弱面平行裂開(kāi)的性能。解理組數(shù)：1組2組3組解理交角角閃石：124o，56o輝石：87o，93o解理程度極完全解理：解理面完全光滑完全解理：解理面大部分平整光滑中等解理：解理面平整光滑較小，斷口發(fā)育無(wú)解理：解理面肉眼難見(jiàn)平整光滑處礦物內(nèi)部的解理景象礦物能夠在一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)方向上發(fā)育解理：一組解理、如云母。兩組解理:如長(zhǎng)石、角閃石、輝石方解石顯微鏡下的角閃石三組解理:如方解石。方解石的三組解理正長(zhǎng)石與斜長(zhǎng)石的兩組解理白云母一組解理白云母的極完全解理方解石的完全解理正長(zhǎng)石的中等解理橄欖石的無(wú)解理角閃石、普通輝石的解理交角8.斷口：礦物在外力敲擊下，沿恣意方向的裂開(kāi)：貝殼狀鋸齒狀參差狀平坦?fàn)睢菜摹称渌厥庑再|(zhì)：彈性撓性滑感可塑性磁性化學(xué)反響：方解石：遇HCL猛烈起泡白云石：遇鎂試劑變藍(lán)貝殼狀斷口9.密度：取決于組成元素的相對(duì)原子質(zhì)量和晶體構(gòu)造的嚴(yán)密程度。其它性質(zhì)：石墨導(dǎo)電，石棉絕緣，螢石發(fā)光，毒砂有嗅覺(jué)，自然硫可熄滅。三.常見(jiàn)礦物的簡(jiǎn)易鑒定1.淡色礦物：石英半透明斷口油脂光澤無(wú)解理正長(zhǎng)石硬度大肉紅色兩組解理斜長(zhǎng)石灰白色方解石菱面體遇HCL起泡硬度中等白云石彎曲菱面體遇鎂試劑變藍(lán)白云母薄片狀珍珠光澤白色彈性石膏硬度小絲絹光澤滑石有滑感高嶺石可塑性大石英單體柱狀石英晶族水晶塊狀石英正長(zhǎng)石斜長(zhǎng)石方解石方解石菱面體冰洲石白云石白云石彎曲的菱面體晶體白云石彎曲的菱面體晶體白云母白云母石膏石膏石膏雕塑滑石高嶺石及其制品蒙脫石伊利石2.暗色礦物：橄欖石顆粒狀半透明橄欖綠色輝石硬度大短柱狀解理交角近90o多為黑色角閃石長(zhǎng)柱狀解理交角124o黑綠色黑云母薄片狀彈性黑色珍珠光澤硬度小綠泥石薄片狀撓性墨綠色

橄欖石輝石輝石中的輝石角閃石角閃石角閃石閃長(zhǎng)巖中的角閃石黑云母綠泥石方鉛礦方鉛礦黑云母夜明珠主要造巖礦物肉眼鑒定特征礦物名稱顏色，形態(tài)，硬度等鑒定特征滑石白、灰、淡黃、淡綠色，片狀、致密塊狀，硬度1，臘狀光澤，摸之有滑感高嶺石白、因含雜質(zhì)可呈淺黃、淺褐色，土狀，硬度1-1.5綠泥石淺綠至深綠色，片狀，硬度2-2.5，珍珠或玻璃光澤黑云母深褐、黑色，片狀，硬度2.5-3，1組極完全解理，珍珠或玻璃光澤，薄片透明，有彈性白云母無(wú)色、銀白色，片狀，硬度2.5-3，1組極完全解理，珍珠或玻璃光澤，薄片透明，有彈性方解石白色，菱面體、粒狀，硬度3，3組完全解理，玻璃光澤，遇稀鹽劇烈起泡角閃石黑、黑綠色，針柱狀，硬度5-6，2組解理，玻璃光澤輝石黑色，短柱狀粒狀，硬度5-6，2組解理，玻璃光澤正長(zhǎng)石多為肉紅色，板條狀、粒狀，硬度6，2組解理，玻璃光澤斜長(zhǎng)石白色、灰白色，板條狀、粒狀，硬度6，2組解理，玻璃光澤黃鐵礦淺銅黃色，立方體、粒狀，硬度6-6.5，無(wú)解理，金屬光澤石英無(wú)色、煙灰色，粒狀、水晶六方柱狀，硬度7，無(wú)解理，玻璃或油脂光澤氧化物，如：石英,SiO2，剛玉,Al2O3；剛玉剛玉石英(水晶)水晶石英：無(wú)色、煙灰色，粒狀、水晶六方柱狀，硬度7，無(wú)解理，玻璃或油脂光澤。地殼組成礦物中最多的是硅酸鹽，如：高嶺石,Al3[Si4AlO10](OH)8長(zhǎng)石，(K,Ca,Na)[AlSi3O8]斜長(zhǎng)石正長(zhǎng)石正長(zhǎng)石：多為肉紅色，板條狀、