工程地質（第5版）教案全套 宓榮三 項目1-7 造巖礦物與巖石-工程地質勘察

石家莊鐵路職業(yè)技術學院教師課時授課計劃課程名稱授課班級授課時間教材版本工程地質西南交通大學出版社章節(jié)名稱項目一造巖礦物和巖石本次授課目的和要求：1．理解礦物（晶體）的形態(tài)和物理性質，理解主要硅酸鹽、碳酸鹽、氧化物造巖礦物的室內鑒定特征。2．理解巖漿巖、沉積巖、變質巖的成因、礦物成分、結構、構造、分類及代表性巖石的特征。了解巖漿巖的產狀。新課的重點和難點：重點:1、三大巖石的基本概念、結構和構造、常見巖石的性質和特征。2、用肉眼鑒定主要的造巖礦物和巖石的方法。難點：巖石結構和構造。課外作業(yè)：查閱工程地質精品課程網？本課小結與改進措施:利用多媒體課件將抽象的礦物巖石標本通過實物和圖片，以及錄象形象生動地展示給學生，學生易于理解，重點易于突破。難點是礦物的肉眼鑒定和巖石的結構、構造。這些必須結合野外實習積累經驗，才能認識。宓榮三編寫日期：任務一造巖礦物任務一造巖礦物一、礦物的基本概念二、礦物的物理力學性質三、常見的造巖礦物

一、礦物的基本概念礦物的基本概念礦物:存在于地殼中的具有一定化學成分和物理性質的自然元素和化合物，稱為礦物。造巖礦物:構成巖石的礦物，稱為造巖礦物。結晶質:組成礦物的元素質點（離子、原子或分子），在礦物內部按一定的規(guī)律排列，形成穩(wěn)定的結晶格子構造，在生長過程中如條件適宜，能生成具有一定幾何外形的晶體。次生礦物:當外界條件改變到一定程度后，礦物原來的成分、內部構造和性質就會發(fā)生變化，形成新的礦物稱為次生礦物。二、礦物的物理力學性質礦物的物理力學性質，決定于礦物的化學成分和內部構造。由于不同礦物的化學成分或內部構造不同，因而反映出不同的物理力學性質。所以，礦物的物理力學性質，是鑒別礦物的重要依據。光學性質力學性質其他（一）（一）光學性質1．顏色

礦物的顏色，是礦物對可見光波的吸收作用產生的。按成色原因，有自色、他色、假色之分。自色：是礦物固有的顏色，顏色比較固定。一般來說，含鐵，錳多的礦物，如黑云母、普通角閃石、普通輝石等，顏色較深；含硅、鋁、鈣等成分多的礦物，如石英、長石、方解石等，顏色較淺。他色：是礦物混入了某些雜質所引起的，與礦物的本身性質無關。他色不固定，對鑒定礦物沒有很大意義。假色：是由于礦物內部的裂隙或表面的氧化薄膜對光的折射、散射所引起的。如方解石解理面上常出現的虹彩；斑銅礦表面常出現斑駁的藍色和紫色。（一）（一）光學性質2．光澤

礦物表面呈現的光亮程度，稱為光澤。它是礦物表面的反射率的表現。按其反射強弱程度，分金屬光澤、半金屬光澤和非金屬光澤。造巖礦物絕大部分屬于非金屬光澤。玻璃光澤：反光如鏡，如長石、方解石解理面上呈現的光澤。珍珠光澤：象珍珠一樣的光澤，如云母等。絲絹光澤：纖維狀或細鱗片狀礦物，形成絲絹般的光澤，如纖維石膏和絹云母等。油脂光澤：礦物表面不平，致使光線散射，如石英斷口上呈現的光澤。蠟狀光澤：石蠟表面呈現的光澤，如蛇紋石、滑石等致密塊體礦物表面的光澤。土狀光澤：礦物表面暗淡如土，如高嶺石等松細粒塊體礦物表面所呈現的光澤。（一）（一）光學性質3．條痕

礦物在無釉瓷板上摩擦時所留下的粉末痕跡，它是指礦物粉末的顏色。對不透明礦物的鑒定很重要。（二）力學性質（二）力學性質

1．硬度

礦物抵抗外力刻劃、研磨的能力，稱為硬度。硬度是礦物的一個重要鑒定特征。在鑒別礦物的硬度時，是用兩種礦物對刻的方法來確定礦物的相對硬度。摩氏硬度計：是硬度對比的標準，從軟到硬依次由下列10種礦物組成，稱為摩氏硬度計。（1）滑石（2）石膏（3）方解石（4）螢石（5）磷灰石（6）正長石（7）石英（8）黃玉（9）剛玉（10）金剛石2．解理、斷口

礦物受打擊后，能沿一定方向裂開成光滑平面的性質，稱為解理。裂開的光滑平面稱為解理面。不具方向性的不規(guī)則破裂面，稱為斷口。

根據解理出現方向的數目，有一個方向的解理，如云母等；有兩個方向的解理，如長石等；有三個方向的解理，如方解石等。據解理的完全程度，可將解理分為以下幾種：極完全解理極：易裂開成薄片，解理面大而完整，平滑光亮，如云母。完全解理：沿解理方向開裂成小塊，解理面平整光亮，如方解石。中等解理：既有解理面，又有斷口，如正長石。不完全解理：常出現斷口，解理面很難出現，如磷灰石。

礦物解理的完全程度和斷口是互相消長的，解理完全時則不顯斷口。（三）形態(tài)特征（三）形態(tài)特征

由于礦物的化學成分、內部排列構造不同，其外形特征也不同。

1．單體礦物形態(tài)：單向延長類型：晶體向一個方向發(fā)育，形成柱狀、針狀、纖維狀。如纖維狀石膏、角閃石等；雙向延長類型：晶體向兩個方向發(fā)育，形成板狀、片狀。如板狀石膏、云母、重晶石等；三向延長類型：晶體向三個方向發(fā)育，形成立方體、八面體等。如黃鐵礦、橄欖石。22．集合體的形態(tài)晶簇：在巖石空洞或裂隙中以共同的基底生長許多單晶。如石英晶簇、方解石晶簇；纖維狀：由許多針狀礦物或柱狀礦物平行排列。如纖維石膏；粒狀：大小略等，不具一定規(guī)律，聚合而成的形狀。鮞狀：膠體圍繞一個質點凝聚而成一個結核，形似魚卵。如鮞狀赤鐵礦；鐘乳狀：石鐘乳、石筍等；土狀：細小顆粒聚集體的形狀。如高齡土；塊狀：無特征；如蛋白石等。（四）其他性質（四）其他性質

如滑石的滑膩感，方解石遇鹽酸起泡等，都可作為鑒別這種礦物的特征。

常見的造巖礦物常見的造巖礦物礦物的鑒定方法：1.主要是運用礦物的形態(tài)以及礦物的物理性質等特征來鑒定的。一般可以先從形態(tài)著手、然后再進行光學性質、力學性質及其他性質的鑒別。

2.對礦物的物理性質進行測定時，應找礦物的新鮮面，這樣試驗的結果才會正確，因風化面上的物理性質已改變了原來礦物的性質，不能反映真實情況。

3.在使用礦物硬度計鑒定礦物硬度時，可以先用小刀（其硬度在5度左右），如果礦物的硬度大于小刀，這時再用硬度大于小刀的標準硬度礦物來刻劃被測定的礦物，以便能較快的進行。

4.在自然界中也有許多礦物，它們之間在形態(tài)、顏色、光澤等方面有相同之處，但一種礦物確具有它自己的特點，鑒別時應利用這個特點，即可較正確地鑒別礦物。任務三沉積巖任務三沉積巖一、沉積巖成因二、沉積巖的物質組成、分類三、沉積巖的結構構造四、常見的沉積巖一、沉積巖的成因一、沉積巖的成因成巖環(huán)境：地表溫度不高壓力不大成巖過程：巖石風化分解成碎屑或粘土礦物搬運沉積壓密、膠結、重結晶成巖

二、物質組成與分類1.物質組成：碎屑物質（物理風化作用產生）原生礦物碎屑：石英、長石、云母等粘土礦物（化學風化作用產生）次生礦物：高嶺石、水云母等親水礦物化學沉積礦物（純化學作用或生物化學作用）溶液中產生：方解石、石膏、石鹽等有機質及生物殘?。ㄓ袡C化學變化而成）貝殼、泥碳等其他物質2.沉積巖的分類碎屑巖類：碎屑物質組成礫巖、砂巖、粉砂巖等粘土巖類：粘土礦物組成泥巖、頁巖等化學及生物巖類：灰?guī)r、白云巖v三、結構和構造1.結構：物質組成、顆粒大小及其形狀等方面的特點。碎屑結構泥質結構結晶結構生物結構（（1）碎屑結構：碎屑+膠結物v按碎屑大小分礫狀結構：粒徑大于2mm砂質結構：粒徑介于0.05~2mm粗粒結構：0.5~2mm中粒結構：0.25~0.5mm細粒結構：0.05~0.25mm粉砂質結構：粒徑介于0.005~0.05mmv按膠結物成分分硅質膠結：石英及其他二氧化硅膠結顏色淺、強度高鐵質膠結：鐵的氧化物及氫氧化物膠結顏色深（紅色）、強度次于硅質膠結鈣質膠結：方解石、碳酸鈣等膠結顏色淺、強度低泥質膠結：粘土礦物膠結顏色不定，強度最低（2（2）泥質結構：全部為粒徑小于0.005mm的粘土礦物構成。泥巖、頁巖等（3）結晶結構：在溶液中沉淀重結晶灰?guī)r、白云巖等（4）生物結構：由生物遺體或碎片組成貝殼結構、珊瑚結構2.沉積巖的構造：組成成分的空間分布及其相互間的排列關系層理構造為沉積巖的主要構造沉積環(huán)境變化，導致巖石的顆粒大小、形狀、顏色、成分上發(fā)生變化，從而具有成層性稱為層理構造。水平層理斜層理交錯層理層面：層與層之間的界面特征：波痕、雨痕、泥裂等生物化石巖層：兩個層面間成分基本均勻一致的巖石。巖層的形態(tài)：正常層、夾層、變薄、尖滅、透鏡體

項目四變質巖項目四變質巖主要內容：變質巖的概念變質作用的因素變質巖的特征（礦物成分、結構構造）常見的變質巖一、變質巖的概念一、變質巖的概念變質巖是由原來的巖石（巖漿巖、沉積巖、變質巖）在地殼中受到高溫、高壓及化學成分加入的影響，在固體狀態(tài)下發(fā)生礦物成分及結構構造變化后形成的新的巖石。二、變質作用的因素二、變質作用的因素1.高溫作用：促使巖石發(fā)生重結晶，形成新的結晶結構（如石灰?guī)r大理巖）促使礦物間的化學反應，生成變質礦物熱源：熾熱的巖漿、地殼深處的高溫、構造運動帶來的熱能

2.高壓壓力的來源：上覆巖層重量產生的靜壓力構造運動或巖漿活動產生的橫向擠壓力高壓的作用：空隙減小，變得致密塑性增強，比重變大巖石發(fā)生變形破裂（碎裂結構）形成片理構造3.新的化學成分的加入作用：形成新的變質礦物來源：巖漿活動的熱液和揮發(fā)性氣體注：上述各原因是共同作用的。四、常見的變質巖

四、常見的變質巖三、變質巖的一般特征1.礦物成分原巖礦物：石英、長石、云母等變質礦物：滑石、綠泥石、蛇紋石等2.結構一般是結晶結構，是由于重結晶而成（變晶結構、變余結構）3.構造：主要為片理構造和塊狀構造。（板狀構造、千枚狀構造、片狀構造、片麻狀構造）石家莊鐵路職業(yè)技術學院教師課時授課計劃課程名稱授課班級授課時間教材版本工程地質西南交通大學出版社章節(jié)名稱項目二地質構造任務一地質作用任務二地質年代本次授課目的和要求：1．理解相對地質年代及其確定方法，理解地質年代單位及地質年代表中各地質年代的名稱及先后順序。知道絕對地質年代，了解地層年代單位。2.了解地質作用的類型。新課的重點和難點：重點：相對地質年代確定方法，地質年代單位；難點：地層地質年代的方法確定。課外作業(yè)：查閱大科普網—工程地質學？本課小結與改進措施：地質作用是一綜合概念，涉及本章內容主要是內力地質作用，學生先掌握地質作用的概念和類型，學完本章就會有清晰的理解。對于相對地質年代，利用測量知識解釋，學生理解較快。宓榮三任務一地質作用任務一地質作用主要內容:一、地質作用的概念二、地質作用的能源三、外力地質作用四、內力地質作用一、地質作用的概念1、地質營力一、地質作用的概念1、地質營力地質學中把產生地質作用的力量稱為地質營力（自然動力）2、地質作用——由于自然動力（地質營力）所引起地殼物質組成、內部結構和地表形態(tài)變化與發(fā)展的作用。3、地質現象——地質作用所產生的現象就叫地質現象。是地質作用的客觀紀錄。（附照片）如流水地質作用產生的沖溝、峽谷、瀑布；構造運動產生的巖石變形等地質現象。只有學會了認識各種地質現象，才能夠透過地質現象了解地質作用的本質，分析地質歷史變化發(fā)展情況。二、地質作用的能源二、地質作用的能源產生地質營力的能源（動力來源）：一是地球內部的能量（內能），二是地球外部的能量（外能）。1、地球內能a.地球自轉所產生的旋轉能（附圖）b.地球內放射性元素蛻變產生的放射能c.地球內部物質所產生的重力能、對流能d.地球內部物質的化學能、結晶能2、地球外能（附圖）a.太陽輻射能和日月引力能以及由此引起的水的動能、風能等。b.生物能。

三、三、外力地質作用外力地質作用——作用在地殼表層、由地球外能及部分內能（地表物質的重力能、結晶能、化學能等）引起的地質作用。能使地表形態(tài)發(fā)生變化和地殼表層化學元素的遷移、分散和富集。按其作用方式分為：（1）風化作用；（2）剝蝕作用；（3）搬運作用；（4）沉積作用；（5）重力地質作用；（6）成巖作用。四、內力地質作用四、內力地質作用內力地質作用——地球的內能引起地殼物質成分、地殼內部構造、地表形態(tài)發(fā)生變化的地質作用。包括地殼運動、地震作用、巖漿作用和變質作用。（1）地殼運動；（2）地震作用；（3）巖漿作用：噴出作用(火山作用)；為侵入作用。（4）變質作用：為接觸變質作用；動力變質作用；區(qū)域變質作用；混合巖化作用。2.裂隙的工程地質評價（1）有利于開挖；（2）破壞了巖體的整體性；（3）促進了風化速度；（4）增強了巖體的透水性；（5）降低了強度和穩(wěn)定性。

3.裂隙調查、統(tǒng)計和表示方法調查方法：調查裂隙時，應先在工點選擇一具有代表性的基巖露頭，對一定面積內的裂隙，按表3-1所列內容進行測量，同時要注意研究裂隙的成因和填充情況。測量裂隙產狀的方法和測量巖層產狀的方法相同。統(tǒng)計方法：統(tǒng)計方法：統(tǒng)計裂隙，有各種不同的圖式。裂隙玫瑰圖就是其中比較常用的一種。裂隙玫瑰圖可以用裂隙走向編制，也可以用裂隙傾向編制。其編制方法如下：

1）裂隙走向玫瑰圖

（1）在一任意半徑的半圓上，畫上刻度網。

（2）把所測得的裂隙按走向以每5°或每10°分組，統(tǒng)計每一組內的裂隙數并算出其平均走向。

（3）自圓心沿半徑引射線，射線的方位代表每組裂隙平均走向的方位，射線的長度代表每組裂隙的條數。

（4）然后用折線把射線的端點連接起來，即得裂隙走向玫瑰圖。

2）裂隙傾向玫瑰圖

（1）先將測得的裂隙，按傾向以每5°或每10°分組。（2）統(tǒng)計每一組內裂隙的條數，并算出其平均

傾向。

（3）用繪制走向玫瑰圖的方法，在注有方位的圓周上，根據平均傾向和裂隙的條數，定出各組相應的點子。

（4）用折線將這些點子連接起來，即得裂隙傾向玫瑰圖。評價方法：評價方法：發(fā)育程度的表示：裂隙率：巖石中裂隙的面積與巖石總面積的百分比。裂隙頻率：在長度上，每米通過的裂隙數量。具體發(fā)育程度，不同的系統(tǒng)具有不同的評價方法，書中所列為公路系統(tǒng)的評價方法。

三、斷層三、斷層1、概念巖體受力作用斷裂后，兩側巖塊沿斷裂面發(fā)生了顯著的位移，稱為斷層。2.斷層要素斷層面破碎帶斷層線上盤和下盤斷距2.斷層的基本類型根據兩盤相對位移的情況分為：正斷層、逆斷層、平移斷層。1)正斷層：上盤下降，上盤上升，拉張力及重力作用。特點：規(guī)模小、斷層線平直、斷層面較陡。2)逆斷層：上盤上升，下盤下降,，水平擠壓力形成。特點:斷層線的方向常與巖層走向或褶皺軸的走向一致;斷層面傾角陡緩都有;規(guī)模較大。3)平推斷層(平移斷層)：兩盤發(fā)生相對水平位移，水平扭應力。3.斷層的組合斷層的分布不是孤立的,某區(qū)域受力的作用,各構造依一定的力學性質、以一定的方式有規(guī)律的組合在一起。組合形式：階狀斷層地嶄（凹陷地帶）地壘（塊狀山地）迭瓦式構造4.工程地質評價

（1）強烈的斷裂變動，致使巖體裂隙增多、巖石破碎、風化嚴重、地下水發(fā)育，從而降低了巖石的強度和穩(wěn)定性，對工程建筑造成了各種不利的影響。

（2）在公路工程建設中，如確定路線布局、選擇橋位和隧道位置時，要盡量避開大的斷層破碎帶。

（3）在研究路線布局，特別在安排河谷路線時，要注意河谷地貌與斷層構造的關系。當路線與斷層走向平行，路基靠近斷層破碎帶時，由于開挖路基，容易引起邊坡發(fā)生大規(guī)模坍塌，直接影響施工和公路的正常使用。（4）在進行大橋橋位勘測時，要注意查明橋基部分有無斷層存在，及其影響程度如何）以便根據不同情況，在設計基礎工程時采取相應的處理措施。

（5）在斷層發(fā)育地帶修建隧道，是最不利的一種情況。由于巖層的整體性遭到破壞，加之地面水或地下水的侵入，其強度和穩(wěn)定性都是很差的，容易產生洞頂坍落，影響施工安全。

（6）當隧道軸線與斷層走向平行時，應盡量避免與斷層破碎帶接觸。隧道橫穿斷層時，雖然只有個別段落受斷層影響，但因地質及水文地質條件不良，必須預先考慮措施，保證施工安全。特別當斷層破碎帶規(guī)模很大，或者穿越斷層帶時，會使施工十分困難，在確定隧道平面位置時，要盡量設法避開。5.5.斷層的野外識別

識別依據：

（1）改變原有地層的分布規(guī)律，

（2）斷層面及其相關部分形成各種伴生構造，

（3）并形成與斷層構造有關的地貌現象。識別方法：地貌特征：斷層崖，斷層三角面地形；

溝谷或峽谷地形。

山脊錯斷、錯開，河谷跌水瀑布，河谷方向發(fā)生突然轉折等。地層特征：地層特征：巖層發(fā)生重復或缺失，巖脈被錯斷，巖層沿走向突然發(fā)生中斷，

與不同性質的巖層突然接觸等。斷層的伴生構造現象：巖層牽引彎曲斷層角礫、糜棱巖、斷層泥斷層擦痕地下水的出露特點任務二地質年代及其特征主要內容：地質年代地質年代的確定方法地層單位第四紀地質特征一、一、地質年代（一）地質年代的作用地球發(fā)展的時間段落稱為地質年代；地質圖、地質構造等的需要。（二）地質年代的分類相對地質年代：確切時間，不說明過程；絕對地質年代：說明先后順序，相對新老關系。二、巖層相對地質年代的確定方法二、巖層相對地質年代的確定方法（一）沉積巖相對地質年代的確定方法1.地層對比法：沉積的順序作為對比的基礎自然順序：先沉積在下，后沉積在上；構造運動后：抓層面特征。2.地層接觸關系法接觸關系：整合接觸；不整合接觸——假整合（沉積間斷）、角度不整合（構造運動）。確定方法：不整合面以下的先沉積，以上的后沉積。3.巖性對比法：以巖石的組成、結構、構造等方面的特點作為對比的基礎，相同的巖性的地質年代相同（一定區(qū)域內）。4.古生物化石方法：生物的演化規(guī)律由低級到高級，由簡單到復雜（二）巖漿巖相對地質年代的確定方法（二）巖漿巖相對地質年代的確定方法巖漿巖無層理、無化石，要確定其地質年代，依據與沉積巖的接觸關系。1.侵入接觸：巖漿巖侵入到沉積巖之中，則巖漿巖晚于被侵入巖石。2.沉積接觸：巖漿巖經風化剝蝕后，又繼續(xù)接受沉積，則巖漿巖早于上覆沉積巖。三、地層年代的單位與地層單位三、地層年代的單位與地層單位劃分依據：地殼運動和生物的演化；地層單位：表示空間（宇）、界、系、統(tǒng)；地質年代單位：表示時間（宙）、代、紀、世；地質年代表（熟記）倒背（從老到新）。四、四、地質構造運動定義：地殼受到各種內外力影響，不斷地在運動著，表現為巖漿活動、火山作用、地震、褶曲、斷裂等，這些統(tǒng)稱為地質構造運動。運動方式：水平運動：拉長、擠壓，地層發(fā)生彎曲、斷裂，使地表起伏，稱為造山運動。垂直運動：長期交替升降，造成隆起、拗陷，使海陸變遷，稱為造陸運動。石家莊鐵路職業(yè)技術學院教師課時授課計劃課程名稱授課班級授課時間教材版本工程地質西南交通大學出版社章節(jié)名稱 項目二地質構造任務三巖層產狀任務四褶皺構造 本次授課目的和要求：理解巖層的走向、傾向及傾角等三要素。2.了解產狀的量測表示。3.理解褶曲類型向斜、背斜，了解褶曲要素，理解褶皺按軸面與兩翼產狀以及按樞紐產狀分類，知道褶皺按剖面形態(tài)及長短軸之比的分類。理解褶皺的野外識別，了解褶皺構造對工程的影響。新課的重點和難點：重點：巖層產狀三要素;褶皺（向斜及背斜）及其按軸面和兩翼產狀分類；難點：褶皺的野外識別。課外作業(yè)：查閱大科普網—工程地質學？宓榮三任務三巖層產狀任務四褶皺構造主要內容：水平構造單斜構造褶皺構造斷裂構造不整合巖石與巖體的工程地質性質概述地質構造：構造變形在巖層和巖體中遺留下來的各種構造行跡。特點：規(guī)模大小不一；在形成、發(fā)展和空間分布上，有規(guī)律性；區(qū)域構造的復雜性。

……………§§3.1水平構造和單斜構造一、基本概念水平構造：未經構造變動的巖層，其形成的原始產狀是水平的，先沉積在下，后沉積在上，稱為水平構造。單斜構造：原來水平的地層，在受到地殼運動的影響后，巖層向同一個方向傾斜，稱為單斜構造。（褶皺的一翼、斷層的一盤等）。二、巖層產狀二、巖層產狀巖層產狀：巖層的空間位置；產狀三要素：走向、傾向、傾角；走向：巖層層面與水平面交線的方位角表示巖層的空間延伸方向；傾向：表示巖層的傾斜方向與走向垂直；傾角：巖層層面與水平面的夾角（銳角）。三、巖層產狀的測定及表示方法三、巖層產狀的測定及表示方法測定：用地質羅盤測定方法：如圖所示表示方法：表達一組走向為北西320°，傾向南西230°，傾角35°的巖層時：1.N320°W,S230°W,D35°2.SW230°D35°3.230°D35°§§3.2褶皺構造褶皺構造：地層受構造應力的強烈作用，使巖層形成一系列的波狀彎曲而未喪失其連續(xù)性的構造。一、褶曲一、褶曲褶皺構造中的一個彎曲褶曲要素：核部：最中心的巖層翼：核部兩側，向不同方向傾斜的部分軸面：平分兩翼的面假想面軸：軸面與水平面的交線樞紐：軸面與同一巖層的交線二、褶曲的類型二、褶曲的類型1.基本類型：向斜、背斜向斜：巖層向上拱起的彎曲。剝蝕后：中間的地層新，兩側地層老。（老包新）背斜：巖層向下凹的彎曲。剝蝕后：中間的地層老，兩側地層新。（新包老）2.按軸面的產狀分：直立褶曲傾斜褶曲倒轉褶曲平臥褶曲3.按樞紐的產狀分：水平褶曲傾伏褶曲：樞紐向一端傾伏，在轉折端閉合傾伏方向的判斷：傾伏方向的判斷：轉折端：由一翼彎向另一翼的曲線部分。背斜：傾伏方向為轉折端的尖端的指向。（外傾轉折）向斜：傾伏方向為轉折端的尖端的指向的反方向。（內傾轉折）4.按軸的長度分：長寬比大于10：1線形褶曲長寬比介于10：1~3：1之間長圓形褶曲短向斜短背斜長寬比小于3：1圓形褶曲穹?。ū承保嬙炫璧兀ㄏ蛐保┤Ⅰ薨櫂嬙烊?、褶皺構造兩個或兩個以上褶曲構造的組合。四、褶皺構造的工程地質評價翼：單斜傾斜巖層對建筑物的地基一般無不良影響傾斜巖層對深路塹、高邊坡，一般垂直于巖層走向較好，如平行于巖層走向，可能會誘發(fā)地質災害。傾斜巖層對隧道來講，一般會造成受力不勻等問題。核部受力集中部位，巖層一般比較破碎，在實際工程中，會帶來防水問題、隧道冒頂等問題。五、褶皺的野外觀察：五、褶皺的野外觀察：褶皺的形態(tài)：一般背斜為山，向斜為谷，但也有向斜山、背斜谷的地貌。因此野外判斷，應從地層特征上進行識別。野外工作方法：穿越法：垂直巖層走向進行觀察（可以看到很多地層）追索法：平行于巖層走向。（只看到一種地層）石家莊鐵路職業(yè)技術學院教師課時授課計劃課程名稱授課班級授課時間教材版本工程地質西南交通大學出版社章節(jié)名稱 項目二地質構造任務五斷裂構造 本次授課目的和要求：理解張節(jié)理、剪節(jié)理的特征，知道節(jié)理發(fā)育程度等級，了解節(jié)理調查與統(tǒng)計，了解斷層要素，理解斷層類型，理解斷層野外識別（證據），了解斷層對工程的影響。新課的重點和難點：重點：節(jié)理的力學分類和斷層的野外識別；難點：斷層的野外識別。課外作業(yè)：查閱中國科普城－斷層或相關網站。本課小結與改進措施：通過多媒體模擬教學，學生理解很快，對于斷層野外識別可強調其地貌地層相關內容，學生需要記憶。等到野外學生理解會更深一步，此課應滲透一點地質圖的知識，以利于地質圖的理解。此課應滲透一點地質圖的知識，以利于地質圖的理解。宓榮三任務五斷裂構造任務五斷裂構造主要內容:斷裂概念裂隙(定義、類型、工程評價、調查統(tǒng)計方法）斷層（定義、斷層要素、類型、野外識別等）一、斷裂構造：構成地殼的巖體，受力作用發(fā)生變形，當變形達到一定程度后，使巖體的連續(xù)性和完整性遭到破壞，產生各種大小不一的斷裂，稱為斷裂構造。根據斷裂后兩側巖塊相對位移的情況，斷裂構造又分為裂隙和斷層二、裂隙二、裂隙又稱為節(jié)理，是沒有顯著位移的小型斷裂構造。1.裂隙的類型按成因：構造裂隙非構造裂隙v構造裂隙：是巖體受地應力作用，隨巖體變形而產生的裂隙。特點：成因上與相關構造有密切聯(lián)系；空間分布上有一定的規(guī)律性。分類：張性裂隙：張開較寬，斷裂面粗糙，間距較大，分布不勻，延伸不遠。常出現在背斜和向斜的軸部。扭（剪）性裂隙：平直閉合，分布較密，延伸較遠、深，裂隙面光滑，有擦痕。常出現在褶曲的翼部和斷層附近。

v非構造裂隙由成巖作用、外動力、重力等非構造因素形成的裂隙。分類：風化裂隙原生裂隙卸荷裂隙特點：分布凌亂、沒有規(guī)律性2.裂隙的工程地質評價（1）有利于開挖；（2）破壞了巖體的整體性；（3）促進了風化速度；（4）增強了巖體的透水性；（5）降低了強度和穩(wěn)定性。3.裂隙調查、統(tǒng)計和表示方法調查方法：調查裂隙時，應先在工點選擇一具有代表性的基巖露頭，對一定面積內的裂隙，按表3-1所列內容進行測量，同時要注意研究裂隙的成因和填充情況。測量裂隙產狀的方法和測量巖層產狀的方法相同。統(tǒng)計方法：統(tǒng)計方法：統(tǒng)計裂隙，有各種不同的圖式。裂隙玫瑰圖就是其中比較常用的一種。裂隙玫瑰圖可以用裂隙走向編制，也可以用裂隙傾向編制。其編制方法如下：

1）裂隙走向玫瑰圖

（1）在一任意半徑的半圓上，畫上刻度網。

（2）把所測得的裂隙按走向以每5°或每10°分組，統(tǒng)計每一組內的裂隙數并算出其平均走向。

（3）自圓心沿半徑引射線，射線的方位代表每組裂隙平均走向的方位，射線的長度代表每組裂隙的條數。

（4）然后用折線把射線的端點連接起來，即得裂隙走向玫瑰圖。

2）裂隙傾向玫瑰圖

（1）先將測得的裂隙，按傾向以每5°或每10°分組，

（2）統(tǒng)計每一組內裂隙的條數，并算出其平均

傾向。

（3）用繪制走向玫瑰圖的方法，在注有方位的圓周上，根據平均傾向和裂隙的條數，定出各組相應的點子。

（4）用折線將這些點子連接起來，即得裂隙傾向玫瑰圖。評價方法：評價方法：發(fā)育程度的表示：裂隙率：巖石中裂隙的面積與巖石總面積的百分比。裂隙頻率：在長度上，每米通過的裂隙數量。具體發(fā)育程度，不同的系統(tǒng)具有不同的評價方法，書中所列為公路系統(tǒng)的評價方法。三、斷層三、斷層巖體受力作用斷裂后，兩側巖塊沿斷裂面發(fā)生了顯著的位移，稱為斷層。1.斷層要素斷層面破碎帶斷層線上盤和下盤斷距2.斷層的基本類型根據兩盤相對位移的情況:正斷層逆斷層平移斷層1)正斷層上盤下降,上盤上升拉張力及重力作用特點：規(guī)模小斷層線平直斷層面較陡2)逆斷層上盤上升,下盤下降,水平擠壓力形成。特點:斷層線的方向常與巖層走向或褶皺；軸的走向一致;斷層面傾角陡緩都有;規(guī)模較大。3)平推斷層(平移斷層)兩盤發(fā)生相對水平位移水平扭應力3.斷層的組合斷層的分布不是孤立的,某區(qū)域受力的作用,各構造依一定的力學性質、以一定的方式有規(guī)律的組合在一起。組合形式：階狀斷層地嶄（凹陷地帶）地壘（塊狀山地）迭瓦式構造4.工程地質評價

（1）強烈的斷裂變動，致使巖體裂隙增多、巖石破碎、風化嚴重、地下水發(fā)育，從而降低了巖石的強度和穩(wěn)定性，對工程建筑造成了各種不利的影響。

（2）在公路工程建設中，如確定路線布局、選擇橋位和隧道位置時，要盡量避開大的斷層破碎帶。

（3）在研究路線布局，特別在安排河谷路線時，要注意河谷地貌與斷層構造的關系。當路線與斷層走向平行，路基靠近斷層破碎帶時，由于開挖路基，容易引起邊坡發(fā)生大規(guī)模坍塌，直接影響施工和公路的正常使用。（（4）在進行大橋橋位勘測時，要注意查明橋基部分有無斷層存在，及其影響程度如何）以便根據不同情況，在設計基礎工程時采取相應的處理措施。

（5）在斷層發(fā)育地帶修建隧道，是最不利的一種情況。由于巖層的整體性遭到破壞，加之地面水或地下水的侵入，其強度和穩(wěn)定性都是很差的，容易產生洞頂坍落，影響施工安全。

（6）當隧道軸線與斷層走向平行時，應盡量避免與斷層破碎帶接觸。隧道橫穿斷層時，雖然只有個別段落受斷層影響，但因地質及水文地質條件不良，必須預先考慮措施，保證施工安全。特別當斷層破碎帶規(guī)模很大，或者穿越斷層帶時，會使施工十分困難，在確定隧道平面位置時，要盡量設法避開。5.5.斷層的野外識別

識別依據：

（1）改變原有地層的分布規(guī)律；

（2）斷層面及其相關部分形成各種伴生構造；

（3）并形成與斷層構造有關的地貌現象。識別方法：地貌特征：斷層崖，斷層三角面地形；溝谷或峽谷地形。

山脊錯斷、錯開，河谷跌水瀑布，河谷方向發(fā)生突然轉折等。地層特征：地層特征：巖層發(fā)生重復或缺失，巖脈被錯斷，巖層沿走向突然發(fā)生中斷，與不同性質的巖層突然接觸等。斷層的伴生構造現象：巖層牽引彎曲斷層角礫、糜棱巖、斷層泥斷層擦痕地下水的出露特點石家莊鐵路職業(yè)技術學院教師課時授課計劃課程名稱授課班級授課時間教材版本工程地質西南交通大學出版社章節(jié)名稱 項目二地質構造任務六地質圖 本次授課目的和要求：1.了解地質圖的內容；2.掌握各種地質現象在地質圖上的表示方法；3.了解地質剖面圖的制作步驟；4.掌握閱讀地質圖步驟。新課的重點和難點：重點：地質圖的閱讀；難點：各種地質現象在地質圖中的表示。課外作業(yè)：查閱/webclass/gchdzh/4kcsz/26.htm思考題1.傾斜巖層的產狀特點它在地質圖上的界線如何受地形影響?2.巖層接觸關系有幾種，角度不整合與平行不整合有何差異?本課小結與改進措施：地質圖是反映各種地質現象的圖件。它是用規(guī)定的符號、顏色將各種地質資料按比例投影到平面上，故是一種平面圖。學生應多做練習，并與測量知識聯(lián)系，對于各種地質現象的表示應符號，應讓學生記牢。以后課上多提問！宓榮三一、不整合的概念一、不整合的概念形成年代不相連續(xù)的兩套巖層重疊在一起的現象，這種構造形跡，稱為不整合。不整合不同于褶皺和斷層，它是一種主要由地殼的升降運動產生的構造形態(tài)。二、整合與不整合二、整合與不整合

原因：在地殼上升的隆起區(qū)域發(fā)生剝蝕，在地殼下降的凹陷區(qū)域產生沉積。

1.整合接觸：沉積區(qū)處于相對穩(wěn)定階段，沉積區(qū)連續(xù)不斷地進行著堆積，這樣，堆積物的沉積次序是銜接的，產狀是彼此平行的，在形成的年代上也是順次連續(xù)的，巖層之間的這種接觸關系。稱為整合接觸。2.不整合接觸

由于沉積過程發(fā)生問斷，所以巖層在形成年代上是不連續(xù)的，中間缺失沉積間斷期的巖層，巖層之間的這種接觸關系，稱為不整合接觸。三、不整合的類型三、不整合的類型平行不整合：產狀一致，沉積年代不連續(xù)。原因：不整合沉積之前，構造運動以垂直升降為主。角度不整合：產狀不一致。原因：不整合沉積之前，構造運動有褶皺，有斷層，運動形式以水平擠壓為主。四、工程地質評價四、工程地質評價（1）不整合面，是下伏古地貌的剝蝕面，它一則常有比較大的起伏，同時常有風化層或底礫存在，層問結合差，地下水發(fā)育；

（2）當不整合面與斜坡傾向一致時，如開挖路基，經常會成為斜坡滑移的邊界條件，對工程建筑不利。石家莊鐵路職業(yè)技術學院教師課時授課計劃課程名稱授課班級授課時間教材版本工程地質西南交通大學出版社章節(jié)名稱項目三地表水的地質作用任務一風化作用本次授課目的和要求：理解風化作用的類型；熟悉巖石風化程度的劃分，掌握風化的產物的特征。新課的重點和難點：重點風化作用類型，風化程度分級；難點：風化作用的產物產物特征。課外作業(yè)：查閱觀察周圍的風化現象，了解風化產物與工程的關系。本課小結與改進措施當巖石處在風化它的環(huán)境條件下時，它是很穩(wěn)定的，但一旦條件發(fā)生的變化，為了在新的條件下達到平衡，巖石必然發(fā)生相應的變化。而這種變化是地質時間，肉眼難以觀察到變化過程，只能觀察結果，因此因培養(yǎng)學生認識事物的方法，結合化學知識講解易于理解。宓榮三引言地表水的地質作用巖石風化、斜坡滑動與崩塌、河流的侵蝕與堆積、巖溶、地震等，這些地質現象可能會對工程的安全和使用起到不同程度的不良影響，甚至危害甚大，因而稱這些地質現象為不良地質現象。

……………一、風化作用的意義

1.

風化：位于地殼表面或接近于地面的巖石經受著風、電、大氣降水和溫度等大氣營力以及生物活動等因素的影響，巖石會發(fā)生破碎或成分變化，這種變化的過程稱為風化。2.風化作用的結果：●導致巖石的強度和穩(wěn)定性降低，對工程建筑條件起著不良的影響;●促進滑坡、崩塌等不良地質現象的形成和發(fā)展。3.

風化營力：引起風化作用發(fā)生的風化因素統(tǒng)稱為風化營力。

二、風化作用類型二、風化作用類型按風化營力的不同，風化作用可分為三大類型：

物理風化作用

化學風化作用

生物風化作用●溫度變化是引起巖石物理風化作用的●溫度變化是引起巖石物理風化作用的最主要因素。因為：（1）由于溫度的變化產生溫差，溫差可促使巖石膨脹和收縮交替地進行，久之則引起巖石破裂。

（2）巖石本身的某些性質，如巖石的顏色、礦物成分和礦物顆粒的大小等對于溫度變化的感應程度是不同的。（一）物理風化作用

物理風化作用：是指巖石在風化營力的影響下，產生一種單純的機械破壞作用。

特點：破壞后巖石的化學成分不改變，只是巖石發(fā)生崩解、破碎、形成巖屑，巖石由堅硬變疏松。

引起巖石物理風化作用的因素：主要是溫度變化和巖石裂隙中水分的凍結。

●●水的凍結在嚴寒地區(qū)和高山接近雪線地區(qū)經常發(fā)生。當氣溫到0℃或以下時，在巖石裂隙中的水，就產生冰凍現象。水由液態(tài)變成固態(tài)時，體積膨脹約9％，對裂隙兩壁產生很大的膨脹壓力，起到楔子的作用，稱為“冰劈”。二）化學風化作用

化學風化作用：是指巖石在水和各種水溶液的化學作用和有機體的生物化學作用下所引起的破壞過程。

特點：不僅破碎了巖石，而且改變了化學成分，產生了新的礦物，直到適應新的化學環(huán)境為止。

化學風化作用類型：水化作用、氧化作用、水解作用，以及溶解作用?！袼饔谩袼饔?/p>

水化作用是水分和某種礦物質的結合，在結合時，一定分量的水加入到物質的成分里，改變了礦物原有的分子式，引起體積膨脹，使巖石破壞。如硬石膏（CaSO4）遇水后變成普通石膏（CaSO42H2O）其體積膨脹60％，這對圍巖產生巨大壓力，使圍巖脹裂?！?/p>

氧化作用

氧化作用常是在有水存在時發(fā)生的，在水溶液，低氧化合物、硫化物和有機化合物發(fā)生了氧化反映。如：低價鐵氧化變成高價鐵。黃鐵礦（FeS2）--氧化硫酸亞鐵（FeSO4和硫酸（H2SO4），而硫酸有腐蝕作用。能溶蝕巖石中某些礦物，形成一些洞穴和斑點，致使巖石破●水解作用

水解作用是指礦物與水的成分起化學作用形成新的化合物。如正長石（KAlSi3O8）經水解后形成高嶺土（A12O3·2SiO2·H2O）、石英（SiO2）和氫氧化鉀（KOH）。

再如大氣中和水中經常含有二氧化碳（CO2），它與圍巖礦物相互作用形成碳酸化合物，稱其為碳酸鹽化作用?！?/p>

溶解作用

溶解作用是指水直接溶解巖石礦物的作用，使巖石遭到破壞。最容易溶解的是鹵化鹽類（巖鹽、鉀鹽），其次是硫酸鹽（石膏、硬石膏），再次是碳酸鹽類（石灰?guī)r、白云巖等）。如：在石灰?guī)r地區(qū)經常有溶洞、溶溝等巖溶現象，就是這種溶解作用造成的。（三）生物風化作用（三）生物風化作用

生物風化作用：巖石在動、植物及微生物影響下所起的破壞作用稱為生物風化作用。

△生物的物理風化：植物對于巖石的物理風化作用表現在根部楔入巖石裂隙中，而使巖石崩裂；動物對于巖石的物理風化作用表現為穴居動物的掘土、穿鑿等的破壞作用并促進巖石風化。

△生物的化學風化：表現為生物的新陳代謝，其遺體以及其產生的有機酸、碳酸、硝酸等的腐蝕作用，使巖石礦物分解和風化。造成巖石成分改變、性質軟化和疏松。三、巖石風化程度和風化帶三、巖石風化程度和風化帶（一）巖石風化程度

巖石風化的結果，使原來母巖性質改變，形成不同風化程度的風化巖。按巖石風化深淺和特征，可將巖石風化程度劃分為五級。風化程度巖石結構礦物成分破碎性未風化未變未變微風化基本未變基本未變無疏松物質弱風化部分破壞稍微變質有松散物質強風化大部分破壞顯著變化疏松物與堅硬體混雜全風化全部破壞風化成土狀（二）風化帶

巖石的風化一般是由表及里呈帶狀分布。由地表往下風化作用的影響逐漸減弱以至消失。因此在風化剖面的不同深度上，巖石的物理力學性質有明顯的差異。從巖石風化程度的深淺，在風化剖面上自下而上可分成四個風化帶：微風化帶、弱風化帶、強風化帶和全風化帶。

△巖石風化帶的界線，在工程建筑中是一項重要的工程地質資料?！鞑煌L化帶的分界線，可作為巖基持力層、基坑開挖、挖方邊坡坡度以及采取相應的加固措施的依據之一?！饕_切地劃分風化界線尚無有效方法，通常只根據當地的地質條件并結合實踐經驗予以確定。四、巖石風化的治理四、巖石風化的治理

巖石風化的治理方法可采用挖除和防治兩種措施。

（一）挖除方法。這種措施是采取挖除一部分危及建筑物安全的風化厲害的巖層，挖除的深度是根據風化巖的風化程度、風化裂隙、風化巖的物理力學性質和工程要求等來確定。挖除風化巖石是一個困難而耗費時間的過程，因而宜少挖。

（二）防治方法。這種方法是采取制止風化作用繼續(xù)發(fā)展，或采用人工方法加固風化巖的措施?！鞲采w防止風化營力入侵的材料，如瀝青、水泥、粘土蓋層等；△灌注膠結和防水的材料，如水泥、瀝青、水玻璃、粘土等漿液，使其起到封閉和膠結巖石裂隙的作用；△整平地區(qū)，加強排水防止風化。石家莊鐵路職業(yè)技術學院教師課時授課計劃課程名稱授課班級授課時間教材版本工程地質西南交通大學出版社章節(jié)名稱項目三地表水的地質作用任務二暫時性水流地質作用任務三河流地質作用本次授課目的和要求：理解地表水流的地質作用及坡積層、洪流層、沖積層等沉積物的形成特征和分類。新課的重點和難點：重點：地表水流的地質作用；難點：坡積層、洪流層、沖積層等沉積物的形成特征。課外作業(yè)：調查學校周圍河流沉積特點。本課小結與改進措施河流是陸地上最活躍的地質動力。河流的地質作用是陸地上最強烈的外動力地質作用，流水的作用，是河水運動過程中對地表各種改造?！坝龊哟顦颉闭f明了河流與工程的關系，讓學生注意觀察身邊的河流特征，熟悉河北水流及其沉積伍的特征。宓榮三暫時性水流及河流地質作用暫時性水流及河流地質作用一、基本概念二、流水的侵蝕作用三、河谷的類型及河流階地四、河流掏蝕破壞的預測和防護一、基本概念一、基本概念1、何謂河流?河流是在河谷中流動的常年水流，河谷由谷底、河床、谷坡、坡緣及坡麓等要素構成。2、河流的構成2、河流的構成?主流:由重力作用引起的流動;付流:由其它力引起的流動。層流：水質點運動軌跡互相平行；紊流：水質點運動軌跡互相相交，且雜亂無章。、水流流速？河流中的流水具有一定的流速（v），即流水有一定的動能（E），這里的流速為平均流速。v水流能量的消耗：流水的動能大小可以用物理學的公式表示：E=mv2/2。具體能量消耗為：（1）能量消耗于水的粘滯性、水的紊流、環(huán)流、波浪及渦流等，可用Tn表示；（2）能量消耗于侵蝕作用，可用Tp表示；（3）能量消耗于搬運作用，可用Tk表示。E=Tn+Tp+Tkv河流地質作用：侵蝕作用：切割地面和沖刷河岸搬運作用：堆積作用：形成各種沉積物和流水沉積地貌，如河流階地、沖積平原等二、流水的侵蝕作用二、流水的侵蝕作用侵蝕作用的方式：溶蝕作用：在可溶性巖石分布的地區(qū)內比較顯著，它能溶解巖石中的一些可溶性礦物，其結果使巖石結構逐漸松散，加速了機械侵蝕作用。河流的機械侵蝕：是河谷地質發(fā)展過程中的一個重要現象。對工程地質來說，由于流水的機械侵蝕作用，可使河床移動和河谷變形，也可使河岸沖刷破壞，這就嚴重地威脅河谷兩岸的建筑物和構筑物的安全。1.流水對河床的沖刷作用：當水流作用于土石顆粒的力（P）超過阻止其運動的摩擦力（T）時，土石粒就開始隨水流一起移動，這就形成沖刷。臨界流速（vcr）：流速為土石粒開始移動的流速（vcr） vcr=A*d1/2 如vcr以米／秒為單位，而泥砂粒直徑J以毫米為單位，則根據實際觀測，當6＜400rnm時，A值取0.2。水流速度v超過vcr時，河床上的泥砂就開始滾動或間歇性躍動，推移前進。當流速大到某一程度時，泥砂粒躍起混入水中，呈不著底的懸移運動，這種泥砂稱為懸移質泥砂。流水對河床沖刷的重要條件是只有當水流未被泥砂飽和時才會發(fā)生沖刷。如果上游河段流來的水流中含有泥砂量小于這一河段的輸砂能力，則由于輸砂能力未被充分利用就會沖刷；如果輸砂量超過了這一河段的輸砂能力則產生沉積。2.2.流水對河岸的掏蝕

（橫向環(huán)流的作用）平直河道彎曲河道科式力的作用（地球自轉）平直河道平直河道v流速分布：平面上：中間大，兩邊小剖面上：上面大，下面小v作用結果：上部：兩側向中間匯集下部：向兩邊分流形成向下游推進的螺旋形對稱橫向環(huán)流，形成河流不斷的向下侵蝕切割。彎曲河道彎曲河道v作用力：離心力，重力在河曲處，運動的水質點受離心力P的作用。P=mv2/R式中m——水的質量；v——水質點的縱向流速；R——水質點運動跡線的曲率半徑。離心力使水質點向凹岸運動水面形成傾向凸岸的橫向水力坡度InIn=tgα=[mV2/R]/mg=V2/Rg形成橫向水力坡度后就產生了附加壓力，其方向與離心力相反，且在所有的深度上一致，等于Inγ。離心力與附加壓力相迭加，就會產生上層水流流向凹岸，而下層水流就流向凸岸，形成螺旋狀橫向環(huán)流?？剖搅ψ饔茫☉T性力）（視情況講解）科式力作用（慣性力）（視情況講解）v地球自轉，線速度大小不一，赤道附近大，向兩極逐漸變小。產生科式力。v科式力作用結果：北半球：右岸受到沖刷，左岸得到堆積南半球：左岸受到沖刷，右岸得到堆積橫向環(huán)流作用結果橫向環(huán)流作用結果v凹岸受到沖刷，凸岸接受堆積v河彎不斷向下游發(fā)展，形成蛇曲v洪水期間會發(fā)生截彎取直，從而形成牛軛湖。二、河谷的類型及河流階地二、河谷的類型及河流階地v河谷的類型：構造谷：受地質構造控制侵蝕谷：由于河流沖刷而成v侵蝕谷的形成；（三個階段）峽谷型：下切作用河漫灘型：侵蝕、堆積成型河谷：漫灘變化，形成了階地v階地？被抬高了的河漫灘v河漫灘？凹岸被沖刷，凸岸被堆積，乃造成洪河床淺灘。以后淺灘不斷擴大和固定，形成洪水期才能淹沒的灘地，是為河漫灘。v河流階地的類型：（1）侵蝕階地（2）堆積階地l）上迭階地2）內迭階地3）嵌入階地（3）基座階地三三、河岸掏蝕破壞的預測和防護

首先要確定河岸掏蝕破壞地段。對河岸掏蝕破壞地段進行防護。防護措施可分兩類：一類是直接防護邊岸不受沖蝕作用的措施。如拋石、鋪砌、混凝土塊堆砌、混凝土板、護岸擋墻、岸坡綠化等。另一類是調節(jié)徑流以改變水流方向、流速和流量的措施。如丁壩、順壩、橫墻等。采用整治與預防措施并舉，并按經濟技術指標對比的辦法來選擇防護措施時，才能取得最大的效益。石家莊鐵路職業(yè)技術學院教師課時授課計劃課程名稱授課班級授課時間教材版本工程地質西南交通大學出版社章節(jié)名稱項目三地表水的地質作用任務四第四紀沉積物成因類型及地貌形態(tài)本次授課目的和要求：了解第四紀沉積物的沉積環(huán)境，掌握坡積、洪積、沖積層等沉積物的特征和分類。新課的重點和難點：重點：第四紀沉積層的特征；難點：特殊土的工程地質特征。課外作業(yè)：復習《土力學》的有關知識。本課小結與改進措施第四紀是研究地球表面的形態(tài)特征、成因、分布及其演變規(guī)律的學科，我們在此僅學習第四紀與工程有關的知識，在學生復習《土力學》基礎上結合前面的地表水知識讓學生自學，以問答的形式解決本次課的內容。宓榮三石家莊鐵路職業(yè)技術學院教師課時授課計劃課程名稱授課班級授課時間教材版本工程地質西南交通大學出版社章節(jié)名稱項目四地下水的地質作用本次授課目的和要求：1．了解巖土的透水性，知道含水層、隔水層與透水層。2．了解上層滯水，理解潛水、承壓水埋藏條件。3．了解地下水運動基本規(guī)律。4．了解地面沉降及地下水對混凝土的腐蝕。新課的重點和難點：重點：潛水、承壓水、孔隙水、裂隙水的特征，地下水的化學性質，地下水與工程建設。難點：承壓水及其特征，地下水對混凝土腐蝕。課外作業(yè)：復習《土力學》的有關知識。本課小結與改進措施：以各種形式存在于地表之下巖石和松散堆積物空隙中的水。它與工程密切相關，故講此章節(jié)采用工程事例有利于解決知識重點，對于難點提示學生利用《水利學》中的達西定律和水的化學性質知識，易于學生理解。宓榮三項目四地下水的地質作用主要內容項目四地下水的地質作用主要內容v概述v地下水類型及其主要特征v地下水的性質v地下水對建筑工程的影響引言引言1.地下水的工程意義（1）地下水是重要的一種天然資源；（2）地下水是巖土三相組成部分中的一個重要組分；（3）重力水是一種很活躍的流動介質。2.滲透性地下水在巖土孔隙或裂隙中能夠滲流，將巖土能被水或其他液體透過的性質稱之為滲透性。§§4.1地下水概述地下水的地質作用地下水能降低巖上強度和地基承載力；對砂性土、粉性土產生潛蝕作用，破壞土體的結構；會使粉細砂和粉性土產生流砂現象，影響建筑物和地下設施的穩(wěn)定性，甚至引起破壞，同時給地下工程施工帶來許多麻煩;當深基坑下部有承壓水時，若不降低承壓水頭壓力，可能會沖毀坑底土體造成突涌危害;地下水對其水位以下的巖土會產生靜水壓力作用；有些地下水會腐蝕鋼筋混凝土。二、地下水及含水層二、地下水及含水層

1.基本概念地下水的來源：大氣降水。降落的水分，一部分滲入地下，另一部分沿地面匯集于低處，成為河流、湖泊、海洋的地表水，而地表水也可以通過岸邊或谷底滲入地下。這些滲入的水，就是地下水的主要補給來源。

地下水：存在于地殼表面以下巖土空隙（如巖石裂隙、溶穴、土孔隙等）中的水稱為地下水。

存在形式：地下水有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形式。

分類：根據巖土中水的物理力學性質可將地下水分為：氣態(tài)水、結合水、毛細水、重力水、固態(tài)水以及結晶水和結構水。2.

毛細水受毛細作用控制的地下水。對于土體來說，毛細水上升的快慢及高度決定于土顆粒的大小。土顆粒愈細，毛細水上升高度愈大，上升速度愈慢。土顆粒愈粗，毛細水上升高度愈小，上升速度愈快。毛細水對建筑工程的意義主要有：

（1）產生毛細壓力，

對于砂性土特別是細砂、粉砂，由于毛細壓力作用使砂性土具有一定的粘聚力（稱假粘聚力）。

（2）毛細水對土中氣體的分布與流通有一定影響，常常是導致產生封閉氣體的原因。

（3）當地下水位埋深變淺時，由于毛細水上升，可助長地基土的冰凍現象；使地下室潮濕；危害房屋基礎及公路路面；促使土的沼澤化、鹽漬化。毛細壓力，毛細壓力，即：pc=（2ωcosθ）/r

式中pc——毛細壓力（kPa）；

r——毛細管半徑（m）；

ω——水的表面張力系數，10℃時，ω=0.073N／m；

θ——水浸潤毛細管壁的接觸角度，當θ=0°時，認為毛細管壁為完全濕潤的；當θ＜90°時，表示水能濕潤固體的表面；當θ＞90°時，表示水不能濕潤固體的表面。3.

重力水受重力控制的地下水當巖石、土層的空隙完全被水飽和時，粘土顆粒之間除結合水以外的水都是重力水，它不受靜電引力的影響，而在重力作用下運動，可傳遞靜水壓力。重力水的工程意義：

（1）

靜水壓力；（2）動水壓力；（3）浮托力；（4）溶解能力--巖土產生化學潛蝕

。含水層含水層：我們把能夠給出并透過相當數量重力水的巖層或土層，稱為含水層。

隔水層：是指那些不能給出并透過水的巖層、土層，或者這些巖土層給出與透過水的數量是微不足道的。構成含水層的條件：（1）巖土中要有空隙存在，并充滿足夠數量的重力水；（2）這些重力水能夠在巖土空隙中自由運動。

三、巖土的水理性質

巖土的水理性質主要有含水性給水性透水性

1.巖土的含水性

巖土含水的性質。表示巖土能容納和保持水分的多少。具體表示方法有以下兩種：容水度（飽和含水量）：巖土空隙完全被水充滿時的含水量稱為容水度（飽和含水量），數值等于巖土空隙中所能容納的最大的水的體積與巖土體積之比，以小數或百分數表示。持水度（最大分子含水量）：巖土顆粒的結合水達到最大數值時的含水量稱為持水度（最大分子含水量）。持水度就是指受重力作用時巖土仍能保持的水的體積與巖土體積之比。

2.巖土的給水度

飽水巖土在重力作用下排出的水的體積與巖土體積之比，稱為給水度。給水度在數值上等于容水度減去持水度。給水度可用野外抽水試驗確定，無試驗資料時，可參照書中表選取。3.巖土的透水性

巖土允許重力水滲透的能力●通常用滲透系數表示?！窨障兜拇笮『投嗌贈Q定著巖石透水性的好壞，但兩者的影響并不相等，空隙大小經常起主要作用。●空隙愈小，重力水所能達到的最大流速便愈小，透水性也越差。當空隙直徑小于兩倍結合水的厚度，在通常條件下便不透水?！裨诳障锻杆⒖障洞笮∠嗟鹊那疤嵯拢紫抖仍酱?，能夠透過的水量愈多，巖土層的透水性也愈好。例如，砂性土的空隙度小于粘性土，但前者的滲透系數大于后者。

●滲透系數k可以用野外抽水試驗測定4.達爾西(Darcy)定律地下水線性滲透的基本定律：Q=KA(H1-H2)/L

=KAI或v=Q/A=KI

式中

Q——滲透流量［L3·T-1］；

H1、H2——上、下游過水斷面的水頭［L］；

A——過水斷面的面積［L2］包括巖土顆粒和空隙兩部分的面積；

K——滲透系數［L·T-1］；

L——滲透長度［L］；

I——水力坡度；

v——地下水滲透速度［L·T-1］。5.有關滲流的幾個概念：（1）滲流：地下水在多孔介質中的運動稱為滲透或滲流。★地下水的滲透符合達西定律。即地下水的滲流速度與水力坡度的一次方成正比，也就是線性滲透定律?！锂擨=1時，K=v即滲透系數是單位水力坡度時的滲流速度?！镞_西定律只透用于雷諾數≤10的地下水層流運動。

（（2）滲流速度v：在達爾西定律，過水斷面的面積包括巖土顆粒所占據的面積及空隙所占據的面積，而水流實際通過的過水斷面面積A1為空隙所占據的面積，即：A1=A·n

式中n——空隙度。

由此可知；v并非地下水的實際流速，而是假設水流通過整個過水斷面（包括顆粒和空隙所占據的全部空間）時所具有的虛擬流速。

（3）水力坡度I：水力坡度為沿滲流途徑的水頭損失與相應滲透途徑長度的比值。地下水在空隙中運動時，受到空隙壁以及水質點自身的摩阻力，克服這些阻力保持一定流速，就要消耗能量，從而出現水頭損失?！臁?.2地下水類型及其主要特征地下水按埋藏條件可分為三大類：包氣帶水、潛水、承壓水。根據含水層的空隙性質，地下水可分為三個亞類：孔隙水、裂隙水、巖溶水。一、包氣帶水包氣帶水處于地表面以下潛水位以上的包氣帶巖上層中，包括土壤水、沼澤水、上層滯水以及基巖風化殼（粘土裂隙）中季節(jié)性存在的水。包氣帶水的主要特征：受氣候控制，季節(jié)性明顯，變化大。工程意義：腐蝕、鹽堿化。

二、潛水二、潛水1.定義：埋藏在地表以下第一層較穩(wěn)定的隔水層以上具有自由面的重力水叫潛水。2.