第章岩土类型及其工程地质性质重庆大学工程地质课程t

1、本章知识点【知识点】【知识点】地质作用及类型，地质年代的概念、相对年代与绝对年代的确定地质作用及类型，地质年代的概念、相对年代与绝对年代的确定方法；常见矿物的性质；三大岩类的形成、结构和构造，常见方法；常见矿物的性质；三大岩类的形成、结构和构造，常见岩石的鉴别；岩石的工程地质性质及影响因素，岩石的工程类岩石的鉴别；岩石的工程地质性质及影响因素，岩石的工程类型，风化岩的概念及工程地质性质，风化作用类型，风化带划型，风化岩的概念及工程地质性质，风化作用类型，风化带划分；土体分类及其工程地质性质、特殊土的主要工程地质性质分；土体分类及其工程地质性质、特殊土的主要工程地质性质。【重点】【重点】 矿物及

2、岩石的鉴别，岩石的工程地质性质及影响因素，风化岩的矿物及岩石的鉴别，岩石的工程地质性质及影响因素，风化岩的工程性质。工程性质。【难点】【难点】常见矿物及岩石的鉴别、岩土的工程地质性质。常见矿物及岩石的鉴别、岩土的工程地质性质。【导读问题】【导读问题】岩土从何而来？沉睡亿年仍会说话的石头是什么东东？岩土的岩土从何而来？沉睡亿年仍会说话的石头是什么东东？岩土的工程性质是先天注定的吗？岩与土为何要分家？特殊性土到底工程性质是先天注定的吗？岩与土为何要分家？特殊性土到底特殊在哪？特殊在哪？第第2 2章章 岩土类型及其工程地质性质岩土类型及其工程地质性质2.1地壳及地质作用地壳及地质作用2.1.1地壳地

3、壳 地壳是当前地质地壳是当前地质学的主要研究对象，学的主要研究对象，构成地壳的岩土的构成地壳的岩土的性质和特征是工程性质和特征是工程地质学最基本的知地质学最基本的知识。识。地表地形的总轮廓 塑造出各式各样的地貌 类型含义内动力地质作用构造运动指地壳的机械运动，又称为地壳运动。岩浆作用岩浆的形成、运移、冷凝固结成岩浆岩的全过程。地震作用地下深处地壳快速振动的作用。变质作用先成岩石 发生成分、结构、构造变化的地质作用。外动力地质作用风化作用地表岩石发生机械崩解或化学分解而变成松散物的过程。剥蚀作用地质营力将岩石的风化产物剥落、刻蚀带走的过程。搬运作用风化、剥蚀的产物被迁移的过程。沉积作用被搬运的物

4、质在条件适宜的地方发生沉积的过程。固结成岩作用松散沉积物转变为坚硬岩石的过程。人为地质作用工程地质作用因人类工程活动改变原来的地质条件的过程。引起地壳或岩石圈，甚至地球的物质组成、内部结构和地引起地壳或岩石圈，甚至地球的物质组成、内部结构和地表形态表形态变化变化和发展的作用和发展的作用 2.1.22.1.2地质作用地质作用2.1.32.1.3 地质年代地质年代地质年代地质年代: 地球形成、发展、变化的历史年代地球形成、发展、变化的历史年代地质年代的确定方法2.1.3.1绝对年代的确定绝对年代的确定 同位素的年龄同位素的年龄2.1.3.22.1.3.2相对年代的确定方法相对年代的确定方法方法名称

5、方法要点古生物法根据所研究地层中含有的标准化石确定其时代。岩性和岩相对比法按同一时代同一沉积环境下所形成的岩石性质大致相似的原则研究地层与己 经建立了标准地层剖面的相应地层，从地区岩石的颜色、成分、结构、岩性和岩相特点确定其层位。地层层接触关系分析法火成岩与沉积岩接触侵入接触若沉积岩形成后，火成岩体穿插在沉积岩 中，则沉积岩的时代比火成岩老。沉积接触火成岩形成后，经风化剥蚀上部又为沉积 岩所覆盖，则沉积岩比火成岩新。火成岩与火成岩接触火成岩体相互穿插时。被穿插的岩体时代较老。沉积岩与沉积岩接触整合接触顺序堆积，地层上新下老。平行不整合接触由于地壳升降 运动影响，中间有沉积间断，缺失部分时代地层

6、，但上下两套岩层产状一致。角度不整合接触相邻的新、老地层之间缺失了部分地层，且彼此之间的产状也不相同，成角度相交。剥蚀面上具有明显的风化剥蚀痕迹，常具有底砾岩。角度角度不整合块状形成过不整合块状形成过程程地壳下降，接受沉积地壳下降，接受沉积开始发生褶皱开始发生褶皱隆起为山隆起为山遭受侵蚀遭受侵蚀地形夷平地形夷平地壳再次下降，接受沉积地壳再次下降，接受沉积角度不整合美国亚利桑那州大峡谷 侵入接触 沉积接触 侵入与沉积接触 火成岩岩与围岩接触关系地质年代单位地质年代单位： 指地质时期中的时间划分单位，又称指地质时期中的时间划分单位，又称“地质时间单位地质时间单位”。 年代地层单位：各个地质年代时间

7、段落中所形成的地层年代地层单位：各个地质年代时间段落中所形成的地层也相应划分为若干地层单位。也相应划分为若干地层单位。2.1.3.3 地质年代单位及年代地层单位地质年代表地质年代表(Geological Time Scale)指按指按时代早晚顺序表示地史时期的相对地质年代时代早晚顺序表示地史时期的相对地质年代和同位素年龄值的表格和同位素年龄值的表格 2.1.3.42.1.3.4地质年代表地质年代表教材教材P12P12冥古宙冥古宙/HaGSSA4000Ma太古宙太古宙/ArGSSA2500Ma元古宙元古宙/PtGSSP542Ma显生宙显生宙/Ph冥古宙冥古宙太古宙太古宙元古宙元古宙显生宙显生宙显

8、生显生宙宙古生古生代代 中生中生代代 新生新生代代三叠三叠纪纪 侏罗侏罗纪纪 白垩白垩纪纪早、中、晚侏罗早、中、晚侏罗世世阿林阿林期期 巴柔巴柔期期 5 5个层次个层次4 4个阶段个阶段前寒武纪前寒武纪太古界太古界华北（片岩、片麻岩）华北（片岩、片麻岩）元古界元古界华北及长江流域（沉积砂华北及长江流域（沉积砂岩灰岩白云岩等）岩灰岩白云岩等）古生界古生界海相沉积灰岩白云岩碎屑岩海相沉积灰岩白云岩碎屑岩中生界中生界我国大部分为陆地我国大部分为陆地新生界新生界第三系主为陆相红色碎屑岩第三系主为陆相红色碎屑岩2.1.3.5 2.1.3.5 我国地史概况我国地史概况2.2 2.2 矿物矿物构成地壳物质的

9、基本单元就是化学元素。构成地壳物质的基本单元就是化学元素。矿物：在各种地质作用中所形成的天然单质元素或化合物矿物：在各种地质作用中所形成的天然单质元素或化合物地壳地壳岩石（岩石岩石（岩石-土）土）矿物矿物化学元素化学元素角闪石角闪石云母云母岩盐岩盐2.1.1.1 单体形态单体形态 （固态（固态 结晶矿物）结晶矿物）一向延长型一向延长型 两向延长型两向延长型 三向延长型三向延长型2.2.12.2.1矿物的形态矿物的形态2.2.1.2矿物集合体形态 2.2.2.1.2.2.2.1.光学性质光学性质（1 1）颜色和条痕）颜色和条痕2.2.2矿物的物理性质 条痕条痕是指是指矿物粉末矿物粉末的颜色的颜色

10、 用毛瓷板（没上釉的瓷板）刻划检用毛瓷板（没上釉的瓷板）刻划检验观察的颜色验观察的颜色.v有的矿物有好几种颜色有的矿物有好几种颜色,但但条痕比较固定的条痕比较固定的. 指矿物表面对可见光的反射能力指矿物表面对可见光的反射能力. .即新鲜面上的光亮程度。即新鲜面上的光亮程度。 根据反射能力自强而弱分为根据反射能力自强而弱分为: : 1.1.金属光泽：金属光泽： 方铅矿、黄铁矿方铅矿、黄铁矿 2.2.半金属光泽：半金属光泽：赤铁矿赤铁矿 3.3.非金属光泽非金属光泽: :金刚光泽金刚光泽: : 金刚石金刚石玻璃光泽：长石、石英玻璃光泽：长石、石英 （水晶）（水晶）油脂油脂( (脂肪脂肪) )光泽：

11、滑石或石英断口光泽：滑石或石英断口丝绢光泽丝绢光泽: :纤维石膏纤维石膏 珍珠光泽珍珠光泽: :云母云母 土状光泽土状光泽: :高岭石高岭石 （2 2）光泽）光泽2.2.2.22.2.2.2力学性质力学性质 解理解理:矿物受外力作用时，沿晶体格架一定方向裂破成平面的矿物受外力作用时，沿晶体格架一定方向裂破成平面的性质性质. 裂开的平面就是解理面裂开的平面就是解理面 分级：分级：方解石的三组解理方解石的三组解理1.极完全解理极完全解理:2.完全解理完全解理:方解石方解石3.中等解理中等解理长石、角闪石长石、角闪石4.不完全解理不完全解理:5.无解理无解理:石英石英云母云母橄榄石橄榄石（2）断口：

12、矿物受外力打击后，形成的各种凹凸不）断口：矿物受外力打击后，形成的各种凹凸不平的不规则的断裂面平的不规则的断裂面 贝壳状：石英贝壳状：石英土状：高岭土、铝钒土土状：高岭土、铝钒土参差、锯齿状：黄铁矿、自然铜参差、锯齿状：黄铁矿、自然铜贝壳状贝壳状锯齿状锯齿状参差状参差状土状土状 （3 3）硬度）硬度概念概念:矿物抵抗外矿物抵抗外力机械作用的强度。力机械作用的强度。通常以十种矿物为通常以十种矿物为标准，来标定矿物标准，来标定矿物相对硬度的大小，相对硬度的大小，称之为摩氏硬度称之为摩氏硬度 肉眼鉴定肉眼鉴定即借助即借助些简单的工具如些简单的工具如小刀、放大镜、条痕板等小刀、放大镜、条痕板等常见矿物

13、就其化学成分而言，绝大多数为硅酸盐，其余常见矿物就其化学成分而言，绝大多数为硅酸盐，其余为氧化物、硫化物、卤化物、碳酸盐和硫酸盐等为氧化物、硫化物、卤化物、碳酸盐和硫酸盐等造岩矿物造岩矿物2.2.32.2.3常见矿物及其主要特征常见矿物及其主要特征1黄铁矿详详实实验验室室晶形颜色光泽硬度解理盐酸反应定名甲矿物 规则白玻璃光泽 3三组完全解理起泡？乙矿物 规则白玻璃光泽 7 无 无？2.2.4 2.2.4 常见矿物的鉴定方法常见矿物的鉴定方法 石英石英长石长石云母云母岩石岩石: :天然产出的天然产出的, ,具有一定结构和构造的矿物集具有一定结构和构造的矿物集合体。合体。2.3 岩石成因类型及其工

14、程地质性质 按成因分为按成因分为岩浆岩岩浆岩(magmatic rock)沉积岩沉积岩(sedimentary rock)变质岩变质岩(metamorphic rock)概念、形成、结构构造特征、典型岩石概念、形成、结构构造特征、典型岩石2.3岩石2.3.1岩浆岩 概念：由岩浆侵入地下或喷出地表后冷却凝结而成概念：由岩浆侵入地下或喷出地表后冷却凝结而成的岩石，又称火成岩。的岩石，又称火成岩。2.3.1.1形成浅色矿物浅色矿物:石英石英,正长石正长石,斜长石斜长石,白云母白云母; 形成酸性、中性岩浆岩形成酸性、中性岩浆岩.深色矿物深色矿物:角闪石角闪石,辉石辉石,橄榄石橄榄石,黑云母黑云母; 形

15、成基形成基 性、超基性岩浆岩性、超基性岩浆岩.主要矿物主要矿物:10% 次要矿物：次要矿物：110%. 角闪石角闪石石英石英2.3.1.2物质成份侵入岩侵入岩岩基岩基岩株岩株岩脉岩脉岩床岩床喷出岩喷出岩岩被岩被火山锥火山锥岩流岩流2.3.1.4产状结构结构:是指矿物的结晶程度是指矿物的结晶程度,颗粒大小颗粒大小,形状及矿物间形状及矿物间组合方式所反应出来的特征组合方式所反应出来的特征.按结晶程度、按结晶程度、晶粒大小进行分类晶粒大小进行分类2.3.1.52.3.1.5结构构造结构构造(1)块状构造块状构造: 无定向排列无定向排列,各部份均匀分布，花岗岩、闪各部份均匀分布，花岗岩、闪长岩长岩;(

16、2)流纹构造流纹构造: 岩石中有不同颜色的条纹岩石中有不同颜色的条纹,是熔岩流动时物是熔岩流动时物质成份作定向排列所致质成份作定向排列所致. 如流纹岩如流纹岩.(3)气孔构造气孔构造:熔岩冷却时尚末逸出的气体形成大小不一熔岩冷却时尚末逸出的气体形成大小不一的气孔的气孔.如玄武岩、安山岩如玄武岩、安山岩(4)杏仁构造杏仁构造: 喷出岩的气孔被后来的次生矿物所充填喷出岩的气孔被后来的次生矿物所充填.构造构造:岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石其它组岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石其它组成部分之间的排列和充填方式。成部分之间的排列和充填方式。2.3.1.5 2.3.1.5 结构结构构造构造

17、Fig-构造构造气孔构造气孔构造杏仁构造杏仁构造basalt1按形成环境和深度按形成环境和深度(1)侵入岩侵入岩深成岩深成岩浅成岩浅成岩(2)喷出岩喷出岩 2.按按SiO2含量（酸度）含量（酸度）酸性岩酸性岩65% 多由浅色矿物组成多由浅色矿物组成中性岩中性岩: 52-65% 颜色较深颜色较深基性岩基性岩:45-52% 颜色深颜色深超基性岩超基性岩:2mm）砂质（砂质（20.05）.粉砂质粉砂质（0.050.005）b. 按形状分按形状分(磨圆程度磨圆程度) : 园状园状.棱角状棱角状.结核状、鲕状结核状、鲕状c. 按紧密程度分按紧密程度分:致密的致密的.松散的松散的. 半胶结的半胶结的d按胶

18、结物的成份：硅质、铁质、钙质按胶结物的成份：硅质、铁质、钙质 泥质、石膏质胶结泥质、石膏质胶结怎么胶结怎么胶结?(1)2.3.2.3结构(1)碎屑结构碎屑结构碎屑岩的胶结物：碎屑岩的胶结物： 硅质硅质强度高强度高 铁质铁质易氧化易氧化 钙质钙质易溶解易溶解 泥质泥质易软化易软化胶结类型：胶结类型： 基底式胶结基底式胶结( (a)a) 孔隙式胶结孔隙式胶结( (b)b) 接触式胶结接触式胶结( (c)c) (a) (b) (c)碎屑岩的胶结类型(2)泥质结构泥质结构50%以上由以上由1m);厚层厚层(0.5-1m);中厚层中厚层(0.1-0.5m);薄层薄层(0.1m)产状类型产状类型正常正常.

19、 夹层夹层.变薄变薄.尖灭尖灭. 透镜体透镜体. 互层互层.(2)层面构造在现代河床、湖滨、海滩以及干旱地在现代河床、湖滨、海滩以及干旱地区的沙丘表面上，常形成一种由流区的沙丘表面上，常形成一种由流水、波浪、水、波浪、 潮汐、风力作用产生的潮汐、风力作用产生的波浪状构造，称为波痕。波浪状构造，称为波痕。干裂干裂 在现代河滩、湖滨、海边等泥质沉在现代河滩、湖滨、海边等泥质沉积物上，常可见到多角形的裂纹，称积物上，常可见到多角形的裂纹，称为干裂，又称泥裂。干裂常指示海滨、为干裂，又称泥裂。干裂常指示海滨、河床、湖滨等浅水环境及阳光充足的河床、湖滨等浅水环境及阳光充足的干燥气候条件。干燥气候条件。层

20、面构造层面构造波痕波痕层面构造层面构造干裂干裂在沙丘间低在沙丘间低洼地上沉积洼地上沉积的富黏土沉的富黏土沉积物形成了积物形成了21cm干裂。干裂。裂缝被风吹裂缝被风吹来的沙所充来的沙所充填。填。美国加州死美国加州死谷，据谷，据Raymond Siever(3)结核构造结核构造 石灰岩中常见的燧石结核石灰岩中常见的燧石结核出露地表出露地表动物死亡动物死亡迅速掩埋迅速掩埋成分置换成分置换（4）生物构造）生物构造2.3.2.5沉积岩的分类 沉积岩分类简表沉积岩分类简表黏黏黏土岩黏土岩2.3.2.6常见的沉积岩 1）碎屑岩砾岩红色砂岩，由红色砂岩，由于肉红色钾长于肉红色钾长石而呈红色石而呈红色变质作用

21、的因素：变质作用的因素：（1）高温（岩浆、地壳深处、构造运动的热）高温（岩浆、地壳深处、构造运动的热）-重结晶、重结晶、化学反应化学反应 如石灰岩如石灰岩大理岩（重结晶）大理岩（重结晶）（2）高压（上覆岩层的压力、构造运动或岩浆活动的挤）高压（上覆岩层的压力、构造运动或岩浆活动的挤压力）压力）-如石榴子石如石榴子石（3）新的化学成分的加入（热液和挥发性气体）新的化学成分的加入（热液和挥发性气体）-产生新产生新的变质矿物的变质矿物2.3.3 变质岩2.3.3.1概念概念地壳中原来的岩石，由于地壳运动和岩浆活动等的影响，在地壳中原来的岩石，由于地壳运动和岩浆活动等的影响，在高温、高压及化学活动性很

22、强的气体和液体作用后，在固体高温、高压及化学活动性很强的气体和液体作用后，在固体状态下，导致原来岩石的矿物成分、结构和构造发生一系列状态下，导致原来岩石的矿物成分、结构和构造发生一系列变化而形成的新岩石。变化而形成的新岩石。（1 1）接触变质作用）接触变质作用 在岩浆岩体与围岩接触在岩浆岩体与围岩接触带上，主要由岩浆活动所带带上，主要由岩浆活动所带来的热量及活动性流体所引来的热量及活动性流体所引起的变质作用。起的变质作用。2.3.3.2变质作用的类型及代表性岩石代表性岩石有大理岩、石英岩等。代表性岩石有大理岩、石英岩等。 （2 2）动力变质作用）动力变质作用 指在构造变形、变位过程中指在构造变

23、形、变位过程中所产生的定向压力的作用下，所产生的定向压力的作用下，使岩石发生变形、破碎以及使岩石发生变形、破碎以及伴随的重结晶等作用。伴随的重结晶等作用。主要发生在相邻的两个岩石主要发生在相邻的两个岩石块体之间发生相对错动的接块体之间发生相对错动的接触面附近。触面附近。如糜棱岩中保留了挤压和扭曲的痕迹如糜棱岩中保留了挤压和扭曲的痕迹 （3 3）区域变质作用）区域变质作用 在大区域范围内在大区域范围内发生，并由温度、压发生，并由温度、压力及化学活动性很强力及化学活动性很强的流体等多种因素，的流体等多种因素，共同引起的一种变质共同引起的一种变质作用。作用。区域变质作用影响的范区域变质作用影响的范围

24、可达数千至数万围可达数千至数万kmkm以上，影响深度可达以上，影响深度可达30 30 kmkm以上，温度在以上，温度在200-200-800800之间。之间。岩石圈岩石圈洋壳洋壳大陆壳大陆壳低温高压带低温高压带高温低压带高温低压带高温高压带高温高压带代表性岩石有板岩、千枚岩、片岩等代表性岩石有板岩、千枚岩、片岩等 1、变质矿物、变质矿物石榴子石、石榴子石、 绿泥石、绿泥石、蛇纹石、滑石蛇纹石、滑石蛇纹石蛇纹石2 2、一般矿物、一般矿物 石英、钾长石、钠石英、钾长石、钠 长石、白云母、黑长石、白云母、黑 云母等。云母等。2.3.3.3变质岩的成分变余砾状结构变余砾状结构变余砂状结构变余砂状结构1

25、)1)变余结构变余结构: : 变质岩中残留有原岩的结构变质岩中残留有原岩的结构, , 变质作变质作用不彻底用不彻底2.3.3.42.3.3.4变质岩的结构构造变质岩的结构构造(1)(1)结构结构斑状变晶结构斑状变晶结构2)2)变晶结构变晶结构: : 是原岩在固态条件下发生重新结晶是原岩在固态条件下发生重新结晶形成的结构形成的结构碎裂结构碎裂结构糜棱结构糜棱结构3)3)碎裂结构碎裂结构: :在定向压力影响下，使岩石中的矿物在定向压力影响下，使岩石中的矿物颗粒发生弯曲、破裂、断开，甚至研磨成细小的碎颗粒发生弯曲、破裂、断开，甚至研磨成细小的碎屑或岩粉被胶结而成的结构。屑或岩粉被胶结而成的结构。 （

26、2）变质岩的构造1 1）片理构造）片理构造指岩石中矿物定向排列所指岩石中矿物定向排列所 显示的构造，是变质岩中最常显示的构造，是变质岩中最常见、见、 最具有特征性的构造。最具有特征性的构造。片麻状、片状、千枚状片麻状、片状、千枚状板状、条带状构造板状、条带状构造2 2）块状构造）块状构造 岩石中矿物颗粒无定向排列岩石中矿物颗粒无定向排列 所表现的均一构造。所表现的均一构造。片麻状构造片麻状构造板状构造板状构造（2）变质岩的构造3 3）眼球状构造）眼球状构造指指混合岩化过程中，外来物混合岩化过程中，外来物质沿着片状、片麻状岩石注质沿着片状、片麻状岩石注入时形成眼球状或透镜状的入时形成眼球状或透镜

27、状的团块，断续分布，常有定向团块，断续分布，常有定向排列，当此眼球含量增多时，排列，当此眼球含量增多时，可成串珠状断续连接，并逐可成串珠状断续连接，并逐步过渡为条带状构造。步过渡为条带状构造。眼球状花岗片麻岩眼球状花岗片麻岩大眼瞪小眼2.3.3.5分类岩类构造岩石名称主要亚类及其矿物成分原 岩片理状岩类片麻状构造片麻岩花岗片麻岩：长石、石英、云母为主，其次为角闪石，有时含石榴子石角闪石片麻岩：长石、石英、角闪石为主，其次为云母，有时含石榴子石中酸性岩浆岩，黏土岩、粉砂岩、砂岩片状构造片 岩云母片岩：云母、石英为主，其次有角闪石等滑石片岩：滑石、绢云母为主，其次有绿泥石、方解石等绿泥石片岩：绿泥

28、石、石英为主，其次有滑石、方解石等中酸性火山岩，黏土岩、砂岩超基性岩，白云质泥灰岩中基性火山岩，白云质泥灰岩千枚状构造千枚岩 以绢云母为主，其次有石英、绿泥石等黏土岩、黏土质粉砂岩，凝灰岩板状构造板岩黏土矿物、绢云母、石英、绿泥石、黑云母、白云母等黏土岩、黏土质粉砂岩，凝灰岩块状岩类块状构造大理岩方解石为主，其次有白云石等石灰岩、白云岩石英岩石英为主，有时含有绢云母、白云母等砂岩、硅质岩蛇纹岩蛇纹石、滑石为主，其次有绿泥石、方解石等超基性岩2.3.3.6常见的变质岩及其主要特征2.3.4 常见岩石的鉴别方法常见岩石的鉴别方法岩浆岩的鉴别方法岩浆岩的鉴别方法 先看颜色先看颜色, ,再看结构和构造

29、再看结构和构造, ,然后看矿物成分。然后看矿物成分。沉积岩的鉴别方法沉积岩的鉴别方法 先看结构先看结构, ,再看成分。再看成分。变质岩的鉴别方法变质岩的鉴别方法 先看构造先看构造, ,再看成分。再看成分。三大岩类1岩浆岩：岩浆岩：（1）颜色）颜色 （2）结构和构造）结构和构造 （3）主要矿物成分）主要矿物成分确定名称确定名称2沉积岩：沉积岩：（1）碎屑岩碎屑岩 粒径大小（区分砾岩、砂岩、粉砂岩）粒径大小（区分砾岩、砂岩、粉砂岩）胶结物的性质、主要矿物成分（区别亚类）胶结物的性质、主要矿物成分（区别亚类）（2）粘土岩粘土岩 页岩和泥岩两种，有共性，但页岩层理明显。页岩和泥岩两种，有共性，但页岩层

30、理明显。（3）化学生物岩化学生物岩 对稀盐酸的反应不同，石灰岩（强烈起对稀盐酸的反应不同，石灰岩（强烈起泡）、白云岩（不）和泥灰岩（会起泡，但泡沫混浊）泡）、白云岩（不）和泥灰岩（会起泡，但泡沫混浊）3变质岩变质岩（区别出片理、块状构造两类）（区别出片理、块状构造两类）片理特征及主要矿物成分。片理特征及主要矿物成分。岩浆岩岩浆岩: 是原生的是原生的沉积岩沉积岩: 可由岩浆岩可由岩浆岩. 变质岩变质岩. 沉积岩破坏后形成沉积岩破坏后形成.变质岩变质岩: 由三种岩石变质后形成由三种岩石变质后形成, 可多次变质形成可多次变质形成.2.3.52.3.5 岩石的工程地质性质岩石的工程地质性质2.3.5.

31、1岩石的工程地质性质岩石的工程地质性质（1）岩石的物理性质）岩石的物理性质密度、相对密度、孔隙性密度、相对密度、孔隙性（2）岩石的水理性质）岩石的水理性质透水性、溶解性、软化性、抗冻性透水性、溶解性、软化性、抗冻性 （3）力学性质1.1.岩石的变形：岩石的变形： （1 1）弹性模量）弹性模量 （2 2）变形模量）变形模量 （3 3）泊松比）泊松比2.2.岩石的强度：岩石的强度：(1)(1)抗压强度抗压强度: :岩石在单向压力作用下抵抗岩石在单向压力作用下抵抗 压碎破坏的压碎破坏的能力能力. .(2)(2)抗剪强度抗剪强度: :岩石抵抗剪切破坏的能力岩石抵抗剪切破坏的能力. .(3)(3)抗拉强

32、度抗拉强度: :岩石在单向拉伸时抵抗拉断破坏的能力岩石在单向拉伸时抵抗拉断破坏的能力. .E2.3.5.2影响岩石的工程地质性质的因素影响岩石的工程地质性质的因素矿物成分矿物成分( (密度、硬度）密度、硬度）结构结构（结晶联结、胶接物联结）（结晶联结、胶接物联结）构造构造（均匀性、连续性）（均匀性、连续性）水水（削弱矿物颗粒联结）（削弱矿物颗粒联结）风化（风化（岩石崩解，强度和稳定性降低）岩石崩解，强度和稳定性降低）（一）火成岩（一）火成岩深成岩深成岩 结晶联结，晶粒粗大均匀，强度高，透水性弱结晶联结，晶粒粗大均匀，强度高，透水性弱 由多种矿物组成，抗风化能力。由多种矿物组成，抗风化能力。浅成

33、岩浅成岩 中细晶质和隐晶质结构的岩石透水性弱，强度高，抗风中细晶质和隐晶质结构的岩石透水性弱，强度高，抗风 化能力较深成岩强，斑状结构岩石透水性或力学强度变化化能力较深成岩强，斑状结构岩石透水性或力学强度变化 较大较大喷出岩喷出岩 多为多为隐晶质和玻璃质结构，强度高。隐晶质和玻璃质结构，强度高。 具气孔结构、流纹结构及发育原生节理，在水平和垂直方向具气孔结构、流纹结构及发育原生节理，在水平和垂直方向上岩性不均匀，强度变化大。上岩性不均匀，强度变化大。2.3.5.32.3.5.3三大岩类的工程地质性质概述（二）沉积岩（二）沉积岩碎屑岩碎屑岩 性质取决于胶结物成分、胶结物成分和碎屑物成分。性质取决

34、于胶结物成分、胶结物成分和碎屑物成分。粘土岩粘土岩 强度低，易软化，抗风化能力弱。透水性弱可作隔水层。强度低，易软化，抗风化能力弱。透水性弱可作隔水层。化学岩和生物化学岩化学岩和生物化学岩 致密，强度较高。具不同程度可溶性（岩溶）。致密，强度较高。具不同程度可溶性（岩溶）。（三）变质岩（三）变质岩 具牢固的结晶结构，力学强度高，抗水性强，透水性弱，具牢固的结晶结构，力学强度高，抗水性强，透水性弱， 片理构造使联结减弱，力学性质个向异性，强度降低。片理构造使联结减弱，力学性质个向异性，强度降低。课堂作业：三大类岩石特征对比课堂作业：三大类岩石特征对比工程中岩石的描述工程中岩石的描述包括地质年代、

35、地质名称、风化程度、颜色、包括地质年代、地质名称、风化程度、颜色、主要矿物、结构、构造和岩石质量指标。主要矿物、结构、构造和岩石质量指标。地质分类地质分类主要根据是岩石地质成因，矿物成份、结构构造和风主要根据是岩石地质成因，矿物成份、结构构造和风化程度，可以用地质名称加风化程度表达，如强风化花岗岩、化程度，可以用地质名称加风化程度表达，如强风化花岗岩、微风化砂岩等。微风化砂岩等。工程分类工程分类主要根据岩石的工程性状，使工程师建立起明确的工主要根据岩石的工程性状，使工程师建立起明确的工程特性概念。程特性概念。2.3.5.42.3.5.4岩石的岩石的工程分类2.3.5.42.3.5.4岩石的岩石

36、的工程分类坚硬程度等级定性鉴定代表性岩石Rc(MPa)硬质岩坚硬岩锤击声清脆，有回弹，震手， 基本无吸水反应未风化微风化的花岗岩、闪长岩、辉绿岩、 玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、石英砂岩、硅质砾岩、硅质石灰岩等60较硬岩锤击声较淸脆，有轻微回弹， 较难击碎，有轻微吸水反应微风化的硬岩；未风化微风化的大理岩、板岩、石灰岩、泥 灰岩、白云岩、钙质砂岩等3060软质岩较软岩锤击声不淸脆，无回弹，较易击碎，浸水后指甲可刻出印痕中等风化强风化的坚硬岩或较硬岩；未风化微风化的凝灰岩、千枚岩、泥灰岩、 砂质泥岩等1530软岩锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎，浸水后手可掰开强风化的坚硬岩或较硬岩；中等风化强

37、风化的较软岩；未风化微风化的页岩、泥岩、泥质砂岩等515极软岩锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可 捏碎，浸水后可捏成团全风化的各种岩石；各种半成岩52.4 2.4 风化岩风化岩暴露于地表的岩石暴露于地表的岩石结构、构造乃至化学成分将会发生变化结构、构造乃至化学成分将会发生变化风化壳风化壳 风化岩风化岩土土残积土残积土。2.4.1 风化岩的定义风化岩的定义风化风化风化作用风化作用风化残留物风化残留物2.4.2.1 物理风化作用2.4.1形成风化岩的作用类型概念：岩石发生物理疏松崩解等概念：岩石发生物理疏松崩解等机械破坏的过程，一般不引起机械破坏的过程，一般不引起化学成分的改变，破坏只使岩化学成分

38、的改变，破坏只使岩石由大块变为小块，再变成细石由大块变为小块，再变成细砂，粉砂，最后变成土体。砂，粉砂，最后变成土体。（1 1）温度风化（热力风化作用）温度风化（热力风化作用）因温度变化引起岩石体积发生膨因温度变化引起岩石体积发生膨胀与收缩作用胀与收缩作用(2) 冻融风化冰劈（楔）作用水化作用氧化作用水解作用溶解作用2.4.2化学风化作用 概念概念: : 位于地表的岩石矿物在水、大气、生物的相互位于地表的岩石矿物在水、大气、生物的相互作用下，发生氧化、溶解、水解、水化等一系列化学作用下，发生氧化、溶解、水解、水化等一系列化学反应，因而改变了岩石的物理性质和化学成分，甚至反应，因而改变了岩石的物

39、理性质和化学成分，甚至形成新的矿物，破坏岩石原来的结构，使岩石疏松甚形成新的矿物，破坏岩石原来的结构，使岩石疏松甚至逐渐变成松散的土层。至逐渐变成松散的土层。吸收水分作为自己的组成部分形成含水的新矿物吸收水分作为自己的组成部分形成含水的新矿物水化作用水化作用硬石膏硬石膏石膏石膏(1)(1)水化作用水化作用CaSO4CaSO42H2O(2)(2)氧化作用氧化作用矿物中的低价元素与大气中的游矿物中的低价元素与大气中的游离氧化合变为高价元素的作用，离氧化合变为高价元素的作用，称为氧化作用。称为氧化作用。黄铁矿黄铁矿(FeS(FeS2 2) )褐铁矿褐铁矿(Fe(Fe2 2O O3 32H H2 2O

40、)O)(3)(3)水解作用水解作用指矿物与水的成分起化学作用形成新的化合物。指矿物与水的成分起化学作用形成新的化合物。正长石正长石(KALSi3O8)高岭高岭石石(AL2 O32SiO2H2O)、石英、石英(SiO2)和氢氧化钾和氢氧化钾(KOH) K AlSi308+2 CO2+4 H2O Al4 (Si4O10) OH8+2K2CO3+8 SiO2。 (正长石正长石) (高岭高岭石石) (碳酸钾碳酸钾) (石英石英) 碳酸盐化作用碳酸盐化作用(4)(4)溶解作用溶解作用水直接溶解岩石中矿物的作用称为溶解作用。水直接溶解岩石中矿物的作用称为溶解作用。卤化盐类卤化盐类( (岩盐，钾盐岩盐，钾盐

41、) )硫酸盐类硫酸盐类( (石膏，硬石膏石膏，硬石膏) )碳酸盐类碳酸盐类( (石灰岩，白云岩石灰岩，白云岩) )强弱弱生物的物理风化生物的化学风化植物和细菌在新陈代谢过程中植物和细菌在新陈代谢过程中动、植物死后遗体腐烂动、植物死后遗体腐烂有机酸、碳酸、有机酸、碳酸、 硝酸和氢氧化铵等硝酸和氢氧化铵等腐殖质、有机酸和气体腐殖质、有机酸和气体2.4.2.3 生物风化作用地形地貌因素（高度、坡度、切割程度）地质因素（矿物、结构、构造）气候因素（气温变化、降水、生物）2.4.3岩石风化的影响因素花岗岩石碑、大理岩石碑哪个抗风化能力强些？花岗岩石碑、大理岩石碑哪个抗风化能力强些？风化程度分带鉴定标准岩

42、矿颜色岩石结构破碎程度岩石强度锤击声全风化带岩矿全部变色，黑云母不仅变色，并变为蛭石结构全部被破坏，矿物晶体间失去胶结联系，大部分矿物变异，如长石变为高岭土，角闪石绿泥石化，石英散成砂粒等用手可压碎成砂或者土状，基本不含坚硬块体。很低击土声强风化带岩石及大部分矿物变色，如黑云母成棕红色结构大部分被破坏，矿物变质形成次生矿物，如斜长石风化成高岭土等松散破碎，完整性差，疏松物质与坚硬块体混杂单块为新鲜岩石的1/3或更小发哑声弱风化带(中风化带)部分易风化矿物如长石，黄铁矿，橄榄石变色，黑云母成黄褐色，无弹性结构部分被破坏，沿裂隙面部分矿物变质，可能形成风化夹层风化裂隙发育完整性较差，坚硬块体有松散

43、物质单块为新鲜岩石的1/3-2/3发哑声微风化带稍比新鲜岩石暗淡，只沿节理面附近部分矿物变色结构基本未变，沿节理面稍有铁锰质染渲、水锈等风化现象有少量风化裂隙，但无疏松物质比新鲜岩石略低，不易区别发清脆声未风化带新鲜岩石无风化现象，岩石组织结构未变2.4.4 岩石风化程度划分岩石按风化程度分类2.4.5 风化岩的工程性质及处治措施物理力学性质都随风化程度加深而降低物理力学性质都随风化程度加深而降低成成分的不均匀性、产状和厚度的不规则性也随风化程度不同分的不均匀性、产状和厚度的不规则性也随风化程度不同而增大而增大地基承载力愈低，岩石的边坡愈不稳定地基承载力愈低，岩石的边坡愈不稳定处治措施工程性质

44、（1）清除（挖除）清除（挖除）（2）护护面面隔绝隔绝（3）胶结灌浆）胶结灌浆（4）排水）排水（5）探槽观测探槽观测（6）风化厚度预留）风化厚度预留岩石风化的工程防治图2.5 土的类型及其工程地质性质 土土 从何而来？从何而来？地表岩石风化地表岩石风化残留残留搬运搬运沉积沉积详后续课程详后续课程土力学土力学 2.5.1 2.5.1 土的土的物理力学性质物理力学性质及工程分类及工程分类 土粒粒组的划分土粒粒组的划分2.5.1.22.5.1.2土的物理性质土的物理性质土的三相组成物质在数量上的关系和相互作用决土的三相组成物质在数量上的关系和相互作用决定土的物理力学性质。定土的物理力学性质。土的物理性

45、质包括土的重量、含水性及孔隙性等。土的物理性质包括土的重量、含水性及孔隙性等。2.5.1.22.5.1.2土的土的水水理性质理性质（1）黏性土的稠度）黏性土的稠度液限液限(WL)、塑限、塑限(WP)、以及塑性指数、以及塑性指数(IP)和液性指数和液性指数(IL) 粘性土的稠度状态的变化是由于土中含水量的变化而引起的，粘性土由一种粘性土的稠度状态的变化是由于土中含水量的变化而引起的，粘性土由一种稠度状态转变为另一种稠度状态，相应于转变点（临界点）的含水量称为稠度状态转变为另一种稠度状态，相应于转变点（临界点）的含水量称为稠度界稠度界限限（界限含水量界限含水量）。）。工程上常用的有工程上常用的有塑

46、性界限塑性界限和和液性界限。液性界限。 pLpIPPLLPPII2.5.1.22.5.1.2土的土的水水理性质理性质（2）黏性土的抗水性）黏性土的抗水性黏性土的抗水性是指黏性土受水发生胀缩、崩解的程度，黏性土的抗水性是指黏性土受水发生胀缩、崩解的程度，反映了黏性土抵抗因水而变形破坏的能力。反映了黏性土抵抗因水而变形破坏的能力。（3）土的渗透性和毛细性）土的渗透性和毛细性2.5.1.4 2.5.1.4 土的力学性质土的力学性质土的力学性质包括土的强度性质土的力学性质包括土的强度性质及及变形性质，分变形性质，分别由土的抗剪性及压缩性来表示别由土的抗剪性及压缩性来表示2.5.22.5.2土类及工程性

47、质土类及工程性质一般分类一般分类专门分类专门分类碎石土是指碎石土是指粒径大于粒径大于2 2mmmm的颗粒含超过全重的颗粒含超过全重50%50%的土的土. .工程地质特征工程地质特征:单粒结构单粒结构,颗粒间无连结，孔隙率大，透水性强，压缩性小，颗粒间无连结，孔隙率大，透水性强，压缩性小，内摩擦角大，地基强度高内摩擦角大，地基强度高1.1.碎石土碎石土 砂土是指粒径大于砂土是指粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的颗粒含量不超过全重50%，粒径，粒径0.075mm颗粒超过全重颗粒超过全重50%的土。的土。工程地质特征：工程地质特征：颗粒间无连结颗粒间无连结，散粒结构，孔隙率中等，透水性强，压，散粒

48、结构，孔隙率中等，透水性强，压缩性小，内摩擦角，地基强度缩性小，内摩擦角，地基强度(中中、粗砂较好粗砂较好,细细、粉砂较差粉砂较差)2.砂土砂土地基土的分类3 3粉土粉土粉土是指塑性指数粉土是指塑性指数Ip=10Ip=0.0750.075mmmm的颗粒含量的颗粒含量不超不超过全重过全重50%50%的土。的土。工程地质特征：介于于砂土与粘性土之间工程地质特征：介于于砂土与粘性土之间.4 4. .粘性土粘性土粘性土是指塑性指数粘性土是指塑性指数Ip10Ip10的土的土( (粉质黏土粉质黏土(1017) ) )工程地质特征：有粘性，透水性小，压缩性大，软硬状态工程地质特征：有粘性，透水性小，压缩性大

49、，软硬状态随含水量变化而变化，有胀缩性随含水量变化而变化，有胀缩性2.5.2.4 混合土粗细粒混杂的土，其中细粒含粗细粒混杂的土，其中细粒含量较多。这种土如按颗粒组成量较多。这种土如按颗粒组成分类，可定为砂土甚至碎石土，分类，可定为砂土甚至碎石土，而其可通过而其可通过0.05mm筛后的数筛后的数量较多又可进行可塑性试验，量较多又可进行可塑性试验，按其塑性指数又可视为粉土或按其塑性指数又可视为粉土或黏性土。黏性土。 特殊土是指某些具有特殊土是指某些具有特殊特殊物质成分和结构、物质成分和结构、工程性质也较工程性质也较特殊特殊的土。是在一定的条件下形成的土。是在一定的条件下形成的，其分布有明显的区域

50、性特征。的，其分布有明显的区域性特征。2.6 特殊性土的工程地质性质西北、华北干旱气候区的西北、华北干旱气候区的黄土黄土 沿海及内陆静水沉积的沿海及内陆静水沉积的软土软土高纬度、高海拔寒冷气候区的高纬度、高海拔寒冷气候区的冻土冻土西南亚热带湿热气候条件下的西南亚热带湿热气候条件下的红黏土红黏土南方和中南地区的南方和中南地区的膨胀土膨胀土西北、华北干旱气候区的西北、华北干旱气候区的盐渍土盐渍土各地人类工程活动的各地人类工程活动的人工填土人工填土特殊性土的种类有特殊性土的种类有是干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。是干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。分布分布: 我国西北及华北地区我国西北及华北地

51、区, ,面积约面积约6363万万kmkm2 2。2.61 黄土黄土分类：黄土分类：按成因分：原生黄土和次生黄土按成因分：原生黄土和次生黄土按形成年代分：老黄土和新黄土按形成年代分：老黄土和新黄土按湿陷性分：湿陷性黄土和非湿陷性黄土按湿陷性分：湿陷性黄土和非湿陷性黄土特征：特征： 以粉粒为主，富含碳酸钙，肉眼可见以粉粒为主，富含碳酸钙，肉眼可见大孔隙，垂直节理发育，常呈现直立的天大孔隙，垂直节理发育，常呈现直立的天然边坡。然边坡。工程特性：工程特性：塑性较弱塑性较弱含水较少，坚硬含水较少，坚硬硬塑状态硬塑状态压实程度差，孔隙比高，孔隙大压实程度差，孔隙比高，孔隙大抗水性弱，遇水强烈崩解，湿陷明显

52、抗水性弱，遇水强烈崩解，湿陷明显透水性较强，且呈各向异性透水性较强，且呈各向异性1. 强度较高，粒间连接较强，压缩性中等。强度较高，粒间连接较强，压缩性中等。黄土湿陷性黄土湿陷性(collapsibility)： 在一定压力下受水浸润后在一定压力下受水浸润后,结构迅速破坏而结构迅速破坏而产生显著沉陷的性质产生显著沉陷的性质。湿陷系数湿陷系数s ： 由室内浸水压缩试验测得的黄土样在某种规定压力由室内浸水压缩试验测得的黄土样在某种规定压力下的湿陷量与土样原始高度的比值。下的湿陷量与土样原始高度的比值。s0.015为湿陷性黄为湿陷性黄土。土。湿陷类型：湿陷类型：自重湿陷与非自重湿陷。自重湿陷与非自重

53、湿陷。实测或计算自重湿陷量实测或计算自重湿陷量7 cm 时时,为自重湿陷性黄土场地。为自重湿陷性黄土场地。湿陷起始压力湿陷起始压力:开始出现明显湿陷的压力。开始出现明显湿陷的压力。黄土茆区土流失黄土茆区土流失软土泛指天然孔隙比大于或软土泛指天然孔隙比大于或等于等于1.0，天然含水量大于液，天然含水量大于液限，含有较多有机质，且疏限，含有较多有机质，且疏松多孔的细粒土，软土生成松多孔的细粒土，软土生成于缓慢流动的流水环境和静于缓慢流动的流水环境和静水环境。水环境。2.6.2 2.6.2 软土软土土的名称划分标准备 注淤泥el.5，wwL 或IL1e天然孔隙比w天然含水量wL液限IL一液性指数Wu有机质含量淤泥质土1.0el.5，wwL 或IL1泥炭Wu 60%泥炭质土10% 液限，软塑流塑状态。液限，软塑流塑状态。透水性低，水平向渗透系数较大。透水性低，水平向渗透系数较大。压缩性大，强度低，欠压密状态。压缩性大，强