1、学习情境2：地质勘查报告识读,一、预备知识： 地质构造 （1） 地质作用 内力地质作用 外力地质作用a. 物理风化b. 化学风化,2.1 子情境内容-地质地形构造图识读,土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物,搬运、沉积,形成过程 形成条件,物理力学性质,风化,影响,生物风化,物理风化,化学风化,量变,无粘性土,原生矿物,质变,粘性土,次生矿物,动植物的活动,风化,有 机 质,岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎,母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物,（2） 地质年代,土产生于新生代第四纪更新世
2、(距今0.012百万年1百万年) 更新世又分为： 早更新世(Q1) 中更新世(Q2) 晚更新世(Q3) 全新世(Q4)。,（3） 地质构造 褶皱构造 断裂构造a. 节理 b. 断层,（4） 第四纪沉积物 残积物 坡积物 洪积物 冲积物 其他沉积物,土的生成 土是指覆盖在地球上大部分陆地表面和部分海底的碎散岩石的堆积物（沉积物），是岩石风化后的产物。 土的成因土的生成过程为：由岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积而成。,搬运与沉积,残积土 无搬运,土质较好,残积土 强风化 弱风化 微风化 母岩体,颗粒表面粗糙 多棱角 粗细不均 无层理,母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后，未经搬运残留在原地的堆积物
3、,运积土 分类,风：风积土,重力: 坡积土,流水:,洪积土 冲积土 湖泊沼泽沉积土 海相沉积物,冰川: 冰积土,土粒粗细不同，性质不均匀,有分选性，近粗远细,浑圆度分选性明显，土层交迭,含有机物淤泥，土性差,颗粒细，表层松软，土性差,土粒粗细变化较大，性质不均匀,颗粒均匀，层厚而不具层理,运积土 有搬运,风化所形成的土颗粒，受自然力的作用搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物,坡积层 雨雪搬运；不远；逐步变细；厚度不均,洪积层 洪水搬运；山谷出口；山前平原；,冲积层 冲击平原；面积有时较大,海相沉积层 滨海沉积物: 卵石、圆砾石、细沙，如海边 大陆架浅海沉积物: 深小于200m，宽100200m细
4、砂、粘性土、淤泥、生物化学沉积物 陆坡沉积物: 深2001000m,宽100200km，有机 质软泥 深海沉积物: 深大于1000m，深海，有机质软泥 湖沼沉积层 湖相沉积物：湖边粗粒，湖心淤泥等 沼泽沉积物：半腐烂植物，沉积不宜做地基,原生矿物 石英、长石、云母等 次生矿物 主要是粘土矿物，包括三种类型高岭石、伊里石、蒙脱石,粘土矿物: 由硅片和铝片构成的晶包所组合而成,（5） 不良地质作用 岩溶 滑坡 崩塌 泥石流 采空区 地面沉降 地震,崩塌, rock land sliding(bedrock landslide)岩层滑坡,（1） 地下水及其埋藏条件 上层滞水 潜水 承压水,2. 水文
5、地质,上层滞水：地表水下渗，积聚在局部透水性小的黏性土隔水层上的水为上层滞水。它为雨水补给，有季节性。 潜水：埋藏在地表以下第一个连续分布的稳定隔水层以上，具有自由水面的重力水为潜水。 承压水：埋藏在两个连续分布的隔水层之间，完全充满的有压地下水为承压水。,地下水中硫酸离子SO42-含量过多时，将与水泥硬化后生成的Ca(OH)2起作用，生成石膏结晶CaSO42H2O。石膏再与混凝土中的铝酸四钙4CaOAl2O3起作用，生成铝和钙的复硫酸盐3CaOA12O3CaSO43H2O。这一化合物的体积比化合前膨胀2.5倍，能破坏混凝土结构。氢离子浓度(负对数值)pH7的酸性地下水对混凝土中的Ca(OH)
6、2及CaCO3，起溶解破坏作用。地下水中游离的CO2可与混凝土中Ca(OH)2化合生成一层CaCO3硬壳，对混凝土起保护作用。但当水中CO2含量过多时，又会与CaCO3化合，生成溶解度较Ca(OH)2还大的Ca(HCO3)2而溶于水。这一部分过多的能与CaCO3，起作用的游离CO2。称为腐蚀性CO2。,（3） 动力水、流沙与潜蚀,当动水力GD等于或大于土的浮重度时，土颗粒间的压力消失，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，土体随水流动，这种现象叫流砂。 流砂现象主要发生在细砂、粉砂及粉土等土层中，而在粗颗粒土及粘土中则不易产生。因此，在地下水位以下开挖基坑时，若地基土为易产生流砂现象的土层，从基坑表
7、面直接抽水，将导致地下水从下向上流动而产生向上的渗流力。当水头梯度大于临界值时，就会出现流砂现象., 流沙与潜蚀, 动力水,（4） 地下水对工程的影响, 基础埋深 施工排水 地下水位升降 地下室防水 地下水水质侵蚀性 空心结构物浮起 承压水冲破基槽,二、 学习任务：地质构造图的识读,1地质现象参观 2分组讨论下面地质构造图，完成以下任务： （1） 地形描述：找出图中山脊与山沟，并绘制示意图； （2） 地层描述：图中有几个地层，说明地层的排列状况； （3） 地质构造描述：描述断层等构造。,土的名称 颗粒形状 粒组含量,漂石 块石,圆形及亚圆形为主 棱角形为主,粒径大于200mm的颗粒超过全质量5
8、0%,卵石 碎石,圆形及亚圆形为主 棱角形为主,圆形及亚圆形为主 棱角形为主,圆砾 角砾,粒径大于20mm的颗粒超过全质量50%,粒径大于2mm的颗粒超过全质量50%,一、 预备知识 1. 土的成因：如前所述 2. 土的组成（1）土中固体颗粒 粒组的划分 土的颗粒级配,子情境 2.2 土的筛析试验,1. 粒径级配,颗粒大小,各粒径成分在土中占的比例,狭义的粒径级配,影响土性的主因,土的级配曲线,颗粒大小,粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类 界限粒径,粒径级配,确定方法 筛分法：适用于粗粒土 (0.075 mm)水分法：适用于细粒土 (0.075 mm),各粒组的相对含量，用质量百分数来
9、表示,表述方法 粒径级配累积曲线,密度计法 移液管法,土中各个粒组的相对含量（各粒组含量占土粒总质量的百分数）。,含义：,筛下的土粒质量占总质量的百分比。,20 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.075,200g,10 16 18 24 22 38 72,小于某粒径之土质量百分数P（）,粒径(mm),P % 95 87 78 66 55 36,土的粒径级配累积曲线,水分法,d60,d50,d10,d30,特征粒径: d60 : 控制粒径 d10 : 有效粒径 d30 ;,不均匀程度： Cu = d60 / d10,连续程度: Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系数,
10、 不均匀系数,Cu 5,级配不均匀,粗细程度： 用d50 表示,斜率: 某粒径范围内颗粒的含量陡相应粒组质量集中缓-相应粒组含量少平台-相应粒组缺乏,连续程度: Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系数,较大颗粒缺少,Cc 减小,较小颗粒缺少,Cc 增大,C c = 1 3, 级配连续性好,粒径级配,粒径级配累积曲线及指标的用途：,1）粒组含量用于土的分类定名；,2）不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：Cu 5, 不均匀土； Cu 5, 均匀土,3）曲率系数Cc用于判定土的连续程度：C c = 1 3, 级配连续土； Cc 3 或 Cc 1,级配不连续土,4）不均匀系数Cu和曲
11、率系数Cc用于判定土的级配优劣：如果 Cu 5且 C c = 1 3 ， 级配 良好的土；如果 Cu 3 或 Cc 1, 级配 不良的土,学习情境二：地质勘查报告识读,子情境2.3 土的压缩实验 1. 土的三相简图 2. 三相指标的定义 3. 三相指标的换算 4. 无粘性土密实度分析,2.3 土的压缩实验,1. 三相草图,质量,体积,土的物理性质指标认识,V土的总体积；Va土中气体所占的体积 Vw土中水所占的体积；Vs土中颗粒所占的体积； VV土中孔隙所占的体积；,VV = Vw + Va m 土的总质量 mW 土中水的质量；ms土中颗粒的质量。,三相草图,已知关系五个:,共有九个参数: V
12、Vv Vs Va V / ms m ma m,剩下三个独立变量,三相草图法,物性指标是比例关系: 可假设任一参数为1,对于饱和土, Va=0 剩下两个独立变量,实验室测定,其它指标,是一种简单而实用的方法,2 土粒比重（相对密度）,Soil Mechanics,2 土的物性与分类,3 土的其他物理指标: 土的含水量w、密度和土粒的相对密度ds可直接用试验方法测定（试验方法见有关土工试验操作规程），它们是每种土必须测定的基本指标，根据这三个指标，又可导出如下几个物理性质指标。 土的干密度和干重度 土的饱和密度和饱和重度 土的有效重度 土的空隙逼和孔隙率 饱和度,2 土的物性与分类,1 干土密度与
13、干土重度,2 饱和土密度饱和土重度,2 土的物性与分类,单位体积土体中土颗粒的质量称为干土密度d，即：,单位体积土颗粒所受到的重力称为干土重度，又称为于土重力密度，其值等于干土密度乘以重力加速度。即：,饱和土密度是指土孔隙充满水时，单位体积土的质量。,在地下水位以下，土受到水的浮力作用，单位体积土中，土颗粒所受的重力扣除浮力后的重度称为浮重度，又称有效重度。,3 土的有效重度,2 土的物性与分类,土的孔隙率是指土中孔隙体积与土总体积之比的百分率,土中孔隙体积与土颗粒体积之比值称为孔隙比,4 土的空隙比和空隙率,土的孔隙率和孔隙比是反映土体密实程度的重要物理性质指标。在一般情况，n或e愈大，土愈疏松。反之土愈密实，一般粘性土e在0.41.2之间，砂土e在0.309之间，淤泥孔隙比大于1.5,2 土的物性与分类,土中水的体积与孔隙体积之比值称为土的饱和度，即土的饱和度是反映水填充土孔隙的程度，即反映土潮湿程度的物理性质指标。当St小于0.5时为稍湿的，在0.50.8之间时为很湿的，大于0.8时为饱和的，如St= 1.0时，则土处于完全饱和状态。,5 土的饱和度,2 土的物性与分类,3 基本指标和其他指标的关系,2 土的物性与分类,2 土的物性与分类,
