湖北省岩土工程勘察职工培训.ppt

1、工 程 地 质 基 本 知 识,湖 北 省 岩 土 工 程 勘 察 职 工 培 训 观测员部分,主讲人 王小章,第 一 章,第一节 地球的形态,一、地球的外部形态 1、地球的形状和大小地球形状为扁率不大的三轴椭球体，地球形状的主要数据为：赤道半径(a)6378.160km；极半径(c)6356.755km；扁平率(a-c)/a1298.25；表面积5.1108km2；体积1.08201012km3。,2、地球的表面特征 （1）大陆表面形态山地指高程大于500m、地形起伏较大、相对高差在200m以上的地区。按高程分为低山(海拔500-1000m)、中山(1000-3500m)、高山(3500-5

2、000m)和最高山(5000m)。低于海拔500m，相对高差在200m以下的高地称为丘陵。平原是面积较大的地势平坦或地形略具起伏的地区，其内部相对高差一般不超过数十米。高原为海拔在600m以上，表面较为平坦或有一定起伏的广阔地区。,（2）海底地形特征据海底地形特征，可分为大陆边缘，大洋盆地及大洋中脊三个大的地形单元。 二、地球的构造1、地球外部圈层及其主要特征 （1）大气圈 据气温的垂直变化，由下到上可将大气圈进一步划分成对流层、平流层、中间层、电离层(暖层)和逸散层。 （2）水圈 （3）生物圈 2、地球内部圈层及其主要特征 地球内部分为三圈：地壳、地幔和地核。 三、地质构造 主要由地球内动力

3、地质作用引起地壳变化，使岩层或岩体发生变形和变位的运动称地壳运动。岩层经地壳运动产生的倾斜、弯曲、错动、断开和破碎等变形形态称地质构造。,（一）地质年代 1、绝对地质年代是指地层形成到现在的实际年数，目前主要是根据岩石中所含放射性元素的蜕变来确定。2、相对地质年代是指地层形成的先后顺序和地层的相对新老关系，是由岩石地层单位与相邻已知岩石地层单位的相对层位的关系来确定。岩层的接触关系有沉积岩之间的整合接触、平行不整合接触、角度不整合接触，岩浆岩与沉积岩之间的沉积接触和侵入接触，以及岩浆岩间的穿插接触关系。 （二）地质构造 1、岩层的产状 岩层的产状指岩层在地壳中的空间方位。地质学上用走向、倾向和

4、倾角三个要素来确定岩层的产状。 （1）走向岩层层面与水平面的交线称为走向线，走向线两端所指的空间方位角称为岩层的走向。同一岩层的走向有两个数值，相差180。,（2）倾向垂直走向线顺岩层倾斜面向下引出一条直线叫真倾斜线，真倾斜线水平面上的投影所指的方位角称为岩层的倾向。倾向只有一个方向，同一岩层面的倾向与走向相差90。 （3）倾角岩层层面与水平面所夹的锐角称岩层的倾角。2、水平构造与倾斜构造（1）水平构造 （2）倾斜构造 3、褶皱构造（1）褶曲要素（2）褶曲的基本形态基本类型为背斜和向斜。、背斜原始水平岩层受力后向上拱曲形态称为背斜。它的岩层以褶曲轴为中心向两翼倾斜，当地面受到剥蚀露出有不同地质

5、年代的岩层时，较老的岩层出现在褶曲的轴部，从轴部向两翼依次出现的是较新的岩层、并且两翼岩层对称出现。, 向斜原始水平岩层受力后向下弯曲的形态称为向斜。在向斜褶曲中，岩层的倾斜方向与背斜相反，两翼的岩层都向褶曲的轴部倾斜。如地面遭受剥蚀，在褶曲轴部出露的是较新的岩层，向两翼依次出露的较老的岩层，其两翼岩层也对称分布。 （3）褶皱的野外识别穿越法穿越法就是沿着选定的调查路线，垂直岩层走向进行观察。 追索法追索法是平行岩层走向进行观察的方法。 褶皱构造对工程建筑有以下几方面影响：褶皱核部或转折端岩层由于受水平张拉应力作用，影响到 岩体完整性和强度，在石灰岩地区岩溶较为发育。在褶皱冀部布置建筑工程，重

6、点注意岩层的倾向及倾角的大小，因为它对岩体的滑动有一定影响。,对于深埋地下工程(隧道或道路工程线路)，一般宜设计在褶皱翼部。 构造盆地向斜核部是储水较为丰富地段。4、断裂构造构成地壳的岩层受外力作用后发生变形，当变形达到一定程度时，岩层的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小不一样的断裂称为断裂构造。 节理节理是指岩体破裂面两侧岩层无明显位移的裂缝或裂隙。节理的类型节理按成因可分为原生节理、构造节理和表生节理；也有人分为原生节理和次生节理，次生节理再分为构造节理和非构造节理。根据节理的力学性质，可把构造节理分为剪节理(亦称扭节理)相张节理两类。节理发育程度分级节理的调查、统计和表示方法,（2）断

7、层岩体断裂，并且沿断裂面两侧岩体有明显位移的结构变动痕迹，称为断层。断层的要素断层的基本类型按断层两盘相对位移的方式，可把断层分为正断层、逆断层和平移断层三种类型：正断层 指上盘相对向下滑动，下盘相对向上滑动的断层。逆断层 指上盘相对向上滑动、下盘相对向下滑动的断层。平移断层 指断层两盘主要在水平方向上相对错动的断层。断层的组合类型 1）阶梯状断层 2）地堑与地垒 两个或两组断层之间岩体相对下降，两边岩体相对上升则叫地堑，反之中间上升两侧下降则称为地垒。3）叠瓦状构造,断层的野外识别标志 1)构造线和地质体的不连续线状或面状的地质体 。 2）地层的重复与缺失 3）断层面(带)的构造特征 a)

8、擦痕、阶步和摩擦镜面。 b) 构造岩：碎块颗粒直径大于2mm时叫断层角砾岩；当碎块颗粒直径为0.012mm时叫碎裂岩；当碎块颗粒直径更小时叫糜棱岩；当颗粒被研磨成泥状且单个颗粒不易分辨而又未固结时叫断层泥.4）地貌标志 断层的工程地质评价1)断层降低了地基岩体的强度及稳定性。断层破碎带力学强度低，压缩性增大，易造成建筑物断裂或倾斜。断裂面是极不稳定的滑移面，对岩质边坡稳定及稳定常有重要影响。2)断裂构造带不仅岩体破碎，而且断层上、下盘的岩性也可能不同，如果在此处进行建筑工程，有可能产生不均匀沉降.,3)隧道工程通过断裂破碎带地段，易发生坍塌甚至冒顶。 4)沿断裂破碎带地段易形成风化深槽及岩溶发

9、育带。断层陡坡或悬崖多处于不稳定状态，容易发生崩塌等。 5)施工中，若遇到断层带时会发生涌水问题。 6)若有新的地壳运动发生时，往往引起附近断裂带产生新的移动，从而影响建筑物的稳定。 四、地质作用 在地质历史发展的过程中，由自然动力引起的地球和地壳物质组成、内部结构及地表形态不断变化发展的作用，称为地质作用。地质作用按其能量的来源的不同，可分为外力地质作用和内力地质作用两类。 外力地质作用外力地质作用简称外力作用，主要发生在地表，是由地球外部的能量引起的。外力作用的方式，可以概括为风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。 内力地质作用内力地质作用简称内力作用，由地球内部的能量所引起。

10、主要包括地壳运动 、岩浆作用 、变质作用和地震。,第二节 岩土基本知识,一、岩石及其工程地质性质在地质作用下产生的，由一种或多种矿物以一定的规律组成的自然集合体，称为岩石。按成因，可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。 （一）造岩矿物1、矿物的概念 在各种地质作用中所形成的具有一定化学成分、物理性质和内部构造的自然单质和化合物，称为矿物。2、矿物的形态 矿物的形态是指矿物的外形特征，一般包括矿物单体及同种矿物集合体的形态。矿物形态受其内部构造、化学成分和生成时的环境制约。 矿物单体形态 矿物集合体形态,3、矿物的物理性质 不同的矿物具有不同的化学成分和内部构造，因此，它们具有各不相同的物理性质。

11、矿物的物理性质主要有颜色、条痕、透明度、光泽、硬度、解理及断口等。它们是鉴别矿物的主要特征。 颜色 条痕条痕是矿物粉末的颜色，一般是指矿物在白色无釉瓷板(条痕板)上划按时所留下的粉末的颜色 透明度透明度是指矿物透过可见光波的能力，即光线透过矿物的程度，透明度受厚度影响，故一般以0.03mm的规定厚度作为标准进行对比。肉眼鉴定矿物时，一般可分成透明、半透明、不透明三级。 光泽矿物新鲜表面反射光线的能力称为光泽。按其强弱程度可分为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽。,由于矿物表面的性质或矿物集合体的集合方式不同，非金属光泽又会反映出以下不同特征的光泽。 玻璃光泽 矿物表面与玻璃的反光相似，如长石、方

12、解石解理面上呈现的光泽。 油脂光泽 矿物表面好象涂了一层油脂一样，如石英断口上呈现的光泽。 珍珠光泽 矿物表面象贝壳内珍珠层所呈现的光泽一样，如云母。 丝绢光泽 矿物表面犹如丝绢反光，如石膏。 土状光泽 矿物表面粗糙,无光泽,暗淡如土,如高岭石。 硬度,矿物抵抗外力摩擦和刻划的能力称硬度。它是通过一种矿物与已知硬度的另一种矿物或物体互相刻划得出的。目前一般用摩氏硬度计来决定矿物的相对硬度。摩氏硬度计是从软到硬选用10种矿物的硬度分为10级，作为硬度对比的标准，用来对其它矿物进行互相刻划比较以确定矿物的相对硬度，如下表所示。, 解理 矿物受敲击后，能沿一定的方向裂开成光滑平面的性质称解理。裂开的

13、光滑平面称为解理面。 断口 矿物受敲击后，不按一定方向裂开，而形成凹凸不平的断开面称为断口.,二、常见的造岩矿物,岩浆岩:又称火成岩。它是由地壳深处的岩浆沿地壳构造薄弱带上升侵入地壳，或喷出地面冷却凝固后形成的岩石。 岩浆是地壳深处一种处于高温、高压下的硅酸盐熔融体。它的主要成分是SiO2，还有其它元素、化合物和挥发性成分。,1、岩浆岩的矿物成分 组成岩浆岩的矿物大约有30多种，按颜色和化学成分的特点，它可分为浅色矿物和深色矿物两类：第一类，浅色矿物，有,岩浆岩的矿物成分既可以反映岩石的化学成分，又可以反映岩石的生成条件和成因。岩浆的化学成分相当复杂，但含量高、对岩石的矿物成分影响最大的是Si

14、O2。因此，根据SiO2含量多少，可将岩浆岩分为四大类：超基性岩，SiO2含量45%；基性岩，SiO2含量45%52%；中性岩，SiO2含量52%65%；酸性岩，SiO2含量65%。从超基性岩至酸性岩，随着SiO2增加，岩石的颜色、矿物成分等发生有规律的变化。,石英、正长石、斜长石、白云母等。它们富含硅、铝成分、所以又称为含铝的醛酸盐矿物或硅铝矿物。第二类，深色矿物，有黑云母、辉石、角闪石、橄榄石等 。,2、岩浆岩的结构,岩浆岩的结构是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状，以及它们的相互组合关系。岩浆岩的结构特征，是岩浆成分和岩浆冷凝时的物理环境的综合反映。它是区分和鉴定岩浆岩的重要标志之一

15、，同时也直接影响岩石的强度。岩浆岩的结构分类如下：, 按岩石中矿物结晶程度划分 全晶质结构 ; 半晶质结构 ; 非晶质结构,按岩石中矿物颗粒的绝对大小划分 显晶质结构：岩石全部由结晶颗粒较大的矿物组成，用肉眼或放大镜可以辨认。按矿物颗粒的粒径大小又可分为:,粗粒结构，颗粒粒径5mm中粒结构，颗粒粒径51mm细粒结构，颗粒粒径l0.1mm微粒结构，颗粒粒径0.1mm, 隐晶质结构 ; 玻璃质结构 . 按岩石中矿物颗粒的相对大小划分 等粒结构： 不等粒结构; 斑状结构和似斑状结构 3、岩浆岩的构造 岩浆岩的构造是指矿物在岩石中排列的顺序和充填的方式所反映出来岩石的外貌特征。,岩浆岩的构造特征，主要

16、决定于岩浆冷凝时的环境。常见的岩浆岩构造有：块状构造；流纹构造； 气孔构造； 杏仁状构造。,4、岩浆岩的分类和常见的岩浆岩,（1）岩浆岩的分类 （2）日常见的岩浆岩 花岗岩 花岗岩是深成岩，全晶质等粒结构，块状构造，多呈肉红、浅灰、灰白色。主要矿物成分有石英、正长石、斜长石，次要矿物有黑云母和角闪石。流纹岩 流纹岩是喷出岩，常呈灰白、灰红、浅黄褐色，矿物成分与花岗岩相同,隐晶质斑状结构,典型的流纹状构造。斑晶主要为石英和正长石，基质通常是玻璃质。闪长岩 闪长岩是深成岩，全晶质等粒结构，块状构造，灰白、深灰至黑灰色。主要矿物为斜长石和角闪石，次要矿物有辉石和黑云母。,安山岩 安山岩是喷出岩，灰色

17、或灰紫色，斑状结构，斑晶常为斜长石，气孔状或杏仁状构造。辉长岩 辉长岩是深成岩，全晶质等粒结构，块状构造，灰黑至黑色。主要矿物为斜长石和辉石，次要矿物为撤榄石、角闪石和黑云母。玄武岩 玄武岩是喷出岩，呈隐晶质细粒或斑状结构，气孔或杏仁状构造，灰黑至黑色。辉绿岩 辉绿岩是浅成岩，灰绿或黑绿色，具有特殊的辉绿结构(辉石充填于斜长石晶体格架的空隙中)，强度高，是良好的天然建筑材料 。,（三）沉积岩,沉积岩是在地壳表层常温常压条件下，由风化产物、有机质和某些火山作用产生的物质，经搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。沉积岩广泛分布于地表，占陆地面积的75。因此，许多工程都在沉积岩地区建设。

18、沉积岩也是被应用得最广的一种建筑材料。,1、沉积岩的物质组成 沉积岩的矿物组成 碎屑矿物; 粘土矿物; 化学沉积矿物; 有机质及生物残骸, 沉积岩的胶结物在沉积岩的物质组成中还有胶结物，胶结物存在于沉积岩矿物颗粒之间，对矿物颗粒起胶结作用。胶结物对沉积岩的颜色和强度有很大的影响。常见的胶结物有以下几种：硅质胶结；铁质胶结；钙质胶结；泥质胶结。 2、沉积岩的结构沉积岩的结构，按组成物质、颗粒大小及形状等方面的特点，一般分为碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构四类。 3、沉积岩的构造沉积岩的构造是指其组成部分的空间分布及其相互间的排列关系。沉积岩最主要的构造是层理构造、层面构造、化石及结核。,

19、层理构造层理构造是沉积岩在形成过程中，由于沉积环境的改变，使先后沉积的物质在颗粒大小、形状、颜色和成分上发生变化而显示出来的成层现象。岩层按厚度可分为块状层(1m)；厚层(10.5m)；中厚层(0.5O.1m)；薄层(0.1m )。另见工程手册分类。依层间关系划分为 水平层理 ; 单斜层理 ; 交错层理 ; 波状层理 。, 层面构造层面构造指岩层层面上由于水流、风、生物活动、阳光曝晒等作用留下的痕迹，如波痕、泥裂、雨痕等。化石结核 4.沉积岩的分类和常见的沉积岩 沉积岩的分类 沉积岩的分类，如表1-4。, 常见的沉积岩砾岩及角砾岩砾状结构，由50以上2mm的粗大碎屑胶结而成，粘土含量25。由浑

20、圆状砾石胶结而成的称为砾岩；由棱角状的角砾胶结而成的称为角砾岩。角砾岩的岩性成分比较单一。砾岩的岩性成分一般比较复杂，经常由多种岩石的碎屑和矿物颗粒组成。胶结物的成分有钙质、泥质、铁质及硅质等。,砂岩砂质结构,由50以上粒径介于20.05mm的砂粒胶结而成,粘粒含量25。按砂粒的矿物组成，可分为石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩。按砂粒粒径的大小，可分为粗粒砂岩、中粒砂岩和细粒砂岩。胶结构的成分对砂岩的物理力学性质有重要影响。根据胶结物的成分,又可将砂岩分为硅质砂岩.铁质砂岩、钙质砂岩及泥质砂岩几个亚类。,粉砂岩 粉砂质结构，常有清晰的水平层理。由50以上粒径介于0.050.005mm的粉砂胶结而成

21、，粘粒含量25。结构较疏松，强度和稳定性不高 。,页岩是由粘土脱水胶结而成，以粘土矿物为主，大部分有明显的 薄层理，呈页片状，可分为硅质页岩、粘土质页岩、砂质页岩、钙质页岩及炭质页岩。,泥岩； 石灰岩 简称灰岩。矿物成分以方解石为主，其次含有少量的白云石和粘土矿物，常呈深灰、浅灰色，纯质灰岩呈白色。石灰岩中一般都含有一些白云石和粘土矿物，当粘土矿物含量达2550时，称为泥灰岩；白云石含量达2550时，称为白云质灰岩。 白云岩,（四）变质岩地壳中已存在的岩石；由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变，处在高温、高压及其它化学因素作用下，使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化，所形成的新

22、的岩石称为变质岩。这种促使岩石发生变化的作用，称为变质作用。变质作用基本上是原岩在保持固体状态下、在原位置处进行的，因此，变质岩的产状为残余产状。由岩浆岩形成的变质岩称正变质岩；由沉积岩形成的变质岩称副变质岩。正变质岩产状保留原岩浆岩产状；副变质岩产状则保留沉积岩的层状。,1、变质作用的因素及类型 变质作用的因素变质作用的因素是指在变质过程中起作用的物理一化学条件，即引起岩石变质的外部因素。促使岩石变质的因素主要有温度、压力及化学活动性流体。,（2）变质作用的类型,根据起主要作用的变质因素不同，可将变质作用划分为下述四种类型：接触变质作用 ； 交代变质作用 ；动力变质作用 ；区域变质作用,2、

23、变质岩的矿物成分变质岩的矿物成分可分为两大类：一类是与岩浆岩或沉积岩所共有的，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石等，它们大多是原岩残留下来的，可称为继承矿物。另一类是在变质作用中产生的变质岩所特有的矿物，如石墨、滑石、蛇纹石、石榴子石、绿泥石、绢云母、硅灰石、兰晶石、红柱石等，称为变质矿物。,3、变质岩的结构变质岩的结构是指构成岩石的各矿物颗粒的大小、形状以及它们之间的相互关系。变余结构(残余结构) ；变晶结构 ；碎裂结构,4、变质岩的构造：变质岩的构造是指岩石中各种矿物的空间分布特点和排列状态。 板状构造 ；千枚状构造 ；片状构造 ；片麻状构造 ；块状构造 。,5、变质岩的分类和常见的

24、变质岩 （1）变质岩的分类 变质岩的分类与命名，首先是根据其构造持征，其次是结构和矿构成分。其分类见表1-5所示。 板岩：板岩为深灰色至黑色，矿物颗粒极细小，以绢云母、粘土矿物和绿泥石等为主，变余结构或隐晶质变晶结构，板状构造，岩石十分致密，易裂成厚度均一的薄板，锤击有脆声，可与页岩区别。板岩在水的长期作用下易泥化形成软弱夹层。 千枚岩：为灰色、绿色至黑色，主要由隐晶质的绢云母、绿泥石等组成，变余结构或变晶结构，千枚状构造，岩石表面有较强的丝绢光泽。 片岩：矿物成分主要是云母、绿泥石、滑石等片状矿物，变晶结构，片状构造，沿片理面极易裂成薄片。,片麻岩：片麻岩主要由长石和石英组成，此外尚有少量的

25、黑云母、角闪石及石榴子石等一些变质矿物，矿物晶体粗大并呈条带状分布，变晶结构或变余结构，具典型的片麻状构造。,大理岩：大理岩为白色、灰色等，主要矿物成分为方解石、白云石，变晶结构，块状构造。大理岩是由石灰岩或白云岩重结晶而成。遇稀盐酸强烈起泡，是一种良好的建筑装饰石料。,石英岩：石英岩为白色、浅红色，矿物成分以石英为主，变晶结构，块状构造，一般由石英砂岩变质而成。石英岩强度高，抗风化能力强、是良好的建筑材料。,（五）岩石的工程地质性质,岩石的成因不同，其工程地质性质也不同。本节主要介绍岩石的工程地质性质的常用指标和影响岩石工程地质性质的主要因素。1、岩石工程地质性质的常用指标,岩石的密度（）岩

26、石试样质量与试样体积的比值称为岩石的密度，即,岩石的相对密度(Gs)(比重)岩石试样干质量与同体积4时蒸溜水质量的比值称为岩石的相对密度。,岩石的孔隙率(n)岩石中孔隙和裂隙的体积与岩石总体积的比值称为岩石的孔隙率，常用百分数表示。,岩石的吸水性 岩石吸水率(W1) 岩石试样在大气压力和温室条件下所吸入水的质量与烘燥岩石试样质量的比值，用百分数表示 ；,岩石饱和吸水率(W2) 岩石试样在强制条件下的最大吸水量与烘干岩石试样质量的比值，用百分数表示 ；岩石饱水系数(K) 岩石吸水率与岩石饱和吸水率的比值，,（2）岩石的水理性质 岩石的水理性质主要指岩石的软化性、透水性、溶解性和抗冻性等，是岩石与

27、水作用时的性质。,岩石的软化性：岩石在水的作用下，强度及稳定性降低的一种性质，称为岩石的软化性。岩石软化性的指标是软化系数，它等于岩石饱和状态下的单轴抗压强度与岩石烘干状态下的单轴抗压强度的比值，即,软化系数越小，表示岩石在水的作用下的强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石，工程地质性质较差，是易软化的岩石。,岩石的抗冻性：当岩石孔隙中的水结冰时，其体积膨胀会产生巨大的压力而使岩石的强度和稳定性破坏。岩石抵抗这种冰冻作用的能力称为岩石的抗冻性。,岩石的力学性质岩石的强度指标：岩石的强度指标主要有抗压强度、抗拉强度和抗剪强度。岩石的破坏主要有压碎、拉断和剪断等形式。抗压强度(fr)：岩石在

28、单向压力作用下，抵抗压碎破坏的能力，为岩石抗压强度；抗拉强度(t)：岩石单向拉伸时，抵抗拉断破坏的能力称岩石的抗拉强度；,岩石的透水性：岩石允许水通过的能力称岩石的透水性。一般用渗透系数(K)来表示 。 岩石的溶解性岩石溶解于水的性质称为岩石的溶解性常用溶解度来表示。岩石的溶解性不但和岩石的化学成分有关，而且和水的性质也有很大的关系。,抗剪强度()：岩石抵抗剪切破坏的能力称岩石的抗剪强度。它又可分为抗剪断强度、抗剪强度和抗切强度；抗剪强度是沿已有的破裂面发生剪切滑动时的指标 ；抗切强度是指压应力等于零时的抗剪断强度 ；(2)岩石的变形指标岩石的变形指标主要有弹性模量、变形模量和泊松比。弹性模量

29、(E)：应力与弹性应变的比值称岩石的弹性模量；变形模量(E0)：应力与总应变的比值，称岩石的变形模量 ；泊松比()：岩石在轴向压力作用下的横向应变和纵向应变的比值，称为泊松比。岩石的泊松比一般在0.20.4之间。,2、影响岩石工程地质性质的因素从以上介绍中可以看出，影响岩石工程地质性质的因素是多方面的，但归纳起来，主要的有两个方面：一是岩石的地质特征，如岩石的矿物成分、结构、构造及成因等；另一个是岩石形成后所受外部因素的影响，如水的作用及风化作用等。如泥质胶结的砂岩，其抗压强度一般只有6080MPa，钙质胶结的可达120MPa，而硅质胶结的则可高达170MPa。胶结联结的形式，有基底胶结、孔隙

30、和接触胶结三种。如石灰岩和砂岩被水饱和后，其极限抗压强度会降低2540%左右。,二、土及其工程地质特性,土是岩石的风化产物，除原地残积的以外，多数是风化后再经水流、风力或重力作用搬运或多次搬运沉积而成的。它几乎遍布地壳的表面，覆盖于岩石(或称基岩)之上，薄者数十厘米至数米，厚者数十米到数百米。显而易见，它与各种类型的建筑物的相互关系是十分密切的。绝大多数的建筑物的重量要由土层来支承，这时它构成了建筑物的地基(或地基土)。,土的工程特性一般可分为物理性质、水理性质和力学性质三大类。也有把物理性质和水理性质统称为物理性质的，即把土的工程特性分成物理性质和力学性质两大类。, 土的物质组成土是一种多相

31、的物质，通常由固态相、液态相和气态相三个部分组成。,对土的固体矿物颗粒的大小、土的矿物成分和土中水进行研究，并把它们作为研究土的工程地质特性的基础。, 土的粒度成分土是由不同大小的矿物颗粒和其集合体组成的，称为土粒。,根据这种土颗粒大小的影响，将具有相似性质的土粒归并成组，称为粒组。各种粒组在土中的相对含量(以占干土重的百分数计)称为粒度成分(或颗粒级配)。测定土中各粒组的相对含量的试验方法称为粒度分析。我国现行的建筑地基基础设计规范和岩土工程勘察规范就把土分为碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。,还应提一下土的不均匀系数(Coefficient of uniformjty，故也有称均匀系数

32、的)，它主要适用于砂土 cu愈大，土的粒度成分愈不均匀。一般地说：当cu5，土的粒度成分是均匀的；当cu5-10，土的粒度成分是中等均匀的；当cu10，土的粒度成分是很不均匀的。,土的矿物成分除少量有机质外，作为固态相的土粒是由不同的矿物组成的。,1.不溶于水、亲水性弱的岩石碎屑和原生矿物。2.不溶于水、亲水性强的次生矿物，主要是指各种粘土矿物，如蒙脱、水云母（伊利石）和高岭石等。 3.溶于水的次生矿物，主要是能不同程度溶于水的盐类。 土中水土中水存在于土的孔隙之中,实际上它是一种水的电解质溶液。1.强结合水(或称吸着水)2.弱结合水(或称粘滞水)3.重力水(或称自由水) 土的结构土的结构是指

33、具有一定物质成分（粒度成分和矿物成分）的土的颗粒间的相互排列关系和土粒间的连结特点。 结合水连结 土粒与土粒通过表面的结合水连结起来。一般地说，这是粘性土的连结特点。, 毛细管水连结 这是一种出于毛细管作用力的存在而形成的微弱的暂时连结。砂土中常有这种现象，但当水量增加或干燥时，连结作用就消失 。 胶结连结 是由于土中某些盐类的存在或某些金属氧化物的存在而产生的连结，它使土的强度增高。, 土的基本物理性质土的重量及其衡量指标1.土的重度亦称单位重，它是指单位体积土的质量，土的重度主要取决于土中固体、水和气体三部分的比例关系。对同一种土，按其含水程度不同，可分重度为天然重度、干重度、饱和重度等。

34、(指重力密度）天然重度（）是天然状态下单位体积土的质量。2.土（粒）比重G（相对密度），它是指土体颗粒的重量与同体积4时蒸溜水的重量之比值。随着土中有机物含量的增多，土粒比重就减少；含铁镁矿物较多时，土粒比重增大。（指质量密度）。土的含水程度及其指标,土的含水程度是指土的孔隙中含水的情况。说明土的含水程度的数量指标称为土的含水量（率）w，它是土中水的质量ww与土颗粒质重ws的比值天然状态下土的含水量称为天然含水量。含水量只能说明孔隙中水的绝对含量，不能表示孔隙水中的充满程度。说明后者是土的饱和度Sr，以百分数表示 。Sr愈大，土孔隙中充水愈多。, 土的孔隙性及其指标土的孔隙性反映土中孔隙的多少

35、和土的松密程度，用孔隙率n和孔隙比e两个指标来表示。孔隙率n又称孔隙度，系指土的孔隙体积与土总体积的比值，以百分数表示 。孔隙比e是土的孔隙体积与固体颗粒体积之比值，以小数表示：, 粘性土的可塑性及其指标 粘性土随着含水量的变化可处于不同的状态，如固体状态，可塑状态和流动状态。对工程来说最有用处的是液性界限，简称液限wL和塑性界限，简称塑限wP。收缩界限，简称缩限wS，也是很有用的。塑性指数IP说明了土的可塑程度。IP值愈大，土的塑性愈高，反之就低。, 土的透水性,土的透水性是指土本身透水性能。不同的土的透水性是不同的，相差很大 。一般用渗透系数k作为衡量透水性的指标。,四、土的压缩性和土的固

36、结土的压缩性是指土在荷载（压力）作用下体积因压缩而减少的特性。我国现行的建筑地基基础设计规范用压缩系数a1-2、压缩模量Es作为计算建筑物沉降的地基土压缩性指标。,五、土的抗剪强度土的抗剪强度是指土抵抗剪切破坏的能力。土的剪切破坏并非指土粒本身的破坏，而是一部分土体对另一部分土体发生相对的滑动（实际上，在较高的压应力下，粗粒土的一部分土粒在剪切中是有破坏的）。在工业与民用建筑岩土工程勘察中，它是计算地基土的承载力，检验边坡的稳定性及地下工程土体稳定性评价和山体压力估算的不可缺少的依据。土的抗剪强度大小与其前期固结压力、实际工程中土的排水机制 有直接关系，因此我们所提供的抗剪强度指标应与工程的实

37、际状况相吻合。,复 习 题,一、填空题：1.同一岩层的走向有两个不同的数值，其值相差 。2.按岩石成因分类，石灰岩属于 。3.沉积岩有基底胶结、孔隙胶结和 三种胶结联结形式。4.同一岩层面的倾向与走向相差 。5.土是由固态相、 和气态相三个部分组成的。6.当土层处于干燥状态时，则其饱和度(Sr)等于 。7.低于海拔 m，相对高差在200m以下的高地称为丘陵。 8.当岩石软化系数小于 时，则属于易软化的岩石。9.当石灰岩中粘土矿物含量为 时，则称其为泥灰岩。10.粘性土的塑性指数值愈 ，则土的塑性愈高。 11.按照摩化硬度计划分，方解石的硬度等级为 。,二、判断题 1.背斜轴部为较新岩层，从轴部

38、向两翼依次出现较老的岩层。（ ）2.追索法是垂直岩层走向进行观察的方法。（ ）3.两组断层之间岩体相对下降，两边岩体相对上升为地堑，反之中间上升两侧下降则为地垒。（ ）4.按照摩氏硬度计划分，方解石的硬度等级为5。（ ）,复 习 题,一、填空题：1.同一岩层的走向有两个不同的数值，其值相差 。2.按岩石成因分类，石灰岩属于 。3.沉积岩有基底胶结、孔隙胶结和 三种胶结联结形式。4.同一岩层面的倾向与走向相差 。5.土是由固态相、 和气态相三个部分组成的。6.当土层处于干燥状态时，则其饱和度(Sr)等于 。7.低于海拔 m，相对高差在200m以下的高地称为丘陵。 8.当岩石软化系数小于 时，则属

39、于易软化的岩石。9.当石灰岩中粘土矿物含量为 时，则称其为泥灰岩。10.粘性土的塑性指数值愈 ，则土的塑性愈高。 11.按照摩化硬度计划分，方解石的硬度等级为 。,9. 向斜轴部出露较新的岩层,向两翼依次出露较老的岩层。（ ）10.正断层指上盘相对向上滑动，下盘相对向下滑动的断层。（ ）11.一般超基性岩的矿物成份以石英和正长石为主，而酸性岩的矿物成份以橄榄石和辉石为主。（ ）12.岩浆岩与沉积岩之间的接触关系是整合接触。（ ）13.当不均系数 5 时，砂土为均匀的。（ ）14.按矿物颗粒的粒径大小划分，颗粒粒径51mm为中粒结构。（ ）15.穿越法就是沿着选定的调查路线，垂直岩层走向进行观察。（ ）16. 逆断层指上盘相对向上滑动、下盘相对向下滑动的断层。（ ）17.压缩模量是计算地基土承载力的指标。（ ）18.按断层两盘相对位移的方式，可把断层分为正断层、逆断层、阶梯状断层和平移断层 。（ ）19.沉积岩的胶结物有硅质、铁质、钙质和泥质。（ ）,