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1、第五节第五节 岩石的工程地质性质岩石的工程地质性质一、矿物岩石的鉴定特征和工程地质性质一、矿物岩石的鉴定特征和工程地质性质12种造岩矿物：滑石、高岭石、绿泥石、黑云母、白云母、方解石、白云石、角闪石、辉石、正长石、斜长石、石英。矿物的肉眼鉴定特征：颜色、形态、硬度、解理、光泽、盐酸反应等。三大岩类：岩浆岩12种、沉积岩10种、变质岩8种。岩石的肉眼鉴定特征：结构、成分、构造。岩石的工程地质性质主要表现在：1.力学性质2.水理性质(透水性和抗水性)3.抗风化能力 二、岩石的力学性质：单轴抗压强度二、岩石的力学性质：单轴抗压强度矿物成分：硬度大的：石英、长石、角闪石、辉石、硬度中等的：方解石、白云
2、石硬度小的：云母、绿泥石、高岭石、滑石岩土工程勘查规范GB50021-2001（2009年版），按岩石的饱和单轴极限抗压强度把岩石划分为坚硬岩、中硬岩、较软岩、软岩和极软岩。坚硬程度坚硬岩 较硬岩 较软岩 软岩 极软岩饱和单轴抗压强度fr (MPa）6060-3030-1515-55硬质岩石:岩浆岩，硅质、钙质、铁质胶结的碎屑岩，石灰岩，片麻岩，大理岩，石英岩。软质岩石:泥质岩（页岩、粘土岩），泥质胶结的碎屑岩，板岩，千枚岩，片岩，火山凝灰岩。上述软质岩类如果含有硅质成分，强度将显著提高。常见岩石的饱和抗压强度范围岩石名称极限抗压强度(MPa)岩石名称极限抗压强度(MPa)花岗岩100-200
3、砂质页岩30-60正长岩80-250泥质岩10-40流纹岩120-250石灰岩60-120闪长岩100-160片麻岩70-180安山岩120-250石英岩200-360玄武岩120-250大理岩70-140辉绿岩160-200云母片岩30-70砾岩40-200千枚岩16-40石英砂岩70-150板岩20-70三、岩石的水理性质三、岩石的水理性质:透水性和抗水性透水性和抗水性(软化性，溶解性软化性，溶解性)(1)透水性：主要决定于岩石岩体的空隙性。岩体中的缝隙，有原生原生的和次生次生的。岩体中的原生缝隙原生缝隙：岩浆岩（以玄武岩为代表）的气孔构造；某些碎屑沉积岩（如接触式胶结的砂岩）中的孔隙；玄
4、武岩的原生柱状裂隙；沉积岩的原生层间裂隙。玄武岩的原生柱状裂隙Giants Causeway,Northern Ireland.National Park,California,USA 沉积岩的层间裂隙岩体中的次生缝隙岩体中的次生缝隙：地壳运动在岩体中形成的构造裂隙构造裂隙；外动力地质作用形成，风化裂隙、风化裂隙、溶蚀溶蚀裂隙裂隙（溶洞溶洞）和裂隙裂隙卸荷卸荷。构造裂隙石灰岩溶蚀裂隙卸荷裂隙(2)软化性：岩石浸水后强度会有所降低。岩石的软化性用软化系数描述。岩石的软化系数Kr=饱和单轴抗压强度/干单轴抗压强度软化系数Kr 0.85石灰岩、白云岩0.8-0.9硅质石英砂岩 0.9其他砂岩0.6-
5、0.8板岩、千枚岩、片岩 0.5-0.7泥质岩 0.4-0.6常见种类岩石的软化系数范围(3)溶解性：决定于岩石的矿物成分可溶解矿物：岩盐 NaCl、KCl、石膏CaSO42H2O、方解石。方解石具微弱的溶解性，但石灰岩是地表分布最广的岩石。在长时间的地质历史中，形成普遍的溶蚀。石灰岩地区的溶隙溶洞，为地下水流动提供通道；基岩存在Karst溶洞，常导致工程地质和环境地质问题。石林（石灰岩溶蚀地貌）图片来自 http:/ Cove,UK)图片来自 http:/ 造岩矿物 很稳定的 石英、锆石较稳定的 1白云母、正长石、酸性斜长石 较稳定的 2方解石、白云石(弱溶解性，不分解)较稳定的 3粘土矿物
6、(不易分解，但易软化)很不稳定的角闪石、辉石、黑云母、橄榄石、基性斜长石(易被分解)沉积岩的两种主要成分：石英和粘土矿物。石英的化学稳定性最强；粘土矿物在化学风化的条件下稳定性也较好，但是容易受地下水的作用而软化，易发生物理风化。沉积岩的组成成分，为地表风化产物，大部分具有较好的抗化学风化能力。岩浆岩，大部分为不稳定的硅酸盐矿物。在化学风化条件下，易于被分解破坏。五、三大岩类的工程地质性质五、三大岩类的工程地质性质(1)岩浆岩的工程地质性质绝大部分岩浆岩，力学强度高，透水性弱，抗水性强（不软化，不溶解）。但同沉积岩相比抗风化能力较弱。不同产状的岩浆岩略有差异：深成岩浆岩：矿物颗粒间结晶联结，力
7、学强度高；孔隙率小，透水性弱、抗水性强；岩体大、整体稳定性好；良好的建筑地基和天然建筑石材。总体抗化学风化能力较差。浅成岩和喷出岩力学强度高，一般不透水，不软化。具有气孔构造、流纹构造及发育有原生裂隙的岩浆岩，会增加透水性。抗风化能力较深成岩强。陆地出露最广的岩浆岩依次是：花岗(闪长)岩、玄武岩、安山岩。(2)沉积岩的工程地质性质碎屑岩的成分碎屑：石英，长石、岩石碎屑；胶结物：硅质(SiO2)、钙质(CaCO3)、泥质(高岭石等)、铁质(Fe2O3)。泥质岩的成分粘土矿物高岭石等。化学岩的成分方解石、白云石、SiO2等。力学性质、水理性质差异很大，除泥质岩外，抗风化能通常都较强。碎屑岩的工程地
8、质性质工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分对其强度影响显著：硅质胶结者，强度较高、抗风能力强、透水性低、抗水性好，钙质胶结的次之，泥质胶结的最差。火山碎屑岩中的凝灰岩，强度低，为软弱岩；遇水软化。泥质岩的工程地质性质易风化，强度低，在外荷载作用下变形大，遇水易软化和泥化。泥质岩的天然边坡稳定性差。透水性小，可成为天然的隔水防渗层。化学岩的工程地质性质石灰岩 力学强度大多较高，抗水性弱(具溶解性)，地下水的溶蚀形成喀斯特(Karst)空洞。是地下水的集中渗流通道，地基中的不稳定区。白云岩 力学强度较高，具有微弱的溶蚀性。硅质岩 强度高，抗水性好，抗风化能力强。沉积岩中分布最广的是石灰岩，其次是泥质岩（页岩和粘土岩）和砂岩。沉积岩都具有层理构造层理构造：岩体力学性质，各向异性各向异性。层理面，往往是力学薄弱面力学薄弱面和透水界面透水界面。(3)变质岩的工程地质性质变质岩的工程地质性质与其原岩密切相关。原岩为岩浆岩的变质岩与岩浆岩相近：如，花岗片麻岩花岗岩原岩为沉积岩的变质岩与沉积岩相近：板岩、千枚岩、片岩泥质岩；石英岩硅质胶结的石英砂岩；大理岩石灰岩。含大量片状矿物的（如滑石、绿泥石、云母和绢云母等）的岩石，其力学强度相对较低，抗水性弱，抗风化能力也较差。变质岩的片理构造（片麻状、片状、千枚状和板状构造）使其具有各向异性的特征，而且片理面往往成为岩体中的薄弱面。END
5工程地质岩石的工程地质性质详解
