工程地质知识点(修改)孔宪立

《工程地质知识点(修改)孔宪立》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程地质知识点(修改)孔宪立（32页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上工程地质学知识点总结-工程地质学孔宪立 石振明第2章 岩石的成因类型及其工程地质特征1岩石与矿物概念岩石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结合体 根据矿物组成：单矿岩主要由一种矿物组成的岩石 复矿岩由两种或两种以上的矿物组成的岩石 根据成因：岩浆岩 沉积岩 变质岩矿物存在于地壳中 具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物 *矿物是组成岩石的具有稳定物理性质和化学成分的基本单元常见浅色矿物：滑石 石膏 -指甲 25 方解石 萤石 磷灰石 -小刀（钢） 66.5 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石 记忆：滑石方 萤磷长 石黄刚金刚2岩石和矿物区别

2、岩石：是在天然地质作用下各种矿物的集合体。矿物：是由某种元素或多种化学成分在天然地质作用下形成的固体造岩矿物;它包含于矿物中，一般是指一些常见的矿物3三大岩石的主要鉴别特征、常见主要类型A岩浆岩：侵入岩：深成岩岩浆在地壳深处结晶形成的岩石 浅成岩岩浆在地面以下地壳较浅处形成的岩石 喷出岩：由喷出地面的熔岩凝固形成的岩石 根据SiO2含量：酸性岩类（SiO2 65%） 中性岩类（SiO2 52%65%） 基性岩类（SiO2 45%52%） 超基性岩（SiO2 45 冲断层 2545 逆掩断层 =5，且Cc=13时，级配良好，否则，不良。工程上把Cu5的土称为均粒土。4.1.2 土的矿物成分填空题

3、：主要的粘土矿物有a高岭石、b伊利石、c蒙脱石，其吸水能力由强到弱依次为 c、b、a。4.1.3 土中水和气及其与土粒的相互作用结合水是受分子引力、静电引力吸附于土粒表面的土中水。土粒表面一般带有负电荷，围绕土粒形成电场，引起土粒周围水分子和阳离子的定向排列。在靠近土粒处，静电引力强，水化离子和水分子牢固吸附在土粒表面形成固定层；固定层外围，静电引力较小，水化离子和水分子形成扩散层。土粒表面负电荷、固定层和扩散层中的阳离子一起构成双电层。强结合水紧靠土颗粒表面的水。其性质接近于固体，密度约为1.22.4g/cm3，冰点为78，具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度。干燥的土在空气中质量将增加，直到土

4、中吸着的强结合水达到最大吸着度为止。 1）没有溶解盐类的能力，2）不能传递静水压力，3）只有吸热变成蒸汽时才能移动。弱结合水紧靠强结合水外围的结合水膜。仍然不能传递静水压力，没有溶解能力。弱结合水与土的塑性，以及其它一些重要特性有很大关系。弱结合水离土粒表面积愈远，其受到的电分子吸引力愈弱小，并逐渐过渡到自由水。毛细水的工程地质意义1.毛细压力促使土的强度增高 ；2.毛细水上升接近基础底面时，增大基底附加应力，增大建筑物的沉降；3.当地下水埋深浅，由于毛细管水上升，可助长地基土的冰冻现象；地下室潮湿；危害房屋基础及公路路面；促使土的沼泽化；4.腐蚀管道和混凝土。 4.1.4 土的结构和构造土的

5、结构土颗粒之间的相互排列和连接的形式。单粒结构。粗颗粒土，如卵石、砂等。蜂窝结构。当土颗粒较细（粒级在0.020.002mm范围），在水中单个下沉，碰到已沉积的土粒，由于土粒之间的分子吸力大于颗粒自重，则正常土粒被吸引不再下沉，形成很大孔隙的蜂窝状结构。絮状结构。粒径小于0.005mm的粘土颗粒，在水中长期悬浮并在水中运动时，形成小链环状的土集粒而下沉。碰到另一小链环被吸引，形成大链环状的絮状结构。练习：选择题：土中自由水包括毛细水和重力水，结合水包括强结合水和弱结合水。这之中，影响粘性土性质的土中水主要是 b 。a)强结合水；b)弱结合水；c)重力水；d)毛细水 选择题：下述那种不属于土的结

6、构（ b ）：a)单粒结构；b)分散结构；c)蜂窝结构；d)絮状结构土的结构包括：单粒结构、蜂窝结构、絮状结构土的构造包括：层理构造、裂隙构造、分散构造选择题：土的颗粒级配曲线位于半对数坐标图上，其中横坐标表示粒径，纵坐标表示 c 。a)等于某粒径的土粒百分含量；b)大于某粒径的土粒百分含量；c)小于某粒径的土粒百分含量；d)某两个粒径之间的颗粒百分含量4.2 土的物理力学性质及其指标4.2.1 土的三相比例指标1.土粒比重 （土粒密度）土粒质量（或重量）与同体积4时纯水的质量（或重量）之比。土粒比重常用比重瓶法测定，事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水的质量。然后把烘干土若干克装入该空比重瓶内，再

7、加纯水至满，称瓶加土加水的质量，按下式计算土粒比重：式中：m1瓶+水的质量； m2瓶+土+水的质量； ms烘干土的质量； t C时蒸馏水的比重。2.土的天然重度 （密度）单位体积土的重量（质量）对于粘性土，土的密度常用环刀法测定。3.土的含水量土中水的质量（重量）与土粒质量（重量）之比，即水的质量和干土质量之比。测定含水率常用的方法是烘干法比重、（天然）密度和含水量是实验室直接测定的3个指标4.2.2 无粘性土的密实度无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系1.孔隙比e孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈松散 2.相对密实度Dr

8、Emax:砂土在最松散状态时的孔隙比E: 砂土在天然状态下孔隙比Emin:砂土在最密实状态时的孔隙比砂土的天然孔隙比界于最大和最小孔隙比之间，故相对密度Dr=01；当Dr=0时，e=emax，砂土处于最疏松状态；当Dr=1 时，则e=emin，砂土处于最紧密状态。工程实际中，常用相对密度评价砂土的密实程度，或判别砂土的震动液化。按相对密度值可将砂土分为三种密实状态：1Dr0.67 密实的0.67Dr0.33 中密的0.33Dr0 松散的4.2.3 粘性土的稠度由固态转变到流态的界限含水量，称为塑限由塑态转变到流态的界限含水量，称为液限测定液限的方法：挫条法测定液限的方法：碟式液限仪法液、塑限联

9、合测定法塑性指数和液性指数用 塑性指数作为粘性土分类的标准。液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，表达了粘性土所处的状态根据液性指数的大小，划分粘性土的状态：按液性指数划分粘性土的稠度状态表液性指数ILIL00IL0.250.25IL0.750.751.00稠度状态坚硬硬塑可塑软塑流塑练习：【例】 某路堤填筑需土40万方，要求干密度达到18kN/m3，附近取土场内土的天然重度为17.25kN/m3，含水率15%，土粒比重2.7。则所需土方储量为（ ）A.42 B.48 C.56 D.96【解】取土场土干重度按土的干重相等，土方用量为：V4018 / 1548万方需储备土方量：

10、24896万方 答案D 4.2.4 土的力学性质土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程土按颗粒级配和塑性指数分类分为：碎石土、砂土、粉土和粘性土粗粒土按颗粒级配进行分类；粘性土按塑性指数分类碎石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。根据级配和颗粒形状，又分为漂石（块石）、卵石（碎石）、圆砾（角砾）。砂土：粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土。又具体分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。粉土：粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重

11、50%，且塑性指数小于等于10的土。又具体分为砂质粉土和粘质粉土。粘性土：塑性指数大于10的土。具体分为粉质粘土和粘土，1017时称为粘土。特殊土的主要工程性质1、软土 :在第四纪后期于沿海地区的滨海相、泻湖相、三角洲和溺谷相；内陆平原或山区的湖相或沼泽相等静水或缓慢的流水条件下沉积，并经生物化学作用形成的饱和软粘性土。 特点：富含有机物、天然含水量大于液限，天然孔隙比大于等于1。大于等于1.5时为淤泥 工程特性：高含水量和高孔隙比 渗透性低（1e-4e-8） 高压缩性（ a0.1-0.2 = 0.71.5Mpa-1 ）:变形大而不均匀，变形稳定时间长 抗剪强度低 较显著的触变性和儒变性一般灵

12、敏度为，个别达2、湿陷性黄土定义与特征:天然黄土在自重压力或附加应力共同作用下,遇水侵湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉的黄土 特点：颗粒以粉土粒为主 粒度大小均匀 粘粒性少 含水量少 年代新 结构疏松黄土定义与特征：第四纪以来，在干旱、半干旱条件下，陆相沉积的一种特殊土。 特征：颜色淡黄、褐色、灰黄色，结构疏松、孔隙多，含水少，抗剪强度中等，无层理，湿陷性。3、红粘土定义与特征：亚热带湿热气候条件下，碳酸盐类岩石及其间夹的其他岩石，经红土化作用形成的高 塑性粘土。 特征：含水多，孔隙比大，但强度大，压缩性低，膨胀性弱但有收缩性，浸水后强度降低。4、膨胀土定义与特征：指含有大量强亲水性粘土

13、矿物成分，具有显著的吸水膨胀和失水收缩、且胀缩变形往 复可逆的高塑性粘土。 特征：膨胀和收缩性，高强度，压缩性低，孔隙小，粘粒多盐渍土定义与特征：土中易溶盐的含量大于0.5%的土 特征：膨胀性与脱水体积减小，强度随含水量变化，湿陷性与水稳性，不易压实5、冻土定义、类型与特征：含有冰的土 类型：季节冻土，多年冻土 组成：矿物颗粒、水、冰、气 整体结构：融化后土结构不破坏，工程性质好 结构：网状结构：融化后土结构破坏，软塑流塑状态 层状结构：融化后土结构破坏，强烈融沉 构造：衔接型构造：季节冻融层与多年冻土相接 非衔接型构造：季节冻融层与多年冻土间有非冻层 季节冻土工程性质：厚度，冻涨，融沉，冰丘

14、，冰锥 多年冻土工程性质：物理与水理性质：容重、相对密度、总含水量、相对含 冰量、未冻结水含量 力学性质：强度（指标）、变形模量、蠕变 类型：高原、高纬度冻土 结构：整体，网状，层状 构造：衔接型、非衔接性（与季节冻土） 融沉分级：少冰冻土 多冰冻土 富冰冻土 饱冰冻土 冻胀率：强冻胀土 冻胀土 弱冻胀土 不冻胀土6、填土（素、杂、冲填土）：一定的地质、地貌和社会历史条件下，由于人类的活动而堆填的土 特征：不均匀性明显，工程性质随堆积时间而变化，有湿陷性第5章 地下水岩石的水理性质: 1、含水性：岩土能容纳一定水量的性能。 容水度：岩石中所容纳水的体积与岩石总体积比 2、持水性：重力作用下，岩

15、土依靠分子引力和毛细力在空隙中能保持一定水量的性能。 持水度：重力作用下岩土中所保持的水体积与岩土总体积比 3、给水性：岩土饱和后在重力作用下能自由排出一定水量的性能 给水度：饱水岩土在重力作用下排出水的体积与岩石总体积比 给水度=容水度持水度 4、透水性：岩石允许水流通过的能力。 渗透系数：单位时间内单位水力梯度和单位面积通过的水量（m /d，cm / s） 按透水性能强弱 透水岩石：砂、砾岩、卵石、裂隙溶隙发育岩石 半透水岩石：粉质粘土、粉土、黄土等 不透水岩石：粘土、淤泥、裂隙溶隙不发育岩石达西（Darcy）定律渗透速度： 或 渗流量为：达西定律适用于雷诺数不大于10的地下水层流运动。由

16、于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻力很大、流速缓慢，因此，其流动状态大多属于层流。式中：-水在土中的渗透速度，cm/s。它不是地下水的实际流速，而是在一单位时间（sec） 内流过一单位土截面（cm2）的水量（cm3）；地下水类型（按埋藏条件分类）1、上层滞水：包气带中局部隔水层之上的饱和水 2、潜水：饱水带中第一个连续隔水层之上具有自由水面的重力水 3、承压水：充满于两个连续隔水层之间承受压力的重力水 按空隙性质地下水分为三个亚类：孔隙水、裂隙水、岩溶水1、包气水 定义：处于地表以下潜水位以上的包气带中的水 上层滞水：包气带中局部隔水层上的饱和带水。 特征：埋藏浅、季节性明显

17、、空间分布局部性明显 工程意义：对工程建筑有影响（冻涨、潮湿） 水质差，易污染2、潜水的地质特征 埋藏条件：上部没有连续隔水层；具有自由的水面（潜水面），其到地表的距离为潜水位埋深。潜水面标高称为潜水位 流动特点：重力作用下，由高潜水位向低潜水位处流动潜水位、流量和化学成分随地区和时间的不同而变化 潜水位等水位线：同一时间测得的潜水位标高相同的点的连线。 作用：决定潜水流向、求水力坡度（h/L水平距离）、确定埋深 提供取水建筑位置、推断含水层岩性或厚度的变化、确定补给关系、地下水的出露点和沼泽化范围。 *等水位线变稀疏说明岩性透水性由差变好，或含水层厚度增大3、承压水的地质特征 埋藏条件：上部

18、有连续隔水层；无自由的水面，水体承受静水压力。 特征：地下水充满整个含水层，承受静水压力；含水层上下有连续稳定的隔水层 埋藏区与补给区不一致，水位、水量、水质等受外界因素影响小 承压水形成的地质条件： 构造条件：向斜盆地、单斜构造 岩性条件： 透水层与隔水层相间排列（山前斜地） 含水层发生相变或尖灭 含水层被断层 侵入岩体阻隔含水层济南泉水3地下水的物理化学性质-硬度和工程危害地下水的物理性质：地下水的化学性质：1）常见的化学成分 气体成分：N2 O2 CO2 H2S CH4 离子成分 阴离子：Cl- SO42- HCO3- 阳离子：Na+ K+ Ca2+ Mg2+ 分子成分：Fe2O3 等胶

19、体化合物或难溶盐类 2）化学成分性质 总含盐量与总溶解固体（TDS） 总含盐量：存在于地下水中的离子、分子和微粒总含量（g/L) 总溶解固体:105110度下水样蒸干所得干涸残余物总量 酸碱度 强酸性水（pH 9) 硬度 总硬度水中Ca2+ Mg2+的总含量 暂时硬度将水煮沸后 由于煮沸而减少的这部分Ca2+ Mg2+ 总含量 永久硬度总硬度与暂时硬度之差 极软水（硬度 450) 地下水对建筑工程的影响5.4.1 地下水位下降引起软土地基沉降在沿海软土层中进行深基础施工时，往往需要人工降低地下水位，如果抽水井滤网和砂滤层的设计不合理或施工质量差，那么，抽水时会将软土层的粘粒、粉粒、甚至细砂等细

20、小土颗粒随同地下水一起带出地面，使周围地面土层很快产生不均匀沉降，造成地面建筑物和地下管线不同程度的损坏。5.4.2 流砂和潜蚀流砂：当地下水自下而上流动时产生的动水压力等于土体的有效重度时，土颗粒之间的有效应力等于零，土粒就处于悬浮状态，这种现象称为流沙。潜蚀：如果地下水渗流产生的动水压力小于土颗粒额有效重度，虽然不产生流砂现象，但是图中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流携带而走。时间长了，在土层中将形成管状空洞，使土体结构破坏，强度降低，压缩性增加，这种现象称为机械潜蚀。5.4.3 浮托作用5.4.4 承压水与基坑工程5.4.5 地下水对钢筋混凝土的腐蚀地下水中某些离子或原子含量过

21、大，会同混凝土发生化学反应。 结晶类腐蚀 SO42-（结晶水，体积膨胀，产生内应力，破坏结构）分解类腐蚀 侵蚀性 CO2、HCO3-和PH值(CO2过量HCO3-过低，CO2与Ca(OH)2反应产生CaCO3在与CO2反应，溶于水)结晶分解复合类腐蚀 NH4+、CL-、NO3-Mg2+、 SO42-（化学反应，溶于水，结晶体积膨胀）第6章 不良地质现象的工程地质问题1、风化作用 按占优势的营力及岩石变化的性质：物理风化 化学风化 生物风化 A物理风化（机械风化） 在地表或接近地表条件下 岩石 矿物在原地发生机械破碎而不改变其化学成分 不形 成新矿物的作用1温差风化（最主要因素）2冰冻风化3岩石

22、释重4可溶盐的结晶与潮解*对物理风化影响最强烈的因素是温度 特别是温差 B化学风化处于地表的岩石 与水溶液和气体等在原地发生化学反应逐渐使岩石遭到破坏 不仅改其物理状态 同时也改变其化学成分 并可形成新矿物的作用 1溶解作用 2水化作用 3水解作用 4碳酸化作用 5氧化作用（化学风化作用的主要方式之一）*化学风化在温暖 潮湿的地区最为活跃 进行的也比较彻底 C生物风化作用 岩石在动植物及微生物的影响下发生的破坏作用 *物理风化 碎屑物颗粒较粗 粘结性 吸水性较差 内摩擦角大 化学风化 产物颗粒细小 内聚力较大 粘结性好 吸水能力强 内摩擦角较小 生物风化 在化学和物理风化的基础上进行 发生条件

23、和影响因素和化学风化相近 风化物质含有的有机质带来性质的改变2风化的处理 挖除方法 防治方法：岩石表面的覆盖 灌浆与加固 排水2、河流地质作用 A侵蚀作用 河水在流动过程中不断加深和拓宽河床的作用1溶蚀河水对组成河床的可溶性岩石不断进行化学溶解 使之逐渐随水流失 机械侵蚀流动的河水对河床组成物质的直接冲击和夹带的沙砾 卵石等固体物 质对河床的磨蚀 2按河床不断加深和拓宽的发展过程：下蚀作用 侧蚀作用 下蚀作用河水在流动过程中使河床逐渐下切加深的作用 *河流的侵蚀过程是从河的下游逐渐向河源方向发展 溯源推进的侵蚀过程溯源侵蚀 侵蚀基准面河流下蚀作用消失的平面 基本侵蚀基准面海平面 侧蚀作用河流以

24、携带的泥 砂 砾石为工具 以自身的动能和溶解力对河床两岸的岩 石进行侵蚀 使河谷加宽的作用 *产生侧蚀的因素：河水在运动过程中横向环流的作用（经常） *河流下蚀和侧蚀的共同作用河床不断加深 拓宽 河流只进行下蚀作用 或下蚀作用为主河谷断面呈V形 侧蚀作用 或侧蚀作用为主河谷断面呈U形 谷底宽平 下蚀作用 侧蚀作用等量进行河谷横断面多不对称 *河水流动具有紊流性质 纵流和横向环流组合成螺旋状流束流动 流速大时 纵流占优势 流速小时 横向环流占优势 *河流中下游/平原河流/处于老年期河流：横向环流作用增强 河流上游 ：纵流占主体地位 B河流的搬运作用 搬运作用河流在流动过程中 夹带沿途冲刷侵蚀下来的物质(泥沙 石块)离开原地的移 动作用 搬运方式：物理搬运：悬浮式 跳跃式 滚动式 化学搬运 主要按时可溶解的岩类和胶体物质 搬运距离最远 在湖 海盆地中沉积 分选作用在河流平面和断面上 沉积物颗粒的大小和有规律的变化 从河流平面上看：上游河床中沉积物较粗大 下游沉积物颗粒细小 从河流断面上看：粗大颗粒先沉积下来 细小颗粒后沉积 覆盖在粗大颗 粒上 在垂直方向上显示出层理 磨蚀作用被搬运物质与河床之间 被搬运物质之间 不断发生摩擦 碰撞 使原来有棱角 的岩屑 碎石逐渐摸出棱角而呈浑圆形状 C河流的沉积作用