第一章岩石及岩体的基本性质
第一节概述
岩石是组成地壳的基本物质，它由各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律（通过结晶或借助于胶结物粘结）组合而成。
一、岩石的分类
自然状态下的岩石，按其固体矿物颗粒之间的结合特征，可分为：
①固结性岩石：固结性岩石是指造岩矿物的固体颗粒间成刚性联系，破碎后仍可保持一定形状的岩石。
②粘结性岩石、③散粒状岩石、④流动性岩石等。
在煤矿中遇到的大多是固结性岩石。常见的有砂岩、石灰岩、砂质页岩、泥质页岩、粉砂岩等。
按岩石的力学性质不同，常把矿山岩石分为：
①坚硬岩石②松软岩石两类。
工程中常把饱水状态下单向抗压强度大于10MPa的岩石叫做坚硬岩石，而把低于该值的岩石称为松软岩石。
松软岩石具有结构疏松、密度小、孔隙率大、强度低、遇水易膨胀等特点。
从矿压控制角度看，这类岩石往往会给采掘工作造成很大困难。
二、岩石的结构和构造
岩石的强度与岩石的结构和构造有关。
1.岩石的结构指决定岩石组织的各种特征的总合。如岩石中矿物颗粒的结晶程度、颗粒大小、颗粒形状、颗粒间的联结特征、孔隙情况，以及胶结物的胶结类型等。
岩石中矿物颗粒大小差别很大，在沉积岩中，有的颗粒小到用肉眼难以分辩（如石灰岩、泥岩、粉砂岩中的细微颗粒），有的颗粒可大至几厘米（如砾岩中的粗大砾石）。组成岩石的物质颗粒大小，决定着岩石的非均质性。颗粒愈均匀，岩石的力学性质也愈均匀。一般来说，组成岩石的物质颗粒愈小，则该岩石的强度愈大。
2.岩石的构造是指岩石中矿物颗粒集合体之间，以及与其它组成部分之间的排列方式和充填方式。主要有以下几种构造：
1.整体构造——岩石的颗粒互相紧密地紧贴在一起，没有固定的排列方向；
2.多孔状构造——岩石颗粒间彼此相连并不严密，颗粒间有许多小空隙；
3.层状构造——岩石颗粒间互相交替，表现出层次叠置现象（层理）。
岩石的构造特征对其力学性质有明显影响，如层理的存在常使岩石具有明显的各向异性。在垂直于层理面的方向上，岩石承受拉力的性能很差，沿层理面的抗剪能力很弱。受压时，随加载方向与层理面的交角不同，强度有较大差别。
第二节 岩石的物理性质
一、岩石的相对密度（比重）
岩石的相对密度就是岩石固体部分实体积（不包括空隙）的质量与同体积水质量的比值。其计算公式为：
w c d
V G γ?=? （1-1）
式中 Δ—岩石的比重；
G d —绝对干燥时岩石固体实体积的重量，g ；
V c —岩石固体部分实体积，cm 3；
γw —水的密度，g/cm 3
岩石比重的大小取决于组成岩石的矿物比重，而与岩石的空隙和吸水多少无关。岩石的比重可用于计算岩石空隙度和空隙比。煤矿中常见岩石的比重见表1-1。
二、岩石的质量密度
岩石的密度是指单位体积（包括空隙）岩石的质量。
根据含水状态不同，岩石的密度分为天然密度、干密度、和饱和密度。 天然密度是岩石在天然含水状态下的密度。
干密度是岩石在105～110℃烘箱烘至恒重时的密度。
饱和密度是岩石在吸水饱和状态下的密度。
干密度、饱和密度和天然密度的表达式如下：
V
G d d =γ V G sat sat =
γ （1-2） V
G =
γ 式中 G d 、G sat 、G —分别是干燥岩石、水饱和岩石和天然含水岩石的质量，g ； γd 、γsat 、γ—岩石的干密度、饱和密度和天然密度，g/cm 3
V —岩石的体积，cm 3。
通常，不说明含水状态时，即指岩石的干密度。煤矿常见的岩石密度见表1-1。 对于遇水易膨胀的某些松软岩石，区分干密度和湿密度有重要意义。
三、岩石的空隙性
岩石的空隙性是指岩石中孔隙和裂隙的发育程度，常用空隙度表示。所谓空隙度是指岩石中各种空隙、裂隙的体积的总和与岩石总体积之比。按下式计算：
%1001???? ?
??-=d n γ （1-3） 式中 n —岩石的空隙度（也称空隙率）；
γd —岩石的干密度，g/cm 3；
Δ—岩石的比重值。
岩石的空隙性也可用空隙比表示。空隙比是指岩石中各种孔隙和裂隙体积 总和与岩石固体部分实体积之比。表达式如下：
c
o V V e = （1-4） 式中 e —岩石的空隙比；
V o —岩石各种空隙和裂隙体积的总和，cm 3；
V c —岩石固体部分实体积，cm 3；
空隙比与空隙度之间有如下关系：
n
n e -=1 （1-5） 岩石的空隙性对岩石的其它性质有显著影响。一般来说，空隙度增大可使岩石密度和强度降低，使塑性变形和透水性增加。煤矿中常见岩石的空隙度和空隙比见表1-1。
四、岩石的碎胀性和压实性
岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大，这种性质称为岩石的碎胀性。 碎胀系数——岩石的碎胀性可用岩石破碎后处于松散状态下的体积与破碎前处于整体状态下的体积之比来表示，该值称为碎胀系数。表达式如下：
V
V k p '
= （1-6） 式中 k p —岩石的碎胀系数；
V ’—岩石破碎膨胀后的体积，cm 3；
V —岩石处于整体状态下的体积，cm 3。
岩石的碎胀系数对矿山压力控制，特别是采煤工作面的顶板管理有重要意义。碎胀系数与岩石的物理性质、破碎后块度的大小及其排列状态等因素有关。例如，坚硬岩石成大块破坏且排列整齐时，碎胀系数较小，如破碎后块度较小且排列较杂乱，则碎胀系数较大。煤矿中常见岩石的碎胀系数见表1-2。
岩石破碎后，在其自重和外加载荷的作用下会逐渐压实，体积随之减小，碎胀系数比初始破碎时相应变小。这种压实后的体积与破碎前原始体积之比，称为残余碎胀系数，以k ‘p 表示，其值见表1-2。
五、岩石的水理性质
1.岩石的吸水性。岩石的吸水性是指遇水不崩解的岩石，在一定试验条件下（规定的试尺寸和试验压力）吸入水分的能力。
通常以岩石的自然吸水率和强制吸水率表示。
岩石的自然吸水率是指试件在大气压力作用下吸入水分的质量与试件的烘干质量之比。
岩石的强制吸水率（也称饱和吸水率）是指试件在加压（150个大气压）条件下吸入水分的质量与烘干质量之比。两种吸水率表达式如下：
(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下： ) 21(3ν-= E K ) 1(2ν+= E G （7.2） 当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K 值将会非常的高，偏离实际值很多。最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和ν来计算G 值。 表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。 岩石的弹性（实验室值）（Goodman,1980） 表7.1 土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2 各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要5 中弹性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。这些常量的定义见理论篇。 均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。 横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室） 表7.3
流体弹性特性——用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f ，如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量M 。纯净水在室温情况下的K f 值是2 Gpa 。其取值依赖于分析的目的。分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的K f ，不用折减。这是由于对于大的K f 流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,? tf 与孔隙度n ，渗透系数k 以及K f 有如下关系： ' f f k K n t ∝ ? （7.3） 对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数νC 来决定改变K f 的结果。 f 'K n m k C + = νν （7.4） 其中 3 /4G K 1 m += ν f 'k k γ= 其中，' k ——FLAC 3D 使用的渗透系数 k ——渗透系数，单位和速度单位一样（如米/秒） f γ——水的单位重量 考虑到固结时间常量与νC 成比例，我么可以将K f 的值从其实际值（Pa 9 102?）减少，利用上面得表达式看看其产生的误差。 流动体积模量还会影响无流动但是有空隙压力产生的模型的收敛速率（见1.7节流动与力学的相互作用）。如果K f 是一个通过比较机械模型得到的值，则由于机械变形将会产生孔隙压力。如果K f 远比k 大，则压缩过程就慢，但是一般有可能K f 对其影响很小。例如在土体中，孔隙水中还会包含一些尚未溶解的空气，从而明显的使体积模量减小。 在无流动情况下，饱和体积模量为： n K K K f u + = （7.5） 不排水的泊松比为：
. 北京科技大学 工程地质学 复习思考题
参考答案 . . 一．名词解释 1工程地质学： 2地质作用： 3地壳运动 4岩浆作用： 5地震： 6岩石： 7.矿物 8岩石的结构： 8地层： 9地层层序定律： 10地质构造： 11.断层： 12活断层*： 13地质图： 14地下水 15孔隙： 16临界水力梯度*： 17裂隙： 18岩溶： 19潜水
20承压水： 21层流: * 22紊流: * 23 流砂 24基坑突涌： 25烈度： 26泥石流： 27滑坡： . . 28风化作用： 29斜坡变形破坏： 30工程地质勘探* 31原位测试* 32岩心采取率** 2、填空题 1人类工程活动中可能遇到的主要工程地质问题有、、 以及 4个方面。 2工程地质学主要研究方法有：、、、。3地质作用包括和。 4内力地质作用包括：。 5外力地质作用包括 6根据岩石的形成深度分为：。 7岩石的工程地质性质包括、和。 8相对地质年代确定法有：和。 9岩层的产状要素是：、和。 10岩层间接触关系有、、。 11褶皱的识别标志是。 12断层要素包括：。
13逆断层活动时发生地表变形，并发育断裂。 14*活断层的主要活动方式是。 15.地下水分类按埋藏条件分类的各类地下水特征和 。 16地下水分类按含水层空隙性质分类的各类地下水特征 17地下水的控制根据其基本原理，通常可分为：、、、、等几种控制方法 . . 18*地震按其成因可分为、、和 19*地震对地表造成的破坏可归纳为：、和 三种类型。 20*岩溶作用的基本条件是：、、、 。 21指出下列滑坡要素名称 (1)________________ (2) (2)________________ (3)________________ (1) (4)________________
第一章岩石及岩体的基本性质 第一节概述 岩石是组成地壳的基本物质，它由各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律（通过结晶或借助于胶结物粘结）组合而成。 一、岩石的分类 自然状态下的岩石，按其固体矿物颗粒之间的结合特征，可分为： ①固结性岩石：固结性岩石是指造岩矿物的固体颗粒间成刚性联系，破碎后仍可保持一定形状的岩石。 ②粘结性岩石、③散粒状岩石、④流动性岩石等。 在煤矿中遇到的大多是固结性岩石。常见的有砂岩、石灰岩、砂质页岩、泥质页岩、粉砂岩等。 按岩石的力学性质不同，常把矿山岩石分为： ①坚硬岩石②松软岩石两类。 工程中常把饱水状态下单向抗压强度大于10MPa的岩石叫做坚硬岩石，而把低于该值的岩石称为松软岩石。 松软岩石具有结构疏松、密度小、孔隙率大、强度低、遇水易膨胀等特点。 从矿压控制角度看，这类岩石往往会给采掘工作造成很大困难。 二、岩石的结构和构造 岩石的强度与岩石的结构和构造有关。 1.岩石的结构指决定岩石组织的各种特征的总合。如岩石中矿物颗粒的结晶程度、颗粒大小、颗粒形状、颗粒间的联结特征、孔隙情况，以及胶结物的胶结类型等。 岩石中矿物颗粒大小差别很大，在沉积岩中，有的颗粒小到用肉眼难以分辩（如石灰岩、泥岩、粉砂岩中的细微颗粒），有的颗粒可大至几厘米（如砾岩中的粗大砾石）。组成岩石的物质颗粒大小，决定着岩石的非均质性。颗粒愈均匀，岩石的力学性质也愈均匀。一般来说，组成岩石的物质颗粒愈小，则该岩石的强度愈大。
2.岩石的构造是指岩石中矿物颗粒集合体之间，以及与其它组成部分之间的排列方式和充填方式。主要有以下几种构造： 1.整体构造——岩石的颗粒互相紧密地紧贴在一起，没有固定的排列方向； 2.多孔状构造——岩石颗粒间彼此相连并不严密，颗粒间有许多小空隙； 3.层状构造——岩石颗粒间互相交替，表现出层次叠置现象（层理）。 岩石的构造特征对其力学性质有明显影响，如层理的存在常使岩石具有明显的各向异性。在垂直于层理面的方向上，岩石承受拉力的性能很差，沿层理面的抗剪能力很弱。受压时，随加载方向与层理面的交角不同，强度有较大差别。 第二节 岩石的物理性质 一、岩石的相对密度（比重） 岩石的相对密度就是岩石固体部分实体积（不包括空隙）的质量与同体积水质量的比值。其计算公式为： w c d V G γ?=? （1-1） 式中 Δ—岩石的比重； G d —绝对干燥时岩石固体实体积的重量，g ； V c —岩石固体部分实体积，cm 3； γw —水的密度，g/cm 3 岩石比重的大小取决于组成岩石的矿物比重，而与岩石的空隙和吸水多少无关。岩石的比重可用于计算岩石空隙度和空隙比。煤矿中常见岩石的比重见表1-1。 二、岩石的质量密度 岩石的密度是指单位体积（包括空隙）岩石的质量。 根据含水状态不同，岩石的密度分为天然密度、干密度、和饱和密度。 天然密度是岩石在天然含水状态下的密度。 干密度是岩石在105～110℃烘箱烘至恒重时的密度。 饱和密度是岩石在吸水饱和状态下的密度。 干密度、饱和密度和天然密度的表达式如下：
第四章 岩石及特殊土的工程性质 第一节 岩石的物理性质 一、密度和重度： 密度：单位体积的质量（ρ）。（g/cm 3） ??? ??饱和密度干密度／天然密度Ms/V V M 重度：单位体积的重量（γ）。（N/cm 3） 2m /s 1kg 1N ?=?=g ργ 二、颗粒密度和比重（相对密度） 颗粒密度：单位体积固位颗粒的质量（s ρ）。（g/cm 3） V M s s = ρ 比重（相对密度）：单位体积固体颗粒的重力与4℃时同体积水的重力之比 （d s ）。 w s s d ρρ= 三、孔隙度和孔隙比： 孔隙度：孔隙体积与岩石总体积之比（n ）。 %100?= V V n n 孔隙比：孔隙体积与岩石中固体颗粒体积之比（e ）。 s n V V e = 第二节 岩石的水理性质 一、吸水性：指岩石吸收水的性能。其吸水程度用吸水率表示。 吸水率：（常压条件下）吸入水量与干燥岩石质量之比。 %1001 1?= s w G G w 饱水率：（150个大气压下或真空）吸入水量与干燥岩石质量之比。 %1002 2?= s w G G W
饱水系数：岩石吸水率与饱水率之比。 21 W W K w = （9.0~5.0=w K ） 二、透水性：指岩石能透过水的能力。用渗透系数K 表示。（m/s ） 达西层流定律：F I K F dl dh K Q ??=?? = 渗透系数： I V F I Q K =?= 三、软化性：指岩石浸水后强度降低的性质。用软化系数K R 表示。 软化系数： 干燥单轴抗压强度。饱和单轴抗压强度。→→= R R K c R 一般软化系数75.0＜R K 的岩石具软化性。 四、抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的能力。 强度损失率： 冻融前的强度冻融前后强度差 = l R 不抗冻的岩石 R L ＞25％ 重量损失率： 冻融前的重量冻融前后重量差 = L G G L ＞2％ K W ＞ 五、可溶性：指岩石被水溶解的性能。 六、膨胀性：指岩石吸水后体积增大的性能。 七、崩解性：岩石（干燥）泡水后，因内部结构破坏而崩解的性能。 第三节 岩石的力学性质 一、变形：岩石受力后发生形状改变的现象。主要变形模量和泊松比表示。 ??? ? ?? ? ??? ?? ? ===50505001εσεσ εσ εσ＝割线模量塑性模量弹性模量变形模量、变形：E E E E s s t T 2、泊松比：指横向应变⊥ε与纵向应变11ε之比。
第一讲岩石的基本物理力学性质及其试验方法(之一) 一、内容提要： 本讲主要讲述岩石的物理力学性能等指标及其试验方法，岩石的强度特性。 二、重点、难点： 岩石的强度特性，对岩石的物理力学性能等指标及其试验方法作一般了解。 一、概述 岩体力学是研究岩石和岩体力学性能的理论和应用的科学，是探讨岩石和岩体对其周围物理环境(力场)的变化作出反应的一门力学分支。 所谓的岩石是指由矿物和岩屑在长期的地质作用下，按一定规律聚集而成的自然体。由于成因的不同，岩石可分成火成岩、沉积岩、变质岩三大类。岩体是指在一定工程范围内的自然地质体。通常认为岩体是由岩石和结构面组成。所谓的结构面是指没有或者具有极低抗拉强度的力学不连续面，它包括一切地质分离面。这些地质分离面大到延伸几公里的断层，小到岩石矿物中的片理和解理等。从结构面的力学来看，它往往是岩体中相对比较薄弱的环节。因此，结构面的力学特性在一定的条件下将控制岩体的力学特性，控制岩体的强度和变形。 【例题1】岩石按其成因可分为( )三大类。 A. 火成岩、沉积岩、变质岩 B. 花岗岩、砂页岩、片麻岩 C. 火成岩、深成岩、浅成岩 D. 坚硬岩、硬岩、软岩答案：A 【例题2】片麻岩属于( )。 A. 火成岩 B. 沉积岩 C. 变质岩 答案：C 【例题3】在一定的条件下控制岩体的力学特性，控制岩体的强度和变形的是( )。 A. 岩石的种类 B. 岩石的矿物组成 C. 结构面的力学特性 D. 岩石的体积大小答案：C 二、岩石的基本物理力学性质及其试验方法 (一)岩石的质量指标 与岩石的质量有关的指标是岩石的最基本的，也是在岩石工程中最常用的指标。 1 岩石的颗粒密度(原称为比重) 岩石的颗粒密度是指岩石的固体物质的质量与其体积之比值。岩石颗粒密度通常采用比重瓶法来求得。其试验方法见相关的国家标准。岩石颗粒密度可按下式计算 2 岩石的块体密度 岩石的块体密度是指单位体积岩块的质量。按照岩块含水率的不同，可分成干密度、饱和密度和湿密度。 (1)岩石的干密度 岩石的干密度通常是指在烘干状态下岩块单位体积的质量。该指标一般都采用量积法求得。即将岩块加工成标准试件(所谓的标准试件是指满足圆柱体直径为48～54mm，高径比为2.0～2.5，含大颗粒的岩石，其试件直径应大于岩石最大颗粒直径的10倍；并对试件加工具有以下的要求；沿试件高度，直径或边长的误差不得大于0.3mm；试件两端面的不平整度误差不得大于0.05mm；端面垂直于试件轴线，最大偏差不得大于0.25。)。测量试件直径或边长以及高度后，将试件置于烘箱中，在105～110℃的恒温下烘24h，再将试件放入干燥器内冷却至重温，最后称试件的质量。岩块干
影响岩石工程地质性质的因素 矿物成分、结构、构造、水、风化作用 1．矿物成分 岩石是由矿物组成的，岩石的矿物成分对岩石的物理力学性质产生直接的影响。 例如，石英岩的抗压强度比大理岩的要高得多，这是因为石英的强度比方解石的强度高的缘故，由此可见，尽管岩类相同，结构和构造也相同，如果矿物成分不同，岩石的物理力学性质会有明显的差别。 对岩石的工程地质性质进行分析和评价时,更应该注意那些可能降低岩石强度的因素。 例如，花岗岩中的黑云母含量过高，石灰岩、砂岩中粘土类矿物的含量过高会直接降低岩石的强度和稳定性。 2．结构 结晶联结是由岩浆或溶液结晶或重结晶形成的。矿物的结晶颗粒靠直接接触产生的力牢固地联结在一起，结合力强，空隙度小，比胶结联结的岩石具有更高的强度和稳定性。 联结是矿物碎屑由胶结物联结在一起的，胶结联结的岩石，其强度和稳定性主要取决于胶结物的成分和胶结的形式，同时也受碎屑成分的影响，变化很大。 例如：粗粒花岗岩的抗压强度一般在120～140Mpa之间，而细粒花岗岩则可达200～250Mpa。 大理岩的抗压强度一般在100～120MPa之间，而坚固的石灰岩则可达250MPa 。 3．构造 构造对岩石物理力学性质的影响，主要是由矿物成分在岩石中分布的不均匀性和岩石结构的不连续性所决定的。 某些岩石具有的片状构造、板状构造、千枚状构造、片麻状构造以及流纹构造等，岩石的这些构造，使矿物成分在岩石中的分布极不均匀。一些强度低、易风化的矿物，多沿一定方向富集，或成条带状分布，或形成局部聚集体，从而使岩石的物理力学性质在局部发生很大变化。 4．水 实验证明，岩石饱水后强度降低。当岩石受到水的作用时，水就沿着岩石中可见和不可见的孔隙、裂隙侵入，浸湿岩石自由表面上的矿物颗粒，并继续沿着矿物颗粒间的接触面向深部侵入，削弱矿物颗粒间的联结，使岩石的强度受到影响。 如石灰岩和砂岩被水饱和后，其极限抗压强度会降低25％～45％左右。 5．风化 风化作用过程能使岩石的结构、构造和整体性遭到破坏，空隙度增大、容重减小，吸水性和透水性显著增高，强度和稳定性大为降低。随着化学过程的加强，则会使岩石中的某些矿物发生次生变化，从根本上改变岩石原有的工程地质性质。
―――岩体力学作业之二 一、名词释义 l.结构面：①指在地质历史发展过程中，岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的宏观地质界面或带。 ②又称弱面或地质界面，是指存在于岩体内部的各种地质界面，包括物质分异面和不连续面，如假整合、不整合、褶皱、断层、层面、节理和片理等。 2.原生结构面：在成岩阶段形成的结构面，根据岩石成因的不同，可分为沉积结构面、岩浆（火成）结构面和变质结构面三类。 3.构造结构面：指在构造运动作用下形成的各种结构面，如劈理、节理、断层面等。 4.次生结构面：指在地表条件下，由于外力(如风力、地下水、卸荷、爆破等)的作用而形成的各种界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、风化裂隙、风化夹层及泥化夹层等。 5.结构面频率：即裂隙度，是指岩体中单位长度直线所穿过的结构面数目。 6.结构体：结构面依其本身的产状，彼此组合将岩体切割成形态不一、大小不等以及成分各异的岩石块体，被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。 7.结构效应：是指岩体中结构面的方向、性质、密度和组合方式对岩体变形的影响。 8.剪胀角（angle of dilatancy）：岩体结构面在剪切变形过程中所发生的法向位移与切向位移之比的反正切值。 9.节理化岩体：是指被各种节理、裂隙切割呈碎裂结构的岩体。 10.结构面产状的强度效应：指结构面与作用力之间的方位关系对岩体强度所产生的影响。 11.结构面密度的强度效应：指结构面发育程度(数量)对岩体强度所产生的影响。 12.岩体完整性指标：是指岩体弹性纵波与岩石弹性纵波之比的平方。 13.岩体基本质量：岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度决定。 14.自稳能力：在不支护条件下，地下工程岩体不产生任何形式破坏的能力。 15.体积节理数：是指单位岩体体积内的节理(结构面)数目。 16.岩石质量指标(RQD)：长度在10cm（含10 cm)以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，称为岩石质量指标RQD(Rock Quality Designation)。 二、填空题 1.岩体是指经历过多次反复地质作用，经受过变形，遭受过破坏，形成了一定的岩石成分和结构，赋存于一定地质环境中的地质体。因此，岩体力学性质与岩体中的、以及 2 密切相关。 2.岩体由结构面和结构体组成，结构面根据形成原因通常可分为三种类型：、 和。 3.在工程岩体范围内，结构面按贯通情况可分为、以及三种类型。 4.在岩体中被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。结构体的形状主要有、、1 以及菱形和锥形等，如果风化强烈或挤压严重，也可形成、、 1 等。 5.岩体抵抗外力作用的能力称为岩体的力学性质。它包括岩体的特征、特征和1 特征等。 6.岩体结构面的剪切变形与、和有关。 7.岩体结构面的几何特性是反映节理的外貌，它的组成要素包括：、、、 以及和。 8.岩体的力学性质不仅取决于岩石本身及结构面的力学性质，也与密切相关。 9.岩体的强度不仅与组成岩体的的性质有关，而且与岩体内的有关，此外还与岩体有关。 10.岩体中存在各种结构面，结构面的变形大小主要由和控制的。
工程地质试题 填空题 1岩石按（成因）可分为三大类，分别是（岩浆岩）、（变质岩）、（沉积岩）；矿物的物理性质主要有（颜色）、（条痕）、（透明度）、（光泽）。 2根据埋藏条件，地下水可划分为（包气带水）、（潜水）和（承压水）三种类型， 3岩体结构要素是（结构面）和（结构体）。 4褶曲基本形态是（向斜）、（背斜）；断层要素有（断层线）、（断层面）、（断层带）、（段盘）。 5滑坡体的物质组成，滑坡可分为四种类型，即（浅层滑坡）、（中层滑坡）、（深层滑坡）、（极深层滑坡）。 6岭垭口按其形成的主导因素，可划分为（）、（）、（）三种类型。 7层产状是指（岩层在空间的展布状态）。倾斜岩层的产状主要有（水平岩层）、（倾斜岩层）、（直立岩层）。 8.外力地质作用包括：风化作用、（剥蚀）作用、（搬运）作用、（沉积）作用和成岩作用。 9.沉积岩的结构一般可分为：（碎屑结构）、泥质结构、结晶结构和生物结构。 10.平原地貌按成因可分为：构造平原、（冲击平原）和 （）。 11.流水的侵蚀作用包括（化学侵蚀）和机械侵蚀两种方式 二单项选择题 1. 下列哪种岩石不属于沉积岩( C )。 A. 粉砂岩 B. 石灰岩 C. 玄武岩 D. 白云岩 2. 坡面加固可起到下列( A )主要作用。 A. 增加斜坡的稳定性 B. 拦截防御作用 C. 防止水流大量渗入岩体 D. 防止软弱层风化，增加岩体完整性 3. 下列岩石中哪一类是产生岩溶现象的主要岩石种类( B )。 A. 硅质灰岩 B. 石灰岩 C. 砂岩 D. 凝灰岩 4．震级是用来衡量（ B ） A．地震大小的标准B．地面破坏轻重程度的标准 C．地震影响范围的标准D．地震效应的标准 5．下列岩石属于沉积岩的是（ B ） A．正长岩B．石灰岩 C．石英岩D．花岗岩 6．按照摩氏硬度等级比较，下列四种矿物中硬度最小的是（ C ）A．石英(硬度7) B．正长石（硬度6） C．方解石（硬度3）D．萤石（硬度4） 7.下列结构特征中，不属于沉积岩结构的是( D )。 A.碎屑结构 B.泥质结构 精品文档
《工程地质学》课程教学大纲 【英文译名】：Engineering?Geology 【适用专业】：地质工程 【学分数】： 【总学时】：40 【实践学时】：8 一、本课程教学目的和课程性质 本课程是为地质工程专业本科开设的一门专业基础课，必修课。课程系统地讲授岩土工程地质性质及工程动力地质作用。系统概括了工程地质学最基本的原理和方法。在教学过程中适量安排一定时间的参观及试验。通过本课程教学，培养学生掌握工程地质学最基本的原理与方法，了解国内外工程地质学领域的研究动态，能从系统的、动态的角度认识人类工程活动与地质环境的相互关系，为今后研究与解决工程地质、水文地质、地震地质、环境地质等方面有关的工程问题奠定坚实的基础。 二、本课程的基本要求 通过本课程的学习，使学生掌握岩土的工程地质性质、工程动力地质作用等工程地质学最基本的原理和方法，并能初步应用工程地质学的基本原理分析工程地质问题，能运用力学原理进行工程地质问题的定量评价等。为学习后继课程以及从事工程地质工作和科学研究打下一定的基础。在教学过程中，应注意培养学生对工程地质问题分析中的地质思维逻辑，辩证唯物主义的科学思维方法和实事求是、严谨认真的工作作风。
三、本课程与其他课程的关系 本课程学习前必须学习《动力地质学》、《矿物学》、《岩石学》、《构造地质学》、《水文地质学》、《地层学》、《地貌及第四纪地质学》、《工程力学》等课程。 四、课程内容 绪论 一、工程地质学的研究对象与任务 二、工程地质学的研究内容、分科及其与其它学科的关系 三、工程地质学的发展历史 四、本课程的内容与学习方法 重点了解工程地质学的研究对象和任务，工程地质学的研究内容；了解工程地质学分科及其与其它学科的关系，工程地质学的发展历史。 重点：工程地质学、工程地质条件及工程地质问题的概念；工程地质学的意义 第一章土的物质组成与结构、构造 第一节土的粒度成分 粒径、粒组概念；粒组划分；粒度成分测定与表示；土按粒度成分分类； 第二节土的矿物成分 土中矿物成分类型；矿物成分与粒度成分的关系；粘土矿物的类型及其工程地质特征 第一节土中的水与气体
土的工程地质性质 一、土的成因类型特征 根据土的地质成因，土可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、冰积及冰水沉积土和风积土等类型。一定成因类型的土具有一定的沉积环境、具有一定的土层空间分布规律和一定的土类组合、物质组成及结构特征。但同一成因类型的土，在沉积形成后，可能遭到不同的自然地质条件和人为因素的变化，而具有不同的工程特性。 1. 残积土 形成原因：岩石经风化后未被搬运的原岩风化剥蚀后的产物，其分布主要受地形的控制，如在宽广的分水岭地带及平缓的山坡，残积土较厚。 工程特征：一般呈棱角状，无层理构造，孔隙度大；存在基岩风化层（带），土的成分和结构呈过渡变化。 工程地质问题： （1）建筑物地基不均匀沉降，原因土层厚度、组成成分、结构及物理力学性质变化大，均匀性差，孔隙度较大； （2）建筑物沿基岩面或某软弱面的滑动等不稳定问题，原因原始地形变化大，岩层风化程度不一。 2. 坡积土 形成原因：经雨雪水洗刷、剥蚀、搬运，及土粒在重力作用下顺着山坡逐渐移动形成的堆积物，一般分布在坡腰上或坡脚下，上部与残积土相接。 工程特征：具分选现象；下部多为碎石、角砾土；上部多为粘性土；土质（成分、结构）上下不均一，结构疏松，压缩性高，土层厚度变化大。 工程地质问题：建筑物不均匀沉降；沿下卧残积层或基岩面滑动等不稳定问题。 3. 洪积土 形成原因：碎屑物质经暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流挟带在山沟的出口处或山前倾斜平原堆积形成的洪积土体。山洪携带的大量碎屑物质流出沟谷口后，因水流流速骤减而呈扇形沉积体，称洪积扇。 工程特征：具分选性；常具不规划的交替层理构造，并具有夹层、尖灭或透镜体等构造；近山前洪积土具有较高的承载力，压缩性低；远山地带，洪积物颗粒较细、成分较均匀、厚度较大。 工程地质问题：洪积土一般可作为良好的建筑地基，但应注意中间过渡地带可能地质较差，因为粗碎屑土与细粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出地表形成沼泽地带，且存在尖灭或透镜体。 4. 冲积土 形成原因：碎屑物质经河流的流水作用搬运到河谷中坡降平缓的地段堆积而形成，发育于河谷内及山区外的冲积平原中。根据河流冲积物的形成条件，可分为河床相、河漫滩相、牛轭湖相及河口三角洲相。 工程特征：古河床相土压缩性低，强度较高，而现代河床堆积物的密实度较差，透水性强；河漫滩相冲积物具有双层结构，强度较好，但应注意其中的软弱土层夹层；牛轭湖相冲积土压缩性很高、承载力很低，不宜作为建筑物的天然地基；三角洲沉积物常常是饱和的软粘土，承载力低，压缩性高，但三角洲冲积物的最上层常形成硬壳层，可作低层或多层建筑物的地基。
岩石及其工程地质性质 主要内容：地球的内部构造、矿物的主要物理性质。三大类岩石的成因、矿物组成、结构、构造等特征及分类。岩石的主要物理、力学性质指标、风化岩石的特征。 要求：了解地球的内部构造，了解鉴别矿物的主要依据即矿物的主要物理性质及简单的化学性质等。了解三大类岩石的成因、成分、结构、构造特征并理解它们的含意以及它们与岩石的工程性质的关系。了解三大类岩石的亚类分类及常见岩石的主要特征。了解工程中常用的岩石的物理力学性质指标及含义。理解岩石风化分带的工程意义。 大地工程自调查、规划设计以至于施工的过程当中均涉及地质学有关的背景知识。本次讲座系以阐述正确的地质学观念为主，以期给予听讲者于大地工程与地质学上的应用能相辅相成。主讲人谢敬义先生长期担任台湾电力公司高级专业工程地质师、大学兼任教授及项目地质顾问，各种工程地质与灾变处理实务经验丰硕，相信能为此次讲座带来一趟深入且精彩的地质之旅。 本讲题内容分为三部份。第一部份先以地质学的发展过程，将希腊、罗马时代开始的古典地质思维历经中世纪、二十世纪以来的传统地质学概念，以迄于目前盛行的板块构造学说之由来等，透过类似历史故事的方式引发工程师的兴趣。第二部份则以上述地质学发展的架构说明地质学应用时的整体理念，以及与大地工程密切相关的地形学、构造地质学、地层学、矿物与岩石学上等应用的正确观念，并将以台湾的地形与地质特性为主轴，说明其与大地工程上的关系。最后则以谢先生个人所经历的工程地质案例综合讨论基础工程、坡地工程、大坝工程、隧道工程上实务之工程地质问题及解决对策。可以给工程师宏观的想法及视野，精采可期。 工程地质 摘要：工程地质学科目前正在经历着前所未有的挑战，工程地质专业处境尴尬，工程地质勘察的市场竞争也有真假之别，工程地质分析与研究的深度和广度严重不足，工程地质新技术新方法的应用尚有较大差距，工程地质在工程建设中留下的隐患具有长期性和隐伏性。工程地质面临的困境，向工程建设敲响了警钟，也向地质师们提出了更大的难题。 关键词：工程地质岩土工程 工程地质学科的争议 教科书对工程地质学的三种定义：①工程地质学是研究与工程有关的地质问题的科学； ②工程地质学是研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学；③工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学。 从以上三种定义的实质中均不难看出，工程地质学强调的工程和地质的关系，研究的是人类工程活动与自然地质环境的相互作用。但是，近年来工程地质学科却正在经历着前所未有的挑战，工程地质学被异名为岩土工程学，工程地质勘察被称之为岩土工程勘察。工程界有此呼声，学术界有此呼应，一些大专院校也纷纷效仿，甚至工程地质这个专业在高校也被取消了。一时间，似乎工程地质已经成了守旧传统，岩土工程才是先进时髦的，才是可以适应市场经济并与国际接轨的。这是近年来分歧最大的争议。 这些年来工程地质勘察的不景气以及市场竞争的不规范化，工程地质勘察队伍增加了岩土工程的业务是完全必要的，但将岩土工程作为工程地质的救世主，则值得商榷了。 根据笔者的理解，岩土工程是一项工程应用技术，是针对地质体的工程缺陷实施的工程措施而进行的一系列设计和施工过程的总称。岩土工程的任务是“处理”地质体的工程缺陷,使之满足工程建筑物对地基的工程要求，因此又有“岩土工程处理技术”的别名，说明岩土工程的确是一项实实在在的工程技术。确立工程地质学是一门独立的学科，尽管也仅仅是本世
第2章岩石及其工程地质性质 【教学基本要求】 1．? 了解地球的内圈层构造，知道地球的外圈层。 2．? 了解地质作用。 3．理解矿物（晶体）的形态，矿物的颜色、透明度、光泽、硬度、解理及断口等物理性质，理解主要硅酸氧化物造岩矿物的室内鉴定特征。 4．理解岩浆岩、沉积岩、变质岩的成因、矿物成分、结构、构造、分类及代表性岩石的特征。了解岩浆岩5．理解岩石的物理性质、水理性质及其力学性质指标，掌握岩石的坚硬程度分类。 【学习重点】 1、地质作用的类型及其对地壳改造的作用。 2、常见造岩矿物的主要形态及其主要的物理性质。 3、岩浆岩、沉积岩、变质岩的主要矿物成分及其结构、构造。 4、岩石工程地质性质指标的基本概念及其意义。 【内容提要和学习指导】 2.1 地球的总体特性 地球是一个不标准的旋转椭球体，赤道半径(a)6378.14km，两极半径(b)6356.779km ，地球的扁平率（）为 附近稍微凸出，极区稍微扁平，赤道与极地半径相差22km。 1、地球的圈层构造 地球具有一定的圈层构造，以地表为界分为外圈和内圈，外圈包括大气圈、水圈和生物圈；内圈通常分为地核。地壳是莫霍面以上固体地球的表层部分，平均厚度约为33km，大陆地壳厚度较大，大洋地壳厚度较；地下、古登堡面以上部分，厚度约2900km，是地球的主体部分，主要由固态物质组成；地核是地球内古登堡面以分，厚度为3500km。 2、地质作用 在自然界中所发生的一切可以改变固体地球的物质组成、构造和地表形态的作用称为地质作用。根据地质源，地质作用可分为内动力地质作用和外动力地质作用两大类。由地球内部能如地球的旋转能、重力能、放射热能等产生的地质应力所引起的地质作用即内动力地质作用，主要在地下深处进行，并可波及地表。内动力地地壳运动、地震作用、岩浆作用和变质作用。岩浆岩、变质岩等便是内动力地质作用的产物。由地球范围以外阳得辐射能、日月的引力能等为主要能源在地表或地表附近进行的地质作用，称为外动力地质作用。外力作用水、大气、生物以外部能为能源，改造雕塑地壳（主要是地壳表面）的过程，外力作用的主要类型有：风化作用搬运作用、沉积作用和成岩作用。 2.2 造岩矿物 岩石是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。他构成了地球的固体部石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。由于岩石是由矿物组成的，所以要认识岩石，分析岩石在各种自然条进而对岩石及其组成的周围环境进行工程地质评价。就必须首先了解矿物。 矿物是天然形成的元素单质和无机化合物，其化学成分和物理性质相对均一和固定，一般为结晶质。自然都是在一定的地质环境中形成的，随后并因经受各种地质作用而不断的发生变化。每一种矿物只是在一定的物下才是相对稳定的，当外界条件改变到一定程度后，矿物原来的成分、内部构造和性质就会发生变化，形成新的 1、矿物的（肉眼）鉴定特征 矿物的形态和矿物的物理性质决定于其化学成分和晶体格架的特点。因此，是鉴别矿物的重要依据。1）指矿物单体及同种矿物集合体的形态。矿物集合体的形态取决于单体的形态和它们的集合方式。集合体按矿物晶肉然可辨认晶体颗粒的显晶矿物集合体和肉眼不能辨认的隐晶质或非晶质矿物集合体。显晶矿物集合体有规则
岩石物理学及岩石性质 一、矿物 1.1矿物 矿物是单个元素或若干个元素在一定地质条件下形成的具有特定理化性质的化合物，是构成岩石的基本单元。矿物多数是在地壳（地球）物理化学条件下形成的无机晶质固体，也有少数呈非晶质和胶体。 1.2矿物的主要物理特性 1.2.1光学特性 （1）颜色：矿物的颜色由矿物对入射光的反映呈现出来。一般来说矿物的颜色是矿物对入射光吸收色的补色。 （2）条痕:条痕色指矿物经过在不涂釉的瓷板上擦划，在瓷板上留下的矿物粉粒的颜色。 （3）光泽:光泽是矿物表面对入射光所射的总光量。根据光泽有无金属感，将光泽分为金属光泽与非金属光泽。矿物光泽特性既与矿物组成和结构有关，又与矿物表面特征有关。 （4）透明度:透明度与矿物对矿物透射光的多少有关。 1.2.2力学性质 （1）硬度： 矿物的硬度是指矿物的坚硬程度。一般采用摩氏硬度法鉴别矿物硬度。即采用标准矿物的硬度对未知矿物进行相对硬度的鉴别。摩氏硬度中选取十种矿物作为标准矿物，将矿物分为10级，称为摩氏硬度计。这十种矿物硬度由1级到10级的顺序是：①滑石，②石膏，③方解石，④磷灰石，⑤萤石，⑥正长石，⑦石英，⑧黄玉，⑨刚玉，⑩金刚石。 （2）解理与断口： 矿物受力后产生破裂出现的没有一定方向的不规则的断开面，谓之断口。当晶质体矿物受力断开时，出现一系列平行的、平整的裂面时，称为解理。断口出现的程度跟解理的完善程度相互消长，解理程度越低的矿物越容易形成断口。因此，断口具有了非晶质体的基本含义。解理与晶质体内质点间距有明显的关系，
解理常出现在质点密度较大的方向上。 （3）延展性： 矿物的延展性，也可以称为矿物的韧性。其特征是表现为矿物能被拉成长丝和辗成薄片的特性。这是自然金属元素具有的基本特性。 1.3重要矿物 （1）自然元素矿物：这类矿物较少，其中包括人们所熟知的矿物，如金、铂、自然铜、硫磺、金刚石（见图1）、石墨等。 图1金刚石 （2）硫化物类矿物：本类是金属元素与硫的化合物，大约200多种，Cu、Pb、Mo、Zn、As、Sb、Hg等金属矿床多有此类矿物富集而称，具有很大的经济价值。 方铅矿PbS。闪锌矿ZnS。黄铁矿FeS2（见图2） 图2黄铁矿 （3）氧化物及氢氧化物类矿物：本类矿物分布相当广泛，共约180多种，包括重要的造盐矿物如石英及Fe、Al、Mn、Cr、Ti、Sn、U、Th等的氧化物或氢
岩石的基本物理力学性质 岩石的基本物理力学性质是岩体最基本、最重 要的性质之一，也是岩体力学中研究最早、最完善 的力学性质。 岩石密度：天然密度、饱和密度、 质量指标密度、重力密度 岩石颗粒密度 孔隙性孔隙比、孔隙率 含水率、吸水率 水理指标 渗透系数 抗风化指标软化系数、耐崩解性指数、膨胀率 抗冻性抗冻性系数 单轴抗压强度 单轴抗拉强度 抗剪强度 三向压缩强度 岩石的基本物理力学性质 ◆岩石的变形特性 ◆岩石的强度理论 试验方法参照标准：《工程岩体试验方法标准》（GB/T 50266-99）。 第二章岩石的基本物理力学性质 第一节岩石的基本物理性质 第二节岩石的强度特性 第三节岩石的变形特性
第四节岩石的强度理论 回顾----岩石的基本构成 岩石是自然界中各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物，一般而言，大部分新鲜岩石质地均坚硬致密，空隙小而少，抗水性强，透水性弱，力学强度高。 岩石是构成岩体的基本组成单元。相对于岩体而言，岩石可看作是连续的、均质的、各向同性的介质。 岩石的基本构成：由组成岩石的物质成分和结构两大方面来决定的。 回顾----岩石的基本构成 一、岩石的物质成分 ●岩石是自然界中各种矿物的集合体。 ●岩石中主要的造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等。 ●岩石中的矿物成分会影响岩石的抗风化能力、物理性质和强度特性。 ●岩石中矿物成分的相对稳定性对岩石抗风化能力有显著的影响，各矿物的相对稳定性主要与化学成分、结晶特征及形成条件有关。 回顾----岩石的基本构成 二、岩石的结构 是指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、性状、排列、结构连结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。其中，以结构连结和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。 回顾----岩石的基本构成 ●岩石结构连结 结晶连结和胶结连结。 结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩的结构连结。这种连结结晶颗粒之间紧密接触，故岩石强度一般较大，但随结构的不同而有一定的差异。 胶结连结：指颗粒与颗粒之间通过胶结物在一起的连结。对于这种连结的岩石，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。从胶结物来看，硅质铁质胶结的岩石强度较高，钙质次之，而泥质胶结强度最低。 回顾----岩石的基本构成 ●岩石中的微结构 岩石中的微结构面（或称缺陷），是指存在于矿物颗粒内部
影响岩石工程地质性质 的因素 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
影响岩石工程地质性质的因素 矿物成分、结构、构造、水、风化作用 1．矿物成分 岩石是由矿物组成的，岩石的矿物成分对岩石的物理力学性质产生直接的影响。 例如，石英岩的抗压强度比大理岩的要高得多，这是因为石英的强度比方解石的强度高的缘故，由此可见，尽管岩类相同，结构和构造也相同，如果矿物成分不同，岩石的物理力学性质会有明显的差别。 对岩石的工程地质性质进行分析和评价时,更应该注意那些可能降低岩石强度的因素。 例如，花岗岩中的黑云母含量过高，石灰岩、砂岩中粘土类矿物的含量过高会直接降低岩石的强度和稳定性。 2．结构 结晶联结是由岩浆或溶液结晶或重结晶形成的。矿物的结晶颗粒靠直接接触产生的力牢固地联结在一起，结合力强，空隙度小，比胶结联结的岩石具有更高的强度和稳定性。 联结是矿物碎屑由胶结物联结在一起的，胶结联结的岩石，其强度和稳定性主要取决于胶结物的成分和胶结的形式，同时也受碎屑成分的影响，变化很大。 例如：粗粒花岗岩的抗压强度一般在120～140Mpa之间，而细粒花岗岩则可达200～250Mpa。 大理岩的抗压强度一般在100～120MPa之间，而坚固的石灰岩则可达 250MPa 。 3．构造 构造对岩石物理力学性质的影响，主要是由矿物成分在岩石中分布的不均匀性和岩石结构的不连续性所决定的。 某些岩石具有的片状构造、板状构造、千枚状构造、片麻状构造以及流纹构造等，岩石的这些构造，使矿物成分在岩石中的分布极不均匀。一些强度低、易风化的矿物，多沿一定方向富集，或成条带状分布，或形成局部聚集体，从而使岩石的物理力学性质在局部发生很大变化。 4．水 实验证明，岩石饱水后强度降低。当岩石受到水的作用时，水就沿着岩石中可见和不可见的孔隙、裂隙侵入，浸湿岩石自由表面上的矿物颗粒，并继续沿着矿物颗粒间的接触面向深部侵入，削弱矿物颗粒间的联结，使岩石的强度受到影响。 如石灰岩和砂岩被水饱和后，其极限抗压强度会降低25％～45％左右。 5．风化 风化作用过程能使岩石的结构、构造和整体性遭到破坏，空隙度增大、容重减小，吸水性和透水性显着增高，强度和稳定性大为降低。随着化学过程的加强，则会使岩石中的某些矿物发生次生变化，从根本上改变岩石原有的工程地质性质。
1． 构成岩石的主要造岩矿物有正长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、赤铁矿。 2． 为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？ 答：基性岩石和超基性岩石主要由易风化的橄榄石、辉石及基性斜长石组成。所以基性岩石和超基性岩石 非常容易风化。 3、常见岩石的结构连结类型有那几种？ 1.结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩以及部分沉积岩的结构连结。 2.胶结连结：指颗粒与颗粒之间通过胶结物质连结在一起的连结。如沉积碎屑岩、部分粘土岩的结构连结。 4． 何谓岩石中的微结构面，主要指那些，各有什么特点？ 答：岩石中的微结构面（或缺陷）是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。它包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂隙等。 矿物的解理面：是指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶方向分裂成的光滑平面。 晶粒边界：矿物晶体内部各粒子都是由各种离子键、原子键、分子键等相连结。由于矿物晶粒表面电价不平衡而使矿物表面具有一定的结合力，但这种结合力一般比起矿物内部的键连结力要小，因此，晶粒边界就相对软弱。微裂隙：是指发育于矿物颗粒内部及颗粒之间的多呈闭合状态的破裂迹线，也称显微裂隙。 粒间空隙：多在成岩过程中形成，如结晶岩中晶粒之间的小空隙，碎屑岩中由于胶结物未完全充填而留下的空隙。粒间空隙对岩石的透水性和压缩性有较大的影响。 晶格缺陷：有由于晶体外原子入侵结果产生的化学上的缺陷，也有由于化学比例或原子重排列的毛病所 产生的物理上的缺陷。它与岩石的塑性变形有关。 5． 自然界中的岩石按地质成因分类，可分为几大类，各大类有何特点？ 答：根据地质学的岩石成因分类可把岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。 岩浆岩特点： 1）深成岩：常形成较大的入侵体。颗粒均匀，多为粗-中粒状结构，致密坚硬，孔隙很小，力学强度高， 透水性较弱，抗水性较强。2）浅成岩：成分与深成岩相似，但产状和结构都不相同，多为岩床、岩墙和岩脉。均匀性差，与其他 岩种相比，它的性能较好。3）喷出岩：结构较复杂，岩性不均一，连续性较差，透水性较强，软弱结构面比较发育。 沉积岩特点：1）火山碎屑岩：具有岩浆和普通沉积岩的双重特性和过渡关系，各类火山岩的性质差别很大。2）胶结碎屑岩：是沉积物经过胶结、成岩固结硬化的岩石。 其性质取决于胶结物的成分、胶结形式和 碎屑物成分和特点。3）粘土岩：包括页岩和泥岩。其性质较差。4）化学岩和生物岩：碳酸盐类岩石，以石灰石分布最广。结构致密、坚硬、强度较高。 变质岩特点：是在已有岩石的基础之上，经过变质混合作用后形成的。在形成过程中由于其形成的温度和 压力的不同而具有不同的性质，形成了变质岩特有的片理、剥理和片麻结构等。据有明显的不均匀性和各向异性。变质岩特点1） 接触变质岩：侵入体周围形成岩体。岩体透水性强，抗风化能力降低。2） 动力变质岩：构造作用形成的断裂带及附近受到影响的岩石。它的胶结不好，裂隙、孔隙发育， 强度低，透水性强。3） 区域变质岩：这种变质岩的分布范围广，岩石厚度大，变质程度均 一。一般块状岩石性质较好， 层状片状岩石性质较差。 6． 表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？ 答：指由岩石固有的物理组成和结构特性所决定的比重、容重、孔隙率、水理性等基本属性。 7、 岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。 答：试件在单轴压缩载荷作用破坏时，在试件中可产生三种破坏形式: (1)X 状共轭斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。 (2)单斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。 (3)拉伸破坏，破坏面上的拉应力超过了该面的抗拉强度，导致岩石受拉伸破坏。 9、 什么是全应力-应变曲线？为什么普通材料实验机得不出全应力-应变曲线？ 答：全应力应变曲线：能显示岩石在受压破坏过程中的应力、变形特性，特别是破坏后的强度与力学性质 的变化规律。由于材料试验机的刚度小，在试件压缩时，其支柱上存在很大的变形和变形能，在试件快要破坏时，该变形能突然释放，加速试件破坏，从而得不出极限压力后的应力应变关系曲线。 11.在三轴压缩试验条件下，岩石的力学性质会发生哪些变化？ 答：三轴压缩条件下，应力应变曲线如图1-31、1-32所示，围压对岩石变形的影响主要有： (1)随着围压(σ 2= σ 3) 的增大，岩石的抗压强度显著增加； (2)随着围压(σ 2= σ 3) 的增大，岩石破坏时，岩石的变形显著增加； (3)随着围压(σ 2= σ 3) 的增大，岩石的弹性极限显著增加； (4)随着围压(σ 2= σ 3) 的增大，岩石的应力应变曲线形态发生明显的改变，岩石的性质发生了变化，由弹脆性---弹塑性---应变硬化。抗压强度显著增加； 12.什么是莫尔强度包络线？如何根据试验结果绘制莫尔强度包络线？ 答：三轴抗压强度实验得出：对于同一种岩石的不同试件或不同实验条件（不同的围压时的最大轴向压力值） 给 出 了几乎恒定的强度指标值（直线性强度曲线时为 16.线弹性体、完全弹性体、弹性体三者的应力-应变关系有什么区别？ 答：完全弹性体：循环加载时的σ -ε 关系为曲线。加载路径与卸载路径完全重合。 线弹性体：循环 加载时的σ -ε关系为直线。加载路径与卸载路径完全重合。弹性体岩石：加载路径与卸载路径不同，但反复加载与卸载时，应力应变关系总是服从此环路的规律。 19.影响岩石力学性质的主要因素有哪些，如何影响的？ 答：影响岩石力学性质的主要因素有水、温度、加载速度、风化程度及围压。 (1) 水对岩石力学性质的影响 1） 连结作用：束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力作用将矿物颗粒拉近、接紧，起连接作用。 2） 润滑作用：由可溶盐、胶体矿物连接的岩石，当有水入侵时，可溶盐溶解，胶体水解，导致矿物颗 粒间连接力减弱，摩擦力减低，从而降低岩石的强度。 3） 水楔作用：当两个矿物颗粒靠得很近，有水分子补充到矿物表面时，矿物颗粒利用其表面吸附力将 水分子拉倒自己周围，在两