工程地质岩石的工程地质性质解析PPT精品课件

2024/1/25
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不良地质现象防治方法
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滑坡、崩塌防治
01
消除或减轻水的危害，改变滑坡体外形，设置抗滑建筑物等。
泥石流防治
02
生物措施（植树造林、封山育林），工程措施（修建拦挡坝、
排导槽等）。
岩溶、土洞防治
03
对岩溶洞穴进行回填或跨越处理，对土洞可采用注浆、旋喷等
方法进行加固处理。
是地质构造的重要类型之一。
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断裂构造
岩石受应力作用而发生变形，当应 力超过一定强度时，岩石便发生破 裂，甚至沿破裂面发生相对位移， 形成断裂构造。
节理构造
岩石中的裂隙，其两侧岩石没有明 显的位移，称为节理或裂隙。
12
地貌类型及特征
01
02
03
山地地貌
海拔较高，起伏较大，坡 度较陡，切割破碎，多呈 脉状分布。
工程地质学基础ppt课件
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• 工程地质学概述 • 岩石与土体性质 • 地质构造与地貌 • 水文地质条件 • 不良地质现象及防治 • 工程地质勘察与评价
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工程地质学概述
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工程地质学定义与发展
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工程地质学定义
研究工程建设与地质环境相互作用 关系的科学。
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岩石类型及特征
岩浆岩
由岩浆冷却凝固形成，包括深成岩、 浅成岩和喷出岩。具有结晶结构，常 见矿物有石英、长石、云母等。
沉积岩
变质岩
由已形成的岩石在高温、高压环境下 发生变质作用形成。具有片理构造， 常见岩石有大理岩、石英岩、片麻岩 等。

第五节 岩石的工程地质性质
一、岩石的工程地质性质指标
物理性质 密度，孔隙率，吸水性 力学性质 强度，变形 水理性质 透水性，溶解性，软化性，抗冻性
(一)物理性质
1.密度 岩石单位体积的质量。
2.相对密度 固体岩石的质量与同体积4℃水的质量的比值。
3.岩石的孔隙率 岩石中孔隙、裂隙的体积与岩石总体积的比值。
2.变形模量 应力与总应变的比值。
3.泊松比 轴向压力作用下的模向应变和纵向应变的比值。
(三)水理性质
1.透水性 2.溶解ห้องสมุดไป่ตู้ 3.软化性 4. 抗冻性
二、影响岩石工程性质的因素
1. 矿物成分 2. 结构
岩石按结构分类：结晶联结、胶结物联结 强度上的一般规律：
结构：结晶联结＞胶结物联结 胶结物：
硅质胶结＞铁质胶结＞钙质胶结＞泥质胶结 胶结方式(图1-4)：
接触胶结＞孔隙胶结＞基底胶结
二、影响岩石工程性质的因素
3. 构造 一些强度底、易风化的矿物，多沿一定的
方向富集，或成条带状风布，或成局部的聚集体， 从而使岩石的强度在这些部位出现弱化。
4. 水的作用
5. 风化
4.吸水率 指在常压条件下岩石所吸水分质量与干燥岩石质量 的比值。
(二)力学性质
强度指标
1.抗压强度 岩石在单向压力作用下，抵抗压碎破坏的能力。
2.抗拉强度 岩石单向拉伸时，抵抗拉断破坏的能力。
3.抗剪强度 岩石抵抗剪切破坏的能力。可分为抗剪断强度、抗 剪强度和抗切强度。
(二)力学性质
变形指标
1.弹性模量 应力与弹性应变的比值。

非晶質體礦物內部質點排列沒有一定的規律性，其 外表不具有固定的幾何形態，如蛋白質、天然瀝青等。 。
第一章：岩石及其工程地質性質 1.1造岩礦物
晶體：有固定幾何形態的晶質體稱為晶體。在結晶礦物中根 據肉眼能否分辨而分為顯晶質和隱晶質兩類。 晶體形態分類：單形和聚形兩類。
單形：由同形等大的晶面圍成的晶體 聚形：由兩種以上的單行組成的晶體，其特點是在一個晶
內部質點均按一定規律排列； 4、礦物具有一定的形態及物理、化學性質； 5、在一定的物理化學條件下穩定。
第一章：岩石及其工程地質性質
幾種常見的礦物
輝石
電氣石
方解石
白榴石
石英
第一章：岩石及其工程地質性質
1.1造岩礦物
岩石： 元素在一定地質條件下形成礦物，礦物的自然集合體 則是岩石。組成地殼的岩石按成因可分為岩漿岩(火 成岩）、沉積岩和變質岩三大類。
正長石(硬度6) 石英(硬度7) 黃玉(硬度8) 剛玉(硬度9) 金剛石(硬度10)
(為了方便鑒定，可利用指甲2.5，小鋼刀5~5.5作輔助標準確定相對硬度)
摩氏硬度計
主要造岩礦物
2. 解理：外力敲擊下，沿結晶薄弱面平行裂開的性能。 • 解理組數：
1組
2組
3組
• 解理交角：角閃石： 124º，56 º
1、一向延伸型：晶體沿一個方向特別發育，其餘兩個方 向發育差（a≌b≤c）晶體細長。如針狀、柱狀（輝銻礦、電 氣石），柱狀（角閃石），纖維狀（蛇紋石石棉）等 活掌握。
第一章：岩石及其工程地質性質
角閃石 電氣石
一向延伸礦物
第一章：岩石及其工程地質性質
1.1造岩礦物
2、二向伸長型：晶體沿兩個方向特別發育，第三方向不發 育或發育差（a≌b≥c ），呈片狀（如雲母、石墨），板狀 （如重晶石）等。

06
案例分析
某大型桥梁工程地质勘察案例
总结词
全面、细致
详细描述
该案例介绍了某大型桥梁工程的地质勘察过程，强调了全面细致的勘察对于工程安全的重要性。通过实地勘察、 钻探、物探等多种手段，查明了桥址区的工程地质条件，为桥梁设计提供了可靠的地质资料。
某山区高速公路地质灾害防治案例
总结词
预防为主、防治结合
详细描述
岩土工程包括地基设计、边坡支护、地下工程、采矿工程等，需要综合考虑地质条件、工程要求和环 境因素，采用适当的工程措施和技术手段，确保工程安全、经济和环保。
地质灾害防治
总结词
地质灾害防治是工程地质应用的重要领域之一，旨在预防和减轻地质灾害对人 类生命财产的威胁。
详细描述
地质灾害防治包括滑坡、泥石流、地震、地面塌陷等灾害的监测、预警和治理 ，需要运用地质学、地球物理学、气象学等多学科知识，采取科学合理的防治 措施，提高地质灾害防治的针对性和有效性。
地质学应用
03
资源开发、工程设计、灾害防治等领域。
岩石的物理性质
密度
岩石的质量与其体积的比值，反映岩石的致 密程度。
硬度
孔隙率
岩石中孔隙体积与总体积的比值，影响岩石 的透水性和强度。
岩石抵抗外力刻划、压入、研磨的能力。
02
01
热导率
反映岩石导热性能的物理量。
03 04
地质构造与地壳运动
地质构造
由地壳运动引起的地壳 变形和变位，包括断层 、褶皱等。
地壳运动
地球表层岩层和土层的 运动，分为板块运动和 区域构造运动。
地震
地壳快速释放能量的过 程，可引起地表振动、 断裂和岩浆活动等。
火山
地下岩浆通过地壳裂缝 喷出地表的现象，可形 成火山岩和火山地形。

也称为松散性岩石，如：黄土、流沙、粘土等。
5.基岩表土以下的固结性岩石称为基岩、岩浆岩、沉积岩、变质岩。
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岩块：
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岩体
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K V1 V
K—岩石的碎胀系数；
V1—岩石破碎膨胀后的体积； V—岩石处于整体状态下的体积。
表1-4为常见岩石碎胀系数。
K Q AI
Q—渗水量;A—渗透面积；I—水力坡度; K-渗透系数
影响因素： 地下水压力、岩体应力状态、孔隙发育程度、连通程度等。
表1-2为岩石渗透系数
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三、岩石的水理性质
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V
V
GV
d w
d w
孔隙比是岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总和与试件内固体矿
物颗粒体积Vc之比。
e V VC V 1 dW 1
VC
VC
C
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三、岩石的水理性质
1．岩石吸水率：W是指岩石试件在标准大气压 下吸入水的 质量与试件烘干后质量G之比值。
3．岩石的溶蚀性
由于水的化学作用而把岩石中某些组成物质带走的现象 称为岩石的溶湿性。导致岩石致密程度降低，孔隙度增大，
强度降低,贵州761矿巷道中的钟乳石、石笋。

4、几种代表性的分类方案
《岩土工程勘察规范》(GB50021－2009)
根据岩块的饱和单轴抗压强度标准值 Rc划分岩石 的坚硬程度:
5 15 30 60
Rc 坚硬岩
极软岩
软岩
较软岩
较坚硬岩
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《岩土工程勘察规范》(GB50021－2009) 根据岩体的完整性指数划分岩石的完整程度:
岩体压缩波速度与岩块压缩波 速度之比的平方
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吸水率：常压条件下，岩石吸入水分的质量与干燥 岩石质量之比。 饱水率：高压或真空条件下，岩石吸入水分的质量 与干燥岩石质量之比。 饱水系数：岩石的吸水率与饱水率的比值。其值越 大，岩石的抗冻性越差。
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2.岩石的水理性质
软化性：指岩石在水的作用下强度降低的性质。软化系 数(softening coefficient)为岩石在饱水状态下的极限抗压强 度与风干状态下强度之比。<0.75是强软化的岩石，工程 性质较差。 渗透性(permeability)：指岩石允许水透过的能力。
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流变性:
指在恒定条件下，应力或变形随时间而变化的特性。 蠕变(creep): 在一定应力下,变形随时间
持续增长。
松弛(relaxation): 在变形保持一定时,应力随 时间逐渐减小。
图 7—8 不同应力条件下岩体的蠕变曲线
18/49
强度特性
最主要是抗剪强度
Байду номын сангаас
m
cm

图 7—12 岩体抗剪强度包络线 1－结构面强度线；2－岩块强度线；3－岩体强度包络线变化范围
岩 芯 采 取 率 200/250=80% RQD=157/250=63% ：

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岩石和土体物理力学性质
密度与重度
表示岩石和土体的质量分布特 征，影响工程荷载计算。
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孔隙率与孔隙比
反映岩石和土体的密实程度， 影响工程稳定性和渗透性。
含水量与饱和度
表示岩石和土体中水的含量及 状态，影响工程强度和稳定性 。
压缩性与抗剪强度
反映岩石和土体在受力作用下 的变形和破坏特性，是工程设
工程地质学定义
研究工程建设与地质环境相互作用关 系的科学。
研究对象
研究工程建设中遇到的各种地质问题 ，如地基稳定性、边坡稳定性、地下 洞室稳定性等。
4
工程地质学发展历史及现状
发展历史
工程地质学起源于19世纪末，随着 工程建设规模的扩大和地质环境问题 的日益突出，逐渐发展成为一门独立 的学科。
现状
目前，工程地质学已经成为土木工程 、水利工程、交通工程等工程建设领 域的重要基础学科，为保障工程建设 的安全和经济性发挥着重要作用。
工程地质勘探
包括工程地球物理勘探、钻探和坑探工程等内容
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实验室或现场试验
获得工程地质设计和施工参数，定量评价工程地质条件和工程地质问 题的手段
长期观测
用专门的观测仪器对建筑区不良的地质因素进行长时期的重复测量的 工作
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工程地质评价原则和方法探讨
区域稳定性评价
场地内岩土体的稳定性，区域环境稳 定性，区域地壳稳定性
生物措施
对于规模较大、危害严重的不良地质现象，可以采取 搬迁避让的措施来保障人民生命财产安全。
避让措施
通过植树造林、种草等生物措施来保持水土，改善生 态环境，减少水土流失和滑坡、泥石流等灾害的发生 。
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构造节理、断层、劈理以 及层间错动面等。
岩体受卸荷作用，风化作用和 地下水活动所产生的结构面。
卸荷裂隙、风化裂隙以及 各种泥化夹层、次生夹泥 等。
2.3 岩体结构
➢结构面的类型和自然特性
❖ 结构面的自然特性
是指结构面的规模、结构面上的物质组成、结构面的结合状态和 空间分布以及密集程度等等。
结构面的等级：按结构面的规模分为四个等级，每个等级都关系到岩体 的稳定性。
当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含开口孔隙较多时， 岩石的软化性较强，软化系数较小。
2.2 岩石的物理性质指标
➢岩石的水理性质
❖ 岩石的渗透性
水在岩土体孔隙中的流动过程称为渗透。岩土体具有渗透的性质称为岩 土体的渗透性。
是岩石水理性质的重要指标，也是岩体稳定性分析的基本计算参数。由 水的渗透引起岩土体边坡失稳、边坡变形、地基变形、岩溶渗透塌陷等 均属于岩土体的渗透稳定问题。水在孔隙介质中的渗透问题，目前的研 究在试验及理论上都有一定的水平，在解决实际问题方面也能够较好地 反映水在孔隙介质中的渗流的运动规律。 对于裂隙介质中的渗流研究， 则很不成熟。
wa
Ww1 Ws
100 %
2.2 岩石的物理性质指标
➢ 岩石的水理性质
❖ 岩石的吸水性
▪ 吸水率
实验测定：烘干箱烘干12小时（1050C）求得干重Ws，水中浸润12— 24小时，称得湿重，算出吸入的水重Ww1，从而求得a 。
影响因素：孔隙的多少和细微裂隙的连通情况。
应用：工程上常用吸水率作为判断岩石的抗冻性及风化程度的指标。
▪ 抗冻性衡量指标 抗冻系数大于75%，重力损失率小于5%的岩石为抗冻性能好的岩石。
2.2 岩石的物理性质指标

第一章 工程地质
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土的生成
由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震 等引起的物理力使岩体崩解、碎裂的过程
量 物理风化
岩石
搬运沉积
大小、 形状和 成分都 不相同 的松散 颗粒集 合体 土
化学风化 量质
岩体与空气、水和各种水溶液相互作用使岩 石成分发生变化，形成粘粒和可溶盐的过程
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多级井点降水
流砂现象的防治原则 （２）增长渗流路径 沿坑壁打入板桩，它一方面可 以加固坑壁，同时增加了地下水 的渗流路径，减小水力坡降
钢板桩 透水材料
（３）平衡渗流力 在向上渗流出口处地表用 透水材料覆盖压重以平衡渗 流力 （４）土层加固处理。如冻结 法、注浆法等。
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在水流渗透作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动， 以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗的 颗粒也相继被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管 道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。在自然界中这种现象叫 潜蚀（分为机械潜蚀和化学潜蚀）。 管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发 展一般有个时间过程，是
1.5.4 地下水的运动
法国学者达西于1856年通过砂土 的渗透实验，发现地下水的运动 规律，称为达西定律。
层流：即相邻两个水分子运动的轨迹相互平行而不混流。 达西定律：在层流条件下，土中水渗流速度与能量（水头）损失之间的关系 的渗流规律 达西根据实验发现，单位时间内的渗 出水量q与圆筒断面积A和水力梯度i成正 比，且与土的透水性质有关

承压水：埋藏在两个连续分布的隔水层之间完全充 满的在压地下水。
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岩石性质与工程分级
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒

45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特