岩石及其工程地质性质
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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解主要硅酸盐、碳酸盐、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了解岩浆岩的产状。
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,地球平率()为,赤道附近稍微凸出,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;通常分为地壳、地幔和地核。
地壳是莫霍面以上固体地球的表层部分,平均厚度约为33km,大陆厚度较大,大洋地壳厚度较;地幔是莫霍面以下、古登堡面以上部分,厚度约2900km,是地球的部分,主要由固态物质组成;地核是地球内古登堡面以下至地心的部分,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根据地质作用的动力来源,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。
由地球内如地球的旋转能、重力能、放射性元素蜕变的热能等产生的地质应力所引起的地质作用即内动力作用,主要在地下深处进行,并可波及地表。
内动力地质作用包括:地壳运动、地震作用、岩浆和变质作用。
岩浆岩、变质岩等便是内动力地质作用的产物。
由地球范围以外的能源,如太阳得能、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。
岩石及其工程地质性质报告(工程地质与桥涵水文)专业: 道路桥梁工程技术专业班级:姓名:学号: 18岩石是地质作用的产物,因此各类岩石的工程地质性质,首先求决于岩石的成因类型(包括岩石产状、矿物组成、结构构造等);其次是各类地质作用的对岩石的影响,特别是岩石的风化作用,对岩石性质的影响。
下面是我对于五种岩石所掌握的工程地质性质和所知道的一些具体的工程实例。
1、 大理岩的工程地质性质1、 大理岩又称大理石。
因在中国由于云南省大理县盛产这种岩石而得名。
由碳酸盐岩经区域变质作用或接触变质作用形成。
主要由方解石和白云石组成,此外含有硅灰石、滑石、透闪石、透辉石、斜长石、石英、方镁石等。
具粒状变晶结构,块状(有时为条带状)构造。
通常白色和灰色大理岩居多。
2、 大理石的地质性质。
大理石有美丽的颜色、花纹,有较高的抗压强度和良好的物理化学性能,资源分布广泛,易于加工,随着经济的发展,大理石应用范围不断扩大,用量越来越大,在人们生活中起着重要作用。
特别是在近10几年来大理石的大规模开采、工业化加工、国际性贸易,使大理石装饰板材大批量地进入建筑装饰装修业,不仅用于豪华的公共建筑物,也进入了家庭的装饰。
大理石还大量用于制造精美的用具,如家具、灯具、烟具及艺术雕刻等。
有些大理石(包括石灰岩、白云岩、大理岩等)还可以作耐碱材料。
3、 大理石的工程实例。
大理石有美丽的颜色、花纹,有较高的抗压强度和良好的物理化学性能,资源分布广泛,易于加工,随着经济的发展,大理石应用范围不断扩大,用量越来越大,在人们生活中起着重要作用。
特别是近10几年来大理石的大规模开采、工业化加工、国际性贸易,使大理石装饰板材大批量地进入建筑装饰装修业,不仅用于豪华的公共建筑物,也进入了家庭的装饰。
4、大理石的工程问题。
天然大理石有辐射,对人体有伤害,人造的不存在这个问题。
天然大理石的渗透性比人造的强。
渗透性是说,如果你把有颜色的液体滴在天然大理石台面上,颜色会渗透进台面内部,留下永久的痕迹;而人造大理石的渗透性差些,颜色渗透慢,如果及时擦干净就不会留下痕迹。
三大代表岩石的特征及工程地质性质➢岩浆岩✧岩浆岩的特征1、大部分为块状的结晶岩石,部分为玻璃质的岩石;2、在不同的深度冷凝成岩;3、有它特殊的矿物和构造:霞石、白榴石等矿物及气孔-杏仁构造等,只有岩浆岩才有;4、与周周围围岩界限清楚;5、没有生物遗迹。
✧岩浆岩的工程地质性质岩浆岩的工程地质性质主要与岩浆凝固时的环境条件有关,不同成因条件,其矿物成分、结构、构造和产状差别很大,岩石颗粒间的连接力也有很大差异。
(1)侵入岩:是岩浆在地下缓慢冷凝结晶生成的,矿物结晶良好,颗粒之间连接牢固,多呈块状构造。
因此,侵入岩孔隙度低、抗水性强、力学强度及弹性模量高,具有较好的工程性质。
常见的侵入岩有花岗岩、闪长岩及辉长岩等。
从矿物上看,石英、长石、角闪石及辉石的含量越多,岩石强度越高,云母含量增加使岩石强度降低。
从结构上看,晶粒均匀细小的小的岩石强度高,粗粒结构及斑状结构岩石强度相对较低。
(2)喷出岩:是岩浆喷出地表后迅速冷凝生成的,由于地表条件复杂,使喷出岩具有很不相同的地质特征。
具有隐晶质结构、致密块状构造的粗面岩、安山岩、玄武岩等,工程性质良好,其强度甚至可大于花岗岩。
但当这类岩石具有明显的流纹、气孔构造或含有原生节理时,工程性质变差,孔隙度增加,抗水性降低,力学强度及弹性模量减小。
在具体评述岩浆岩的工程性质时,还必须充分考虑它的节理发育程度及风化程度。
➢沉积岩✧沉积岩的特征(1)具有成层状构造;(2)在地表或地表不太深的地方成岩;(3)化学矿物大量存在,并含有机质;(4)含生物化石。
✧沉积岩的工程地质性质沉积岩具有层理构造,层状及层理对沉积岩工程性质的影响主要表现为各向异性。
因此,沉积岩的产状及其与工程建筑物位置的相互关系对建筑物的稳定性影响很大。
同时由于组成岩石的物质成分不同,也具有不同的工程地质特征。
(1)碎屑岩:是碎屑颗粒被胶结构胶结在一起而形成的岩石。
它的工程性质主要取决于胶结物成分、胶结方式。
工程地质第2章岩土类型及其工程地质性质(2.3.5-2.4.5)1岩石的工程地质性质指标岩石的工程地质性质指标吸水率:一个大气压力下和室温条件下自由吸入水48h的质量(m0)与岩石烘干试件质量(ms)之比值饱和吸水率:岩石试件在高压或真空条件下吸入水的质量(mp)和岩样干质量(ms)之比岩石的工程地质性质指标2.3.5 岩石的工程地质性质软化性:岩石浸水后强度降低的性能称为岩石的软化性抗冻性:岩石抵抗冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性岩石的工程地质性质指标变形:岩石在外力或其它物理因素作用下发生形状或体积的变化岩石的工程地质性质指标岩石在单向拉伸时抵抗拉断破坏的能力岩石的工程地质性质指标☐影响岩石的工程地质性质的因素 矿物成分(密度、硬度)•比如:石英岩强度高于大理岩。
高于石英7方解石3☐影响岩石的工程地质性质的因素 结构(结晶联结、胶接物联结)竹叶状灰岩竹叶状灰岩砂岩泥岩差异风化岩石崩解☐岩石的工程分类工程中岩石的描述包括:地质年代、地质名称、风化程度、颜色、主要矿物、结构、构造和岩石质量指标。
地质分类:根据是岩石地质成因,矿物成份、结构构造和风化程度,可以用地质名称加风化程度表达,如强风化花岗岩、微风化砂岩等。
工程分类:主要根据岩石的工程性状,使工程师建立起明确的工程特性概念。
本章涉及的岩石工程分类主要根据岩石的坚硬程度和风化程度进行划分。
岩体的工程分类在第三章。
岩石的工程分类—坚硬程度的分类•按岩石抗压强度大于30MPa与小于30MPa划分为硬质岩与软质岩,☐风化岩的定义风化作用:地表及地面以下一定深度的岩石,在气温变化、水溶液、气体及生物等各种营力的作用下,逐渐产生裂隙、发生机械破碎和矿物成分的改变,丧失完整性的过程。
风化岩:在风化壳中,尚保留原岩结构和构造的风化岩石残积土:岩石经风化作用后,形成松散的岩屑和土层,残留在原地的堆积物。
34-151.风化作用类型物理风化岩石在自然因素作用下,发生机械破碎,而无明显的成分改变。
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
纪初的事,并不象数学、物理学、天文学等等著名学科那样历史悠久,然而,之所以将工程地质定义在“学科”这样的高度上,是因为她具备学科的一些基本特性和基本理论,这就是地质学的基本特性和基本理论,换句话说,工程地质学的基本理论就是地质学(当然更包括数学、力学、化学等等),因此,又将工程地质学界定为地质学的一个分支学科或应用学科,这是符合实际的。
工程地质学的最新定义也是较为全面的:研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学。
显然,工程地质与岩土工程尽管有相似之处,但也有天地之别。
如果将岩土工程界定为工程地质学科的一个分支,好象还说得过去;而反过来用岩土工程来代替工程地质,则实在有些牵强附会。
1997年6月20-27日,国际工程地质学会在希腊召开了一次学术讨论会,会上决定将本学会名称改为:国际工程地质学与环境学会。
我国组团15人参加,王思敬任团长。
随后国内也有人提出工程地质学会改名,以便与国际接轨,但一直未获通过。
在近几年的中国地质学会工程地质专委会会议上,学科和学会更名问题的交锋一直也没有停止过。
我国工程地质界的前辈专家学者们多数也不同意更名,认为如此严肃的基础性应用性学科,没有必要放弃自己的传统风格,我国的工程建设任务十分繁重,工程地质学科的研究和发展前景仍然是艰巨和光明的。
工程地质工作的任务
在工程建设中,工程地质工作的任务十分繁重,也异常艰巨,主要任务是:①选址,选择在地质条件上相对最优的工程建筑地区或场地;②评价,阐明工程建筑区或场地的工程地质条件,进行定性和定量的工程地质评价,准确界定工程地质问题;③预测工程建筑物兴建和运用过程中地质条件的可能变化,为研究改善和防治工程地质缺陷的措施提供依据;④调查工程建筑物所需的天然建筑材料等。
工程地质专业的尴尬
工程地质专业是工程建设的基础性专业,没有这个专业,一切工程建设均将成为空中楼阁,这是常识性问题,我们在这里反复强调好象有些多于。
然而,现实确让这一基础性专业处于一个十分尴尬的境地,主要表现在:
工程地质专业本身的特殊性、复杂性和实践性;
专业不景气,社会地位和经济地位与工程地质专业不相适应,工作环境、工作条件的局限,择业行为中的浮躁动机,专业本身的局限性;[page_break]
规程规范存在的问题;
工程地质勘察技术的局限性;
相关专业对工程地质专业的轻视;
长官意志,某些决策者对工程地质专业的无知或轻视;
⑦世人对工程地质专业的不了解与不理解。
在工程建设中的地质教训
由于地质问题而严重影响工程建设的实例太多,教训太深刻,顺手拈来几个实例:
云南漫湾水电站左坝肩顺层滑坡和建材问题;
贵州天生桥二级水电站厂址、隧洞等问题;
贵州东风水电站右坝肩和帷幕线上的岩溶问题;
乌江彭水水利枢纽前期工作重复问题;
雅砻江锦屏二级水电站岩溶地下水问题;
⑥软弱夹层的遗漏对工程建设的重大影响,葛州坝、西津溢洪道等。
工程地质在工程建设中的决定性作用
任何地质条件下都可以建工程,对吗?这个问题也是这些年来工程界的一个热门话题,笔者认为答案是否定的。
陕西东庄水库灰岩坝址渗漏严重不能建坝;
小浪底滑坡性质界定对设计的影响;
天生桥二级水电站移民区是否滑坡对移民安置的影响;
堤防工程中的堤基垂直防渗引起的环境地质问题,有时可能是决定性的;
⑤地质边界条件和地质参数对工程设计的影响。
6.相关学科在工程地质中的应用
①系统工程在工程地质中的应用;
②计算机技术在工程地质中的应用;
③遥感、物探、GPS等;
水工设计施工与工程地质的关系。
清晰的工程概念是地质师所必需的。
潘家铮院士对地质师的要求:应该有系统地学习水工建筑物的基本设计理论,计算方法,以及地基缺陷的影响,各种处理的措施,各种成功和失败的经验;最好补一些数学、力学、水力学、岩土力学、岩石试验、有限元分析和计算机应用等方面的基础课。
五十年代初,由于我国水利水电工程地质专业人才奇缺,一批设计师改行从事工程地质专业的学习和工作,后来大都成为工程地质专业的优秀专家。
实践证明,地质师的工程概念清晰,地质工作会得心应手;反之则可能事倍功半。
工程地质要面对现实着眼未来
汪恕诚部长最近讲话强调:不能老修改设计,因为搞招投标尤其是国际合同,修改设计就意味着被索赔。
修改一个设计,似乎节省了某一个工程量,而索赔量比这个还大,大量修改设计怎么得了?汪部长的这段讲话似乎在批评设计,实则是水利水电工程地质的一个千载难逢的新的契机。
如何理解汪部长的这段话?我们认为首先要搞清楚为什么修改设计,水利工程因为地质问题而修改设计的可以举出若干例子来。
修改设计往往赖地质,我们当然可以理直气壮地说:前期地质工作投入不够,工程地质条件不清楚,地质基础资料不准确,工程地质分析出力不够或分析工作的深度不到家,工程地质问题的界定不明确或界定有错误,学术技术问题得不到广泛的讨论和争论,工程地质问题的真理有时往往掌握在少数人手里。
很明显,要想不修改设计,地质工作必须做到家,基本的地质工作量必须保证。
作为地质师,既要尊重事实,坚持真理,实事求是,还要努力学习,开拓进取,勇于创新,更要勤于实践,不迷信权威,不违心唯上。
工程地质专业的形象靠地质师们去树立,去维护;工程地质专业在工程建设中的地位也只有靠地质师们自己去争取
地质师是当今社会最优秀的人才之一,许多人成不了地质师。
人类的进步,社会的发展,未来的世界,永远也离不开地质师! 忽略了地质工作,怠慢了地质师,人类社会将会受到大自然的无情惩罚!。