当前位置：文档之家 › 岩石及其工程地质性质

岩石及其工程地质性质

  • 格式：ppt
  • 大小：14.28 MB
  • 文档页数：102

下载文档原格式

  / 102

合集下载

岩石的工程地质性质

岩石的工程地质性质
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。

岩石的工程地质性质

岩石的工程地质性质
1、岩石矿物成分 2、岩石结构、构造（矿物颗粒间的连结、颗粒大 小与形状、空隙性等） 3、岩石含水状态 4、实验条件：如试件形状、大小、高径比、加荷 速率
(2)岩石的抗拉强度——岩石单向受拉时，能承受的最 大拉应力。 用于岩体稳定性评价
①直接拉伸试验
②劈裂法
t

2Pt
d l
③岩点石荷载的试抗验拉强度远低于其抗压强度
1/10
P64表5-6
(3)岩石的剪切强度——岩石受剪力作用时抵抗剪切破坏 的最大剪应力。岩体稳定性计算必需的参数:C和φ
①抗剪断强度
泊松比μ 工程上，常采用应力—应变曲线上抗压强度50%的应变点
的横向应变与轴向应变之比。
二、单向受力条件下的岩石强度
根据外力的性质
岩石的抗压强度 岩石的抗拉强度 岩石 剪断破坏
为什么岩石破坏的类型只有拉断和剪断 两种，而没有“压坏”的说法？
答： 岩石的破坏实质上是由于岩石内部的某个(些)面
．． ．．
非稳定裂隙扩展至岩石结构破坏阶段：
微裂隙迅速增加和不断扩展，形成局部拉裂或剪裂 面。体积变形由压缩变为膨胀，最终导致岩石结构完全 破坏，但仍具有整体性。
．．
上界应力称为峰值强度（单轴抗压强度）
微裂隙聚结与扩展阶段：
裂隙扩展成分叉状，并相互联合形成宏 观断裂面，应力随应变增加而降低。
． ．
弹性极限（比例极限） 屈服极限 峰值强度（单轴抗压强度） 残余强度
微裂隙及孔隙闭合阶段 A
可恢复弹性变形阶段 B
部分弹性变形至微裂隙 扩展阶段 C 非稳定裂隙扩展至岩石结 构破坏阶段 D 微裂隙聚结与扩展阶段 E
沿破断面滑移阶段 F
微裂隙及孔隙闭合阶段： 裂隙及孔隙逐渐被压密。非线性变形，曲线上凹

工程地质学第1章 岩石及其工程地质性质PPT

工程地质学第1章 岩石及其工程地质性质PPT
• 〔5〕岩石的抗冻性
• 岩石空隙中有水存在时，水一结冰，体积 膨胀，就产生巨大的膨胀力，使岩石的构 造和联结受到破坏，假设岩石经反复循环 冻融，那么会导致其强度降低。岩石抵抗 冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。
• 一些常见岩石的物理性质的主要指标，见 表1.3。
• 〔1〕岩石的变形特性
应力-应变曲线
• 1.2 岩石的类型及其特征
• 〔1〕岩浆岩的矿物成分 • 〔2〕岩浆岩的构造与构造 • ①岩浆岩的构造 • 按结晶程度，岩浆岩的构造可分为： • a.全晶质构造〔crystalline〕 • b.非晶质构造〔glassy〕 • c.半晶质构造〔subcrystalline〕
• 按矿物颗粒大小，岩浆岩的构造可分为： • a．等粒构造〔equigranular〕
• 〔1〕变质岩的矿物成分 • 〔2〕变质岩的构造与构造 • ①变质岩的构造 • a.变晶构造〔crystalloblastic〕 • b.变余构造〔palimpsest〕 • ②变质岩的构造 • a.板状构造〔platy〕 • b.千枚状构造〔phyllitic〕 • c.片状构造〔schistose〕 • d.片麻状构造〔gneissic〕
• 可将岩石变形过程划分为4个阶段： • ①微裂隙压密阶段（图中的Oa段）
• ab段〕
• bc段〕
• c点以后〕
• 〔2〕岩石的强度
• 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强 度〔strength〕。岩石的强度单位用Pa表示。 岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石 受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形 式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强 度和抗剪强度等。
• ①珍珠光泽 • ②丝绢光泽
• ③油脂光泽 • ④蜡状光泽 • ⑤土状光泽 • 〔4〕矿物的解理与断口 • 矿物受力后沿一定方向规那么裂开的性质称

岩石的硬度、成因及工程地质性质

岩石的硬度、成因及工程地质性质

岩石的硬度、成因及工程地质性质
一、岩石的主要矿物
构成岩石的矿物称为造岩矿物。

矿物的成分、性质及其在各种因素影响下的变化，都会对岩石造成影响。

例如，岩石中的石英含量越多，钻孔的难度就越大，钻头、钻机等消耗量也就越多。

物理性质是鉴别矿物的主要依据。

依据颜色鉴定矿物的成分和结构，依据光泽鉴定风化程度，依据硬度鉴定矿物类别。

表1矿物硬度表
二、岩石的成因类型及其特征
三、岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征
四、岩石的工程地质性质
1.岩石的物理力学性质
（1）岩石的主要物理性质
（2）岩石的主要力学性质。

1.5岩石的工程地质性质

1.5岩石的工程地质性质
软化系数表示。 软化系数kd：等于岩石在饱和状态下的极限抗压强度与
在风干状态下极限抗压强度的比。用小数表示。其值越小， 表明岩石在水作用下的强度和稳定性越差。
岩石的软化性决定于岩石的矿物成分、结构和构造特征。 岩浆岩和变质岩的软化系数大都接近于1.0；粘土矿物含量 高、孔隙度大、吸水率高的岩石，软化系数越小，如泥灰 岩和页岩。
降低岩石的强度。在工程中应当重视岩石中这些低强度 矿物含量的增长对岩石强度的降低作用。
但也不能简单地认为，含有高强度矿物的岩石，其强度一定就 高。因为岩石受力作用后，内部应力是通过矿物颗粒的直接接 触来传递的，如果强度较高的矿物在岩石中互不接触，则应力 的传递必然会受中间低强度矿物的影响，岩石不一定就能显示 出高的强度。
180~300
岩石名称 辉绿岩
抗压强度 （MPa）
200~350
岩石名称 页岩
抗压强度 （MPa）
10~100
100~250
玄武岩
150~300
砂岩
20~200
180~300
石英岩
150~350
砾岩
10~150
100~250 100~250 80~250
大理岩 片麻岩 灰岩
100~250 50~200 20~200
岩体 = 结构面 + 结构体
岩块的强度高，岩体的强度不一定高。
结构面的发育程度、性质、充填情况以 及连通程度等，对岩体的工程性质有很 大的影响。
29/35
1. 结构面
结构面：存在于岩体中的各种地质界面。
（1）结构面类型： 原生结构面：成岩时形成
沉积结构面：层面、层理、夹层等 火成结构面：原生节理、流纹面、接触面等等 变质结构面：片麻理、片理等等

工程地质-岩石及岩体的工程地质性质幻灯片课件

工程地质-岩石及岩体的工程地质性质幻灯片课件
岩石受水作用后，强度和稳定性发生变化的性 质称为岩石的软化性。软化学性主要决定于岩 石的矿物成分、结构和构造特征。黏土矿物含 量高、孔隙度大 、吸水率高的岩石，与水作 用容易软化而丧失其强度和稳定性。
• 软化性指标是软化系数(softening coefficient)： 在数值上，等于岩石在饱和状态下的极限抗压 强度和在风干状态下的极限抗压强度的比，用 小数表示。其值越小，表示岩石在水作用下的 强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石， 认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。
• 1）第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段， 岩石中微裂隙在压力作用下逐渐被压密，岩石的应力—应 变曲线呈上凹形。
• 2）第二变形阶段为图中AB段曲线，属于弹性变形阶段， 岩石中微裂隙进一步闭合及压密，孔隙被压缩，因而岩石 的应力—应变曲线为曲型的直线形式。曲线上B点所对应
的应力e为弹性极限强度或比例极限。
膨胀试验仪器
岩石的主要物理性质指标
2、岩石的主要力学性质指标
• （1）岩石的变形性质 • 岩石变形有弹性变形、塑性变形和黏性变形三种。 • 1）弹性变形 • 岩石在外力作用下发生变形，当外力撤去后又恢复其原
有的形状及体积的变形称为弹性变形。
• 2）塑性变形 • 岩石在超过其屈服极限外力作用下发生变形，当外力撤
包括孔隙)部分单位体积的重量。在数值上，等于岩石固体颗 粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。其大小，决定于岩
石中矿物的比重及其在岩石中的相对含量。
• （2）重度(容重, unit weight）：指岩石单位体积的重
量，在数值上等于岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)与 其总体积(包括孔隙体积)之比。其大小，决定于岩石中矿物 的比重，岩石的孔隙性及其含水情况。

工程地质学-第二章 岩石的工程地质性质-1-岩石的物理性质

工程地质学-第二章 岩石的工程地质性质-1-岩石的物理性质

吸水性较大的岩石吸水后往往会产生膨胀，给井巷支护造 成很大压力。
在公路建筑材料中 Ks→1，石料抗冻性能差， Ks >0.85的 石料寒冷地区不用。
2、岩石的透水性
透水性：在一定的水压作用下，水穿透岩石的能 力。地下水存在于岩石孔隙、裂隙之中，而且大多数岩石 的孔隙裂隙是连通的，因而在一定的水压作用下，地下水 可以在岩石中渗透。岩石的这种能透水的性能称为岩石的 透水性。岩石的透水性大小不仅与岩石的孔隙度大小有关， 而且还与孔隙大小及其贯通程度有关。
I d 2 mr / ms %
试验前的试件烘干质量 mr ； 残留在筒内的试件烘干质量 ms 。
3.岩石的膨胀性 评价膨胀性岩体工程的稳定。
1）自由膨胀率：无约
束条件下，浸水后胀变形 与原尺寸 之比 轴向自由膨胀
VH H / H （%）
H——试件高度 径向自由膨胀
VD D / D （%）
n0Leabharlann Vn0 V Ws V
Vn0 Ws

d 2 w
式中：Ws为干燥岩石重量；γd,γw干燥岩石和水的重度。
（3）岩石的饱水系数（Ks）
岩石吸水率与饱水率之比称为岩石的饱水系数，即
Ks

1 2
饱水系数反映了岩石中大开空隙和小开空隙的相对含量。 饱水系数越大，岩石中的大开空隙越多，而小开空隙越少。
Vnb Ws
Ws Vnb1 d1
V W1
w
式中：W s为干燥岩石的重量；γd,γw分别为干燥岩石和水的重度。
（2）岩石的饱水率（ω2）
岩石的饱水率指在高压（150个大气压）或真空
条件下，岩石吸入水的重量Wω2与岩石干重量Ws之比，
即：

岩石及其工程地质性质

岩石及其工程地质性质

12/28
二、地质作用
外力地质作用：由地球外部的能量引起的
由太阳辐射能引起，产生大气环流，形成水的循 环，动植物生长，在运动的过程中改造地表。
13/28
二、地质作用
外力地质作用的营力：
河流的侵蚀； 地下水的潜蚀； 湖泊海洋的冲蚀;
风的吹蚀；
冰川的刨蚀等。
14/28
二、地质作用
河流的侵蚀
亚马逊河流域
37/28
三、矿物的物理力学性质
力学性质
硬度(hardness)：矿物新鲜面抵抗外力刻划的能 力，分为摩氏十级。 “滑石方，萤磷长，石英黄玉刚金刚”。
矿物硬度表
硬度 1 2 3 4 5 6 7 石英 8 黄玉 9 10
矿物 滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 长石
刚玉 金刚石
一般用摩氏硬度计来决定矿物的相对硬度 野外调查时，常用指甲（2～2.5）、铅笔刀（5～5.5）、 玻璃（5.5～6）、钢刀刃（6～7）鉴别矿物的强度。
46/28
一、岩浆岩
岩浆岩的产状：岩浆岩的空间位置、形态和岩体大
小，以及与周围岩石相接触的关系。
深成岩 侵入岩 岩 浆 岩 喷出岩 浅成岩 中心式喷发 裂隙式喷发
岩基、岩株、岩盖 和岩盆（盘）、岩 床、岩脉、岩墙等 火山锥、熔岩流、 熔岩被
47/28
一、岩浆岩
岩浆岩的产状示意图
①岩基； ②岩株； ③岩盘； ④岩床； ⑤岩墙； ⑥火山颈； ⑦岩脉； ⑧岩被； ⑨火山锥； ⑩熔岩流； ⑪破火山口
10/28
二、地质作用
地震作用(earthquake)
由于地壳运 动引起地球内部 机械能突然释放 时，以弹性波的
形式传播到地表
引起猛烈冲击。

岩石及岩体的工程地质性质

岩石及岩体的工程地质性质
括细微的裂隙 )的发育程度，对岩石的强度和 稳定性产生重要的影响。岩石的孔隙性用孔隙 度表示。孔隙度在数值上等于岩石中各种孔隙 （包括裂隙）的总体积与岩石总体积的比。用 百分数表示。
岩石的孔隙率的大小，主要决定于 岩石的 结构构造，同时也受风化作用、岩浆作用、构 造运动和变质作用的影响。
（3）吸水性 岩石的吸水性，反映岩石在一定条件下的吸
2.岩石的主要力学性质
岩石的力学性质是指岩石抵抗外力作用的 性能。岩石在外力作用下，首先发生变形，当 外力增加到某一数值时，岩石便开始破坏。所 以在研究岩石的力学性质时，既要考虑岩石的 变形特性，也要考虑岩石的强度特性。 （1）岩石的变形
岩石典型的应力～应变曲线岩石在外力作 用下产生变形，且其变形性质分为 弹性和塑性 两种。 根据曲率的变化，可将岩石变形过程划 分为四个阶段：
岩石和岩体过去统称岩石。实际上．从工程 地质观点看，岩石是矿物的集合体，没有显著软 弱面的石质材料，岩体则是岩石的地质综合体。 岩石的工程地质性质，是岩体的基础，岩体工程 地质性质，严格受其结构面的控制。
§4.1 岩石工程地质性质
就大多数的工程地质问题来看，岩石的工程 地质性质主要决定于岩体内部裂隙系统的性质及 其分布情况，但岩石本身的性质也起着重要的作 用。岩石的工程地质性质包括 物理性质和力学性 质二个主要方面。
形由压缩转变为膨胀。应力增加，裂隙进一步扩展，岩石局部破损，且破
损范围逐渐扩大形成员通的破裂面，导致岩石“破坏”。c点对应的应力
达到最大值，称为峰值强度或单轴极限抗压强度。
(4)峰值后阶段（图中c点之后） 岩石被环后，经过较大的变形，应力下
降到一定程度开始保持常数，d点对应的应力称为残余强度。
E
由于大多数岩石的变形具有不同程度的弹 性性质，且工程实践中建筑物所能作用于岩石 的压应力远远 低于单轴极限抗压强度。因此， 可在一定程度上将岩石看作 准弹性体，用弹性 参数表征其变形特征。

岩石的工程地质性质

岩石的工程地质性质

➢ 断口：指非晶质矿物在受到外力打击作用后，破 裂面方向随机且极不平整光滑的性质。
➢ 裂开的不平整也不光滑的面称为断口面。 ➢ 根据断口的形态特征，常见如下类型：
①贝壳状断口； ②平坦状断口； ③参差状断口； ④锯齿状断口； ⑤刀片状断口； ⑥阶梯状断口。 值得注意：解理和断口
的性质此消彼长。
7. 密度和重度
3. 光泽
➢ 矿物光泽是指矿物表面对可见光的反射能力。 它的强弱取决于矿物的折射率、吸收系数和反 射率。
➢ 在矿物学中，将矿物光泽按反射率大小分为三 个等级，即金属光泽、半金属光泽和非金属光 泽。 （1）金属光泽：如同金属抛光表面上的反射光， 闪耀夺目。 （2）半金属光泽：比新鲜金属抛光面略暗一些， 如同陈旧的金属器皿表面的反射光。 （3）非金属光泽：如同非金属抛光表面上的反 射光，光泽暗淡。它可再细分为金刚光泽和玻 璃光泽。常见特殊的非金属光泽包括珍珠光泽、 油脂光泽、丝绢光泽、蜡状光泽和土状光泽等
第二章 岩石及其工程地质性质
内容提要：
一、矿物及其特征 二、岩浆岩及其特征 三、沉积岩及其特征 四、变质岩及其特征 五、岩石的工程地质性质
➢ 岩土体作为地基或建筑结构本身或部分，其工 程地质性质将直接影响工程的设计、施工和投 资以及稳定安全性，也是地质学尤其是工程地 质学研究的重要对象。
➢ 岩石是地质作用形成矿物的集合体。
4. 透明度
➢ 矿物透明度是指矿物透过可见光的能力，其大小可用 透射系数表示。
➢ 为了消除矿物厚度对透明度的影响，一般以0.03cm薄片 厚度作为参考标准。据此，矿物透明度可分为如下三个 等级：透明、半透明和不透明。
➢ 矿物颜色、条痕、光泽与透明度之间存在相互消长的关
系。
5. 硬度

3第一章 岩石的工程地质性质

3第一章 岩石的工程地质性质

一、岩石工程地质性质的常用指标
（二）岩石的水理性质
1.岩石的透水性 1.岩石的透水性 透水性：指岩石允许水通过的能力。 透水性：指岩石允许水通过的能力。
水只沿连通孔隙渗透，渗水性大小可用渗透系数表示， 水只沿连通孔隙渗透，渗水性大小可用渗透系数表示，主 要决定于岩石孔隙的大小、数量、方向及其相互连通情况。 要决定于岩石孔隙的大小、数量、方向及其相互连通情况。
一、岩石工程地质性质的常用指标
（三）岩石的力学性质
2.岩石的强度 2.岩石的强度 抗压强度： 抗压强度：岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏 的能力。 的能力。 抗拉强度： 抗拉强度：岩石在单向受拉条件下拉断时的极限 应力值。 应力值。 抗剪强度：岩石抵抗剪切破坏的能力。 抗剪强度：岩石抵抗剪切破坏的能力。
γ = ρ⋅g
一、岩石工程地质性质的常用指标
（一）岩石的物理性质
2.岩石的比重 2.岩石的比重 比重：岩石固体部分单位体积的重量， 比重：岩石固体部分单位体积的重量，即单位体积 固体颗粒的重量与4℃时同体积水的重量之比（Gs）。 4℃时同体积水的重量之比 固体颗粒的重量与4℃时同体积水的重量之比（Gs）。
ε
一、岩石工程地质性质的常用指标
（三）岩石的力学性质
1.岩石的变形特性 1.岩石的变形特性 弹性模量：单轴压缩条件下， 弹性模量：单轴压缩条件下，轴向压应力与轴向 应变之比。 应变之比。 弹性模量越大，变形越小， 弹性模量越大，变形越小，说明岩石抵抗变形 的能力越高。 的能力越高。 泊松比：横向应变与轴向应变之比。 泊松比：横向应变与轴向应变之比。 泊松比越大， 泊松比越大，表明岩石受力作用后的横向变形 越大。 越大。
变形= 结构体变形+ 变形= 结构体变形+结构面变形

岩石及其工程地质性质

岩石及其工程地质性质

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。

岩石地质性质

岩石地质性质

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。

水利水电工程地质1_岩石及其工程地质性质

水利水电工程地质1_岩石及其工程地质性质
15种常见的造岩矿物（按硬度大小排列）：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， 黄铁矿，橄榄石，石榴子石，石英。
常见矿物肉眼鉴定特征
矿物名称 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 黄铁矿 橄榄石 石榴子石 石英 颜色，形态，硬度等鉴定特征 白、灰、淡黄、淡绿色，薄片状、致密块状，硬度1，腊状光泽，摸之有滑感 白、因含杂质可呈浅黄、浅褐色，土状，硬度1-1.5 浅绿至深绿色，片状，硬度2-2.5，珍珠或玻璃光泽， 深褐、黑色，片状，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光泽，薄片透明，有弹性 无色、银白色，片状，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光泽，薄片透明，有弹性 白色、无色透明，菱面体、粒状，硬度3，玻璃光泽，遇稀盐剧烈起泡 灰白、淡红色，菱面体、粒状，硬度3.5-4，玻璃光泽，粉末可与稀盐酸反应起泡 黑、黑绿色，针柱状，硬度5-6，玻璃光泽 黑色，短柱状粒状，硬度5-6，玻璃光泽 多为肉红色，板条状、粒状，硬度6，玻璃光泽 灰白色，板条状、粒状，硬度6，玻璃光泽 浅铜黄色，立方体、粒状，硬度6-6.5，金属光泽 橄榄绿色，粒状，硬度6.5-7，玻璃光泽 红、褐、棕、黑色，菱形十二面体、粒状，硬度6.5-7.5，玻璃光泽 无色、烟灰色，粒状、六方柱状，硬度7，玻璃或油脂光泽，无解理
正长石 电气石
刚玉
辰砂
绿色：绿柱石，孔雀石，橄榄石，绿泥石 (暗绿色)，磷绿铅矿。
孔雀石
绿柱石
磷氯铅矿
磷氯铅矿
蓝色：兰晶石，兰铜矿
蓝晶石 蓝铜矿
紫色：紫水晶
2. 矿物的形态
绝大部分矿物都形成结晶体 : 溶液中沉淀结 晶、岩浆冷凝结晶、在外来化学活动性物质 作用下反应结晶，在温度压力下结晶生长。 晶体，是内部质点(离子)按特定空间形式排 列的结构。

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

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

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。

3岩石的工程地质性质_204807711

3岩石的工程地质性质_204807711

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。
石林（石灰岩溶蚀地貌）
图片来自 /
石灰岩溶蚀地貌(Malham Cove, UK)
图片来自 /
石灰岩溶洞
石 灰 岩 溶 蚀 地 貌 ---
3. 岩石的抗风化能力 抗化学风化的能力，主要取决于其成分。 造岩矿物在地表风化条件下的化学稳定性 相对稳定性 很稳定的 较稳定的 1 较稳定的 2 较稳定的 3 不太稳定的 很不稳定的 造岩矿物 石英 白云母、正长石、酸性斜长石 白云石 (弱溶解性) 粘土矿物 (不易分解，但易软化) 方解石（易被溶蚀） 角闪石、辉石、黑云母、橄榄石、基性斜长 石 (易被分解)
5.岩石的风化带
风化作用使地表附近的岩石发生化学破坏和机械破碎，矿 物成份和完整性发生不同程度的改变，形成与原岩性质不 同的风化产物。 在垂直剖面上，从地表向下，岩石风化程度由深变浅，过 渡到新鲜岩石。
《岩土工程勘查规范》GB50021-2001划分出4种风化程 度的岩石：全风化、强风化、中等风化和微风化。
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。
4. 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。

第二章岩石及工程地质性质03

第二章岩石及工程地质性质03
出岩——安山岩
酸性岩（SiO2>65%）代表性侵入岩—花岗岩；代表性喷出岩—
流纹岩
岩石中 矿物分 类
硅铝矿物（浅色矿物：石英、长石） 硅镁矿物（深色矿物：橄榄石、辉石、角闪石）
硅铝矿物（浅色矿物）
石英 正长石
硅镁矿物（深色矿物）
橄榄石 （岩石 中橄榄 绿色者）
角闪石
辉石
3、岩浆岩的结构与构造
•（1）岩浆岩的结构
褶皱状
石英
长石、石英、角闪石、红柱 石
块 状
致密状 斑状或致密状
石榴子石、透辉石
不等粒状
构造破碎 构造角砾岩
岩类
糜棱岩
原岩碎块 原岩岩屑
碎
角砾状
裂 状
眼球状
5常见变质岩
石英岩：变余砂状
结构，块状构造。
（左图）
大理岩：粒状变晶结 构，
。（右图）
块状岩类：
大理岩：由较纯 的石灰岩、白云 岩经区域变质作 用形成；
玄武岩：基性喷出岩。辉黑、 黑色；
隐晶质细粒或斑状结构，气 孔或杏仁状构造；
岩石致密坚硬、性脆，强度 高。
基性浅成侵入岩——辉绿岩
6岩浆岩的肉眼鉴别要点
1.在野外首先观察岩体产状规模及 特征；2据颜色、矿物成分、结构、
构造确定名称二、沉积岩来自1、沉积岩形成：经沉积、固结成岩作用形成 ➢2.物质成分 沉积物颗粒（单矿物和岩屑）和胶
水后易软化、易膨胀。抗滑能力很低。
化学及生物化学岩类
石灰岩：由细小结晶的方解
石形成，常有少量的白云石、 粘土、长石等。常为灰色、浅 灰色；遇稀盐酸强烈起泡。易 形成岩溶，但可作水泥和石灰 的原料，或作建筑材料。
白云岩：主要为白云石，含

第四节 岩石的工程地质性质

第四节 岩石的工程地质性质
构面称为软弱结构面。
5.结构体
←岩体内不同产状的各种结构面将岩石 切割成的单元块体称为结构体。
二、岩石的水理性质
（3）饱水系数←岩石吸水率与饱水率的比值。
w1 Kw w2
饱水系数反映了岩石大小开型孔隙的相对数量，饱水系数越 小，岩石的抗冻性就越高。一般认为饱水系数小于0.8的岩石抗 冻性较高，一般岩石的抗冻系数在0.5~0.8之间。
2、岩石的透水性：渗透系数
←岩石允许水通过的能力，用渗透系数来表示。渗透系数的 大小主要取决于岩石孔隙的大小，其次还有数量、方向、连通性等。 v K——渗透系数（m/d） K v——渗透流速（m/d） I I——水力坡度
4、岩石的抗冻性：强度损失率、质量损失率
抗冻试验：饱水岩石在一定的低温（-25˚C）条件下，反复冻融 10~25次。试验前后饱和单轴抗压强度的损失比率（ 强度损失率 ） 和干燥试件的质量损失率（质量损失率）是衡量岩石抗冻性的直接 指标。强度损失率小于25%，质量损失率小于2%的岩石是抗冻的。 此外，吸水率小于0.5%，饱水系数大于0.75的岩石一般认为是抗冻 的。
四岩石的工程分类1按岩石强度分类岩石饱和单轴极限抗压强度2按岩石施工难易程度分类岩石的工程分级2按岩石风化程度分类岩石等级硬质岩石60mpa中硬岩石3060mpa软质岩石530mpa微风化弱风化强风化全风化地质时代相同或不同的岩石和经成岩作用构造运动以及风化地下水等次生作用而产生于岩石中的结构面组合而成的整体
ห้องสมุดไป่ตู้
γ——岩石的重度（N/cm3） W——岩石的重力（N） m——岩石的总质量（Kg）
岩石的重度常介于23.0~31.0KN/m3之间。
一、岩石的物理性质
3、岩石的孔隙性：孔隙率（孔隙度）
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
43/28
橄榄绿 无色 白色
块状、叶片状 白黄绿 白 绿 油脂
立方体或粒状 铜黄色 黑绿 金属 6-6.5 参差状断 4.9-5.2 晶面条纹
褐铁矿 块状 土状 钟乳状 黄(深)褐铁锈 半金 4-4.5 两组解理 2.7-4.3
四、矿物的肉眼鉴定
课堂练习
晶形 颜色 光泽 硬度 解理 三组 完全 解理 无 盐酸 反应 起泡 定名 方 解 —— 石 石 —— 英
物理性质、力学性质、其他性质
4、矿物的肉眼鉴定
46/28
第三节 岩 石
岩石(rock)：一种或多种矿物组成的自然集合体。 按成因分为三大类： • 岩浆岩(magmatic rock)
在地壳上分布面积约占7％；
• 沉积岩(sedimentary rock) 在地壳上分布面积约占75％；
• 变质岩(metamorphic rock) 在地壳上分布面积约占18％。
沉积(sedimentation)：被搬运的物质，从搬运介质中分
离出来，形成沉积物的过程
硬结成岩(diagenesis)：沉积下来的各种松散堆积物，
固结成为坚硬岩石的作用
21/28
二、地质作用
外力地质作用主要影响因素是：气候和地形。
我国温度带的划分图
22/28
二、地质作用
我国干湿地区划分图
23/28
47/28
一、岩浆岩
岩浆岩(magmatic rock) ——广泛分布在地表或地下；
大陆或海洋。
岩浆岩的成因
由地下深处的高温高压 熔融的岩浆以侵入(intrusive) 或喷出(effusive)方式直接冷 凝而成。
48/28
一、岩浆岩
岩浆岩的产状：岩浆岩的空间位置、形态和岩体大
小，以及与周围岩石相接触的关系。
6/28
二、地质作用
内力地质作用：
由地球内部的能量（如地球的旋转能、重力能、放 射性元素蜕变产生的热能）引起的。
内力地质 作用
地壳运动
岩浆作用
变质作用
地震作用
7/28
二、地质作用
地壳运动（tectonism）：是指由地球内动力所引
起的地壳岩石发生变形、变位（如弯曲、错断等） 的机械运动。亦称为构造运动。
矿物的形态：是指矿物的外形特征，一般包括单体矿
物或群体矿物的形态。
晶形 (crystal form)：一向延长（c、d）；二向延长
（b、f）；三向延长（a、e）
图 2-2 矿物晶形
(a) 石盐；(b) 石膏；(c) 普通辉石；(d)石英； (e)正长石； (f) 云母 35/28
二、矿物的形态
矿物集合体形态：
同种矿物多个单体聚集在一起的整体就是矿 物集合体。 矿物集合体的形态取决于单体的形态和他们 的集合方式。
集合体按矿物结晶粒度大小分类：
显晶质矿物集合体：肉眼可辨认其颗粒的 隐晶质或非晶质矿物集合体：肉眼不能辨认的
36/28
三、矿物的物理力学性质
物理性质
颜色 条痕 透明度 光泽
力学性质
硬度 解理 断口
10/28
二、地质作用
地震作用(earthquake)
由于地壳运动引
起地球内部能量
的长期积累，达
到一定限度而突 然释放时，导致 地壳一定范围的 快速颤动。
11/28
二、地质作用
各种内力地质作用是相互关联的——
地壳运动可以在地壳中形成断裂，引起地震，
并为岩浆活动创造通道。
地壳运动和岩浆活动都可能引起变质作用。
按运动形式分为水平运动和垂直运动。
8/28
二、地质作用
岩浆作用（magmatism）
岩浆形成、运动、
演化、冷凝 —— 形
成岩石。
岩浆作用示意图
9/28
二、地质作用
变质作用(metamorphism)
由于地壳运动、岩浆作用等引起物理和化学条件发 生变化，促使岩石在固体状态下改变其成分、结构和构造 的作用，称为变质作用。
一、地球的构造
地球外圈：
大气圈 水圈 生物圈
4/28
一、地球的构造
大气圈(atmosphere) ：是地球以外的空间 ,它提
供生物需要的CO2和O2 ,对地貌形态变化起着极 大的影响。
水圈 (hydrosphere) ：由大气圈的水蒸气凝结成
降雨形成海洋和湖泊沼泽及地下水。水与地表 岩石相互作用，作为最活跃的地质营力促进各 种地质现象的发育。
26/28
二、地质作用
内力和外力地质作用的关系：
内力地质作用决定地表的基本形态和内部 构造——地表形态的塑造者 外力地质作用破坏和重塑地表形态——地 表形态的雕刻者 地壳上升时，遭受剥蚀。 地壳下降时，接受沉积。
27/28
复习思考题
1.说明地球的内、外圈层构造。 2.说明地质作用的概念、类型。
3.内力地质作用分为哪些类型？哪种作用占主导 地位？
甲矿物 规则
白
玻璃 光泽 玻璃 光泽
3
乙矿物 规则
白
7
无
44/28
复习思考题
1、什么是矿物？ 2、矿物的物理力学性质有哪些？ 3、说出几种常见的矿物。 4、矿物肉眼鉴定的注意事项。
45/28
小结
第一节 地质作用 1、地球的构造：地球内圈、地球外圈 2、地质作用:内力地质作用、外力地质作用 第二节 矿物 1、矿物与造岩矿物 2、矿物的形态:单体形态、集合体形态 3、矿物的物理力学性质
37/28
三、矿物的物理力学性质 物理性质
颜色(color)：矿物新鲜表面的颜色。分自色、 他色、假色。 条痕(streak)：矿物粉末的颜色。 透明度(transparency)：光线透过矿物的程度。 分透明、半透明、不透明。
光泽(luster)：矿物表面反射光线的强弱强度。 分金属光泽、半金属光泽、非金属光泽（玻 璃光泽、油脂光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、 土状光泽、金刚光泽）。
第一章 岩石及其工程地质性质
主要内容
第一节 地质作用 第二节 矿物
第三节 岩石
第四节 岩石的工程地质性质
1/28
第一节 地质作用 一、地球的构造
地球内圈：
莫霍面
地壳
地幔
古登堡面
地核
2/28
一、地球的构造
地壳 (crust) ：由固体岩石构成 , 平均厚度 33km,
成分为硅铝层(花岗岩层)和硅镁层(玄武岩层)。
指组成岩石的矿物结晶程度、晶粒大小、形状，以及 它们的相互组合关系。可反映岩浆成分和岩浆冷凝时的物理 环境。
按矿物结晶程度分为：
全晶质结构——是深成岩和浅成岩的结构特征，如花岗岩 半晶质结构——是浅成岩和喷出岩的结构特征，如流纹岩 非晶质结构——是喷出岩所特有的结构特征，如黑曜岩
地幔(mantle)：上地幔是熔融状态物质,
可能是 岩浆的发源地；下地幔主要是由铁镁氧化物和硫 化物组成。地幔平均厚度2900 km。
地核(core)：由比重较大的铁镍合金组成，平均
密度大于10 g/cm³ ，平均厚度3471 km。外核是液 态的,内核是固态。
地壳运动主要起因于地幔物质的对流。
3/28
石英 粒状、六方棱柱状乳白 无 无 板状、短柱状 肉红色 板状、柱状 片状、鳞片状 粒状 棱面体、粒状 纤维状、板状
(
灰)白色 白色 玻璃 无色
两中解86 2.7-3.1 聚片双晶
玻璃 2-3 一完全解 3.0-3.2 薄片弹性 玻璃 6-7 贝壳状断 3.3-3.5 不英共生 玻璃 丝绢 3 2 1 三完全解 三 一全解 一中解 2.7 2.3 2.7-2.8 滴盐酸泡 具挠性 具滑感 可染手
地壳运动在内力地质作用中起主导作用。
12/28
二、地质作用
外力地质作用：由地球外部的能量引起的
由太阳辐射能引起，产生大气环流，形成水的循 环，动植物生长，在运动的过程中改造地表。
13/28
二、地质作用
外力地质作用的营力：
河流的侵蚀； 地下水的潜蚀； 湖泊海洋的冲蚀;
风的吹蚀；
冰川的刨蚀等。
14/28
39/28
三、矿物的物理力学性质
解理(cleavage)：矿物受敲击后，沿一定的方向 裂开成光滑平面的性质。
裂开的光滑平面称为解理面。 一组（云母）、两组（长石）、三组（方解石） 极完全（云母）、完全（方解石）、中等（正长石）、 不完全（磷灰石）
断口(fracture)：矿物受敲击后，沿任意方向发生 不规则的破裂面。
二、地质作用
潮湿气候区：河流、湖泊、地下水发育，风化
作用进行彻底。如东南沿海。
干旱气候区：少雨，风力强，咸水湖。 如西北高原。 冰冻气候区：气温低，蒸发量小，生物稀少， 冰川盘踞。如两极和高山地区。
24/28
二、地质作用
中国地势分布示意图
25/28
二、地质作用
大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。
38/28
三、矿物的物理力学性质
力学性质
硬度(hardness)：矿物新鲜面抵抗外力刻划的能 力，分为摩氏十级。 “滑石方，萤磷长，石英黄玉刚金刚”。
矿物硬度表
硬度 1 2 3 4 5 6 7 石英 8 黄玉 9 10
矿物 滑石 石膏 方解石 萤石 野外调查时，常用指甲（2～2.5）、铅笔刀（5～5.5）、 玻璃（5.5～6）、钢刀刃（6～7）鉴别矿物的硬度。
在地表环境下由于大气、水、生物等作用，岩石 在原地分解和破坏。
剥蚀(denudation)：
各种地质营力，在运动过程中对地表岩石产生破
坏，并把破碎分解了的产物剥离原地。
20/28
二、地质作用
搬运(transportation)：岩石经风化、剥蚀破坏后的产物