岩石与岩体的工程地质性质
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1、名词:工程地质学:是研究与工程建设有关的地质问题的一门学科。
地质环境:为人类生存与活动进程中地壳表层的地形、地貌、岩土、水、地层构造、矿产资源、地壳稳定性等自然因素的总称。
工程地质条件:是与工程建筑有关的地质条件的总称。
工程地质问题:是指工程地质条件不能满足工程建筑上稳定和安全的要求时,工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾。
2、工程地质条件的六大要素是:地层岩性、地质结构与构造、水文地质条件、地表地质作用、地形地貌、天然建筑材料。
3、就土木工程而言,主要的工程地质问题包括:地基稳定性问题、斜坡稳定性问题、洞室稳定性问题和区域稳定性问题。
4、工程地质学的主要任务是:(1)评价工程地质条件,阐明地上和地下建筑工程兴建和运行的有利和不利因素,选定建筑场地和适宜的建筑形式,保证规划、设计、施工、使用、维修顺利进行。
(2)从地质条件与工程建筑相互作用的角度出发,论证和预测发生工程地质问题的可能性、发生的规模和发展趋势。
(3)提出及建议改善、防治或利用有关工程地质条件的措施,加固岩土体和防治地下水的方案。
(4)研究岩体、土体分类和分区及区域性特点。
(5)研究人类工程活动与地质环境之间的相互作用与影响。
一、地球概况1、概念:地壳运动:主要是由于地球内力作用所引起的地壳的机械运动。
2、地壳六大板块:亚欧板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、印度洋板块、南极洲板块。
3、地壳运动的特征:方向性、普遍性和长期性、运动速度不均一性。
二、矿物与岩石1、概念:矿物:是自然界中的化学元素在一定的物理化学条件下生成的天然物质,具有一定的化学成分和物理性质。
造岩矿物: 组成岩石的主要矿物。
矿物硬度:矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的能力。
岩石:是天然生成的,具有一定的结构和构造的矿物集合体。
岩浆岩:由岩浆冷凝、固结所成的岩石,又称火成岩。
沉积岩:是在地表和地表下不太深的地方,由松散堆积物在常温常压的条件下,经过压固、脱水和重结晶作用而形成的岩石。
岩石、岩体与土体的性质岩体和土体是同工程建设密切相关的物质,在工程建设过程中,需要查明建设场地岩土的工程技术性质,合理地利用场地岩土作为工程建(构)筑物的地基、围岩或构成材料,有时还需要有效地改善场地岩土的工程技术性质,使之适应工程建设的要求。
2.1 岩石的工程性质岩石是由矿物按一定的结构形态组成,具有一定构造形式,质地比较坚硬的地质集合体。
岩石的工程技术性质是指与工程建设有关的岩石的物理性质、水理性质和力学性质。
岩石的物理性质、水理性质和力学性质是由岩石的成分结构和构造所决定的。
2.1.1 岩石的种类岩石按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
岩石按软硬程度(强度)可分为硬质岩石(极硬岩、硬质岩)、软质岩石(软质岩、极软岩)两大类。
每种岩石的组织结构都可经历不同的风化程度。
1)硬质岩石微风化:组织结构基本未变,仅节理面有铁锰质渲染或矿物略有变色。
有少量风化裂隙,岩体完整性好。
中等风化:组织结构部分破坏,矿物成分基本未变化,仅沿节理面出现次生矿物。
风化裂隙发育,岩体完整性差。
岩体被切割成20~50 cm的岩块。
锤击声脆,且不易击碎,不能用镐挖掘,岩芯钻探方可钻进。
强风化:组织结构已大部分破坏,矿物成分已显著变化。
长石、云母已风化成次生矿物。
裂隙很发育,岩体破碎,完整性极差。
岩体被切割成2~20 cm的岩块,可用手折断。
用镐可挖掘,干钻不易钻进。
全风化:组织结构已大部分破坏,但尚可辨认,并且有微弱的残余结构强度,可用镐挖,干钻也可钻进。
残积土:组织结构全部破坏。
矿物成分除石英外,大部分已风化成土状,锹镐易挖掘,干钻易钻进,具有可塑性。
2)软质岩石微风化:组织结构基本未变,仅节理面有铁锰质渲染或矿物略有变色。
有少量风化裂隙,岩体完整性好。
中等风化:组织结构部分破坏,矿物成分发生变化,节理面附近的矿物已风化成土状。
风化裂隙发育,岩体完整性差,岩体被切割成20~50 cm的岩块,锤击易碎,用镐难挖掘,岩芯钻探方可钻进。
工程地质学
昆明理工大学土木工程系
Photo © 2002 Xu Zemin
Photo © 2012 Xu Zemin Photo © 2012 Xu Zemin
膨胀性泥岩
Photo © 2000 Xu Zemin
泥岩崩解Photo © 2000 Xu Zemin
Photo © 1997 Xu Zemin
Photo © 1999 Xu Zemin
圆锥形破坏、柱状劈裂破坏,以后者居多。
R t确定方法:
直接拉伸方法:左图所示。
A、直接拉伸方法:左图所示
试验关键:第一,
,试件和夹具
试验关键:第一
之间必须有足够的摩擦力或粘结力
,拉力方向必须与
以防脱落;第二,
以防脱落;第二。
试件
以防偏心荷载。
试件同轴心
,以防偏心荷载
试件同轴心,
具体尺寸如左图所示。
具体尺寸如左图所示
较少采用。
由于技术复杂,,较少采用
由于技术复杂
2006/4/7
Photo © Xu Zemin
Photo © Xu Zemin
土层
强风化玄武岩
滑坡侧壁破坏Photo © Xu Zemin
美国MTS 公司生产,并经国内改造的MTS815Teststar 全数字控制电液伺服刚性压力机-常规三轴试验机
真三轴试验机
Photo © 1999 Xu Zemin
常规三轴试验机
Photo © 1999 Xu Zemin
真三轴试验机
Photo © 1999 Xu Zemin 真三轴试验机
Photo © 1999 Xu Zemin
低围压时的拉破坏
中等围压时的剪切破坏
高围压时的塑性破坏
r0r
1
弹性模量=应力/应变h0
h1
横向应变=(r
1-r0)/r0
泊松比=横向应变/纵向应变(3)构造
(4)水
(5)风化
2006/7/31-云南弥度-白垩系泥岩中的剪性结构面
Photo © Xu Zemin
Photo © Xu Zemin
2005/8/8-贵州安顺-碳酸盐岩中的层理与构造裂隙
Photo © Xu Zemin 原生结构面构造结构面
Photo © Xu Zemin
次生结构面
Photo © Xu Zemin
构造结构面
原生结构面
Photo © Xu Zemin
2006/11/4云南麻栗坡县南温河乡
构造结构面
原生结构面
Photo © Xu Zemin 麻栗坡县南温河乡
构造结构面
原生结构面
Photo © Xu Zemin
2006/11/4云南麻栗坡县南温河乡构造结构面
原生结构面Photo © Xu Zemin
构造结构面
2006/11/4云南麻栗坡县南温河乡
原生结构面
Photo © Xu Zemin
原生结构面
2006/11/4云南麻栗坡县南温河乡
构造结构面
Photo © Xu Zemin
怒江东坡寒武系板岩岩体结构
Photo © Xu Zemin
怒江东坡寒武系板岩岩体结构
Photo © Xu Zemin
怒江东坡寒武系板岩岩体结构
Photo © Xu Zemin
Photo © Xu Zemin
中元古界石灰岩边坡
中的卸荷裂隙-
2007/07/07-易门县
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层理节理节理带
禄丰
昆明
密集的剪节理带楚雄路基边坡砂泥岩中的层理与节理
开度测量-塞尺
重庆三叠系砂岩中的密集结构面
n条/m 米
Photo © Xu Zemin (3)结构体类型
2003年7月13日千将坪滑坡2003年7月13日千将坪滑坡
2003年7月13日千将坪滑坡
(二)洞室围岩稳定性
如果岩体中结构面十分发育,将严重影响各类隧道的
围岩稳定性,比如隧道出、入口及一些水电工程地下厂房
的稳定性。
云南省大风垭口隧道下行线K256+262涌水。