岩石的工程地质性质
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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。
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。
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;. 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。
2014/5/5
1工程地质学
昆明理工大学土木工程系
张家明讲课学时安排
矿物与岩石:10
地质构造:2
岩石与岩体工程地质性质:4
土的工程性质及分类:4
地下水:3
工程地质问题:3
工程地质原位测试:3
工程地质勘察:3总学时:32
第三章岩石与岩体的工程地质性质
3.1 岩石的物理与水理性质及其描述指标
3.2 岩石的强度特性及描述指标
3.4 岩体的工程地质性质3.3 岩石的变形特性及描述指标第三章岩石与岩体的工程地质性质
3.1 岩石的物理与水理性质及其描述指标
3.2 岩石的强度特性及描述指标
3.4 岩体的工程地质性质3.3 岩石的变形特性及描述指标
两个基本概念
岩石(rock):在长期的地质过程中,由矿物
和岩屑形成的自然集合体。俗称岩块.3.1 岩石的物理与水理性质及其描述指标
岩体岩体((rockmassormassif):一定工程范
围内的自然地质体围内的自然地质体。。基本组成:岩块+
结构面结构面。。此外岩体中还有地下水此外岩体中还有地下水、、瓦斯瓦斯、、
地热等地热等。。岩体是由水岩热气等构成的复
杂体系杂体系。。
Photo © 2002 Xu Zemin
2014/5/5
2Photo © 2012 Xu ZeminPhoto © 2012 Xu Zemin
(1)(1)颗粒密度颗粒密度:岩石的固体物质(骨架)的
质量与其体积的比值,也称比重、相
对密度,用或表示。这个指标
很少使用。s
sd
(2)块体密度:单位体积岩块的质量。分为
干密度、天然密度和饱和密度干密度、天然密度和饱和密度,用,用
表示。国际单位kg/m3。对应指标为
容重(重度-重力密度),单位kNkN/m/m3。(3)含水率:岩石中水的质量与固相颗粒的
质量的比值。用W表示,无量纲。
(4)吸水率:岩石在:岩石在某种条件下某种条件下吸入水的质吸入水的质
量与岩石固体(骨架)的质量之比。
用W(百分数)表示,无量纲。分为
吸水率和饱和吸水率。
吸水率:一个大气压下吸入的水的质