第1篇公路工程地质基本知识
1 概述
本章要点
公路工程活动与工程地质条件关系；地球的物理性质；内、外动力地质作用类型及其相互关系；地貌
学习目标
通过学习本章内容，了解公路工程地质问题的基本概念与相关知识。
公路是陆地交通运输的干线之一，道路的结构由三类建筑物所组成：第一类为路基工程，它是路线的主体建筑物（包括路堤和路堑等）；第二类为桥隧工程（如桥梁、隧道、涵洞等），它们是为了使路线跨越河流、深谷、不良地质现象和水文地质地段，穿越高山峻岭或使路线从河、湖、海底下通过；第三类是防护建筑物（如护坡、挡土墙、明洞等）。在不同的路线中，各类建筑物的比例也不同，主要取决于路线所经过地区工程地质条件的复杂程度。作为既是线型建筑物，又是表层建筑物的公路、桥梁和隧道，往往要穿越许多地质条件复杂的地区和不同的地貌单元，使公路的结构复杂化。在山区路线中，塌方、滑坡、泥石流等不良地质现象对它们构成威胁，而地形条件又是制约路线的纵坡和曲率半径的重要因素。为此，公路工程地质在研究对象和方法上都有自己的特色。
1.1 地球的概述
地球是太阳系九大行星中较小的一颗行星。太阳在银河系里只是 1. 6 X 1011颗恒星之一；银河系也仅仅是总星系的一个成员；而总星系还只是宇宙的一部分。现代天文观测手段能测知的可见宇宙边缘已达120亿光年。（1999年欧洲八国建成超哈勃太空望远镜后，可观测到140亿光年远的星系）。可见，地球在无穷大的宇宙中是颗极其渺小的星体，真可谓“沧海之一粟”！但因其是一个具有生命的星球，在宇宙和太阳系中占有特殊的重要地位。
地球—这颗人类赖以生存的星球，它的形状、大小及其运转和物理一化学特性等方面的基本原理和基本数值，是地质学理论发展的基础，也是人类工程活动和工程计算中不可忽视的重要依据。为此，我们对有关地球的基本知识应该有个概略的认一识。
1.1.1 地球的外部形态
地球为一梨状三轴旋转椭球体，北极略凸起，南极略凹平，赤道为椭圆形。赤道的椭率远小于子午圈，因此赤道可近似看作圆，地球可看作旋转椭球体。新近资料记载的地球形状和大小的有关数据如下：
赤道半径（a） 6378. 1724km 赤道周长40075. 696km
两极半径（b ） 6356. 7986km 子午线周长40008. 6km
平均半径 6371. 229km 表面积5. 1007*108km 2
扁率（（a-b ）/a ） 1：298341 体积1．0832 *1012km 2
1.1.2地球的物理性质：
地球的物理性质是研究地质学的最基础的知识。对地球壳层的发展、演变有着极为重要的影响，有时甚至是决定性的，现就其主要物理性质，如：地球的质量、密度、内部压力、地球表面的重力、地热、地球的磁性等分述如下。
1、地球的重力：
地球表面的重力是指地心引力与离心力的合力。地表上任一物质，除了与地球之间产生引力外，还由于地球绕轴自转而产生离心力。
地心引力遵循万有引力定律，其引力大小与地心间距离的平方成反比，所以地心引力在赤道最小而在两极最大；而地表离心力的大小与地球自转线速度的平方成正比，所以在赤道最大，而在两极近乎为零；地表离心力的最大值只有赤道上地心引力的1/289。由于地心引
力比其离心力大得多，故地球表面重力值的正常分布规律是：由赤道（9.78g/cm 3）向两极
（9.83 g/cm 3）方向逐渐加大（平均9.8 g/cm 3）。根据实测重力值两极地区比赤道地区约大
52％。也就是说，在两极为1000g 重的物体·在赤道上只有994. 8g 。实际上，利用这一原理可探查和了解地下的地质构造和矿藏分布。
假使把地球自转的线速度加快17倍，则赤道的离心力便会增大到289倍．与地心引力相等此时地表的物体就会产生“失重“现象。
2、地球的质量、密度和内部压力
1798年英国科学家卡文迪什(S. H. Caveildish,1731-^1810年)曾用扭秤实验测试铅球间的微弱引力，测定了引力常数，并通过对牛顿万有引力定律的验证第一次求出了地球的质量和平均密度。
根据万有引力定律，地球上任何物体受到的地球引力与地球和某物体两质量的乘积成正比；而与两者中心直线距离的平方成反比。计算公式为：
F=fm E m/R 2＝ｍｇ（即地球对物体的万有引力等于地心引力）
得地球质量m E ＝５.９７６＊１０
２７（ｇ）
式中：m E 一地球质量；
m —地球表面某一物体质量；
F=9. 80 X 10-3N
万有引力常数f=6·67 * 1011N ·m 2／kg 2
R ＝6371km ＝6. 37＊ 106m （地球平均半径）
因地球是巨大的非均质球体，故只能求出它的平均密度为5.517g/cm 3；岩石的平均密度
为2.7-2.9g/cm 3；地心物质平均最大密度为13g/cm 3。
地球内部的压力主要是由上覆物质的重量所产生的静压力，计算公式为：
P=gh H h
即静压力的大小决定于上覆物质的厚度(H)与该厚度中物质的平均密度( h)及其平均重力加速度的乘积。地球内部压力随着深度的增加而递增。一般认为，深度每加深 4. 4m 压力增加0.1Mpa。40km处为1000MPa．岩石在此压强下将要发生软化。
3.地球的温度
地球的温度有两种情况：一种是地球外部的温度，其热力来自太阳辐射热：一种是地球内部的温度，其热力来源于地球内部放射性元素蜕变释放的热能，以及重力分异能、化学能和地球转动能等。据地温来源和分布，地下温度带分三层：
变温带：地表层不很深的部位，其平均深度大约为15m, 温度来自太阳辐射能；
常温层：温度与当地的常年平均温度一致的地带；
增温层：常温层以下，温度来源于放射性元素衰变产生的热能、重力能、旋转能转化的热量。在100km深处的温度大约1300℃左右，这个温度值恰恰是地慢上部玄武岩的熔点；
地热梯度：又称地热增温率：每向下加深loom所升高的温度。
地热增温级：地温每升高1℃所增加的深度。
4.地磁场：
地球类似一个巨大的球形磁体，在它周围存在着磁场，称~。地球磁场的特性通常用磁偏角、磁倾角和磁场强度三个要素来描述
(1)磁场强度指的是在地磁场中，促使磁针产生偏角和倾角的磁力大小的绝对值。总磁场强度的水平分量称为水平磁场强度，它的方向就是磁子午线方向。
(2)磁倾角是指总磁场强度方向与水平面的交角，即磁针与大地水准面的夹角。
(3)磁偏角是指地理子午线与地磁子午线之间的夹角。
地磁场随时间变化，地质历史时期的磁场称古地磁场。通过对岩石中剩余磁性大小和方向的研究，可以追溯地质历史时期地球磁场的特性、变化和磁极移动情况，对研究大规摸的构造运动历史、古气候及探索地球起源有重要意义
5、弹性：固体地球能传播地震波（弹性波），说明地球具有弹性。通过地震波在地球内部传播速度的变化，能确定地球内部物质状态的变化。
1.1.3地球的圈层构造：
通常把地球的圈层构造分为外圈和内圈两大部分。
1.地球的外部圈层
(1)大气圈是围绕地球最外层的气态圈层。按物理性质自下而上分为四层：对流层、平流层、电离层和扩散层。大气圈是多种气体的混合物，其中主要成分为N2、O2 、CO2。。
对流层：集中了3/4大气质量其底部的CO2强烈吸收地面的长波辐射并放热，因而对地表起保温作用，也是使岩石风化分解的重要因素。
平流层：存在大量臭氧。对太阳辐射紫外线的强烈吸收构成了对生物的有效保护。成为保护地表生物的天然屏障。
(2)水圈：可看成是包围地球表层的闭合圈。由江、河、湖、海、和地下水组成。海洋占地球表面积的70.78％，大陆降水量只占总降水量的20.6％，但却是地貌变化的强大外动力。水圈对生命的起源、生物的演化和发展提供必不可少的条件，是外动力作用的主要动力来源
(3)生物圈：地球表层凡是有生命活动的范围，称为生物圈。
生物包括动物、植物和微生物。生物活动是改造大自然的一个积极因素，影响着大气圈和水圈的演变；对成矿、成土和成岩都起着很重要的作用；对研究地球发展的历史也有着重要意义。
2.地球的内部圈层
通常用地球物理学的理论和方法来探测地球内部的构造．其中主要依据地震法即根据地震波在地球内部传播速度的急剧变化来推测确定地球内部的构造。地震波速一般随深度递增．但不是等速增加，而是在某些深处作跳跃式的突然变化，这种突变反映了某些深处上下层之间的物质在成分和性质上有了极明显的分界面，这种界面就是我们划分地球内部圈层。
地球内部有两个波速突变极为明显的界面：一是在平均深度33km处的莫霍面；二是在深达2900km处的古登堡面。根据这两个界面把地球内部分为：地壳、地幔和地核三个主要圈层。
图1-1地球构造示意图
(1)地壳：平均为33km厚。主要由各种岩石组成，密度为2. 7-2. 9g/cm3。
按组成物质分：硅铝层：花岗岩层，一般厚15-20km，Vp=6.0-6.2km/s，2.6-2.7 g/cm3。
硅镁层：花岗岩层，厚5-6km，Vp=6.4-7.8km/s，3.3 g/cm3。
按分布状态分：大陆地壳：呈双层结构，即由上层花岗岩质层（硅铝层）和下层玄武岩
质层（硅镁层）组成。
大洋地壳：呈单层结构，由玄武岩质层（硅镁层）组成。
(2)地幔：系指莫崔面（33 km）以下至占登堡面（2900km）之间的圈层．其体积占地球总体积的83％，质量占整个地球质量的68. 1 %，平均密度为3. 8g/cm3，成分以铁、镁的硅酸盐为主。根据地震波速在深984km处的突然变化，以此处为界面将地幔分上地幔和下地幔。
上地幔：岩石圈：（40 km）以上包括地壳全部和上地幔上部的固态岩石圈层称为~。
软流层：（又称低速带）40-250 km处，地震波波速低，温度接近岩石熔点，
塑性较大，利于岩石活动。
下地幔：金属氧化物、硫化物．特别是铁、镍成分显著增加，类似致密氧化物的紧密堆积结构，密度已达5.1g/cm3。
(3)地核：地核系指古登堡面以下直到地心的部分。其体积为整个地球体积的16％．占地球总质量的31.5％。地核物质非常致密，密度为9. 7^-13g/cm’（推测其物质的最大密度可达 17. 2g/cm3）。按地震波显示的变化，地核一般可分为外核、过渡层和内核。
外核：由于地震纵波急剧减低，且不能传播横波，故被认为可能是“液态“的；
内核：以铁、镍为主的固态物质组成。因纵波传播速度比在外核中快，且又能转换出横波，故认为可能是固态的。
过渡层：由液态向固态转变的一个圈层。
1.2 地球的演化与地质作用
1.2.1地球的演化与板块学说
原始地球形成后，在重力分异和化学分异作用下，经历了大约45.5亿年的演化历程，形成了现今的非均质圈层构造的椭圆体，以地表为界，地球的圈层构造分内部圈层和外部圈层。
扳块构造学说将全球划分为太平洋板块、欧亚板块、印度板块、非洲板块、美洲板块和南极洲板块，六大板块，除太平洋板块几乎全在海洋外，其余板块既有陆地，也有海洋，板块之间，以洋中脊、大陆裂谷、海沟岛弧以及转换断层等地壳构造特征为界，板块的内部是相对稳定的区域，而板块间相互结合的边界地带却是活动的区域，具有频繁的地震、火山活动、岩浆侵入和造山运动等特征。
板块构造学说的基本原理是地壳表层是由数量不多、大小不等的岩石圈板块拼合起来的，每个板块都浮在地慢的软流层上，彼此能够独立的运动，并发生相互挤压、摩擦。由于板块活动彼此相互作用和影响，因而产生各种地质构造，比如在大洋中脊处产生了引张断裂构造，在岛弧海沟处产生的压性构造等，称为板块构造。
扳块构造学说认为，地慢热力对流作用是驱动扳块运动的动力，即浮在地幔软流圈上的岩石圈板块是随着软流圈的对流而运动的，并且水平运动占主导地位，可以发生数千公里的大规模水平位移。在板块漂移过程中，它们或相互分散裂开，或碰撞焊合，或平移相错，从而形成了海沟、岛弧、转换断层、裂谷、洋中脊和山脉，它全面圆满地解释了岩石圈的构造特征和构造运动规律。
1.2.2地质作用
地质作用：促使地壳物质组成、构造和地表形态不断发生变化的作用，统称为地质作用。由地质作用所引起的现象，称为地质现象。地质作用按其能源不同，可分内、外地质作用。
含义：是自然发生的复杂的物质运动形式，其表现是对地球的改造和建造，改造和建造是一对矛盾的统一。
一、内动力地质作用及其内在关系：
由地球内部放射性元素蜕变能、地球转动能和重力化学分异能所引起的地质作用，称为内动力地质作用。据动力和作用方式分：地壳运动、岩浆作用、变质作用和地震作用。
1.地壳运动：
水平运动：是地壳或岩石圈块体沿水平方向运动。通常表现为地壳的岩层在水方向遭受不同程度的挤压力或张拉力，使之形成巨大而强烈的褶皱和断层，形成裂谷盆地褶皱山系等构造现象。
随着现代观测手段的发展，已获得不少有关地壳水平运动的证据，例如美国西部太平洋海岸的一条著名的圣安德列斯大断层，从1. 5亿年前开始错动，根据两侧同一岩层对比来推测，至今总错距达480km，平均每年位移3. 2mm。
升降运动：相邻块体或同一块体不同部位差异性升降。通常表现为大规模的构造隆起和凹陷，形成山岳、高原或湖、海、盆地等现象。
例如：四川省和喜马拉雅山等广阔的地区，在地质历史上曾经是特提斯(Tethys)海，即古地中海的一部分，在1．8亿年前四川才逐渐上升为陆地，喜马拉雅山区大约在2500万年以前才开始从海底升起，近200万年以来，它以平均每年2. 4cm的速度不断上升，形成了
目前地球上最高的山系，其主峰珠穆朗玛峰高达8818.l3m。据测知：喜马拉雅山区现在仍以每年1.82cm的速度上升。
水平运动和升降运动是密切关联的。在同一地区和同一时间内以某一方向的运动为主．而另一方向的运动不够，两者在运动过程中也是在相互转化着的。
地壳运动在内动力地质作用中是诱发地震作用、影响岩浆作用和变质作用的重要条件。改变着地壳面貌及海陆分布的规模、位置，以致影响外动力地质作用的强度和变化。可见，地壳运动在地质作用的总概念中是带有全球性的主导因素。
2.岩浆作用：
岩浆在活动过程中与围岩发生相互作用，不断改变着自身的化和物理状态，直至冷凝成岩石；同时，导致地壳结构地表形态发生相应的改变，这种包括岩浆活动和冷凝的整个过程统称岩浆作用。
岩浆．通常是指地下40--100km深处、呈高温粘稠状的、富含挥发组分、成分复杂的硅酸盐熔融体。一般认为岩浆发源于软流层中。
岩浆活动：当地壳运动使地壳出现破裂带，或其上覆岩层受外力地质作用发生物质转移时，造成局部压力降低．打破了岩浆的平衡环境．岩浆就会向低压方向运动，这种现象称为岩浆作用。岩浆作用形成岩浆岩。
岩浆作用按其表现形式，可分为两种类型：侵入到地下一定深度冷凝成岩的过程，称为岩浆侵入作用；岩浆直接冲破上覆岩层或喷射、或涌溢出地面后冷凝成岩的过程，称为岩浆喷出作用，也叫火山作用。
3.地震作用
地震是地壳某处发生快速颤动的现象，地壳运动和岩浆作用都能引起地震作用。
通常按地震的成因，将地震分为四类：
①构造地震—由地壳运动引起的地震：
②火山地震—由火山活动引起的地震；
③陷落地震—由于地面陷落（如岩溶陷落、山崩）而引起的地震；
④人为地震一一由于人类工程活动所触发的地震，如水库诱发地震。
4.变质作用
由于构造运动、岩浆活动和化学活动性流体的影响，使地壳深处岩石的矿物成分、结构、构造（有时还有化学成分）在固体状态下发生了不同程度的质变过程，总称为变质作用。变质作用形成变质岩。
依据变质因素和地质条件的不同，可把变质作用分为三种主要类型：
①接触变质作用：由岩浆活动引起的，发生在侵入体与围岩的接触带，或受到岩浆中分异出来的挥发组分及热液的影响而发生的一种变质作用。
②动力变质作用：地壳运动时岩石受定向压力（动压力）的影响，使原来岩石及其组成矿物发生变形、破碎、重结晶，这种变质作用的范围较小，一般呈长带状分布。
③区域变质作用：在地壳运动和岩浆活动所引起的大范围内，由于温度、压力和化学活动性流体等因素的综合影响引起的一种变质作用。
二、外动力地质作用：
由外部能源（主要是指太阳辐射能、天体引力能及其它行星、恒星对地球的辐射等）引起的地质作用。其具体表现方式有风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩作用。
1.风化作用
由于温度的变化、大气、水溶液和生物等的作用，指岩石只发生机械破坏而不改变其化学成分称为风化作用。按其性质和因素不同可分为三种类型：
(1)物理风化作用：地表或近地表条件下，岩石、矿物在原地发生机械破碎而不改变其
化学成分的过程。这种作用使完整的岩石，逐渐破碎成块或疏松的碎屑。按其进行的方式又可归纳为三种：
①剥离－由于温度变化所引起的岩石表里不协调的膨胀和收缩作用，削弱了岩石表里之间的联结，在重力作用下表层剥落，又称温差风化。温差风化的强度取决于温度变化的速度幅度及岩石的性质。（如矿物成分、岩石结构等）
②冰劈—充填在岩石裂隙中的水分结冰使岩石破坏的作用。
水结成冰时体积增大1/10,对岩石裂隙可产生很大压力，使岩石被胀破或使其裂隙扩大，以致产生崩裂。
③晶胀—在降水量少、蒸发剧烈的干旱或半干旱地区．渗透到岩石裂隙中的水，往往溶解大量盐分。当水分蒸发，水溶液中盐分浓度达到饱和时，盐分将结晶，体积膨胀，对周围岩石产生压力，使空隙加大、岩石崩解。
(2)化学风化作用：岩石在大气和水溶液的影响下，在原地发生化学反应并可产生新矿物的过程。称为化风化作用。
化学风化区别于物理风化的特点是．使原岩的组成矿物发生分解，生成新的矿物。
主要影响因素：水和氧气。水溶解多种气体和化合物，可通过溶解、水化、水解、碳酸化等方式促使岩石发生化学风化。
按其进行方式可分为以下几种：
①氧化作用—氧化是化学风化中极为普遍的主要方式之一，尤其是在水的参与下，显得更为强烈。
②溶解作用－直接溶解岩石的组成矿物，使岩石破坏，常形成溶洞、溶穴等地貌。最易溶的是卤化岩类、其次是硫酸岩类、再次是碳酸岩类。
③水解作用—某些矿物和水反应后生成带﹝OH—﹞的新矿物的过程，称为水解作用。
④水化作用—某些矿物和水反应生成新的含水矿物的过程。含水矿物的硬度一般低于无
水矿物。水化作用改变了原有矿物的成分，引起体积膨胀、岩石破坏。
⑤碳酸化作用一当水中溶有CO2时，碱金属及碱土金属与之相遇会形成碳酸盐的作用。
(3)生物风化作用：岩石在生物活动的影响下遭到破坏的过程，称为生物风化作用。生物对岩石的破坏有两种方式：
①生物的机械破坏：通过生物的生命活动来进行的。如植物的根劈作用及穴居生物的活动。
②生物的化学破坏：生物通过新陈代谢及其遗体腐烂后对岩石进行分解的过程。
上述三种风化作用，并不是孤立进行的，而是相互促进、彼此联系的。物理风化使岩石破碎，从而增大了岩石与水溶液等的接触面，有利于化学风化；化学风化降低了岩石强度，又促进物理风化的加强。在物理风化和化学风化中又少不了生物活动的因素。从地域性而言，只是在某种环境下，某种作用显得突出而已，如在炎热、潮湿的气候区以化学风化和生物风化为主：在温湿地区以化学风化为主；在寒冷、干旱地区以物理风化为主。
2.剥蚀作用通过风力、地面流水、地下水、湖泊、海洋和生物等各种外动力因素，把风化后的松散物从岩石表面搬离原地，并以风化物为工具，参与对岩石、矿物进行风化破坏的过程，统称为剥蚀作用。剥蚀作用可以分为风的吹蚀作用，流水的侵蚀作用，地下水的潜蚀，溶蚀作用，湖、海水的冲蚀作用，冰川的刨蚀作用等。
3.搬运作用风化剥蚀的产物，通过风力、流水、冰川、湖水、海水以及生物的动力，被搬离母岩而转移空间的过程，称为搬运作用。搬运与剥蚀往往是在同一种动力下进行的。例如风和流水在剥蚀着岩石的同时，又将剥蚀得来的岩屑搬走。
4.沉积作用被搬运的物质经过一定距离之后，由于搬运动能的减弱，或搬运介质的理化条件的改变．或受生物活动的影响，便从搬运介质中分离出来，在新的环境中堆积起来的过
程，称为沉积作用。按其沉积方式可以分为：机械沉积、化学沉积和生物沉积。按其沉积环境又可分为：风的沉积、河流沉积、冰川沉积、洞穴沉积、湖泊沉积和海洋沉积等。
5.成岩作用使松散堆积物固结为岩石的过程，称为成岩作用。在固结过程中．要经历物理的压实作用和化学的胶结作用。
三、内、外动力地质作用之间的相互关系：
内、外动力地质作用是对立统一的关系。既互相排斥对立，又互相依存联系，推动着地壳的演变和发展。
内动力地质作用的总趋势是形成地壳表层的基本构造形态和地壳表面的高低起伏；外动力地质作用则是破坏内动力地质作用形成的地形或产物，总趋势是削高补低，形成新的沉积物。一方面风化和剥蚀作用破坏出露地表的岩石，另方面把剥蚀下来的风化产物经流水等介质搬运到低洼处沉积下来重新形成岩石。
内外动力地质作用是在漫长地质年代里使地壳发生不断演变的强大动力因素。由于内、外力始终处于对立统一的发展过程之中，因而在地壳表面便形成了各种各样的地貌形态。
1.2.3地貌
由于内、外力地质作用的长期影响，在地壳表面形成的各种不同成因、不同类型、不同规模的起伏形态，称为地貌。地貌不同于地形，地形是指地球表面起伏形态的外部特征。地貌学是专门研究地壳表面各种起伏形态的形成、发展和空间分布规律的科学。
地貌条件与公路工程建设有着密切的关系。公路是建筑在地壳表面的线型建筑物，它常常穿越不同的地貌单元，在公路勘测设计、桥隧位置选择等方面，经常会遇到各种不同的地貌问题。因此，地貌条件便成为评价公路工程地质条件的重要内容之一。为了处理好工程建筑物与地貌条件之间的关系，提高公路的勘测设计质量，就必须学习和掌握一定的地貌知识。
（一）地貌基本要素：包括地形面、地形线和地形点
1．地形面：如山坡面、山顶面和平原面等，它们可以是平面，也可以是曲面或波状面2．地形线：两个地形面相交构成地形线。地形线可以是直线，可以是曲线或折线，比如分水线。
3．地形点：两条地形线的交点，或由孤立的微地形体构成地形点。例如山脊线相交构成山峰点等。
（二）地貌形态测量特征：高度、坡度和地面切割程度等，这些数值必须在野外实际测定。
（三）地貌的分级
1．星体地貌：把地球作为一个整体来研究，反映着地球形体的总特征。
2．巨型地貌：大地构造地貌，如大陆与海洋，大的内海及大的山系，几乎完全是由内力作用形成的。
3．大型地貌：如山脉、高原、山间盆地等，基本是由内力作用形成的。
4．中型地貌：大型地貌内的次一级地貌，如河谷以及河谷之间的分水岭等。主要由外力作用造成的。
5．小型地貌:中型地貌的各个组成部分，如残丘、阶地、沙丘、小的侵蚀沟等。主要取决于外力地质作用，并受岩性的影响。
（四）地貌的分类
1．地貌的形态分类
按地貌的绝对高度、相对高度以及地面的平均坡度等分高、中、低山、丘陵，如表4-1。
表4-1 地貌的形态分类
2．地貌的成因分类：分为内生地貌和外生地貌两大类。再根据内、外力地质作用中的不同性质，可将两大类地貌分为若干类型，如表4-2所示。
表4-2 地貌的成因分类表
1.3工程地质学概述
工程地质学是调查、研究、解决与各类工程建筑物的设计、施工和使用有关的地质问题的一门学科。是研究人类活动与地质环境相互作用的一门学科。它是地质学在应用学科方面的一个分支。
1.3.1 工程地质研究对象
1、工程地质问题
工作区的工程地质条件满足不了工程建筑的要求出现的安全使用、地基稳定及经济问题。包括：
区域稳定问题：活断裂、地震及其相关的地质问题等；
地基稳定问题：如公路常遇的边坡、路基（桥基）稳定问题；隧道工程常遇的围岩稳定、突然涌水等问题；
经济问题：如天然材料的储量、质量等。
2、地质环境
又称工程地质条件，通常是指那些影响工程建筑结构类型、施工方法及其稳定性的各种自然条件的综合。这些自然条件包括地层、地质构造、岩性、水文地质、地貌特征、物理地质作用、气候等；此外还包括人为的因素。
⑴工程地质条件与人类的经济活动息息相关，如矿山、水库、电站、工业与民用建筑、道路一与桥梁等等工程建筑物，都是以地壳表层的土或岩石为其地基，并受到客观环境地质条件的制约。而这些工程建筑物在施工和使用的过程中，又反过来影响着自然地质条件的变化，产生工程地质现象，使得建筑物的稳定性问题更加复杂化。
⑵工程地质条件在路桥工程中的重要意义：
众所周知，公路是一种延伸很长、且以地壳表层为基底的线形建筑物，它常常要穿越许多自然条件不同的地段，故路桥工程必然要受到不同地段的地质、地理各种因素的影响，这是公路工程区别于房屋、水库、矿山等工程建筑物最主要的特性。因此，在路桥工程建筑的设计、施工中，必须对不同地段的建筑物所导处的工程地质条件进行深入调查研究，取得可靠的地质资料后，才能为路或桥的合理布设、安全施工、正常运营起到保障作用。
例如，某一公路在穿过峡谷时，由于开挖边坡后岩体沿裂隙面失重而产生崩塌。
该峡谷的岩性属泥盆系观雾山组(D2,)的厚层及中厚层灰岩和白云质灰岩，岩层产状大致顺河水流向倾斜。峡谷岩性坚硬，崖壁陡峭，坡高约80m,处于自然稳定状态；但节理很发育，其中有一组节理倾向河心。当沿崖脚顺河修筑公路，经大爆破开挖边坡后，破坏了自然稳定度，于1984年7月大雨之后突然发生数十万立方米的塌方，中断交通达半年之久。疏通后，道路向河岸加宽，用半旱桥式挡土墙加固外边坡。然而．内边坡高崖上还有多处风化裂隙，崩塌的隐患仍然存在！
3、工程地质现象
一般是指由于人类的工程活动所引起的地质环境改变而产生的地质现象。如人工开挖边坡引起山体崩塌、滑坡；由于过量取用地下水引起地面沉陷；水库蓄水后的坍岸等等。
4、工程地质学研究对象
工程活动与地质环境之间的相互制约关系。
1.3.2 研究工程地质学的目的与任务：
1.目的：（一、2已述）工程地质条件与人类的经济活动息息相关，因而对工程地质条件进行调查、研究，作出较全面的评估和提出应采取的相应措施，以求保证建筑物的稳定性和正常使用，就成为工程地质学的目的。
2.工程地质学的任务是：评价各类工程建筑场地的工程地质条件；
预测在工程建筑物作用下．地质条件可能出现的变化；
选定最佳的建筑场地和克服不良地质条件所应采取的工程措施
从而为保证建筑工程的合理设计、顺利施工和正常使用提供可靠的地质科学依据。
3.工程地质学的研究内容：
（1）工程岩土学：研究土石的工程性质、内在机理及其在天然或人为影响下的变化规律。
（2）工程地质分析：用地质学的基本原理分析研究工程活动中不同建筑物的主要工程地质条件、力学机制及其发展变化规律、以及评价和防治它们的不良影响。
（3）工程地质勘察：用地质手段查明工程地质活动中的地质因素。
4.工程地质学的发展与行业应用前景：
（1）古代劳动人民在长期的生产实践中积累了丰富的经验。
（2）20世纪30年代，诞生了独立的工程地质学科。1932年原苏联莫斯科地质勘探学院成立了第一个工程地质教研室。
（3）随着经济的发展，工程地质理论得到发展，形成一些分支学科，如环境工程地质、地震工程地质、矿山工程地质、工民建工程地质、公路工程地质、城市规划工程地质。
（4）产业政策分析预测：西部地区，农村公路将有20%的费用用于灾害治理。
工程地质相关知识 一、岩层产状 1、走向 倾斜岩层层面与任意水平面的交线称为走向线，走向线指示的地理方位（与地理北极沿顺时针方向的夹角）叫走向。走向线有无数条平行线，但走向只有两个，且相差180°。 2、倾向 与走向线垂直向岩层下倾方向引出的射线称为倾斜线，倾斜线在水平面上的投影线指示的地理方位称倾向。倾向与走向相差90°或270°，但岩层的倾向确定后，走向就可以确定，岩层的走向确定后，倾向不一定确定。 3、倾角 倾向线与其在水平面上之投影线的夹角（α），亦称真倾角。 4、岩层的产状要素可用文字或符号来表示： （1）方位角表示法：一般记录倾向和倾角，如 SW205°∠25°，也可写为205°∠25°（多用这种表示法）。前一读数为倾向的方位角，后一读数为倾角。 （2）象限角表示法：这是以南和北的方位作为0°，一般记录走向、倾向和倾向象限。如N30°E/27°SE，即走向北偏东30°，倾角27°，倾向南东。这种表示法较少使用。 PS：方位角记录法是以正北方向为0°，按顺时针方向将坐标方位分为360°，正东方向为90°，正南为180°，正西为270°，正北为360°与0°的重合。
二、V字型法则 由于地表面一般为起伏不平的曲面，倾斜岩层的地质分界线在地表的露头也就变成了与等高线相交的曲线。当其穿过沟谷或山脊时，露头线均呈“V”字形态。根据岩层倾向与地面坡向的结合情况，“V”字形会有不同的表现： 1、“向反线同”——即：岩层倾向与地面坡向相反，露头线与地形等高线呈相同方向弯曲，但露头线的弯曲度总比等高线的弯曲度要小。“V”字形露头线的尖端在沟谷处指向上游，在山脊处指向下坡。 2、“向同线反”——即：岩层倾向与地面坡向相同，岩层倾角大于地形坡角，露头线与地形等高线呈相反方向弯曲。“V”字形露头线的尖端在沟谷处指向下游，在山脊处指向上坡。 3、“向同线同”——即：岩层倾向与地面坡向相同，岩层倾角小于地形坡角，露头线与地形等高线呈相同方向弯曲，但露头线的弯曲度总是大于等高线的弯曲度（与A情况的区别）。“V”字形露头线的尖端在沟谷处指向上游，在山脊处指向下坡。
简答题汇总 1、工程地质常用的研究方法主要有： A、自然历史分析法；b、数学力学分析法；c、模型模拟试验法；d、工程地质类比法等。 2、岩石力学、土力学与工程地质学有何关系： 岩石力学和土力学与工程地质学有着十分密切的关系，工程地质学中的大量计算问题，实际上就是岩石力学和土力学中所研究课题，因此在广义的工程地质学概念中，甚至将岩石力学、土力学也包含进去，土力学和岩石力学是从力学的观点研究土体和岩体。它们属力学范畴的分支。 3、滑坡有哪些常用治理方法： 抗滑工程（挡墙、抗滑桩、锚杆、锚索、支撑）、排水工程、削坡减荷、防冲护坡、土质改良、防御绕避等。 4、水对岩土体稳定性有何影响： （1）降低岩土体强度性能 （2）静水压力 （3）动水压力 （4）孔隙水压力抵消有效应力 （5）地表水的冲刷、侵蚀作用 （6）地下水引起的地质病害、地基失稳（岩溶塌陷、地震液化、岩土的胀缩、土体盐渍化、黄土湿陷等）。 5、工程地质工作的步骤及内容： （1）收集已有资料 （2）现场工程地质勘察 （3）原位测试 （4）室内实验 （5）计算模拟研究 （6）工程地质制图成果 （7）工程地质报告 6、斜坡形成后，坡体应力分布具有以下的特征： ①无论什么样的天然应力场，斜坡面附近的主应力迹线均明显偏转。表现为愈接近坡面，最大主应力愈与之平行，而最小主应力与之近乎正交，向坡体内逐渐恢复初始状态。 ②由于应力分异结果，在坡面附近产生应力集中带。不同部位应力状态是不同的。在坡脚附近，最大主应力（表现为切向应力）显著增高，而最小主应力（表现为径向应力）显著降低，甚至可能为负值。由于应力差大，于是形成了最大剪应力增高带，最易发生剪切破坏。在坡肩附近，在一定条件下坡面的径向应力和坡顶的切向应力可转化为拉应力（应力值为负值），形成一张力带。当斜坡越陡此范围越大。因此坡肩附近最易拉裂破坏。 ③由于主应力偏转，坡体内的最大剪应力迹线也发生变化。由原来的直线变为凹向坡面的圆弧状。 ④坡面处的径向应力实际为零，所以坡面处于二向应力状态。
石狮市嘉禄路(濠江路至东环路)市政道路工程 岩土工程勘察报告 第一章、前言 一、勘察目的与任务 受石狮市市政建设管理处的委托，我院承接了石狮市嘉禄路(濠江路至东环路)市政道路工程岩土工程详细勘察任务，目的是查明沿线工程地质条件，为路基设计、边坡的稳定性处理与加固，不良地质现象的防治，施工设计排水等提供工程地质依据和必要的设计参数，并提出相应的建议，具体任务为： （1）、查明沿线各地段地质构造，岩土类型，各岩土层的空间揭露规律及其物理力学性质； （2）、查明不良地质的成因、类型、性质、空间揭露范围、发生和诱发条件等，论证对路基稳定性的影响程度，并提出计算参数及整治措施的建议； （3）、查明地下水的类型、水位、埋藏条件、水位变化幅度与规律；地表水的来源、水位、积水时间以及排水条件，查明沿线路基的湿度状况提供划分干湿类型所需的参数；并判定地下水和地表水对路基建筑材料的腐蚀性及稳定性影响； （4）、查明沿线暗埋的河、湖、沟、坑和坟场的揭露情况，回填土的土类、厚度及密实度，判定场地地震效应等。 （5）、未尽事宜详见国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001及2009年修订本）及行业标准《市政工程勘察规范》（CJJ56-94）等有关规范要求。 二、勘察依据的技术标准 （1）勘察合同及委托技术要求； （2）国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001及2009年修
订本）； （3）国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）； （4）国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001及2008年修订本）； （5）国家标准《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）； （6）交通部标准《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）； （7）行业标准《市政工程勘察规范》（CJJ56-94）； （8）行业标准《城市道路设计规范》（CJJ37-90）； （9）行业标准《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）； （10）行业标准《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）； （11）行业标准《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87-92）； （12）行业标准《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）； （13）行业标准《公路土工试验规程》（JTJ051-93） （14）福建省标准《岩土工程勘察规范》（DBJ13-84-2006）； （15）福建省标准《建筑地基基础技术规范》（DBJ13-07-2006） （16）《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）等。 三、拟建工程概述 拟建石狮市嘉禄路(濠江路至东环路)市政道路工程：本次施工路段从K0+036.074至K1+165.795，道路全长为1129.721m，；道路设计起点坐标（X=35809.166 Y=14831.661），终点坐标（X=35519.613 Y=16014.400），设计起点位于濠江路，桩号为K0+000，设计路面标高为23.75m，西北至东南走向，终点相交于东环路，桩号K1+165.795，设计路面标高为40.89m；为城市Ⅱ级主干道，水泥混凝土路面，设计行车速度为40 km/h，设计荷载城-A，设计年限30年，设计道路宽为26m，双向四车道，两侧设人行道，路面交通等级为轻等级，轴载标准BZZ-100，
土木工程地质 工程地质条件：工程活动的地质环境，亦称为工程地质条件，一般认为，它包括：建设场地的地形地貌、地质构造、底层岩性、不良地质现象以及地下水等。 地球内部圈层分为地核、地幔和地壳。 地质作用按其动力能的主要来源和发生作用的主要部位不同，可分为内力地质作用和外力地质作用两大类。 内力地质作用包括：地壳运动作用、岩浆作用、变质作用和地震作用 威力地质作用包括：风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩。 矿物：具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。 摩化硬度顺序：1o滑石2o石膏3o方解石4o萤石5o磷灰石 6o正长石7o石英8o黄玉9o刚玉10o金刚石 岩浆岩的构造：（块状构造）流纹状构造气孔状构造杏仁状构造 岩浆岩根据二氧化硅质量分数分为：酸性岩中性岩基性岩超基性岩 沉积岩的构造：碎屑结构泥质结构结晶结构生物结构 层理构造：沉积岩最主要的构造是层理构造 沉积岩分为三类：碎屑岩类黏土岩类化学及生物化学岩类 变质矿物：石榴子石红柱石蓝晶石 常见的岩石：①岩浆岩：花岗岩玄武岩②沉积岩：砂岩泥岩页岩石灰岩③变质岩：板岩片岩大理岩 岩石的工程性质主要：物理性质水理性质力学性质 岩石的物理性质：①岩石的质量密度②岩石的相对密度③岩石的孔隙率④岩石的吸水性 岩石的水理性质：①岩石的软化性②岩石的透水性③岩石的溶解性④岩石的抗冻性 18.岩石的力学性质：岩石的强度指标岩石的变形指标 19.岩石工程性质的影响因素：岩石的矿物成分、结构、构造、水和风化作用。 20.软土：一般指天然空隙比大于或等于1.0且天然含水率大于液限、抗剪强度低、压缩性高、渗透性低、灵敏度高的一种以灰色为主的细粒土。 21.黄土的湿陷性：天然黄土受水浸湿后，在自重压力或附加压力与自重压力共同作用下产急剧而显著下沉的现象。 22.冻土：一种由固体土颗粒、冰、液态水和气体四种基本成分所组成的非均质、各向异性的多相复合体。 多年冻土：东突存在时间在两年或两年以上。 23.膨胀岩土：是一种区域性的特殊岩土，它含有大量亲水黏土矿物，在湿度变化时有较大的体积变化，但其变形受约束时产生较大的内应力的岩石。 24.底层接触关系：整合接触平行不整合接触角度不整合接触 25地质年代表：（老→新）€寒武纪O 奥陶纪S 志留纪D 泥盆纪C 石岩纪P 二叠纪T 三叠纪J 侏罗纪K 白垩纪 26.岩层产状：空间方位和产出状态。 27.岩层产状的三要素：走向、倾向、倾角 28.倾角：倾斜线和倾向线的夹角。 29.褶皱：地壳中的岩层在褶皱运动作用下，发生一系列向上和向下的波状弯曲，并保持其连续完整性，称为褶皱构造，简称褶皱。 30.褶曲的两种基本形态：背斜、向斜 31.背斜：组成背斜的岩层向上弯曲，其中心部位由相对较老地层组成，两侧由较新地层组成，两翼岩层倾向相背。 32.向斜：组成向斜岩层向下弯曲，其中心部位由相对较新地层组成，两侧由较老地层组成，两翼岩层倾向相向。 33.褶曲要素：核部、翼部、轴面、轴、枢纽 34.按轴面的产状褶曲的形态分为：直立褶曲、倾斜褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲 35.断裂构造：是地壳中常见的地质构造，断裂构造发育地区，常成群分布，形成断裂带。 36.断裂构造分为：节理和断层。 37.简答题节理的工程地质评价：地壳中广泛发育的节理，对岩体的强度和稳定性均有不利的影响，破坏了岩体的完整性，水易沿裂缝渗入，加速岩石的风化，降低了基石的承载力，增大岩石渗透性等。人工开挖边坡易发生崩塌和塌方。地下卡瓦，岩体的节理裂缝影响爆破作业效果使地下工程的围岩失稳。在这样的地区，应对其进行深入的调查研究，详细论证不利影响，采取相应措施，保证安全和正常使用。 38.断层的要素：断层面断层线段盘断距 39.断层的基本类型:按断层两盘相对位移方向可分为：正断层、逆断层和断层平移断层按断层走向与褶曲轴划分为：总断层、横断层和斜断层 40.简答题断层的地质评价：由于岩层发生强烈的断裂变动，致使岩体裂缝增多岩石破碎风化严重地下水发育，从而降低了岩石的强度和稳定性，对工程建筑造成种种不利影响因此，在公路工程建设中，如确定路线布局选择桥位和隧道位置时要尽量避开大的断层破碎带 41.地貌的形态分类：山地分为：高山、中山、低山和丘陵平原分为：高原、高平原、低平原、洼地 42.外力地貌：以外力作用为主形成的地貌分为水成地貌、冰川地貌、风成地貌、岩溶地貌、重力地貌 43.垭口的基本类型：构造型垭口（断层破碎带型垭口、背斜张裂带型垭口、单斜软弱层型垭口）剥蚀型垭口剥蚀堆积型垭口 44.断层破碎带型垭口：工程地质条件比较差岩体破碎严重不宜采用隧道方案需控制开挖深度或考虑边坡防护防止边坡发生崩塌 45.背斜张裂带型垭口：虽然构造裂隙发育，岩层破碎，但工程地质条件较断层破碎带型为好，因为两侧岩层外倾，有利于排除地下水有利于边坡稳定一般可采用较陡的边坡坡度 46.单斜软弱层型垭口：主要由页岩、千枚岩等易于风化的软弱岩层构成，两侧边坡多不对称，一坡岩层外倾可略陡一些，由于岩性松软风化严重稳定性差不易深挖否则需放缓边坡并采取防护措施 47.地下水按埋藏条件分为：上层滞水、潜水和承压水，按含水介质分为：孔隙水裂隙水和岩溶水 48.地下水与工程建设的关系：地下水的存在对建筑工程有着不可忽视的影响。尤其是地下水位的变化，水的腐蚀性和流砂潜蚀等作用，都将对建筑工程的稳定性施工及使用带来很大影响因此从工程建设的角度研究地下水及地下水引起的环境问题据有重要意义 49.地下水位上升的危害：①地基土局部浸水、软化承载力下降建筑物发生不均匀沉降②地基一定范围内形成较大的水位差使地下水渗流速度加快增强地下水对土体的潜蚀能力引发地面塌陷③地基土湿陷④地下水位上升加剧砂土的地震液化，很大程度的削弱砂土地基在一定的覆土深度范围内的抗液化能力⑤地基土冻胀 50.地下水对钢筋混凝土的腐蚀作用类型：结晶类腐蚀、分解类腐蚀、结晶分解复合类腐蚀 51.岩体结构包括结构体结构面两个要素。结构面是指存在于岩体中的各种不同成因不同特征的地质界面结构体是指由结构面切割后形成的岩石块体 52.结构面的成因类型：原生结构面（沉积结构面、岩浆结构面、变质结构面、）构造结构面、次生结构面 53.软弱夹层：具有一定厚度的特殊的岩体软弱结构面 54.岩体结构类型：整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂状结构、散体状结构） 55.风化作用的概念：常温常压下，在温度变化、气体、水和生物等因素的综合影响下地壳表层的岩石在原地发生破碎分解的物理和化学变化过程 56.风化作用类型：物理风化（热力风化、冻融风化）化学风化（溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用、氧化作用）生物风化 57.影响风化作用的因素：气候因素（气候对风化的影响主要通过温度和雨量的变化以及生物繁殖状况的实现）地形因素（在不同的地形条件下风化作用也有明显的差异，它影响着风化的强度、深度和保存风化物的厚度及分布情况）地质因素（岩石的矿物组成结构和构造都直接影响风化的速度、深度和风化阶段） 58.风化工程地质意义：岩石受风化作用后改变了物理化学性质变化状况随风化程度的轻重而不同，岩石风化程度越深的地区工程建筑物的地基承载力越低，岩石的边坡越不稳定。 风化程度对工程设计和施工都有着直接的影响，工程建设前必须对岩石的风化程度、速度、深度和分布情况进行调查和研究。 59.岩石风化的调查与评价：①查明风化程度，确定风化层的工程性质便于考虑建筑物得结构和施工方法一般根据岩石的颜色、结构、破碎程度将风化层分为五个带②查明风化厚度分布便于选择最适当的建筑地点合理的确定风化层的清基和刷方的土石方量，确定加固处理的有效措施③查明风化速度和引起风化的主要因素，对那些直接影响工程质量和风化速度快的岩层，必须制定预防风化的正确措施④对风化层的划分特别是黏土的好含量和成分（蒙脱石、高岭石、水云母等）进行必要分析，因为它直接影响地基的稳定性 60.岩石风化的防治：挖除法、抹面法、胶结灌浆法、排水法 61.影响坡积层稳定性的因素：下伏基岩顶面的倾斜程度；下伏基岩与坡积层接触带的含水情况；坡积层本身的性质 62.崩塌：在陡峻的山坡以及海、湖、河流的高坡上的岩土体，在重力作用下突然而猛烈的向下倾倒崩落的现象 63.形成崩塌的基本条件：地形条件、岩性条件、构造条件、其他自然因素 64.滑坡：斜坡大量岩土体在重力和外部营力作用下，失去了原有平衡而沿一定的滑动面（或带）整体向下滑动的现象 65.滑坡的形成条件：滑坡的发生，是斜坡岩土体面平衡条件遭到破坏的结果 66.影响滑坡的因素：岩性、构造、水 67.滑坡的分类：按滑坡体主要物质组成分类（对基层滑坡、黄土滑坡、黏土滑坡、岩层滑坡）按滑坡的力学特征分类（牵引式滑坡、推动式滑坡） 68.滑坡的防治措施：排水
道路勘察报告 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
宜宾临港纵一路（220KV高压线迁改路 径通道）道路工程 岩土工程勘察报 告 工程编号: 勘察起止时间：2012年05月24日～2012年06月04日 提交单位：中国建筑西南勘察设计研究院有限公司 法定代表人：赵翔 技术负责人：康景文 审定人：陈麟 审核人：颜光辉
工程负责人：余超贵 报告编写人：聂俊 提交日期： 2012年06月15日 中国建筑西察设计研究院 有限公司 目录
1.概述 工程概况 勘察目的、任务及工作依据 勘察工作布置及方法 完成的勘察工作量 勘察工作质量评述 2.工程地质条件 自然地理特征 区域地质概况 地层结构 水文地质条件 水和土的腐蚀性分析评价不良地质作用及埋藏物情况3.岩土的测试成果 标准贯入试验 室内试验 击实试验 4.场地地震效应 场地抗震设防烈度 场地和场地土的分类 砂土液化评价 5.岩土工程评价 拟建场地的稳定性 土的工程特性指标 路段区土基的干湿类型评价 地层工程特性评价 路基工程地质评价 6.结论与建议 附件： 1.综合图例 1张 2.勘探点平面布置图 1张 3.工程地质纵断面图 4张 4.工程地质横断面图 6张 5.岩土测试报告 1份 宜宾临港纵一路（220KV高压线迁改路径通道）道路工程 岩土工程勘察报告 1.概述 工程概况 拟建的宜宾临港纵一路（220KV高压线迁改路径通道）道路工程，位于宜宾市临港工业园内，地处沙坪镇百胜村。本工程为1条规划城市道路，详情见表。该工程业主为宜宾临港工业园管理委员会，受四川中恒设计研究院有限公司委托，我公司对拟建的道路作岩土工程勘察工作。 勘察道路情况说明表表 勘察目的、任务及工作依据
●工程地质学：主要是研究与工程建设有关的地质问题的学科。 ●水位地质学：主要是研究地下水的学科。 ●地球外部环境：大气圈、水圈、生物圈。●地球内部环境：地壳、地幔、地核。 ●地质作用：这种由于自然引力引起地壳的物质成分、构造和地面形态发生运动、变化和 发展的各种作用。 ●地质作用的形式：内动力地质作用和外动力地质作用。 ●内动力地质作用：构造运动、地震作用、岩浆作用和变质作用。 ●外动力地质作用：风化、侵蚀、搬运、沉积和硬结成岩作用。 ●矿物：指地壳中的化学元素在地质作用下形成的具有一定化学成分和物理性质的单质或 化合物。 ●矿物的光学性质：自色、他色，假色。●矿物的光泽：玻璃、油脂、珍珠、丝绢等光泽。 ●硬度：矿物抵抗机械作用的能力。滑石方莹磷，正石黄刚金指甲>2.5>石 ●岩浆岩：是由岩浆侵入地壳上部或喷出地表凝固而成的岩石 ●岩浆岩结构：按结晶程度→全晶质、半晶质、非晶质结构 按晶质大小→隐晶质、显晶质、玻璃质结构 按颗粒大小→等粒、不等粒结构 ●岩浆岩构造：块状、流纹状、气孔状、杏仁状构造。 ●沉积岩：是指在地表或接近地表的岩石遭受风化剥蚀破坏的产物，经搬运、沉积和固结 成岩作用而形成的岩石。 ●沉积岩形成过程：风化破坏阶段→搬运作用阶段→沉积作用阶段→固结成岩阶段。 ●沉积岩结构：碎屑、泥质、晶质、生物结构。 ●沉积岩构造：层理构造、层面构造、结核、生物成因构造。 ●变质岩：地壳中先成岩石，由于构造运动和岩浆活动等所造成的物理、化学条件的变化， 使原来岩石的成分、结构、构造等发生一系列改变而形成的新岩石。 ●变质岩结构：变晶、变余、碎裂结构。 ●变质岩构造：片麻状、片状、千枚状、板状、块状构造。 ●地壳运动：使地壳内岩石发生位移变形的作用。 ●地壳运动按运动方向可分为：升降（垂直）运动和水平运动。 ●相对地质年代：地壳上地层或岩体的形成顺序。 ●相对地质年代的确定方法：地层学方法或古生物学方法。 ●绝对地质年代的确定方法：同位素地质年龄方法。 ●岩层产状：岩层层面的空间状态。 ●岩层产状三要素：走向、倾向、倾角。 ●倾斜构造：原来水平状态的岩层，在地壳运动的作用下，发生倾斜，造成岩层层面与水 平面只见具有一定的倾角，成为倾斜构造。 ●褶皱构造：刚性的岩石在千百万年缓慢的水平挤压的作用下，由原来水平平展的形态变 成一系列连续的弯曲，形成褶皱构造。 ●褶皱要素：核、翼、转折端、枢纽、轴面。 ●断裂构造：岩体在地壳运动的力的作用下会发生变形。但是当变形超过岩石的变形极限 时，岩石的连续性完整性将会遭到破坏产生断裂。岩层断裂后，如果断裂面两侧岩体没有发生显著的相对位移，称为裂隙（节理）；有相对位移，则称为断层。 ●风化：在气温变化、大气、水溶液和生物因素的影响下，使地壳表层的岩石在原地遭受 破坏和分解的作用。 ●风化分类：物理、化学、生物风化作用。●风化影响因素：气候、地形、岩石性质。
梨园水电站左岸应急进场公路工程 施工图设计 (K19+000～K34+630) 工程地质勘察报告 一、前言 （一）任务依据和勘察目的、任务 1、任务依据 1）．《关于梨园水电站左岸应急进场公路设计的委托函》云金电建（2010）123号 2）．由云南省交通勘察设计研究院编制的《香格里拉至宁蒗段三级公路初步设计文件》 3）．云南省、丽江市及云南金沙江中游水电开发有限公司相关文件 2、勘察目的与任务 本阶段为详细地质勘察，目的是查清勘察范围内的工程、水文地质条件，为施工图设计提供完整、满足设计需要的工程地质资料，具体任务是：（1）、查明场地内地形地貌、地层岩性、地质构造及不良地质、特殊岩土的分布规律。 （2）、查明场地内工程有关岩土体的物理力学特征，为施工图设计提供可靠岩土参数。 （3）、查清场地内地表水及地下水水质类型及对砼的侵蚀性。 （4）、对场地稳定性及地震效应进行评价。 （5）、对场地内岩土体进行评价。 （6）、提出合理的工程措施建议。 （二）工程概况及勘察方法 1、工程概况 拟建公路工程梨园电站对外交通应急公路位于云南省丽江市迪庆藏族自治州与四川省木里藏族自治县俄亚纳族乡境内，参见地理位置图。 该段公路项目建设采用四级公路标准，设计时速为20公里/小时，单车道，路基全宽4.5米，桥涵设计荷载为公路-II级，泥结碎石路面。路线里程为K19+000～K34+630，全长15.723km，其中设有六处断链桩，如表1.1。交通极为不便。
拟建公路属于一般工程，工程重要性等级为三级工程；场地工程地质条件较复杂，地形起伏较大。特殊岩土有人工填土主要分布于既有道路两侧。区内构造发育，岩体较为破碎，普遍风化严重，坍滑现象较多，局部地段存在小型坡面泥石流现象。地下水以少量基岩风化裂隙水和土层孔隙潜水为主，但其对岩土体边坡 工程有一定的不利影响。据《建筑抗震设计规范》，拟建场地地震时可能引发滑坡、崩塌、泥石流等现象，属于对建筑抗震危险的地段；场地岩土种类较多，具有不均匀性，性质变化较大，属中等复杂地基等级。根据《岩土工程勘察规范》，本次岩土工程勘察确定为乙级。 2、勘察方法 本次勘察按三级公路两阶段施工图设计相应的详细工程地质勘察阶段进行，勘察范围为工程可能影响范围和所有桥涵、路基、路面、排水等工程。段内特殊岩土并不发育，地基基础较为稳定。但由于地震、构造和岩土体的因素，边坡稳定性相对较差，故本次勘察在分析既有资料和踏勘的基础上，确定着重查明边坡稳定性问题。天然地质剖面较多，场地交通极差，无进场进行地质钻探条件，勘察方法主要以现场地质调查测绘为主，辅以少量坑探。 本次勘察共投入地质技术人员3人，于10月21日开始现场地质调绘工作， 11月15日完成全部外业工作，基础资料于11月30日完成整编工作。 本次工程地质勘察共完成外业地质工作量见表1.2： （三）执行规范及标准 1、交公路发（1996）611号《公路基本建设工程投资估算编制办法》； 2、《公路工程地质勘察规范》（JTJ064--98） 3、《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30--2003） 4、《公路土工试验规程》（JTG H40--2007） 5、《公路工程水质分析操作规程》（JTJ 056--84） 6、《公路工程岩石试验规程》（JTG E41--2005） 7、《公路工程集料试验规程》（JTG E42--2005） 9、《公路工程技术标准》（JTG B01-2003） 10、《公路自然区划标准》（JTJ 003--86） 11、《公路建设项目环境影响评价规范》（JTG B03--2006） 12、《公路工程抗震设计规范》（JTJ 004--89） 13、《公路路基设计规范》（JTG D30--2004） 14、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63--2007） 15、《公路沥青路面设计规范》（JTG D50--2006） 16、《公路排水设计规范》（JTJ018--97） 17、《岩土工程勘察规范》（GB50021--2001） 18、《中国地震动参数区划图》（GB18306--2001） 19、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）(2008版)
地质剖面图的基本概念及制作方法 一．目的 1．了解地质剖面图的基本概念，学会编制地质剖面图。 2．掌握不整合在剖面图及平面图上的表现特点。 二．实习内容 （一）地质剖面图的基本概念 1）地质剖面图的定义：用规定的符号、花纹和颜色按一定的比例，沿一定的方向，表示一定的距离内，地下一定深度内地质现象的图件。地质剖面图分为实测剖面、信手剖面与图切剖面，但目前我们就了解两种。 2）地质剖面图的组成：地质剖面图由图名、比例尺（水平和垂直比例尺）、剖面方位、图例、责任表等组成。 （二）地质剖面图的编制方法 1）剖面线的选择：为了更好地反映图内的构造特征，剖面线应尽量选择垂直于地层走向、构造线方向，以及地层出露最完整，构造最清晰的地段。 2）剖面基线的选择：所谓的剖面基线是指剖面所反映深度的一条基准线。剖面基线的确定主要根据剖面线地形的起伏，比例尺的大小而定。 3）绘制剖面地形曲线。 4）投影地质界线 5）剖面方向与倾向夹角：ε=A(倾向)—C(剖面方向) 6）根据岩层产状勾绘地质界线（先不整合面以上的新地层，再不整合面以下的老地层） 7）整饰图件：图名、方位、图例、颜色等的标注，各单元的合理布置。一幅标准的剖面图各单元组成及布置如下。见插图6。
（三）不整合在地质图上的特点 1．平行不整合平行不整合在平面图上不整合线与新、老地层界线平行或重合，不整合面的产状与新、老地层产状相同。在平面图上用实线加虚线（新地层一端）表示，剖面图上用虚线表示。 2．角度不整合角度不整合在地质图与剖面图上的特点分两种情况： 1）当新、老地层的倾角不同，倾向大致相同时，不整合面（或界线）在平面图上与新、老地层大致平行，剖面图上与新地层平行、与老地层斜切。 2）当新、老地层的倾角与倾向均不同时，则不整合面（或界线）在平面图和剖面图上，均与新地层平行，与老地层斜切。见插图7 （四）勾绘角度不整合时注意事项： 1．先绘制不整合面界线，再绘制不整合面以上的新地层，最后绘制不整合面以下的老地层。 2．当不整合面以下的老地层界线被不整合面所切时，应将老地层的界线适当用虚线延长至剖面线，再将其交点投影到剖面线上。根据该交点的位置和老地层的倾角，可 在剖面图上勾绘出老地层的界线。见插图8。 3．当面方向与岩层垂直或基本垂直时，剖面图上的岩层界线按真倾角绘制。若剖面线方向与岩层走向不垂直时，二者所夹锐角<80o时，剖面图上岩层界线应按视倾角绘 制。 4．地质剖面图的比例尺一般要与地形图相同，如需放大，则水平比例尺也一致放大，避免歪曲剖面地形和岩层倾角。如在特殊情况下，也可只放大垂直比例尺，但要变 换岩层倾角。
10公路工程地质勘察 本章要点 公路路基、桥梁、隧道工程地质勘察主要内容、方法与报告编制。 学习目标 通过学习本章内容，掌握公路路基、桥梁、隧道工程地质勘察的基本方法。 10.1概述 10.1.1公路工程地质勘察的目的任务和阶段划分 公路工程地质勘察，就是运用地质、工程地质的理论和各种技术手段，实地调查、研究公路要穿越地带的工程地质条件。公路工程地质勘察的目的，是为公路选线、测设、施工和使用提供经济合理而又正确完整的工程地质资料。 公路工程地质勘察的任务，包括以下几项： 1.查明公路沿线的工程地质条件，如地形与地貌、地层与岩性、地质构造等情况； 2.在路线基本走向范围内，根据工程地质条件，优选路线方案，并对各路段可能布线的区间进行初勘； 3.对定线后的各路段的工程地质条件，作出定性和定量评价； 4.配合路线测设、施工，根据不同路段的工程地质条件，对路基、桥涵、挡防等工程建筑物类型、结构以及施工方法，提出可行性的建议； 5.对不良地质的路段进行开挖、切坡施工时和工程兴建后所要发生的变化，制订出相应的安全措施。 工程地质勘察应分阶段进行，常用的设计阶段与步骤有：可行性研究勘察、初步勘察和详细勘察。不同的测设阶段，对工程地质勘测工作有不同的要求，在广度、深度和重点等方面面是有差别的。其中可行性研究勘察应符合场地方案确定的要求；初步勘察应符合初步设计或扩大初步设计的要求；详细勘察应符合施工设计的要求。对工程地质条件复杂或有特殊施工要求的重要工程，还应进行施工勘察；对面积不大，工程地质条件简单的场地或有建筑经验的地区，可简化勘察阶段。 10.1.2公路工程地质勘察内容 一、新建公路工程地质勘察 （一）新建公路工程地质勘察的内容 1.路线工程地质勘察 主要查明与路线方案及路线布设有关的地质问题。选择地质条件相对良好的路线方案，在地形、地质条件复杂的地段，重点调查对路线方案与路线布设起控制作用的地质问题，确定路线的合理布设。 2.路基、路面工程地质勘察 亦称沿线地质土质调查。在初勘、定测阶段，根据选定的路线位置，对中线两侧一定范围的地带，进行详细的工程地质勘察，为路基路面的设计与施工提供工程地质和水文地质资料。
*********高速公路初步设计工程地质勘察要求 *******集团有限公司 *******高速公路工程设计项目部 *****年*****月
一、工程概况 ******** 二、勘察的主要依据 2.1执行技术标准 1.《公路工程地质勘察规范》（JTJ064—98） 2.《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007） 3.《公路土工试验规程》（JTJ051—93） 4.《公路路基设计规范》（JTG D30—2004） 5.《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017—96） 6.《公路工程抗震设计规范》（JTJ004—89） 7.《公路工程水质分析操作规程》（JTJ056—84） 2.2 参照标准 1.《建筑工程地质钻探技术标准》（JGI87—92） 2《原状土取样技术标准》（JGJ89—92） 3.《静力触探技术规则》（TBJ37—93） 4.《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112—87） 5.《铁路工程特殊岩土勘察规程》（TB10038—2001） 6.《铁路工程不良地质勘察规程》（TBl0027—2001） 7.《铁路工程物探规程》 8.《工程地质手册》（第三版） 9.《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001） 公路行业未明确的，执行工程地质、水文地质、工民建等行业的有关标准、规范、规程。
三、勘察目的与任务 1．初勘是根据工可报告推荐的路线走廊带，有针对性地进行工程地质勘察，对公路工程建筑场地做工程地质比选，为初步选定工程场地、设计方案和编制初步设计文件提供必需的工程地质依据。 2．根据设计需要，进一步查明场地的工程地质条件，并对方案进行比选，最终确定公路路线和构造物的布设位置。 3．查明路线沿线及各桥涵构造物地基的基本地质结构、工程地质及水文地质条件，对桥、隧、 路堤、路堑等构筑物设置的适宜性作出评价，对地基、边坡稳定性作出评价，对隧道围岩进行分类并对其工程性能作出评价。 4．查明沿线不良地质和特殊性岩土的类型、规模、空间分布、性质，做出定性和定量评价，给出处治的合理建议并提供设计所需的岩土参数。 5．查明沿线地表水、地下水的分特征及富有情况，并进行水质分析，判断其对建筑材料的腐蚀性。 6、查明沿线筑筑路材料及其物理力学参数，并进行储量估算及开采条件评价 四、勘察工作的一般技术要求 1 岩土分类 岩土分类同时执行路基和桥涵两个专业的分类原则。路基土的工程分类按照《公路土工试验规程》(JTJ051-93)之规定，路基土的工程分级按照《公路工程地质勘察规范》附录B 之规定，软土的划分按照《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》表3.1.1 之规定；桥涵土的工程分类按照《公路桥涵地基与基础设计规范》的规定。 2 工程地质调查和测绘 由于前期地调是基于路线大方案的基础之上，采用底图为1：10000地形图，而本次地调底图须要求采用1：2000地形图，对前期地调工作进行强化，加深其调绘精度，其目的是更加准确的查明路线走廊范围内的地形地貌、地质条件对路基、桥基以及其他构造物稳定性的影响并做出评价，初
注册道路工程师专业知识习题集：公路工程地质勘察 1.初步勘察时，某二级公路的特大桥，工程地质条件为复杂，桥位钻孔数量最少是（）个。 A.1 B. 3 C.5 D.7 2. 初步勘察时，隧道工程地质调绘应沿拟建隧道轴线及其两侧各不小于（）m的带状区域进行，调绘比例尺为1：（）。 A．100 , 2000 B．200 , 2000 C．100 , 10000 D．200 , 10000 3．桥梁基础埋置于覆盖层内时，勘探深度应至持力层或桩端以下不小于（）。 A. 1m B. 2m C. 3m D. 4m 4．遇到下列哪些情况之一时，应对岩体基本质量指标BQ进行修正（）。 A．有地下水B．高初始应力 C．钙质胶结物D．裂隙发育。 E．围岩稳定性受软弱结构面影响 5. 根据有关规范，单跨径不超过150m的三、四级公路上的特大桥、大桥的抗震设防等级为（）。 A. A类 B. B类 C. C类 D. D类 6. 根据天然孔隙比和有机质含量，软土可分为（）
A．残积土B．淤泥 C．泥炭质土D．膨胀土 E．泥炭 勘察规范小结： 各位考生好，纵览《公路工程勘察规范》的全本，我们发现，注册道路工程师能考的计算极少，因此主要是以专业基础知识考查的概率最大，案例题暂时还不会出题目。这部分工作在实际工作中，主要由注册岩土工程师承担，是故在复习的时候轻重要把握好，不要花费太多时间。 再者，复习这本规范的时候，考生要着重关注目录。它不同于别的规范。当试卷上有知识点出没的时候，考生只需要锁定关键性词汇，如岩土类别、工况、地形、地质、地貌等，然后对应于规范目录，快速寻找相应的章节。如果答案还没有出现，很可能在条文解释里。考生应最大程度降低做题的盲目性，以便腾出更多的时间攻克其它计算题。本期参考答案： 1. D 2. B 3. C 4. ABE 5. C 6. BCE
（建筑工程管理）第八章公路工程地质问题
工程建筑和工程地质条件(地质环境)相互作用、相互制约而引起的，对建筑本身的顺利施工和正常运行或对周围环境可能产生的影响的地质问题称为工程地质问题。 第壹节路基工程地质问题 路基所出现的各种软化、变形和整体失稳壹般称为路基病害。路基病害常和特殊的工程地质条件有关，其实质是路基工程地质问题。 壹、路基不均匀变形 路基不均匀变形以路基沉陷变形较为常见，但也包括鼓胀变形。除路基施工碾压不够外，特殊的工程地质条件常是主要原因。软土、湿陷性黄土、多年冻土、岩溶空洞和地下矿山采空区等分布区域的路基常出现路基沉陷变形，而在盐渍土和膨胀土分布地区的路基则出现不均匀鼓胀变形。 1、软土路基沉陷 软土具有强度低、压缩性高、含水量大和透水性小等不利的工程性质。在软土上修筑公路时，经常遇到软土地基压缩变形和地基剪切破坏带来路堤过大沉陷和破坏俩大工程问题。 软土地基处理方法壹般有换填法，抛石挤泥法，反压护道法，砂垫层法，预压、沙井或袋装沙井、挤密沙桩、塑料板等排水法，石灰、水泥或化学药剂加固法等。 2、黄土地基沉陷 黄土路基常出现路堤下沉、坡面冲刷、边坡滑塌和滑坡、冲沟侵蚀路基等工程病害。特别是湿陷性黄土浸水后结构迅速破坏而发生显著的附加下沉，工程病害更是经常发生而且强烈。 3、多年冻土路基变形 由于修筑公路破坏了多年冻土的水热平衡状态，吸热大于散热，多年冻土逐渐融化，引起路基基底发生不均匀沉陷，或由于水分向路基上部集聚而引起冻胀、翻浆。另外，路基下的冰丘、冰锥和季节活动层的冻融作用往往会使路基鼓胀，引起路基、路面的开裂和变形；当冰丘、冰锥溶解后，路基又发生不均匀沉陷。 4、膨胀土路基变形 膨胀土因特殊的工程性质对工程建筑产生多种危害，而且变形破坏具有反复性。在膨胀土地区，房屋建筑常普遍出现开裂变形；，路面常出现大范围、大幅度的随季节变化的波浪变形；路基常出现的病害有不均匀鼓胀和沉陷，沿路肩部位的纵裂和坍肩，在路堑边坡和路堤边坡的剥落、冲蚀、溜塌、坍滑和滑坡，有“逢堑必滑，无堤不坍”之说。 这些病害的产生必须具备俩个基本条件：壹是土具有胀缩特性，；二是水的渗入，。因此，控制填土的性质或改善土的胀缩性，减小路基、路面水的渗入，是防治膨胀土道路病害的重要手段。 5、盐渍土路基变形 影响路基盐胀的主要因素有土质、含盐类型、含盐量、土的含水量、土体密度、温度及其变化过程等。 空隙较小的粘性土和空隙较大的砂性土不利于水和盐分的迁移，对盐胀不利。壹般来讲，盐胀最为强烈的土为粉性土。 各种盐类中，以硫酸盐的胀缩最为明显，其中又以Na2SO4最强烈，氯盐和碳酸盐类的胀缩性较小。 6、岩溶和采空区路基沉陷 岩溶地区路基的主要工程地质问题有：由于地下洞穴顶板的坍塌，引起位于其上的路基及其附属构造无发生坍塌、下沉或开列；由于地下岩溶水的活动，或因地面水的消水洞穴阻塞，导致路基基底冒水、水淹路基、水冲路基以及隧道涌水等病害。 地下矿山采空区塌陷常造成地面大范围沉陷，给位于其上的公路带来路基路面变形和破坏。
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