岩土工程勘察描述员.ppt

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1、1,岩土工程勘察描述与记录,2,分两大部分,第一章 工程地质学基础知识第二章 野外描述,3,第一章 工程地质学基础知识,第一节 地球的形态第二节 地质作用第三节 岩土基础知识,4,第一节 地球的形态一、地球的外形,5,（一）、地球的形状,地球的形状地球是个三轴椭球体，赤道半径6378.16km，极半径6356.755km。陆地占地球表面积的29.1%，海洋占70.9%。,6,7,8,（二）地球的表面特征,按照高程和起伏特征，大陆表面分为山地、丘陵、平原、高原和盆地。山地是指高程大于500米，地形起伏较大、相对高差在200米以上的地区。按高程分为低山（500-1000m）、中山（1000-350

2、0m）、高山（3500-5000m）、最高山（5000m）。大陆最高点是珠穆朗玛峰，海拔8844.43m（2005年），最低点是死海，海拔-392m。丘陵：低于海拔500m，相对高差在200m以下的高地称为丘陵。,9,平原、高原和盆地,平原,是陆地上面积较大的平坦的地域，海拔一般在200米以下，相对高差一般不超过数十米。平原的类型较多，按其成因一般可分为构造平原、侵蚀平原和堆积平原。高原，海拔高度一般在600米以上，面积广大，地形开阔，周边以明显的陡坡为界，比较完整的大面积隆起地区称为高原。高原与平原的主要区别是海拔较高，它以完整的大面积隆起和较小的起伏区别于山地。盆地，是一种四周高（高原或山

3、脉）中间低（丘陵或平原）的地形。盆地主要有两种类型。一种是地壳构造运动形成的盆地，称为构造盆地。另一种是由冰川、流水、风和岩溶侵蚀形成的盆地，称为侵蚀盆地。中国陆地的主要地形即为高原和山地。,10,嵩 山,11,九寨沟,12,丘 陵,13,丘 陵,14,盆地,15,黄土高原,16,云贵高原,17,二、地球的构造,1、地球的外部圈层2、地球的内部圈层,18,1 地球的外部圈层,地球的外部圈层由三部分组成：大气圈水圈生物圈,19,2 地球的内部圈层,20,地壳：是莫霍面以上地球最表面的一层，很薄，厚度各处不一，一般为540 km，平均厚度陆地约为33km，海洋约为12km。主要由各种不均匀的岩石组

4、成：沉积岩花岗岩玄武岩等。绝大部分地震都发生在地壳内。造成地壳的岩石按成因分为岩浆岩、沉积岩、变质岩，就是常说的三大岩。,地球的内部圈层,21,地幔是莫霍面以下、古登堡面以上地球的中间一层，主要由固态物质组成，平均厚度约为2900km。主要由具有粘弹性性质的质地比较坚硬的橄榄岩组成。其上部存在一个约几百公里厚的软流圈。构造地质学中将软流圈以上的地幔和地壳合称为岩石圈。地幔内部的物质在热状态和不均衡压力作用下缓慢运动，可能是造成地壳运动的根源。,地球的内部圈层,22,地核是古登堡面至地心的部分，地球最里面的一层，半径约为3473km，是地球的核心部分。可分为外核（厚2100km）、过渡层和内核三

5、层，其主要构成物质是镍和铁。根据推测，外核可能处于液态，内核可能处于固态。,地球的内部圈层,23,三、地质构造,（一）、大地构造运动1、大地构造学说传统的大地构造学说主要有：板块学说（大陆漂移说、海底扩张说）、槽台说、地质力学学说。板块构造学说是在20世纪60年代兴起的，是在大陆漂移、海底扩张学说的基础上发展而来的，是当今最盛行的大地构造学说。板块学说将全球地壳划分为六大板块；太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块（包括澳洲）和南极洲板块。,24,六大板块示意图,25,板块学说六大板块演变历史,26,板块演变历史,27,北美洲板块和亚欧大陆板块之间的分界线，这里位于冰岛附近海域2

6、4.4米深处。这片海底遍布断层、裂谷、火山和海底热泉，地质活动非常频繁。这是因为北美和亚欧大陆两大板块在这里相互分离，速度达到每年2.5厘米,28,2 构造运动,板块演变是靠大的构造运动完成的。地质历史时期大的地壳运动有阜平运动、五台运动、吕梁运动、晋宁运动、加里东运动、海西运动、印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动等。,29,构造运动,对当代我国的地形地貌影响最大的运动是燕山运动、喜马拉雅运动。（1）燕山运动：侏罗纪和白垩纪期间（从1亿3000万年前开始，到7000万年前左右），中国广泛发生的地壳运动。在我国许多地区，地壳因为受到强有力的挤压，褶皱隆起，成为绵亘的山脉，北京附近的燕山，是典型的代

7、表，出现在这个时期的强烈的地壳运动，总的叫做燕山运动。今天我国地势起伏的大体轮廓，就是在燕山运动中初步奠定的。（2）喜马拉雅运动：新生代以来的造山运动被称之为“喜马拉雅运动”。中国现代地貌格局，所有高山、高原现今达到的海拔高度，主要是喜马拉雅运动的结果,造就了丰富多彩的现代地貌景观。诸如喜马拉雅山、青藏高原、九寨沟等。,30,龙门山断裂带,31,（二）地质年代,1、绝对地质年代主要根据岩石中所含放射性元素的蜕变来确定。比如碳14（C14）法、铀-铅（UPb）法、钾氩（K-Ar）法、锑-锶（RbSr）法、钐-钕（SmNd）法等。,32,地质年代,2、相当地质年代 指地层形成的先后顺序和地层的相对

8、新老关系。在地质工作中，常用 的是相当地质年代。隐性宙 太古代Ar、元古代Pt显性宙 古生代Pz、中生代Mz、新生代Kz 古生代 寒武纪、奥陶纪O、志留纪S、泥盆纪D、石炭纪C、二叠纪P、中生代 三叠纪T、侏罗纪J、白垩纪K、新生代 第三纪R、第四纪Q。第三纪 古近纪E、新近纪N 古近纪 古新世E1、始新世E2、渐新世E3 新近纪 中新世N1、上新世N2 第四纪 早更新世Q1、中更新世Q2、晚更新世Q3、全新世Q4。,33,地质年代表,34,确定地质年代方法地层层序法古生物层序法岩性对比法地层接触关系法,地质年代,35,地层单位,1、年代地层单位：与地质年代单位宙、代、纪、世、期相对应的是宇、

9、界、系、统、阶。如新生代 第四纪 晚更新世对应的年代地层单位为 新生界 第四系 上更新统 第三纪 古近纪、新近纪对应的年代地层单位为 是 古近系、新近系2、岩石地层单位 群：登封群(Ar),嵩山群（Pt1）,组：山西组（P1s）、太原组（C1t）、鹤壁组（N1h）段：上段、中段、下段,36,（三）地层接触关系,1、沉积岩之间的接触关系,整合接触,平行不整合接触,不整合接触,37,沉积岩之间的接触关系,（1）整合接触 沉积岩的沉积次序是衔接的、产状是彼此平行的，在形成的年代上也是顺次连续的，岩层之间的这种接触关系称为整合接触。（2）不整合接触 如沉积过程发生间断，形成年代不相连续的岩层重叠在一起

10、，中间发生间断期，岩层之间的这种接触关系称为不整合接触关系。存在于接触面之间因沉积间断而形成的剥蚀面，称为不整合面。不整合有不同类型，基本的有平行不整合和角度不整合。平行不整合 不整合面上下两套岩层形成的年代不连续，缺失沉积间断期的岩层，但彼此的产状基本上是一致的，看起来貌似整合接触，所以也称假整合。角度不整合 角度不整合又称斜交不整合。角度不整合不仅不整合面上下两套岩层的地质年代不连续，而且两者的产状也不一致，下伏岩层在接受新的沉积前发生过褶皱变动，与不整合面相交有一定角度。,38,不整合识别标志,1、平行不整合：A、上下地层间缺失某些地层及化石带。B、地层厚度，特别是接触面相邻层的厚度在一

11、定范围内有明显的横向变化，反映接触面起伏不平。C、接触面有风化壳的痕迹，残存在底砾岩，古址等。2、角度不整合：A、上下地层产状有明显差异，若走向相近则倾角不同。B、上下地层的褶皱、断裂、劈理等构造的类型、方位、期次、强度不同；C、上下地层经受的变质作用及岩浆活动的期次、强度、类型及特征不同。,39,2、沉积岩与岩浆岩之间的接触关系,侵入接触,沉积接触,40,3、沉积岩与岩浆岩之间的接触关系,（1）.侵入接触 岩浆侵入体侵入于沉积岩之中，使围岩发生变质，说明岩浆体形成年代晚于沉积岩层的形成年代。（2）.沉积接触 岩浆岩形成后又经过长期风化剥蚀，在剥蚀面上又形成新的沉积岩层，剥蚀面上的沉积岩层无变

12、质现象，说明岩浆体形成年代早于沉积岩层的形成年代。另外还有后期插入早起生成的岩浆岩中的接触关系-穿插接触。,41,（四）地质构造,地质构造定义：把构造变动在岩层和岩体中遗留下来的永久性的变形、变位，称为地质构造。包括水平构造、倾斜构造、褶皱构造、断裂构造。水平构造：将倾角小于5度的岩层称为水平构造，又称 水平岩层。倾斜构造：由于地壳运动使原始水平的岩层发生倾斜，岩层层面与 水平面有一定夹角的岩层称为倾 斜构造，又称倾斜岩层.在一定地区内同一 方向倾斜和倾角基本一致的岩层称为 单斜构造（单斜岩层）。褶皱构造：组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其联系性的构造。断

13、裂构造：构成地壳的岩层，受外力作用后发生变形，当变形达到一定程度后，岩层的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小不一样的断裂。称为断裂构造。,42,岩层的产状表示方法,岩层产状三要素：走向、倾向、倾角（1）方位角表示法一般记录倾向和倾角，如20535，即倾向为南西205，倾角35，其走向则为NW65或SE65。（2）象限角表示法一般测记走向、倾向和倾角，如N65W35SW，即走向为北偏西65，倾角为35，向南西倾斜。,43,岩层产状的量测方法,气泡聚中,气泡聚中,44,岩层产状的量测方法,45,褶皱构造,褶皱构造：组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而又未丧失其连续性的

14、构造。褶皱构造中的一个弯曲称为一个褶曲。褶曲要素：核、翼、轴面、轴、转折端、枢纽等.褶曲的基本形态是背斜和向斜.根据褶皱轴面产状，可分为直立褶皱、斜歪褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱、翻卷褶皱.,46,褶皱要素,47,褶皱-背斜 向斜,48,褶 皱,背斜,向斜,49,褶皱的野外识别,褶皱存在的根本标志是在岩层倾向方向上相同年代的地层作对称的重复排列。根据地层的相对年龄识别背斜和向斜，背斜核部的地层较两侧老，向斜核部的地层较其两翼新，据此判别背斜和向斜。野外常采用穿越法和追索法判别、观察、研究大型褶皱。,50,断裂构造,断裂构造包括节理和断层。（1）节 理：节理是指岩层受力断开后，裂隙两侧岩石没有明显的

15、相对位移的断裂构造。简单解释就是岩石在自然条件下形成的的裂纹或裂缝。节理的类型：节理按成因分为原生节理、构造节理和表生节理。根据节理的力学性质，可把构造节理分为剪节理和张节理两类。节理的调查统计方法：应调查节理的成因类型力学性质；节理的组数、密度、产状；节理的张开度、长度、节理面的粗糙度；节理的充填物及其厚度、含水情况；最后进行节理发育程度分级。分四级：节理不发育、较发育、发育、很发育。,51,节理玫瑰花图节理的常用统计方法是节理玫瑰花图。,52,节理和解理的区别节理是指岩石受力形成的没有发生显著位移的破裂；解理是指矿物受到外力作用以后，沿一定的结晶学方向，在晶体表面形成的光滑表面。节理和裂隙

16、的区别：节理岩体两侧未发生显著相对位移的破裂；裂隙坚硬岩体呈裂缝状的间隙。个人理解,节理一般是闭合的,裂隙一般是有张开度的，裂隙是地貌学和水文地质学的名词，构造地质学一般称为节理。,53,断 层,断层是岩体受力作用断裂后，两侧岩石沿断裂面发生了显著位移的断裂构造。断层的要素：断层的基本组成部分叫断层的要素，主要有断层面、断层线、断盘、断距等。、-断盘-断层面-断层线,54,断层的基本类型：,按断层两盘相对运动分为正断层、逆断层、平移断层。正断层 逆断层平面图表示图例：正断层 逆断层 平移断层 断层的组合类型：阶梯状断层、地堑与地垒、叠瓦状构造见（见教材P18图1-10）,55,左旋平移断层,平

17、移断层,右旋平移断层,56,断层的野外识别标志（P18）,构造线和地质体的不连续；地层的缺失和重复；断层面（带）的构造特征：擦痕、阶步、镜面，构造岩（角砾岩、糜棱岩），牵引现象。地貌标志：断层崖，断层湖、断层泉，错断的山脊、急转的河流。,57,擦痕与阶步,58,全新活动断裂,全新活动断裂是指在全新地质时期（1万年）内有过地震活动或近期正在活动，在今后一百年可能继续活动的断裂。全新活动断裂对建筑场地的稳定性影响很大。如：2008年5月12日汶川8.0级地震发生在龙门山大断裂。2010年10月24日、2011年3月8日分别在周口太康县、扶沟县、西华县交界发生4.7级、4.3级地震，发震断裂均为许昌

18、太康断裂。豫北地区盘古寺新乡断裂、汤西断裂、汤东断裂等，受此影响，新乡、安阳、鹤壁等地抗震设防烈度都是8度。,59,汶川地震-龙门山断裂带,60,河南省主要活动断裂（一）,.汤西断裂断裂南起新乡市西侧，向北延伸经青羊口，北至汤阴宜沟附近，全长90km。走向30，倾向SE，地表倾角6070，正断层。为晚更新世活动断裂。.汤东断裂断裂长约100km。走向30，倾向NW，倾角5060，正断层为主。为晚更新世活动断裂。.长垣断裂该断裂北起山东卫城，经长垣，南到封丘。走向NNE,倾向SE,倾角50。西盘上升，东盘下降，断距达2000m，为正断层。为早、中更新世断裂。.聊兰断裂该断裂南起兰考县，向北经范县

19、、聊城至韩屯转向北东，全长约360km。断裂走向2030，倾向NW，倾角5070，为正断层。是一条晚更新世全新世早期活动的断裂。.盘古寺新乡断裂该断裂带位于太行山南麓。西起克井盆地以西，向东经柏山至新乡郎公庙附近，全长约160km。为早、中更新世活动断裂。,61,河南省主要活动断裂（二）,.新乡商丘断裂西起新乡北，向南东方向延伸，经延津、封丘、兰考、民权、商丘、夏邑延入安徽境内，长达250km。呈左旋扭动正断层，北盘上升，南盘下降，属早、中更新世断裂。.封门口五指岭断裂总体走向NW，该断裂基本上以黄河为界分为两段，北西段为封门口断裂，南东段为五指岭断裂，全长约100km。为中更新世活动断裂。.

20、曹县断裂断裂自太康起，向东北经睢县，到曹县东北止。呈NNE向展布，全长约140km。倾向NW，正断层，西北盘下降，东南盘上升，断差达200m左右。对第四纪地层的沉积有控制作用。.许昌太康断裂断裂西起许昌，向东经鄢陵、太康，直到柘城西北，长约120km。该断层总体走向近东西，倾向S，正断层。是太康隆起与周口坳陷的边界断裂，并控制了周口坳陷内新生界地层的沉积。2010年10月24日周口市太康县、扶沟县、西华县交界发生4.7级地震，2011年3月8日周口4.3级地震的发震断裂。,62,郑州地区主要断裂,63,郑州市构造图,64,第二节 地质作用,一、外力地质作用：主要发生在地表，是由地球外部的能量引

21、起的。外力作用的方式概况为5种：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、成岩作用。二、内力地质作用：是由地球内部的能量如地球的转动能、重力能和放射能引起的，主要在地壳和地幔内部进行。内力作用包括：地壳运动、岩浆作用、变质作用、地震4种。,65,我国的陆地地貌习惯上划分为平原、丘陵、山地、高原和盆地五大形态类型。岩土工程勘察中经常遇到的地貌类型有：构造剥蚀地貌，地貌单元为山地、丘陵、剥蚀残山、剥蚀准平原。山麓斜坡堆积地貌，主要地貌单元有洪积扇、坡积裙、山前平原、山间凹地。河流侵蚀堆积地貌，主要地貌单元有河谷、河床、河漫滩、阶地、谷岸、河间地块。河流堆积地貌单元有冲积平原和河口三角洲。大陆静水沉积

22、地貌单元有湖泊平原和沼泽地。大陆构造-剥蚀地貌，地貌单元有构造平原、黄土塬、梁、峁。岩溶地貌，岩溶盆地、峰林、石芽残丘和溶蚀准平原。海成地貌、风成地貌和冰川地貌。,三、地貌单元的分类,66,常见的地貌单元分类,河南省内勘察中经常遇到的地貌类型主要有山地、丘陵，洪积扇、坡积裙、山前平原、山间凹地，河谷、河床、河漫滩、阶地，冲积平原，黄土塬、风积地貌。郑州地区地貌主要分为：中低山、丘陵岗地、黄河漫滩、黄河泛滥平原、河谷平原、山前冲洪积平原，条形龙岗凹地和黄土丘陵、黄土倾斜坡地。,67,郑州地区地貌类型分区图,68,河漫滩和河流阶地：河漫滩：靠近主槽、洪水时淹没、平水时出露的滩地称为河漫滩。阶地：就

23、是原来的老河漫滩，与现在的河流无关。每一级阶地包括阶地面和阶地斜坡两个组成单元，代表阶地发育过程中两个不同的时期。阶地的级数是从下而上按顺序排列的。把高于河漫滩的最低一级阶地称为一级阶地，向上依次为二级、三级阶地。,69,不良地质作用是指由地球内力或外力产生的对工程可能造成危害的的地质作用。包括岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降、活动断裂等。与不良地质现象的区别是是否造成危害。工程中需要查清的的还有对工程有影响的地下埋藏物，包括暗浜、古河道、古墓、孤石、人防工事等。,四、不良地质作用,70,第三节 岩土基础知识,一、岩石及其工程性质（一）矿物:矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用

24、下形成的，一般具有一定的化学成分、内部结构，从而具有一定的外表形态和物理性质的单质或化合物.单质体如黄金（Au）、金刚石（C），化合物如石英（SiO2）、长石(AlSi2O2)等等。按形成矿物的地质作用不同，矿物分为原生矿物、次生矿物和变质矿物三种成因类型。,71,1、矿物的形态,矿物的单体形态根据其内部构造特点，分为晶质体和非晶质体（晶体或非晶体）。结晶体还可以根据肉眼能否分辨分为显晶质和隐晶质。非晶体外表不具有固定的集合形态，如蛋白石、褐铁矿。,72,矿物的单体形态,石英 黄铁矿,73,矿物的集合体形态,矿物的集合体形态取决于它的单晶形态和它们的集合方式。按矿物结晶颗粒大小进行分类：肉眼可

25、辨认其颗粒的叫显晶质矿物集合体；不能辨认的叫隐晶质或非晶质矿物集合体。,74,矿物的集合体形态,75,矿物的集合体形态,石英晶簇,76,2、矿物的物理性质,矿物的物理性质主要有颜色、条痕、透明度、光泽、硬度、解理、断口和密度（比重）。是鉴别矿物的主要特征。,77,矿物的条痕(streak),条痕是矿物粉末的颜色。通常是指矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下的粉末的颜色。,方铅矿条痕色,高岭石条痕色,78,矿物的硬度,摩氏硬度：选定10种代表矿物为标准，依次是：1滑石 2石膏 3方解石 4萤石 5磷灰石6正长石 7石英 8黄玉 9刚玉 10金刚石摩氏硬度是相对硬度，逐级间的差值并不相等，如石英是滑石的

26、560倍，而金刚石是滑石的5000倍。在野外调查时，通常用指甲（2.02.5），铜钥匙3.0，铅笔刀5.05.5，窗玻璃5.5，钢刀刃6.07.0。,79,矿物的解理,根据解理产生的难易程度及其完好性，通常将其分为五级：(1)极完全解理(2)完全解理(3)中等解理(4)不完全解理(5)极不完全解理,80,矿物的断口,断口是指矿物晶体受力后将沿任意方向破裂而形成各种不平整的断面。显然，矿物的解理与断口产生的难易程度是互为消长的，解理完全时则不显断口，解理不完全时则断口显著。断口常呈一些特征的形状，但它不具对称性，不反映矿物的内部特征。断口只可作为鉴定矿物的辅助依据。矿物的断口，主要借助于其形状来

27、描述，常见的有：贝壳状断口，锯齿状断口，参差状断口，平坦状断口，土状断口，纤维状断口。,81,矿物的断口,82,（二）岩 石,岩石是指地球上部（地壳和上地幔）由各种地质作用形成的，由一种或几种矿物和天然玻璃组成的，具有稳定外形的固态集合体。岩石的种类岩石按其成因和形成过程看，分为三大类：火成岩（岩浆岩）沉积岩变质岩。就是常说的三大岩。,83,（三）岩浆岩,1、根据岩浆岩中SiO2含量多少分为四大类：超基性岩：SiO2含量65%，代表性岩石：流纹岩、花岗岩。按岩浆岩形成条件即岩浆冷凝固结环境分为：侵入岩：浅成岩（伟晶岩）、深成岩（花岗岩）；喷出岩（火山岩）：代表性岩石：安山岩、玄武岩。（岩浆岩分

28、类表1-3教材30页）,84,2、岩浆岩的结构,按岩石中矿物结晶程度划分：全晶质结构：岩石全部由结晶质矿物组成。如花岗岩、闪长岩等。半晶质结构：岩石由结晶质矿物和非晶质矿物组成，多见于浅成岩和 喷出岩。如流纹岩等。非晶质结构：岩石全部由非结晶质矿物组成。如黑耀岩等。按岩石中矿物颗粒绝对大小划分：显晶质结构、隐晶质结构、玻璃质结构显晶质：粗粒、中粒、细粒、微粒按岩石中矿物颗粒相对大小划分：等粒结构、不等粒结构、斑状结构和似斑状结构,85,3、岩浆岩的构造,块状构造：岩石中矿物均匀分布，无定向排列现象，岩石成均匀致密的块体。流纹构造：岩石中不同颜色的条纹、拉长的气孔和长条形矿物，按一定方向排列形成

29、的构造。气孔构造：岩浆喷出地面迅速冷凝过程中，岩浆中所含气体或挥发性物质从岩浆中溢出后，在岩石中形成的大小不一的气孔。杏仁状构造：具有气孔状构造的岩石，气孔被次生矿物所充填形成的一种形似杏仁的构造。,86,（四）沉 积 岩,沉积岩的矿物组成：碎屑矿物、粘土矿物、化学沉积矿物、有机质及生物残骸沉积岩的胶结物：硅质胶结、铁质胶结、钙质胶结、泥质胶结在沉积岩的矿物组成中，粘土矿物、方解石、白云石、有机质等是沉积岩所特有的，是区别于岩浆岩的一个重要特征。,87,沉积岩的结构：碎屑结构（砂岩、砾岩）泥质结构（泥岩、页岩）化学结构（灰岩、白云岩）生物结构（珊瑚结构、贝壳结构）。沉积岩的主要构造：层理构造：

30、水平层理、单斜层理、交错层理、波状层理。层面构造：波痕、泥裂、雨痕。化石：动植物遗骸或遗迹。如恐龙蛋和恐龙足迹化石。结核：灰岩中的隧石结核。沉积岩的层理、层面构造和含有化石是沉积岩在构造上区别于岩浆岩的重要特征。,沉积岩的结构构造,88,沉积岩按成因分为碎屑岩类和生物化学岩碎屑岩类：火山碎屑岩：火山角砾岩、凝灰岩沉积碎屑岩：砾岩、砂岩、粉砂岩黏土岩类：泥岩、页岩化学及生物岩类：石膏、岩盐、石灰岩、磷质岩、铁质岩,沉积岩的分类,89,（五）变 质 岩,1、变质岩的结构变余结构、变晶结构、碎裂结构2、变质岩的构造板状构造：板岩千枚状构造：千枚岩片状构造：片岩片麻状构造：片麻岩块状构造：石英岩、大理

31、岩（教材38页）,90,3、变质岩的定名变质岩的分类和定名首先根据其构造特征，其次是其结构和矿物成分。鉴别变质岩时，首先观察岩石的构造，根据构造划分为片理构造和块状构造，然后根据片理特征和结构、矿物成分，确定岩石名称。如片麻岩：具典型的片麻状构造，主要矿物成分长石、石英及少量的黑云母、角闪石、辉石等一些变质矿物，矿物晶体粗大呈条带状分布，变晶结构或变余结构。大理岩：白色、灰白色，块状构造，变晶结构，矿物成分方解石、白云石等,91,二、岩石的工程地质性质,1、岩石的物理性质包括:（1）岩石的密度（2）岩石的相对密度（比重）（3）岩石的孔隙率（4）岩石的吸水率、饱水率,92,2、岩石的水理性质是岩

32、石与水作用时的性质。包括：（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：,93,3、岩石的力学性质包括：岩石的强度指标、变形指标。（1）岩石的强度指标：包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度。岩石的抗压强度、抗剪强度是评价岩石稳定性的重要指标。（2）岩石的变形指标弹性模量（E）：应力与弹性应变的比值称为岩石的弹性模量。变形模量（E0）：应力与总应变的比值称为岩石的变形模量。泊松比（）：岩石在轴向压力作用下的横向应变与纵向应变的比值，称为泊松比。岩石的泊松比一般0.20.4。,94,影响岩石工程地质性质的因素,影响岩石工程地质性质的因素归纳起来主要有：1、岩石的地质特

33、征，如岩石的矿物成分、结构、构造、成因等。2、岩石形成后所遭受外部因素的影响，如水的作用、风化作用及工程活动等。,95,第三节 岩土基础知识,三、土及其工程地质特性土是工程勘察的主要对象。绝大多数的建筑物均建设于第四系沉积物土层之上，建筑物的质量通过基础传递到地基土中。在建筑物基础设计施工之前，必须查清地基土的分布规律、物理力学性质等,96,（一）第四纪堆积物的成因类型,第四纪堆积物成因主要有：重力堆积、大陆流水堆积、海水堆积、地下水堆积、冰川堆积、风力堆积。河南省常见的成因类型有：残积，崩塌堆积、滑坡堆积，坡积、洪积、冲积、湖泊堆积、沼泽堆积，风积,97,（二）第四纪堆积物的基本特征,1、以

34、陆地沉积为主，出露地表以陆相为主，一 般未经成岩作用；2、具有松散性；3、具有多变性，沉积环境复杂，沉积层性质、结构和厚度迅速变化，水平方向和垂直方向 变化迅速；4、具有移动性，沉积时间短，未胶结成岩，受 各种营力影响，随时有被搬运、堆积的可 能，难以找出原始产状；5、常构成各种堆积地貌形态，并在各种地质单 元中呈现出有规律的变化。,98,（三）土及其工程地质特性,土的工程地质性质包括：土的物理性质、土的水理性质和土的力学性质。也有把物理性质和水理性质统称为物理性质。我们本次培训还按物理性质和水理性质分别进行讨论。土的工程地质特征主要取决于土的物质组成和结构特征。,99,（四）土的物质组成,1

35、、土的三相组成土是通常由固态相、液态相、气态相三个组成的物质。土的三相组成比例并不是恒定的，它随着环境的变化而变化。土的三相组成比例不同，土的状态和工程性质也随之各异，例如：固体气体（液体0）为干土。此时粘土呈坚硬状态，砂土呈松散状态。固体+气体液体为湿土，是一种非饱和土，此时粘土多为可塑状态。固体液体（气体0）为饱和土。此时粉细砂或粉土遇强烈地震，可能产生液化，而使工程遭受破坏；粘土地基受建筑荷载作用发生沉降需十几年才能稳定。,气体,水,土 粒,土的三相组成示意图,100,2、土 的 粒 组,四个粒组：砾石粒组（粒径2mm），砂粒组（粒径20.1mm），粉粒组（粒径0.10.005mm），黏

36、粒组（粒径0.005mm）。,101,颗 粒 累 积 曲 线,(1)级配良好的土，多数粒径分布曲线呈光滑下凹的型式，坡度较缓，土粒大小连续能同时满足Cu5及Cc=13的条件；(2)级配不良的土。土的粒径分布曲线坡度较陡或曲线虽然较缓但其曲线不连续，不能同时满足Cu5和Cc13两个条件。,级配曲线上：d60 与d10的比值称为不均匀系数Cu;Cc为土的曲率系数。,102,（1）不溶于水、亲水性弱的岩石碎屑和原生矿物主要由岩浆岩、变质岩经剥蚀和搬运而沉积的产物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石等。常形成较粗的颗粒，是大多数土尤其是砂土的主要组成部分。（2）不溶于水、亲水性强的次生矿物土中的次生矿物

37、主要是黏土矿物。黏土矿物可以分为高岭石、伊利石和蒙脱石三种类型。高岭石的主要特征是颗粒较粗，亲水能力差；蒙脱石的主要特征是颗粒细微，遇水膨胀，亲能力强。伊利石的特征介于二者之间。（3）溶于水的次生矿物主要是不同程度溶于水的盐类。难溶盐类：方解石、白云石，长期作用下逐步溶解形成钙质结核等。中溶盐类：石膏等。易溶盐类：钠盐、钾盐等。,3、土 的 矿 物 成 分,103,(1)结合水：结合水是指在土颗粒表面静电引力作用范围内的水。结合水又可分为强结合水和弱结合水。(2)自由水：自由水指不受土粒表面电荷电场影响的水。它的性质和普通水一样，能传递静水压力，具有溶解能力。自由水按移动时所受作用力的不同，可

38、分为重力水和毛细水两类。,4、土 的 液 相（水）,104,土的结构类型有下列几种：散粒结构团聚结构 按粒度和团聚体排列的形式团聚结构分为 蜂窝状、骨架状、基质状、紊流状、层流状、伪球状和海绵状等类型。,5、土 的 结 构,105,6、土的构造,层状构造:土粒在沉积过程中，由于不同阶段沉积的土的物质成分、粒径大小或颜色不同，沿竖向呈现层状特征。常见的有水平层理和交错层理(常带有夹层、尖灭和透镜体等产状)。分散构造:在搬运和沉积过程中，土层中的土粒分布均匀，性质相近，呈现分散构造。裂隙构造:土体被许多不连续的小裂隙所分割，裂隙中往往充填着盐类沉淀物。结核状构造：在细粒土中混有粗颗粒或各种结核的构

39、造属结核状构造。如含礓石的粉质粘土、含砾石的冰责粘土等。通常分散构造的工程性质最好。结核状构造工程性质好坏取决于细粒土部分。裂隙状构造中，因裂隙强度低、渗透性大，工程性质差。,106,表征土的物态特征的指标有：天然密度、干密度、含水率、孔隙率、孔隙比、饱和度、土粒比重。确定土三相量比例关系的基本关系指标是：土的密度、土粒比重和含水量。需要通过土的密度试验、土粒比重试验、土含水量试验确定基本指标。其他物性指标可以通过相应的公式计算取得。,（五）土的物理性质,107,（六）土的水理性质,土的水理性质包括：黏性土的稠度、塑性、膨胀、收缩、崩解以及土的透水性和毛管性。,108,黏性土的稠度,黏性土的稠

40、度指的是粘性土的液限、塑限（由实验室测得）及由这两个指标计算得来的液性指数和塑性指数。液限wL()：粘性土呈液态与塑态之间的分界含水量称为液限；塑限wP()：粘性土呈塑态与半固态之间的分界含水量称为塑限；缩限ws()：粘性土呈半固态与固态之间的分界含水量称为缩限。塑性指数液性指数,109,渗透：由于土体本身具有连续的孔隙，如果存在水位差的作用，水就会透过土体孔隙而发生孔隙内的流动。土具有被水透过的性能称为土的渗透性。,土的透水性,110,达西渗透定律,达西(Darcy)渗透定律：渗透速度：或 渗流量为：对粘性土：,111,渗透系数的测定,渗透系数的测定现场抽水实验：稳定流 非稳定流现场渗水（渗

41、坑）试验室内试验：常水头试验：在整个试验过程中，水头保持不变。常水头法适用于透水性强的无粘性土。变水头试验：在整个试验过程中，水头是随着时间而变化的。变水头法适用于透水性弱的粘性土。,112,各种土的渗透系数参考值（cm/s）,致密粘土 10-7粉质粘土 10-610-7粉土、裂隙粘土 10-410-6粉砂、细砂 10-310-4中砂 10-110-2粗砂、砾石 10210-1,113,孔隙水应力和有效应力,把饱和土体中由孔隙水来承担或传递的应力定义为孔隙水应力，常以u表示把通过粒间的接触面传递的应力称为有效应力。饱和土层中垂直方向所受的总应力等于孔隙水应力与有效应力之和。只有有效应力才能使土

42、体产生压缩（或固结）和强度。,114,（七）土的结构特性,1.灵敏度灵敏度是粘性土的原状土无侧限抗压强度与原土结构完全破坏的重塑土的无侧限抗压强度的比值，称为灵敏度St。灵敏度反映粘性土结构性的强弱。根据灵敏度的数值大小可分为3 类土：低灵敏土 042.触变性结构受破坏，强度降低以后的土，若静置不动，则土颗粒和水分子及离子会重新组合排列，形成新的结构，强度又得到一定程度的恢复。这种含水量和密度不变，土因重塑而软化，又因静置而逐渐硬化，强度有所恢复的性质，称为土的触变性。,115,土的力学性质,决定地基变形、以至失稳危险性的主要因素：上部荷载的性质、大小、分布面积、形状及时间因素地基土的力学性质

43、：变形、强度,116,基本概念：压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。固体土粒和水的可压缩量小，土的压缩可视为土中孔隙体积的减小。土的固结：土的压缩随时间而增长的过程叫土的固结。无粘性土：透水性大，固结快。粘性土：透水性小，固结慢。对于饱和软粘性土，土的固结问题十分重要。,变形压缩性,117,变形压缩性,室内压缩实验：,压缩仪的压缩容器简图,压缩试验时，用金属环刀切取保持天然结构的原状土样，并置于圆筒形压缩容器的刚性护环内，土样上下各垫有一块透水石，土样受压后土中水可以自由排出。由于金属环刀和刚性护环的限制，土样在压力作用下只可能发生竖向压缩，而无侧向变形。土样在天然状态下或经人工饱和后，进行

44、逐级加压固结，以便测定各级压力户作用下土样压缩稳定后的孔隙比变化。,118,土的孔隙比与相应压力的关系曲线，即土的压缩曲线。压缩曲线两种方法绘制：直角坐标系；双对数坐标系在常规试验中，一般按P0.05、0.1、0.2、0.3、0.4MPa五级加荷；试验时以较小的压力开始，采取小增量多级加荷，并加到较大的荷载(例如1-1.6MPa)为止。,土的压缩曲线,119,压缩系数,压缩性不同的土，其压缩曲线的形状是不一样的。曲线愈陡说明随着压力的增加，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高.所以，曲线上任一点的切线斜率就表示了相应压力作用下土的压缩性，称为压缩系数。压缩系数越大，压缩性越高。,120,评

45、定土的压缩性,用压缩系数来评定土的压缩性：0.1MPa-1时，属低压缩性土0.10.5MPa-1时，属中压缩性土0.5MPa-1时，属高压缩性土,121,压缩指数,土的e-p曲线改绘成半对数压缩曲线e-logp时，它的后段接近直线。其斜率Cc称为土的压缩指数压缩指数Cc值越大，压缩性越高。在直线段范围内并不随压力而变，试验时要求斜率确定得很仔细，否则出入很大。低压缩性土的Cc值一般小于0.2，Cc值大于0.4一般属于高压缩性土。,122,压缩模量,完全侧限条件下的竖向附加压应力与相应的应变增量之比值.叫压缩模量值越小，压缩性越高。,为了便于比较和应用，通常采用压力段p10.1MPa和p20.2

46、MPa所得的压缩模量,123,土的抗剪强度,土体在通常应力状态下的破坏，表现为塑性破坏，或称剪切破坏。抗剪指标包括粘聚力C和内摩擦角。所以，土的强度问题实质上是土的抗剪强度问题。,124,无粘性土的抗剪强度,无粘性土的抗剪强度,粘性土的抗剪强度,无粘性土的抗剪强度不但决定于内摩擦角的大小，而且还随正压应力的增加而增加，而内摩擦角的大小与无粘性土的密实度、土颗粒大小、形状、粗糙度和矿物成分、以及粒径级配的好坏程度等因素都有关，无黏性土的密实度愈大、土颗粒愈大、形状愈不规则、表而愈粗糙、级配愈好，则内摩擦角愈大。此外，无枯性土的含水量对内摩擦角的影响是水分在较粗颗粒之间起滑润作用，使摩阻力降低。,

47、不过原点,125,无粘性土的抗剪强度,颗粒间的摩擦阻力,颗粒间的滑动摩擦阻力,颗粒间的机械咬合力,取,决,无粘性土的抗剪强度大小,取,决,颗粒大小级配状况密实度颗粒形状粗糙程度,126,粘性土的抗剪强度,颗粒间的摩擦阻力,取,决,土的粘聚力是土粒间胶结作用和各种物理化学键作用的结果,取,决,土的粘聚力,土的粘聚力的大小,土的矿物成分,压密程度,127,抗剪强度指标,在一定试验条件下得出的内聚力和内摩擦角一般能反映土抗剪强度的大小，故称为土的抗剪强度指标（C）。无粘性土：粘聚力C0，是因为它无粘聚性；为内摩擦角。粘性土：粘聚力为C，为内摩擦角。,128,抗剪强度的库仑定律f=c十tan,129,

48、抗剪强度的测定方法,1、剪切试验：三轴剪、直剪；2、无测限抗压强度试验；3、十字板剪切实验；4、原位直剪试验,130,土的动力特性,土体在震动或机器基础等的振动作用下，土体会发生一系列不同于静力作用下的物理力学现象。一般而言，土体在动荷载作用下抗剪强度将有所降低。并且往往产生附加变形。土体在动荷载作用下抗剪强度降低及变形增大的幅度除取决于土的类别和状态等特性外，还与动荷载的振幅、频率及震动(或振动)加速度有关。,131,四、地下水的基本概念,1、含水层和隔水层含水层是指能够给出并透过相当数量重力水的岩土层（如碎石土和砂土）；隔水层是指不能给出并透过水的岩土层（黏土和泥岩等）。2、地下水的类型（

49、1）按埋藏条件分为上层滞水、潜水、承压水。上层滞水：包气带中局部隔水层之上的重力水。潜水：埋藏在地面下第一个稳定隔水层之上具有自由水面的重力水叫潜水。承压水：充满于两个稳定的隔水层间的重力水称为承压水。（2）按含水层的性质分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。孔隙水：存在于松散岩土层的孔隙中，包括第四系和基岩风化壳。裂隙水：埋藏在坚硬岩石裂隙中的地下水称为裂隙水。岩溶水：埋藏于岩溶溶隙中的重力水称为岩溶水。,132,第二章 野外描述,第一节 野外描述的重要性第二节 岩土的工程地质分类第三节 岩土的野外鉴定与描述,133,第一节 野外描述的基本要求,一、重要性第一是具备相应的专业素质：理论知识、实践经验、

50、掌握规范 第二是要具备良好的道德素质：职业素养、个人操守、制度约束如何保证原始记录的准确性？第一，要有正确的态度，实事求是，杜绝造假。第二，要有正确的方法、手段。第三，要做好记录。第四，要做好检查、监督。记录重点：对天然地基浅基础：地基持力层和下卧层；对桩基：桩基持力层和影响成桩可行性的土层；基坑：基坑开挖支护范围的土层,134,二、野外钻探记录的基本要求,1、野外记录应由经过专业培训的人员承担，持证上岗；记录应真实及时，准确、完整、规范。按钻进回次逐段填写，严禁事后追记。2、记录应保持清晰、妥善保存，不得丢失、损毁。3、记录应采用黑色铅笔，也可用不易褪色的墨水笔。记录不得涂改，更正应采用划改