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1、公路工程地质,单元一,第一章 绪 论,1.1工程地质学及其研究内容工程地质学(engineering geology):是研究人类工程活动与地质环境相互作用的一们学科。地质作用(geology effects)：在地质历史发展的过程中，促使地壳的组成物质、构造和地表形态不断变化的,作用，统称为地质作用。地质作用按其能量的不同，可以分为：内力地质作用和外力地质作用。,地质环境（工程地质条件）：土和岩石的工程性质、地质构造、地貌(geomorphy)、水文地质(geohydrology)、地质作用、自然地质现象(natural geologic hazards)和天然建筑材料。,人类工程活动和地质
2、环境的关系：相互制约、相互影响。本学科的基本任务:研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约关系，以便做到既能使工程建筑安全、经济、稳定，又能合理开发和保护地质环境。,研究方法：地质分析法力学分析法工程类比法实验法,1.2工程地质学的研究方法,注意各种方法的密切结合，即定性分析与定量分析相结合。,学科组成：工程岩土学、工程地质分析、工程地质勘察学习方法：理论联系实际，具体问题具体分析,1.3 工程地质学的学科组成及学习方法,工程地质学是把地质科学的基础理论应用于土木工程实践，通过工程地质勘察、勘探等方法，弄清建筑物的地质条件，为土木工程建筑的规划、设计、施工提供可靠的地质资料，并预测和论证工程建
3、筑和地质环境的相互作用，进而提出防治措施。,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6378.14KM，两极半径为6356.779KM。陆地面积占29.2%，海洋占70.8%。,第二章 岩石及其工程地质性质,2.1.1 地球的内部圈层构造外圈：大气圈(atmosphere)、水圈(lithosphere)和生物圈(biosphere)内圈：地壳(lithosphere)、地幔(mantle)和地核(core),地壳：平均厚度33KM，一般厚度1540KM，洋壳最薄，平均仅56KM。地幔：地球莫霍面以下、古登堡面以上的部分，厚度约为2900KM，主要由固体物质组成。分为上地
4、幔和下地幔。地核 地核是地球内部古登堡面以下至地心的部分，厚度为3500KM。分为外核和内核。,图2.1 地球内圈构造1,图2.1 地球内圈构造2,2.1.2 地质作用：在地质历史发展的过程中，促使地壳的组成物质、构造和地表形态不断变化的作用，统称为地质作用。地质作用按其能量的不同，可以分为：内力地质作用和外力地质作用。内力地质作用：由地球内部能（如地球的旋转能、重力能、放射性元素蜕变的热能等）所引起的地质作用，主要在地下深处，并可波及到地表。包括：地壳运动、地震作用、岩浆作用和变质作用。,2.1.2.2 外力地质作用：由地球范围以外的能源，如太阳的辐射能、日月的引力能等为主要能源在地表或地表
5、附近进行的地质作用。包括：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。,2.2 造岩矿物,岩石(rock)是在地质作用下产生的由一种或多种矿物以一定规律组成的自然集合体。岩石按成因分为：岩浆岩(igneous rock)、沉积岩(sedimentary rock)、变质岩(Metamorphic rock)三大类。,2.2.1 矿物的概念结晶矿物非结晶矿物2.2.2 矿物的（肉眼）鉴定特征2.2.2.1矿物的形态：矿物单体及同种矿物集合体的形态 显晶矿物 隐晶矿物,石英1,多彩的矿物,常见的一些矿物,方解石,2.2.2.2 矿物的主要物理性质,颜色：深色矿物、浅色矿物光泽：强弱等级金属、
6、半金属、金刚和玻璃。其它如：丝绢、油脂、蜡状、珍珠和土状。硬度：矿物抵抗刻划、研磨的能力。1,talc;2,gypsum;3,calcite;4,fluorite;5,apatite;6,orthoclase(feldspar);7,quartz;8,topaz;9,corundum;and 10,diamond.常见的造岩矿物（见P9）,解理和断口：解理：矿物受外力打击后，按一定方向裂开成光滑平面的性质。解理面、解理等级、解理组数；断口：如矿物受外力打击后，无固定方向的破裂并呈各种凹凸不平的断面（如贝壳、参差状等）。解理和断口互为消长。其它：密度、弹性、挠性，如滑石的滑腻感、方解石遇盐酸起泡
7、，石墨染手、磁性等。,三大类岩石的分布,2.3 岩浆岩,2.3.1 岩浆岩的成因与产状2.3.1.1 岩浆岩的成因 岩浆岩是由岩浆冷凝固结而形成的岩石。,火山,火山2,岩石成因分类：侵入岩（深成岩、浅成岩）喷出岩,岩浆岩产状,火山3,火山4,岩浆岩的产状岩基岩株岩盖和岩盆岩床岩脉火山锥,2.3.2岩浆岩的矿物成分 按矿物颜色分 深色矿物:黑云母、角闪石、辉石、橄榄石 浅色矿物：石英、正长石、斜长石、白云母 按SiO2含量分为：酸性、中性、基性和超基性,2.3.3 岩浆岩的结构 岩浆岩的结构是指组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、晶体形状及其相互结合的方式。1.结晶程度 全晶质结构、隐晶质结构、
8、玻璃质结构2.晶粒相对大小 等粒、不等粒（斑状、似斑状）结构,3.晶粒绝对大小 粗粒（粒径大于5mm）、中粒（粒径51mm）、细粒（粒径10.1mm）,2.3.4 岩浆岩的构造 岩浆岩的构造是指岩石中不同矿物颗粒集合体分布与排列的特征。1.块状构造2.流纹状构造3.气孔构造4.杏仁构造2.3.5 常见的岩浆岩,常见的岩浆岩,喷出岩,岩浆岩2,2.4 沉积岩,岩石循环圈,2.4.1 沉积岩的形成1.风化、剥蚀阶段2.搬运阶段3.沉积阶段4.硬结成岩阶段,2.4.2 沉积岩的矿物组成1.碎屑物质2.粘土物质3.化学沉积物质4.有机质及生物残骸,2.4.3 沉积岩的结构 沉积岩的结构是指沉积岩的组成
9、物质、颗粒大小、形状及结晶程度。1.碎屑结构：砾状、砂质、粉砂质结构2.泥质结构3.结晶结构4.生物结构,2.4.4 沉积岩的构造 沉积岩的构造是指沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。1.层理构造：水平、单斜、交错层理2.层面构造：波痕、泥裂、雨痕等3.结核4.生物成因构造,层理,2.4.5 沉积岩的分类和常见的沉积岩1.沉积岩的分类 根据沉积岩的组成成分、结构和形成条件分为：碎屑岩、粘土岩、化学岩及生物化学岩。,2.常见的沉积岩（1）碎屑岩类：火山碎屑岩、沉积碎屑岩（砾岩及角砾岩、砂岩、粉砂岩）（2）粘土岩类：泥岩、页岩（3）化学岩及生物化学岩：石灰岩、白云岩、泥灰岩,石灰岩,砂岩,泥岩
10、,2.6 变质岩,地壳中已形成的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩），由于地壳运动和岩浆运动，造成地质环境和物理化学条件的改变，处在高温、高压和其它化学因素的作用下，使岩石的成分、结构和构造发生一系列变化。由地球内力作用促使岩石发生矿物成分及结构构造变化的作用称为变质作用。由变质作用形成的岩石称为变质岩。,2.5.1 变质作用的因素及类型 根据变质作用的主要因素和地质条件分：1.接触变质2.区域变质3.混合岩化作用4.动力变质作用,2.5.2 变质岩的矿物成分共有矿物：石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石等；变质矿物：红柱石、绿泥石、滑石、蛇纹石、石榴子石、石墨等。2.5.3 变质岩的结构1.变余
11、结构2.变晶结构3.碎裂结构,2.5.4 变质岩的构造1.变余构造2.变成构造（1）板状构造（2）千枚构造（3）片状构造（4）片麻状构造（5）块状构造,2.6 岩石的工程地质性质,2.6.1 岩石工程性质的常用指标1.岩石的物理性质：重度、孔隙性2.岩石的水理性质：吸水性、透水性、溶解性、软化性、抗冻性,3.岩石的力学性质：（1）岩石的坚硬程度：硬质岩石、软质岩石（2）岩石的变形：弹性模量、变形模量和泊松比（3）岩石的强度：抗剪断强度、抗剪强度、抗切强度、抗拉强度,2.6.2 影响岩石工程地质性质的因素1.岩石的地质特征：（1）岩石的矿物成分（2）岩石的结构（3）岩石的构造,2.外部因素（1）水（2）风化程度2.6.3 常见岩石的工程地质性质1.岩浆岩2.沉积岩：砂岩、泥岩、石灰岩3.变质岩,作业,岩石小结：三大类岩石的分布、组成、结构构造、工程地质性质（列表）,地质年代表,
