工程地质与土力学教案(12造价)

《工程地质与土力学》第1页工程造价教研室苏静伊湖南水利水电职业技术学院HunanHydroelectricVocationalTechnologyCollege工程地质与土力学教案2012~2013学年第1学期所属教研室造价教研室课程名称土力学与工程地质课程类型专业基础课教材名称工程地质与土力学出版社及出版时间黄河水利出版社参考教材土工试验规程1999课程教学总学时数64考试类型考试专业造价工程年级、班级主讲教师水利建筑工程系编《工程地质与土力学》第2页工程造价教研室苏静伊第1次课执行记录日期9月4号9月4号星期三三检查签字班级12造价3班12造价4班节次1、23、4课程内容绪论造岩矿物课程类型√理论实训知识目标能力目标了解工程地质学、土力学的概念、研究内容；理解地基基础的含义；掌握工程地质问题，地基基础。了解矿物与造岩矿物的概念；理解矿物的物理性质；掌握主要造岩矿物肉眼鉴定特征。教学重点与难点重点：工程地质问题，地基基础的概念。矿物的物理性质及常见矿物的识别；难点：工程地质问题，地基基础的概念。常见矿物的肉眼鉴别。；主要教学方法理论教学，多媒体演示，案例法教学环节时间分配1.课堂教学时间70’3.练习时间10’2.实训教学时间4.归纳小结时间10’教学后记用多媒体演示地基基础的事故案例,及矿物的图片,使抽象概念变得直观具体,易于理解接受,教学效果很好.课外作业1.地球的内部构造分为哪几部分？分界面叫什么？构成地壳的主要化学元素有哪些？2.矿物有哪些鉴定特征？常见的造岩矿物有哪几种？《工程地质与土力学》第3页工程造价教研室苏静伊绪论0.1工程地质学与土力学的研究对象和任务工程地质学是地质学的一个分支，是专门研究与工程设计、施工和正常运用有关的地质问题的科学。而土力学则是力学的一个分支，主要研究与工程建设有关的土的应力、变形、强度、渗流及长期稳定性的一门学科。然而它们的研究目的又是相同的，即都是为了保证建筑物地基的岩体、土体稳定和建筑物的正常使用提供可靠的地质论证和力学计算依据。因此这两门学科在工程实践中也是互相依存、互相渗透、互相结合的。1．工程地质学的作用和任务工程地质工作的任务是：查明建筑区的工程地质条件，预测可能出现的工程地质问题，并提出解决这些问题的建议和方案，为工程设计、施工和正常运用提供可靠的地质资料，以保证建筑物修建得经济合理和安全可靠。所谓工程地质条件，即是指地形、地貌、地层岩性、地质构造、水文地质、物理地质作用和天然建筑材料等与工程建设有关的地质条件。2．土力学的作用与任务土力学的研究对象是土，是专门解决工程中有关土的问题的学科。土是岩石风化的产物，其性质复杂多变，修筑工程建筑物时，土作为地基或建筑材料使用以及充当周围介质，都必须全面研究分析土的物理力学性质和土的渗透、变形、强度和稳定的特性，要求作用在地基上的荷载强度不超过地基的承载力，保证地基在防止剪切破坏方面有足够的安全系数。0.2本课程的基本内容与学习要求本课程是一门理论性和实践性较强的课程，作为一门职业技术课，它一方面是提高学生自身职业能力的基础，另一方面也为将来的其他职业技术课如水工建筑物、水利工程施工、水利工程管理打下良好基础。1．基本内容1）了解岩石、地质构造、自然地质作用、地下水的基本概念及对水利工程建筑的影响。2）了解水利工程的工程地质条件及主要的工程地质问题。3）了解土的基本物理性质，即土的颗粒组成、密度、湿度、可塑性以及土所处的物理状态。了解土的力学性质，即土在外力作用下所表现的渗透性、压塑性和抗剪强度等及其指标的测定方法。4）掌握地基应力、变形和地基承载力以及挡土墙土压力计算原理和一般计算方法。5）了解水利工程的地基处理的方法和原理。2．学习要求由于本课程实践性较强，在学好基础理论的同时，对工程地质部分，应重视野外地质现象的观察、识别及其对水利工程建设的影响。对于土力学部分应注意各种计算方法的适用范围及简化、假设可能引起的误差范围，通过对土工试验规程的学习，掌握室内土工试验基本方法，了解野外原位测试的新技术，提高分析解决实际问题的能力。《工程地质与土力学》第4页工程造价教研室苏静伊0.3工程地质学与土力学的发展简况工程地质学与土力学是与工程建设紧密联系的两门学科，是随着国家经济建设的发展而发展的。工程建设需要学科理论，学科理论的发展离不开工程建设。21世纪人类将面对资源和环境这一严酷生存问题的挑战，各种各样岩土工程问题需要解决，这恰恰是青年学生将来要肩负的任务。第1章岩石及其工程地质性质1.1造岩矿物矿物是地壳中的化学元素经过自然化合作用而形成的。它是各种地质作用的产物，是岩石的基本组成部分。矿物都具有一定化学成分，可用化学式表达。如金刚石、石盐和石膏，它们的化学成分分别是C、NaCl、CaSO4·2H2O。矿物通常以固态存在地壳中，只有极少数呈液态（如石油、汞）和气体（如天然气）。固体矿物大多数为结晶体，又分为显晶质体和隐晶质体。少数矿物呈非晶质体其内部质点没有规律，不具有规则的几何外形。例如蛋白石(SiO2.nH2O)。又分为玻璃质体（火山作用形成的）和胶质体（沉淀作用形成的）。造岩矿物组成岩石主要成分的矿物称造岩矿物，它们占岩石中所有矿物的90%以上。自然界产出的矿物已知有3000多种，而组成岩石的主要矿物仅30多种，最常见的有石英、斜长石、正长石、白云母等等。1.1.2矿物的形态矿物的形态是指单个矿物和群体矿物的形态。是矿物成分、晶体构造和生成环境等综合影响的结果。1.矿物单体的形状矿物单体的形状是指矿物单个晶体的形状，主要有以下形状：①一向延伸型晶体；如柱状、针状②二向延展型晶体；如片状、板状、鳞片状③三向等长型晶体。如粒状，多为立方体、八面体等2.矿物集合体的形状自然界中绝大多数矿物是以集合体的形态出现，指的是同种矿物的不规则连生体。柱状、针状、纤维状集合体①显晶质集合体板状、片状集合体粒状集合体分泌体：如：玛瑙结核体：如：鲕状、豆状、肾状赤铁矿②隐晶和胶态集合体钟乳状体：如：方解石钟乳、葡萄状致密块状和土状块体：蛋白石、高岭土等1.1.3矿物的物理性质1.矿物的光学性质矿物的光学性质是指矿物对自然光的反射、折射和吸收等所呈现的光学现象。主要有：颜色、条痕、光泽和透明度。2.矿物的力学性质《工程地质与土力学》第5页工程造价教研室苏静伊指矿物矿物抵抗外力作用（刻划、打击、压拉等）所表现出来的性质。包括矿物的解理、断口、硬度。1.1.4主要造岩矿物鉴定特征地壳中发现的矿物有三千多种，但是常见矿物只有几十种，主要矿物不过十几种：⑴斜长石39%⑹云母5%⑾磁铁矿1.5％⑵钾长石12%⑺稀土矿物4.6%（＋钛铁矿）⑶石英12%⑻橄榄石3%其他矿物4.5%⑷辉石11%⑼方解石1.5%⑸角闪石5%⑽白云石0.9%常见矿物的特征：如石英、正长石、斜长石等。《工程地质与土力学》第6页工程造价教研室苏静伊第2次课执行记录日期9月6号9月6号星期五五检查签字班级12造价4班12造价3班节次1、23、4课程内容1.2岩浆岩课程类型√理论实训知识目标能力目标了解地球的圈层构造，岩浆岩的形成；理解岩浆岩的结构构造；掌握岩浆岩的分类定名及常见岩浆岩的肉眼鉴别。教学重点与难点重点：岩浆岩的结构构造，岩浆岩的分类定名及肉眼鉴别；难点：常见岩浆岩的分类定名及肉眼鉴别。主要教学方法理论教学，播放《火山》教学片教学环节时间分配1.课堂教学时间20’3.练习时间0’2.实训教学时间60’4.归纳小结时间10’教学后记通过播放《火山》教学片,对火山的喷发过程、岩浆岩的形成与产状，都有详尽的描述，生动直观,教学效果很好。课外作业1.什么是岩石？它同矿物有何关系？2.什么是岩浆岩的产状？侵入岩的产状都有哪些？3.岩浆岩有哪些结构类型，它们与成因有何联系？《工程地质与土力学》第7页工程造价教研室苏静伊1.2岩浆岩岩石——是由矿物按照一定规律组合起来的集合体。地壳是由各种不同的岩石组成，按照岩石的形成原因不同分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩。岩石的结构与构造不同的岩石具有不同的化学成份、矿物组成、颜色、结构、构造，是区别岩石类型的重要依据。1.岩石的结构（附照片）——指岩石中矿物之间的相互关系的反映，如等粒结构、斑状结构、显晶质结构等。2.岩石的构造（附照片）——指岩石中由于物质组成的差异或结构的差异所反映出的外观的总体特征。如气孔状构造、层状构造等。1.2.1岩浆岩的成因岩浆作用——指岩浆的形成、活动以及冷凝的全部过程。岩浆岩是由岩浆冷凝固结而形成的岩石。占地壳岩石体积的64.7%,广泛分布在地表或地下；大陆或海洋。岩浆作用的方式有两种：喷出作用（火山作用）和侵入作用。1.喷出作用（火山作用）火山喷发类型（附照片）有：裂隙式火山和中心式火山另外根据现代火山喷发活动的情况分为：活火山，死火山和休眠火山。2.侵入作用侵入作用——深部岩浆向上运动，侵入到周围岩石而来到达地表便冷凝，结晶形成岩石的作用，分深成侵入（深度5km的岩浆侵入活动,形成深成岩）和浅成侵入（深度5km的岩浆侵入活动，形成浅成岩）。1.2.1岩浆岩的产状(1)、深层侵入岩体的产状和特征1).岩基——是巨大的不规则窟窿状侵入岩体，面积常达几百至上万平方公里，愈往深处面积愈大。2).岩株——是较小的侵入岩（小于100平方公里）。(2)、浅成侵入岩体的产状及特征1).岩床——是岩浆侵入到用围岩的层面之间呈板状的浅成侵入体。通常为基性岩浆所形成的。2).岩盘、岩盖——岩浆上升后顺着近于水平的岩层侵入，如形态是顶平下凹的盘状称为岩盘（岩盆）；如形态是底平上凸的盖状称为岩盖。多为中酸性侵入岩体岩脉和岩墙——岩浆沿围岩裂隙侵入并冷凝而形成的狭长形浅成侵入体。规模较大，较整齐，产状近直立的，趁为岩墙。各类型岩浆都能形成。1.2.3.岩浆岩的成分(1)、岩浆岩的化学成分岩浆岩的化学成分实际上和岩浆的成分大体一致，虽然几乎包括了地壳中各种元素，但它们的含量相差极为悬殊，其中以O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti等元素的含量最多，占组成岩浆岩元素总量的99％以上。《工程地质与土力学》第8页工程造价教研室苏静伊(2)、岩浆岩的矿物成分组成岩浆岩的矿物以硅酸盐矿物为主，其中最多的是长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等(以上石英属于氧化物)、占岩浆岩矿物总含量的99％，所以称之为岩浆岩的重要造岩矿物。硅铝矿物和铁镁矿物在岩浆岩中的含量和比例，不仅影响岩石的颜色，而且影响岩石的比重。1.2.4.岩浆岩的结构岩浆岩的结构——指岩石中矿物的形态、大小、和结晶程度以及颗粒之间的关系。常见的结构有：按结晶程度分按颗粒绝对大小分按颗粒相对大小分按晶形完整程度分深成岩浅成岩全晶质结构半晶质结构显晶质结构等粒结构不等粒结构似斑状结构斑状结构自形结构半自形结构他形结构喷出岩玻璃质结构隐晶质结构1.2.5.岩浆岩的构造岩浆岩的构造——指岩石中不同矿物集合体之间的排列方式及其在空间填充方式所表现出来的特点。常见结构常见于岩石块状结构条带状结构各类侵入岩流纹结构酸性喷出岩（流纹岩）气孔结构杏仁结构基性喷出岩（玄武岩）枕状结构海底基性喷出岩（玄武岩）1.2.6.岩浆岩的分类首先，根据岩浆岩的SiO2含量，可以将岩浆岩分成超基性岩、基性岩、中性岩及酸性岩。它们分别相当于四种基本岩浆类型。再根据主要矿物成分、产状、结构构造划分具体的岩石类型。1.2.7.常见岩浆岩1.花岗岩2.正长岩3.玄武岩《工程地质与土力学》第9页工程造价教研室苏静伊第3次课执行记录日期9月11号9月11号星期三三检查签字班级12造价3班12造价4班节次1、23、4课程内容1.3沉积岩1.4变质岩1.5岩石工程地质性质课程类型√理论实训知识目标能力目标了解沉积岩和变质岩的形成；理解沉积岩和变质岩的结构构造；掌握沉积岩和变质岩的分类定名及肉眼鉴别。教学重点与难点重点：沉积岩和变质岩的结构构造、分类定名及肉眼鉴别；各类岩石的工程地质性质。难点：沉积岩和变质岩的分类定名及肉眼鉴别。岩石的矿物成分、结构、构造、成因、水和风化作用对岩石工程地质性质的影响。主要教学方法理