工程地质及土力学复习资料(自考02404)(珍藏版)

工程地质及土力学复习资料第一章岩石和地质构造一、什么叫矿物质和岩石？说明几种主要的造岩矿物和岩石的种类？矿物：具有一定化学成分和物理性质的自然元素单质和化合物，主要造岩矿物：白云母、角闪石、石英、白云石等。岩石：是地壳中由一种或多种矿物组成的物质。岩石有岩浆石、沉积石、变质石等。何谓岩石的结构和构造?岩石的结构：是指组成岩石的矿物结晶程度、晶粒大小、晶体形状及相互结合的方式。构造指矿物在岩石中的排列和充填方式所反映出的外貌特征。二、试结合矿物的标本，阐述矿物主要的物理性质特征如颜色、光泽、解理、断口、结晶形态和硬度等的基本概念。颜色：矿物的颜色是矿物对白（日）光选择吸收的表现。当矿物有选择地吸收其中某一或某些波长的光波时，则矿物就呈现剩余波长光波的混合色。按其不同的成因可分为自色、他色和假色。条痕色：指矿物粉末的颜色，他排除了矿物因反射所造成的色差，以去掉假色，减弱他色，保存自色，使常见矿物的颜色更为固定，对于鉴别矿物具有实用意义。透明度：是指矿物透光能力的大小，即光③线透过矿物的程度。矿物的透明度分为：透明、半透明、不透明三级。光泽：矿物表面反光的的光亮程度称为光泽。矿物的光泽按其反射强弱划分如下：①金属光泽；②非金属光泽。硬度：矿物抵抗外力刻划研磨的能力称为硬度。各种矿物由于化学成分和内部结构的不同，常具有不同的硬度，这是鉴别矿物的一个重要特征。解理与断口：矿物受到外力的作用（如敲打），其内部质点间的连接力被破坏，沿一定的方向形成一系列光滑的破裂面的性质，称为解理。所裂开的光滑破裂面称为解理面。不具方向性的不规则断裂面，则称为断口。解理是反映矿物质内部质点相互连接强弱的特征。根据解理发生的完全程度，把解理分为如下几种：①极完全解理；②完全解理；③中等解理；④不完全解理。三、试结合矿物的标本，阐述表观鉴别常见矿物的基本方法及几种主要矿物的特征。鉴别方法：用显微镜观察法、化学分析法、专用仪器分析法、表观鉴别法。一般先观察结晶形态，然后确定光学性质和力学性质的特征及其他特征，综合起来，作出判断，确定矿物的类别，在鉴别时，应事先找出矿物的新鲜表面，才能得到正确的结果，风化岩石中的矿物不能反映真正矿物的特征。主要特征：黄铁矿：形状立方体或块粒状，颜色铜黄色，条痕绿黑，光泽金属，硬度5~6，无解理。赤铁矿、石英：形状为块状、柱状，颜色红褐色、乳白色或无色，条痕樱红或无光泽半金属、玻璃、油脂，硬度5~7,无解理。方解石、白云石和石膏：菱形、粒状、块状、菱状、板状、纤维，条痕无或白，光泽玻璃或丝绢，硬度2~4，解理三组完全或中等。四、什么叫做岩浆石？结合岩浆石的标本，阐明岩浆石组成的矿物成分、结构与构造特征及分类和鉴别的方法。岩浆石：地壳内部由于温度与压力的作用下迫使岩浆停留下来并冷凝成岩浆石。组成矿物成分：酸性、中性和基性岩浆石的相应的矿物。结构：是指组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、形状及其相互结合方式。构造特征：岩浆石组成成分和岩浆冷凝结晶时的物理环境与产状的综合反映。分类：酸性岩类、中性岩类、基性岩类。鉴别方法：表观鉴定法。什么叫岩浆岩？岩浆岩的结构构造和分类？岩浆岩是地壳深处的岩浆沿地壳薄弱地带上升侵入地壳或喷出地表后冷凝而成的岩石。岩浆主要是由复杂的硅酸盐和一部分金属硫化物及汽化物、水蒸气和其他挥发物质组成的高温、高压熔融体。岩浆岩的结构类型：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。岩浆岩的结构包括：岩石全部由结晶矿物所组成的全晶质结构；致密状，矿物晶粒细小，肉眼和放大镜均不能分辨的隐晶质结构；全部为非晶质矿物所组成，均匀致密似玻璃的玻璃质结构。分类1、按岩石中矿物结晶程度划分a玻璃质结构；b隐晶质结构；c全晶质粒状结构。2、按岩石中矿物等粒结构颗粒的绝对大小划分a粗粒结构；b中粒结构；c细粒结构；d微粒结构。3、按岩石中矿物颗粒的相对大小均匀性划分a等粒结构；b不等粒结构；c斑状结构。五、什么叫做沉积岩？结合沉积岩的标本，阐述沉积岩的组成成分、结构与构造特征及分类和鉴别方法。沉积石：沉积物经过长期的压密、重结晶、胶结等复杂的地质作用过程，硬结成岩，这种岩石称为沉积石。组成矿物成分：1碎屑物质2、粘土矿物3、化学沉积矿物4、有机物及生物残骸。结构特征：指组成物质颗粒大小、形状、结晶及其相互关系的特征。一般分为1碎屑结构2、泥质结构3、结晶结构和4生物结构。1、碎屑结构碎屑结构被胶结形成的一种结构，一般按碎屑粒径的大小可分为：a砾状结构砾状结构的碎屑粒径﹥2㎜。b砂质结构砂质结构的碎屑粒径介于2~0.05㎜之间。2、泥质结构泥质结构由粒径﹤0.005㎜粘土粒组成，如泥岩、页岩。3、结晶结构由沉积物溶液沉淀结晶所形成的结构，如石灰岩、白云岩等。4、生物结构是由生物遗体或屑片所组成的岩石，如珊瑚结构、贝壳结构等构造：是指沉积物在空间的成层分布及其相互关系。沉积岩的层理构造、层面特征和含化石等，是沉积岩区别于其他岩类的特征。分类：火山碎屑岩、沉积碎屑岩、粘土岩类、化学及生物化学岩类。鉴别方法：表观鉴定法。六、什么叫做变质岩？结合变质岩的标本，阐明变质岩组成的矿物成分、结构与构造特征及分类和鉴别方法。变质岩：由岩石经变质作用后形成的新的一类岩石称为变质岩。矿物成分：保留原有岩石中的矿物，又具有特有的变质矿物。结构：几乎都是全晶质结构，但具有“变晶”结构特点。变质岩的结构类型：在形成变质岩的过程中，由于高温高压作用，厚岩石中矿物被拉长和变薄、密实等，形成片理构造或块状构造。主要构造有：板状构造、千枚层状构造、片状构造、片麻状构造和块状构造等。构造特征：形成了片理构造和块状构造。分类：片麻岩、片岩、千枚岩、板岩、大理岩、石英岩。鉴别方法：①区分变质岩类属；②进一步观察变质岩构造类型；③辨识岩样的矿物成分及变晶结构，确定岩石的名称。七、什么叫做地质年代？阐述地质历史上各地质年代的特征及其划分原则。地质年代：每一地质发展时期都有各自地质发展的环境，形成一套独特的岩层，并冠以某一地质年代的地层。地质年代划分的依据主要如下：①按照古生物演化的规律区分地层的相对年代古生物是指在地球发展的历史过程中，不同时期所生长的生物群。残留在岩石中的生物遗体或遗迹称为化石。因此，在不同的地质历史年代，地层中都会含有不同的古生物化石，所以，可以根据地层中所发现的有代表性的古生物化石，确定其地层的地质年代。②按照沉积岩的沉积规律，通过对比分析，确定相对的地质年代沉积岩是在各个地质历史时期相应的沉积环境下沉积形成的，具有一定的沉积顺序、一定的相互接触关系和相应的颗粒结构及构造特征。不整合接触成为划分相对地质年代的一个重要依据。不整合面以下的岩层为老岩层，不整合面以上的岩层为年代较新的岩层。③按照岩浆岩侵入体与围岩的关系确定岩浆岩的相对地质年代岩浆岩不含古生物化石，也没有层理构造，但它总是侵入或喷出于周围的沉积岩层之中或覆盖于其上。因此，可根据岩浆岩侵入体与周围已知地质年代沉积岩的接触关系来确定岩浆岩的相对地质年代。八、什么是岩层的产状要素？其如何测定，怎样表达？产状是岩层在空间的布置，反映岩层倾斜在空间的走向延伸和倾向的方位及倾角，包括三个要素，即走向、倾向和倾角。测定岩石的产状，是野外判断地质构造的一项基本工作，可通过罗盘仪直接在岩层的层面上测定。测定时，将罗盘仪的长面紧贴层面，并调整至水平，水准泡居中，读指北针所示的方位角，就是岩石的方向。测量倾向时，将罗盘仪的短边紧贴层面，调整水平，水准泡居中，读指北针的方位角就是岩层的倾向。测量倾角时，将罗盘仪横着竖起来，使长边与岩层走向垂直，紧贴层面，调整倾斜面上的水准泡居中，悬锤所示的角度，就是岩层的倾角。在地质图上，岩石的产状用符号“入35”表示，符号中长线表示走向，短线表示倾向，倾角用数码表示。九、试述褶皱、向斜、背斜的基本概念和基本类型及其他地表出露的特征。褶皱：地壳中的岩层受到地壳运动应力的强烈作用，或是挤压，或是不均匀升降和隆起，使岩层形成一系列波浪起伏的弯曲状而未丧失其连续性的构造，称为褶皱构造。其基本类型包括褶曲、褶皱。背斜：为岩层向上拱起弯曲。背斜褶曲组成的岩层，以背斜轴为中心，倾斜方向相背。向斜：为岩层向下凹的弯曲。以向斜轴为中心，两翼岩层向轴部倾斜，倾向相反。简述褶曲的组成要素。A核部：褶曲中央最内部的一个岩层。B翼：核部两侧，向不同方向倾斜的部分岩层。C轴面：从褶曲的顶平分两翼的面。D轴：轴面与水平面的交线。E枢纽：轴面与褶曲内某一岩层层面的交线。何谓褶曲的枢纽？褶曲的基本形态有哪些？轴面与褶曲内某一岩层层面的交线，称为褶曲的枢纽，其形状有水平的，也有倾斜或波状起伏的，枢纽反映褶曲在延长方向产生变化的情况。褶曲的基本形态可分为背斜和向斜。十、试述断裂构造节理、断层的形成规律及其基本类型。构造节理：岩体受到构造应力（地应力）作用变形而产生的裂缝。由于构造节理在成因上与地质构造(如褶皱和断裂)及其应力作用方向有关，所以节理在空间分部与力的作用关系密切。按力的作用分为1、张节理2、剪节理。断层：岩层受力作用断裂后，岩层沿着断裂面产生显著位移的断裂构造。断层是地质构造中常见的地质构造行迹之一，种类很多，形态各异；规模有大有小，影响地壳的深度有深有浅；形成的地质年代有早有晚，有的至今仍在活动着。基本类型：正断层、逆断层、平移断层。张节理的主要特征有哪些？节理裂口是张开的，裂口较宽，往深处逐渐变小而闭合；节理面粗糙，很少有檫痕；节理间距较大而不均匀，沿走向和倾向均延伸不远。十一、试说明在工程上岩石与岩体两者含义的区别，略述影响岩石强度和变形性质的基本因素。区别：岩石的工程性质主要与组成的矿物成分、结构与构造及风化作用程度等有关，岩体的工程性质除了决定于岩石的物理力学性质外，主要与岩体内部被裂隙等切割的方向与分布、节割的密度，软弱破碎带等有关。影响强度因素：A矿物成分；B结构；C构造；D风化作用。变形性质因素：A结构面的类型；B结构体。十二、略述岩体的结构面积和结构的特征及其对岩体工程性质的影响。结构面的特征：由于结构面成因的多样性，结构面也是各式各样的、规模大小不一，形态各异，分布不均匀，充填物性质复杂，还有软弱夹层，这些特征直接影响了岩体的工程性质如：A结构面的规模；B结构面想形态；C结构面的密集程度；D结构面的连通性与张开度；E软弱夹层和破碎带。影响：规模较大的结构面往往是岩石滑动破坏和变形的主要控制面；规模较小的节理面、裂隙面则直接影响岩体的强度和变形性质。粗糙的、波状起伏和锯齿状的比平整光滑的抗摩擦强度高，从而影响岩体的工程性质。结体：由各种成因形成的结构面，把岩体节割或破裂成大小、形状不同的岩石块体。十三、试述岩体结构类型的特征及其在工程上应用的意义。整体状结构特征：整体性强度高，岩体稳定，在变形特征上可视为均质弹性各向同性体。块状结构特征：整体强度较高，结构面互相牵制，岩体基本稳定，在变形特征上接近弹性各向同性体。以上两种工程上应用的问题：要注意由结构面组合而成的不稳定结构体的局部滑动或坍塌，深埋洞室要注意岩爆。层状结构特征：岩体接近均一的各向异体性，其变形及强度特征受层面及岩层组合控制，可视为弹塑性体，稳定性较差。工程上应用的问题：要注意不稳定结构体可能产生滑塌，要特别注意岩层的弯张破坏及软弱岩层的塑性变形。破裂状结构特征：完整性破坏较大，整体强度大大降低，并受断裂等软弱结构面控制，多呈弹塑性介质，稳定性很差。工程上应用的问题：易引起规模较大的岩块失稳，要特别注意地下水加剧岩体失稳的不良作用。散体结构特征：完整性遭到极大破坏，稳定性极差，岩体属性接近松散体介质。岩体的类型及其工程性质1、结构面类型按其成因可分为三类：原生结构面、构造结构面、次生结构面。2、结构面的特征主要表现：结构面的规模、结构面想形态、结构面的密集程度、结构面的连通性与张开度、软弱夹层和破碎带。结构体由各种成因形成的结构面，把岩体切割或碎裂成大小、形状不同的岩石块体，称为结构体。3、岩体的结构类型根据岩体结构面与结构体的组合类型及其工程性质，把岩石划分成如下类型：整体状结构