建设工程技术与计量

[键入文字]1建设工程技术与计量第一章工程地质第一节岩体的特征1、岩体是岩石受节理、断层、层面及片理面等结构面切割的多裂隙综合体。2、岩石是矿物的集合体。其特性用岩块来表示。岩石可能由一种或多种岩石组合，且在形成过程中，经受了构造变动、风化作用、卸荷作用等各种外力的破坏个改造3、建设工程通常将工程影响范围内的岩石综合体称为工程围岩：地基岩体、边坡岩体、地下工程围岩。一、岩体的结构1、岩体是由岩石或土受结构面切割的岩块构成，岩体的性质取决于岩石、土和结构面的性质2、岩石的的物理性质：1、颜色：最明显和最直观的物理性质2、光泽：金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽，风化后光泽降低3、硬度：10个等级，金刚石最硬。指甲2-2.5度，小刀5-5.5度、玻璃5.5-6，钢刀6-73、岩石按成因分为：岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）、变质岩4、岩浆岩喷出岩侵入岩呈原生孔隙和节理发育，产状不规则比侵入岩强度低，如流纹岩、粗面岩安山岩、玄武岩、火山碎屑岩。流纹岩深成岩（大于5KM）浅成岩(小于5km)岩性单一、中粗粒结构为主、透水性弱，抗水性强，孔隙率低，致密坚硬多以岩床、岩墙、岩脉的形式存在，颗粒小，强度高，不易风化，节理裂隙发育、透水性增大花岗岩，正长岩、闪长岩、辉长岩花岗斑岩、辉绿岩、闪长斑岩、脉岩5、沉积岩：根据沉积岩的组成成分、结构和形成条件分为;碎屑岩（砾岩、砂岩、粉砂岩）、粘土岩（泥岩、页岩）化学岩及生物化学岩（石灰岩、白云岩、泥灰岩），是层状岩石。6、变质岩：主要由变于结构、变晶结构、碎裂结构，主要是块状构造，如大理石、石英岩（酸性岩石）岩浆岩沉积岩变质岩矿物原生矿物次生矿物经变质作用产生的矿物结构结晶结构、斑状结构碎屑、泥质、生物、晶粒变于结构、变晶、碎裂结构构造块状、流纹状、气孔杏仁层理结构多具有片理结构7、组成固体颗粒矿物可分为：原生矿物、不溶于水的次生矿物、可溶盐类及易分解的矿物、有机质四种8、土的结构分1、单粒结构：碎石、砾石、沙土等无黏性土的基本结构，对工程性质的影响主要取决松密程度[键入文字]22、集合体结构：黏性土所特有，颗粒小、带电，粒间引力大于重力，单个颗粒水中不沉积。9、土的构造：是整个土层上构成上的不均匀性特征的总和：包括：层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊、裂隙特征与发育程度。是决定勘探、取样或原位测试不知方案的重要因素。10、土的分类根据有机质含量分颗粒大小级配和塑性指数根据地质成因根据颗粒大小及含量无机土、有机土、泥炭质土、泥炭碎石大于2mm的颗粒超过50%残、坡、洪、冲、淤、冰、风积土巨粒土、粗粒土、细粒土砂土大于2m的小于50%,且大于0.075mm超50%粉土是指粒径大于0.075不超过全重的50%,且塑性指数小于等于10的土。黏性土是指塑性指数大于10的土黏性土分为：粉质黏土和黏土。黏性土与颗粒无关，只与塑性指数有关。11、结构面的特征是影响结构面强度及其性能的重要因素，其中节理的组数决定了岩石的块体大小及岩体结构类型。12、结构面的发育程度及等级分类表（不叫发狠）不发育1-2组规则节理，延伸长度小于3m，多闭合，无填充较发育2-3组规则节理，延伸长度小于10m，多闭合、无填充或有方解石等细脉，少量由岩粉、碎屑填充发育规则节理多与3组，或有不规则裂隙，延伸长度大于10m，风化者多张开，夹泥很发育规则节理多与3组，并有很多不规则裂隙，杂乱无章13、地质构造包括：水平构造、单斜构造、褶皱构造、断裂构造14、单斜构造：原来水平的岩层，受到地壳运动的影响后，产状发生变动形成岩层向同一个方向倾斜15、岩层在空间中的位置定义为岩层产状。三要素：走向：岩层层面和水平面交线的方位角，表示岩层的延伸方向。倾向：表示岩层的倾斜方向倾角：岩层层面与水平面所形成的锐角，锐角越大，越陡16、褶皱构造是岩层受构造力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失连续性的构造，是岩层的塑性变形，，绝大多数是在水平挤压力作用下形成的。17、褶皱是最常见的构造形态之一，在层状岩石中最明显，块状岩石中很难看到。18、褶曲是褶皱构造中的一个弯曲，两个或两个以上的褶曲构造组合构成褶皱构造，每一个褶曲都有核部、翼、轴、及枢纽等几个要素，褶曲的基本形态：背斜和向斜19、背斜：当地面收到剥蚀时，较老大岩层出现在褶曲的轴部，从轴部向两侧，一次出现较新的的岩层[键入文字]320、向斜：当地面受到剥蚀时，轴部露出的是较新的岩层，向两翼一次露出较老的岩层21、从工程上将，无论是背斜褶曲还是向斜褶曲，在褶曲的翼部遇到的基本是单斜构造，22、倾斜岩层对建筑的地基，一般没有特殊不良的影响。23、对于深路堑和高边坡来说：○1路线垂直岩层走向，或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反，仅就岩岩层产状与路线走向而言，对路基边坡的稳定是最有利的○2不利的情况是路线与岩层的走向平行,边坡与岩层的倾向一致,对路基边坡及路基排水系统会造成经常性的危害.○3最不利的情况:路线与边坡走向平行,岩层倾向与路基边坡一致,而边坡的倾角大岩层的倾角.此种情况容易引起大规模顺层滑动.24、对于隧道工程：褶曲构造轴部是岩层受力最集中部位，工程地质问题主要是由于岩层破碎和向斜地轴部地下水问题，一般从褶曲的翼部通过是比较有利的。25、断裂构造：根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况：将其分为裂隙和断层。26、裂隙也称为节理。是存在与岩体中的裂缝。是没有显著位移的小型断裂构造，数值上用裂隙率表示，即岩石裂隙的面积与岩石面积比，裂隙率越大越发育。裂隙发育等级如下不发育1-2组裂隙，规则，构造型，间距1m以上，多为密闭裂隙，巨块状基础工程无影响，在不含水且无其他不良因素时，对岩体稳定性影响不大叫发育2-3组裂隙，呈X型，较规则，构造型为住，间距大于0.4m，密闭，稍有填充物，较大块状对基础工程影响不大，对其他工程可能产生相当影响。发育3组以上裂隙，不规则，间距小于0.4m，大部分为张开裂隙，对工程建筑物可能产生很大影响很发育3组以上杂乱，间距小于0.2m，张开裂隙为主，一般均有填充物对工程建筑物产生严重影响。张开裂隙3-5mm。密闭列些小于1mm27、构造裂隙：受地应力作用产生的，在空间分布上具有一定的规律性，张性裂隙主要发生在轴部，缝宽断裂面粗，裂隙间距较大且分布不均匀，延走向和倾向都延伸不远，扭性裂缝：发生在翼部和断层，平面闭合，分布密，延伸远，有时两组裂隙呈X型，将岩体切割呈菱形块状。28、非构造裂隙：是受成岩作用，外动力、重力等非构造因素形成的，如原生裂隙、风华裂隙、卸荷裂隙。29、具有普遍意义的是风化裂隙，主要发生在岩体靠近地面的部分，岩体的裂隙，在工程上除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性都有不利影响。当裂隙主要发育方向与路线走向平行时，倾向与边坡一致，无论岩体的产状如何，路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。30、断层面和破碎带:断层一般不是延一个方向发生，而往往是沿着一个错动带发生，称之为断层破碎带，断层规摸越大，破碎带越宽越复杂[键入文字]4断层线是断层面与地面的交线。31、正断层：上盘下降，下盘上升，多在垂直于张应力的方向上发生逆断层：上盘上升，下盘下降，受挤压力而成，断层线的方向常和岩层的走向或轴的方向一致，和压应力垂直，平推断层：是受水平扭应力作用，大多数与褶皱轴部斜交，与X型节理平行或延该节理形成。这种破碎带一般较窄，延断层面有近水平的擦痕。32、岩体结构是指岩体中结构面和结构体的组合方式○1整体块状结构：具有较好的工程地质性质，往往是较理想的建筑地基、边坡岩体及地下工程围岩○2层状结构：总体变形模量和承载力较高，作为工程地基时，其变形模量和承载力一般能满足要求，具有各向异性特点。延层面方向的抗剪强度明显比垂直层面的更低，特别是当有软弱夹层时更为明显，一般来说，当结构面倾向坡外时比倾向坡里时的工程地质性质差的多。○3碎裂结构4、散体结构：属于碎石类土二、岩体的力学特性1、岩体的变形包括结构面的变形和结构体的变形，设计人员关心的主要是岩体的变形特性，2、岩石的变形参数：变形模量和弹性模量来反应3、不同的岩体具有不同流变特性，流变特性是岩体在外部条件不变的情况下，应力或变形随时间变化的性质4、流变特性有：蠕变，是指在应力一定的条件下，变形随时间的持续而增加的现象松弛：是指在变形保持一致时，应力随时间的增长而逐渐减小的现像5、岩体的强度既不等于岩块的强度，也不等于结构面的强度，而是二者共同影响的，当岩体中结构面不发育，呈完整结构时，岩石的强度可视为岩体的强度，当岩体沿某一结构面发生滑动时，岩体的强度完全受结构面控制，三、岩体的工程地质性质。1、比重=岩石固体（不含孔隙）部分单位体积的重量数值=岩石固体颗粒重量/同体积40°水重量比重量重度(容重),是岩石单位体积的重量,数值=岩石总重量(含水)/总体积(含孔隙)相同条件下同一种岩石,重度大说明岩石结构致密,空隙性小,岩石强度和稳定性大空隙性：孔隙度=孔隙的总体积/岩石的总体积吸水性：吸水率=岩石的吸水重量/同体积干燥岩石的重量比，吸水率越大岩石强度和稳定性受水作用越大，软化性：软化系数=饱和状态下的极限抗压强度/风干状态下的极限抗压强度，软化系数越大越好，软化系数小于0.75的是软化性较强的岩石抗冻性：用岩石抗冻实验前后的抗压强度降低率表示，抗压强度降低率小于25%的岩石是抗冻的2、岩石的力学性质：1、变形：在弹性变形范围内，用弹性模量和破桑比两个指标表示，弹性模量是应力与应变比，[键入文字]5弹性模量越大，变形越小，破桑比是横向应变与纵向应变比，破桑比越大，横向变变形越大。2、强度：抗压强度：最基本最常用的力学指标。抗剪强度：在数值上等于岩石受剪切破坏的极限剪应力，在一定压力下剪断时，剪切面上的最大剪应力，称为抗剪断强度（强调压力条件下）抗剪强度是抗压强度的10%-40%，抗拉强度是抗压强度的2%--16%岩石的抗压强度和抗剪强度是评价岩石稳定性的指标，是对岩石稳定性定量分析依据3、岩石分为：松石、次坚石、普坚石、特坚石土含水量：土中水的重量与土粒的重量比，含水量增大，饱和度降低，饱和度：土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积比，Sr小于50%稍湿状态50%-80%很湿。大于80饱和孔隙比：孔隙体积/土粒体积比，小于0.6的是低压缩性土，大于1的是高压缩性土物孔隙率：孔隙体积/土的体积（三相）秃驴缩限:半固状态随水分蒸发体积逐渐缩小，指导体积不再缩小时的界限含水量。理塑限：半固状态随含水量增大转到可塑状态的界限含水量液限：有可塑状态转到流塑、流动状态的含水量性塑性指数：液限与塑限的差值，塑性指数越大，可塑性越大液性指数：天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，液性指数越大，土质越软质4、土的力学性质：压缩性和抗剪强度。5、软土：泛指淤泥与淤泥质土，天然含水量大于液限，且天然孔隙比大于或等于1。6、地基的自重湿陷性往往使建筑物，发生很大的裂缝或使砖墙倾斜。而非自重湿陷性这类现象很少见7、红黏土：一般呈现较高的强度和较低的压缩性，不具有湿陷性，由于塑性指数高，一般处于坚硬或硬可塑状态8、填土：○1素填土：堆积超过10年的黏性土，超过5年的粉土，超过2年的沙土，均有一定的密实度，可以作为一般建筑物的天然地基，素填土具有不均匀性，防止建筑的不均匀性是填土地基的关键○2杂填土：生活垃圾，腐蚀性或易变性工业废料不易作为建筑物地基，以建筑物垃圾或一般工业废料组的杂填土，采用适当的措施处理后可作为一般建筑物的地基○3冲填土9、结构面与最大主应力之间的关系控制着岩体的强度与破坏的机理10、结构面分为5级！Ⅰ级：控制工程建设地区的稳定性，直接影响工程岩体稳定性[键入文字]6Ⅱ级:区域性地质界面Ⅳ级主要控制着岩体的结构、完整性、物理力学性质Ⅴ级微结构包含在岩块内ⅡⅢ级结构面是对岩体力学性质和对岩体破坏方式有控制意义的边界条件，他们的组合可能构成滑移岩体，直接影响构成的安全稳定11、软弱结构面在产状上多属于缓倾角结构面，主要包括：原生软弱夹层、构造及挤压破碎带、泥化夹层级其他夹泥层11、地震多数是由于岩层断裂错动产生，