工程地质第四版复习资料

一、绪论1.工程地质学是地质学的重要分支学科，是把地质学原理应用于工程实际的一门学问，防灾是工程地质学的主要任务。2.工程地质勘察的目的是为了取得有关建筑场地工程地质条件的基本资料和进行工程地质论证。3.地基：承受建筑物全部重量的那部分土和岩层。4.基础：是其下部的组成部分，又称下部结构。5.地基承载力：指地基所能承受由建筑物基础传递来的荷载的能力。6.地基又分为持力层和下卧层。7.工程地质条件：是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。这些因素包括：（1）地层岩性：它们的成因、时代、岩性、产状、成岩作用、软弱夹层等；（2）地质构造：褶皱、断层、节理；（3）水文地质条件：地下水的成因、埋藏、分布、动态和化学成分；（4）地表地质作用：滑坡、崩塌、岩溶、泥石流；（5）地形地貌：平原区、丘陵区和山岳地区具有不同特征。8.工程地质问题：已有的工程地质条件在工程建筑和运行期间会产生一些新的变化和发展，构成威胁影响工程建筑安全的地质问题。主要的工程地质问题包括：（1）地基稳定性问题：强度、变形；（2）斜坡稳定性问题：崩塌、滑坡；（3）洞室围岩稳定性问题：围岩塌方、地下水涌水；（4）区域稳定性问题：地震、断层。二、地壳的物质组成1.软流圈：易于发生塑性流动的称软流圈。2.岩石圈：软流圈以上的物质均为固态，称为岩石圈。3.板块：岩石圈具有较强的刚性，分裂成许多块体，称为板块。4.板块运动：板块驮在软流圈上随之运动，称为板块运动。也是构造运动发生的根源。5.内力地质作用：内力地质作用的动力来自地球本身，并主要发生在地球内部。按其作用方式可分为：构造运动、岩浆作用、变质作用、地震。6.外力地质作用：外力地质作用主要由太阳辐射热引起并主要发生在地壳的表层，主要包括：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和固结成岩作用。7.矿物：是地壳中的元素在各种地质作用下形成的天然单质或化合物。8.光泽：是矿物表面对可见光的反射能力。9.硬度：是矿物抵抗外力机械作用的强度。10.石英：单晶，致密状或粒状集合体，无色透明，称水晶；玻璃光泽，断口为油脂光泽，硬度7。无解理，贝壳状断口，难风化。11.方解石：玻璃光泽，硬度3，完全解理。遇冷稀盐酸强烈起泡，可溶于水。12.斜长石：板状或板条状，白色或灰白色，玻璃光泽，两组中等解理。13.蒙脱石：土状或显微鳞片状集合体，白色或灰白色。具可塑性，遇水剧烈膨胀。14.岩石：是地壳的基本组成物质，是内、外动力地质作用的产物，由矿物组成。15.岩石的结构：是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及彼此间的组合方式。16.岩石的构造：是指岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石其它组成部分之间的排列和充填方式。17.火成岩是岩浆作用的产物。18.显晶质结构：是指岩石中的矿物全部为肉眼或放大镜能分辨的晶体颗粒。19块状构造：组成岩石的各种矿物均匀分布于岩石之中。20.花岗岩：花岗岩是地球上分布最广的结晶粒状深成岩，由石英、长石、云母组成。21.沉积岩：由沉积物固结变硬而形成的岩石。（1）碎屑岩：风化作用或火山作用的产物经机械搬运、沉积、固结成岩而形成的沉积岩；（2）生物化学岩：经过化学沉淀并且有生物参与形成的沉积岩。22.碎屑结构：砾状结构、砂状结构、粉砂状结构、泥状结构。23.层理构造：是沉积岩最基本最特别的构造，是岩石各组成部分在颜色、矿物成分、碎屑颗粒大小等方面的差异变化形成的成层性。24.砂岩：砂状结构，层理构造，硅质胶结者最为坚硬。按成分分为：石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩。砂岩强度相当高。25石灰岩：主要由方解石组成，灰色或灰黑色，遇冷稀盐酸剧烈起泡，极易被富含二氧化碳的水溶解，容易形成岩溶洞穴。26.变质岩：原先生成的火成岩、沉积岩和变质岩经高温高压及化学活动性很强的气体和液体作用后，在固体状态下，发生矿物成分或结构构造的改变形成新的岩石，称为变质作用，形成的岩石称为变质岩。27.动力变质作用与断裂构造有关，出现在断裂带两侧。在岩石以发生脆性破裂为主的部位，由动力变质作用形成角砾岩和碎裂岩。28.板岩：是由泥质岩石经较浅的区域变质作用形成。板理面上具明显丝绢光泽。具变余泥质结构、板状构造。29.对于沉积岩，其强度和稳定性主要决定于胶结物成分和胶结类型。硅质胶结的强度和稳定性高，泥质胶结的强度和稳定性低，钙质和铁质胶结介于二者之间。胶结类型有基底式胶结、孔隙式胶结、接触式胶结。三、地质年代与第四纪地址概述1.地层层序律：是确定地层相对年代的基本方法。下老上新2.岩石地层单位，或称作地方性地层单位，可分为群、组、段等不同级别。3.新构造运动：第四纪以来发生的地壳运动。4.第四纪沉积物形成时间短，成岩作用不充分，常常成为松散、多孔、软弱的土层覆盖在前第四纪坚硬岩层之上。5.残积土：岩石经物理风化和化学风化作用后残留在原地的碎屑物。6.坡积土：雨水或雪水将高处的风化碎屑物质洗刷而向下搬运，或由本身的重力作用，堆积在平缓的斜坡或坡脚处，称为坡积土。7.洪积土：大雨或融雪水将山区或高地的大量碎屑物沿冲沟搬运到山前或山坡的低平地带堆积而成。8.冲积土：河流沉积物。四、地质构造1.地质构造：构造运动使岩层发生变形和变位，形成的产物称为地质构造。2.岩层的产状：指岩层的空间位置，它是研究地质构造的基础。3.走向：层面与水平面交线的延伸方向，走向线就是层面上的水平线。4.倾向：层面上与走向垂直并指向下方的直线，它的水平投影方向为倾向。5.倾角：层面与水平面的交角。6.地层接触关系：（1）整合接触：相邻的新、老地层产状一致，时代连续。（2）假整合接触：新、老地层产状平行一致而地层时代不连续。（3）不整合接触：新、老地层产状不一致，地层时代不连续。7.褶皱：岩层受力而发生弯曲变形。8.核部：出露在地面的褶皱中心部分的地层。9.翼部：为褶皱核部两侧的地层。10.背斜：是两翼岩层以核部为中心向两侧倾斜，形态上是岩层向上弯曲。11.向斜：是两翼岩层向核部倾斜，形态上是岩层向下弯曲的褶皱。12.褶皱构造的工程地质评价：（1）褶皱的核部是岩层受压强烈变形的部位，岩石破碎、裂隙发育，直接影响到岩石强度和岩体的完整性，所以在褶皱核部布置各种建筑工程，必须注意岩层的坍塌及漏水、涌水问题；（2）向斜核部地下水丰富，而背斜翼部几乎无水；（3）注意岩石产状与边坡倾角的关系。如果边坡的走向与岩层走向基本一致，且边坡的坡向与岩层倾向一致，岩层倾角又小于边坡坡角时，则极易造成顺层滑动。13.节理：岩石破裂后，沿破裂面无明显位移者称为节理，节理就是岩石中的裂隙。14.构造节理：是地壳构造运动的产物，常与褶皱、断层相伴出现并在成因和产状上有一定的联系。分为张节理和剪节理。15.张节理：多数是张开的，节理面粗糙不平，面上不具擦痕，往往绕砾石和粗砂粒而过，一般发育稀疏、节理间距大，沿走向延伸不远即消失。16.剪节理：常成对出现，节理面平直光滑，并常紧闭，切割砾石和粗砂粒。延伸较远，产状稳定，发育密集。17.测量与登记：包括测量节理的产状、粗糙度、节理密度、观察节理充填物和测量节理壁距以及测量节理的连续性。18.室内资料整理与统计常用的方法是制作节理玫瑰图。19.断层：岩层受力发生破裂，破裂面两侧岩块发生明显位移的断裂构造。20.正断层：沿层面倾斜线方向，上盘相对下降，下盘相对上升的断层。21.逆断层：沿断层面倾斜方向，上盘相对上升，下盘相对下降的断层。22.平移断层：断层两盘沿断层走向方向发生位移的断层。23.断层存在的标志：（1）地质体不连续：岩层、岩体、岩脉、变质岩的片理等沿走向突然中断、错开而出现不连续的现象，说明可能有断层存在；（2）断层面的构造特征1）镜面：断层面表现为平滑而光亮的表面擦痕：断层面上出现平行且均匀细密排列的沟纹阶步：断层面上与擦痕垂直的微小陡坎2）牵引构造：断层两盘相对运动时，断层附近岩层因受断层面摩擦力拖曳发生弧形弯曲的现象。3）断层岩：断层带中因断层动力作用被破碎、研磨，有时甚至发生重结晶作用而形成的岩石。（3）地貌和水文等地质标志：串珠状分布的湖泊、洼地和带状分布的泉水等都是可能有断层存在的标志。24.断裂构造的工程地质评价（1）不同产状的节理与层理等一起共同将岩石切割成形状各异的块体，节理发育的密集程度、张开度和充填物特征都是评价岩体质量的主要因素。（2）断裂破碎带常因构造破坏、岩脉穿插、风化强烈、裂隙面夹泥而呈碎裂状，或局部因风化和强烈破碎成散体状，如有地下水的活动则极易产生塌方。（3）围岩稳定性与断层、节理、层理等的空间组合方式及其与洞室方位间的关系有密切联系。25.震源：地壳内部因岩石破裂发生震动的地方。26震中：震源在地面的垂直投影。27.震源深度：震源与震中之间的距离。28.等震线：在同一次地震影响下，地面上破坏程度相同各点的连线。29.地震烈度：地震产生破坏程度的指标。30.地震效应：在地震作用下，地面出现各种灾害称为地震效应。主要有：地震力效应、地震破裂效应、地震液化与震陷和地震激发地质灾害。31.发震断裂：是全新活动断裂中，近期（近500年来）发生过地震震级M大于或等于5级的断裂，或在今后100年内，可能发生M大于或等于5级地震的断裂。五、地下水1.根据岩石空隙的成因不同，可把空隙分为孔隙、裂隙和溶隙三大类。2.上层滞水：包气带中局部隔水层之上的重力水称上层滞水。3.潜水：埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具自由水面的重力水。4.承压水：充满于两个稳定的隔水层间的重力水称为承压水。5.地下水运动的基本定律：达西线性渗透定律Q=KAI6.地基沉降：在松散沉积层中进行深基础施工时，往往需要人工降低地下水位。若降水不当，会使周围地基土层产生固结沉降，轻者造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降；重者使建筑物基础下的土体颗粒流失，甚至被掏空，导致建筑物开裂和危及安全。7.流砂：流砂是地下水自下而上渗流时土产生流动的现象，它与地下水的动水压力有密切关系。当地下水的动水压力大于土粒的浮容重或地下水的水力坡度大于临界水力坡度时，就会产生流砂。8.基坑突涌：当基坑下伏有承压含水层时，开挖基坑减小了底部隔水层的厚度。当隔水层较薄经受不住承压水头压力作用时，承压水的水头压力会冲破基坑底板，这种工程地质现象被称为基坑突涌。六、地表地质作用1.物理风化：地表岩石因温度变化和孔隙中水的冻融以及盐类的结晶而产生的机械崩解过程。（1）热力风化（2）冻融风化2.化学风化：岩石在水、水溶液和空气中的氧与二氧化碳等的作用下所发生的溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化。3.风化作用的工程意义岩石的裂隙度随风化程度加深而增加；岩石的抗压和抗剪强度随风化程度的加深而降低；风化壳成分的不均匀性随风化程度加深而增大；风化程度愈深的地区，工程建筑物地基承载力愈低，岩石的边坡愈不稳定。4.在野外一般根据岩石的颜色、结构和破碎程度等宏观地质特征和强度，将风化层分为未风化、微风化、中等风化、强风化、全风化和残积土六个带。5.岩石风化的防治方法：挖除法、抹面法、胶结灌浆法、排水法。6.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。7.河流阶地：是在地壳构造运动与河流的侵蚀、沉积作用综合作用下形成的。8.岩溶作用：凡是以地下水为主、地表水为辅，以化学过程（溶解和沉淀）为主、机械过程（流水侵蚀和沉积、重力崩塌和堆积）为辅的对可溶性岩石的破坏和改造作用都叫岩溶作用。9.岩溶作用的基本条件（1）岩石的可溶性：主要取决于岩石的成分和结构；（2）岩石的透水性：取决于岩石的裂隙度和孔隙度。褶皱和断层使岩石透水性加强，对岩溶发育具有一定的控制作用。（3）水的溶蚀力：只有当水中含有二氧化碳时，才有较强的溶蚀作用，将碳酸钙溶解，把不能溶解的残余物质留下，或呈悬浮状态带走。（4）水的流动性：碳酸钙所饱和的水溶液一直处于流动状态，变饱和溶液为不饱和溶液。10.凹槽为溶沟，沟间的突起为石芽。11.岩溶区的主要工程地质问题（1）地基稳定性及塌陷问题：在岩溶地区，由于地表覆盖层下有石芽、溶沟，岩体内部有暗河、溶洞，建筑物的地基通常是很不均匀的。上覆土层还常因下部岩溶水的潜