1.吸水率:W=×100 2.饱水率(饱和吸水率):wsat=×100% 3.饱水因素:==(<1) 岩石的强度和饱水软化特征 1.岩石的强度 指标:单轴抗压强度、单轴抗拉强度和抗剪强度 试验方法:三轴无围压、劈裂法、三轴C、 2.岩石的软化系数 定义: KRRsat/Rq作用:反映反映软化程度 5.普氏坚固性系数 f=RC/10RC:天然状态岩石的单轴抗压强度MPa 四.岩石按工程特性分类 1.岩石按坚固性分类:硬岩石 软质岩5~30、极软岩<5 2.岩石按风化程度分类:未风化、微风化、中等风化、强风化、全风化、残积土 3.软化程度分类:KR≤0.75软化石、KR>0.75不软化 五、工程影响因素 1.岩石的成因类型 2.岩石中的矿物成分及其特征 3.岩石的结构构造特征 4.岩石的风化状态和微裂隙状况 5.岩石的含水状态和胶结类型 二章地质构造与岩体结构 第一节褶皱构造 1.地壳一直处于永不停息的演化过程中 2.地壳运动的两种基本形式:水平运动,垂直运动,李四光理论(地质力学) 3.根据地壳运动的速度和剧烈程度分 是不易被人们所觉察的长期,缓慢的运动;另一种是容易被人们看到或感 到的迅速剧烈的运动 4.同一时期不同地区可以有不同运动形式:同一地点不同时期也可以有不同运动形式 5.新构造运动:第三纪以前的地壳运动称为古代地壳运动(或古代构造运动)而把第三纪中,晚期以来的直到今天仍 6.构造地质学的主要内容是研究构造变动的形态特征,发生原因以及所在空间和时间上的发展规律,即从形变方面研 究地质体和地壳。构造地质的硏究实际包括形变和形成两个方面,即改造和建造。形变控制着形成的空间特点,而形成 又影响到形变的演化和特征。形变是构造地质研究的主要方面 地质构造是地壳在其漫长的发展历史过程中遭受构造运动作用后形成的地层形态(岩层或岩体的位置,产状及相互关 系),是构造运动在岩石圈中留下的形迹 地质构造的类型:(1)褶皱构造;(2)断裂构造:(3)单斜构造。 定义:构造运动作用下,岩层产生的连续弯曲变形:(1)水平挤压;(2)塑性变形。 (一)褶皱:褶皱构造中岩石的每一个弯曲(一个完整的波形)都成为-个褶曲。 (二)褶曲的特征:向斜、背斜、核部或轴部、轴面、轴线·脊点·脊线。 (三)褶曲的分类 1.根据橫剖面上的形态或轴面位置分: 1)对称褶曲:两侧岩层倾角相等,直立等。 (2)不对称褶曲 3)倒转褶曲:两翼岩层向同一方向倾斜,一翼正常,一翼倒转
1．吸水率：w= ×100% 2．饱水率（饱和吸水率）：wsat= ×100% 3．饱水因素： = = （<1） 三．岩石的强度和饱水软化特征 1．岩石的强度 指标：单轴抗压强度、单轴抗拉强度和抗剪强度 试验方法：三轴无围压、劈裂法、三轴c、 2．岩石的软化系数 定义：KRRsat/Rg 作用：反映反映软化程度 5． 普氏坚固性系数 f=RC/10 RC：天然状态岩石的单轴抗压强度 MPa 四．岩石按工程特性分类 1．岩石按坚固性分类：硬岩石 R>30、软质岩 5～30、极软岩 <5 2．岩石按风化程度分类：未风化、微风化、中等风化、强风化、全风化、残积土 3．软化程度分类：KR≤0.75 软化石、KR>0.75不软化 五、工程影响因素 1． 岩石的成因类型 2． 岩石中的矿物成分及其特征 3． 岩石的结构构造特征 4． 岩石的风化状态和微裂隙状况 5． 岩石的含水状态和胶结类型 第二章 地质构造与岩体结构 第一节 褶皱构造 一． 地质构造的概念 1. 地壳一直处于永不停息的演化过程中。 2. 地壳运动的两种基本形式：水平运动，垂直运动，李四光理论（地质力学） 3. 根据地壳运动的速度和剧烈程度分：一种是不易被人们所觉察的长期，缓慢的运动；另一种是容易被人们看到或感 觉到的迅速﹑剧烈的运动。 4. 同一时期不同地区可以有不同运动形式：同一地点不同时期也可以有不同运动形式。 5. 新构造运动：第三纪以前的地壳运动称为古代地壳运动（或古代构造运动）而把第三纪中，晚期以来的直到今天仍 在进行的地壳运动称为现代地壳运动或新地壳运动。 6. 构造地质学的主要内容是研究构造变动的形态特征，发生原因以及所在空间和时间上的发展规律，即从形变方面研 究地质体和地壳。构造地质的研究实际包括形变和形成两个方面，即改造和建造。形变控制着形成的空间特点，而形成 又影响到形变的演化和特征。形变是构造地质研究的主要方面。 地质构造是地壳在其漫长的发展历史过程中遭受构造运动作用后形成的地层形态（岩层或岩体的位置，产状及相互关 系），是构造运动在岩石圈中留下的形迹。 二．地质构造的类型：（1）褶皱构造；（2）断裂构造：（3）单斜构造。 三．褶皱构造 定义：构造运动作用下，岩层产生的连续弯曲变形：（1）水平挤压；（2）塑性变形。 （一） 褶皱：褶皱构造中岩石的每一个弯曲（一个完整的波形）都成为一个褶曲。 （二） 褶曲的特征：向斜﹑背斜﹑核部或轴部﹑轴面﹑轴线﹑脊点﹑脊线。 （三） 褶曲的分类： 1．根据横剖面上的形态或轴面位置分： （1） 对称褶曲：两侧岩层倾角相等，直立等。 （2） 不对称褶曲 （3） 倒转褶曲：两翼岩层向同一方向倾斜，一翼正常，一翼倒转
(4)平卧褶曲:褶曲的轴面近水平,两翼岩层产状平缓。 图24帮曲在横剖面上的形态 a)对称曲b)不对称榴曲c)倒转捆曲d)平卧褶曲 2.根据褶曲在纵剖面上的形态或脊线的形态分类 (1)水平褶曲:褶曲的脊线近水平 (2)倾伏褶曲:褶曲的脊线沿一定方向向或向下倾伏。 (3)穹窿和构造盆地:同层岩层冋四面下倾的称穹窿,向四面翘起称构造盆地。 (4)短轴褶曲:介于穹窿、构造盆地和般褶曲之间的_种褶曲,其肴线从最高点向两端显著下沉或上翘。 3.根据褶曲的组合形态分: (1)全型褶曲:褶曲发育不间断,背、向斜相间排列,紧密相连,复背斜、复向斜 (2)断续褶曲:单向的褶曲,孤立。背斜、穹、构造盆地。 (3)过渡形:介于连续与过渡之间。 四.褶造对工程建设的影响 1.全型褶曲:山区、岩石破碎、顺向坡滑动 2.背向斜脊部:张性节理发育:背斜谷、向斜谷 3.地下洞室:适修筑在背斜核部,不适在向斜核部 第二节倾斜构造 倾斜构 倾斜岩层产状 第三节节理、劈理和压理 岩层受构造应力作用发生断裂,使原有的连续,完整性遭到破坏而形成的地层形态被称为断裂构造。按破裂面两侧岩层 的位置情况,节理与断层。 二.狭义的节理一一构造裂隙 1.定义:两侧岩层未消动或仅发生了微小的错动 2.分类 剪节理:剪应力形成:特点:裂隙平直,延伸方向稳定,裂面平整光滑,切穿颗粒, (2)张节理:张拉应力形式:特点:裂口稍宽,裂面粗糙不平直,面上无擦痕,裂面常绕过颗粒。 (3)压性节理:挤压应力形成,节理面与最大主应力方向向垂直,呈紧闭状态,密集成群分布。 广义节理:包括构造节理和非构造节理(岩体中的原生和次生裂隙) 四.劈理 1.定义:构造应力作用下形成的沿一定方向大致相平行的密集型细微裂面称为劈理。一般发生在变质岩中,并不破圢 岩体的完整性 2.分类:(1)破劈理:岩石中密集的平行排列的破裂面。裂面平直、光滑、机理近于剪节理。 (2)流劈理:由岩石中矿物的定向排列而显现的易于劈开的软弱面,劈理面较光滑。 (3)滑劈理:指有一些微小位移的劈理。 ↓)片理:强烈的变质作用使矿物压扁、拉长并定向排列,重新结晶,由此形成的相互平行、密集排列的薄片状构造 形迹称为片理。变质岩特有,属流劈 五.节理,劈理和片理工程地质评价(P41) 第四节断层 断层的定义 2.术语;断层面、断层线、断层盘、断距、断层带
（4） 平卧褶曲：褶曲的轴面近水平，两翼岩层产状平缓。 2．根据褶曲在纵剖面上的形态或脊线的形态分类： （1） 水平褶曲：褶曲的脊线近水平。 （2） 倾伏褶曲：褶曲的脊线沿一定方向向或向下倾伏。 （3） 穹窿和构造盆地：同层岩层向四面下倾的称穹窿，向四面翘起称构造盆地。 （4） 短轴褶曲：介于穹窿﹑构造盆地和一般褶曲之间的一种褶曲，其脊线从最高点向两端显著下沉或上翘。 3．根据褶曲的组合形态分： （1） 全型褶曲：褶曲发育不间断，背﹑向斜相间排列，紧密相连，复背斜、复向斜。 （2） 断续褶曲：单向的褶曲，孤立。背斜、穹、构造盆地。 （3） 过渡形：介于连续与过渡之间。 四．褶造对工程建设的影响 1．全型褶曲：山区、岩石破碎、顺向坡滑动 2．背向斜脊部：张性节理发育：背斜谷、向斜谷 3．地下洞室：适修筑在背斜核部，不适在向斜核部 第二节 倾斜构造 一． 倾斜构造 二．倾斜岩层产状 第三节 节理、劈理和压理 一． 断裂构造： 岩层受构造应力作用发生断裂，使原有的连续，完整性遭到破坏而形成的地层形态被称为断裂构造。按破裂面两侧岩层 的位置情况，节理与断层。 二．狭义的节理——构造裂隙 1. 定义：两侧岩层未消动或仅发生了微小的错动 2. 分类： （1） 剪节理：剪应力形成：特点：裂隙平直，延伸方向稳定，裂面平整光滑，切穿颗粒，X型。 （2） 张节理：张拉应力形式：特点：裂口稍宽，裂面粗糙不平直，面上无擦痕， 裂面常绕过颗粒。 （3） 压性节理：挤压应力形成，节理面与最大主应力方向向垂直，呈紧闭状态，密集成群分布。 三．广义节理：包括构造节理和非构造节理（岩体中的原生和次生裂隙） 四．劈理 1．定义：构造应力作用下形成的沿一定方向大致相平行的密集型细微裂面称 为劈理。一般发生在变质岩中，并不破坏 岩体的完整性。 2．分类：（1）破劈理：岩石中密集的平行排列的破裂面。裂面平直、光滑、机 理近于剪节理。 （2）流劈理：由岩石中矿物的定向排列而显现的易于劈开的软弱面，劈理面较光滑。 （3）滑劈理：指有一些微小位移的劈理。 （4）片 理：强烈的变质作用使矿物压扁、拉长并定向排列，重新结晶，由此形成的相互平行、密集排列的薄片状构造 形迹称为片理。变质岩特有，属流劈理。 五．节理，劈理和片理工程地质评价（P41） 第四节 断层 一．断层的定义 1．定义 2．术语；断层面、断层线、断层盘、断距、断层带
二.断层的分类 根据断层面产状与两盘岩层产状关系 1.走向断层2.倾向断层3.斜交断层 (二)根据断层面产状与褶皱轴线(或区域构造线)的关系 1.纵断层2.横断层3.斜交断层 (三)根据断层两盘相对位移关系: 1.正断层冲断层:断层面倾角>45度 2.逆断层 逆掩断层:断层面倾角<45度 3.平移断层:又称平推、平错、扭断顺时针右行(右旋) 4.正一一平移断层 5.逆一一平移断层 (四)根据形成断层的力学性质:压、张、扭 (五)断层的几中组合形式:阶梯状(正断层)、##状(逆断层)、地垒(相背倾斜正断层形成)、地堑(相向倾斜 层形F 断层的工程地质评价 1.断层破碎带 2.断层的活动性 3.断层与地下水 4.断层与地震 5.断层与矿产 第五节岩层岩体的接触关系 一.整合接触:岩面相互平行,岩层沉积没有间断。 二.伪(假)整合:岩层沉积岀现间断(不连续)或存在一个古风化剥蚀面,但接触面上下岩层平行 不整合接触(角度不整合):如果岩层的沉积不连续或存在一个古风化剥蚀面,接触上下的岩石又不平行时。 四.侵入接触:侵入岩浆岩与周围其它岩体之间的接触关系称为侵入接触, 第六节岩体的结构 岩体的概念 指一定范围内的自然地质体,它除本身是由岩石构成外,还包括各种构造痕迹 岩体结构的基本要素 构成岩体的结构体(岩石)和将结构体分割开来的结构面(各种构造形迹或裂隙) 三.岩体结构面的类型 1.成岩结构面:原生结构面,成岩过程中形成:岩浆岩、沉积岩、变质岩 2.构造结构面:构造应力作用下产生的各类剪、张、压、扭。 次生裂隙:风化、冰冻、重力卸荷、震动 四.岩体的结构类型 1)整体结构(巨型块状);2)块状结构;3)镶嵌结构(火成岩的侵入结构) 4)层状够;5)碎裂结构(微风化岩体):6)层状碎裂结构;刁)散体结构(强冈化岩石) 岩体的工程特性与软弱面的存在,软弱面的性质、产状有关。 第三章风化作用 1.岩石风化成土的过程:湿、温度的变化裂隙大气水进入植物 岩石破碎风、雨、血、重力、剥蚀搬运过程中进一步碎小、磨圆化学作用细小新物质、沉积成土 2.风化与剥蚀的概念 1)裸露于地壳表面的岩石或裂隙面附近的岩石,外力地质作用,崩解、碎裂、变质作用。 (2)风化岩在风、雨、雪、重力作用下从岩石母体上剥落为破碎状的岩块或碎屑的过程
二．断层的分类 （一）根据断层面产状与两盘岩层产状关系： 1．走向断层 2．倾向断层 3．斜交断层 （二）根据断层面产状与褶皱轴线（或区域构造线）的关系： 1．纵断层 2．横断层 3．斜交断层 （三）根据断层两盘相对位移关系： 1．正断层 冲断层：断层面倾角>45度 2．逆断层 逆掩断层：断层面倾角<45度 3．平移断层：又称平推、平错、扭断 顺时针 右行（右旋） 4．正——平移断层 5．逆——平移断层 （四）根据形成断层的力学性质：压、张、扭 （五）断层的几中组合形式：阶梯状（正断层）、##状（逆断层）、地垒（相背倾斜正断层形成）、地堑（相向倾斜 正断层形成） 三． 断层的工程地质评价 1．断层破碎带 2．断层的活动性 3．断层与地下水 4．断层与地震 5．断层与矿产 第五节 岩层岩体的接触关系 一．整合接触：岩面相互平行，岩层沉积没有间断。 二．伪（假）整合：岩层沉积出现间断（不连续）或存在一个古风化剥蚀面，但接触面上下岩层平行。 三．不整合接触（角度不整合）：如果岩层的沉积不连续或存在一个古风化剥蚀面，接触上下的岩石又不平行时。 四．侵入接触：侵入岩浆岩与周围其它岩体之间的接触关系称为侵入接触。 第六节 岩体的结构 一．岩体的概念 指一定范围内的自然地质体，它除本身是由岩石构成外，还包括各种构造痕迹。 二．岩体结构的基本要素 构成岩体的结构体（岩石）和将结构体分割开来的结构面（各种构造形迹或裂隙）。 三．岩体结构面的类型 1．成岩结构面：原生结构面，成岩过程中形成：岩浆岩、沉积岩、变质岩 2．构造结构面：构造应力作用下产生的各类剪、张、压、扭。 3．次生裂隙： 风化、冰冻、重力卸荷、震动。 四．岩体的结构类型 1）整体结构（巨型块状）； 2）块状结构；3）镶嵌结构（火成岩的侵入结构）； 4）层状够 ；5）碎裂结构（微风化岩体）；6）层状碎裂结构；7）散体结构（强风化岩石）。 岩体的工程特性与软弱面的存在，软弱面的性质、产状有关。 第三章 风化作用 一．概述 1．岩石风化成土的过程：湿、温度的变化 裂隙 大气水进入植物 岩石破碎 风、雨、血、重力、剥蚀搬运过程中进一步碎小、磨圆 化学作用 细小新物质、沉积成土 2．风化与剥蚀的概念 （1）裸露于地壳表面的岩石或裂隙面附近的岩石，外力地质作用，崩解、碎裂、变质作用。 （2）风化岩在风、雨、雪、重力作用下从岩石母体上剥落为破碎状的岩块或碎屑的过程
3.风化对岩石及工程的影响 4.风化的种类 根据风化的自然因素和风化物质的性质,分为:物理风化(机械风化)、化学风化、生物风化。 5.风化的特点由岩石本身性质和所处的环境条件两方面决定。时间影响 第一节物理风化 定义:只改变岩石完整性或改变已碎裂岩石颗粒大小和形状,产生新物质的风化作用。 二.物理风化作用的类型 1.温度应力引起的胀缩作用一一热胀冷缩 2.裂隙中的冰以及其他结晶体产生的胀缩应力引起的劈裂。 3.岩体卸荷引起的膨胀崩解。 4.树木生长过程中的根劈作用。 5.重力作用下的岩石碎裂和搬运过程中的碰撞、磨圆 6.风的剥蚀作用。 第二节化学风化作用 定义:一切改变了岩石中原有矿物成分的风化作用统称风化作用。(质变风化) 二.化学风化作用的类型 1.水的作用 (1)水化、水解作用:水化是水分子进入矿物结晶或微观结构内部成为结晶水。水解是部分矿物和水分发生化学反 应形成新物质。 (2)溶解、溶蚀和再结晶:水从岩体表面或岩体裂隙中流过时,岩石中的一部分成分溶于水中和水流一起流走。水对 岩石的这种作用称为溶解溶蚀作用。 溶于水中的物质由于条件改变从水中析出并结晶。 再结晶的情况:a.压力b.温度C.水份蒸发d.不同溶液的混合。 2.气体的作用 (1)氧化作用(2)碳酸化作用(3)酸雨及硫酸化作用 3.生物的化学风化作用 生物生长中的新陈代谢、腐蚀物、分泌物对岩石的破坏作用及微生物的风化作用。 第三节影响化学风化作用的因素 一.岩石的矿物成份 1.稳定性矿物:白云母、石英、石榴石 2.较稳定性矿物:辉石、角岗石、黑云母、正长石 3.不稳定性矿物:斜长石、橄榄石等。不稳定性矿物含量越高… 二.岩性 岩石的岩性包括:结构与构造、矿物颗粒大小与形状、孔隙率、吸水率、坚固性等物理力学性质,结构致密、岩性坚 固、孔隙率和吸水率小的岩石其抗风化能力好。 地质构造与岩体的结构性 地质构造对岩体的结构性有很大的影响,而岩体的结构性(岩体结构面的产状、交汇切割情况、间距大小以及岩体裂隙 的张开性、充填情况、渗透性等)又对岩体的抗风化能力有很大影响。岩体结构面愈发育、裂隙愈大、填充情况愈差 渗透性愈好就愈易风化 四.气候状况与地表水 气温高、雨量足、湿度大、植物茂,南方一一化学风化;温差大、雨少、干燥、植被差、风力大。北方一一物理风化 五.地貌与地下水 地貌对岩石风化的影响和水、风、温差、地势以及基岩埋藏条件等多重因素有关。 地下水对岩石的风化则主要体现为溶解溶蚀和再结晶 六.其它因素 人类活动形成的环境污染等也会成为影响化学风化的重要因素。 第四节岩石风化的工程地质研究
3．风化对岩石及工程的影响 4．风化的种类： 根据风化的自然因素和风化物质的性质，分为：物理风化（机械风化）、化学风化、生物风化。 5．风化的特点由岩石本身性质和所处的环境条件两方面决定。时间影响 第一节 物理风化 一．定义：只改变岩石完整性或改变已碎裂 岩石颗粒大小和形状，产生新物质的风化作用。 二．物理风化作用的类型 1．温度应力引起的胀缩作用——热胀冷缩 2．裂隙中的冰以及其他结晶体产生的胀缩应力引起的劈裂。 3．岩体卸荷引起的膨胀崩解。 4．树木生长过程中的根劈作用。 5．重力作用下的岩石碎裂和搬运过程中的碰撞、磨圆。 6．风的剥蚀作用。 第二节 化学风化作用 一．定义：一切改变了岩石中原有矿物成分的风化作用统称风化作用。（质变风化） 二．化学风化作用的类型： 1．水的作用 （1）水化、水解作用：水化是水分子进入矿物结晶或微观结构内部成为结晶水。水解是一部分矿物和水分发生化学反 应形成新物质。 （2）溶解、溶蚀和再结晶：水从岩体表面或岩体裂隙中流过时，岩石中的一部分成分溶于水中和水流一起流走。水对 岩石的这种作用称为溶解溶蚀作用。 溶于水中的物质由于条件改变从水中析出并结晶。 再结晶的情况：a．压力 b．温度 c．水份蒸发 d．不同溶液的混合。 2．气体的作用 （1）氧化作用 （2）碳酸化作用 （3）酸雨及硫酸化作用 3．生物的化学风化作用 生物生长中的新陈代谢、腐蚀物、分泌物对岩石的破坏作用及微生物的风化作用。 第三节 影响化学风化作用的因素 一．岩石的矿物成份 1．稳定性矿物：白云母、石英、石榴石 2．较稳定性矿物：辉石、角岗石、黑云母、正长石 3．不稳定性矿物：斜长石、橄榄石等。不稳定性矿物含量越高…….. 二．岩性 岩石的岩性包括：结构与构造、矿物颗粒大小与形状、孔隙率、吸水率、坚固性等物理力学性质，结构致密、岩性坚 固、孔隙率和吸水率小的岩石其抗风化能力好。 三．地质构造与岩体的结构性 地质构造对岩体的结构性有很大的影响，而岩体的结构性（岩体结构面的产状、交汇切割情况、间距大小以及岩体裂隙 的张开性、充填情况、渗透性等）又对岩体的抗风化能力有很大影响。岩体结构面愈发育、裂隙愈大、填充情况愈差、 渗透性愈好就愈易风化。 四．气候状况与地表水 气温高、雨量足、湿度大、植物茂，南方——化学风化；温差大、雨少、干燥、植被差、风力大。北方——物理风化。 五．地貌与地下水 地貌对岩石风化的影响和水、风、温差、地势以及基岩埋藏条件等多重因素有关。 地下水对岩石的风化则主要体现为溶解溶蚀和再结晶。 六．其它因素 人类活动形成的环境污染等也会成为影响化学风化的重要因素。 第四节 岩石风化的工程地质研究