工程地质复习

1、工程地质复习考试题型：1、名词解释2、填空题3、选择题4、判断题5、图形分析题6、计算题1、名词风化作用、地质构造、土的压缩性、土的抗剪强度、岩体、土体、岩石单轴抗压强度、不良地质作用、地质灾害、地震、地震震级、地震烈度、抗震设防、地基承载力、地基极限承载力、地基承载力特征值、地基稳定性、承压水。2、重要知识点地质学基础（三大岩石、地质作用、地质构造）、岩石的工程地质性质、土的工程性质与分类、地下水、不良工程地质问题（地震、滑坡与崩塌、岩溶）、建筑工程的工程地质问题、原位测试3、计算题一、名词解释风化作用：岩石在大气营力（风、电、大气降水和温度）以及生物活动的作用下，发生破碎或成分变化，逐渐崩

2、解、分离为大小不等的岩屑或土层的作用。地质构造：地质构造是指地壳中的岩层，在地壳运动的作用下发生变形与变位而遗留下来的形态。土的压缩性：土在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性。土的抗剪强度：土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。是土的重要力学性质指标之一。岩体：是指由一种或多种岩石组成，并由各类结构面及其所切割的结构体所构成的，存在于一定的地质环境中的刚性地质体。土体：是与工程建筑的稳定、变形有关，由厚薄不等、性质各异、以特定的上下次序沉积形成的土层的组合体。岩石单轴抗压强度：岩石试样在单轴压缩荷载作用下所能承受的最大压应力。（单轴抗压强度是反映岩石力学性质的主要指标之一。抗压强度愈

3、大，则岩石的愈硬、结构和构造愈好，抵抗破坏能力愈强；反之愈差。）不良地质作用：（不良工程地质问题）：是指由地球内力和外力产生的对工程可能造成危害的地质作用。地质灾害：是指由不良地质作用引发的，危及人身、财产、工程或环境安全的事件。地震：是由于地球内动力作用而发生在地壳表层岩石圈内的一种快速颤动现象，它是当前地壳运动的一种特殊形式。地震震级：是表征某次地震中震源所释放能量大小的尺度。地震烈度：是地震引起地面震动及其影响的强弱程度。抗震设防：是指对建筑物进行抗震设计并采取一定的抗震构造措施，以达到结构抗震的效果和目的。地基承载力：是指地基岩土单位面积上所承受的荷载。（kPa）地基极限承载力：是指地

4、基即将丧失稳定性时的承载力。地基承载力特征值：是指地基稳定有足够的安全度，并且变形控制在建筑物容许范围内时的承载力。地基稳定性：是指地基岩土体在承受建筑荷载作用下的沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度。承压水：二、重要知识点地质学基础（三大岩石、地质作用、地质构造） 岩石:是天然生成的，具有一定的结构和构造的矿物集合体。按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。分布：地表以沉积岩为主，占大陆面积的75%和海底面积的绝大部分；地壳深处则以岩浆岩、变质岩为主。岩浆岩：由岩浆冷凝、固结所成的岩石，又称火成岩。岩浆岩产状：是指岩浆岩体的形态、大小、深度及其与围岩的关系。岩浆岩的物质组成：1、化学成

5、分：地壳中的化学元素都存在于岩浆岩中，以氧化物的形式存在。其中SiO2含量最高，根据SiO2含量的大小，将岩浆岩分为四类。超基性岩:<45%、颜色深；基性岩:45-52%、颜色深；中性岩:52-65%、颜色较深；酸性岩: >65%、多由浅色矿物组成。2、矿物成分：组成岩浆岩的常见矿物有十几种，以长石含量最多（>60%）,石英次之。长石和石英是岩浆岩分类和鉴定的重要依据之一。岩浆岩结构：是指组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、形状及其晶粒之间的相互关系。1、按矿物结晶程度分：全晶质结构（深成岩类）、半晶质结构（喷出岩）、玻璃质结构（喷出岩）2、按矿物晶粒大小分：显晶质结构(肉眼

6、、放大镜)：粗粒结构晶粒>5mm、中粒结构晶粒25mm、细粒结构晶粒0.22mm、微粒结构晶粒<0.2mm；隐晶质结构(显微镜观察)。岩浆岩构造：是指岩石外表的整体特征。取决于岩浆冷凝时的环境。(1)块状构造: 矿物无定向排列，各部份均匀分布。如花岗岩、闪长岩;(2)流纹构造:不同颜色的矿物、拉长的气孔沿熔岩流动方向作定向排列，指示溶岩流动方向。如流纹岩.(3)气孔构造:熔岩冷却时尚末逸出的气体形成大小不一的气孔。如玄武岩(4)杏仁构造:喷出岩的气孔被后来的次生矿物所充填。如安山岩岩浆岩的肉眼的鉴别方法：1.先看岩石整体颜色的深浅；2.分析岩石的结构和构造；3.分析岩石的主要矿物成

7、分，确定岩石的名称沉积岩:是在地表和地表下不太深的地方，由松散堆积物在常温常压的条件下，经过压固、脱水和重结晶作用而形成的岩石。（沉积岩是三大类岩石中在地表分布最广的岩石）沉积岩的物质组成:1、矿物成分a.碎屑物质：原生矿物(石英、长石、白云母)及岩石的碎屑难溶于水；b.黏土矿物：高岭石、蒙脱石、水云母化学作用而成的次生矿物；c.化学沉积矿物：方解石、石膏、白云石、岩盐、铁和锰的氧化物或氢氧化物等；d.有机物质及生物遗骸：如贝壳、泥炭、石油等 2、胶结物a.硅质胶结：二氧化硅；b.铁质胶结物：氢氧化铁、三氧化二铁；c.钙质胶结物：方解石；d.泥质胶结物：黏土沉积岩结构是指组成岩石成分的颗粒大小

8、、形态及连接方式。（沉积岩结构是划分沉积岩类型的重要标志。）(1)碎屑结构（碎屑物质被胶结而成的结构）(2)泥质结构：黏土组成，如泥岩、页岩(3) 化学结构生物结构（化学结构由化学沉积物质经结晶重结晶后形成的结构。如石灰岩、白云岩和硅质岩；生物结构由生物遗体或碎片所组成的岩石结构。如贝壳结构、 珊瑚结构）沉积岩的构造是指沉积岩各个组成部分的空间分布和相互间的排列方式。（1）层理构造；（水平层理、单斜层理、交错层理 ）层理：指岩层中物质的颗粒大小、成分、形态及颜色在垂直方向上发生变化时产生的纹理。层面：分隔不同性质岩层的界面。标志沉积作用发生短暂停顿或间断。递变层理（夹层、变薄、尖灭、 透镜体、

9、 互层）（2）层面构造；波痕：由水、风和波浪作用形成。泥痕：由气候干燥、日晒形成。雨痕：受雨点打击留下的痕迹。变质岩：是地壳内原有的岩石（岩浆岩、沉积岩和变质岩），在高温、高压和化学成分加入的情况下，在固体状态下发生矿物成分和结构构造的改变而形成的新岩石。变质岩的形成变质作用：在地球内外动力作用下，使岩石的矿物成分及结构发生改变、从而引起岩石性质发生改变的地质作用。变质作用（1）接触变质作用高温(2)交代变质作用化学活动(3)动力变质作用构造运动(4)区域变质作用高压变质作用的主要因素：（1）高温（岩浆、地壳深处、构造运动的热能）重结晶、化学反应，如石灰岩大理岩（重结晶）（2）高压（上覆岩层的

10、压力、构造运动或岩浆活动的挤压力）如石榴子石（3）化学活动性流体的加入（热液和挥发性气体）产生新的变质矿物变质岩的矿物成分：1、原岩矿物：石英、长石、角闪石、辉石、云母、方解石、白云石等。2、变质矿物（特殊矿物）：石榴子石、 红柱石、滑石、绿泥石、蛇纹石等变质岩的结构：变晶结构完全重结晶；变余结构部分重结晶变质岩的构造：片状构造矿物定向排列，容易剥开成薄片，变质较深千枚状构造矿物定向排列，容易裂开成千枚状；变质较深片麻状构造矿物颗粒粗大，片理不规则；变质最深板状构造矿物颗粒细密，重结晶不明显，裂开成板状；变质最浅块状构造矿物颗粒无定向排列，不能定向裂开变质岩的肉眼的鉴别方法： 1、先观察岩石的

11、构造，分为片理构造和块状构造2、然后可进一步根据片理特征和主要矿物成分，分析所属的岩类，确定岩石名称地质作用地质作用：是指作用于地球的自然力使地球的物质组成、内部构造和地表形态发生变化的作用。地质作用动力来源：地球内能(地球热能、地球重力能、地球旋转能、地球化学能、地球结晶能)和地球外能（太阳辐射能、潮汐能、生物能）地质作用的划分：1、自然地质作用：（1）内力构造运动、岩浆运动、变质作用、地震；（2）外力风化温度、水、气体、生物，剥蚀河、海、湖、冰川、风，搬运河流、风为主、沉积搬运动能减小、环境，固结成岩作用2、工程地质作用人为地质作用。地质构造地质构造：地质构造是指地壳中的岩层，在地壳运动的

12、作用下发生变形与变位而遗留下来的形态。地质构造: 水平构造、单斜构造、褶皱构造、断裂构造（节理、断层）、不整合水平构造未经构造运动、单斜构造经构造运动，岩层向同一方向倾斜褶皱构造：组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用下，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造。背斜岩层向上突出的弯曲，两翼岩层从中心向外倾斜。核部岩层老向斜岩层向下突出的弯曲，两翼岩层自两侧向中心倾斜。岩层产状和褶皱构造的工程地质评价：1、建筑物地基全部由岩层组成持力层时，岩层产状和褶皱构造的倾斜岩层对建筑物的地基没有特殊的不良影响。2、岩层产状与深路堑、挖方高边坡工程的稳定性如下图：AB、AC ××A

13、D× (g) (f) (e)(d)(c)(a)(b)3、褶皱与深路堑、挖方高边坡工程的稳定性如下图：××× 4、岩层产状与隧道工程的稳定性如下图：××× 5、褶皱与隧道工程的稳定性如下图： ×轴部应力最集中，岩层破碎，向斜轴部存在地下水，因此，容易产生坍塌和涌水。 ×× 轴部不稳定翼部稳定断裂构造节理是岩体受力断裂后，两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。断层是岩体受力断裂后，两侧岩块沿断裂面发生了显著位移的断裂构造。节理分类：1、原生节理岩石形成时形成的节理；2、次生节理（非构造节理风化、卸荷裂

14、隙等，无规律性）；（构造节理张节理、剪节理）张节理的主要特征：1、 产状不稳定，延伸不远，单条节理短而曲折；2、 节理面粗糙不平，无擦痕；3、 多开口，常被矿脉充填，脉宽变化大，脉壁不平直。剪节理的主要特征：1、产状稳定，沿走向和倾向延伸较远，间距比较均匀，规模较大；2、节理面平直光滑，有时可见擦痕；3、通常是闭合的，若被矿物充填，则脉宽均匀；4、发育在砾岩中的剪节理，一般会切穿砾岩中的砾石。 5、常成“X”形出现。 全新活动断裂为在全新地质时期(一万年)内有过地震活动或近期正在活动，在今后一百年可能继续活动的断裂。 非全新活动断裂为一万年以前活动过，一万年以来没有发生过活动的断裂。

15、 建筑场地一般应避开全新活动断裂，特别是重要的建筑物。 高层建筑应避开全新活动断裂和发震断裂。 公路、铁路、输水线路等线性工程，当路线与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，开挖路基容易引起边坡发生大规模坍塌。 大桥桥位应避开断层破碎带。 隧道轴线与断层走向平行时，应尽量避免与断层破碎带接触，必须穿过断层带时，应与断层带大角度或垂直穿过。不整合整合接触：上、下地层在沉积层序上没有间断，岩性或所含化石都是一致或递变的，其产状基本一致，是连续沉积形成的地层。不整合接触：上、下地层间的层序有间断，先后沉积的地层之间缺失了一部分地层，或上下地层的产状不一致，是不连续沉积形成的地层。不整合对工程的影响：不

16、整合面一般起伏较大，同时常有风化层存在，层间结合差，地下水发育，当不整合面与斜坡倾向一致时，如开挖路基，斜坡常会滑移，应采取处理措施。岩石的工程地质性质物理性质岩石:是天然生成的，具有一定的结构和构造的矿物集合体。结构、构造风化作用矿物成分力学性质水理性质影响因素包括岩石工程地质性质 岩石和土一样，也是由固体、液体和气体三相组成的。 岩石物理性质：是指岩石由于三相组成的相对比例关系不 所表现的物理状态。岩石物理性质指标：描述岩石物理性质的数值或物理量。 1、岩石重度 2、岩石比重3、岩石的孔隙率岩石重度（）：是单位体积岩石的重量。 =W/V 单位：KN/m3 岩石天然重度取决于组成岩石的矿物成

17、分、孔隙及含水的多少。岩石重度愈大，表示岩石愈致密，其岩块力学性质愈好；反之愈差。通常以表示天然重度，d表示干重度，m表示饱和重度。岩石比重（Gs）：是单位体积岩石固体部分的重量与同体积水（4°C）的重量之比。 Gs =Ws/V sw单位：无 岩石的比重取决于组成岩石的矿物的比重。矿物的比重愈大，则岩石的比重也愈大；反之愈小。岩石的比重一般在2.7左右。岩石孔隙率（n）：是岩石中孔隙、裂隙的体积与岩石总体积之比值。 n=Vv/V×100%单位：无 岩石的孔隙率大小取决于岩石的结构、构造和风化程度。岩石的孔隙率愈大，则岩石孔隙和裂隙也就愈多，力学性能就愈低；反之愈大。一般硬岩

18、石的孔隙率小于2%3%，砾岩、砂岩等多孔岩石，孔隙率较大。岩石力学性质：是指岩石抵抗外力作用的能力。岩石力学性质：1、变形特性应力与应变的关系。（指标：弹性模量、变形模量、泊松比）；2、强度特性抵抗应力破坏的性能。（指标：单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度）岩石变形特性：1.压密阶段；2.弹性阶段；3.逐渐破坏阶段；4.加速破坏阶段岩石的变形指标1、岩石的弹性模量1）弹性模量：应力与弹性应变的比值。2）计算公式： E=/e单位：EkPa，应力，kPa，e弹性应变。岩石的弹性模量愈大，变形愈小，岩石抵抗变形能力越强；反之越弱。2、岩石的变形模量1）变形模量：应力与总应变的比值。2）计算公式： E0

19、=/(e+ p)单位：E0kPa，应力，kPa，e弹性应变， p塑性应变。岩石的变形模量愈大，变形愈小，岩石抵抗变形能力越强；反之越弱。3、泊松比1）泊松比：岩石在轴向压力的作用下会产生纵向压缩和横向膨胀，相应的横向应变与纵向应变的比值。 2）计算公式： = 1/ 1横向应变， 纵向应变。岩石的泊松比反映的是岩石横向变形的弹性常数。 岩石的泊松比一般为0.20.4。² 二、岩石的强度指标1、岩石单轴抗压强度（重点）1）单轴抗压强度：岩石试样在单轴压缩荷载作用下所能承受的最大压应力。2）计算公式： R=P/A单位：RMPa，PN，Amm2。（书上有误）单轴抗压强度是反映岩石力学性质的主

20、要指标之一。抗压强度愈大，则岩石的愈硬、结构和构造愈好，抵抗破坏能力愈强；反之愈差。工程上常采用饱和单轴抗压强度（硬岩）和天然单轴抗压强度（软岩）。岩石抗拉强度：岩石试样在单向拉伸作用抵抗拉断破坏的极限能力。2）计算公式 t=P/A单位： tkPa，PkN，Am2。 岩石的抗拉强度很小，当岩层受到挤压形成褶皱时，常在弯曲变形较大的部位产生张性裂隙而破坏。 岩石抗剪强度：岩石抵抗剪切破坏的能力。以岩石被剪切破坏时的极限应力来表示。计算公式 = tan+c单位：岩石的抗剪强度，kPa； 岩石破坏面上的法向剪应力，kPa；岩石的内摩擦角；c岩石的内聚力，kPa。 岩石的水理性质定义：是指岩石与水作用

21、时的性质。主要有：1. 吸水性 2.透水性3.溶解性4.软化性5.抗冻性岩石吸水率(W1)：是指在常温、常压条件下岩石的吸水能力。以吸入水分的质量(Gw1)与岩样干质量(Gs)之比，用百分数表示 计算公式单位：W1岩石的吸水率，%；Gw1 岩石所吸水分重力，kN；Gs 干燥岩石的重力，kN。吸水率与岩石孔隙的大小、张开程度有关。吸水率越大，表明水对岩石的侵蚀、软化作用越强。岩石透水性：是指岩石允许水通过的能力。岩石透水性用渗透系数（k）表示，其单位是m/d或cm/s。渗透系数的大小取决于岩石中裂隙、孔隙及孔洞的大小和连通情况。破碎的岩石透水性好；非破碎的风化岩石和微风化岩石透水性差，一般视为不

22、透水层。岩石溶解性：是指岩石溶于水的性质。常用溶解度或溶解速度表示。可溶性有石膏、岩盐、石灰岩、白云岩及大理岩等，当然，除石膏、岩盐的溶解速度快之外，其他岩石的溶解速度是非常慢的。岩石的溶解性不仅和岩石和矿物成分有关，还和水的性质有关，纯水的溶解能力较小，酸性水的溶解能力较大。土的工程性质与分类土：是由各种岩石经风化、搬运、沉积而成的第四纪的松散沉积物，是由固相（颗粒）、液相（水溶液）、气相（气体）所组成的三相体系。土体：是与工程建筑的稳定、变形有关，由厚薄不等、性质各异、以特定的上下次序沉积形成的土层的组合体。固体颗粒构成土的骨架，水和气体为粒间孔隙的充填物。土中孔隙全部被水充满，称为饱和土

23、；孔隙全部被气体充满，称为干土；孔隙同时有水和空气时，称为非饱和土。 土的固体颗粒(简称土粒)的大小和形状、矿物成分及其组成情况是决定土的物理力学性质的重要因素土的粒径即颗粒大小。是划分土的类别、名称的重要依据 颗粒分析试验：筛分法；比重计法筛分法（使用烘干、分散样）：适用粒径0.075mmd60mm的粗粒土,标准筛(孔径2.0mm、1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.15mm、0.075mm)比重瓶法：适用粒径d0.075mm的质量占比10%以上的土。土中水分为结合水和自由水两大类土的结构：是指土粒单元的大小、形状、互相排列及其联结关系等因素形成的综合特征。土的结构分为单粒结构、蜂窝结

24、构和絮状结构三种基本类型土的构造最主要特征就是成层的层理构造和具有裂隙的裂隙构造。土的各组成部分的质量和体积之间的比例关系，能直接反映土的状态和物理力学性质，间接反映土的工程特性土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。是土的重要力学性质指标之一。地下水地下水：赋存于地面以下岩土空隙中的重力水。 分布范围地壳表层10多km，以12km为主地下水的优缺点：一方面地下水是人们生产、生活供水的重要来源，特别是在干旱地区，地表水缺乏，供水主要靠地下水。另一方面，在土木工程建设中，地下水的活动又是威胁施工安全、造成工程病害的重要因素，例如基坑、隧道涌水，滑坡活动，基础沉陷和冻胀变形，腐蚀工程建筑材料等

25、都与地下水活动有直接关系。 重力水即是能够自由流动的地下水。是我们研究的主要对象。 A）重力水能产生浮托力、孔隙水压力。 B）流动的重力水在运动过程中会产生动水压力。 C）重力水具有溶解能力，对岩石产生化学潜蚀，导致岩石的成分及结构的破坏。当建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下水对基础底面产生静水压力，即产生浮托力。不良工程地质问题（地震、滑坡与崩塌、岩溶不良地质作用（不良工程地质问题）：是指由地球内力和外力产生的对工程可能造成危害的地质作用。地质灾害：是指由不良地质作用引发的，危及人身、财产、工程或环境安全的事件。不良地质作用包括：地震、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、岩溶、采空区、地面沉降（我

26、国是多山、多地震的国家，由此引起的频发地质灾害，造成生命和财产巨大损失，及引发社会安全问题。因此，土木工程工作者应对不良地质作用及地质灾害引起重视。） 由于地震的作用，地表产生一系列地质现象，如：地表隆起，山崩滑坡、喷水冒沙等；引起各类工程结构物的破坏，如房屋开裂倒塌、桥孔掉梁、墩台倾斜歪倒等。 当组成地壳的岩石在地球内力作用下，产生构造运动而发生弹性应变，岩石以弹性应变的形式把应变能量积蓄起来，而一旦超过岩体弹性变形极限强度时，岩体就会发生剪切破坏或沿原有的破裂带(面)重新发生错动(滑移)，这时积蓄的应变能突然释放，并以弹性波形式传播出去而引起地震。地震波：是指从震源产生向四外辐射的弹性波。

27、分为体波和面波。体波包括纵波和横波。地震发生时：地面先上下跳动，然后水平晃动。建筑物破坏：由水平振动的横波和面波(即剪切波)造成抗震设防原则：“小震不坏，中震可修，大震不倒”根据建筑场地的周围地形、地貌环境和对地基岩土层进行剪切波速测试、划分场地土抗震类型，并据此确定相关抗震参数及进行综合评价，是建筑抗震设计的前提滑坡：是组成斜坡的部分岩土体在一定的地层结构、岩性、水文地质条件下，由于河流冲刷、地下水活动、气候变化、人工切坡、地震活动等因素的影响，岩土体沿着连续贯通的破坏面（带）向下滑动的过程和现象。 滑坡的预防与逃生方法：预防：当居住在斜坡附近时，可采用以下方法预防1、注意观察斜坡前缘和后缘土体的变化：前缘有无鼓起、泉水中断流出，后缘地面开裂等现象。2、遇到特大暴雨和长时间降雨时，应经常观察斜坡的变化。3、遇地震时应立即远离斜坡。逃生方法：当发现滑坡发生时，应组织人员向滑坡滑动的两侧逃生，不能沿着滑坡运动方向逃生。崩塌：是指陡峻斜坡上的岩土体在重力作用下，突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚（