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1、本章知识点【知识点】【知识点】地质作用及类型，地质年代的概念、相对年代与绝对年代的确定地质作用及类型，地质年代的概念、相对年代与绝对年代的确定方法；常见矿物的性质；三大岩类的形成、结构和构造，常见方法；常见矿物的性质；三大岩类的形成、结构和构造，常见岩石的鉴别；岩石的工程地质性质及影响因素，岩石的工程类岩石的鉴别；岩石的工程地质性质及影响因素，岩石的工程类型，风化岩的概念及工程地质性质，风化作用类型，风化带划型，风化岩的概念及工程地质性质，风化作用类型，风化带划分；土体分类及其工程地质性质、特殊土的主要工程地质性质分；土体分类及其工程地质性质、特殊土的主要工程地质性质。【重点】【重点】 矿物及

2、岩石的鉴别，岩石的工程地质性质及影响因素，风化岩的矿物及岩石的鉴别，岩石的工程地质性质及影响因素，风化岩的工程性质。工程性质。【难点】【难点】常见矿物及岩石的鉴别、岩土的工程地质性质。常见矿物及岩石的鉴别、岩土的工程地质性质。【导读问题】【导读问题】岩土从何而来？沉睡亿年仍会说话的石头是什么东东？岩土的岩土从何而来？沉睡亿年仍会说话的石头是什么东东？岩土的工程性质是先天注定的吗？岩与土为何要分家？特殊性土到底工程性质是先天注定的吗？岩与土为何要分家？特殊性土到底特殊在哪？特殊在哪？第第2 2章章 岩土类型及其工程地质性质岩土类型及其工程地质性质2.3.52.3.5 岩石的工程地质性质岩石的工程

3、地质性质2.3.5.1岩石的工程地质性质岩石的工程地质性质（1）岩石的物理性质）岩石的物理性质密度、相对密度、孔隙性密度、相对密度、孔隙性（2）岩石的水理性质）岩石的水理性质吸水性、透水性、溶解性、软化性、抗冻性吸水性、透水性、溶解性、软化性、抗冻性（3） 岩石的力学性质岩石的力学性质 1、比重、比重：岩石固体部分（不包括孔隙）单位体积岩石固体部分（不包括孔隙）单位体积的重量。的重量。2、重度、重度：岩石单位体积（包括孔隙体积）的重量，岩石单位体积（包括孔隙体积）的重量，也称容重。也称容重。3、空隙性、空隙性：反映岩石中各种孔隙（包括细微裂隙）反映岩石中各种孔隙（包括细微裂隙）的发育程度。的发

4、育程度。l 1、颗粒密度(s) s= ms/Vs l 2、块体密度() =m/V l 注意： （1）s与的区别 (s) （2）s与的单位 （g/cm3 kg/m3） （3）测试方法（s-比重瓶法；-量积法）1dssVVVe岩石的空隙岩石的空隙 ( (裂隙、孔隙裂隙、孔隙) ) 闭空隙开空隙大开空隙小开空隙孔隙比孔隙比1、吸水性、吸水性：指岩石在常压下的吸水能力，用吸水指岩石在常压下的吸水能力，用吸水率表示。率表示。2、软化性、软化性：指岩石受水作用后强度和稳定性降低指岩石受水作用后强度和稳定性降低的特性，用软化系数表示。的特性，用软化系数表示。3、抗冻性、抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的性能。指岩

5、石抵抗冻融破坏的性能。4、透水性：透水性：指岩石允许水流通过的能力。指岩石允许水流通过的能力。（3）力学性质1.1.岩石的变形：岩石的变形： （1 1）弹性模量）弹性模量 （2 2）变形模量）变形模量 （3 3）泊松比）泊松比2.2.岩石的强度：岩石的强度：(1)(1)抗压强度抗压强度: :岩石在单向压力作用下抵抗岩石在单向压力作用下抵抗 压碎破坏的压碎破坏的能力能力. .(2)(2)抗剪强度抗剪强度: :岩石抵抗剪切破坏的能力岩石抵抗剪切破坏的能力. .(3)(3)抗拉强度抗拉强度: :岩石在单向拉伸时抵抗拉断破坏的能力岩石在单向拉伸时抵抗拉断破坏的能力. .E2.3.5.2 影响岩石的工程

6、地质性质的因素影响岩石的工程地质性质的因素矿物成分矿物成分( (密度、硬度）密度、硬度）结构结构（结晶联结、胶接物联结）（结晶联结、胶接物联结）构造构造（不均匀性、不连续性）（不均匀性、不连续性）水水（削弱矿物颗粒联结）（削弱矿物颗粒联结）风化（风化（岩石崩解，强度和稳定性降低）岩石崩解，强度和稳定性降低）（一）火成岩（一）火成岩深成岩深成岩 结晶联结，晶粒粗大均匀，强度高，透水性弱结晶联结，晶粒粗大均匀，强度高，透水性弱 由多种矿物组成，抗风化能力较差。由多种矿物组成，抗风化能力较差。浅成岩浅成岩 中细晶质和隐晶质结构的岩石透水性弱，强度高，抗风中细晶质和隐晶质结构的岩石透水性弱，强度高，抗

7、风 化能力较深成岩强，斑状结构岩石透水性或力学强度变化化能力较深成岩强，斑状结构岩石透水性或力学强度变化 较大较大喷出岩喷出岩 多为多为隐晶质和玻璃质结构，强度高。隐晶质和玻璃质结构，强度高。 具气孔结构、流纹结构及发育原生节理，在水平和垂直方向具气孔结构、流纹结构及发育原生节理，在水平和垂直方向上岩性不均匀，强度变化大。上岩性不均匀，强度变化大。2.3.5.32.3.5.3三大岩类的工程地质性质概述（二）沉积岩（二）沉积岩碎屑岩碎屑岩 性质取决于胶结类型、胶结物成分和碎屑物成分。性质取决于胶结类型、胶结物成分和碎屑物成分。粘土岩粘土岩 强度低，易软化，抗风化能力弱。透水性弱可作隔水层。强度低

8、，易软化，抗风化能力弱。透水性弱可作隔水层。化学岩和生物化学岩化学岩和生物化学岩 致密，强度较高。具不同程度可溶性（岩溶）。致密，强度较高。具不同程度可溶性（岩溶）。（三）变质岩（三）变质岩 具牢固的结晶结构，力学强度高，抗水性强，透水性弱，具牢固的结晶结构，力学强度高，抗水性强，透水性弱， 片理构造使联结减弱，力学性质个向异性，强度降低。片理构造使联结减弱，力学性质个向异性，强度降低。课堂作业：三大类岩石特征对比课堂作业：三大类岩石特征对比工程中岩石的描述工程中岩石的描述包括地质年代、地质名称、风化程包括地质年代、地质名称、风化程度、颜色、主要矿物、结构、构造和岩石质量指标。度、颜色、主要矿

9、物、结构、构造和岩石质量指标。地质分类地质分类主要根据是岩石地质成因，矿物成份、结构主要根据是岩石地质成因，矿物成份、结构构造和风化程度，可以用地质名称加风化程度表达，构造和风化程度，可以用地质名称加风化程度表达，如强风化花岗岩、微风化砂岩等。如强风化花岗岩、微风化砂岩等。工程分类工程分类主要根据岩石的坚硬程度和风化程度分类，主要根据岩石的坚硬程度和风化程度分类，使工程师建立起明确的工程特性概念。使工程师建立起明确的工程特性概念。2.3.5.42.3.5.4岩石的工程分类岩石的工程分类坚硬程度等级定性鉴定代表性岩石Rc(MPa)硬质岩坚硬岩锤击声清脆，有回弹，震手， 基本无吸水反应未风化微风化

10、的花岗岩、闪长岩、辉绿岩、 玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、石英砂岩、硅质砾岩、硅质石灰岩等60较硬岩锤击声较淸脆，有轻微回弹， 较难击碎，有轻微吸水反应微风化的硬岩；未风化微风化的大理岩、板岩、石灰岩、泥 灰岩、白云岩、钙质砂岩等3060软质岩较软岩锤击声不淸脆，无回弹，较易击碎，浸水后指甲可刻出印痕中等风化强风化的坚硬岩或较硬岩；未风化微风化的凝灰岩、千枚岩、泥灰岩、 砂质泥岩等1530软岩锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎，浸水后手可掰开强风化的坚硬岩或较硬岩；中等风化强风化的较软岩；未风化微风化的页岩、泥岩、泥质砂岩等515极软岩锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可 捏碎，浸水后可捏成团全

11、风化的各种岩石；各种半成岩52.4 2.4 风化岩风化岩2.4.1 风化岩的定义风化岩的定义风化风化风化作用风化作用风化残留物风化残留物暴露于地表的岩石暴露于地表的岩石结构、构造乃至化学成分将会发生变结构、构造乃至化学成分将会发生变化化风化壳风化壳 风化岩风化岩土土残积土残积土。2.4.2.1 物理风化作用2.4.12.4.1形成风化岩的作用类型形成风化岩的作用类型概念：岩石发生物理疏松崩概念：岩石发生物理疏松崩解等机械破坏的过程，一解等机械破坏的过程，一般不引起化学成分的改变，般不引起化学成分的改变，破坏只使岩石由大块变为破坏只使岩石由大块变为小块，再变成细砂，粉砂，小块，再变成细砂，粉砂，

12、最后变成土体。最后变成土体。（1 1）温度风化（热力风化作用）温度风化（热力风化作用）因温度变化引起岩石体积发因温度变化引起岩石体积发生膨胀与收缩作用生膨胀与收缩作用(2)(2) 冻融风化冻融风化冰劈（楔）作用水化作用水化作用氧化作用氧化作用水解作用水解作用溶解作用溶解作用2.4.2化学风化作用 概念概念: : 位于地表的岩石矿物在水、大气、生物位于地表的岩石矿物在水、大气、生物的相互作用下，发生氧化、溶解、水解、水化的相互作用下，发生氧化、溶解、水解、水化等一系列化学反应，因而改变了岩石的物理性等一系列化学反应，因而改变了岩石的物理性质和化学成分，甚至形成新的矿物，破坏岩石质和化学成分，甚至

13、形成新的矿物，破坏岩石原来的结构，使岩石疏松甚至逐渐变成松散的原来的结构，使岩石疏松甚至逐渐变成松散的土层。土层。吸收水分作为自己的组成部分吸收水分作为自己的组成部分, ,形成含水的新矿物形成含水的新矿物水化作用水化作用硬石膏硬石膏石膏石膏(1)(1)水化作用水化作用CaSO4CaSO42H2O(2)(2)氧化作用氧化作用矿物中的低价元素与大气中的游离氧矿物中的低价元素与大气中的游离氧化合变为高价元素的作用，称为氧化化合变为高价元素的作用，称为氧化作用。作用。黄铁矿黄铁矿(FeS(FeS2 2) )褐铁矿褐铁矿(Fe(Fe2 2O O3 32H H2 2O)O)(3)(3)水解作用水解作用指矿

14、物与水的成分起化学作用形成新的化合物。指矿物与水的成分起化学作用形成新的化合物。正长石正长石(KALSi3O8)高岭高岭石石(AL2 O32SiO2H2O)、石英、石英(SiO2)和氢氧化钾和氢氧化钾(KOH) K AlSi308+2 CO2+4 H2O Al4 (Si4O10) OH8+2K2CO3+8 SiO2。 (正长石正长石) (高岭高岭石石) (碳酸钾碳酸钾) (石英石英) 碳酸盐化作用碳酸盐化作用(4)(4)溶解作用溶解作用水直接溶解岩石中矿物的作用称为溶解作用。水直接溶解岩石中矿物的作用称为溶解作用。卤化盐类卤化盐类( (岩盐，钾盐岩盐，钾盐) )硫酸盐类硫酸盐类( (石膏，硬石

15、膏石膏，硬石膏) )碳酸盐类碳酸盐类( (石灰岩，白云岩石灰岩，白云岩) )强弱弱生物的物理风化生物的化学风化植物和细菌在新陈代谢过程中植物和细菌在新陈代谢过程中动、植物死后遗体腐烂动、植物死后遗体腐烂有机酸、碳酸、有机酸、碳酸、 硝酸和氢氧化铵等硝酸和氢氧化铵等腐殖质、有机酸和气体腐殖质、有机酸和气体2.4.2.3 生物风化作用地形地貌因素（高度、坡度、切割程度）地质因素（矿物、结构、构造）气候因素（气温变化、降水、生物）2.4.3岩石风化的影响因素花岗岩石碑、大理岩石碑哪个抗风化能力强些？花岗岩石碑、大理岩石碑哪个抗风化能力强些？风化程度分带鉴定标准岩矿颜色岩石结构破碎程度岩石强度锤击声全

16、风化带岩矿全部变色，黑云母不仅变色，并变为蛭石结构全部被破坏，矿物晶体间失去胶结联系，大部分矿物变异，如长石变为高岭土，角闪石绿泥石化，石英散成砂粒等用手可压碎成砂或者土状，基本不含坚硬块体。很低击土声强风化带岩石及大部分矿物变色，如黑云母成棕红色结构大部分被破坏，矿物变质形成次生矿物，如斜长石风化成高岭土等松散破碎，完整性差，疏松物质与坚硬块体混杂单块为新鲜岩石的1/3或更小发哑声弱风化带(中风化带)部分易风化矿物如长石，黄铁矿，橄榄石变色，黑云母成黄褐色，无弹性结构部分被破坏，沿裂隙面部分矿物变质，可能形成风化夹层风化裂隙发育完整性较差，坚硬块体有松散物单块为新鲜岩石的1/3-2/3发哑声

17、微风化带稍比新鲜岩石暗淡，只沿节理面附近部分矿物变色结构基本未变，沿节理面稍有铁锰质染渲、水锈等风化现象有少量风化裂隙，但无疏松物质比新鲜岩石略低，不易区别发清脆声未风化带新鲜岩石无风化现象，岩石组织结构未变2.4.4 岩石风化程度划分岩石按风化程度分类2.4.5 风化岩的工程性质及处治措施物理力学性质都随风化程度加深而降低物理力学性质都随风化程度加深而降低成成分的不均匀性、产状和厚度的不规则性也随风化程度不同分的不均匀性、产状和厚度的不规则性也随风化程度不同而增大而增大风化程度越大，风化程度越大，地基承载力愈低，岩石的边坡愈不稳定地基承载力愈低，岩石的边坡愈不稳定处治措施工程性质（1）清除（

18、挖除）清除（挖除）（2）护护面面隔绝隔绝（3）胶结灌浆）胶结灌浆（4）排水）排水（5）探槽观测探槽观测（6）风化厚度预留）风化厚度预留 特殊土是指某些具有特殊土是指某些具有特殊特殊物质成分和结构、物质成分和结构、工程性质也较工程性质也较特殊特殊的土。是在一定的条件下形成的土。是在一定的条件下形成的，其分布有明显的区域性特征。的，其分布有明显的区域性特征。2.6 特殊性土的工程地质性质西北、华北干旱气候区的西北、华北干旱气候区的黄土黄土 沿海及内陆静水沉积的沿海及内陆静水沉积的软土软土高纬度、高海拔寒冷气候区的高纬度、高海拔寒冷气候区的冻土冻土西南亚热带湿热气候条件下的西南亚热带湿热气候条件下的

19、红黏土红黏土南方和中南地区的南方和中南地区的膨胀土膨胀土西北、华北干旱气候区的西北、华北干旱气候区的盐渍土盐渍土各地人类工程活动的各地人类工程活动的人工填土人工填土特殊性土的种类有特殊性土的种类有是干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。是干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。分布分布: 我国西北及华北地区我国西北及华北地区, ,面积约面积约6363万万kmkm2 2。2.6.1 黄土黄土分类：黄土分类：按成因分：原生黄土和次生黄土按成因分：原生黄土和次生黄土按形成年代分：老黄土和新黄土按形成年代分：老黄土和新黄土按湿陷性分：湿陷性黄土和非湿陷性黄土按湿陷性分：湿陷性黄土和非湿陷性黄土特征：特征：

20、以粉粒为主，富含碳酸钙，肉眼可见以粉粒为主，富含碳酸钙，肉眼可见大孔隙，垂直节理发育，常呈现直立的天大孔隙，垂直节理发育，常呈现直立的天然边坡。然边坡。工程特性：工程特性：1. 塑性较弱塑性较弱2. 含水较少，坚硬含水较少，坚硬硬塑状态硬塑状态3. 压实程度差，孔隙比高，孔隙大压实程度差，孔隙比高，孔隙大4. 抗水性弱，遇水强烈崩解，湿陷明显抗水性弱，遇水强烈崩解，湿陷明显5. 透水性较强，且呈各向异性透水性较强，且呈各向异性6. 强度较高，粒间连接较强，压缩性中等。强度较高，粒间连接较强，压缩性中等。软土泛指天然孔隙比大于或软土泛指天然孔隙比大于或等于等于1.0，天然含水量大于液，天然含水量

21、大于液限，含有较多有机质，且疏限，含有较多有机质，且疏松多孔的细粒土，软土生成松多孔的细粒土，软土生成于缓慢流动的流水环境和静于缓慢流动的流水环境和静水环境。水环境。2.6.2 2.6.2 软土软土土的名称划分标准备 注淤泥el.5，wwL 或IL1e天然孔隙比w天然含水量wL液限IL一液性指数Wu有机质含量淤泥质土1.0el.5，wwL 或IL1泥炭Wu 60%泥炭质土10% 液限，软塑流塑状态。液限，软塑流塑状态。2.2.透水性低，水平向渗透系数较大。透水性低，水平向渗透系数较大。3.3.压缩性大，强度低，欠压密状态。压缩性大，强度低，欠压密状态。4.4.显著的蠕变和触变性显著的蠕变和触变

22、性( (高灵敏度高灵敏度) )。 蠕变蠕变：在一定荷载下，土的剪切变形随时间增在一定荷载下，土的剪切变形随时间增长的特性。长的特性。 触变触变：土受扰动后强度降低，但随时间增长强土受扰动后强度降低，但随时间增长强度能部分恢复的性能。度能部分恢复的性能。 温度温度0并含有冰的土层。并含有冰的土层。 分布分布: 高纬度和高寒地区。高纬度和高寒地区。 类型类型: 多年冻土和季节性冻土。多年冻土和季节性冻土。2.6.3 冻土 冻胀性冻胀性： 土在冻结时，由于水分结冰膨胀，土的体积土在冻结时，由于水分结冰膨胀，土的体积随之增大，地基隆起、开裂和变形。随之增大，地基隆起、开裂和变形。 融沉性：融沉性： 冻

23、土在溶化后，体积缩小，地基沉降，强度冻土在溶化后，体积缩小，地基沉降，强度降低，还伴随下部未冻结土层中的水分向冻结土降低，还伴随下部未冻结土层中的水分向冻结土层迁移，使溶化后土质更差。层迁移，使溶化后土质更差。2.6.4 红土与红黏土红土是一大类，主要分布在热带和亚热带地区红土是一大类，主要分布在热带和亚热带地区, ,地理位置约在北纬地理位置约在北纬3535到南纬到南纬35 35 。 红粘土是红土中的一个亚类。红粘土是红土中的一个亚类。 由碳酸盐类岩石由碳酸盐类岩石在湿热气候条件下，在湿热气候条件下，经强烈风化作用而形经强烈风化作用而形成的高塑性黏土。成的高塑性黏土。 分布分布: : 云贵高原

24、、四川东云贵高原、四川东部、广西、粤北及鄂西、部、广西、粤北及鄂西、湘西。低山丘陵地带顶湘西。低山丘陵地带顶部和山间盆地、缓坡及部和山间盆地、缓坡及坡脚地段。坡脚地段。 红土与红黏土工程特性：工程特性：1. 高含水量、高塑性，硬塑或可塑状态。高含水量、高塑性，硬塑或可塑状态。2. 孔隙比大、低密度、孔隙饱水。孔隙比大、低密度、孔隙饱水。3. 压缩性低、强度高、地基承载力高压缩性低、强度高、地基承载力高。4. 浸水后膨胀量小，但失水后收缩剧烈。浸水后膨胀量小，但失水后收缩剧烈。 是一种富含亲水性黏土矿是一种富含亲水性黏土矿物物, ,且随含水量的增减体积发且随含水量的增减体积发生显著胀缩变形的硬塑性黏土。生显著胀缩