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PAGEPAGE62第一章一、地球的圈层构造1、根据地震波在地球内部传播速度的差异可将地球划分为地壳、地幔和地核三个圈层,其中,地壳可分为硅铝层和硅镁层两个层位。2.肉眼鉴别矿物所依据物理性质主要有:1.颜色2.光泽3.透明度4.条痕5.硬度6.节理、断口7.特性(1)白色矿物形态呈菱面体,具玻璃光泽,存在三组完全解理,滴上稀盐酸后,出现强烈起泡现象,该矿物有可能是(C)。A、石英B、正长石C、方解石D、白云石(2)方解石和白云石:共同点:白色、菱面体、玻璃光泽,三组完全解理;不同点:方解石遇稀盐酸剧烈气泡;白云石粉末遇稀盐酸气泡,遇浓盐酸强烈气泡。矿物鉴定常用方法:4、岩石:是在地质作用下产生的,由一种矿物或多种矿物以一定的规律组成的自然集合体。1.2岩浆岩一、根据冷凝成岩的地质环境不同,岩浆岩可分两类:侵入岩——浅成岩、深成岩喷出岩(火山岩)二、岩浆岩的产状岩浆岩的产状是反映岩体空间位置与围岩的相互关系及其形态特征。受地质条件影响,岩浆岩的产状可分为:1.侵入岩——岩基、岩株、岩盘、岩床、岩脉2.喷出岩——熔岩流、熔岩被、火山口、火山锥三、岩浆岩的结构——指组成岩石的矿物结晶程度、晶粒大小、形状及其相互结合的情况。岩浆岩的结构分类。P17、18.四、岩浆岩的构造:指矿物在岩石中的组合方式和空间分布,即岩石外表的整体特征。主要取决于岩浆的冷凝环境。1、岩浆岩常见的构造:(1)块状构造:常见于喷出岩和侵入岩中(2)流纹状构造:仅为喷出岩所特有(3)气孔状构造:多见于喷出岩中(4)杏仁状构造:多见于喷出岩中五、岩浆岩的分类1、P19,表1-3。记住其结构、构造及代表表岩。2、岩浆岩的简易鉴定方法。六、岩浆岩的特征(1)深层岩:岩性均一,致密坚硬,孔隙率小,透水性弱,抗水性强。为理想的建筑场地。如,花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩等(2)浅层岩:颗粒细小的岩石强度高,不易风化。但当小型侵入体与围岩接触部位岩性不均一时,节理裂隙发育,岩石破碎,透水性大。如,花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩等(3)喷出岩原生孔隙和节理发育,产状不规则,厚度变化大,岩性很不均一。强度低,透水性强,抗风化能力差。如孔隙、节理不发育、颗粒细,则强度高,抗风化能力强,也属良好建筑地基。如,流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩等。1.3沉积岩沉积岩:地表或接近地表的常温常压环境下,各种既有岩石遭受外力地质作用下,经过风化剥蚀、搬运、沉积和硬结成岩过程而形成的岩石。1.沉积岩的形成风化、剥蚀阶段搬运阶段沉积阶段硬结成岩阶段。成岩作用有三种:压固、胶结、重结晶。3.沉积岩的结构:指沉积岩颗粒组成、大小、形态及其相互关系4、沉积岩构造:指其组成部分的空间分布及其相互间的排列关系。层理是沉积岩最基本、最特别的构造。(1)层理构造: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所形成的成层现象。层理是沉积岩最基本、最特别的构造,是沉积岩区别于岩浆岩和变质岩的最主要标志。常见层理构造:水平层理、斜层理、交错层理。(2)层面构造:岩层层面上遗留的痕迹。如波痕、雨痕与泥面干裂痕迹波痕:层面呈波状起伏现象,由流水或风引起泥裂:由滨海或滨湖地带泥质沉积物暴露水面失水收缩而成。(3)结核:成分、结构、构造及颜色等与围岩成分有明显区别的某些矿物质团块。(4)生物成因构造:由于生物的生命活动和生态特征,在沉积物中形成的构造层理构造、层面特征和化石特征是沉积岩区别于其它岩类的一个重要特征。5、沉积岩的分类见P26,表1-4。记住其结构、构造及代表表岩。石灰岩:常温下遇稀盐酸剧烈起泡泥灰岩:常温下遇稀盐酸剧烈起泡并留有白色泥点白云岩:常温下遇稀盐酸不起泡,但加热或研成粉末后起泡1.4变质岩变质岩:是原岩(岩浆岩、沉积岩和变质岩)由于温度、压力及具有化学活动性的流体的作用,在固体状态下发生矿物成分、结构、构造等变化后形成的新的岩石。变质岩的成因—变质作用1、引起变质作用的主要因素:温度压力具有化学活动性的流体2、温度引起变质作用的热源:(1)炽热岩浆带来的热量;(2)地壳深处的高温;(3)构造运动所产生的摩擦热。1、温度—大部分的变质作用都是在高温条件下进行的。(1)促使岩石发生重结晶,形成新的结晶结构。石灰岩——大理岩(2)促进矿物间的化学反应,产生新的变质矿物。(1)由温度变化引起的变质作用的机理:引起岩石部分矿物中的挥发成分(H2O、CO2、C等)的逃逸或获得。A.原岩为沉积岩:如温度升高,引起脱水反应脱碳酸反应B.原岩为岩浆岩:在变质温度、压力不太大时,岩浆岩中不含或少含H2O或CO2的矿物则吸水H2O、吸CO2发生水合反应与碳酸化反应。2、压力(1)上覆岩层重量产生的静压力(2)构造运动或岩浆活动所引起的横向挤压力。3、具有化学活动性的流体:以H2O、CO2为主,并含易挥发的物质当岩浆侵入时,在侵入岩与碳酸盐围岩之间易发生物质成分的交换。称为交代作用。二、变质作用的类型(1)接触变质作用(2)动力变质作用(3)区域变质作用(4)区域混合岩化作用①接触变质作用:侵入岩与围岩的接触带或熔岩流附近的岩石在温度的直接作用下变质,形成接触变质岩。如:砂岩→石英岩,石灰岩→大理岩,粘土岩→角岩等。②动力变质作用:地壳内,尤其沿断层线,发生大规模地壳变动时产生的强烈定向压力使原岩挤压破碎、变形并重结晶而发生变质。糜棱岩、压碎岩,并伴有蛇纹石、绿帘石等变质矿物。③区域变质作用:在广大范围内发生、并由温度、压力以及化学活动性流体等多因素引起的变质作用。粘土岩片岩、片麻、板岩、千枚岩。④区域混合岩化作用:原有的区域变质岩与岩浆状的流体互相混合交代形成新岩石的作用。混合岩化作用的成因或方式有:重熔作用、再生作用混合岩通常由两部分组成:基体、脉体三、变质岩的矿物成分分为继承性矿物和变质矿物:(1)继承性矿物:原岩保留的矿物,主要为长石、云母、角闪石、方解石等;(2)变质矿物:在变质过程中产生的新矿物,如红柱石、硅线石、蓝晶石、硅灰石、刚玉、绿泥石、绿帘石、滑石、叶腊石、蛇纹石、石榴子石、石墨等。四、变质岩的结构1、变晶结构:原岩在固态条件下发生重结晶形成的结构,几乎全部为结晶结构,主要由重结晶作用形成。2、变余结构:从早先岩石中保留的结构3、碎裂结构:岩石受定向压力作用发生破裂,形成碎块或粉末后被胶结在一起的结构五、变质岩的构造1.片理构造:矿物定向排列,是变质岩最常见、最具特征的构造2.块状构造:矿物均匀分布,结构均一。是大理岩、石英岩常有的构造3.变余构造:变质作用不彻底保留下来的原岩构造。(1)典型的片理构造有下面几种:板状构造千枚状构造片状构造片麻状构造片理构造是变质岩所特有的,是从构造上区别于其他岩石的一个显著标志。六、变质岩的分类见P31,表1-5。记住其结构、构造及代表表岩。(地表出露的各类岩石均具有自己独特的特性,它们是野外岩石类别鉴别的主要依据。沉积岩最独特的特征是层理构造、层面构造和生物化石,岩浆岩的产状特征与其它类岩石截然不同,而变质岩主要根据变质矿物、片理构造等特征进行识别。)1.5岩石的风化作用1、分布在地表或地表附近的岩石,经受太阳辐射、大气、水溶液及生物等因素的侵袭,逐渐破碎、松散或矿物成分发生化学变化,甚至生成新的矿物的现象,称为岩石的风化作用。2、根据风化作用的性质及其影响因素,分为:物理风化化学风化生物风化作用3、岩石的风化程度一般分为5等:全风化、强风化、中等风化、微风化、未风化。地球具有圈层结构,其内部圈层结构是根据莫霍面和古登堡面两个界面将地球划分为地壳、地幔、地核三个圈层。沉积岩层间的接触关系为整合接触;平行不整合接触(假整合接触);角度不整合接触。断层根据力学性质可分为张性断层;压性断层;扭性断层三种类型。其中张性断层;扭性断层是具有透水性的断层。4.褶皱构造组成要素中最不稳定的部位是核部,理由是核部节理裂隙发育,岩体破碎,稳定性差,且易发生渗漏。⒌形成沉积岩的主要作用为压固;胶结;重结晶,形成变质岩的主要作用为变质作用。形成岩浆岩的主要作用为同化混染;岩浆分异作用。⒍地质图中岩层倾角有两种,地质平面图中标注的岩层倾角为真倾角,地质剖面图中画的岩层倾角为视倾角,两种倾角的关系式为tgβ=sinθtgα。⒎变质作用的类型有接触变质作用;区域变质作用;区域混合岩化作用;动力变质作用。变质作用:由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变,当处于高温、高压及化学活性流体的作用下,使原来岩石的成分、结构和构造发生变化的作用称变质作用。岩石风化作用:分布在地表或地表附近的岩石,经受太阳辐射、大气、水溶液及生物等因素的侵袭,逐渐破碎或矿物成分发生化学变化,甚至生成新的矿物的现象称岩石风化作用。地质作用:形成和改变地球的物质组成、外部形态特征与内部构造的各种自然作用,可分为内力地质作用及外力地质作用两类。(1)地层:在一定地质时期内形成的层状或非层状岩层的总和。(2)层理:由于沉积环境发生改变所引起的沉积物质的成分、颗粒大小、形状或颜色在垂直方向发生变化而显示成层的现象,是沉积岩区别于岩浆岩和变质岩的主要特征。(4)地质构造:残留在岩层中的、由地壳运动引起的各种变形或变位的现象,也称构造形迹。(5)风化壳:覆盖在地表、具有一定厚度的由风化岩石构成的不连续层带。岩体:一定工程范围内的自然地质体,包括结构面及岩块两部分。软弱夹层:坚硬岩层中夹有强度低、泥质或碳质含量高、遇水易软化、延伸较广厚度较薄的软弱岩层。地表水流按其流动方式可分为片流、洪流和河流,通过地质作用均会形成自己的堆积物,其中,由河流形成的堆积物称为(B)。A、坡积物B、冲积物C、洪积物D、崩积物(1)地壳岩石按照成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三种类型,下列选项中,属于沉积岩的有(BC)。A、片麻岩B、石灰岩C、砂岩D、花岗岩(2)岩浆作用是重要的内力地质作用之一,根据岩浆活动的方式,可分为喷出作用和侵入作用,它们形成的岩浆岩体具有不同的产状特征,下列选项中,(AC)属于喷出岩的产状。A、火山锥B、岩基C、熔岩流D、岩脉(3)河流通过地质作用,会形成多种地貌形态单元,其物质组成往往具有典型的二元结构,下列选项中具有二元结构的地貌单元为(ABC)。A、心滩B、河漫滩C、边滩D、三角洲地质学中,根据地层层位法、古生物化石法和岩性对比法可确定地层的相对年代,而根据放射性同位素的衰变规律可确定地层的绝对年代。河漫滩与三角洲均为河流沉积作用形成的地貌类型,其中,河漫滩具有典型的二元结构,其特征为下部为较粗的河床冲积物,而上部为颗粒较细的河漫摊沉积物,三角洲具有典型的三元结构,其特征为底部为底积层,颗粒细,产状水平;中部为前积层,颗粒较粗,产状倾向湖心;上部为顶积层,颗粒最粗,产状水平。根据地震波在地球内部传播速度的差异可将地球划分为地壳、地幔和地核三个圈层,其中,地壳可分为硅铝层和硅镁层两个层位。岩浆在侵入上升的过程中,主要通过同化混染作用、结晶分异作用等作用改变岩浆的成分,侵入岩主要的产状类型有岩基、岩株、岩盘、岩盖、岩床和岩脉等。引起岩石发生变质的主要因素有温度、压力、化学活动性的流体等,根据其在变质作用中的主次作用,可将变质作用划分为接触变质作用动力变质作用区域变质作用等几种类型。沉积岩的特征性结构主要有碎屑结构、泥质结构、化学结构,而特征性构造主要有层理构造、层面构造、生物化石岩层产状的三要素是指走向、倾向、倾角,其表征方法有两种,1350∠450属方位角表示法表示法。第二章地质构造1.1地质作用1.地质作用——由自然动力引起的地壳组成物质、内部结构、地表形态发生变化的作用。2.地质作用类型:内力地质作用外力地质作用(1)内力地质作用——能量来自地球内部,如放射性元素蜕变、地球自转等引起的岩浆活动、变质作用、地壳运动等。(2)外力地质作用——能量来自地球外部,主要是太阳辐射引起的,如岩石风化、搬运、沉积等。3.内动力地质作用的形式:岩浆及火山作用地壳运动(起主导作用)变质作用地震作用4.地壳运动——由地球内力地质作用引起的使地壳岩体发生位移和变形的作用,称为地壳运动。地壳运动在内力地质作用中起主导地位,它改变了岩层的原始产出状态,使岩层发生褶皱、断层和裂隙。残留在岩层中的这些变形或变位称为地质构造。5.地壳运动的基本形式:(1)垂直运动:表现为地壳大面积整体隆起或下沉。(2)水平运动:表现为地壳岩层发生水平位移。6.地质构造:由地壳运动引起的的各种不同的变形或变位。如褶皱、断裂等。2.1地史概要一、地质年代两种表示方法:绝对地质年代——表示地质事件发生至今的实际年龄。相对地质年代——表示地质事件发生的先后顺序。1.绝对地质年代的确定一般根据放射性同位素的蜕变规律来测定岩石和矿物年龄。即岩石中所含放射性元素每年按固定速度蜕变为某一质量的同位素元素。蜕变过程稳定,不受物理化学环境的影响2.相对地质年代的确定方法A.地层层序法B.生物层序法(古生物化石法)C.岩性对比法(只使用于一定地区)D.地层接触关系法(不整合接触)(1)地层:是指在一定地质年代内形成的层状或非层状岩石。含有时间概念。A、地层层序法:根据地层层序确定岩层的新老关系。是确定地层相对年代的基本方法。原始产出的地层具有下老上新的规律。B、生物层序法:古生物的遗体和遗迹保存在沉积岩层中,一般被钙质、硅质充填或交代,形成化石。生物的演变从简单到复杂,从低级到高级不可逆地不断发展。因此,年代越老的地层中所含的生物越原始、简单、低级;反之,年代越新的地层中所含的生物越进步、复杂、高级。每个地质历史阶段都有其特殊的生物组合。同一地质历史时期,在相同的地理环境下,形成的岩层常含有相同的化石或化石组合。C、岩性对比法:一般在同一时期、同一地质环境下形成的岩石,具有相同的颜色、成分、结构、构造等岩性特征和层序规律。因此,可根据岩性及层序特征对比来确定某一地区岩石地层的时代。确定了某地区的地层年代后,在另外的地区可通过岩性对比来确定那个地区地层的地质年代。但因同一地质年代、不同地区,其沉积物的组成性质并不一定完全相同;而同一地区、不同地质年代也可能形成性质相似的岩层。故岩性对比法具有一定的局限性。D、地层接触关系法:分为整合和不整合两种类型。整合接触:地层纵向分布与连续的地质时代一致,无间断。特征:岩层是互相平行的,时代是连续的,岩性和古生物是递变的。不整合接触:沉积地层形成过程中,如地壳发生升降运动,产生沉积间断而缺失间断期的岩层,这种接触关系,称之为不整合接触。不整合接触的类型:平行不整合(也称假整合)角度不整合(即狭义的不整合):指不整合面上下两套地层间不仅缺失一部分地层,彼此的产状也不平行,而是相交截接触二、岩浆岩相对地质年代确定方法岩浆岩与沉积岩的接触关系:侵入接触、沉积接触2.3地质年代及其特征熟记P46,表2-1中相对年代及时间顺序。一、构造运动与地质构造地质构造:是构造运动形成的产物,是构造运动在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形迹(如褶曲、断层等)。二、岩层产状1.岩层空间位置的测定

地质上以岩层的产状来描述其空间位置,包括岩层的走向、倾向、倾角,称产状三要素2.岩层产状的测定岩层层面的产状要素可以用地质罗盘测得,常见的产状表达格式如:走向、倾角、倾向象限:如:N30E∠70SE或S210W∠70SE倾向∠倾角。如:(120∠70)2.岩层产状的测定方法2.2褶皱构造褶皱构造——在构造运动作用下,岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造。褶皱构造是岩层产生的塑性变形,地壳表层广泛发育的基本构造之一。1、褶曲的组成要素:核部、翼、轴面、轴、枢纽二、褶皱的基本形态向斜特征:地层中心对称重复出露。核部地层时代最新两翼地层时代渐老背斜特征:地层中心对称重复出露。核部地层时代最老两翼地层时代渐新水平褶曲:褶曲的枢纽水平展布,两翼岩层平行延伸。倾伏褶曲:褶曲的枢纽向一端倾伏,两翼岩层彼此不平行而逐渐转折汇合。当褶曲的枢纽倾伏时,在平面上会看到,褶曲的一翼逐渐转向另一翼,形成一条圆滑的曲线。褶皱构造的野外观察方法:

小型褶曲构造:观察出露地面的基岩露头;大型褶曲构造:穿越法、追索法;穿越法:垂直于岩层走向观察。追踪法:平行于岩层走向观察。四、褶皱构造的野外识别(1)根据岩层是否有对称重复的出露,可判断是否有褶皱存在。若在某一时代的岩层两侧,有其他时代的岩层对称重复出现,则可确定有褶皱存在。若岩层虽有重复出露现象,但并不对称分布,则可能是断层形成的,不能误认为褶皱。(2)对比褶皱核部和两翼岩层的时代新老关系,判断褶皱是背斜还是向斜。若核部地层时代较老,两侧依次出现渐新的地层,为背斜;反之,若核部地层时代较新,两侧依次出现渐老的地层,则为向斜。(3)根据两翼岩层的产状,判断褶皱是直立的、倾斜的还是倒转的等等。(4)根据褶皱枢纽是否倾伏,确定褶皱是水平褶皱或倾伏褶皱。这时需沿同一地质年代岩层的走向进行追索,如果走向呈弧形合围,表明褶皱枢纽倾伏。根据弧形尖端的指向或弧形开口方向的指向即可确定枢纽的倾伏方向。如果褶皱的两翼岩层走向平行,表示褶皱枢纽呈水平状态。1、简要比较褶皱、断层和不整合等地质构造现象所造成的地层异常。答:①褶皱构造主要造成地层的重复,且重复属对称重复;②断层构造会造成地层的重复或缺失,但重复并不对称,缺失仅局限于断层带沿线。③不整合会造成地层的缺失,且这种缺失广泛分布于较大的区域范围内。2.3构造节理节理:也称裂隙(joint),是未发生明显位移的断裂。3.按节理成因分为:原生节理:岩石在成岩过程中形成的裂隙。如泥裂。次生节理:岩石成岩后形成的节理。如风化裂隙、卸荷裂隙等。构造节理:由于地壳构造运动而形成的裂隙。其中构造节理是所有节理中最常见的,它根据力学性质又可分两类:张节理和剪节理。张节理——岩石受张应力形成的裂隙;剪节理——岩石受切应力形成的裂隙。二、节理统计图节理走向玫瑰图节理倾向玫瑰图节理极点图节理等密度图简述张节理、剪节理的基本特征。剪节理:①节理面平直,产状稳定,延伸较远,常有剪切移动后留下的擦痕,在砾岩中常见平直切穿砾石颗粒现象;②节理面多呈闭合状张开度小;③常呈“X”型成对出现,一般发育较密,间距小,常密集成带出现形成软弱带。张节理:①节理面起伏不平,产状不稳定,延伸较短,在砾岩中常见节理面绕过砾石颗粒现象;②节理面多呈张开状,张开度较大,其内常被后期次生物质充填;③一般发育较稀,间距较大,很少密集成带,但往往构成集中渗漏通道。2.4断层构造断层:有明显位移的断裂。一、断层要素:断层面(带)断盘断距二、断层基本类型1、按断层形态分:(会判断)正断层逆断层平移断层2、按力学成因性质分:压性断层张性断层扭性断层3.按岩层产状与断层产状的关系分:走向断层倾向断层斜交断层4.断层组合形式地堑:两条或两组大致平行的断层,其中间岩块为共同的下降盘,两侧为上升盘,这样的断层组合叫地堑。地垒:两条或两组大致平行的断层,其中间岩块为共同的上升盘,两侧为下降盘,这样的断层组合叫地堑。简述断层构造的野外识别标志。①对于走向断层,在平面上常造成地层的重复或缺失现象;②对于横向断层,沿岩层的走向方向,常出现不同岩性、不同时代的地层突然接触,在褶皱地区,常造成褶皱核部地层的出露宽度发生变化;③在断层带沿线常出现明显的断层破碎带或构造岩带;④断层面上常具有明显的擦痕;⑤断层带两侧的岩盘中常出现牵引现象和拌生节理;⑥具有明显的地貌标志,如:河道突然改道、泉水呈线状分布等。2.5地质图用规定的符号、线条和色彩来反映一个地区各种地质现象、地质条件和地质发展历史的图件,叫做地质图。(1)普通地质图:地层岩土性质、地质构造(2)地貌及第四纪地质图:地形、第四系沉积的土性和年代、各地貌成因类型(3)水文地质图:着重描述地下水的发育情况(地下水位,各种水文地质现象)。(4)工程地质图:在普通地质图的基础上,描述各种工程地质勘查工作成果(比如勘查的内容、位置和性质,部分的水文地质条件,物理地质现象)。(5)地质剖面图及柱状图:地质剖面图:可以更加直观地表达地质构造,帮助读图者理解;也有为专门工程需要而做的地质剖面图。柱状图:钻孔柱状图反映一个特定位置的钻孔勘探揭露的地层岩土性质;综合(地层)柱状图:是对一个区域地层岩土性质的综合。三、地质图的构成1.地质图一般包括:

图名、比例尺、主图(即地质图)、图例、综合地层柱状图、图切地质剖面图、责任表等几部分。(1)图例,主要是的所表达地质条件的说明,自上而下或从左到右,地层从新到老排列。图例的主要内容:地层和岩性;地质构造、地质现象的符号(2)小比例尺<1/50万中比例尺1/20万-1/5万大比例尺>1/1万四、常见地质现象在地形地质图上的表现水平岩层倾斜岩层岩墙和直立岩层褶皱断层深成岩浆岩体第四系沉积物地层接触关系1.水平岩层在地面和地形地质图上的特征:地层分界线与地形等高线平行或者重合。2.直立岩层:地质界限沿走向呈直线延伸,岩层界限不受地形等高线影响。3.倾斜岩层下图为某地区地形地质图,认真阅读该图件,回答下面的问题:(1)图中出现了哪些地层接触关系,分别说明各接触面出现在哪些地层之间。(2)分析图中F1、F2两断层的性质,并说明它们之间的组合关系。①该区域内出现了五种地层的接触关系,它们是:第三系地层(R)与白垩系地层(K)间为角度不整合接触;白垩系地层(K)与下伏三叠系上统地层(T3)间为平行不整合接触;T3、T2、T1地层之间为整合接触;三叠系下统地层(T1)与下伏的石炭系地层(C1、C2)及泥盆系地层(D1、D2、D3)间为角度不整合接触;花岗岩脉(γ)与泥盆系地层(D1、D2、D3)和石炭系下统地层(C1)间为侵入接触;花岗岩脉(γ)与三叠系下统地层(T1)间为沉积接触。②F1、F2两断层均为正断层,它们相互组合形成地堑。熟记P71,黑山寨地质图的读图六、地震的基本知识概念:接近地球表面的岩层中弹性波传播所引起的震动称为地震。3.描述地震特征的参数(3)地震的分类(4)地震震级与地震烈度A.地震震级(M)地震震源释放出的能量大小。释放出的能量越大则震级越大,因为一次地震释放的能量是固定的,所以无论在任何地方测定,一次地震只有一个震级。B.地震烈度(I)地震烈度是对地震时地表和地表建筑物遭受影响和破坏的强烈程度的一种量度。(a)基本烈度:指一个地区在今后一定时期内,在一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度,即现行《中国地震烈度区划图》规定的地震烈度。国家地震局所编制的1/400万《中国地震烈度区划图(1990)》上标示的地震烈度值是指在50年期限内一般场地条件下可能遭受超越概率为10%的烈度值。(b)场地烈度:是指建筑物场地因地质、地貌、地形和水文地质条件等的不同而引起的地震基本烈度的降低或提高的烈度。一般比基本烈度提高或降低半度至一度。(c)设计烈度:根据建筑物的重要性、永久性、抗震性以及国民经济的条件,对不同建筑物将建筑场地烈度按国家批准权限审定加以调整后的抗震设防烈度。4.主要的震害(地震效应)包括:大地抖动对建筑物的直接破坏饱和砂土和粉土的振动液化地震滑坡大地的错断和裂开震陷海啸等第3章水流的地质作用与库坝区渗漏的地质条件分析1.地表水流分为:片流(坡流)洪流河流一、河流的地质作用1.河流地质作用分为:侵蚀作用、搬运作用、沉积作用2.侵蚀作用的类型(一)下蚀作用(垂直侵蚀):河水及其所携带的砂砾对河床基岩撞击、磨蚀,对可溶性岩石的河床溶解,致使河床受侵蚀而逐渐加深、增长的过程。二、侧蚀(旁蚀)作用:河水以自身的动力及挟带的砂石对河床两侧或谷坡进行破坏,使河谷加宽或使河道左右迁移的作用过程。3.下蚀的极限—河流侵蚀基准面侵蚀基准面:控制水流下蚀深度的极限控制面a.对于入海的河流,海平面是其侵基准面;b.对于入库的河流,库水面是其侵基准面;c.对于支流,干流的水面是其侵基准面;4.河流弯道处的单向环流在凹岸侵蚀、凸岸沉积是侧蚀的最重要原因。5.在横向环流的作用下,凹岸下部岩石不断破碎被掏空,上部的岩石也随之崩塌。破坏下来的岩石碎屑被单向环流的底流搬运到河流的凸岸沉积。结果:凹岸不断向谷坡方向后退,而凸岸不断前伸,河道的曲率逐渐增加,使原来弯曲较小或较平直的河床变得更弯曲,形成河曲。大幅度弯曲的河曲在洪水期中可能被截弯取直,遗留的河道形似牛轭,形成牛轭湖。二、河流的搬运作用搬运方式:机械搬运化学溶运1.机械搬运A、悬运:河流中的小颗粒物质由于紊流的向上分力作用,使其在水流中保持悬浮的状态,随水流动。B、推运(托运):河床底部较大的砂、砾在流水的水平推力作用下,沿河床底部滚动或滑动。C、跃运:细砂、小砾石在靠近河底部跳跃式的随流水向前移动。三、沉积作用河水在搬运过程中,由于流速和流量的减小,搬运能力也随之降低,而使河水在搬运中的一部分碎屑物质从水中沉积下来的过程。由此形成的堆积物,称为河流的冲积物。(一)河流沉积的原因1、地面坡度的影响——当坡度减小,河床平缓时,流速减慢,搬运能力降低,发生沉积。2、水体的阻滞——河水注入相对静止的水体时,受到水体的阻滞,水流流速减小,发生沉积。3、受环流上升流作用,单向环流侵蚀凹岸,其产生的碎屑在凸岸沉积。(二)根据沉积部位分为:山口沉积作用河谷沉积作用河口沉积作用1.河谷中的沉积心滩:由双向环流所形成;边滩:在河道拐弯处,由横向环流作用,造成凹岸底层水流中挟带的泥砂至凸岸浅水流速缓慢处沉积形成水下沙滩,逐渐发展,露出水面成为边滩。河漫滩:单向环流作用形成心、边、河漫滩:具有上细、下粗的二元结构(下部为砂、砾等较粗的河床沉积物,上部为泥沙、粉砂质等较细的沉积物)。2.河口区的沉积河流入湖或入海时,因湖水或海水的顶托作用,河流流速迅速降低,造成搬运物大量沉积,因平面上呈三角形,故称其为三角洲。河漫滩与三角洲均为河流沉积作用形成的地貌类型,其中,河漫滩具有典型的二元结构,其特征为下部为较粗的河床冲积物,而上部为颗粒较细的河漫摊沉积物,三角洲具有典型的三元结构,其特征为底部为底积层,颗粒细,产状水平;中部为前积层,颗粒较粗,产状倾向湖心;上部为顶积层,颗粒最粗,产状水平。四、阶地不同时期的河漫滩,由于受到地壳构造运动与气候的综合影响,呈阶梯状分布于河谷谷坡上,这种地貌称为河流阶地。1.河流阶地的类型侵蚀阶地——由基岩构成,一般阶地面较窄,没有或零星有冲积物,阶地崖较高。基座阶地——阶地面上为冲积物,阶地崖下部可见到基岩。堆积阶地——全部由冲积物构成,无基岩出露。2.河谷形态要素3.阶地形态要素P103,图3-7:阶地面、阶坡、前缘、后缘、坡脚3.4地下水的特征地下水的基本概念:埋藏在地表以下岩(土)体的孔隙、裂隙、溶隙中的水称为地下水。1.地下水的分类:根据埋藏条件:包气带水、潜水、承压水按孔隙性质:孔隙水、裂隙水、岩溶水2.潜水的特征(1)潜水是埋藏在第一个连续的、稳定的隔水层之上的,具有自由水面的地下水。其补给区及径流区不能严格区分;(2)潜水的主要补给来源是大气降水,补给量的多少取决于大气降水量、降水历时、地形坡度、岩土透水性及植被发育程度等;(3)潜水自水位较高处向水位较低处渗流,潜水面形状常与地形有一定程度的一致性(但坡度常小于地形坡度),在山脊地带潜水位的最高点常形成潜水分水岭,潜水的渗流速度取决于水力坡度、岩土透水性等;(4)潜水常以泉水或散浸形式在低洼处排泄,水质易受污染。3.潜水等水位线图潜水面常以潜水等水位线图表示,其绘制方法与绘制地形等高线图一样。4.潜水等水位线图的用途①确定潜水的流向及水力坡度。垂直于等水位线,自高等水位线指向低等水位线的方向即为流向。在流动方向上,取任意两点的水位高差,除以两点间在平面上的实际距离,即为此两点间的平均水力坡度。②确定潜水与河水的相互关系。如果潜水流向指向河流,则潜水补给河水;如果潜水流向背向河流,则潜水接受河水补给。③确定潜水面埋藏深度。潜水面的埋藏深度等于该点的地形标高减潜水位。根据各点的埋藏深度值,可绘出潜水等埋深线。④确定含水层厚度。当等水位线图上有隔水层顶板等高线时,同一测点的潜水水位与隔水层顶板标高之差即为含水层厚度。⑤确定给水和排水工程的位置。水井应布置在地下水流汇集的地方,排水沟(截水沟)应布置在垂直水流的方向上。5.承压水:充满在两个隔水层之间的含水层中,具有承压性质的地下水。6.承压水的特征(1)承压水是埋藏在两个稳定隔水层之间的地下水,存在明显的补给区、径流区及排泄区;(2)承压水的主要补给来源是地表水体、越流补给等,补给量的多少取决于地表水体的数量、水头差大小、岩土透水性等;(3)承压水属有压水流,自水头较高处向水头较低处渗流,不存在地下水分水岭;(4)承压水常以泉水形式在低洼处排泄;(5)水质不受污染,水质较好。7.承压水等水压线图就是承压水面的等高线图。它是根据观测点的承压水为绘制的,加之同一图中绘制的含水层顶板及底板等高线,可从图中确定:承压水的流向,并可计算水力梯度;承压水位的埋深;承压含水层的埋深;水头的大小及含水层的厚度等。二、泉及其类型泉的定义:泉是地下水出露地面的天然露头1.按照泉的含水层性质,可将泉分为上升泉及下降泉两大类。(1)上升泉由承压含水层补给,水流在压力作用下呈上升运动。(2)下降泉由潜水或上层滞水补给,水流作下降运动。2.根据泉的出露条件又可分为:侵蚀泉接触泉溢出泉断层泉P117,图3-213.3岩溶及岩溶水岩溶,又称喀斯特(Karst):在可溶性岩石地区,水流对可溶性岩石进行的以化学溶蚀为主,机械侵蚀、搬运、堆积作用为辅的地质作用及其形成各种独特地貌形态的地质现象。1.岩溶发育的基本条件岩石的可溶性岩层的透水性水的溶蚀性水的流动性2.影响喀斯特发育的因素:气候、岩性、地质构造、水的作用3.岩溶形态特征溶蚀漏斗落水洞溶蚀洼地溶隙和溶孔溶洞石钟乳、石笋、石柱及残坡红土盲谷、伏流与干谷峰丛、峰林、孤峰与残丘溶沟、石芽和石林3.4水库与坝区渗漏的工程地质条件分析一、水库蓄水后的主要工程地质问题:水库库岸稳定水库浸没库区淤积水库诱发地震水库渗漏二、库区渗漏的地质条件分析(P130-131,判断是否发生渗漏)地形地貌条件:水库四周山体单薄,临近又有低临谷或洼地,且其底面标高低于水库正常蓄水位,在有渗水通道时,水库存在渗漏。临谷切割越深,与库水位高程相差越大,渗漏水量越大。岩性和地质构造条件:基岩地区可能产生大量渗漏的条件,主要是在分水岭或河弯地带有岩溶通道、宽大的断层破碎带、褶皱转折部位以及某些节理发育、透水性强的岩层。此外,分水岭单薄、基岩风化壳较厚的地带,或分水岭地区有古河道或冰水沉积的砂砾石层分布时,将产生严重的渗漏水文地质条件:A、分水岭地带的地下水为潜水时:根据地下水分水岭的位置或泉水在地表出露的高程与水库正常水位的关系,可判断库水是否渗漏。建库前,地下水分水岭高于水库正常水位,则不会产生渗漏;蓄水前,地下水分水岭低于库水位不多,河间地块宽厚,无强烈的渗漏通道存在,则库水不会产生渗漏;蓄水前,地下水分水岭低于库水位甚多,水库蓄水后地下水分水岭可能消失,库水将产生渗漏;蓄水前,地下水分水岭就低于建库河道的原水位,或建库前即存在向临谷的渗漏,水库蓄水后,必然产生强烈的渗漏。B、当分水岭地区有承压水存在时,只要承压水穿过了分水岭并在库内外两侧岸坡上出露,且出露高程低于水库正常蓄水位,则库水就能沿透水层渗向临谷。三、岩层透水性指标四、防渗措施(P140、141)1.堵洞:集中漏水的通道如落水洞、岩洞及溶缝,使用浆砌块石、混凝土或级配料封堵。2.围井或隔离:河床边缘漏水口或反复泉周围用混凝土或浆砌块石筑成圆筒形建筑物,以拦截漏水口。3.隔离法:如库内个别地段落水洞集中分布,或溶洞较多,分布范围很大,采用铺、堵、围的方法处理较困难,则采用隔离法,用隔堤把渗漏地带与水库隔开。3.铺盖:用粘土、土工布、混凝土板或利用天然淤积物组成铺盖,覆盖漏水区以防止渗漏。主要适用于大面积的孔隙性或裂隙性渗漏。4.截水墙:坝基下松散岩层透水性强,抗管涌能力差,而分布深度不大的情况。5.灌浆帷幕:通过钻孔向地下灌注水泥或其他浆液,填塞岩土中的渗漏通道,形成阻水帷幕。6.排水:减压井、排水孔、排水沟等。岩溶现象(喀斯特地貌)的发育主要受岩性、地质构造、气候、地下水等因素的影响,常见的岩溶现象有溶沟、落水洞、溶斗、峰丛、溶洞、溶蚀沟等河谷阶地一般由阶地面、阶坡、阶地后缘等组成,常见的阶地类型有侵蚀阶地、基座阶地、堆积阶地等。第四章岩体的工程地质特征一、岩体由结构面和结构体两部分组成:(1)结构面(不连续面):切割岩体的各种地质界面统称为结构面。是一些具有一定方向、延展较广、厚度较薄的二维地质界面,如层面、沉积间断面、节理、断层等,也包括厚度较薄的软弱夹层。(2)结构体:结构面在空间按不同组合,可将岩体切割成不同形状和大小的块体,这些被结构面所围限的岩块称为结构体。二、结构面的类型1.按结构面形成的原因分为:原生结构面次生结构面结构面的形态特征对结构面的抗剪性能具有重要影响,在工程地质评价中,常采用(AC)指标表征结构面的形态特征。A、起伏角B、结构面间距C、起伏高度D、张开度三、软弱夹层1、概念:是指在坚硬的层状岩层中夹有强度低、泥质或炭质含量高、遇水易软化、延伸较广和厚度较薄的软弱岩层。2、软弱夹层的特性其物理力学性质与夹层的物质组成、颗粒大小、含水量及起伏程度等多种因素有关。可以将其分为:A、软岩夹层;B、碎块夹层;C、碎屑夹层;D、泥化夹层3.泥化夹层:所谓软弱夹层是指坚硬岩层中夹有强度低、泥质或碳质含量高、遇水易软化、延伸较广厚度较薄的软弱岩层,其中,物理力学性质最差的是泥化夹层。四、岩体的结构类型P149,表4-4.在块断结构岩体中开挖隧洞,若围岩不稳定,则围岩可能产生的变形破坏形式为(A)。A、滑移掉块B、塌方C、层面张裂D、岩层弯曲折断在层状结构岩体中开挖隧洞,若围岩不稳定,则围岩可能产生的变形破坏形式为(CD)。A、岩爆B、塌方C、层面张裂D、岩层弯曲折断五、工程岩体代表性分类(一)按岩石的质量指标RQD分类(二)按岩体结构类型分类(三)我国工程岩体分级标准(四)岩体地质力学分类(RMR分类)1、岩石的质量指标RQD利用外径为75mm的双层岩芯管金刚石钻机钻进,提取直径为54mm岩芯。用大于10cm长的岩芯之和与钻孔进尺长度之比的百分数表示RQD值。优点:能够反应岩石结构非连续性,简单易行,快速的评价岩石质量。缺点:RQD指标没有反映岩体的节理方位、充填物的影响。2.我国《工程岩体分级标准》GB50218-94提出两步分级法:1)岩体基本质量分级:岩石坚硬程度的定量指标:采用实测的岩石单轴饱和抗压强度来衡量。岩体完整程度的定量指标:采用实测岩体完整性系数Kv来确定,而岩体完整性指数是用弹性波试验资料按式(4-12)确定。2)工程岩体质量指标BQ的修正与分级我国工程岩体分级标准,其中主要以(AD)参数作为工程岩体分级的标准。A、岩石单轴饱和抗压强度B、岩石的质量指标(RQD)C、结构面产状D、岩体完整性系数第五章(地)坝基岩体稳定性的工程地质分析一、坝基岩体的压缩变形1、导致坝基破坏的岩体失稳形式,主要是:压缩变形滑动破坏2.导致发生不均匀变形的地质因素(原因)主要有:(1)坝基岩体存在不同的岩性组合,岩性软硬不一,变形模量值相差悬殊。(2)坝基或两岸岩体中有较大的断层破碎带、裂隙密集带、卸荷裂隙带等软弱结构面,尤其当张开性裂隙发育且裂隙面大致垂直于压力方向时,易产生较大的沉陷变形。(3)岩体内存在有溶蚀洞穴或潜蚀掏空现象,产生塌陷而导致不均匀变形。二、坝基岩体滑动破坏类型:表层滑动:坝体沿坝底与基岩的接触面(通常为混凝土与岩石的接触面)发生剪切破坏所造成的滑动,也称为接触滑动。滑动面大致是个平面。2.浅层滑动:当坝基岩体软弱,或岩体虽坚硬但表部风化破碎层没有挖除干净(清基不彻底),以致岩体强度低于坝体混凝土强度时,则剪切破坏可能发生在浅部岩体之内,造成浅层滑动。滑动面往往参差不齐。深层滑动:发生在坝基岩体的较深部位,主要是沿软弱结构面发生剪切破坏,滑动面常由两三组或更多的软弱面组合而成,但有时也可局部剪断岩石而构成个连续的滑动面。深层滑动是高坝岩石地基需要研究的主要破坏形式。除上述三种形式外,有时也可能出现兼有两种或三种的混合破坏形式。三、坝基岩体滑动的边界条件分析坝基岩体的深层滑动,其形成条件是较复杂的,除去需要形成连续的滑动面以外,还必须有其他软弱面在周围切割,才能形成最危险的滑动岩体。同时在下游具有可以滑出的空间,才能形成滑动破坏。针对每一个滑移岩体,都包含有滑动面、切割面和临空面。坝基岩体滑动的边界条件主要为切割面、滑动面、临空面,图为某坝址平面图,图中的F1充当横向切割面,F2、F3充当纵向切割面,泥化夹层充当滑动面,四、边界条件的阻滑因素1.滑动面的阻滑因素:滑动面起伏差大、连续性差、夹泥层尖灭或被其他断裂错断时,可提高抗滑阻力。2.侧向切割面的阻滑作用:当与滑动方向呈小角度相交,而不是一个平行于最大剪应力的光滑直立面时。3.坝下游抗力体的阻滑作用。五、坝基不良地质问题的处理方法1.清基:就是将坝基表部的松散软弱、风化破碎及浅部的软弱夹层等不良的岩层开挖清除掉,使坝体位于坚硬或比较新鲜完整的岩体上。2.坝基岩体加固:固结灌浆、锚固、槽、井、洞挖回填混凝土。(1)固结灌浆:是通过在基岩中的钻孔,将适宜的具有胶结性的浆液(大多为水泥浆)压人到基岩的裂隙或孔隙中,使破碎岩体胶结成整体,以增加基岩的强度。(2)锚固:当地基岩体中发育有控制岩体滑移的软弱面时,为增强岩体的抗滑稳定性,可采用预应力锚杆(或钢缆)进行加固处理。先用钻孔穿过岩体滑移的软弱结构面,深入至坚硬完整的岩体,然后锚入预应力钢筋或钢缆,再用水泥砂浆灌人孔内封闭,以增加岩体稳定的一种加固措施。条件允许时,也可采用大口径钢筋混凝土管柱进行锚固。3.断层破碎带和软弱夹层的处理:A、混凝土塞:沿破碎带开挖出一定深度的倒梯形槽,将其中的破碎物及两侧的破碎岩石清除,然后回填混凝土,其作用是使坝体荷载经混凝土塞传到两盘新鲜基岩上。B、混凝土拱:混凝土拱把坝体应力传到两侧的完整岩体上。C、混凝土梁:D、混凝土垫层;4.防渗和排水措施:(1)帷幕灌浆(2)排水措施对泥化夹层将采用混凝土键、混凝土塞或预应力锚固措施处理。第6章岩质边坡稳定性的工程地质分析一、边坡岩体变形破坏的类型卸荷变形蠕动变形崩塌滑坡1、卸荷变形(松弛张裂)在边坡形成过程中,由于在河谷部位的岩体被冲刷侵蚀掉或人工开挖,使边坡岩体失去约束,应力重新调整分布,从而使岸坡岩体发生向临空面方向的回弹变形及产生近平行于边坡的拉张裂隙,一般称作边坡卸荷裂隙。2.蠕动变形:是指边坡岩体主要在重力作用下向临空方向发生长期缓慢的塑性变形的现象。两种类型:表层蠕动深层蠕动(1)表层蠕动:边坡表部岩体发生弯曲变形,多是从下部未经变动的部分向上逐渐连续向临空方向弯曲,甚至倒转、破裂、倾倒。多发生在陡倾层状岩层或陡倾结构面发育的岩体中;多发生在塑性较强的岩层中。如:页岩、板岩、千枚岩、片岩等。表层蠕动类型:倾倒溃屈(挠曲)(2)深层蠕动,坚硬岩层组成的边坡底部存在较厚的软弱岩层时,由于下部软弱岩层发生长期缓慢的塑性变形,导致上部较坚硬的岩层发生张裂,向临空面扩展、移动、挤出的现象。3.崩塌高陡的边坡岩体突然发生倾倒崩落,岩块翻滚撞击而下,堆积于坡脚的现象,称做崩塌。大规模的岩体崩塌也称山崩,其体积可达数千万甚至上亿立方米。小规模的崩塌称坠石,一般其体积仅数立方米或数十立方米。在坚硬岩体中发生的崩塌也称岩崩,而在土体中发生的则称土崩。4.滑坡边坡岩体主要在重力作用下沿贯通的剪切破坏面发生滑动破坏的现象,称为滑坡。二、滑坡分类(1)根据滑动面与岩层构造之间的关系:1)顺层滑坡2)切层滑坡3)均质滑坡(2)根据滑动的力学性质1)推动式滑坡2)牵引式滑坡3)平移式滑坡(3)根据滑动面的埋藏深度或滑体的厚度1)浅层滑坡滑动面深度几米2)中层滑坡滑动面深度几米20米3)深层滑坡滑动面深度2050米4)极深层滑坡滑动面深度大于50米三、分析滑坡存在的地貌标志①在均匀的坡面上出现环行滑坡陡壁,其上有轻微擦痕。坡面常成台阶状,局部地段会出现反坡地形,形成沟槽或封闭型洼地。②在滑坡体上部常出现与滑坡壁平行的拉张裂隙,在滑体中、下部常出现与滑动方向平行的剪切裂隙,有时也可拌生羽状裂隙。③在滑坡体的前部,常出现隆起的滑坡舌,在其顶部有与滑动方向垂直的鼓状张裂隙分布。当滑坡舌伸入江河中时,会使河岸变形,河道变窄。④滑坡下部常有泉水或潮湿洼地分布。⑤滑坡体两侧常出现“同源双沟”现象。⑥有时滑坡体上有“醉汉林”或“马刀树”分布。四、影响边坡稳定性因素:内在因素:岩土体性质、地质构造、岩体结构等,起主要控制作用;外在因素:地表水、地下水、风化、人工挖掘等。6.3岩质边坡稳定性的评价方法一、极限平衡理论计算法二、赤平极射投影法(掌握P216、217图6-32、33分析边坡稳定性)三、工程地质类比法6.4不稳定边坡的防治措施一、防渗与排水二、削坡、减重和反压三、修建支挡建筑四、锚固措施五、其他防治措施一、防渗与排水为了防止大气降水向岩体中渗透,常在滑坡体外围布置排水沟槽,以截断流至滑坡体上的水流。大的滑坡体尚应在其上布置一些排水沟,同时要整平坡面,防止有积水的坑洼,以利降水迅速排走。对已渗入滑坡体的水,原则上应尽快排除。通常是采用地下排水廊道,利用它可截住渗透的水流或将滑坡体中的积水排出滑坡体以外。二、削坡、减重和反压削坡是将陡倾的边坡上部的岩体挖除使边坡变缓,同时也可使滑体重量减轻,以达到稳定的目的。削减下来的土石,可填在坡脚,起反压作用,更有利于稳定。三、修建支挡建筑支挡建筑主要是在不稳定岩体的下部修建挡墙或支撑墙(或墩),是一种应用广泛而有效的办法。用混凝土、钢筋混凝土或砌石均可。支挡建筑物的基础要砌置在滑动面以下。若在挡墙后增加排水措施,效果更好。四、锚固措施有锚杆(或锚索)和混凝土锚固桩两种类型的措施,其原理都是提高岩体抗滑(或抗倾倒)能力。预应力钢索或钢杆锚固不稳定岩体的办法,适用于加固岩体边坡和不稳定岩块。其做法是先在不稳定岩体上布置若干钻孔,打穿至滑动面以下的坚固稳定的岩层中,然后在孔中放人钢索或钢杆,将下端固定,上端拉紧。上端一般用混凝土墩、混凝土梁或配合以挡墙将其固定。五、其他防治措施如混凝土护面、灌浆及改善滑动带岩土的力学性质等措施。第七章地下洞室围岩稳定性的工程地质分析1、围岩变形破坏的类型:脆性破裂块体滑移层状弯折和拱曲松动解脱塑性变形2、山岩压力也称围岩压力,是指围岩的强度适应不了围岩应力而产生塑性变形或破坏时,进而作用在支护或衬砌上的力。3.确定山岩压力的大小在工程上具有重要的意义。取值过大,则衬砌需要做得很厚,造成浪费。取值太小,衬砌做得很薄,承受不了实际的山岩压力,造成衬砌的破坏和围岩失稳。4.山岩压力的类型根据山岩

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