工程地质幻灯片

工程地质幻灯片第一页，共三十三页，2022年，8月28日地壳的密度为2.7~2.9g/cm3，由地表所见的各种岩石组成，包括大陆壳和洋壳。地幔的密度为3.32~4.64g/cm3，由富含Fe、Mg的硅酸盐物质组成。地幔以下直到地心的部分称为地核。地核的密度为11~16g/cm3，由Fe、Ni的物质组成。地核由液态外核和固态内核组成。对地球内部的认识主要来自对地震弹性波的研究发现，在地幔顶部约50~250km存在一个地震波速度减低带，该带约有5%的物质为熔融状态，易于发生塑性流动称软流圈。软流圈以上的物质均为固态，称为岩石圈。岩石圈具有较强的刚性，分裂成许多块体，称为板块。板块大多在软流圈上运动，这就是板块运动。第二页，共三十三页，2022年，8月28日二、地质作用地壳自形成以来，一直处于不停的运动和变化之中。一些变化速度很快，易为人们感觉到，如地震和火山喷发等；另一些变化则进行很慢，不易被人们发现，如地壳的缓慢上升、下降等。在地质历史发展的过程中，促使地壳组成物质、构造和地表形态不断变化的作用统称为地质作用。按其能源可分两种类型：内力地质作用和外力地质作用。（一）内力地质作用内力地质作用是由地球的转动能、重力能和放射性元素蜕变产生的热能等引起的。1.地壳运动：2.岩浆作用：

第三页，共三十三页，2022年，8月28日3.变质作用：4.地震：

（二）外力地质作用外力地质作用是由来自外部能源引起的地质作用，主要有太阳辐射能、天体引力及其它星球对地球的辐射等。有风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩作用。1.风化作用：2.剥蚀作用：3.搬运作用4.沉积作用：5.成岩作用：内力作用总的趋势是形成地壳表层的基本构造形态和地壳表面大型的高低起伏。而外力作用则是破坏内力作用形成的地形或产物。总的趋势是削高填低，形成新的沉积物，并进一步塑造了地表形态。内、外力地第四页，共三十三页，2022年，8月28日质作用在漫长地质年代里是使地壳发生不断演变的强大动力因素。第二节地质年代地壳发展演变的历史叫做地质历史，简称地史。地球的年龄至少有45.5亿年。查明地质规律事件发生（或地质体形成）的时代和先后顺序是十分重要的，要了解一个地区的地质构造，地层的相互关系，以及阅读地质资料和地质图件时，必须具备地质年代的知识。一、地层的地质年代由两个平行或近于平行的界面（岩层面）所限制的同一岩性组成的层状岩石，称为岩层。而没有时代的含义。地层和岩层不同，在地质学中，把某一地质时期形成的一套岩层及其上覆堆积物称为那个时代的地层。确定地层的地质年代有两种方法：一种是绝对地质年代，另一种是相对地质年代。第五页，共三十三页，2022年，8月28日二、地层相对地质年代（一）、沉积岩相对地质年代的确定1.古生物法2.标准地层对比法3.地层层序法图2-2岩层层序律（岩层层序正常时）图2-3岩层层序倒转时（图的中部（a）岩层水平；（b）岩层倾斜新岩层被老岩层所覆盖）1、2、3，依次从老到新1、2、3，依次从老到新第六页，共三十三页，2022年，8月28日4.接触关系

沉积岩接触关系主要有三种（1）整合接触（2）平行不整合接触（3）角度不整合接触

图2-4岩层接触关系（二）岩浆岩相对地质1—整合接触；2—平行不整合；年代的确定3—角度不整合1.接触关系（a）（b）图2-5岩浆岩与沉积岩的接触关系（a）侵入接触；（b）沉积接触第七页，共三十三页，2022年，8月28日（1）侵入接触：（2）沉积接触：2.穿插关系：

图2-6岩脉穿插关系三、地质年代表地质年代表表2-1第八页，共三十三页，2022年，8月28日第九页，共三十三页，2022年，8月28日

第三节地质构造地质构造是地壳运动的产物，由于地壳中存在有很大的应力，组成地壳的上部岩层在地应力的长期作用下就会发生变形变位，形成构造变动的形迹。一、岩层产状及其测定方法（一）.岩层的产状岩层的产状是指岩层的空间位置，它是研究地质构造的基础，产状用走向、倾向和倾角来表示，称产状要素。走向：倾向：倾角：

图2-7岩层产状示意图ab-走向线；cd-倾向；ce-倾斜线；α-倾角第十页，共三十三页，2022年，8月28日（二）.岩层产状的野外测定及表示法图2-8岩层产状要素及其测量方法第十一页，共三十三页，2022年，8月28日二、水平构造和单斜构造未经构造变动的沉积岩层，其形成时的原始产状是水平的，先沉积的老岩层在下，后沉积的新岩层在上，称为水平构造。原来水平的岩层，在受到地壳运动的影响后，产状发生变动，其中最简单的一种形式，就是岩层向同一方向倾斜，形成单斜构造，（图2-9）所示。图2-9单斜构造（北京西山野溪南剖面）O2—中奥陶纪石灰岩；C2—中石炭纪砂页岩；C3—上石炭纪砾岩第十二页，共三十三页，2022年，8月28日三、褶皱构造组成地壳的岩层，受构造变动的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，称为褶皱构造。（一）褶曲褶皱构造中的一个弯曲，称为褶曲。核：翼：轴面：图2-10褶曲要素轴：ABC所包围的内部岩层-核；ABH、CBH-翼；枢纽：DEFH-轴面；DH-轴；BH-枢纽第十三页，共三十三页，2022年，8月28日（二）褶曲的类型

褶曲的基本形态是背斜和向斜。（1）背斜褶曲（2）向斜褶曲：

图2-11背斜与向斜不论是背斜褶曲，（a）未剥蚀；（b）经剥蚀还是向斜褶曲，如果按褶曲的轴面产状，可将褶曲分为（1）直立褶曲；（2）倾斜褶曲；（3）倒转褶曲；（4）平卧褶曲。

图2-12褶曲按轴面产状分类形态第十四页，共三十三页，2022年，8月28日（1）水平褶曲：（2）倾伏褶曲：

图2-13按褶曲枢纽产状分类示意图a）水平褶曲；b）倾伏褶曲（三）褶皱构造褶皱是褶曲的组合形态，两个或两个以上褶曲构造的组合，称为褶皱构造。第十五页，共三十三页，2022年，8月28日图2-14吉林穆河至梨树沟地质剖面J—侏罗纪煤系；K—白垩纪砾岩及砂岩（四）褶皱构造的工程地质评价及野外观察1.褶皱构造的工程地质评价（1）褶曲核部岩层由于受水平挤压作用，产生许多裂隙，直接影响到岩体完整性和强度高低，所以在核部布置各种建筑工程，如路桥、坝址、隧道等，必须注意防治岩层的坍落、漏水及涌水问题。（2）在褶曲翼部布置建筑工程时，注意倾向与边坡第十六页，共三十三页，2022年，8月28日坡向的关系。（3）对于隧道等深埋地下工程，一般应布置在褶皱的翼部比较有利的。2.褶曲的野外观察一般认为背斜为山，向斜为谷。有这种情形，但实际情况要比这复杂得多。向斜山与背斜谷的情况在野外也是比较常见的（如图2-15所示）。不能够完全以地形的起伏情况作为识别褶曲构造的主要要素。图2-15褶曲构造与地形第十七页，共三十三页，2022年，8月28日穿越法：追踪法：穿越法和追踪法：四、断裂构造组成地壳的岩体，在地应力作用下发生变形，当应力超过岩石的强度，岩石的完整性受到破坏而产生的大小不一的断裂，称为断裂构造。根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，断裂构造可分为节理（裂隙）和断层。（一）节理节理又称裂隙，是存在于岩体中的裂缝，是破裂面两侧的岩石未发生明显相对位移的小型断裂构造。1、节理的类型

第十八页，共三十三页，2022年，8月28日（1）构造节理：张节理：剪节理：图2-16山东诸城白垩系砂岩中发育的两组共轭剪节理

（2）非构造节理：风化节理

（3）按节理与岩层产状的关系划分为：走向节理（纵向节理）、倾向节理（横向节理）和斜向节理。第十九页，共三十三页，2022年，8月28日原生构造

第二十页，共三十三页，2022年，8月28日

图2-17节理的形态分类①、②-走向节理或纵向节理；③-倾向节理或横节理；④、⑤-斜向节理或斜节理第二十一页，共三十三页，2022年，8月28日2节理的工程地质评价①降低岩层强度；②增强透水性、促进岩石的风化；③对边坡的影响；④产生不良地质现象的主要原因。岩石节理发育程度表2-3

发育程度等级基本特征附注裂隙不发育裂隙1~2组，规则，构造型，间距在1m以上，多为密闭裂隙。岩体切割成巨块体对基础工程无影响裂隙较发育裂隙2~3组，呈X型，较规则，构造型为主，间距大于0.4m以上，多为密闭裂隙。部分为张裂隙，少有充填物，岩体被切割成大块体对基础工程影响不大，对其它工程可能产生相当影响裂隙发育裂隙3组以上，不规则，构造型或风化型为主，间距小于0.4m，大部分为张开裂隙，部分有充填物，岩体被切割成小块体对工程建筑物可能产生很大影响裂隙很发育裂隙3组以上，杂乱，以风化或构造型为主，多数间距小于0.2m，以张开裂隙为主，一般均有充填物。岩体被切割成碎石状对工程建筑物产生严重影响第二十二页，共三十三页，2022年，8月28日（二）断层岩层受力发生断裂，破裂面两侧岩块发生明显位移，这种断裂构造称断层。1.断层要素断层的各个组成部分称为断层要素。断层面：断层线：断盘：断距：2.断层的基本类型

图2-21断层的要素ABDE—断层面；1、2—断层盘；1—下盘；2—上盘；AA′—滑距第二十三页，共三十三页，2022年，8月28日（1）正断层（2）逆断层（3）平移断层3.断层的组合形态

断层很少孤立出现，往往由一些正断层和逆断层有规律的组合成一定形式，形成不同形式的断层带。断层带也叫断裂带。（1）阶梯状断层：（2）地堑与地垒：（3）叠瓦构造：

图2-23阶梯式断层第二十四页，共三十三页，2022年，8月28日4.断层存在的标志断层的存在，在许多情况下对工程建筑是不利的。为了采取措施，防止其对工程建筑物的不良影响，首先必须识别断层的存在。当断层形成后，除常常会产生岩层重复，岩层缺失、岩脉错断等，还会产生各种伴生构造现象。第二十五页，共三十三页，2022年，8月28日（1）地貌特征：

图2-25断层三角面形成示意图a-断层崖剥蚀成冲沟；b-冲沟扩大形成三角面；c-继续侵蚀，三角面消失此外，河谷或峡谷地形，河谷跌水瀑布，河谷方向发生突然转折等，也很可能是断层存在的影响。（2）断层的伴生构造现象：

图2-26断层现象a）岩层重复；b）岩层缺失；c）岩脉错断；d）岩层牵引弯曲；e）岩层角砾；f）岩层擦痕第二十六页，共三十三页，2022年，8月28日断层

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