矿物与岩石及地质构造

第一节矿物与岩石

1.1矿物与岩石的区别

1.1.1矿物矿物：由地质作用形成的具有一定物质性质与化学成分的自然单质或化合物。在已经发现的3000种矿物中，组成岩石的30多种主要矿物称为造岩矿物。

1.矿物的光学性质2、矿物的力学性质

硬度：矿物抵抗机械刻划及摩檫的能力。

解理：矿物受敲击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质。

断口：矿物受敲击后，形成各种凹凸不平的裂开面的性质。如锯齿状、贝壳状等。3、其他性质

比重弹性磁性脆性

1.1.2岩石

岩石(rock)是在地质作用下产生的由一种或多种矿物以一定规律组成的自然集合体。岩石按成因分为：岩浆岩(igneousrock)、沉积岩(sedimentaryrock)、变质岩(Metamorphicrock)三大类。

1.2三大类岩石的特点

1.2.1岩浆岩岩浆岩是由岩浆冷凝形成的岩石。岩浆存在于地壳的深处，是处于高温、高压下的硅酸盐熔融体，它的主要成分是硅酸盐，还有其它元素、化合物以及溶解的气体（H2O、CO2等）。1.岩浆岩的矿物成分按矿物颜色分：

①深色矿物:黑云母、角闪石、辉石、橄榄石

②浅色矿物：石英、正长石、斜长石、白云母按SiO2含量分为：酸性、中性、基性和超基性2.岩浆岩的结构和构造

(1)结构岩浆岩的结构是指组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、晶体形状及其相互结合的方式。1.结晶程度全晶质结构、半晶质结构、玻璃质结构2.晶粒相对大小等粒、不等粒（斑状、似斑状）结构3.晶粒绝对大小粗粒（粒径大于5mm）、中粒（粒径5~1mm）、细粒（粒径1~0.1mm）（2）构造岩浆岩的构造是指岩石中不同矿物颗粒集合体分布与排列的特征。1.块状构造2.流纹状构造3.气孔状构造4.杏仁状构造1.2.2沉积岩沉积岩---地表或接近地地表的常温常常压环境下，，各种既有岩岩石遭受外力力地质作用，，经过风化剥剥蚀、搬运、、沉积和硬结结成岩过程而而形成的岩石。1、沉积岩的形成成及物质组成成（1）沉积岩的形成风化、剥蚀阶阶段搬运阶段沉积阶段硬结成岩阶段段（2）沉积岩的矿矿物组成a.碎屑物质b.粘土矿物c.化学沉积矿物物d.有机质及生物物残骸2、沉积岩的结结构和构造（1）结构沉积岩的结构构是指沉积岩岩的组成物质质、颗粒大小小、形状及结结晶程度。a.碎屑结构：砾砾状、砂质、、粉砂质结构构b.泥质结构c.结晶结构d.生物结构(2)构造沉积岩的构造造是指沉积岩岩各个组成部部分的空间分分布和排列方方式。1.层理构造：水水平、单斜、、交错层理2.层面构造：波波痕、泥裂、、雨痕等3.化石1.2.3变质岩变质岩---地壳中的岩浆浆岩、沉积岩岩或既有变质质岩，由于地地壳运动和岩岩浆活动等的的影响，造成成物理化学条条件的改变，，导致原来岩岩石的成分、、结构和构造造发生一系列列变化而形成成的新岩石。1.变质岩的矿物物成分共有矿物---石英、长石、、云母、角闪闪石、方解石石、白云石等等变质特征矿物物---红柱石、硅线线石、石榴子子石、绿泥石石等2.变质岩的结构构和构造（1）结构变余结构变晶结构碎裂结构（2）构造指变晶矿物空间间排列和分布特点a.板状构造b.千枚状构造c.片状构造d.片麻状构造e.块状构造1.3常见岩石类型型及其特征1.3.1常见岩浆岩1.酸性岩类花岗岩是深成侵入岩岩。多呈肉红红、浅灰、灰灰白等色。花花岗岩分布广广泛，性质均均匀坚固，是是良好的建筑筑石料。花岗斑岩是浅成侵入岩岩。成分与花花岗岩相似，，所不同的是是具斑状结构构，斑晶为长长石或石英，，石基多由细细小的长石、、石英及其他他矿物组成。。流纹岩是喷出岩，呈呈岩流状产出出。常呈灰白白、灰红、浅浅黄褐等色。。矿物成分同同花岗岩，具具典型的流纹纹构造，隐晶晶质斑状结构构。细小的斑斑晶常由石英英或长石组成成。2.中性岩类正长岩是深成侵入岩岩。多呈肉红红色、浅灰或或浅黄色。全全晶质等粒结结构，块状构构造。主要矿矿物成分为正正长石，其次次为黑云母和和角闪石，一一般石英含量量极少。其物物理力学性质质与花岗岩相相似，但不如如花岗岩坚硬硬，且易风化化。正长斑岩是浅成侵入岩岩。一般呈棕棕灰色或浅红红褐色。矿物物成分同正长长岩。与正长长岩所不同的的是具斑状结结构，斑晶主主要是正长石石，石基比较较致密。粗面岩是喷出岩。常常呈浅灰、浅浅褐黄或淡红红色。斑状结结构，斑晶为为正长石，石石基多为隐晶晶质，具细小小孔隙，表面面粗糙。闪长岩是深成侵入岩岩。灰白、深深灰至黑灰色色。主要矿物物为斜长石和和角闪石，其其次有黑云母母和辉石，全全晶质等粒结结构，块状构构造。闪长岩岩结构致密，，强度高，且且具有较高的的韧性和抗风风化能力，是是良好的建筑筑石料。闪长玢岩是浅成侵入岩岩。灰色或灰灰绿色。矿物物成分与闪长长岩相同，具具斑状结构，，斑晶主要为为斜长石，有有时为角闪石石。岩石中常常有绿泥石、、高岭石和方方解石等次生生矿物。安山岩是喷出岩。灰灰色、紫色或或灰紫色。斑斑状结构，斑斑晶常为斜长长石。气孔状状或杏仁状构构造。3.基性岩类辉长岩是深成侵入岩岩。灰黑至黑黑色。全晶质质等粒结构，，块状构造。。主要矿物为为斜长石和辉辉石，其次有有橄榄石、角角闪石和黑云云母。辉长岩岩强度高，抗抗风化能力强强。辉绿岩是浅成侵入岩岩。灰绿或黑黑绿色。具特特殊的辉绿结结构（辉石充充填于斜长石石晶体格架的的空隙中），，矿物成分与与辉长岩相同同，但常含有有方解石、绿绿泥石等次生生矿物，强度度也高。玄武岩是喷出岩。灰灰黑至黑色。。主要矿物成成分与辉长岩岩相同。呈隐隐晶质细粒或或斑状结构，，气孔或杏仁仁状构造。玄玄武岩致密坚坚硬、性脆，，强度很高。。1.3.2常见的沉积岩岩1.碎屑岩类（1）火山碎屑岩岩是由火山喷发发的碎屑物质质在地表经短短距离搬运，，或就地沉积积而成。由于于它在成因上上具有火山喷喷出与沉积的的双重性，所所以是介于喷喷出岩和沉积积岩之间的过过渡类型。①火山集集块岩岩主要由由粒径径>100mm的粗火火山碎碎屑物物质组组成，，胶结结物主主要为为火山山灰或或熔岩岩，有有时为为碳酸酸钙、、二氧氧化硅硅或泥泥质。。②火山角角砾岩岩火山碎碎屑占占90%以上，，粒径径一般般为2～100mm，多呈呈棱角角状，，常为为火山山灰或或硅质质胶结结。颜颜色常常呈暗暗灰、、蓝灰灰或褐褐灰色色。③凝灰岩岩一般由由<2mm的火山山灰及及细碎碎屑组组成。。碎屑屑主要要是晶晶屑、、玻屑屑及岩岩屑。。胶结结物为为火山山灰等等。凝凝灰岩岩孔隙隙性高高，容容重小小，易易风化化。（2）沉积积碎屑屑岩沉积碎碎屑岩岩又称称为正正常碎碎屑岩岩。是是由先先成岩岩石风风化剥剥蚀的的碎屑屑物质质，经经搬运运、沉沉积、、胶结结而成成的岩岩石。。常见见的有有：①砾岩岩及角角砾岩岩砾状结结构，，由50%以上>2mm的粗大大碎屑屑胶结结而成成，粘粘土含含量<25%。由浑浑圆状状砾石石胶结结而成成的称称为砾砾岩；；由棱棱角状状的角角砾胶胶结而而成的的称为为角砾砾岩。。角砾砾岩的的岩性性成分分比较较单一一。砾砾岩的的岩性性成分分一般般比较较复杂杂，经经常由由多种种岩石石的碎碎屑和和矿物物颗粒粒组成成。胶胶结物物的成成分有有钙质质、泥泥质、、铁质质及硅硅质等等。②砂岩岩砂质结结构，，按砂砂粒的的矿物物组成成，可可分为为石英英砂岩岩、长长石砂砂岩和和岩屑屑砂岩岩。按按砂粒粒粒径径的大大小，，可分分为粗粗粒砂砂岩、、中粒粒砂岩岩和细细粒砂砂岩。。硅质质砂岩岩的颜颜色浅浅，强强度高高，抵抵抗风风化的的能力力强。。砂岩岩分布布很广广，易易于开开采加加工，，是工工程上上广泛泛采用用的建建筑石石料。。③粉砂砂岩粉砂质质结构构，常常有清清晰的的水平平层理理。由由50%以上粒粒径介介于0.05～0.005mm的粉砂砂胶结结而成成，粘粘土含含量<25%。结构构较疏疏松，，强度度和稳稳定性性不高高。2.粘土岩岩类①页岩岩是由粘粘土脱脱水胶胶结而而成，，以粘粘土矿矿物为为主，，大部部分有有明显显的薄薄层理理，呈呈页片片状。。可分分为硅硅质页页岩、、粘土土质页页岩、、砂质质页岩岩、钙钙质页页岩及及炭质质页岩岩。除除硅质质页岩岩强度度稍高高外，，其余余岩性性软弱弱，易易风化化成碎碎片，，强度度低，，与水水作用用易于于软化化而丧丧失稳稳定性性。②泥岩岩成分与与页岩岩相似似，常常成厚厚层状状。以以高岭岭石为为主要要成分分的泥泥岩，，常呈呈灰白白色或或黄白白色，，吸水水性强强，遇遇水后后易软软化。。以微微晶高高岭石石为主主要成成分的的泥岩岩，常常呈白白色、、玫瑰瑰色或或浅绿绿色，，表面面有滑滑感，，可塑塑性小小，吸吸水性性高，，吸水水后体体积急急剧膨膨胀。。3.化学及及生物物化学学岩类类①石灰岩岩简称灰灰岩。。矿物物成分分以方方解石石为主主，其其次含含有少少量的的白云云石和和粘土土矿物物。常常呈深深灰、、浅灰灰色，，纯质质灰岩岩呈白白色。。由纯纯化学学作用用生成成的具具有结结晶结结构，，但晶晶粒极极细，，经重重结晶晶作用用即可可形成成晶粒粒比较较明显显的结结晶灰灰岩。。由生生物化化学作作用生生成的的灰岩岩，常常含有有丰富富的有有机物物残骸骸。石石灰岩岩中一一般都都含有有一些些白云云石和和粘土土矿物物，当当粘土土矿物物含量量达25～50%时，称称为泥泥灰岩岩；白白云石石含量量达25～50%时，称称为白白云质质灰岩岩。②白云云岩主要矿矿物成成分为为白云云石，，也含含有方方解石石和粘粘土矿矿物。。结晶晶结构构。纯纯质白白云岩岩为白白色，，随所所含杂杂质的的不同同，可可出现现不同同的颜颜色。。性质质与石石灰岩岩相似似，但但强度度和稳稳定性性比石石灰岩岩高，，是一一种良良好的的建筑筑石料料。1.3.3常见的的变质质岩1.片理状状岩类类（1）片麻麻岩具典型型的片片麻状状构造造，变变晶或或变余余结构构，因因发生生重结结晶，，一般般晶粒粒粗大大，肉肉眼可可以辨辨识。。片麻麻岩可可以由由岩浆浆岩变变质而而成，，也可可由沉沉积岩岩变质质形成成。主主要矿矿物为为石英英和长长石，，其次次有云云母、、角闪闪石、、辉石石等，，此外外有时时含有有少许许石榴榴子石石等变变质矿矿物。。岩石石颜色色视深深色矿矿物含含量而而定，，石英英、长长石含含量多多时色色浅，，黑云云母、、角闪闪石等等深色色矿物物含量量多时时色深深。（2）片岩岩具片状状构造造，变变晶结结构。。矿物物成分分主要要是一一些片片状矿矿物，，如云云母、、绿泥泥石、、滑石石等，，此外外尚含含有少少许石石榴子子石等等变质质矿物物。进进一步步的分分类和和命名名是根根据矿矿物成成分，，如云云母片片岩、、绿泥泥石片片岩、、滑石石片岩岩等。。（3）千枚枚岩多由粘粘土岩岩变质质而成成。矿矿物成成分主主要为为石英英、绢绢云母母、绿绿泥石石等。。结晶晶程度度比片片岩差差，晶晶粒极极细，，肉眼眼不能能直接接辨别别，外外表常常呈黄黄绿褐褐红、、灰黑黑等色色。由由于含含有较较多的的绢云云母，，片理理面常常有微微弱的的丝绢绢光泽泽。（4）板岩岩具板状状构造造，变变余结结构、、有时时具变变晶结结构。。多是是页岩岩经浅浅变质质而成成。矿矿物颗颗粒细细小，，主要要由绢绢云母母、石石英、、绿泥泥石和和粘土土组成成。常常为深深灰至至黑灰灰色，，也有有绿色色及紫紫色。。易裂裂开成成薄板板。打打击时时有清清脆之之声，，可与与页岩岩区别别。能能加工工成各各种尺尺寸的的石板板。2.块状岩岩类（1）大理理岩由石灰灰岩或或白云云岩经经重结结晶变变质而而成，，等粒粒变晶晶结构构，块块状构构造。。主要要矿物物成分分为方方解石石，遇遇稀盐盐酸强强烈起起泡，，可与与其它它浅色色岩石石相区区别。。大理理岩常常呈白白色、、浅红红色、、淡绿绿色、、深灰灰色以以及其其它各各种颜颜色，，常因因含有有其它它带色色杂质质而呈呈现出出美丽丽的花花纹。。（2）石英英岩结构和和构造造与大大理岩岩相似似。一一般由由较纯纯的石石英砂砂岩变变质而而成，，常呈呈白色色，因因含杂杂质，，可出出现灰灰白色色、灰灰色、、黄褐褐色或或浅紫紫红色色。石英岩岩强度度很高高，抵抵抗风风化的的能力力很强强，是是良好好的建建筑石石料，，但硬硬度很很高，，开采采加工工相当当困难难。1.4影响岩岩石工工程性性质的的因素素1.岩石的的地质质特征征：（1）岩石石的矿矿物成成分（2）岩石石的结结构（3）岩石石的构构造2.外部因因素（1）水（2）风化化程度度第二节节地地质质构造造2.1地质构构造组成地地壳的的岩层层或岩岩体在在地应应力的的长期期作用用下，，发生生变形形、变变位，，形成成各种种构造造运动动的形形迹，，称为为地质质构造造，如如：单斜、、褶皱皱和断断裂等。2.2地质构构造的的类型型和性性质2.2.1水平构构造与与倾斜斜构造造1.水平构构造未经构构造变变动的的沉积积岩层层，其其形成成时的的原始始产状状是水水平的的，先先沉积积的老老岩层层在下下，后后沉积积的新新岩层层在上上，形形成产产状近近于水水平的的构造造称水水平构构造，，亦称称水平平岩层层。2.倾斜构构造由于地地壳运运动使使原始始水平平的岩岩层发发生倾倾斜，，岩层层层面面与水水平面面之间间有一一定夹夹角的的岩层层，为为倾斜斜构造造，亦亦称倾倾斜岩岩层。2.2.2褶皱构构造组成地地壳的的岩层层，受受构造造应力力的强强烈作作用，，使岩岩层形形成一一系列列的波波状弯弯曲而而未丧丧失其其连续续性的的构造造，称称为褶褶皱。。1.褶皱要要素褶皱构造的各个组组成部分称为褶皱皱要素。包括核部部、翼、轴面、轴轴、转折端和枢纽纽等2.褶皱的基本形态（1）背斜两翼岩层倾向相背背的褶皱称为背斜斜褶皱。（2）向斜两翼岩层倾向相向向（相对）的褶皱皱称为向斜褶皱。。3.褶皱的形态分类褶皱的形态多种多多样，不同形态的的褶皱反映了褶皱皱形成时不同的力力学条件及成因。。（1）按褶皱横剖面形形态分类：直立褶皱、倾斜褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱（2）按褶皱纵剖面形形态分类：水平褶皱、倾伏褶皱2.2.3断裂构造构成地壳的岩体受受构造应力作用发发生变形，当变形形达到一定程度后后，是岩体的连续续性和完整性遭到到破坏，产生各种种大小不一的断裂裂，称为断裂构造造。断裂构造主要分为为裂隙和断层两大类。。1.裂隙的成成因分类类及其特特征裂隙普遍遍存在于于岩体或或岩层中中，以构构造应力力作用形形成的构构造裂隙隙为主。。构造裂裂隙具有有明显的的方向性性和规律律性，其其成因与与褶皱和和断层形形成过程程密切相相关，对对不同性性质的岩岩石和在在不同构构造部位位，构造造裂隙的的力学性性质和发发育程度度都不相相同。根据裂隙隙的力学学成因，，可把构构造裂隙隙分为剪裂隙（亦称扭扭裂隙））和张裂隙两类。①剪裂隙隙岩石受剪剪（扭））应力作作用形成成的破裂裂面称为为剪裂隙隙，其两两组剪切切面一般般形成X型的裂隙隙，故又又称为X裂隙。。②张裂隙隙岩层受张张应力作作用而形形成的破破裂面称称为张裂裂隙。在在褶皱岩岩层中，，多在弯弯曲顶部部产生与与褶皱轴轴走向一一致的张张裂隙。。剪裂隙张裂隙2.断层的要要素岩石受力力作用断断裂后，，两侧岩岩块沿断断裂面发发生了显显著位移移的断裂裂构造，，称为断断层。。断层面与与破碎带带断层线断盘断距断层要素素3.断层的基基本类型型（1）正断层层：上盘沿沿断层面面相对下下降，下下盘相对对上升的的断层。。（2）逆断层层：上盘沿沿断层面面相对上上升，下下盘相对对下降的的断层。。（3）平推断断层：由于岩岩体受水水平扭应应力作用用，使两两盘沿断断层面发发生相对对水平位位移的断断层。正断层、、逆断层层、平移移断层2.3各种地质质构造在在地质图中中的表现现形式和和特点在地质图图上，是是通过地地层分界界线、地地层年代代符号、、岩性符符号和地地质构造造符号，，把不同同地质构构造的形形态特征征和分布布情况反反映出来来的。2.3.1水平构造造地层分界界线在地地质平面面上与地地形等高高线平行行或者一一致，地地形等高高线怎样样弯曲，，地层分分界线随随着也怎怎样弯曲曲。较新新的岩层层分布在在地势较较高的地地方，较较老的岩岩层出露露在地势势较低的的地方。。水平构造造2.3.2单斜构造造单斜构造造的地层层分界线线在地质质平面图图上是一一条与地地形等高高线相交交的“V”字形曲线线。当岩岩层的倾倾向与地地面倾斜斜的方向向相反时时，在山山脊处““V”字形的尖尖端朝向向山麓，，在沟谷谷处“V”字形的尖尖端朝向向上游；；当岩层层的倾向向与地面面倾斜的的方向一一致，而而倾角大大于地面面坡度时时则相反反，在山山脊处““V”字形的尖尖端朝向向山里，，沟俗处处“V”字形的尖尖端朝向向沟谷的的下游；；当岩层层的倾向向与地面面倾斜的的方向一一致而倾倾角小于于地面坡坡度时，，“V”字形的尖尖端朝向向沟谷的的上游。。岩层倾向向与地面面倾斜方方向相反反岩层倾向向与地面面倾斜方方向一致致且岩层层倾角大大于坡度度岩层倾向向与地面面倾斜方方向一致致且岩层层倾角小小于坡度度2.3.3褶皱遭受剥蚀蚀的水平平褶皱，，其地层层分界线线在地质质平面图图上呈带带状分布布，对称称的大致致向一个个方向平平行延伸伸。倾状状褶皱的的地层分分界线在在转折端端闭合，，当倾伏伏背斜与与倾伏向向斜相间间排列时时，地层层分界线线呈“S”形曲线。。如前所所述，从从岩层的的新老关关系或产产状特征征，可以以进一步步反映是是背斜还还是向斜斜。地质图上上褶皱2.3.4断层断层在地地质图上上用断层层线表示示。由于于断层倾倾角一般般较大，，所以断断层线在在地质平平面图上上通常是是一段直直线，或或近于直直线的曲曲线。在在断层线线两侧存存在有岩岩层中断断、重复复、缺失失、宽窄窄变化或或前后错错动现象象。2.3.5不整合平行不整整合在地质平平面图上上表现为为上下两两套岩层层的产状状一致，，岩层分分界线彼彼此平行行，但地地质年代代不连续续。角度不整整合不仅上下下两套岩岩层之间间的地质质年代不不连续，，而且产产状也不不相同，，新岩层层的分界界线遮断断了下部部老岩层层的分界界线。。平行不整整合-A角度不整整合-B第三节外外动力力地质作作用3.1风化作用用中残积积层、坡坡积层、、洪积层、、冲积层层的特点点3.1.1残积层地表岩石石经过长长期风化化作用以以后，改改变了矿矿物成分分、结构构和构造造，形成成和原来来岩石性性质不同同的风化化产物，，其中除除一部分分易溶物物质被水水溶解流流失外，，大部分分物质残残留在原原地，这这种物质质称为残残积物，，这种风风化层称称为残积积层残积积物向上上逐渐过过渡为土土壤层。。土壤层层直接分分布在地地表，因因富含有有机质颜颜色较深深或有植植物根系系分布其其中。残残积层向向下逐渐渐过渡为为半风化化岩石的的弱风化化岩石。。土壤层层、残积积层和风风化岩层层形成完完整的风风化壳。。残积碎碎屑物由由地表向向深处由由细变粗粗是其最最重要的的特征。。3.1.2坡积层由坡面细细流的侵侵蚀、搬搬运和沉沉积作用用在坡脚脚或山坡坡低凹处处形成新新的沉积积层称坡坡积层。。是山区区公路勘勘测设计计中经常常遇到的的第四纪纪陆相沉沉积物中中的一个个成因类类型，它它顺着坡坡面沿山山坡的坡坡脚或山山坡的凹凹坡呈缓缓倾斜裙裙状分布布，在地地貌上称称为坡积积裙。。坡积层具具有下述述特征：：（1）坡积层层可分为为山地坡坡积层和和山麓平平原坡积积层两个个亚组：：其厚度度变化较较大，一一般是中中下部较较厚，向向山坡上上部及远远离山脚脚方向均均逐渐变变薄尖灭灭。（2）坡积层层多由碎碎石和粘粘性土组组成，其其成分与与下伏基基岩无关关，而与与山坡上上部基岩岩成分有有关。山山地坡积积层一般般以粉质质粘土夹夹碎石为为主，而而山麓平平原坡积积层则以以粉质粘粘土为主主，夹有有少量的的碎石。。（3）由于从从山坡上上部到坡坡脚搬运运距离较较短，故故坡积层层层理不不明显，，碎石棱棱角清楚楚。（4）坡积层层松散、、富水，，作为建建筑物地地基强度度很差。。坡积层层很容易易发生滑滑动。。3.1.3洪积层洪积层是是由山洪洪急流搬搬运的碎碎屑物质质组成的的。从工程地地质观点点来看，，洪积层层有以下下一些主主要特征征：（1）组成物物质分选选不良，，粗细混混杂，碎碎屑物质质多带棱棱角，磨磨圆度不不佳；（2）有不规规则的交交错层理理、透镜镜体、尖尖灭及夹夹等；（3）山前洪洪积层由由于周期期性的干干燥，常常含有可可溶盐类类物质，，在土粒粒和细碎碎屑间，，往往形形成局部部的软弱弱结晶联联结，但但遇水作作用后，，联结就就会破坏坏。3.1.4冲积层河流在运动动过程中，，能量不断断受到损失失，当河水水夹带的泥泥沙、砾石石等搬运物物质超过了了河水的搬搬运能力时时，被搬运运的物质便便在重力作作用下逐渐渐沉积下来来，称沉积积作用，河河流的沉积积物称冲积积层。冲积层的特特点从河谷谷单元来看看，可以分分为两大部部分：河床相与河河漫滩相。河床相沉沉积物颗粒粒较粗。河河漫滩相下下部为河床床沉积物，，颗粒粗；；表层为洪洪水期沉积积物颗粒细细，以粘土土、粉土为为主。这样样两种不同同特点的沉沉积层称为为“二元结结构”。3.2流水地质作作用的特点点地表流水可可分为暂时时流水和经经常流水两两类。暂时时流水与河河流相互连连接，脉络络相通，组组成统一的的地表流水水系统。不不论长期流流水或暂时时流水，在在流动过程程中都要与与地表的土土石发生相相互作用，，产生侵蚀蚀、搬运和和堆积作用用，形成各各种地貌和和不同的松松散沉积层层。地表流流水不仅是是影响地表表形态不断断发展变化化的一个带带有普遍性性的重要自自然因素，，而且经常常影响着公公路的建筑筑条件。3.3河流下蚀、、侧蚀发育育的特点3.3.1下蚀作用河水在流动动过程中使使河床逐渐渐下切加深深的作用，，称为河流流的下蚀作作用。河流的侵蚀蚀过程总是是从河的下下游逐渐向向河源方向向发展的，，这种溯源源推进的侵侵蚀过程称称为溯源侵侵蚀。河流的下蚀蚀作用并不不是无止境境的继续下下去，而是是有它自己己的基准面面的。因为为随着下蚀蚀作用的发发展，河床床不断加深深，河流的的纵坡逐渐渐变缓，流流速降低，，侵蚀能量量削弱，达达到一定的的基准面后后，河流的的侵蚀作用用将趋于消消失。3.3.2侧蚀作用河流以携带带的泥、砂砂、砾石为为工具，并并以自身的的动能和溶溶解力对河河床两岸的的岩石进行行侵蚀，使使河谷加宽宽的作用称称为侧蚀作作用。沿河布设的的公路，往往往由于河河流的水位位变化及侧侧蚀，常使使路基发生生水毁现象象，特别是是河湾凹岸岸地段，最最为显著。。因此，在在确定路线线具体位置置时，必须须加以注意意。3.4外动力地质质作用以太阳的辐辐射能和日日月的引力力能为主要要能源，在在地表或地地表附近进进行的地质质作用称为为外力作用用。外力作作用实质上上是地壳表表层的水、、大气、生生物以外部部能为能源源，改造雕雕塑地壳（（主要是地地壳表面））的过程。。外力地质质作用与公公路工程有有密切关系系，是公路路工程地质质研究的主主要对象之之一。第四节地地貌貌4.1河流阶地的的特点阶地是沿着谷坡坡走向呈条条带状分布布或断断续续续分布的的阶梯状平平台。阶地地可能有多多级，此时时，则从河河漫滩向上上依次称为为一级阶地地、二级阶阶地、三级级阶地等。。每一级阶阶地都有阶阶地面、阶阶地前缘、、阶地后缘缘、阶地斜斜坡和阶地地坡麓等要要素。河谷断面图图１-河床;２-河漫滩;３-谷坡;４-阶地;５-平水位;６-洪水位;７-谷缘4.2河流阶地与与山区公路路建设的关关系山区公路穿穿越河谷时时，常常选选择河流阶阶地的台阶阶面进行通通过。阶地地由于有天天然的一个个台阶面，，因此可以以减小道路路的开挖。。对于侵蚀蚀阶地和基基座阶地下下部为基岩岩，因此地地基承载力力好。阶地地高于洪水水位，因此此布置于阶阶地上的道道路不会被被洪水淹没没。道路选选线时一般般首选一级级阶地，其其次是二级级阶地，阶阶地阶数不不宜选择太太高，否则则不便于道道路与峡谷谷外的公路路连接。4.3平原及山岭岭等地貌单单元公路建建设中可能能遇到的工工程地质地地貌4.3.1平原地貌平原地貌是是地壳在升升降运动微微弱或长期期稳定的条条件下，经经过风化剥剥蚀夷平或或岩石风化化碎屑经搬搬运而在低低洼地面堆堆积填平所所形成的。。平原地貌貌具有大地地表面开阔阔平坦、地地势高低起起伏不大的的外部形态态。1.构造平原此类平原主主要系由地地壳构造运运动所形成成，其特点点是地形面面与岩层面面一致，堆堆积物厚度度不大。。由于基岩埋埋藏不深，，所以构造造平原的地地下水一般般埋藏较浅浅。在干旱旱或半干旱旱地区如排排水不畅，，常易形成成盐渍化。。在多雨的的冰冻地区区则常易造造成道路的的冻胀和翻翻浆。2.剥蚀平原此类平原系系在地壳上上升微弱的的条件下，，经外力的的长期剥刨刨夷平所形形成，其特特点是地形形面与岩层层面不一致致，覆堆积积物常常很很薄，基岩岩常常裸露露地表，只只是在低洼洼地段有时时才覆盖有有厚度稍大大的残积物物、坡积物物、洪积物物等。剥蚀平原形形成后，往往往因地壳壳运动变得得活跃，剥剥蚀作用重重新加剧，，使剥蚀平平原遭到破破坏，故其其分布面积积常常不大大。剥蚀平平原的工程程地质条件件一般较好好。3.堆积平原此类平原系系在地壳缓缓慢而稳定定下降的条条件下，经经各种外力力作用的堆堆积填平所所形成，其其特点是地地形开阔平平缓，起伏伏不大，往往往分布有有厚度很大大的松散堆堆积物。按按外力堆积积作用的动动力性质不不同，堆积积平原又可可分为河流流冲积平原原、山前洪洪积冲积平平原、湖积积平原、风风积平原和和冰碛平原原，其中较较为常见的的是前面三三种。4.3.2山岭地貌1.山岭地貌的的形态要素素山岭地貌具具有山顶、、山坡、山山脚等明显显的形态要要素。2.山岭地貌的的类型山岭地貌可可以按形态态或成因分分类。按形形态分类一一般是根据据山地的海海拔高度、、相对高度度和坡度等等特点进行行划分，根根据地貌成成因，可以以将山岭地地貌划分为为以下类型型：（1）构造变动动形成的山山岭①平顶山平顶山是由由水平岩层层构成的一一种山岭，，多分布在在顶部岩层层坚硬（如如灰岩、胶胶结紧密的的砂岩或砾砾岩）和下下卧层软弱弱（如页岩岩）的硬软软相互层发发育地区，，在侵蚀、、溶蚀和重重力崩塌作作用下，使使四周形成成陡崖或深深谷，由于于顶面坚岩岩抗风化力力强而兀立立如桌面。。②单面山单面山是由由单斜岩层层构成的沿沿岩层走向向延伸的一一种山岭，，它常常出出现在构造造盆地的边边缘和舒缓缓的穹窿、、背斜和向向斜构造的的翼部，其其两坡一般般不对称。。③褶皱山褶皱山是由由褶皱岩层层所构成的的一种山岭岭。在褶皱皱形成的初初期，往往往是背斜形形成高地（（背斜山）），向斜形形成凹地（（向斜谷）），地形是是顺应构造造的，所以以称为顺地地形。④断块山断块山是由由断裂变动动所形成的的山岭。它它可能只在在一侧有断断裂，也可可能两侧均均为断裂所所控制。⑤褶皱断块块山上述山岭都都是由单一一的构造形形态所形成成，但在更更多况下，，山岭常常常是由它们们的组合形形态所构成成。由褶皱皱和断裂构构造的组合合形态构成成的山岭称称褶皱断块块山，这里里曾经是构构造运动剧剧烈和频繁繁的地区。。（2）火山作用用形成的山山岭火山作用形形成的山岭岭，常见有有锥状火山山和盾状火火山。锥状状火山是多多次火山活活动造成的的，其熔岩岩粘性较大大、流动性性小，冷却却后便在火火山口附近近形成坡度度较大的锥锥状外形。。盾状火山山是由粘性性较小、流流动性大的的熔岩冷凝凝形成，故故其外形呈呈基部较大大、坡度较较小的盾状状。（3）剥蚀作用用形成的山山岭这种山岭是是在山体地地质构造的的基础上，，经长期外外力剥蚀作作用所形成成的。例如如，地表流流水侵蚀作作用所形成成的河间分分水岭，冰冰川刨蚀作作用所形成成的刃脊、、角峰，地地下水溶蚀蚀作用所形形成的峰林林等，都属属于此类山山岭。（4）垭口与山山坡1.垭口对于公路工工程来说，，研究山岭岭地貌必须须重点研究究垭口。垭垭口是指山山脊上呈马马鞍状的明明显下凹处处。因为越越岭的公路路路线若能能寻找合适适的垭口，，可以降低低公路高程程和减少展展线工程量量。从地质质作用看，，可以将垭垭口归纳为为如下三个个基本类型型：构造型垭口口剥蚀型垭口口剥蚀——堆积型垭口口2.山坡山坡是山岭岭地貌形态态的基本要要素之一，，不论越岭岭线或山脊脊线，路线线的绝大部部分都是设设置在山坡坡或靠近岭岭顶的斜坡坡上的。所所以在路经经勘测中总总是把越岭岭垭口和展展线山坡作作为一个整整体通盘考考虑的。山山坡的形态态特征是新新构造运动动、山坡的的地质结构构和外动力力地质条件件的综合反反映，对公公路的建筑筑条件有着着重要的影影响。山坡的外形形是各种各各样的，下下面根据山山坡简略地地概括为以以下几种类类型：按山坡的纵纵向轮廓分分类（a）直线形坡坡（b）凸形坡（c）凹形坡（d）阶梯形坡坡按山坡的纵向坡坡度分类山坡的纵向坡度度，小于15°的为微坡，介于于16°～30°之间的为缓坡，，介于31°～70°的为陡坡，山坡坡坡度大于70°的为垂直坡。4.4内、外动力地质质作用内力作用形成了地壳表面面的基本起伏，，对地貌的形成成和发展起决定定性作用。外力作用根据其作用过程程可分为风化、、剥蚀、搬运、、堆积和成岩等等作用，根据其其动力性质可分分为风化、重力力、风力、流水水、冰川、冻融融、溶蚀等作用用。4.5地貌与地形的区区别与联系地貌是指由于内、外外力地质作用的的长期进行，在在地壳表面形成成的各种不同成成因、不同类型型、不同规模的的起伏形态，是是专门研究地壳壳表面各种起伏伏形态的发成、、发展和空间分分布规律的科学学。地形指的是地表各种种各样的形态，，具体指地表以以上分布的固定定性物体共同呈呈现出的高低起起伏的各种状态态。第五节水水文地质5.1地下水埋藏类型型地下水的埋藏条条件是指含水岩岩层在地质剖面面中所处的部位位以及受隔水层层限制的情况。。根据地下水的的埋藏条件，可可以把地下水划划分为包气带水水、潜水和承压压水。地下水的埋藏类类型5.2上层滞水、潜水水、承压水和岩岩溶水的分布规律及特点点5.2.1上层滞水在包气带内局部部隔水层上积聚聚的具有自由水水面的重力水称称为包气带水。5.2.2潜水饱水带中第一个个连续隔水层之之上早有自由表表面的含水层中中的水称为潜水水，潜水的水面面为自由水面，，称为潜水面。5.2.3承压水充满于两个隔水水层之间的含水水层中的地下水水叫做承压水。。承压水含水层层上部的隔水层层称作隔水顶板板，下部的隔水水层叫做隔水底底板。顶底板之之间的距离为含含水层厚度。承压性是承压水的一个个重要特征。5.2.4岩溶水赋存与运移于可可溶岩的空隙、、裂隙以及溶洞洞中的地下水叫叫岩溶水。岩溶溶含水介质是多多级次的空隙系系统。第六节道道路工程地质质问题6.1河流侵蚀与河床床沉积类型对桥桥梁基础类型和埋置置深度的影响桥梁的桥址一般般选择在顺直河河道。在河床上上修建桥梁后，，会使河水的过过水断面减小，，水的流向的流流态会变得更加加复杂，流速会会增大，因而会会对桥墩、桥台台底部的地基进进行冲刷。当河河床由松散物质质组成时，桥梁梁墩台基础较浅浅时，会因为河河水的侵蚀作用用导致基础失稳稳，进而导致整整座桥梁的破坏坏。6.2岩性与岩层产状状路对边坡稳定定的影响岩石性质的差异是影响边边坡稳定的基本本因素，就边坡坡的变形破坏特特征而论，不同同的地层岩组有有其常见的变形形破坏形式。地质构造是影响岩质边坡坡稳定性的重要要因素，这包括括：区域构造特特点、斜坡地段段的褶皱形态、、岩层产状、断断层与节理裂隙隙的发育程度及及分布规律、区区域新构造运动动等。6.3软土、黄土、膨膨胀土、盐渍土土等的工程特性6.3.1软土软土的孔隙比和和含水量：软土多在静水水或缓慢流水中中沉积，颗粒分分散性高，联结结弱，具有较大大的孔隙比和高高含水量，孔隙隙比一般大于1.0，高的可达5.8（滇池淤泥），，含水量大于液液限达50%～70%，最大可达300%。软土的透水性和和压缩性：软土孔隙比大大，但孔隙小，，粘粒的吸水、、亲水性强、，，土中有机质多多，分解出的气气体封闭在孔隙隙中，使土的透透水性变差，一一般渗透系数K小于10-6cm/s，在荷载作用下下排水不畅，固固结幔，压缩性性高，压缩系数数=0.7～2.0(MPa)-1，压缩模量Es为1～6MPa，压缩过程长，，开始时压缩下下沉很慢，完成成下沉的时间很很长。软土的强度：软土强度低，无无侧限抗压强度度为10～40kPa。不排水直剪试试验的φ=2°～5°，C=10～15kPa；排水条件下φ=10°～15°，C=20kPa。所以评价软土土抗剪强度时，，应根据建筑物物加荷情况选用用不同的试验方方法。软土的触变性：：软土受到振动，，海绵状结构破破坏，土体强工工降低，甚至呈呈现流动状态，，称为触变，也也称振动液化。。触变使地基土土大面积失效，，对建筑物破坏坏极大。软土的流变性：：软土在长期荷载载作用下，变形形可以延续很长长时间，最终引引起破坏，这种种性质称为流变变性。破坏时软软土的强度远低低于常规试验测测得的标准强度度，一些软土的的长期强度只有有标准强度的40%～80%。但是，软土的的流变发生在一一定荷载下，小小于该荷载，不不产生流变，不不同的软土产生生流变的荷载值值也不同。软土的变形破坏坏：简单地说软土地地基的变形破坏坏主要是承载力力低、地基变形形大或发生挤出出，造成建筑物物的破坏。修建建在软土地基上上的公路路堤受受强度控制，必必须控制在临界界高度以下，否否则容易发生挤挤出破坏。6.3.2黄土黄土的粒度成分分：前面提到黄土土的粒度成分以以粉粒为主，约约占60%～70%，其次是砂粒和和粘粒，各占1%～29%和8%～26%黄土的比重和密密度：黄土的比重一一般在2.54～2.84之间，与黄土的的矿物成分及其其含量多少有关关，砂粒含量高高的黄土比重低低约在2.69以下，粘粒含量量高的比重大，，一般在2.72以上。黄土结构疏松，，具有大孔隙，，密度较低，为为1.5-1.8g／cm3，干密度约为1.3-1.6g／cm3，干密度反映土土的密实程度，，一般认为干密密度小于1.5g／cm3的黄土具有湿陷陷性。黄土的含水量：黄土含水量与与当地年降雨量量及地下水埋深深有关，位于干干旱、半干旱地地区的黄土一般般含水量较低，，当地下水埋藏藏较浅时含水量量就高一些。含含水量与湿陷性性有一定关系，，含水量低，湿湿陷性强，含水水量增加，湿陷陷性减弱，一般般含水量超过25％时就不再具有有湿陷性了。黄土的压缩性：土的压缩性由由压缩系数表示示，它是指在单单位压力作用下下土的孔隙比的的减小。黄土虽虽然具有大孔隙隙、结构疏松，，但压缩性中等等，只有近代堆堆积的黄土是高高压缩性的。年年代越老的黄土土压缩性越小。。黄土的抗剪强度度：一般黄土的内内摩擦角φ=15°～25°，凝聚力C=30～40kPa，抗剪强度中等等。从上述黄土的一一般工程性质看看，干燥状态下下黄土的工程力力学性质并不是是很差的，但遇遇水软化甚至发发生湿陷后，常常引起工程建筑筑物的破坏，所所以湿陷性是湿湿陷性黄土的最最不良的性质。。6.3.3膨胀土1.膨胀土的粒度成成分膨胀土的粘度成成分以粘粒含量量为主，高达50%以上，粘粒粒径径小于0.005mm，接近胶体颗粒粒，为准胶体颗颗粒，比表面积积大，颗粒表面面由具有游离价价的原子或离子子组成，即具有有表面能，在水水溶液中吸引极极性水分子和水水中离子，呈现现出强亲水性。。天然状态下，膨膨胀土结构紧密密、孔隙比小，，干密度达1.6～1.8g／cm3，塑性指数为18～23，膨胀土的天然然含水量与塑限限比较接近，一一般为18%～26%，土体处于坚硬硬或硬塑状态，，常被误认为是是良好的天然地地基。2.膨胀土的胀缩性性指标一般来讲，粘性性土都有一定的的膨胀性，只是是膨胀量小，没没有达到危害程程度。为了正确确评价膨胀土与与非膨胀土，必必须测定其膨胀胀收缩指标。表表示膨胀土的胀胀缩性指标有下下列几种：自由膨胀率膨胀率线缩率6.3.4盐渍土1.盐渍土的力学性性质在一定含水量的的条件下，因土土粒中含有盐分分，使土粒间的的距离增大，而而内聚力及内摩摩擦角则随之减减小，土体的强强度降低，因此此，土在潮湿状状态时，土中的的含盐量愈大，，则其强度愈低低。当含盐量增增加到某一程度度后，盐分能起起胶结作用时，，或土中含水量量减小，盐分开开始结晶，晶体体充填于土孔隙隙中起骨架作用用时。则土的内内聚力及内摩擦擦角增大，其强强度反而比不含含盐的同类土的的强度高。因此此盐渍土的强度度与土的含水量量关系密切，含含水量较低且含含盐量较高时，，土的强度就较较高，反之较低低。2.盐渍土的湿陷性性和水稳性盐渍土不仅遇水水发生膨胀，易易溶盐遇水还会会发生溶解，地地基也会因溶蚀蚀作用而下陷。。有些地区盐渍渍土的结构与黄黄土类似，其粉粉粒含量>45%，孔隙度>45%，有一的湿陷性性。为防止盐渍渍土产土湿陷，，要求其含盐量量不超过一定数数值(如100g土中)和加大土体密度度（干容重>15kN/m3）。3.盐渍土的压实性性当土中的含盐盐量增大时，，其最佳密度度逐渐减小，，当含盐量超超过—定限度时，就就不易达到规规定的标准密密度。如果需需要以含盐量量较高的土作作为填料，就就需要加大夯夯实能量。硫硫酸盐渍土的的含盐量增加加到接近2%时，碳酸盐渍渍土的含盐量量超过0.5%时，土的密度度显著降低。。氯盐渍土中中的盐类晶体体填充在土的的孔隙中，能能使土的密度度增大，但当当土湿化后，，盐类溶解，，土的密度就就降低。4.盐渍土中的有有害毛细水作作用盐渍土中的有有害毛细水上上升能直接引引起地基土的的浸湿软化和和次生盐渍化化，进而使土土的强度降低低，产生盐胀胀、冻胀等病病害。影响毛毛细水上升高高度和上升速速度的因素，，主要是土的的粒度成分、、土的矿物成成分、土颗粒粒的排列和孔孔隙的大小，，以及水溶液液的成分、浓浓度、温度等等；土的粒度度成分对毛细细水上升高度度的影响最为为显著，一般般来说，颗粒粒愈细上升高高度愈高。第七节道道路工程程地质勘察7.1道路勘察的方方法公路工程地质质勘察的方法法，主要有研研究既有资料料、调查与测测绘、勘探、、试验与长期期观测等几种种。7.1.1资料的收集和和研究工程地质勘察察各阶段的准准备工作，是是根据勘测任任务的要求，，配备必要的的专业人员，，收集、研究究有关资料，，了解现场情情况，并做好好勘察仪具等等的准备。其其中，收集和和研究路线通通过地区既有有的有关资料料，不仅是外外业工作之前前准备工作的的重要内容，，也是工程地地质勘察的一一种主要方法法。特别是在在既有资料日日益丰富、遥遥感技术日益益先进的今天天，这种方法法显得愈来愈愈重要。收集的资料一一般应包括以以下几个方面面的内容：（1）区域地质资资料，如地层层、地质构造造、岩性、土土质及筑路材材料等。（2）地形、地貌貌资料，如区区域地貌类型型及其主要特特征，不同地地貌单元与不不同地貌部位位的工程地质质评价等。（3）区域水文地地质资料，如如地下水的类类型、分带及及分布情况，，埋藏深度、、变化规律等等。（4）各种特殊地地质地段及不不良地质现象象的分布情况况、发育程度度与活动特点点等。（5）地震资料，，如沿线及其其附近地区的的历史地震情情况，地震烈烈度，地震破破坏情况及其其与地貌、岩岩性、地质构构造的关系等等。（6）气象资料，，如气温、降降水、蒸发、、湿度、积雪雪、冻结深度度及风速、风风向等。（7）其它有关资资料，如气候候、水文、植植被、土壤等等。（8）工程经验，，区内已有道道路、铁路的的工程地质问问题及其防治治措施等。7.1.2调查与测绘调查与测绘是是工程地质勘勘察的主要方方法。通过观观察和访问，，对路线通过过地区的工程程地质条件进进行综合性的的地面研究，，将查明的地地质现象和获获得的资料，，填绘到有关关的图表与记记录本中，这这种工作统称称为调查测绘绘（调绘）。。1.工程地质调查查工程地质调查查主要是用直直接观察和访访问群众的方方法，需要时时可配合适量量的勘探和试试验工作。2.工程地质测绘绘工程地质测绘绘与工程地质质调查的不同同之处是，工工程地质测绘绘的范围往往往较大，并且且要求把调查查研究结果填填绘在一定比比例尺的地形形图上，以编编制工程地质质图。测绘范范围以能满足足工程技术要要求为前提，，并应包括与与工程地质环环境有关的范范围。工程地质调查查测绘的基本本内容不外以以下几个方面面：①地形、地貌貌②地层、岩性性③地质构造④第四纪地质质⑤地表水及地地下水⑥特