第一章工程地质
第一节岩体的特征
| 岩石 | 是矿物的集合体，其特征可以用岩块来表征。 |
| 岩体 | 岩体是岩石受节理、断层、层面及片理面等结构面切割而具有一定结构的、受地下水影响的多裂隙综合体。可能由一种或多种岩石组合，且在形成现实岩体的过程中，经受了构造变动、风化作用、卸荷作用等各种内外力地质作用的破坏和改造。 |
（一）岩体的构成：岩体的性质取决于岩石或土和结构面的性质。
1．岩石
（1）岩石的主要矿物。【重点】
| 1）矿物的成分、性质及其在各种因素影响下的变化，都会对岩石发生影响。例如，岩石中的石英含量越多，钻孔的难度就越大，钻头、钻机等消耗量就越多。 | ||||||||||
| 2）物理性质是鉴别矿物的主要依据，例如，依据颜色鉴定矿物的成分和结构，依据光泽鉴定风化程度，依据硬度鉴定矿物类别。 表1.1.1矿物硬度表共分10级 硬度 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 矿物 | 滑石 | 石膏 | 方解石 | 萤石 | 磷灰石 | 长石 | 石英 | 黄玉 | 刚玉 | 金刚石 |
| 指甲 | 小刀 | 玻璃 | 钢刀 |
| 2～2.5度 | 5～5.5度 | 5.5～6度 | 6～7度 |
A.云母
B.长石
C.石英
D.方解石
【答案】C
【解析】本题考查的是岩石。岩石中的石英含量越多，钻孔难度就越大，钻头、钻机等消耗量就越多。
（2）岩石的成因类型及其特征【重点】
组成地壳的岩石按成因可分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）和变质岩三大类。
| 1）岩浆岩（火成岩）分为：侵入岩、喷出岩； | |||
| 侵入岩 | 深成岩, | 深成岩（形成深度大于5km），常形成岩基等大型侵入体 | 岩性单一，以中、粗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强。其常被选为理想的建筑基础，如花岗岩正长岩、闪长岩、辉长岩； |
| 浅成岩 | 浅成岩。多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出，有时相互穿插。 | 颗粒细小，岩石强度高，不易风化，但这些小型侵入体与周围岩体的接触部位，岩性不均一，节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大，如花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩。 | |
| 喷出岩 | 喷出岩是指喷出地表形成的岩浆岩。 | 一般呈原生孔隙和节理发育，产状不规则，厚度变化大，岩性很不均匀，比侵入岩强度低，透水性强，抗风能力差，如流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩。 | |
2）沉积岩。
沉积岩是在地壳表层常温常压条件下，由风化产物、有机物质和某些火山作用产生的物质，经风化、搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石
| 。 | |
| 结构 | 沉积岩主要有碎屑结构、泥质结构、晶粒结构、生物结构（有生物遗体组成的结构）。 |
| 构造 | 沉积岩的构造，是沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。 常见的构造有层理构造、层面构造、结核（与周围沉积岩不同的、规模不大的团块体）、生物成因构造（如生物礁体、叠层构造、虫迹、虫孔等）。 |
| 分类 | 根据沉积岩的组成成分、结构、构造和形成条件，可分为碎屑岩（如砾岩、砂岩、粉砂岩）、黏土岩（如泥岩、页岩）、化学岩及生物化学岩类（如石灰岩、白云岩、泥灰岩等）。 |
| 变质岩是地壳中原有的岩浆岩或沉积岩，由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变，使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化，所形成的新的岩石。 | ||
| 结构 | 变质岩的结构主要有变余结构、变晶结构、碎裂结构。 | |
| 构造 | 板状构造 | 平行、较密集而平坦的破裂面岩石成板状体 |
| 千枚状构造 | 岩石呈薄板状 | |
| 片状构造 | 含大量呈平行定向排列的片状矿物 | |
| 片麻状构造 | 粒状变质矿物间夹鳞片状、柱状变晶矿物并呈大致平行的断续带状分布 | |
| 块状构造 | 矿物均匀分布、结构均一、无定向排列，如大理岩、石英岩等 | |
表1.1.2岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征表
| 岩浆岩 | 沉积岩 | 变质岩 | |
| 主要矿物成分 | 全部为从岩浆岩中析出的原生矿物，成分复杂，但较稳定。浅色的矿物有石英、长石、白母等；深色的矿物有黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等 | 次生矿物占主要地位，成分单一，一般多不固定。常见的有石英、长石、白云母、方解石、白云石、高岭石等 | 除具有变质前原来岩石的矿物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等外，尚有经变质作用产生的矿物，如石榴子石、滑石、绿泥石、蛇纹石等 |
| 结构 | 以结晶粒状、斑状结构为特征 | 以碎屑、泥质及生物碎屑结构为特征。部分为成分单一的结晶结构，但肉眼不易分辨 | 以变晶结构等为特征 |
| 构造 | 具块状、流纹状、气孔状、杏仁状构造 | 具层理构造 | 多具片理构造 |
| 成因 | 直接由高温熔融的岩浆形成 | 主要由先成岩石的风化产物，经压密、胶结、重结晶等成岩作用而形成 | 由先成的岩浆岩、沉积岩和变质岩，经变质作用而形成 |
【例题·单选】大理岩属于（ ）。【2010】
A．岩浆岩
B．变质岩
C．火成岩
D．沉积岩
【答案】B
【解析】本考题如果说按常理应该都能推断出来，但是，按教材来说，有点偏。岩浆岩又称火成岩,AC显然是一样的，本题目是单选题，所以两个都不能选了，变质岩可以比较硬，沉积岩一般不是很硬，于是可以猜是变质岩。
【例题·多选】常见的沉积岩有（ ）。【2013】
A.辉绿岩
B.泥岩
C.石灰岩
D.白云岩
E.大理岩
【答案】BCD
【解析】本题考查的是岩石。A辉绿岩属于岩浆岩，E大理岩属于变质岩。
2．土
| （1）组成 | 土是由颗粒（固相）、水溶液（液相）和气（气相）所组成的三相体系.根据组成土的固体颗粒矿物成分的性质及其对土的工程性质影响不同，组成土的固体颗粒矿物可分为原生矿物、不溶于水的次生矿物、可溶盐类及易分解的矿物、有机质四种。 |
| （2）结构和构造 | 结构 | 1）单粒结构。 | 也称散粒结构，是碎石（卵石）、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式，其对土的工程性质影响主要在于其松密程度。 |
| 2）集合体结构 | 也称团聚结构或絮凝结构，这类结构为黏性土特有。 黏性土组成颗粒细小，表面能大，颗粒带电，容易形成结合水膜连接。 | ||
| 构造 | 1）土的构造，是指整个土层（土体）构成上的不均匀性特征的总合，反映土体力学性质和其他工程性质的各向异性或土体各部位的不均匀性，是决定勘探、取样或原位测试布置方案和数量的重要因素之一。 2）整个土体构成上的不均匀性包括：层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙特征与发育程度等。这种构成上的不均匀性是由于土的矿物成分及结构变化所造成的。 3）一般土体的构造在水平方向或竖直方向变化往往较大，受成因控制。土的构造特征和结构特征一样，也是在它生成过程中各有关因素作用下形成的。对于每种成因类型的土体，都具有其各自特有的构造。 | ||
| （3）分类 | 1）根据有机含量分类 | 无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭。 |
| 2）根据颗粒级配和塑性指数分类 | 碎石土 | 是粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土，根据颗粒级配和颗粒形状分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾 |
| 沙土 | 砂土是粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土； | |
| 粉土 | 粒径大于0.075的颗粒不超过全重50%，且塑性指数小于或等于10的土。 | |
| 粘黏性土 | 黏性土是塑性指数大于10的土。分为粉质质黏土和黏土 |
| 3）根据地质成因分类 | 可分为残积土、坡积土、洪积土、冲击土、淤积土、冰积土和风积土等 |
| 4）根据颗粒大小及含量分类 |
| 结构面表现 | 层面、沉积间断面、节理、裂隙、裂缝、断层、厚度较薄的软弱夹层等 |
| 特征指标 | 方位、间距、延续性、粗糙度、结构面侧壁强度、张开度、充填物、渗流、节理组数、块体大小； |
| 结构面的产状 | 层面、节理、裂隙、裂缝、断层等结构面的空间位置定义为结构面的产状 |
| （1）结构面走向 | 即结构面在空间延伸的方向，用结构面与水平面交线即走向线的方位角或方向角表示。 |
| （2）结构面的倾向 | 即结构面在空间的倾斜方向，用垂直走向顺倾斜面向下引出的一条射线对水平面投影的指向。 |
| （3）结构面的倾角 | 结构面在空间倾斜角度的大小，用结构面与水平面所夹的锐角表示。 |
节理组数的多少决定了岩石的块体大小及岩体的结构类型，一般根据节理组数划分结构面发育程度来予以分级。
表1.1.3结构面发育程度等级分类表
| 等级 | 特征 |
| 不发育 | 1～2组规则节理，一般延伸长度<3m，多闭合、无充填 |
| 较发育 | 2～3组规则节理，延伸长度<10m，多闭合、无充填或有方解石等细脉，少量有岩粉或碎屑充填。 |
| 发育 | 一般规则节理多于3组，或有较多不规则裂隙，延伸长度不均匀，多数超过10m，风化者多张开、夹泥 |
| 很发育 | 规则节理多于3组，并有很多不规则裂隙，杂乱无章，裂隙多张开、夹泥，并有延伸较长的大裂隙 |
A.3
B.4
C.5
D.6
【答案】A
【解析】节理组数的多少决定了岩石的块体大小及岩体的结构类型，根据节理组数划分的结构面发育程度分级如表。
4．地质构造【必会】
| （1）水平构造和单斜构造 | |
| 水平构造 | 是虽经构造变动的沉积岩层仍基本保留形成时的原始水平产状的构造。 |
| 单斜构造 | 是原来水平的岩层，在受到地壳运动的影响后，产状发生变动形成岩层向同一个方向倾斜的构造。往往是褶曲的一翼、断层的一盘，或者是局部地层不均匀上升或下降形成的。 |
| （2）褶皱构造 | ||
| 1）形成机制 | 受构造力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，它是岩层产生的塑性变形。绝大多数褶皱是在水平挤压力作用下形成的，但也有少数是在垂直力或力偶作用下形成的。褶皱构造在层状岩层常见，在块状岩体中则很难见到。 | |
| 2）基本形态 | 背斜褶曲，是岩层向上拱起的弯曲，以褶曲轴为中心向两翼倾斜。 | 当地面受到剥蚀而出露有不同地质年代的岩层时，较老的岩层出现在褶曲的轴部，从轴部向两翼，依次出现的是渐新的岩层。 |
| 向斜褶曲，是岩层向下凹的弯曲，其岩层的倾向与背斜相反，两翼的岩层都向褶曲的轴部倾斜。 | 当地面遭受剥蚀，在褶曲轴部出露的是较新的岩层，向两翼依次出露的是较老的岩层。 | |
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