1、緒論（1） 工程地質學是地質學的一個分支，是研究及工程建筑活動有關的地質問題的學科。工程活動包括：建筑工程，交通工程，水利水電工程等方面。研究目的在于查明建設地區、建筑場地的工程地質條件，分析、預測與評價可能存在與發生的工程地質問題，簡單說是幫助工程選址，進行場地評價。（2） 工程活動的地質環境稱之為工程地質條件，是及工程建筑有關的地質要素的綜合，包括以下六個方面的內容。這些條件在工程建設之前都有必須探明的：1 地形地貌條件：地形地貌條件對建筑場地的選擇，特別是對線性建筑如鐵路、公路、運河渠道等的線路方案選擇意義最為重大。2 巖土類型及性質：巖土類型及性質的優劣對建筑物的安全經濟具有重要意義，

2、大型建筑物一般要建在性質優良的巖土上3 地質構造：及巖體的形成與地殼的運動與變遷有關。4 水文地質：水文地質條件是決定工程地質條件優劣的重要因素。公路路基破壞的主要原因是不能及時排水。5 不良地質現象：不良地質現象是指對建筑物有影響的自然地質作用及現象。例如地震的破壞性很大：滑坡、崩塌、泥石流、沖溝的發生也給工程與環境造成無窮的災害。在這些不良地質現象面前，只考慮工程本身的堅固性是不行的必須充分注意其周圍有哪些物理地質現象存在。除此之外還有冰川，荒漠化，河流侵蝕，黃土（濕陷性），喀斯特（溶巖）。6 天然建筑材料：天然建筑材料是指供建筑用的土料與石料。例如在山區用砂石料可能比較便宜，但在平原地區

3、就要立足于加固原位的土體。（3） 各類工程問題： 1 工民建：場地穩定性，地基承載力及變形問題 2 道路工程：山區滑坡、崩塌、泥石流問題。平原區軟基處理問題。 3 地下工程：洞室圍巖穩定、承壓水的危害問題二 礦物（1） 美國化學家克拉克根據大陸地殼中的5159個巖石、礦物、土壤與天然水的樣品分析數據，于1889年第一次算出元素在地殼中的平均含量數值(平均重量百分比)，即元素的豐度，后人為了紀念這個創舉，將它命名為克拉克值。含量前四的是氧（45.2%）、硅（27.2%）、鋁（8%）、鐵（5.8%）。（2） 整個地球的物質（按重量計算）各元素的豐度：鐵34.6%；氧29.5%；硅15.2%；鎂12

4、.7%; 鎳2.4%；硫1.9%鈣與鋁2.2%，其它所有元素共占1.5%（3） 大氣圈、水圈與生物體中的所有元素的質量與地球的總質量相比，不及千分之一。（4） 礦物：天然產出且具有特定的（但一般并非固定的）化學成分與物理性質的均勻固體，通常由無機作用所形成(但也有液態的礦物，如汞（水銀）)。l巖石：礦物的集合體稱為巖石，巖石是混合物。（5）晶體內部質點（原子、離子）在三維空間周期性重復排列（即有序排列）的固體。絕大部分礦物是晶體。非晶體內部質點排列無序。晶體礦物具有晶體結構的礦物。礦物的各種特征不僅及它的化學成分相關更受到它晶體構造的控制。（6）礦物分類：l 1自然元素礦物：如金，金剛石、石墨

5、、銅、銀等l 2鹵化物礦物：如食鹽、鉀鹽、螢石(CaF2)等l 3硫化物礦物：如黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等 4氧化物與氫氧化物礦物：赤鐵礦、磁鐵礦、石英等 5含氧酸鹽礦物：最重要的是下面三種：硫酸鹽礦物：有石膏(Ca)、芒硝(Na)、重晶石(Ba)碳酸鹽礦物：如方解石、孔雀石、白云石硅酸鹽礦物：約占已知礦物種數的1/4 （7）礦物物理性質包括：晶體形態，光學性質，力學性質，其它一些物理性質。 1晶體形態同種礦物的許多個單體聚合在一起形成的整體稱礦物集合體。絕大多數礦物都是以多個單體聚合在一起產出。根據集合體中礦物顆粒大小可分為兩類：肉眼或放大鏡可辨認礦物顆粒界限的顯晶集合體與只能在顯微鏡

6、下辨認出礦物單體的隱晶集合體。顯晶集合體又分為：粒狀集合體：塊狀集合體：板狀、片狀、鱗片狀集合體：柱狀、針狀集合體： 2 光學性質 I顏色自色：礦物本身固有的化學成分與內部結構所決定的顏色他色：指礦物因含外來帶色的雜質，氣液泡的包裹體等所 引起的顏色假色：由物理光學效應引起的顏色 II條痕 礦物的條痕實際上就是礦物粉末的顏色,一般,從瓷板上劃出的線條顏色來確定。礦物顏色及條痕不一定一致。 III光澤光澤，就是光線照射到礦物表面上反射光的能力。由強到弱可以把光澤分為四級：(1)金屬光澤 (2)半金屬光澤 (3)金剛光澤 (4)玻璃光澤 IV透明度礦物透過光線的程度。可分為三級：透明，半透明，不透

7、明。礦物的透明程度常及礦物的光澤有關，一般玻璃光澤、油脂光澤、金剛光澤的礦物都是透明至半透明的礦物；金屬光澤與半金屬光澤的礦物都是不透明礦物。 3 力學性質 I硬度 礦物的硬度用“刻劃能力”來衡量，取決于原子與離子結合在一起的化學鍵的強度。“摩氏硬度計”為相對硬度。 野外缺少摩氏標準礦物時，可用其它簡便工具進行測試:指甲的硬度約為2-2.5銅鑰匙的硬度約為3玻璃的硬度約為5-5.5小鋼刀的硬度約為6 II解理 礦物被敲打后，沿一定方向規則破裂的性質，叫做解理。這種破裂面就稱為解理面。解理面一般非常平滑而有光澤。分為一組解理，二組解理，三組解理，多組解理。 礦物晶體沿不同結晶方向發生解理的能力不

8、同，可將解理分為五級：極完全解理：完全解理：中等解理：不完全解理：極不完全解理。斷口：礦物受打擊后所產生的不規則的破裂面。貝殼狀、鋸齒狀、參差狀、土狀巖石：礦物的組合。三 巖漿巖常見巖漿巖：橄欖巖 輝長巖 玄武巖 閃長巖花 崗巖 偉晶巖(1)巖漿巖，由炙熱巖漿在地球不同層圈冷凝結晶或固結形成的巖石，是巖漿作用的最終產物。又稱火成巖，是三大類巖石的主體，占地殼總質量的95 。(2)按照巖漿冷卻固結成巖的環境，分為：侵入巖與噴出巖。侵入巖：巖漿在地表以下就冷凝形成的巖石，分為深成巖與淺成巖。噴出巖：巖漿噴出地表快速冷凝結晶形成的巖石。（3） 酸度與堿度是巖漿巖分類的重要化學成分依據，根據巖石SiO

9、2百分含量，巖漿巖可分為四大類： 超基性巖：SiO245%，富含FeO與MgO。顏色深，比重大，常呈塊狀構造，主要是橄欖石、輝石，不含或很少含斜長石。代表性巖石：橄欖巖、玄武巖、常見的副礦物有磁鐵礦、鈦鐵礦、鉻鐵礦與尖晶石等。基性巖：SiO2=4552%，CaO、Al2O3、FeO、MgO含量較高，尤其是前二者，呈深灰色或灰黑色，顏色一般較深，比重較大。主要由輝石與斜長石組成。代表巖石：輝長巖、輝綠巖。中性巖：SiO2=5265%，FeO、MgO、CaO較基性巖明顯減少；Na2O與K2O明顯增加；Al2O315左右，顏色較淺，全晶質中細粒結構，塊狀構造。主要礦物成分是中性斜長石與角閃石，輝石與

10、黑云母次之，代表巖石：閃長巖。常見副礦物有磁鐵礦、磷灰石、榍石、鋯石。酸性巖：SiO265%，(K2O+Na2O)含量較高，約為78。MgO、FeO、CaO含量低。大量出現石英（>20%），正長石與酸性斜長石也多，約占60%左右。暗色礦物一般小于10%。主要為黑云母及角閃石。顏色淺，比重小。多具中粗粒粒狀結構；也常見斑狀、似斑狀結構。（4）1.硅鋁礦物：SiO2與Al2O3含量較高，不含鐵鎂。如石英、長石類及似長石類。 這些礦物顏色均較淺，所以又叫淺色礦物。n 2.鐵鎂礦物：FeO及MgO含量較高，SiO2含量較低。如橄欖石、輝石類、角閃石類與黑云母類。這些礦物顏色一般較深，所以又叫暗色

11、礦物。（5） 巖漿巖的產狀： 深成巖：巖基，巖株 淺成巖：巖盆，巖盤，巖床，巖墻，巖脈 噴出巖：熔巖流：熔巖沿斜坡流動形成。熔巖被：熔巖流規模較大時，稱熔巖被。火山錐：由熔巖及火山碎屑物組成，形似錐狀。（6） 巖石的結構：組成巖石的礦物的結晶程度、顆粒大小、晶體形態、形狀特征與礦物間相互關系。 I 巖漿巖的結晶程度按結晶物質及非結晶物質的含量比例，分為：全晶質巖石全部由結晶礦物組成，是深成侵入巖結構特征。花崗巖n半晶質由結晶與非結晶礦物組成，是淺成侵入巖與噴出巖結構特征。流紋巖n玻璃質（非晶質）巖石幾乎全部由玻璃質組成，是噴出巖結構特征。黑曜巖 II礦物的顆粒大小按照礦物顆粒的絕對大小與可區分

12、程度，分為：顯晶質結構：肉眼可辨，花崗巖：又分為粗粒（>5mm），中粒（1-5mm），細粒（<1mm）隱晶質結構：顯微鏡可辨，淺成巖與噴出巖，顆粒直徑小于0.2mm非晶質結構：不結晶，火山熔巖根據礦物顆粒的相對大小又可劃分為三種結構類型：（1）等粒結構：巖石中不同種主要礦物顆粒全部為顯晶質，粒狀，大小近似相等。（2）不等粒結構：巖石中不同種主要礦物結晶顆粒大小不等，相差懸殊。（3）斑狀及似斑狀結構：巖石中所有礦物顆粒可分為大小截然不同的兩群，大的稱為斑晶，小的稱為基質，其中沒有中等大小的顆粒。如果基質為隱晶質或玻璃質，則稱斑狀結構（斑晶先結晶，所以晶形較好，粒徑 較大）；如果基質為

13、顯晶質，則稱似斑狀結構。（7）巖石的構造：巖石中不同的礦物集合體之間或礦物集合體及其它組成部分之間的排列方式、充填特征。巖漿巖常見的構造有：1.塊狀構造（最常見） 2.流紋狀構造 3.氣孔狀構造 4.杏仁狀構造脈巖類是一種淺成侵入巖，因其呈巖脈、巖墻產出并常具有特殊的礦物成分與結構，因而將它們單獨歸為一類。四 外力地質作用及沉積巖I 外力地質作用（1） 地球的外圈：大氣圈、水圈與生物圈。（2） 外力地質作用的定義:大氣、水與生物在太陽輻射能、重力能與日月引力能的影響下產生的動力，對地表所進行的各種作用。能量來源：地球外部 作用范圍：地表 結果：減小地表起伏、夷平高差。（3）外力地質作用類型：1

14、、風化作用：暴露在地表的大部分巖石，由于處在及其形成時不同的物理化學條件，在富含氧、二氧化碳與水環境中，整塊巖石在原地發生破碎，或其成分發生變化，最終使堅硬巖石變成松散的碎屑與土壤。2、剝蝕作用：巖石在流水、冰川、風、波浪與海流等外動力作用下，松散的巖石碎屑從高處向低處移動的作用過程。包括巖石轉變為疏松狀態的風化過程與把風化破碎物移去的搬運過程。剝蝕作用的結果：是消除凸地。按外營力的性質可分為水蝕、冰蝕、浪蝕、風蝕、潛蝕等。3、搬運作用：搬運方式決定于風化產物性質。碎屑物質、粘土物質以機械方式搬運；溶解物質以膠體溶液與真溶液化學方式搬運。搬運介質：水、風與冰川。4、沉積作用：碎屑物質在搬運過程

15、中由于流速減小與重力作用，顆粒就會發生沉積。沉積因素：顆粒形狀、比重、含沙量，沉積作用分為機械沉積作用，化學沉積作用，生物沉積作用。5、成巖作用：松散沉積物-壓實（固）作用-膠結作用（只發生在碎屑沉積物中）-重結晶作用-新礦物生長。其中膠結類型分為三類：基底式膠結：被膠結顆粒彼此相距較遠，互不接觸而“漂浮”在膠結物背景中。孔隙式膠結：沉積物為顆粒支撐，膠結物分布在粒間孔內。接觸式膠結（新月型膠結），沉積物也為顆粒支撐，但膠結物只分布在顆粒之間的接觸點附近，粒間孔內部仍是未被充填的孔隙。II沉積巖：礫巖 砂巖 石英砂巖 長石砂巖 粉砂巖 粘土巖 泥巖 頁巖 石灰巖 白云巖（1） 沉積巖，又稱為水

16、成巖。是在地表不太深的地方，將其他巖石的風化產物與一些火山噴發物，經過壓密固結、脫水、膠結及重結晶作用形成的巖石。在地表，有75%的巖石是沉積巖，但整個巖石圈，沉積巖只占5%。沉積巖以淺色礦物為主。（2） 沉積巖的礦物成分有160多種，但最常見的不過一、二十種，其中包括：l 1.碎屑礦物：石英、長石、白云母等原生礦物。又分為 礫狀結構： 碎屑粒徑>2mm。 粗砂結構： 碎屑粒徑0.5-2mm 中砂結構： 碎屑粒徑0.25-0.5mm 細砂結構： 碎屑粒徑0.05-0.25mm 粉砂質結構：碎屑粒徑0.0050.05mm 2.粘土礦物：高嶺石、蒙脫石次生礦物。小于0.005mm的顆粒。l

17、3.化學與生物成因礦物：方解石、白云石、石膏、磷酸鹽礦物等（3）沉積巖的結構：沉積巖組成物質的形狀、大小與結晶程度。它又可分為碎屑結構、泥質結構、結晶結構、生物結構。這些結構是把沉積巖劃分為碎屑巖類、粘土巖類、化學與生物化學巖類的重要依據。（4） 沉積巖的構造。沉積巖在沉積過程中，或在沉積巖形成后的各種作用影響下，使其各種物質成分形成特有的空間分布與排列方式，可分為：1層理構造：指由沉積物的顆粒形狀、大小、成分、顏色等沿垂向的變化而顯示出來的成層現象。層及層的差異，是由于不同時期沉積作用的，環境及性質的變化而造成的，每一層為同時、同沉積條件下形成的，所以表現為層內的均一性，而層間由于條件變化，

18、表現為層間差異性。層理構造又可分為水平層理、交錯層理、波狀層理、斜層理、2層面構造：在沉積巖層面上常保留有自然作用產生的一些痕跡，它不僅標志著巖層的某些特性，而更重要的是記錄下來巖層沉積時的地理環境。分為波痕、干裂（泥裂）、雨痕、生物痕跡。五 變質巖常見變質巖：板巖 千枚巖 片巖 片麻巖 石英巖 大理巖（1） 變質巖：由原巖石（巖漿巖、沉積巖或變質巖）在地殼中受到高溫、高壓或化學成分的滲入，在基本保持固態的情況下使巖石的結構、構造或礦物成分發生變化，形成新的巖石。變質巖不僅具有自身獨特的特點,而且還常保留著原來巖石的某些特征。（2） 變質巖占地殼總量略遜于巖漿巖，但變質巖的家族非常龐大，其種類

19、遠多于巖漿巖與沉積巖。（3） 組成變質巖的礦物：繼承礦物（原生礦物），新礦物（變質礦物）。這些變質礦物可以作為鑒別變質巖的標志礦物。（4） 變質巖中礦物因壓力的影響，排列往往具有定向性，礦物形態具有延長性。（5） 變質巖與巖漿巖的區別：變質巖往往有典型的變質礦物，有些變質巖具有片理構造，而巖漿巖則無。 變質巖與沉積巖的區別：沉積巖具層理構造，常含化石；而變質巖則無。沉積巖中一般不具結晶粒狀結構；而變質巖大部分是重結晶的巖石，只是結晶程度不同。（6）變質巖的結構：變余結構：在變質過程中，由于變質程度較淺，重結晶作用不完全，仍保留一些原巖的結構、變質巖的原巖是砂巖或泥巖等沉積巖，則可能會出現變余砂

20、狀結構或變余泥狀結構；變質巖的原巖是巖漿巖，則可能會有變余斑狀結構等構造特征。變余結構對于判別原巖的性質類型有重要意義。碎裂結構：巖石在應力作用下，其中的礦物顆粒破碎，又被粘結在一起形成的結構。顆粒外形形成不規則的帶棱角的碎屑，碎屑邊緣常呈鋸齒狀，并常有裂隙及扭曲變形等現象。它是動力變質巖常有的一種結構，主要發生在構造破碎帶。山區公路建設中，碎裂結構巖體邊坡常常需要采用錨索加固的方法。變晶結構：巖石在變質作用過程中，由重結晶作用、變質結晶作用等方式形成的變晶礦物所組成的結構。變晶結構及沉積巖中的結晶結構都主要由礦物晶粒組成，十分相似，但存在以下區別：變晶結構是在固態下重結晶與重組合的產物，各種

21、礦物幾乎同時結晶。具變晶結構的巖石為全晶質的（極少數為隱晶質），沒有玻璃質。巖石中柱狀、針狀、片狀與放射狀礦物較發育，且常呈定向分布。分類依據：變晶礦物粒度絕對大小粗粒變晶結構：礦物顆粒平均直徑3mm。中粒變晶結構：礦物顆粒平均直徑31mm。細粒變晶結構：礦物顆粒平均直徑1mm。分類依據：變晶礦物顆粒的相對大小等粒變晶結構：巖石中大部分主要變晶礦物顆粒大小大致相等。如大理巖、石英巖。不等粒變晶結構：主要變晶礦物顆粒大小不等但呈連續變化。斑狀變晶結構：礦物顆粒直徑大小相差懸殊，在較細粒的變質基質中，有較大的變晶礦物。如片巖、片麻巖。（7）變質巖的構造：1片理構造：巖石中礦物在定向壓力作用下，發生

22、平行排列而形成的構造，是變質巖中最常見的、特征性的構造。片理構造是變質巖所特有的，是從構造上區別于其他巖石的一個顯著標志。按照礦物的組合與重結晶程度又可分為：板狀構造：在變質過程中，泥巖或頁巖等柔性巖石受應力作用達到一定限度后，常出現一組互相平行的破裂面，也稱劈理構造。由于巖石基本未重結晶，故肉眼不能分辨顆粒，劈理面平整光滑，并微有絲絹光澤。沿劈理可形成均勻薄板。板狀構造是在低溫而應力較強的變質條件下形成的千枚狀構造：千枚狀構造：變質重結晶程度不高，由細小片狀礦物（絹云母、綠泥石）呈定向密集平行排列所成的構造。及片狀構造相似，但晶粒微細，不易肉眼區分礦物成分，片理面上常具絲絹光澤。片狀構造：顯

23、晶質變晶結構，由云母、綠泥石、滑石、角閃石等片柱狀礦物作定向平行排列成片理。巖石重結晶較明顯；片理面可以是平直的，也可以波狀彎曲。片麻狀構造：顯晶質變晶結構，主要由粒狀變晶礦物（長石、石英等）組成，巖石中暗色礦物及淺色礦物相間呈條帶狀分布而成的一種構造。在區域變質巖的片麻巖中常見片麻狀構造。從板巖到片巖到片麻巖，變質程度，晶體大小，片理寬度增加。2塊狀構造：巖石中礦物顆粒無定向排列所表現的均一構造。部分大理巖、石英巖等具此構造。（8）三大類巖石都是在特定的地質條件下形成的，但在成因上又是緊密聯系的：在地球形成的早期，巖漿活動十分強烈，地殼中首先出現的巖石是由巖漿凝固而成的。自出現了大氣圈與水圈

24、以來，各種外力因素開始對地表巖石一方面進行破壞，一方面又進行建造，出現了沉積巖。任何巖石都不能回避自然界的改造，因此在一定條件下又出現了變質巖。六 地質構造（1） 地殼運動也常被成為構造運動。地質構造的基本類型可分為水平構造、傾斜構造、褶皺構造與斷裂構造（2） 構造運動：定義：由內動力引起地殼乃至巖石圈的巖石變形、變位的機械運動。表現：一般情況下表現為緩慢而不易察覺，特殊情況下表現為快速而激烈。構造運動是所有地質作用的主導因素，控制了地表形態的演化與發展。（3） 構造運動的方向性：1 水平運動：是地殼（巖石圈）塊體沿水平方向移動。也稱為“造山”運動。可分為三種形式：相鄰塊體分離（張開）；相鄰塊

25、體匯聚（擠壓）；相鄰塊體剪切、錯開（平移）。水平運動表現為巖石圈的擠壓或擴張、剪切。因而引起強烈的褶皺、斷層，形成巨大的褶皺山系，巨大的地塹、溝谷等。2 垂直運動（升降運動）：地殼（巖石圈）相鄰塊體或同一塊體的不同部位作差異性上升或下降，使某些地區上升成為高地或山嶺，另一些地區下降成為盆地或平原。又稱為造陸運動。同一地區構造運動的方向隨著時間的推移而不斷變化。某一時期以水平運動為主，另一時期則以垂直運動為主，它們是相互聯系、相互制約的，常常兼而有之。（3）巖層的空間位置（產狀），可以用走向、傾向、傾角與巖層的厚度來表示。稱為巖層的產狀三要素。走向：代表了巖層在空間的水平延展方向。l傾向：代表了

26、巖層由高向低的傾斜方向。l傾角：代表了巖層的陡緩程度。（4）產狀的表示形式：走向、傾向一般用地理方位角表示。傾角是巖層面及水平面之間所夾的最大銳角。1文字法傾向方位角傾角：如1200600：走向300or 2100，傾向SE（1200），傾角600走向、傾角與傾向方位：如300600SE：走向300，傾角600，傾向SE（1200）注意：傾向及走向始終保持90°的關系。2符號法走向、傾向及傾角在地質平面圖上可用符號表示，符號中長線方位及走向一致，短線指向及傾向一致，長短線交點應落在測量點位置上，符號旁加注的數字為傾角。（5） 巖層不是絕對的剛體，在一定條件下受力時，可以產生塑性變形，

27、形成一系列彎曲。褶皺（6） 巖層在構造運動作用下所產生的一系列彎曲，稱為褶皺。巖層褶皺后原有的空間位置與形態都已發生改變，但其連續性未受到破壞。 1褶皺的幾何要素：核部：褶皺中心部分的地層l翼部：核部兩側的地層軸面：指大致平分褶皺的一個假想面軸線：軸面及水平面的交線樞紐：同一層面上彎曲最大點的連線 2褶曲的基本類型背斜巖層向上彎曲，核部的巖層時代較老，外側的巖層時代較新。向斜巖層向下彎曲，核部的巖層時代較新，外側的巖層時代較老。 3 常見的幾種褶皺構造 I 依據褶皺軸面與兩翼的產狀來確定褶皺的類型：直立褶皺：褶皺軸面直立，兩翼巖層傾向相反，傾角大致相等。又稱為同斜褶皺。傾斜褶皺：褶皺軸面傾斜，

28、兩翼巖層傾向相反，但傾角不等。又稱為不對稱褶皺。倒轉褶皺：褶皺軸面傾斜，兩翼巖層向同方向傾斜，即一翼正常，一翼倒轉。平臥褶皺：褶皺軸面水平，兩翼巖層產狀冶金及水平，即一翼正常，一翼倒轉。II 依據褶皺樞紐產狀來確定褶皺的類型：水平褶皺；傾伏褶皺。傾伏褶皺：當褶皺的樞紐呈傾斜狀態時，兩翼巖層在傾伏端發生弧形合圍，背斜的尖端指向傾伏方向，向斜的開口指向傾伏方向。III 依據褶皺長、寬比率來確定褶皺的類型： 線狀褶皺 ：長寬10以上 ；短軸褶皺：長寬310； 穹隆構造：長寬3，是一個外形較圓的隆起構造，核部為老地層，四周為新地層，由中心向四周傾斜。構造盆地：長寬3，是一個外形較圓的拗陷，核部為新地層

29、，四周為老地層，由四周向中心傾斜。復式褶皺是由多級褶皺組成的巨大的背斜或巨大的向斜。在野外往往不能看到褶曲的全貌，主要是根據巖層的時代新老關系及對稱出現的關系來判斷。（6） 褶皺構造的工程地質評價1 褶皺核部的巖層節理發育，巖石破碎，容易風化剝蝕，強度低，滲透性大，直接影響到巖體的完整性與強度高低。2 在褶皺的翼部布置工程時，應重點關注巖層的傾向及傾角的大小。3 對于隧道或道路工程線路等埋深地下工程，一般應布置在褶皺的翼部。4 當隧道軸線及巖層走向近于垂直時，隧道可能穿過不同性質的巖層，穿過巖層多地質情況復雜。斷裂構造（7） 巖石受到外力作用發生變形，連續性與完整性遭到破壞，發生斷裂的破裂的現

30、象，稱為斷裂構造。分為： 節理（裂隙）：破裂兩側巖層無明顯位移，裂開的面叫做節理面。 斷層：破裂兩側巖層有明顯位移 節理分為：構造解理（分為張節理與剪節理）與非構造解理（原生節理、次生節理） 斷層分為：正斷層，逆斷層，平移斷層。1剪節理：由剪應力產生的破裂面，節理面產狀穩定，能穿過礫石，沿走向與傾向延伸較遠，節理面較平直光滑，常留有擦痕。呈X型2張節理：由張應力產生的斷裂面，產狀不穩定，延伸不遠，一般不能穿過礫石，節理彎曲，節理面粗糙不平，無擦痕。常呈樹枝狀、網絡狀與鋸齒狀等。呈反S型（8）節理的工程地質評價、巖體中的節理，在工程上除了利于開挖外，對巖體的強度與穩定性均有不利影響、節理發育與線

31、路走向平行，傾向及邊坡一致時，路墊邊坡都容易發生崩塌等不穩定現象、路基施工中，節理會影響爆破作業的效果2 斷層：巖體與巖層受力后發生變形，當受力超過巖石的強度極限時，巖石的連續性完整性將遭到破壞斷層要素：斷層面 斷層線 斷盤 斷距 斷層破碎帶斷層的類型I根據斷層兩盤相對位移方向劃分。、正斷層：上盤相對下降，下盤相對上升。受張應力作用。斷層組合形式：階梯斷層，地塹，地壘。、逆斷層：上盤相對上升，下盤相對下降。受壓應力作用。沖斷層：傾角大于45 °（高角度）逆掩斷層：傾角在45 ° 25 °之間碾掩斷層：傾角小于25 °疊瓦式斷層：一系列沖斷層或逆掩斷層、平

32、移（推）斷層：斷層兩側巖塊，沿著斷層面走向的水平方向相對移動的斷層。產狀較陡，常近于直立。（9）斷層的工程地址評價對大型工業民用建筑與大型橋位選址不利道路選線若及斷層走向平行易產生邊坡滑坡對隧道工程容易產生洞頂坍塌對區域穩定性的影響不利七 地質年代（1） 絕對地質年代：是指地層形成與地質事件發生的距今年齡。 可以用放射性同位素衰裂變定年技術來確定。（2） 相對地質年代：是指地層形成與地質事件發生的先后順序。 I 沉積巖的相對地質年代確定方法：地層層序法：即在正常的地層形成過程中，先沉積的一般位于下部，后沉積的一般位于上部。化石層序法（生物群層序法）：地層的沉積順序與接觸關系只能確定同一地區相互

33、疊置在一起的地層的新老關系，若要對比不同地區的地層之間的新老關系，或進行跨區域的地層對比，就必須利用保存在地層中的古生物化石來確定。生物的演化總趨勢是從簡單到復雜，從低級到高級。巖性對比法：在一定區域內，同一時期形成的巖層，其巖性特點通常應當一致或近似。但此法有一定局限性，應當及其他確定方法綜合使用地層的接觸關系：地層的接觸關系，是指層狀堆積、上下疊置的巖層彼此之間的銜接狀態。沉積巖層之間的接觸關系，一般可分為整合接觸、不整合接觸兩種狀況。a、整合接觸同一地區上、下兩套巖層之間產狀一致、相互平行，而且在巖性、時代及古生物特征上都是連續的，這種接觸關系稱為整合接觸。表明該地區長時間連續不斷地接受

34、了沉積。 b、不整合接觸1）平行不整合：同一地區上、下兩套巖層之間產狀一致，互相平行，但在巖性、時代及古生物特征上出現異常，時間缺失，這種接觸關系稱為假整合或平行不整合接觸。原因：它反映該地區在某一地質時期先下降接受穩定沉積，但在沉積過程中，曾被抬升到侵蝕基準面以上遭受風化剝蝕，而造成沉積間斷，然后再度下降接受穩定沉積的演化過程。2）角度不整合接觸：同一地區上、下兩套巖層之間產狀不一致，不但彼此以角度相交，而且在巖性、時代及古生物特征上都表現出顯著的差別，時間缺失，這種接觸關系稱為不整合接觸或角度不整合接觸。它反映了該地區在接受沉積的過程中，曾發生過強烈的地殼運動，由于地殼發生水平運動與垂直運

35、動而使地層遭受擠壓變形與抬升風化剝蝕，然后再度下降接受沉積的地史演化過程。II巖漿巖相對地質年代的確定方法通常巖漿巖的相對地質年代，是通過它及沉積巖的接觸關系，以及它本身的穿插、切割關系來確定的。a、侵入接觸：如巖漿侵入于沉積巖層之中，并使圍巖發生變質，則該巖漿巖侵入體的形成年代晚于沉積巖層的地質年代。b、沉積接觸：如巖漿巖侵入體形成之后，經過長期隆起被風化剝蝕，后來在侵蝕面之上又有新的沉積，且侵蝕面之上的沉積巖層無變質現象，則該巖漿巖侵入體的形成年代早于其上覆沉積巖層的地質年代。c、穿插構造：如巖漿巖侵入體相互穿插、切割，則被穿插、切割的巖體的形成時代老，穿插、切割者的形成時代新。（3） 地

36、質年代表：將地球上的各種地質事件，按其發生的先后順序，進行系統地時代排列后列出的反映地質歷史的時間表。（4） 在地質年代表中，首先根據生物演化的巨型階段，將46億年地球演化史劃分為隱生宙與顯生宙。然后在顯生宙中，根據生物界的總體面貌劃分出3個二級地質年代單位（代），即從老至新分為古生代、中生代與新生代。在每一個代中，再根據生物界面貌及其演化特色劃分出若干三級地質年代單位（紀），紀是最常用的地質年代單位。（5） 書本p39的地址年代表。各個紀的特征。（6） 第四紀是地質歷史上最新的一個紀，是哺乳動物與被子植物高度發展的時代。第四紀最重要的事件是人類的出現，故稱“人類紀”。第四紀歷史雖然只有260

37、萬年左右，但新構造運動強烈，海平面與氣候變化頻繁，因而，第四紀沉積環境極為復雜。第四紀沉積物的總體特征是形成時間短，成巖作用不充分，常呈松散、多孔、軟弱、半固結狀態的土層(土體)覆蓋在第四紀以前的堅硬巖層(巖體)之上。我國第四紀沉積物的基本類型可分為海相與陸相兩大類。八 地貌（1） 土的成因類型：殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、湖積土、海積土、冰積土、風積土。（2） 風化作用：在地表條件下，自然界的巖石受大氣、水、生物等因素影響，在原地發生機械崩解或化學分解，形成松散堆積物的過程。（3） 風化類型：物理風化：破壞巖石的完整性。（溫差作用、冰劈作用、鹽類結晶膨脹作用）化學風化： 改變了巖石的成分

38、，形成次生礦物溶解作用：可溶性巖石被水溶解。 水化作用：水分子進入吸水礦物的結晶栺架中。 水解作用：礦物不水作用后形成氫氧化物。硅酸鹽礦物主要通過此方式破壞。碳酸化作用：水中含有co2時使水解作用加劇。氧化作用：低價化合物變為高價。生物風化生物物理風化-根劈作用生物化學風化-遺體新陳代謝產生有機酸（2） 風化殼：巖石風化后的產物在地表形成的一個不連續的巖土層（3） 按巖石風化程度劃分為全、強、中、微、未風化帶。（4） 風化分帶的意義： 1.根據巖石風化的深度及其分布情況，選擇適于修建建筑物的地點； 2.確定重大建筑物的地基中需要挖除的巖土風化層的厚度； 3.根據巖石風化速度確定合理的邊坡坡度，

39、以及確定基坑、路塹保持開敞狀態的安全期限； 4.確定防止巖石風化的措施。（5） 巖石風化的治理方法:1.挖除2.防治:1)覆蓋防止風化營力入侵的材料(黏土、水泥、瀝青材料);2)灌注膠結與防水的材料;3)整平地區,加強排水4)預留基坑高程,分段開挖,快速回填。（6） 殘積土：巖石經風化后未被搬運而殘留于原地的碎屑物質所組成的土體，它處于巖石風化殼的上部。（7） 殘積土特性：、巖石成分、礦物成分、化學成分與下伏基巖有密切的聯系；、是基巖風化破碎后留在原地的風化物質，未經搬運磨圓，未經分選，不具層理；、殘積物的結構等特征向下伏基巖逐漸過渡；、由上而下風化程度逐漸減弱，顆粒由細變粗（8） 土壤與殘積

40、土的區別原因：土壤是殘積土的表層，經過土作用發育形成，使土質富含腐殖質而具有肥力而殘積土無肥力 土壤形成的速度比殘積土的形成速度快（9） 殘積土的工程性質：粒度成分與礦物成分守氣候與母巖巖性的控制。其發育情況還與地形相關。孔隙度強度、壓縮性，均質差，但具有一定的結構強度。殘積土的工程地址評價：建筑物的地基的不均勻沉降 建筑物沿基巖面或某些軟弱面的滑動等不穩定 地表流水有片流、洪流與河流三種方式。1在地面匯合成網狀薄水層順自然坡均勻流動的水流稱片流。2由暴雨或融雪形成的暫時性山洪急流稱洪流。3在固定溝谷中長年流動的水流稱河流。（10） 坡積土：片流將山坡高處的風化碎屑物順坡沖洗，堆積在較平緩的山

41、坡腳處而形成。地貌上稱坡積裙。（11） 坡積土的工程性質：結構疏松，一般具較高的壓縮性。坡積形成的黃土濕陷性較大。（12） 影響坡積層穩定性的因素坡積土及下臥基巖的接觸面是不整合面下伏基層頂面的傾斜程度下伏基巖及坡積層接觸帶的含水情況坡積層本身的特性（13） 洪積土：由暴雨形成的暫時性山洪急流帶來的碎屑物質在山溝出口處堆積而成。地貌上稱洪積扇。洪積扇相接形成洪積裙。（14） 洪積土的工程性質：分選性較好，離山前較近的洪積土顆粒粗，地下水位埋藏深，具有較高的承載力，壓縮性低，是工民建筑的良好地基。離山較遠的地帶，洪積土的顆粒細，成分均勻，厚度較大，也是工民建筑的良好地基。（15） 洪積物與坡積物

42、的區別：、坡積物一般比洪積物成分更加單純，另外坡積物中礫石含量少，而洪積物中含量豐富、片流動力弱而不穩定，故坡積物的分選性比洪積物差、坡積物比洪積物的磨圓度低，礫石的棱角明顯、坡積物多分布于山麓，構成坡積裙地形，而洪積物多分布于溝口形成洪積扇地貌、坡積物略顯層狀，不具有洪積土的分帶現象（16） 河流侵蝕作用方式：以機械磨蝕為主，化學腐蝕為輔。侵蝕方向有下蝕、側蝕。（17） 侵蝕作用的方向與原理：凹岸侵蝕，凸岸堆積（河流拐彎的外圓侵蝕內圓堆積）（18） 河流搬運作用方式：拖運、懸運、溶運（19） 河流沉積作用類型：河床沉積、漫灘沉積、牛軛湖沉積、河口三角洲沉積 沉積物特點：分選性好，磨圓度高（2

43、0） 沖積土：河床相沖積土；河漫灘相沖積土；牛軛湖相沖積土；河口（海口）三角洲相沖積土。特殊性土：1淤泥類黏土：是在靜水戒水流緩慢的環境中沉積，幵有微生物的參不，含有較多有機質的疏松軟弱黏性土。2膨脹土：是一種富含親水性黏土礦物,且隨含水量的增減體積發生顯著脹縮變形的硬塑性黏土。3黃土：是干旱氣候條件下形成的一種特殊沉積物。黃土濕陷性：在一定壓力下受水浸潤后,結構迅速破壞而產生顯著沉陷的性質。九地下水（1） 水的循環大氣水、地表水與地下水之間不間斷的運動與相互轉化的過程。（2） 空隙性：是指由于巖石的性質與受力作用的不同，空隙的形狀、多少、連通性及分布等方面的性質。巖石的空隙是地下水儲存場所與

44、運動場所。（3） 分類：孔隙、裂隙、溶隙。反映巖石儲存地下水的能力的指標。（4） 地下水的存在形式：巖石空隙中的水：結合水（吸著水（強結合水）、薄膜水（弱結合水）、重力水、毛細水（半自由水）、固態水與氣態水。（5） 透水性：指巖石透過水的能力（由于有相互連通的空隙）透水性取決于：巖石空隙的大小；孔隙的多少及形狀；顆粒的分選程度。顆粒越大，分選性越好，透水性越強；反之，越差。衡量指標：滲透系數K透水巖石：砂、礫石、卵石等裂隙與溶隙發育的堅硬巖石不透水巖石：粘土、淤泥等裂隙與溶隙不發育的堅硬巖石半透水巖石：粉質粘土、粉土、黃土等裂隙與溶隙不太發育的堅硬巖石（6） 含水層：貯存有地下水的透水層。隔水

45、層：孔隙與裂隙少而小，相對不透水的巖層。（7） 含水層的基本特點：巖層具有容納重力水的空隙（先決條件） 有儲存與聚集地下水的地質條件（8） 地下水的來源：滲透水，凝結水，埋藏水，原生水。地下水基本類型：包氣帶水，潛水，承壓水。（9） 包氣帶水：存在及地面下包氣帶中的水。主要特征：水量不大但季節性變化強烈補給區與分布區是一致的一般礦化低，水質最容易收到污染經常引起土質邊坡滑坡，地基、路基沉陷、凍脹等病害（10） 潛水：埋藏于地表以下，第一個穩定隔水層之上的具有自由水面的飽水帶中的重力水主要特征：潛水面一般呈傾斜的各種形態的曲面潛水面的起伏經常及地形一致，只是比地形起伏平緩一些當含水層厚度變大，潛

46、水面坡度變緩當巖層的透水性變好，潛水面坡度變緩潛水的補給：大氣降水與地表水補給（11） 潛水的排泄：蒸發、泉的排泄、向地表水排泄、人為排泄（12） 承壓水：埋藏并充滿在兩個隔水層之間的含水層中具有承壓性質的地下水，是一種有壓重力水承壓水的補給：大氣降水、地表水、潛水承壓水的排泄：向潛水排泄、泉的排泄、向地表水排泄（13） 裂隙水與巖溶水及泉（14） 地下水的性質、溫度受氣候與地質條件控制、顏色取決于化學成分與懸浮物、透明度地下水多為半透明、氣味含有氣體或有機質，具有一定氣味、味道取決于地下水化學成分、導電性其含有一些電解質（15） 1德國度1L水中含有10mg的CaO（16） 習慣上以1051

47、100C時將水灼干所得的干涸殘余物總量叫總礦化度（17） 地下水對土木工程建設的不良影響主要有：、地下水滲透水流作用引起的流砂、管涌、潛蝕；、地下水對位于水位下的巖石、土層與建筑物基礎產生的浮托作用；、人工降低地下水位產生的地基沉降以及地下水滲流引起的水庫及壩體滲漏等問題。十 巖石及巖體的工程地質性質（1） 巖石：有礦物或巖屑在地質作用下按照一定的規律聚集而成的自然集合體。包括包括：礦物、巖屑、裂隙（2） 影響巖石工程性質的因素：內部因素：（巖石的地質特征）、礦物成分、結構、構造外部因素：、水的作用、風化作用（3） 巖體包括：巖石與層面、節理、斷層等（4） 影響巖體工程性質的因素內部因素：裂隙

48、性質發育程度 分布情況巖石本身性質（5） 巖體：巖石與一種以上結構面共同組成的復雜的地質體。工程穩定性取決于巖體的強度（6） 巖石的主要物理性質： 1比重：是巖石固體部分（不包括孔隙）的重力及同體積水在4攝氏度時的比值。Ø2孔隙性：反映巖石中各孔隙的發育程度，對巖石的強度與穩定性產生重要的影響。v3孔隙率（n）: 指巖石的孔隙體積及巖石全體積V之比 n= Vn/V *100% 4重度：是指巖石單位體積的重量 5吸水性：反映巖石在一定條件下的吸水能力。 吸水率（W）:巖石在常壓下的吸水能力，其數值為吸收水的重量(gw1 )及巖石的干重（gd）之比 飽水率(W2):巖石在一定的高壓條件下

49、（一般為150個大氣壓）或在真空條件下吸水的重量(gw2)及巖石干重(gd)之比.6軟化性：巖石受水作用后，強度與穩定性發生變化的性質，稱為巖石的軟化性軟化系數: 是浸水后巖石的抗壓強度（Pd´）及浸水前的抗壓強度（Pd）之比。（軟化系數越小，巖石的軟化性越高7抗凍性：反映巖石中各孔隙的發育程度，對巖石的強度與穩定性產生重要的影響。一般用巖石在抗凍實驗前后抗壓強度的降低率表示。抗壓強度降低率小于20%-25% 的巖石，認為是抗凍的。（6） 影響巖石工程性質的因素：礦物成分：結構：構造：水：風化：（7） 巖體的概念：由一定巖石組成的，具有一定結構、賦存于一定的地質與物理環境中的地質體。

50、結構面：原生結構面：構造結構面：次生結構面：十一 滑坡及崩塌（1） 陡峻或極陡斜坡上，某些大塊或巨塊巖塊，突然崩落或滑落，順山坡猛烈地翻滾跳躍，巖塊相互撞擊破碎，最后堆積于坡腳，這一過程稱為崩塌。規模極大的崩塌可稱為山崩，而僅個別巨石崩落稱落石。（2） 崩塌的危害：使建筑物，有時甚至使整個居民點遭到毀滅，使公路與鐵路被掩埋使河流阻塞形成堰塞湖，使上流建筑物及農田淹沒在寬河谷中，使河流改道及改變河流性質，而造成急湍地段（3） 崩塌發生條件I內部因素: 1 巖土類型。巖、土是產生崩塌的物質條件。通常，巖性堅硬的各類巖漿巖、變質巖及沉積巖類的碳酸鹽巖、石英砂巖、砂礫巖、初具成巖性的石質黃土、結構密實

51、的黃土等形成規模較大的崩塌，頁巖、泥灰巖等互層巖石及松散土層等往往以小型墜落與剝落為主。2 構造條件：各種構造面，如節理、裂隙面、巖層界面、斷層等，對坡體的切割、分離，為崩塌的形成提供脫離母體（山體）的邊界條件。坡體中裂隙越發育，越易產生崩塌，及坡體延伸方向近于平行的陡傾構造面，最有利于崩塌的形成。3 地形地貌：江、河、湖（水庫）、溝的岸坡及各種山坡、鐵路、公路邊坡、工程建筑物邊坡及其各類人工邊坡都是有利崩塌產生的地貌部位，坡度大于45 度（大多介于55度75度之間）的高陡斜坡、孤立山嘴或凹形陡坡均為崩塌形成的有利地形。II外部因素：1地震2融雪、降雨特別是大雨、暴雨與長時間的連續降雨，使地表

52、水滲入坡體，軟化巖、土 及其中軟弱面，產生孔隙水壓力等，從而誘發崩塌。3地表水的沖刷、浸泡4不合理的人類活動，另外還有晝夜溫差變化等（3）崩塌的防治原則：（1）繞避（2）加固山坡與路塹山坡（3）修筑攔截建筑物（4）清理危巖（5）邊坡排水具體措施：1遮擋：即遮擋斜坡上部的崩塌物。措施常用于中、小型崩塌或人工邊坡崩塌的防治中2攔截：僅在雨后才有墜石、剝落與小型崩塌的地段，可在坡腳或半坡上設攔截構筑物。3支擋：在巖石突出或不穩定的大孤石下面修建支柱、支擋墻或用廢鋼軌支撐。4護墻、護坡：在易風化剝落的邊坡地段，修建護墻，對緩坡進行水泥護坡等。5鑲補溝縫：對坡體中的裂隙、縫、空洞，可用片石填補空洞，水泥

53、沙漿溝縫等以防止裂隙、縫、洞的進一步發展。6刷坡，削坡：在危石孤石突出的山嘴及坡體風化破碎的地段，采用刷坡技術放緩邊坡。7排水：在有水活動的地段，布置排水構筑物，以進行攔截及疏導。（4） 滑坡：斜坡土體與巖體在重力作用下失去原有的穩定狀態，沿著斜坡內某些滑動面（或滑動帶）作整體向下滑動的現象。（5） 滑坡的特點：1.滑動的巖土體具有整體性；2.斜坡上巖土體的移動方式為滑動，不是傾倒或滾動，因而滑坡體的下緣常為滑動面或滑動帶的位置；3.規模大的滑坡一般是緩慢地往下滑動，其位移速度多在突變加速階段才顯著。但有些滑坡滑動速度一開始也很快，且在滑坡體的表層發生翻滾現象，因而稱這種滑坡為崩塌性滑坡。（6

54、）滑坡基本構造：1滑坡體：斜坡內沿滑動面向下滑動的那部分巖土體。這部分巖土體雖然經受了擾動，但大體上仍保持有原來的層位與結構構造的特點。滑坡體與周圍不動巖土體的分界線叫滑坡周界。2滑動面、滑動帶與滑坡床：滑坡體沿其滑動的面稱滑動面。滑動面以上，滑坡體及滑床之間具有一定厚度碎屑物質的剪切帶，稱滑動帶。有些滑坡的滑動面（帶）可能不只一個，在最后滑動面以下穩定的巖土體稱為滑坡床。3滑坡后壁：滑坡體滑落后，滑坡后部與斜坡未動部分之間形成的一個陡度較大的陡壁稱滑坡后壁。滑坡后壁的左右呈弧形向前延伸，其形態呈“圈椅”狀，稱為滑坡圈谷。4滑坡臺地：滑坡體滑落后，形成階梯狀的地面稱滑坡臺地。滑坡臺地的臺面往往

55、向著滑坡后壁傾斜。滑坡臺地前緣比較陡的破裂壁稱為滑坡臺坎。5滑坡鼓丘：滑坡體在向前滑動的時候，如果受到阻礙，就會形成隆起的小丘，稱為滑坡鼓丘。6滑坡舌：滑坡體的前部如舌狀向前伸出的部分稱為滑坡舌。7滑坡裂縫：在滑坡運動時，由于滑坡體各部分的移動速度不均勻，在滑坡體內及表面所產生的裂縫稱為滑坡裂縫。8滑坡主軸：滑坡主軸也稱主滑線，為滑坡體滑動速度最快的縱向線，它代表整個滑坡的滑動方向。（7） 滑坡的分類：I按滑坡體的主要物質組成與滑坡及地質構造關系劃分：、覆蓋層滑坡：粘性土滑坡、黃土滑坡、碎石滑坡、風化殼滑坡。Ø、基巖滑坡：均質滑坡、順層滑坡、切層滑坡。Ø、特殊滑坡：融凍滑坡、陷落滑坡。II按滑坡體的厚度劃分：Ø淺層滑坡：<6米Ø中層滑坡：620米Ø深層滑坡：2050米 超深層滑坡：>50米III按滑坡的規模大小劃分：Ø小型滑坡：<3萬立方 中型滑坡：350萬立方Ø