工程地质.docx

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工程地质

姓名：

郑泽清班级：

土木114班学号：

201111003430

1、地下水的埋藏分类图形表示

地下水按埋藏条件可以分为三大类：

包气带水、潜水、承压水

1、1包气带水

1、1、1包气带水概述

包气带（指岩石空隙未被地下水充满的地带）水是指埋藏于包气带中的地下水，处于地表面以下潜水位以上的包气带岩土层中。

主要作垂直方向上的运动，如重力水常由上向下运动、毛细水由下向上运动。

1、1、2包气带水主要类型及特征

包气带水主要包括土壤水、上层滞水、沼泽水、沙漠及滨海沙丘中的水等。

一般水量不大，易受污染，故不易作工农业供水水源，但对于植物生长具有重要意义，同时对工程建筑有一定影响。

受气候控制，季节性明显，变化大，雨季水量多，旱季水量少。

1、1、3包气带水图形表示

1、2潜水

1、2、1潜水概述

潜水是埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由水面的重力水，主要分布在地表各种岩、土里，多数存在于第四纪松散沉积岩中，以及沉积岩、岩浆岩和变质岩的裂隙及洞穴中。

它的自由表面承受大气压力，受气候影响，潜水面随时间而变化，形状随地形不同而异，与含水层的透水性及隔水层底板形状有关，潜水面接近地表可以形成泉。

1、2、2潜水的主要特征

潜水受气候影响，季节性变化明显，春夏多雨，水位上升，冬季少雨，水位下降，水温随季节而有规律的变化，并且水质易受污染。

潜水与河水可相互补给，潜水的流量、水位、水温、化学成分等经常有规律的变化。

我们掌握好潜水动态变化规律就能合理利用地下水，防止地下水可能造成的对建筑工程的危害。

1、2、3潜水的补给来源

潜水的补给来源主要包括大气降水、地表水、深层地下水及凝结水。

其中，大气降水是补给潜水的主要来源。

某个地区的潜水可以有一种或几种来源补给。

短时间的暴雨对补给地下水不利，而连绵细雨能大量补给潜水；干旱地区降雨很少，只靠大气凝结水补给；地表水水位高于潜水水位时，地表水补给地下水；若深层地下水位较潜水位高，深层地下水会通过构造破碎带或导水断层补给潜水，也可越流补给潜水。

1、2、4潜水的排泄

潜水的排泄可直接流入地表水体；干旱地区也靠蒸发排泄；地形有利时，以泉的形式初露地表。

1、2、5潜水图形表示

潜水、承压水及上层滞水

1、隔水层；2、透水层；3、饱水部分；4、潜位水；5、承压水测压水位；6、泉（上升泉）；

7、水井，实线部分表示井壁不进水；a、上层滞水；b、潜水；c、承压水（自流水）

1、3承压水

1、3、1承压水概述

承压水（自流水）是处于地下水面以下，储存于任意两个弱透水层之间的具有承压性质的饱和水，充满两个隔水层之间，承受静水压力，特别是含水层透水性愈好，压力愈大，人工开凿后能自流到地表。

在适宜的地形条件下，当钻孔打到含水层时，水便喷出地表，形成自喷水流，故又称自流水。

它有两种不同的埋藏类型，即埋藏在第一个稳定隔水层之上的潜水和埋藏在上下两个稳定隔水层之间的承压水。

典型的承压含水层可分为补给区、承压区及排泄区三部分。

1、3、2承压水的主要特征

承压水受到隔水顶板的限制，与大气圈和地表水圈的联系较弱，参与水文循环不如潜水积极，动态比较稳定，不易遭受污染。

绝大多数承压水来源于渗入水，是宜于饮用的淡水。

粘土覆盖在沙层上；页岩覆盖在砂岩上；页岩覆盖在溶蚀灰岩上；致密不纯的灰岩覆盖在裂隙、溶隙发育的灰岩上；致密溶岩覆盖在多孔溶岩上都可形成承压水。

只要有适合的地质构造，无论是松散沉积物，还是基岩，都可形成承压水。

最适宜于承压水形成的地质构造是向斜构造和单斜构造。

1、3、3承压水的补给来源

承压水是是依靠大气降水与河湖水通过潜水补给的。

补给区位置一般较高，通过含水层出露地表接受补给（这里的水已变为潜水），水由补给区进入承压区，受隔水层限制，通过静水压力的传递（由静水压力大的地方流向静水压力小的地方），使含水层充满水，补给区往往小于分布区。

1、3、4承压水的排泄

承压水排泄的方式多种多样，当承压含水层被河流切断，承压水以泉的形式排出；当断层切割承压含水层时，一种情况是沿着断层破碎带以泉的形式排泄，另一种情况断层将几个含水层同时切割，压力高的承压水便补给其他含水层。

1、3、5承压水的图形表示

1、4包气带水、潜水、承压水的图形示意

2、土的粒组划分方案与土的工程分类

2、1土的粒组划分方案

土是由各种大小不同的颗粒组成的。

颗粒大小以直径计，称为粒径，界于一定粒径范围的土粒，称为粒组。

目前土的粒组划分标准并不完全一致，一般采用的粒组划分及各粒组土粒的性质特征如表所示：

粒组名称

粒径范围（mm）

一般特征

漂石或块石颗粒

卵石或碎石颗粒

>200

200~20

透水性很大；无黏性；

无毛细作用

圆砾或角砾颗粒

粗

中

细

20~10

10~5

5~2

透水性很大；无黏性；毛细水上升高度不超过粒径大小

砂粒

粗

中

细

极细

2~0.5

0.5~0.25

0.25~0.1

0.1~0.075

易透水；无黏性，无塑性，干燥时松散；毛细水上升高度不大（一般小于1m）

粉粒

粗

细

0.075~0.01

0.01~0.005

透水性较弱；湿时稍有黏性（毛细力连结），干燥时松散，饱和时易流动；无塑性和遇水膨胀性；毛细水上升高度大；湿土振动之有水析现象（液化）

黏粒

<0.005

几乎不透水；湿时有黏性、可塑性，遇水膨胀大，干时收缩显著；毛细水上升高度大，但速度缓慢

注：

1、漂石、卵石和圆砾颗粒呈一定的磨圆形状（圆形或亚圆形）；块石、碎石和角砾颗粒带有棱角。

2、粉粒的粒径上限也有采用0.074mm、0.05mm或0.06mm的。

黏粒的粒径上限也有采用0.002mm的。

上表根据界限粒径：

200、20、2、0.075和0.005mm把土粒分为六大粒组：

漂石（块石）颗粒、卵石（碎石）颗粒、圆砾（角砾）颗粒、砂粒、粉粒及黏粒。

2、2土的工程分类

2、2、1土的工程分类的目的

1、根据土类，可以大致判断土的基本工程特性；

2、根据土类，可以合理确定不同土的研究内容与方法；

3、当土的性质不能满足工程要求时，也需根据土类确定相应的改良与处理方法；

2、2、2土的工程分类的原则

1、工程特性差异性的原则；

2、以成因、地质年代为基础的原则；

3、分类指标便于测定的原则；

2、2、3土的工程分类体系

1、建筑工程系统的分类体系：

侧重于把土作为建筑地基和环境，故以原状土为基本对象。

2、工程材料系统的分类体系：

侧重于把土作为建筑材料，用于路提，土坝和填土地基等工程。

2、2、4土的工程分类

1、按堆积年代可划分为以下三类：

（1）老堆积土，第四纪更新世Q3及其以前堆积的土层；

（2）一般堆积土，第四纪全新世（文化期以前Q4）堆积的土层；

（3）新近堆积土，文化期以来Q4新近堆积的土层。

2、根据地质成因可以分为：

残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、冰碛土及冰水沉积土和风积土

3、根据有机质含量可分为：

无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭

4、具有特殊成分、状态和结构特征的特殊土：

湿陷性土、红黏土、软土（包括淤泥和淤泥质土）、混合土、填土、多年冻土、膨胀土、盐渍土、污染土

5、按颗粒级配和塑性指数分为：

（1）碎石土：

粒径大于2mm的颗粒含量超过50%的土

（2）砂土：

粒径大于2mm的颗粒含量不超过50%，粒径大于0.075mm的颗粒含量超过50%的土

（3）粉土：

粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过50%，塑性指数Ip小于或等于10的土

（4）黏性土：

粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过50%，塑性指数Ip大于10的土

3、标准贯入试验的原理、应用范围及测试要求

3、1标准贯入试验的原理

标准贯入试验实质上属于动力初探类型之一，原理仍是利用一定的锤击动能，将一定规格的对开管式贯入器打入钻孔孔底的土层中，根据打入土中的阻力大小判别土层的变化（贯入阻力），对土层进行力学分层，评定土层的变化和土的物理力学性质，对地基土作出工程地质评价。

3、2标准贯入试验的应用范围

标准贯入试验可用于第四系覆盖层中的砂土、粉土和一般性黏土及残积层，它最适用于N=2~25击的土层。

3、3标准贯入试验的测试要求

1、钻具钻至试验土层标高以上约15厘米处，以避下层土受扰动。

2、贯入前，应检查触探杆的接头，不得松脱。

3、贯入时，穿心锤落距为76厘米，使其自由下落，将贯入器直打入土层中15厘米。

4、仔细清除孔底残土到试验标高。

5、孔内水位或泥浆面始终高于地下水位足够的高度，以减少土的扰动。

6、下套管时，防止套管下过头，套管内的土未清除。

7、下钻具时要缓慢下放，避免松动孔底土。

8、应采用自动脱钩的自由落锤法，并减小导向杆与锤间的摩擦力。

9、试验时，先将整个杆件系统连同静置于钻杆顶端的锤击系统一起下到孔底，在静重下贯入器的初始贯入度需作记录。

10、标准贯入试验所用的钻杆应定期检查，钻杆相对弯曲<1/1000，接头应牢固，否则锤击后钻杆会晃动。

11、可在钻孔全深度范围内等距进行。

间距为1.0m或2.0m，也可仅在砂土、粉土等欲试验的土层范围内等间距进行。

4、主要岩石类型及其工程意义

岩石是由矿物所构成，是矿物的天然集合体，土壤母质来源于岩石、矿物的风化产物，矿物是指天然产出的、具有一定的化学成分、内部构造和物理性质的元素或化合物。

地壳中的岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。

4、1岩浆岩

4、1、1岩浆岩

岩浆在巨大的内压力作用下，沿着地壳薄弱地带侵入地壳上部或喷出地表，随着温度、压力的变化，岩浆逐渐冷却凝固而形成了岩石，这种岩石叫做岩浆岩。

4、1、2岩浆岩的结构特点

岩浆岩中有一些自己特有的结构和构造特征，比如喷出岩是在温度、压力骤然降低的条件下形成的，造成溶解在岩浆中的挥发份以气体形式大量逸出，形成气孔状构造。

当气孔十分发育时，岩石会变得很轻，甚至可以漂在水面，形成浮岩。

如果这些气孔形成的空洞被后来的物质充填，就形成了杏仁状构造。

岩浆喷出到地表，熔岩在流动的过程中其表面常留下流动的痕迹，有时好像几股绳子拧在一起，岩石学家称之为流纹构造、绳状构造。

如果岩浆在水下喷发，熔岩在水的作用下会形成很多椭球体，称之为枕状构造。

4、1、3岩浆岩的分类

1、根据冷凝成岩浆岩的地质环境，将岩浆岩分为三大类：

（1）深成岩：

岩浆侵入地壳某深处（约距地表3km）冷凝而成的岩石。

（2）浅成岩：

岩浆沿地壳裂缝上升距地表较浅处冷凝而成的岩石。

（3）喷出岩（火山岩）：

岩浆沿地表裂缝一直上升喷出地表，这种活动叫火山喷发，形成的岩石叫喷出岩。

2、根据SiO2的含量，将岩浆岩分为：

（1）超基性岩类：

基本上由暗色矿物组成，颜色比较深，大部分都是黑灰色、墨绿色，比重也很大，一般都在3.0以上，因此很坚硬，常具致密块状构造。

它的化学成分特征是酸度最低，SiO2含量小于45%；碱度也很低，一般情况下K2O+Na2O不足1%；但铁、镁含量高，通常FeO+Fe2O3在8-16%之间,MgO含量范围较宽，在12-46%之间。

（2）基性岩类：

颜色比超基性岩浅，比重也稍小，一般在3左右。

侵入岩很致密，喷出岩常具有气孔状和杏仁状构造。

其化学成分的特征是SiO2为45-52%，Al2O3可达15%，CaO可达10%；而铁镁含量约各占6%左右。

在矿物成分上，铁镁矿物约占40%，而且以辉石为主，其次是橄榄石、角闪石和黑云母。

基性岩和超基性岩的另一个区别是出现了大量斜长石。

（3）中性岩类：

颜色较浅，多呈浅灰色，比重比基性岩要小。

化学成分特征是SiO2为52-65%，铁、镁、钙比基性岩低，Al2O316-17%，比基性岩略高，而Na2O+K2O可达5%，比基性岩明显增多。

（4）酸性岩类：

SiO2含量最高，一般超过66%，K2O+Na2O平均在6-8%之间，铁、钙含量不高。

矿物成分的特点是浅色矿物大量出现，主要是石英、碱性长石和酸性斜长石。

暗色矿物含量很少，大约只占10%。

4、2沉积岩

4、2、1沉积岩

碎屑物质被风力、流水等搬运后沉积固结而形成的岩石，叫做沉积岩。

4、2、2沉积岩的结构和构造

4、2、3沉积岩的分类

1、根据物质组成的特点，沉积岩一般分为三类：

（1）碎屑岩类：

主要由碎屑物质组成的岩石。

沉积碎屑岩：

如砾岩、砂岩及粉砂岩等；火山碎屑岩：

火山角砾岩、凝灰岩等。

（2）黏土岩类：

主要由黏土矿物及其他矿物的黏土粒组成的岩石。

如泥岩、页岩等。

（3）化学及生物化学岩类：

主要由方解石、白云石等碳酸盐类的矿物及部分有机物组成的岩石，如石灰岩、白云岩等。

4、3变质岩

4、3、1变质岩

变质岩是已经生成的岩石，由于地壳运动和岩浆活动的影响，在一定的温度、压力等条件下，使原来岩石的成分、结构发生改变而形成的一种新的岩石。

4、3、2变质岩的结构和构造

变质岩结构按成因可划分为下列各类：

1、变余结构：

是由于变质结晶和重结晶作用不彻底而保留下来的原岩结构的残余。

用前缀“变余”命名，如变余砂状结构、变余辉绿结构、变余岩屑结构等，根据变余结构、可查明原岩的成因类型。

2、变晶结构：

是岩石在变质结晶和重结晶作用过程中形成的结构，常用后缀“变晶”命名，如粒状变晶结构、鳞片变晶结构、斑状变晶结构等；按变质岩中矿物的结晶习性和形态，可分为粒状、鳞片状、纤状变晶结构等；按矿物的交生关系，可分为包含、筛状、穿插变晶结构等。

3、交代结构：

是由交代作用形成的结构，用前缀“交代”命名，如交代假象结构、交代残留结构等。

4、碎裂结构：

是岩石在定向应力作用下，发生碎裂、变形而形成的结构，如碎裂结构、碎斑结构、糜棱结构等。

4、3、3变质岩的分类

按变质作用类型和成因，把变质岩分为下列岩类：

1、区域变质岩类，由区域变质作用所形成。

2、热接触变质岩类，由热接触变质作用所形成，如斑点板岩等。

3、接触交代变质岩类，由接触交代变质作用所形成。

4、动力变质岩类，由动力变质作用所形成,如压碎角砾岩、碎裂岩、碎斑岩等。

5、气液变质岩类，由气液变质作用形成,如云英岩、次生石英岩、蛇纹岩等。

6、冲击变质岩类，由冲击变质作用所形成。

4、3、4主要岩石类型

变质岩分类简表

岩类

构造

岩石名称

主要亚类及其矿物成分

原岩

片理状岩类

片麻状构造

片麻岩

花岗片麻岩长石、石英、云母为主，其次为角闪石，有时含石榴子石

角闪石片麻岩长石、石英、角闪石为主，其次为云母，有时含石榴子石

中酸性岩浆岩，黏土岩，粉砂岩、砂岩

片状构造

片岩

云母片岩云母、石英为主，其次有角闪石等

滑石片岩滑石、绢云母为主，其次有绿泥石、方解石等

绿泥石片岩绿泥石、石英为主，其次有滑石、方解石等

黏土岩、砂岩，中酸性火山岩

超基性岩，白云质泥灰岩

中基性火山岩，白云质泥灰岩

千枚状构造

千枚岩

以绢云母为主，其次有石英、绿泥石等

黏土岩、黏土质粉砂岩，凝灰岩

板状构造

板岩

黏土矿物、绢云母、石英、绿泥石、黑云母、白云母等

黏土岩、黏土质粉砂岩，凝灰岩

块状岩类

块状构造

大理岩

方解石为主，其次有白云石等

石灰岩、白云岩

石英岩

石英为主，有时含有绢云母、白云母等

砂岩、硅质岩

蛇纹岩

蛇纹石、滑石为主，其次有绿泥石、方解石等

超基性岩

4、4岩浆岩、沉积岩和变质岩之间的关系

4、5工程意义

岩石对场地、地基等工程地质条件、水文地质条件的查明，为工程建设的设计提供地质依据，作为工程建设中至关重要的环节，岩土工程勘察在如实弄清拟建场区水文地质和工程地质条件，提供准确的岩土工程特性指标和地基基础设计参数，对建筑场地进行稳定性和适宜性评价，并提出经济合理的岩土利用、整治、改造的建议和方案等方面发挥了重要作用。

可以查明拟建场地工程地质和水文地质条件，提出准确的岩土工程特性指标和地基基础及有关岩土工程设计参数，对拟建工程场地进行稳定性和适宜性评价，提出经济合理的岩土利用、整治、改造的建议和方案。

参考文献：

石振明，孔宪立主编.工程地质学（第二版）北京：

中国建筑工业出版社，2011.

P125-127、P60、P94-97、P226-228、P8、P11-23