公路工程地质PPT课件
公路工程地质单元一第一章 绪 论 1.1工程地质学及其研究内容 工程地质学(engineering geology):是研究 人类工程活动与地质环境相互作用的一 们学科。 地质作用(geology effects): 在地质历史发展的过程中,促使地 壳的组成物质、构造和地表形态不断变 化的作用,统称为地质作用。地质作用按其能量的不同,可以分为:内力地质作用和外力地质作用。§ 地质环境(工程地质条件):土和岩石的工程性质、地质构造、地貌(geomorphy)、水文地质(geohydrology)、地质作用、自然地质现象(natural geologic hazards)和天然建筑材料。§ 人类工程活动和地质环境的关系: 相互制约、相互影响。本学科的基本任务:研究人类工程活 动与地质环境之间的相互制约关系 ,以便做到既能使工程建筑安全、 经济、稳定,又能合理开发和保护 地质环境。研究方法:§ 地质分析法§ 力学分析法§ 工程类比法§ 实验法1.2工程地质学的研究方法注意各种方法的密切结合,即定 性分析与定量分析相结合。§ 学科组成:工程岩土学、工程地质 分析、工程地质勘察§ 学习方法:理论联系实际,具体问 题具体分析1.3 工程地质学的 学科组成及学习方法 工程地质学是把地质科学的基础 理论应用于土木工程实践,通过 工程地质勘察、勘探等方法,弄 清建筑物的地质条件,为土木工 程建筑的规划、设计、施工提供 可靠的地质资料,并预测和论证 工程建筑和地质环境的相互作用 ,进而提出防治措施。2.1 地球的总体特性地球是一个不标准 的旋转椭球体。赤道半径6378.14KM, 两极半径 为6356.779KM。陆地面积占29.2%, 海洋占70.8%。第二章 岩石及其工程地质性质2.1.1 地球的内部圈层构造 § 外圈:大气圈(atmosphere)、 水圈(lithosphere)和生物圈(biosphere) § 内圈:地壳(lithosphere)、 地幔(mantle)和地核(core)§ 地壳:平均厚度33KM,一般厚度1540KM ,洋壳最薄,平均仅56KM。 § 地幔:地球莫霍面以下、古登堡面以上的 部分,厚度约为2900KM,主要由固体物 质组成。分为上地幔和下地幔。 § 地核地核是地球内部古登堡面以下至地 心的部分,厚度为3500KM。分为外核和 内核。图2.1 地球内圈构造1图2.1 地球内圈构造2§ 2.1.2 地质作用:在地质历史发展的过程 中,促使地壳的组成物质、构造和地表 形态不断变化的作用,统称为地质作用 。地质作用按其能量的不同,可以分为 :内力地质作用和外力地质作用。 § 2.1.2.1内力地质作用:由地球内部能 (如地球的旋转能、重力能、放射 性元素蜕变的热能等)所引起的地 质作用,主要在地下深处,并可波 及到地表。包括:地壳运动、地震 作用、岩浆作用和变质作用。§ 2.1.2.2 外力地质作用:由地球范 围以外的能源,如太阳的辐射能 、日月的引力能等为主要能源在 地表或地表附近进行的地质作用 。包括:风化作用、剥蚀作用、 搬运作用、沉积作用和成岩作用 。2.2 造岩矿物岩石(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(igneous rock )、沉 积岩(sedimentary rock)、变质岩 (Metamorphic rock)三大类。§ 2.2.1 矿物的概念§ 结晶矿物 § 非结晶矿物 § 2.2.2 矿物的(肉眼)鉴定特征 § 2.2.2.1矿物的形态:矿物单体及同种 矿物集合体的形态显晶矿物隐晶矿物石英1多彩的矿物常见的一些矿物方解石2.2.2.2 矿物的主要物理性质 颜色:深色矿物、浅色矿物 光泽:强弱等级金属、半金属 、金刚和玻璃。其它如:丝绢、油 脂、蜡状、珍珠和土状。 硬度:矿物抵抗刻划、研磨的能力 。1, talc; 2, gypsum; 3, calcite; 4, fluorite; 5, apatite; 6, orthoclase (feldspar); 7, quartz; 8, topaz; 9, corundum; and 10, diamond. §常见的造岩矿物(见P9) 解理和断口:解理:矿物受外力打击后,按一定方向裂 开成光滑平面的性质。解理面、解理等级 、解理组数;断口:如矿物受外力打击后,无固定方向 的破裂并呈各种凹凸不平的断面(如贝壳 、参差状等)。解理和断口互为消长。 其它:密度、弹性、挠性,如滑石的滑腻 感、方解石遇盐酸起泡,石墨染手、磁性 等。三大类岩石的分布分布 岩石出露面积 (占大陆表 面积%)体积 (占地壳体 积) 岩浆岩与变质 岩合 占25%65沉积岩755 变质 岩与岩浆岩合 占25%302.3 岩浆岩§ 2.3.1 岩浆岩 的成因与产状 § 2.3.1.1 岩浆岩的 成因岩浆岩是 由岩浆冷凝固结 而形成的岩石。火山火山2岩石成因分类: 侵入岩(深成岩、浅成岩) 喷出岩岩浆岩产状火山3火山42.3.1.2岩浆岩的产状 岩基 岩株 岩盖和岩盆 岩床 岩脉 火山锥2.3.2岩浆岩的矿物成分按矿物颜色分深色矿物:黑云母、角闪石、辉 石、橄榄石浅色矿物: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2.3.3 岩浆岩的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、隐晶质结构、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51mm)、 细粒(粒径10.1mm)2.3.4 岩浆岩的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.气孔构造 4.杏仁构造 2.3.5 常见的岩浆岩常 见 的 岩 浆 岩喷出岩岩浆岩22.4 沉积岩岩石循环圈2.4.1 沉积岩的形成1.风化、剥蚀阶段 2.搬运阶段 3.沉积阶段 4.硬结成岩阶段2.4.2 沉积岩的矿物组成1.碎屑物质 2.粘土物质 3.化学沉积物质 4.有机质及生物残骸2.4.3 沉积岩的结构沉积岩的结构是指沉积岩的组成 物质、颗粒大小、形状及结晶程度 。 1.碎屑结构:砾状、砂质、粉砂质结 构 2.泥质结构 3.结晶结构 4.生物结构2.4.4 沉积岩的构造沉积岩的构造是指沉积岩各个组 成部分的空间分布和排列方式。 1.层理构造:水平、单斜、交错层理 2.层面构造:波痕、泥裂、雨痕等 3.结核 4.生物成因构造层理2.4.5 沉积岩的分类和常见的沉积岩 1.沉积岩的分类根据沉积岩的组成成分、结构和 形成条件分为:碎屑岩、粘土岩、 化学岩及生物化学岩。2.常见的沉积岩 (1)碎屑岩类:火山碎屑岩、沉积碎屑岩(砾岩 及角砾岩、砂岩、粉砂岩) (2)粘土岩类:泥岩、页岩 (3)化学岩及生物化学岩:石灰岩、白云岩、泥灰岩石灰岩砂岩泥岩2.6 变质岩地壳中已形成的岩石(岩浆岩、 沉积岩、变质岩),由于地壳运动 和岩浆运动,造成地质环境和物理 化学条件的改变,处在高温、高压 和其它化学因素的作用下,使岩石 的成分、结构和构造发生一系列变 化。由地球内力作用促使岩石发生 矿物成分及结构构造变化的作用称 为变质作用。由变质作用形成的岩 石称为变质岩。2.5.1 变质作用的因素及类型根据变质作用的主要因素和地 质条件分: 1.接触变质 2.区域变质 3.混合岩化作用 4.动力变质作用2.5.2 变质岩的矿物成分 共有矿物:石英、长石、云母、角闪 石、辉石、方解石等; 变质矿物:红柱石、绿泥石、滑石、 蛇纹石、石榴子石、石墨等。 2.5.3 变质岩的结构 1.变余结构 2.变晶结构 3.碎裂结构2.5.4 变质岩的构造 1.变余构造 2.变成构造 (1)板状构造 (2)千枚构造 (3)片状构造 (4)片麻状构造 (5)块状构造2.6 岩石的工程地质性质2.6.1 岩石工程性质的常用指标 1.岩石的物理性质:重度、孔隙性 2.岩石的水理性质:吸水性、透水性、溶解性、软化性 、抗冻性3.岩石的力学性质: (1)岩石的坚硬程度:硬质岩石 、软质岩石 (2)岩石的变形:弹性模量、变 形模量和泊松比 (3)岩石的强度:抗剪断强度、 抗剪强度、抗切强度、抗拉强度2.6.2 影响岩石工程地质性质的因 素1.岩石的地质特征: (1)岩石的矿物成分 (2)岩石的结构 (3)岩石的构造2.外部因素 (1)水 (2)风化程度 2.6.3 常见岩石的工程地质性质1.岩浆岩 2.沉积岩:砂岩、泥岩、石灰岩 3.变质岩作业岩石小结:三大类岩石的分布、 组成、结构构造、工程地质性质( 列表)地质年代表