2015年大立造价工程师《土建计量》一本通

1、 第一章工程地质第一章工程地质第一节 岩体的特征第一节 岩体的特征一、岩体的结构 (一)岩体的构成 1.岩石 物理性质物理性质是鉴别矿物的主要依据：颜色。光泽。光泽是矿物表面的反光能力，用类比方法常分为四个 等级：金属光泽、半金属光泽、金刚光泽及玻璃光泽。硬度。硬度是矿物抵抗外力刻划、压入或研磨等 机械作用的能力。 （2）岩石的成因类型及其特征。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。 岩浆岩。根据形成条件，岩浆岩分为喷出岩和侵入岩。根据形成深度，侵入岩又分为深成岩（形成深度 大于 5km)和浅成岩（形成深度小于 5km)。深成岩常形成岩基等大型侵入体，岩性一般较单一，以中、粗 粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强，故其常被选为理想的建筑基础理想的建筑基础，如花岗岩、正 长岩、闪长岩、辉长岩；浅成岩颗粒细小，岩石强度高，不易风化，但这些小型侵入体与围岩的接触部位， 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。喷出岩是指喷出地面形成的岩浆岩。一般呈原生孔隙和节理发育，产状不规则，厚

2、度变化大，岩性 很不均一，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。 沉积岩。沉积岩主要有碎屑结构、泥质结构、晶粒结构、生物结构。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。变质岩的结构主要有变余结构、变晶结构、碎裂结构。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） 三大类岩石的主要区别： 表 1.1.2 岩浆岩、沉积岩和变质岩的地址特征表地质特征 岩类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、白云母等；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、

3、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，经变质作用而形成中国注册建造师网 建工圈 32.土 (1)土的组成。土是由颗粒（固相）、水溶液（液相）和气（气相）所组成的三相体系 (2) 土的结构和构造。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。集合体结构。也称团聚结构或絮凝结构，这类 结构为黏性土所特有。粘性土组成颗粒细小，表面能大，颗粒带电，沉积过程中粒间引力大于重力，并形 成结合水膜连接，使之在水中不能以单个颗粒沉积下来，而是凝聚成较复杂的集合体进行沉积。 (3) 土的分类。 粘性土是塑性指数大于 10 的土。3.结构面 层面、节理、裂隙、裂缝、断层结构面的空间位置定义为结构面的产状。 4.地质构造 结构面的产状由走向、倾向和倾角三个要素表示。 (1

4、)水平构造和单斜构造。 结构面走向，是指结构面与水平面交线的方位角，表示结构面在空间延伸的方向。 结构面的倾向，是垂直走向顺倾斜面引出的一条直线与水平面投影的方位角，表示结构面在空间的倾 斜方向。 结构面的倾角，是结构面与水平面所夹的锐角，表示结构面在空间倾斜角度的大小。 (2)褶皱构造。褶皱构造是组成地壳的岩层，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。褶皱是最常见的地质构造形态之一，在层状岩层中最明显，在 块状岩体中则很难见到。 褶曲是褶皱构造中的一个弯曲， 两个或两个以上褶曲构造的组合构成褶皱构造， 每一个褶曲都有核部、 翼、轴面、轴及枢纽等几个褶曲要素。褶曲的基本形态是背斜和向斜，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。 不论是背斜褶曲还是向斜褶曲，在褶曲的翼部遇到的，基本上是单斜构造。 对于深路堑和高边坡来说,仅就岩层产状与路线走向的关系而言,路线垂直岩层走向,或路线与岩层走向 平行但岩层倾向与边坡倾向相反,对路基边坡的稳定性是有利的。不利的情况是路线走向与岩层的走向平 行，边坡与岩层的倾向一致，如在云母片

5、岩、绿泥石片岩、滑石片岩、千枚岩等松散岩石分布地区，坡面 易发生风化剥蚀，产生严重碎落坍塌，对路基边坡及路基排水系统会造成经常性的危害。最不利的情况是 路线与岩层走向平行，岩层倾向与路基边坡一致，而边坡的倾角大于岩层的倾角，如在石灰岩、砂岩与黏 土质页岩互层，且有地下水作用时，在路堑开挖过深、边坡过陡或者由于开始使软弱构造面暴露的情况下， 易引起斜坡岩层发生大规模的顺层滑动，破坏路基稳定。 对于隧道工程来说， 褶曲构造的轴部是岩层倾向发生显著变化的地方， 是岩层受应力作用最集中的地方， 所以在褶曲构造的轴部容易遇到工程地质问题，主要是由于岩层破碎而产生的岩体稳定问题和向斜轴部地 下水的问题。因此，一般从褶曲的翼部通过是比较有利的。 (3)断裂构造。它是地壳上层常见的地质构造。根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，将其分为裂隙和 断层两类。 裂隙。裂隙也称为节理，是存在于岩体中的裂缝，是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断 裂构造。在数值上一般用裂隙率表示，即岩体剖面中裂隙的面积与岩石总面积的百分比，裂隙率越大，表粘土粉土砂土砾石卵石漂石0.0050.075260200图 1.1.

6、1 土的分类与土粒粒径中国注册建造师网 建工圈 4示岩石中的裂隙越发育；反之，则表示裂隙不发育。在表 1.1.4 中介绍了公路工程对裂隙发育程度划分的 等级及对工程的影响。 表 1.1.4 裂隙发育程度分级表根据裂隙的成因，一般分为构造裂隙和非构造裂隙两类。 构造裂隙是岩体受地应力作用随岩体变形而产生的裂隙。它在空间分布上具有一定的规律性。按列席 的力学性质，可将构造裂隙分为张性裂隙和扭（剪）性裂隙。张性裂隙主要发育在背斜和向斜的轴部。扭 （剪）性裂隙，一般多是平直闭合的裂隙，分布较密、走向稳定，延伸较深、较远，裂隙面光滑，常有擦 痕，一般出现在褶曲的翼部和断层附近。 当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，不论岩体的产状如何，路堑边坡都容易发 生崩塌等不稳定现象。在路基施工中，如果岩体存在裂隙，还会影响爆破作业的效果。 断层。断层一般由四个部分组成。 A.断层面和破碎带。 B.断层线。 C.断盘。是断层面两侧相对位移的岩体。当断层面倾斜时，位于断层面上部的称为上盘；位于断层面下 部的称为下盘、若断层面直立则无上下盘之分。 D.断距。 根据断层两盘相对位移的情况，可分为正断

7、层、逆断层、平推断层。 正断层是上盘沿面相对下降，下盘相对上升的断层，它一般是受水平张应力或垂直作用力使上盘相对 向下滑动而形成的，所以在构造变动中多在垂直于张应力的方向上发生，但也有沿已有的剪节理发生。 逆断层是上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层。它一般是由于岩体受到水平方向强烈挤压力 的作用，使上盘沿断面向上错动而成。 平推断层是由于岩体受水平扭应力作用，使两盘沿断层面发生相对水平位移的断层。大多数与褶皱轴 斜交，与“X”节理平行或沿该节理形成，其倾角一般是近于直立的。 (二）岩体结构特征 1.结构体特征 2.岩体结构类型 (1)整体块状结构。 (2)层状结构。 (3)碎裂结构。发育程度等级基本特征附 注裂隙不发育裂隙 12 组，规则，构造型，间距在 1m 以上，多为密闭裂隙。岩体被切割 成巨块状对基础工程无影响，在不含水且无其 他不良因素时，对岩体稳定性影响不 大裂隙较发育裂隙 23 组，呈 X 型，较规则，以构 造型为主，多数间距大于 0.4m，多为 密闭裂隙，少有填充物。岩体被切割 成大块状对基础工程影响不大，对其他工程可 能产生相当影响裂隙发育裂隙 3 组以上，不规则

8、，以构造型或 风化型为主，多数间距小于 0.4m，大 部分为张开裂隙，部分有填充物。岩 体被切割成小块状对工程建筑物可能产生很大影响裂隙很发育裂隙 3 组以上，杂乱，以风化型和构 造型为主，多数间距小于 0.2m，以张 开裂隙为主，一般均有填充物。岩体 被切割成碎石状对工程建筑物产生严重影响(4)散体结构。 二、岩体的力学特性 (一)岩体的变形特征 岩体的变形通常包括结构面变形和结构体变形两个部分。设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。岩体 变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。 不同岩体具有不同的流变特性。流变特性是岩体在外部条件不变的情况下，应力或变形随时间而变化的性 质，一般有蠕变和松弛两种表现形式。蠕变是指在应力一定的条件下，变形随时间的持续而逐渐增加的现 象。松弛是指在变形保持一定时，应力随时间的增长而逐渐减小的现象。试验和工程实践表明，岩石和岩 体均具有流变性。特别是软弱岩石、软弱夹层、碎裂及散体结构岩体，其变形的时间效应明显，蠕变特征 显著。有些工程建筑的失事，往往不是因为荷载过高，而是在应力较低的情况下岩体产生了蠕变。 (二）岩体的强度性质 三、岩体的工程地质性质 (

9、一）岩石的工程地质性质 1.岩石的物理力学性质 (1)岩石的主要物理性质。 重量。一般用比重和重度两个指标表示。常见的岩石的比重一般介于 2.43.3 之间。 岩石的重度也称容重，是岩石单位体积的重量，在数值上等于岩石试件的总重量（包括孔隙中的水重）与 其总体积（包括孔隙体积）之比。 一般来讲，组成岩石的矿物比重大，或岩石的孔隙性小，则岩石的重度就大。在相同条件下的同一种岩石， 重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的轻度和稳定性也较高。 孔隙性。在数值上等于岩石中各种孔隙的总体积与岩石总体积的比，以百分数计。 吸水性。在数值上等于岩石的吸水重量与同体积干燥岩石重量的比，以百分数计。 软化性。用软化系数作为岩石软化性的指标，在数值上等于岩石饱和状态下的极限抗压强度与风干状态 下极限抗压强度的比，其值越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大。未受风化作用的岩浆岩 和某些变质岩， 软化系数大都接近于 1， 是弱软化的岩石， 其抗水、 抗风化和抗冻性强。 软化系数小于 0.75 的岩石，是软化性较强的岩石，工程性质比较差。 抗冻性。 (2)岩石的主要力学性质。 岩石的变形。岩石受力作用会产生变形，在弹性变形范围内用弹性模量和泊桑比两个指标表示。弹性模 量越大，岩石抵抗变形的能力越高。泊桑比是横向应变与纵向应变的比，泊桑比越大，表示岩石受力作用 后的横向变形越大。 岩石的强度。 抗压抗压强度是岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能力， 是岩石最基本最常用的力学指标。 岩石的抗压强度相差很大，胶结不良砾岩和软弱页岩的小 20MPa，坚硬岩浆岩的大于 245MPa。抗拉抗拉强度是 岩石抵抗拉伸破坏的能力，岩石的抗拉强度远小于抗压强度。抗剪抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力。 三项强度中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。抗剪强度约为抗压强度的 10%40%， 抗拉强度仅是抗压强度的 2%16%。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石（岩体）稳定性的指标，是 对岩石（岩体）的稳定性进行定量分析的依据。 2.岩石的分级 (二）土体的工程地质性质 1.

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