工程巖土學(xué)【稀缺資源路過別錯(cuò)過】

1、 工程巖土學(xué)工程巖土學(xué) 講課內(nèi)容 第1章 概述 第2章 土的形成及基本特征 第3章 粘土礦物的基本結(jié)構(gòu) 第4章 粘土礦物的性質(zhì) 第5章 粘土礦物的成因與分布 第6章 粘土礦物熱分析與紅外光譜分析 第7章 粘土礦物掃描電鏡、電子探針、能譜分析 第8章 粘土礦物化學(xué)分析與同位素分析 第9章 巖體力學(xué)性質(zhì) 第10章 巖石地下工程 第11章 巖石邊坡工程 第12章 巖石地基工程 第13章 巖石力學(xué)研究新進(jìn)展 第1章 概述概述 1.1 定義定義 工程巖土學(xué)工程巖土學(xué)主要是研究巖土體的工程主要是研究巖土體的工程 地質(zhì)性質(zhì)及其形成，區(qū)域分布特征及巖土地質(zhì)性質(zhì)及其形成，區(qū)域分布特征及巖土 性質(zhì)改良措施，以適應(yīng)

2、各類工程建筑的要性質(zhì)改良措施，以適應(yīng)各類工程建筑的要 求。求。 在工程地質(zhì)學(xué)的各學(xué)科中。最重要的理論在工程地質(zhì)學(xué)的各學(xué)科中。最重要的理論 基礎(chǔ)乃是工程巖土學(xué)?；A(chǔ)乃是工程巖土學(xué)。 1.2 研究對象和研究內(nèi)容研究對象和研究內(nèi)容 對象對象建筑地基（如房基，壩基，路基）、建筑地基（如房基，壩基，路基）、 建筑環(huán)境（如地下硐室圍巖，斜坡工程）、建筑建筑環(huán)境（如地下硐室圍巖，斜坡工程）、建筑 材料（如土料，石料）的巖土體。材料（如土料，石料）的巖土體。 內(nèi)容內(nèi)容研究巖土工程地質(zhì)性質(zhì)（物理，力學(xué)研究巖土工程地質(zhì)性質(zhì)（物理，力學(xué) 性質(zhì)）、研究巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的形成和性質(zhì)）、研究巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的形成和分布規(guī)

3、分布規(guī) 律律、研究巖土工程地質(zhì)性質(zhì)指標(biāo)的測試方法和測、研究巖土工程地質(zhì)性質(zhì)指標(biāo)的測試方法和測 試技術(shù)、研究巖土和巖土體的工程地質(zhì)分類、研試技術(shù)、研究巖土和巖土體的工程地質(zhì)分類、研 究巖土工程地質(zhì)性質(zhì)在自然因素或人類工程活動究巖土工程地質(zhì)性質(zhì)在自然因素或人類工程活動 影響下的影響下的變化規(guī)律變化規(guī)律，并預(yù)測這種變化對各種建筑，并預(yù)測這種變化對各種建筑 物的危害、研究改善不良巖土性質(zhì)的物的危害、研究改善不良巖土性質(zhì)的原則和方法。原則和方法。 1.2 工程巖土學(xué)發(fā)展及動向工程巖土學(xué)發(fā)展及動向 發(fā)展發(fā)展在我國工程巖土學(xué)發(fā)展大體可分在我國工程巖土學(xué)發(fā)展大體可分 三個(gè)階段：三個(gè)階段：第一階段第一階段（50

4、年代及以前）松軟年代及以前）松軟 土，粒度成分與其性質(zhì)的關(guān)系。土，粒度成分與其性質(zhì)的關(guān)系。第二階段第二階段 （6070年代）研究土，研究土的化學(xué)成分年代）研究土，研究土的化學(xué)成分 和礦物成分與土的工程性質(zhì)之間的關(guān)系。和礦物成分與土的工程性質(zhì)之間的關(guān)系。第第 三階段三階段（80年代以后）有極大發(fā)展，土的結(jié)年代以后）有極大發(fā)展，土的結(jié) 構(gòu)，構(gòu)造，土體和巖體的工程性質(zhì)的深入研構(gòu)，構(gòu)造，土體和巖體的工程性質(zhì)的深入研 究究 動向動向1 加強(qiáng)對巖土力學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)研究，即運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、加強(qiáng)對巖土力學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)研究，即運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、 物理、化學(xué)等最新理論研究力學(xué)性質(zhì)的本質(zhì)，注意地質(zhì)學(xué)與力物理、化學(xué)等最新理

5、論研究力學(xué)性質(zhì)的本質(zhì)，注意地質(zhì)學(xué)與力 學(xué)的結(jié)合。學(xué)的結(jié)合。 2 重視巖土宏觀和微觀的研究，巖土體類型的合理劃重視巖土宏觀和微觀的研究，巖土體類型的合理劃 分。分。 3 大力發(fā)展和引進(jìn)現(xiàn)代測試技術(shù)，室內(nèi)和現(xiàn)場原位測大力發(fā)展和引進(jìn)現(xiàn)代測試技術(shù)，室內(nèi)和現(xiàn)場原位測 試結(jié)合。試結(jié)合。 4 加強(qiáng)巖土動力性質(zhì)的研究，注意動，靜性質(zhì)的對比。加強(qiáng)巖土動力性質(zhì)的研究，注意動，靜性質(zhì)的對比。 5 加強(qiáng)對特殊建筑地基或建筑環(huán)境的巖土體和某些特加強(qiáng)對特殊建筑地基或建筑環(huán)境的巖土體和某些特 種巖土的研究。種巖土的研究。 6 加強(qiáng)巖土工程地質(zhì)研究中的數(shù)學(xué)分析，計(jì)算機(jī)的廣加強(qiáng)巖土工程地質(zhì)研究中的數(shù)學(xué)分析，計(jì)算機(jī)的廣 泛應(yīng)用。

6、泛應(yīng)用。 7 加強(qiáng)深部的綜合研究，對性質(zhì)，結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，地下加強(qiáng)深部的綜合研究，對性質(zhì)，結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，地下 水，壓力，穩(wěn)定性等綜合研究。水，壓力，穩(wěn)定性等綜合研究。 8 對環(huán)境巖土工程學(xué)的研究大大加強(qiáng)。對環(huán)境巖土工程學(xué)的研究大大加強(qiáng)。 第2章 土的形成及基本特征 2.1 概述概述 土體土體指與工程建筑物的變形和穩(wěn)定相指與工程建筑物的變形和穩(wěn)定相 關(guān)的第四紀(jì)或新第三紀(jì)以來的地質(zhì)體。關(guān)的第四紀(jì)或新第三紀(jì)以來的地質(zhì)體。 土和土體的形成土和土體的形成外動力地質(zhì)作用和內(nèi)外動力地質(zhì)作用和內(nèi) 動力地質(zhì)作用。周而復(fù)始，石變土，土變石。動力地質(zhì)作用。周而復(fù)始，石變土，土變石。 土和土體的演變土和土體的演變從形成到現(xiàn)

7、在，都是從形成到現(xiàn)在，都是 經(jīng)過非常復(fù)雜的變化過程，土的成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)經(jīng)過非常復(fù)雜的變化過程，土的成分和結(jié)構(gòu)構(gòu) 造也隨之變化，性質(zhì)也隨之變化。在演變的不造也隨之變化，性質(zhì)也隨之變化。在演變的不 同階段，土體就表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。同階段，土體就表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。掌握了不掌握了不 同類型土體的形成和演變規(guī)律后，同類型土體的形成和演變規(guī)律后，便可了解它便可了解它 們可能具有哪些特征，便可預(yù)測土體在自然或們可能具有哪些特征，便可預(yù)測土體在自然或 人為因素影響下，可能產(chǎn)生哪些變化。人為因素影響下，可能產(chǎn)生哪些變化。 2.2 主要成因類型土體的基本特征 2.2.1 殘積土體的工程地質(zhì)特征 未經(jīng)搬運(yùn)留于原地的土

8、體。 在接近寬廣的分水嶺地帶或平緩的斜坡地帶廣泛發(fā)育。 氣候，母巖是主要影響因素。 干旱地區(qū)（礫石類土）、半干旱地區(qū)（有點(diǎn)粘土，但含可溶 鹽類如碳酸鈣，硫酸鈣等影響工程地質(zhì)性質(zhì)，地下水常呈堿 性易形成水云母組粘土礦物）、潮濕而溫暖地區(qū)易形成蒙脫 石、潮濕而炎熱地區(qū)易形成倍半氧化物。故干旱潮濕地區(qū)， 土的顆粒組成由粗變細(xì)，土的類別從礫石類土過渡到砂類土、 亞砂土、亞粘土、粘土。 母巖影響有酸性火成巖的殘積土含較多的粘性礦物，多為亞 粘土或粘土，如果石英多時(shí)，易形成亞砂土。中性或基性火 成巖易形成亞粘土。沉積巖易形成粘土，細(xì)砂土砂礫土等， 成分與母巖相同。 殘積土體的厚度在垂直和水平方向變化較大，

9、在寬廣的分水 嶺地帶或平緩的斜坡地帶，厚度較大，反之較小。 殘積土體的表部孔隙率大，強(qiáng)度低，壓縮性高。下部為夾碎 石或砂粒的粘性土，或是孔隙為粘性土充填的碎石土，砂礫 土，其強(qiáng)度較高。 2.2.2 坡積土體的工程地質(zhì)特征 經(jīng)雨水或雪水的片流搬運(yùn)，順坡移動堆積而成。 物質(zhì)成分與斜坡上的殘積物一致，坡積土體與 殘積土體往往呈過渡狀態(tài)，工程性質(zhì)也很相似。 影響因素是氣候和母巖 干旱和半干旱地區(qū)，植被不發(fā)育，平時(shí)干燥， 能形成較厚的坡積土體。粒度成分在垂直和水 平方向上有明顯的分選性和成層性，下粗上細(xì)。 潮濕氣候條件下，由于植被發(fā)育，坡積土體不 發(fā)育，但土層結(jié)構(gòu)特征是相似的。 2.2.3 洪積土體的工

10、程地質(zhì)特征洪積土體的工程地質(zhì)特征 山洪帶來的碎屑物質(zhì)，在山口的出口地方堆積而成。 發(fā)育在干旱和半干旱地區(qū)，如華北和西北地區(qū)。 形成洪積扇和洪積裙。 為建筑提供了有力的地形條件。 上部粗碎屑土強(qiáng)度高，壓縮性小，為良好地基，但其孔隙大，故易 壩下滲漏。該處水量豐富。 中部為砂土分布地段，開挖基坑時(shí)，細(xì)砂土可能形成流砂。 下部為粘性土地帶，地形坡度變緩，地下水埋藏較淺，地表易形成 泉，形成湖泊，該地帶土層潮濕，植物茂盛，可形成泥炭層，工程 地質(zhì)性質(zhì)極差。無泥炭層時(shí)，由于強(qiáng)度低，建筑物可能長期下沉。 粘土層中含有大量可溶鹽類，干燥時(shí)強(qiáng)度高，遇水鹽類溶解，強(qiáng)度 降低，地基條件惡劣。 洪積土體示意圖 2.

11、2.4 湖積土體的工程地質(zhì)特征 2.2.5 沖積土體的工程地質(zhì)特征 n河流水作用，將碎屑物質(zhì)搬運(yùn)堆積在河谷內(nèi)。 n沖積土體一般分為三個(gè)相。 n河床相：沖積土一般為砂土及礫石類土，下粗上細(xì)，成分較復(fù)雜，磨圓度 較好（與洪積區(qū)別），在山區(qū)河床沖積土厚度不超過10米，平原地區(qū)河床 沖積土厚度一般超過幾十米。古河床相為良好地基，現(xiàn)代則工程性質(zhì)差。 n河漫灘相：洪水期河水將細(xì)粒懸浮物質(zhì)帶到河漫灘上沉積而成，一般為亞 砂土、亞粘土或粘土。覆蓋于河床相沖積土之上，形成漫灘，階地，沖積平 原等地表，常為各種建筑物的地基。 n牛軛湖相：廢河道形成的牛軛湖中沉積下來的松軟土。一般為含有大量有 機(jī)質(zhì)的亞粘土，亞砂土

12、和細(xì)砂土。沒有清楚的層理，承載力低。 n河口沖積土一般是一套淤泥質(zhì)粘土，亞粘土或淤泥，形成河口三角洲，河 口沖積土往往作為港口建筑物的地基。 河床相沖積土示意圖 土的工程地質(zhì)性質(zhì)在土的 形成過程中已經(jīng)基本形成 wp塑限 第3章 粘土礦物的基本結(jié)構(gòu) u3.1 基本結(jié)構(gòu)單元 l 硅氧四面體最穩(wěn)定的基本結(jié)構(gòu)單元（sio44-） 三個(gè)底氧，一個(gè)頂氧，每個(gè)氧各帶一個(gè)負(fù)電荷。 l 四面體片硅氧四面體分布在一個(gè)平面內(nèi)，平面上呈六方 網(wǎng)格狀，分子式為si4o10 4-。 l 八面體與八面體片是由兩層氧離子或氫氧離子緊密堆積 而成，大陽離子位于其中，可獨(dú)立存在。 l 三八面體就是八面體陽離子配位位置全部被陽離子

13、 （mg 2+ ,fe 2+ 等）充填。如水鎂石（3/3占位）。 l 二八面體就是八面體陽離子配位位置只有三分之二被陽 離子（al 3+ ,fe 3+ 等）充填。如三水鋁石（2/3占位） 。 3.2 基本結(jié)構(gòu)層 基本結(jié)構(gòu)層四面體片與八面體片的相互 結(jié)合構(gòu)成了層狀構(gòu)造硅酸鹽礦物的基本結(jié)構(gòu) 層?？煞譃?：1層型和2：1層型兩個(gè)基本類 型。 1：1層型由一個(gè)四面體片與一個(gè)八面體 片（可二八或三八面體）結(jié)合而成。有五層 原子面，三陰兩陽。 2：1層型由兩個(gè)四面體片與一個(gè)八面體 片（可二八或三八面體）結(jié)合而成。 白云母的結(jié)晶構(gòu)造2：1 層型二八面體層狀構(gòu)造硅鹽 3.3 層間域、層間物、單位構(gòu)造和層電荷

14、層間域相鄰的基本結(jié)構(gòu)層之間的空間。 代號用。 層間物存在于層間域中的物質(zhì)稱此。層 間物可以是水，陽離子或氫氧化物八面體片 （綠泥石礦物獨(dú)有）。 單位構(gòu)造基本結(jié)構(gòu)層與層間域組成的層 狀體稱此。其高度用d0表示。 層電荷層間物陽離子所帶有的電荷。 3.3 有序無序和多型 有序全部點(diǎn)陣都作有秩序有規(guī)律的分布。 分短程有序和長程有序。 無序結(jié)晶過程中熱擾動或晶體的快速生 長會使原子或離子隨機(jī)地占據(jù)任何可能地結(jié) 構(gòu)位置，形成無序結(jié)構(gòu)。 多型成分相同地物質(zhì)在不同的物理化學(xué) 條件下形成不同結(jié)構(gòu)，由此形成的晶體稱為 該成分的同質(zhì)多象變體，或稱多型。 第4章 粘土礦物的性質(zhì) 4.1 概述 粘土礦物的性質(zhì)一般是指

15、粘土礦物的吸附性、離子交換性、 膨脹性、分散性、凝聚性、綢性、粘性、觸變性和可塑性。 4.1.1 粘土礦物的電荷 構(gòu)造電荷（永久電荷）礦物晶格中的離子替代產(chǎn)生電荷。 如硅氧四面體中的硅（si4+）被三價(jià)鋁（al3+）替代。構(gòu)造電 荷大部分是分布在粘土礦物晶層的層面上。 表面電荷（可變電荷）粘土礦物表面的化學(xué)變化或表面 離子吸附作用產(chǎn)生的電荷（可正可負(fù)h oh）。 破鍵，同晶置換作用，水化解離作用（次生二氧化硅表 面與水作用，形成偏硅酸h2s1o3），選擇性吸附作用 （caco3在naco3水溶液中，只吸附co2-3,帶負(fù)電，在cacl 水溶液中，只吸附co2 ）。 電荷零點(diǎn)（zpc）使礦物表面

16、的電荷為零時(shí)介質(zhì)的ph值。 1 2 3 2 1 1 高嶺石 kaolinite 因首先發(fā)現(xiàn)于我國江西省景德鎮(zhèn)的高嶺而得名。 與地開石，珍珠陶土同為al4si4o10(oh)8的多型變 體。單斜或三斜晶系。鏡下呈細(xì)小的假六方片狀， 通常呈土塊塊體產(chǎn)出。純凈者白色，常因含有各種 雜質(zhì)而染有不同顏色。含有機(jī)質(zhì)呈黑色。光澤暗淡。 硬度近于1，斷口平坦?fàn)?。比?.6左右。干燥時(shí)粘 舌，以手易捏成粉末，潮濕時(shí)具有可塑性。主要時(shí) 外生成因的，是正長石、云母等鋁硅酸鹽礦物的風(fēng) 化產(chǎn)物。此外，還有熱液交代成因，為某些低溫?zé)?液礦床的圍巖蝕變的產(chǎn)物。是陶瓷和電瓷工業(yè)的重 要材料，在造紙、橡膠、油漆等工業(yè)中做充填物

17、 2 蒙脫石 montmorillonite 成分（naca)0.33(al,mg)2si2o10(oh) 2nh2o, 水的含量變化很大。單斜晶系。通常呈土狀塊 體。白色，有時(shí)帶淺紅、淺綠色。光澤暗淡。 硬度1。比重約為2。吸水性很強(qiáng)。吸水后其體 積能膨脹增大幾倍到十幾倍，具有很強(qiáng)的吸附 力和陽離子交換性能。是彭潤土和漂白土的主 要組成成分。主要是火山凝灰?guī)r經(jīng)風(fēng)化作用的 產(chǎn)物。用于石油、紡織、橡膠。陶瓷工業(yè)。 3 伊利石 illite 成分k1al2(al,si)si3o10(oh) 2nh2o。 水的含量變化很大。單斜晶系。常呈鱗片狀 塊體。白色。具膨脹性和可塑性。是火成巖、 云母片巖、片

18、麻巖等巖石中的云母的風(fēng)化產(chǎn) 物。可作為粗質(zhì)陶瓷的材料。 4 蛭石 vermiculite 成分(mg,fe,al)3(si,al)4o10(oh)24h2o, 常變化不定。單斜晶系。通常呈片狀。褐色。 黃褐色或古銅色。油脂光澤。硬度11.5。 片狀解理平行001完全，薄片具撓性，有時(shí) 具彈性。比重2.4-2.7。燒灼后呈銀白色，體 積可膨脹1825倍，是黑云母、金云母等礦 物或熱液蝕變的產(chǎn)物。是良好的隔熱、隔音 材料。此外，可作為橡膠、塑料、油漆等工 業(yè)的充填料、滑潤劑和涂飾材料。 4 石英quartz 有低溫和高溫石英，573870度之間， 一般是指低溫石英。三方晶系，晶體呈六方 柱體，柱面

19、上有橫紋，雙晶普遍。呈晶簇或 粒狀、塊狀集合體。顏色不一（無色，乳白 色，紫色，淺玫瑰色，煙黃色和暗褐色）。 玻璃光澤，斷口呈油脂光澤，硬度7。斷口貝 殼狀，比重2.65-2.66。具旋光性和壓電性， 分布極廣。在礫石類土，砂土，粉土中常見。 是我們研究生應(yīng)該掌握的一種礦物。 4.1.2 擴(kuò)散雙電層理論 電動電位 熱力學(xué)電位 4.1.3 水化作用 極性水分子簇集在陽離子周圍，形成水化 陽離子，水化半徑愈小的陽離子，靠近粘土 礦物顆粒表面（粘土表面）的程度愈高，一 般順序?yàn)椋憾r(jià)陽離子cs+ rb + nh4 + k + na + li + 4.1.4 陽離子固定作用 陽離子的永久吸附。固定作用

20、發(fā)生。不同 礦物中最優(yōu)先吸附的陽離子不同，如蒙皂石 礦物中k + ，此時(shí)k + 將不再是擴(kuò)散帶中的部 分離子，也不再是離子的可膨脹成分的組成 部分。 4.1.5 表面積 外表面積和內(nèi) 表面積都可以 測定（n2法 脫氣、低溫真 空、吸附法）。 總表面積外 表面積內(nèi)表 面積。 4.2 吸附性 吸附性指粘土礦物截留或吸附固體、氣體、液 體集溶于液體中的物質(zhì)的能力。分三種： 物理吸附分子間引力或氫鍵引力產(chǎn)生的吸附。 是表面分子具有表面能，粘土溶液具有大的比表面， 故具有大的吸附性。物理吸附是可逆的。 化學(xué)吸附化學(xué)鍵力產(chǎn)生的吸附。 離子交換吸附粘土礦物表面上的離子和溶液 中的同號離子發(fā)生的交換作用。最常

21、見的是，ca 2 + 、mg 2 + 、h + 、k + 、nh4 + 、na +和al 3 + 陽離 子以及so4 2 、cl 、po3 2 和no3 4.3 膨脹性 膨脹性和粘土礦物的親水性有關(guān)，而親水性 是因?yàn)檎惩恋V物的水合作用。即表面的水合 作用、交換性陽離子的水合作用。 4.3.1 粘土礦物中的水 結(jié)合水 吸附水 層間水 沸石水 4.3.2 粘土礦物膨脹機(jī)理 表面水化（晶格膨脹）內(nèi)外表面上的水分子吸 附作用而引起的。 滲透水化（滲透膨脹）由于晶層之間的陽離子 濃度大于溶液內(nèi)的陽離子濃度，因此，水發(fā)生濃差 擴(kuò)散，進(jìn)入層間，增加晶層間距，從而形成擴(kuò)散雙 電層。（為主要膨脹） 毛細(xì)管作用

22、4.3.3 影響粘土礦物水化膨脹因素 晶體部位不同，水化膜厚度不同 礦物種類不同，水化作用強(qiáng)弱不同 交換陽離子不同，水化程度不同 4.4 粘土膠體的流 變性質(zhì) 粘土顆粒結(jié)合的幾 何形態(tài)分三種：面 面（ff）、邊 面（ef）、邊邊 （ee） 形成凝聚作用和絮 凝作用（網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)） 分散作用和反絮凝 作用 4.5 粘土有機(jī)質(zhì)相互作用 一般作用力弱，只產(chǎn)生物理吸附。 極性有機(jī)分子或離子化有機(jī)分子形成 粘土有機(jī)復(fù)合體。成鍵作用有： 氫鍵、離子偶極力、有機(jī)分子與水化陽離 子之間的“水橋”成鍵、陽離子交換、陰 離子交換。 高嶺石、蒙脫石、離子有機(jī)化合物、粘土 聚合物。 第5章 粘土礦物的成因與分布 1 風(fēng)化

23、作用（風(fēng) 化粘土礦物） 2 熱液、溫泉作 用（蝕變粘土礦 物） 3 沉積作用、成 巖作用（自生粘 土礦物、成巖粘 土礦物） 5.1 風(fēng)化粘土礦物 5.1.1風(fēng)化作用 物理風(fēng)化作用 化學(xué)風(fēng)化作用（水解作用、陽離子交換作用） 生物風(fēng)化作用（機(jī)械、化學(xué)） 5.1.2 影響風(fēng)化粘土礦物形成的因素 氣候、 地形、 地質(zhì) 5.1.3 風(fēng)化殘積粘土巖 風(fēng)化殘積高嶺石粘土（酸性火成巖及其變質(zhì)巖）、風(fēng)化 殘積蒙脫石粘土（火山巖及凝灰?guī)r） 5.1.4 土壤 在風(fēng)化產(chǎn)物（母質(zhì)）的基礎(chǔ)上經(jīng)過成土作用逐漸發(fā)育起來 的，是在氣候、生物、母質(zhì)、地形等因素綜合影響下形成的， 生物起主導(dǎo)作用。 5.2.1粘土的沉積作用 機(jī)械、

24、化學(xué)和生物沉積作用，方式主有： 絮凝作用、淤積作用、吸附作用、濁積和靜 水沉積 5.2.2自生粘土礦物 碎屑粘土礦物，自生粘土礦物是指在 沉積盆地沉積過程中形成的礦物（如伊利 石）。 5.2.3 現(xiàn)代沉積物中的粘土礦物 海洋、河流、湖泊等 5.2 自生粘土礦物 5.3 成巖粘土礦物 5.3.1 成巖作用 是指發(fā)生在沉積物有效埋藏（與上覆水體脫離） 之后至變質(zhì)作用前的所有變化和作用。 類型有膠結(jié)作用、交代作用、溶蝕作用、重結(jié)晶 作用、礦物的多形轉(zhuǎn)變、壓實(shí)作用、壓溶作用、不 一致溶解作用、沉積后礦物的形成等作用。每種作 用類型都有相應(yīng)的粘土礦物形成。 5.3.2 成巖作用過程中的粘土礦物轉(zhuǎn)變 頁巖

25、、砂巖 5.3.3 遷積粘土巖 蒙脫石泥巖、伊利石粘土巖 5.4 蝕變粘土礦物 5.4.1 熱液作用 巖漿熱液、地下水熱液和變質(zhì)熱液把深部 的礦質(zhì)及分散在巖石中的成礦元素溶解出來 攜帶到一定的構(gòu)造巖石中并沉淀。 5.4.2 蝕變作用與蝕變粘土礦物 圍巖在熱液作用下所發(fā)生的種種變化叫做 圍巖蝕變，蝕變粘土礦物就是蝕變作用的產(chǎn) 物。 滑石、葉臘石、高嶺石、迪開石、蒙皂石、 伊利石、綠泥石等 第6章 粘土礦物熱分析與紅外光譜分析 l6.1 概述 l 熱分析是在程序控制溫度下，測量物 質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 l 熱分析主要用于研究物理變化（晶形轉(zhuǎn)變、 熔融、升華和吸附等）和化學(xué)變化（脫水、

26、 分解、氧化和還原等）。 l熱分析不僅能提供熱力學(xué)參數(shù)，而且還能 給出一定參考價(jià)值的動力學(xué)數(shù)據(jù)。 l熱分析在今天的粘土礦物學(xué)中的主要應(yīng)用 是粘土混合樣品的定性分析和定量分析。 6.2 熱分析方法 l熱分析方法很多，國際熱分析協(xié)會（icta 歸納為九類十七種），其中熱重法、差熱 分析和差示掃描量熱法應(yīng)用最廣。 l6.2.1差熱分析（dta） l 應(yīng)用最廣，其原理是將一種被研究的礦 物與另一種參比物質(zhì)（具熱惰性）在同一 條件下，按一定程序控制的速度加熱或冷 卻。 圖中熱效應(yīng)面 積s，熱效應(yīng) 的幅度線段ca， 半高度線段fg， 對稱程度i線 段cd/線段cb， 等都是粘土礦 物差熱分析和 鑒定的重要

27、參 數(shù)。 l6.2.2 熱重法（tg） l 原理是在程序控制溫度下，測量物質(zhì)質(zhì)量 與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 l 儀器熱重分析儀 l 分析和計(jì)算從熱重全線可得到樣品組成、 熱穩(wěn)定性、熱分解溫度、熱分解產(chǎn)物和熱動 力學(xué)等有關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)還可獲得樣品質(zhì)量變 化率與溫度或時(shí)間的關(guān)系曲線，即微商熱重 曲線（dtg曲線）。 6.2.3 差示掃描量熱法（dsc） l 原理將樣品和參比物由兩個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān) 控，一個(gè)控制溫度，同時(shí)升溫或降溫 ；另一個(gè)用 于補(bǔ)償樣品和參比物之間所產(chǎn)生的溫差，使樣品 和參比物的溫度保持相同，這樣就可以根據(jù)補(bǔ)償 的功率直接求熱流率。 l 儀器掃描量熱儀 l 分析和計(jì)算根據(jù)dsc曲線的特

28、點(diǎn)，峰的位置， 形狀，數(shù)目與樣品性質(zhì)有關(guān)。dsc曲線可以用來 定性地表征和鑒定粘土樣品，也可以用來定量地 估計(jì)參與反應(yīng)的物質(zhì)的量。 6.3 樣品預(yù)處理 l 陽離子飽和處理 l 雙氧水（h2o2）處理 l 有機(jī)試劑處理 l 無機(jī)鹽處理 l 特殊化學(xué)處理 6.4 粘土礦物紅外光譜分析 l6.4.1 概述 l 粘土樣品多是粘土礦物與非粘土礦物的 混合物，不僅成分復(fù)雜，而且顆粒細(xì)小 （小于2m），用一般的常規(guī)方法進(jìn)行分 析比較困難，而用紅外光譜法，不需要進(jìn) 行單礦物分離，一次測譜便可以獲得幾種 主要礦物的特征吸收峰，根據(jù)這些特征吸 收峰的位置、形狀和強(qiáng)度，便可以確定樣 品中的礦物種屬及其各自的相對含量

29、。 l6.4.2 原理 6.4.3 樣品制備 l研磨 l去除有機(jī)質(zhì)（雙氧水煮沸） l堿金屬鹵化物壓片（nacl,kcl等） l沉降膜 6.5 紅外光譜的定性分析 l 因?yàn)槊糠N粘土礦物都有自己的特征吸收 帶，也即紅外光譜與粘土礦物具有嚴(yán)格的 對應(yīng)關(guān)系。 l 方法可靠 l 操作簡便 l 分析快速 l 用樣較少 6.6 紅外光譜的定量分析 l1 通過特征吸 收峰的強(qiáng)度來 進(jìn)行定量分析， 測定吸光度a， 得出樣品的濃 度。 l2 工作曲線法 用純高嶺石，含量從3100配 置一系列標(biāo)準(zhǔn)樣品，獲得一系列不同峰 高的紅外光譜圖，未測樣品，可在相同 的實(shí)驗(yàn)條件下測出光譜圖，然后對比， 即可得出其高嶺石含量。

30、第7章 粘土礦物掃描電鏡、電子探 針、能譜分析 l 7.1 掃描電鏡 l 特點(diǎn)： l 景深大，立體感強(qiáng) l 放大倍數(shù)大且連續(xù)可調(diào) l 制樣簡單，樣品少，污染輕 l 樣品室大 l 原理： l 利用二次電子或背散射電子儀獲得 樣品表面的形貌圖像 。 l 儀器： l 日本生產(chǎn)的sirion 200場發(fā)射掃描 電子顯微鏡。 l7.2 電子探針 l 特點(diǎn)： l 分析元素范圍廣 l 分析靈敏度高0.001 l 定量分析精度高 l 準(zhǔn)確的定位分析 l 制樣簡單，損傷小 l 原理： l 利用特征x射線以獲得試樣分析區(qū)域內(nèi)的化學(xué) 成分 l l7.3 能譜分析 l 特點(diǎn)： l 分析元素范圍廣 l 檢測效率高 l

31、譜圖直觀、便于進(jìn)行定性、定量分析 l 對于較粗糙樣品的測試較理想 l 靈敏度低于電子探針0.1%-0.01% l 原理： l 不同元素的特征x射線的波長和能量完全不同。 l 8.1 概述 盡管成分分析的方法很多（如x射線 衍射、熱分析、紅外光譜。電子探針和 能譜分析），但化學(xué)分析仍然需要，它 是除得到成分外，也是計(jì)算礦物結(jié)構(gòu)式 的唯一方法，并且 是八面體占位陽離子 的類型和比例測定的最好方法，它還可 以進(jìn)一步對礦物進(jìn)行詳細(xì)劃分（如伊利 石和綠泥石） 第8章 粘土礦物化學(xué)分析與同位素分析 8.2 樣品制備 研磨（盤式研磨機(jī)） 樣品選擇（塊狀還是單礦物） 陽離子飽和 8.3 分析 元素分析（方法較

32、多，如中子活化等） 亞鐵分析 離子交換容量分析 陽離子交換容量（cec）分析也即礦物所帶的負(fù)電荷的總 量（四種方法）。 陰離子交換容量（aec）分析也即礦物所帶的正電荷的總 量（二種方法）。 全分析 結(jié)構(gòu)式計(jì)算（雜質(zhì)鑒定、去除雜質(zhì)、雜質(zhì)校正） 淮南劉莊煤礦原狀土化學(xué)成分全分析成果表淮南劉莊煤礦原狀土化學(xué)成分全分析成果表 樣 品 原 號 sio2 tfe2o 3 al2o3tio2caomgop2o5mnok2ona2ofeoh2o+ 燒失 量 粉質(zhì) 粘土 65.25.9815.30.691.891.810.070.102.371.300.414.575.24 粉土73.43.3911.10.5

33、62.521.380.110.052.012.160.872.233.40 粉質(zhì) 粘土 65.73.7111.60.605.471.890.130.072.231.991.042.656.62 粉土68.74.0211.50.653.921.690.120.072.151.910.952.815.23 粉質(zhì) 粘土 60.64.1412.30.617.352.290.130.072.471.621.653.408.57 粉質(zhì) 粘土 67.44.9213.90.681.941.960.140.052.771.571.563.534.63 粉質(zhì) 粘土 69.24.7413.40.712.121.53

34、0.100.052.281.601.033.924.30 粘土66.55.7214.70.711.351.780.080.092.451.450.654.565.06 粉質(zhì) 粘土 68.05.9114.90.710.931.290.090.162.571.240.103.874.06 11粘土63.96.8216.40.770.872.210.130.072.951.190.524.574.58 8.4 主要粘土礦物的化學(xué)特征 8.5 根據(jù)粘土樣品的化學(xué)成分確定粘土礦 物類型 粘土礦物化學(xué)成分分布圖粘土礦物化學(xué)成分分布圖 8.6 粘土礦物同位素分析 8.6.1 概述 發(fā)展較晚，但前景廣闊，可解

35、決礦物、 泥巖，砂巖的成巖作用溫度、時(shí)代和范圍、 地層水的成因和演化歷史。 粘土礦物同位素分析主要有氧同位素分 析、氫同位素分析和銣鍶同位素分析。 8.6.2 分析方法 8.7 粘土礦物的k/ar同位素年代分析 8.8 粘土礦物的粘土礦物的rb-sr同位素年代分析同位素年代分析 第9章 巖體力學(xué)性質(zhì) 9.1 概述 巖石性質(zhì)的了解和巖石的基本鑒定 巖石的主要物質(zhì)成分 巖石的結(jié)構(gòu) 巖石的地質(zhì)成因分類 巖石的各種試驗(yàn) 各種巖石的物理性質(zhì)、水理性質(zhì)和熱電性質(zhì)一覽表 巖石 名稱 容重 （kn/m3 ） 比重孔隙率 （%） 吸水率 （） 飽水 率 飽水系 數(shù) 軟化系數(shù)線膨脹系 數(shù) 電阻率 （m） 花崗巖

36、23.028.02.502.840.54.00.14.00.840.550.720.970.61.03102106 閃長巖25.229.62.603.100.185.00.35.00.540.590.600.80104105 輝長巖25.529.82.703.20.294.00.54.00.51.0103106 玢 巖24.028.62.602.902.15.00.41.70.780.811.9103104 安山巖23.027.02.402.801.14.50.34.50.420.830.810.912104 玄武巖25.031.02.502.700.57.20.32.80.390.69101

37、.3107 凝灰?guī)r22.925.02.502.701.57.50.57.50.520.862103105 砂 巖22.027.12.602.751.628.00.29.011.990.580.600.9716.4108 礫 巖24.026.62.672.710.810.00.32.40.500.962103104 頁 巖23.026.22.572.770.410.00.53.20.240.740.91.5202103 石灰?guī)r 23.027.72.402.800.527.00.14.50.250.360.700.940.63.050107 白云巖 28.02.702.900.325.00.13.

38、00.920.800.831.02.03.5102108 片麻巖23.030.02.633.010.72.20.10.70.750.970.33.06.8104106 片 巖29.029.22.402.900.73.00.10.30.100.100.500.9520104 板 巖23.127.52.702.900.10.450.10.30.400.796102107 石英巖28.029.02.532.840.18.70.11.50.940.961.02.0102108 大理巖26.027.02.702.900.16.00.11.01022.5108 某些巖石的極限抗壓強(qiáng)度值某些巖石的極限抗壓強(qiáng)

39、度值 巖石名稱 極限抗壓強(qiáng)度 （mpa） 膠結(jié)不良的礫巖，各種不堅(jiān)固的頁巖、硅藻巖、石膏小于20 中等堅(jiān)硬的泥灰?guī)r、凝灰?guī)r、中等堅(jiān)硬的頁巖、軟而有裂縫的石灰?guī)r2040 鈣質(zhì)膠結(jié)的礫巖、裂隙發(fā)育的泥質(zhì)砂巖、堅(jiān)固的頁巖、泥灰?guī)r4060 硬石膏、泥灰質(zhì)石灰?guī)r、云母及砂質(zhì)頁巖、泥質(zhì)砂巖、角礫狀花崗巖6080 微裂隙發(fā)育的花崗巖、片麻巖、正長巖、蛇紋巖、致密灰?guī)r、硅質(zhì)膠結(jié)的礫巖、砂巖、砂 質(zhì)灰?guī)r、頁巖等 80100 白云巖、堅(jiān)固石灰?guī)r、大理巖、石灰質(zhì)膠結(jié)的致密砂巖、堅(jiān)固的硅質(zhì)頁巖100120 粗?；◢弾r、非常堅(jiān)固的白云巖、蛇紋巖、石灰質(zhì)膠結(jié)的礫巖、硅質(zhì)膠結(jié)的砂巖120140 微風(fēng)化安山巖和玄武巖、片麻巖

40、、非常堅(jiān)固的石灰?guī)r、硅質(zhì)膠結(jié)的礫巖、粗面巖140160 中?；◢弾r、堅(jiān)固的片麻巖、輝綠巖、玢巖、堅(jiān)固的粗面巖、中粒輝長巖160180 非常堅(jiān)固的細(xì)?；◢弾r、花崗片麻巖、閃長巖、最堅(jiān)固的石灰?guī)r、堅(jiān)固的玢巖180200 安山巖、玄武巖、最堅(jiān)固的輝綠巖、閃長巖、堅(jiān)固輝長巖和石英巖200250 鈣納斜長石的橄欖玄武巖、特別堅(jiān)固的輝綠巖、輝長巖、石英巖及玢巖大于250 某些巖石內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力的范圍值某些巖石內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力的范圍值 巖石名稱內(nèi)摩擦角（）內(nèi)摩擦系數(shù)（tg）內(nèi)聚力（mpa） 花崗巖45601.01.731050 流紋巖45601.01.731550 閃長巖45551.01.431550 安

41、山巖40500.841.191540 輝長巖45551.01.481550 輝綠巖45601.01.732060 玄武巖45551.01.432060 砂 巖35500.71.19440 頁 巖20350.360.7230 石灰?guī)r35500.71.19440 片麻巖35550.71.43840 石英巖50601.191.732060 大理巖35500.71.191030 板 巖35500.71.19220 片 巖30500.581.19220 某些巖石的抗拉強(qiáng)度值某些巖石的抗拉強(qiáng)度值 巖石類型抗拉強(qiáng)度（mpa）巖石類型抗拉強(qiáng)度（mpa） 花崗巖410大理巖 46 輝綠巖 812 石灰?guī)r 35

42、玄武巖 78 粗砂巖 45 流紋巖 47 細(xì)砂巖 812 石英巖 79 頁巖 24 巖漿巖的分類 巖石類型酸性巖中性巖基性巖超基性巖 sio2（）656552524545 顏色淺（淺灰、黃、褐、紅）深（深灰、黑綠、黑） 主要礦物成分 產(chǎn)狀 構(gòu)造 結(jié)構(gòu) 正長石斜長石不含長石 石英、黑 云母、角 閃石 角閃石、 黑云母 角閃石、 輝石、黑 云母 輝石、角 閃石、橄 欖石 橄欖石、 輝石、角 閃石 侵 入 巖 深成巖巖基 巖株 塊狀等?；◢弾r正長巖閃長巖輝長巖橄欖巖輝 巖 淺成巖巖床 巖墻 塊狀 氣孔 等粒、似斑 狀及斑狀 花崗斑巖正長斑巖閃長玢巖輝綠巖少見 噴出巖火山錐 熔巖被 氣孔、流紋隱晶、斑

43、狀流紋巖粗面巖安山巖玄武巖少見 塊狀、氣孔玻璃質(zhì)浮巖、黑曜巖少見 沉積巖的分類沉積巖的分類 巖類結(jié)構(gòu)巖石分類名稱主要亞類及其組成物質(zhì) 碎 屑 巖 類 火 山 碎 屑 巖 粉砂結(jié)構(gòu) 粒徑（ 0.05mm 0.005mm ） 粒徑 100mm 火山集塊巖 主要由大于100mm的熔巖碎塊、火山灰塵 組成 粒徑2mm 100mm） 火山角礫巖 由熔巖碎屑、晶屑、碎屑及其它碎屑混入 物組成 粒徑2mm凝灰?guī)r 主要由火山灰組成，其中有熔巖碎屑、晶 屑、碎屑等細(xì)粒碎屑物質(zhì) 沉 積 碎 屑 巖 礫狀結(jié)構(gòu) 粒徑2mm 巖礫 角礫巖，由帶菱角的角礫經(jīng)膠結(jié)而成 礫巖，由渾圓的礫石經(jīng)膠結(jié)而成 砂巖 石英砂巖，石英（含

44、量90）、長石和 巖屑（10） 長石砂巖，石英（含量75）、長石（ 25）、巖屑（10） 巖屑砂巖，石英（含量75）、長石（ 10）、巖屑（25） 粉砂巖主要由石英、長石及粘土礦物組成 粘土巖類 泥質(zhì)結(jié)構(gòu) 粒徑0.005mm 泥巖主要由粘土礦物組成 頁巖主要由石英、長石及粘土礦物組成 化學(xué)及生 物化學(xué)巖 類 結(jié)晶結(jié)構(gòu)及生物結(jié)構(gòu) 石灰?guī)r 石灰?guī)r，方解石（含量90）、粘土礦 物（10） 泥灰?guī)r，方解石（含量7550）、粘土 礦物（2550） 白云巖 白云巖，白云石（含量10090）、方 解石（10），灰質(zhì)白云巖，白云石 （含量7550）、方解石（2550） 變質(zhì)巖的分類變質(zhì)巖的分類 巖類構(gòu)造名稱主

45、要亞類及其礦物成分 片理 狀巖 類 片麻狀片麻巖 花崗片麻巖，長石、石英、云母為主，其次為角閃石，有時(shí)含石榴子石 角閃石片麻巖，長石、石英、角閃石為主，其次為云母，有時(shí)有石榴子 石 片狀片巖 云母片巖，云母、石英為主，其次為角閃石 滑石片巖，滑石、絹云母為主，其次有綠泥石、方解石等 綠泥石片巖，綠泥石、石英為主，其次有滑石、方解石等 千枚狀千枚巖 以絹云母為主，其次有石英、綠泥石等 板狀板巖 粘土礦物、絹云母、石英、綠泥石、黑云母、白云母等 塊狀 巖類 塊狀 大理巖 石英巖 方解石為主，其次有白云石等 石英為主，有時(shí)含有絹云母、白云母等 巖石按風(fēng)巖石按風(fēng) 化程度分化程度分 類類 巖石類別風(fēng)化程

46、度野外特征 風(fēng)化程度參考指標(biāo) 壓縮波速度 vp(m/s) 波速比 kv 風(fēng)化系數(shù) kf 硬質(zhì)巖石 未風(fēng)化 巖質(zhì)新鮮，未見風(fēng)化痕跡50000.9 1.0 0.91.0 微風(fēng)化 組織結(jié)構(gòu)基本未變，僅節(jié)理面有鐵錳質(zhì)渲 染或礦物略有變色，有少量風(fēng)化裂痕 400050000.8 0.9 0.80.9 中等風(fēng)化 組織結(jié)構(gòu)部分破壞，礦物成分基本未變化， 僅沿節(jié)理面出現(xiàn)次生礦物。風(fēng)化裂隙發(fā)育。 巖體被切割成2050cm的巖塊。錘擊聲脆， 且不易擊碎，不能用鎬挖掘，巖心鉆方可 鉆進(jìn) 200040000.6 0.8 0.40.8 強(qiáng)風(fēng)化 組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞，礦物成分已顯著 變化。長石、云母已風(fēng)化成次生礦物。裂

47、隙很發(fā)育，巖體破碎。巖體被切割成 220cm的巖塊，可用手折斷。用鎬可挖掘， 干鉆不易鉆進(jìn) 100020000.4 0.6 0.4 全風(fēng)化 組織結(jié)構(gòu)已基本破壞，看尚可辨認(rèn)，并且 有微弱的殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)，可用鎬挖，干鉆 可鉆進(jìn) 50010000.2 0.4 殘積土 組織結(jié)構(gòu)已全部破壞。礦物成分除石英外， 大部分已風(fēng)化成土狀，鍬鎬易挖掘，干鉆 易鉆進(jìn)，具可塑性 50040000.9 1.0 0.91.0 微風(fēng)化 組織結(jié)構(gòu)基本未變，僅節(jié)理面有鐵錳質(zhì)渲 染或礦物略有變色。有少量風(fēng)化裂隙 300040000.8 0.9 0.80.9 中等風(fēng)化 組織結(jié)構(gòu)部分破壞。礦物成分發(fā)生變化， 節(jié)理面附近的礦物已風(fēng)化成

48、土狀。風(fēng)化裂 隙發(fā)育。巖體被切割成2050mm的巖塊， 錘擊易碎，用鎬難挖掘。巖心鉆方可鉆進(jìn) 150030000.5 0.8 0.30.8 強(qiáng)風(fēng)化 組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞，礦物成分已顯著 變化，含大量粘土質(zhì)粘土礦物。風(fēng)化裂隙 很發(fā)育，巖體破碎。巖體被切割成碎塊， 干時(shí)可用手折斷或捏碎，浸水或干濕時(shí)可 較迅速的軟化或崩解。用鎬或鍬可挖掘， 干鉆可鉆進(jìn) 70015000.3 0.5 0.3 全風(fēng)化 組織結(jié)構(gòu)已基本破壞，但尚可辨認(rèn)并且有 微弱殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可用鎬挖，干鉆可鉆 進(jìn) 3007000.1 0.3 殘積土 組織結(jié)構(gòu)已全部破壞，礦物成分已全部改 變并已風(fēng)化成土狀，鍬鎬易挖掘，干鉆易 鉆進(jìn)，具可塑

49、性 300n30；殘積 土4500 0.8 30 塊狀結(jié)構(gòu)400050000.60.82030 裂隙塊狀結(jié)構(gòu)350040000.40.61020 2 層狀結(jié) 構(gòu)巖體 層狀結(jié)構(gòu)350040000.40.61020 薄層狀結(jié)構(gòu)300035000.30.5515 軟層狀結(jié)構(gòu)250030000.40.6510 3 碎裂結(jié) 構(gòu)巖體 鑲嵌結(jié)構(gòu)300035000.30.5510 破碎結(jié)構(gòu)200030000.10.3210 層狀碎裂結(jié)構(gòu)150020000.10.315 4 散體結(jié) 構(gòu)巖體 松散結(jié)構(gòu)10002000 0.1 2 松軟結(jié)構(gòu)5001500 0.2122120.122.00.004-0.120.004

50、-0.120.010.0040.0040.9 有不影響工 程性質(zhì)的小 斷層，裂隙 稍發(fā)育，巖 體較完整， 巖芯獲得率 高 kv=0.75 0.90 有斷層， 裂隙較發(fā) 育，巖體 完整性中 等，塊狀 巖 kv=0.4 50.75 有不影響 工程性質(zhì) 的小斷層， 裂隙稍發(fā) 育，巖體 較完整， 巖芯獲得 率高 kv=0.75 0.90 有大斷層， 裂隙發(fā)育， 巖體完整性 差，巖石呈 碎塊狀，巖 芯獲得率較 低kv=0.2 0.45 有斷層，裂 隙較發(fā)育， 塊狀巖，巖 芯獲得率中 等 kv=0.45 0.75 不連續(xù) 分布 大斷層裂隙 很發(fā)育，巖 石小塊，巖 芯獲得率很 低，巖體破 碎，近似散 體kv

51、0.2 大斷層裂 隙發(fā)育， 巖石碎塊 狀，巖芯 獲得率低 kv4 堅(jiān)巖半堅(jiān) 巖,巖質(zhì)中等 到很好。 s1 巖石堅(jiān)硬， 巖質(zhì)良好 到很好。 s4 半堅(jiān)巖 軟巖，巖 質(zhì)中等到 很差。s1 半堅(jiān)巖軟 巖，巖質(zhì)中 等到很差。 s1 半堅(jiān)巖 軟巖，巖 質(zhì)中等到 很差。s1 粘粒和蒙 脫石為主， 層厚，對 滑動起控 制作用。 半堅(jiān)巖 軟巖，遇 水巖質(zhì)顯 著變壞。 s1 巖石風(fēng) 化程度 ky 新鮮（包 括輕微風(fēng) 化）0.9 1.0 弱風(fēng)化 0.750.9 半風(fēng)化 0.40.75 半風(fēng)化 0.40.75 強(qiáng)風(fēng)化0.2 0.4 強(qiáng)風(fēng)化0.2 0.4 巖壁半 風(fēng)化到 強(qiáng)風(fēng)化 全風(fēng)化 0.2 全風(fēng)化 0.95 略受

52、水的影 響0.80.95 水的影響 程度中等 0.650.8 水的影響 較大0.4 0.65 水的影響中 等到較大 0.450.65 水的影響較 大到顯著 0.40.8 部分泥 化 水的影響較 大0.40.65 水的影響 顯著0.45 泥化 水的影響 非常顯著 122120.122 0.004 0.12 0.0040.12 0. 01 0.040.0420 (2) 10-20 (2-4) 2-10 (4-20) 2-10 (4-20) 0.3-2 (20- 125) 0.3-2 (20-125) 0.3 125) 125) 0 0.3-2 (20-125) 單位抗力系數(shù)k0( /cm2) 15

53、0 0 800- 1500 150-800150-80024-15024-15024240.40.30.4 動力性質(zhì) 彈性縱波速度vp(m/s) 550 0 4500 5500 3500 4500 4000 5000 2000 3500 2500 4000 2000604060204030505020103050.8 0.7 0.8 0.6 0.7 0.55 0.65 0.5 0.6 0.45 0.55 0.25 0.35 0.4 0.5 0.35 0.45 0.18 0.25 0.40.6 凝聚力c(/cm2)83813130.310.310.30.30.380708060706070456

54、045604597.59 4.5 7.5 4.5 7.5 24.524.5022027.5 巖體壓力 (t/m2) 垂壓pc00.1b0 0.15(b+ h/2) 0 0.15(b+ h/2) 0 0.3(b+ h/2) 0 0.3(b+h/ 2) 0 0.5(b +h/2) 0 特殊考慮 側(cè)壓00000.5p0.15pc 0.3 pc 0.3 pc 特殊考慮 允許承載力r(/cm2) 50 100 25501025102551051055010 滲流量(l/min) 500200 視完整情 況 巖體風(fēng)化程度分帶及特征表2 名 稱顏色、光澤 巖石結(jié)構(gòu)的變化及破碎 情況 礦物成分的變化 情況 物

55、理力學(xué)特性的變 化情況 錘擊 聲 開挖 方法 劇風(fēng)化帶 顏色已全改 變，光澤消 失 組織結(jié)構(gòu)已完全破壞， 呈松散狀或僅外觀保持 原有巖石狀態(tài)，用手可 折斷、捏碎 除石英晶粒外， 其余礦物大部分 風(fēng)化變質(zhì)，形成 風(fēng)化次生礦物 浸水崩解，與松散 土的特性近似 啞聲 鎬 鍬 強(qiáng)風(fēng)化帶 顏色改變， 唯巖塊斷口 中心尚保持 原有顏色 外觀具原巖組織結(jié)構(gòu)， 但裂隙發(fā)育，巖體呈干 砌塊石狀，巖塊上裂紋 密布，酥松易碎 易風(fēng)化礦物均已 風(fēng)化，形成次生 礦物，但仍有部 分保持原狀礦物 特征 物理力學(xué)性質(zhì)顯著 減弱，具有某些半 堅(jiān)硬巖石的特征， 變形模量小，承載 強(qiáng)度低 啞聲 鎬 風(fēng) 鍬 弱風(fēng)化帶 表面和沿節(jié) 理

56、面大部變 色，斷口仍 保持新鮮巖 石特點(diǎn) 組織結(jié)構(gòu)完好，但風(fēng)化 裂隙發(fā)育，裂隙面分化 劇烈，裂隙間有碎屑和 泥質(zhì)充填 沿節(jié)理裂隙出現(xiàn) 次生風(fēng)化礦物 物理力學(xué)性質(zhì)減弱， 巖體的軟化系數(shù)與 承載強(qiáng)度變小，變 形模量僅及新鮮巖 石的2/31/3 發(fā)聲 不夠 清脆 爆 破 為 主 微分化帶 沿節(jié)理面略 有變色 組織結(jié)構(gòu)未變，除構(gòu)造 節(jié)理外，一般風(fēng)化裂隙 不易發(fā)覺 礦物組織未變， 僅沿節(jié)理面有時(shí) 有泥質(zhì)薄膜鐵錳 質(zhì)渲染 物理力學(xué)性質(zhì)幾乎 不變，力學(xué)強(qiáng)度略 有減弱 發(fā)聲 清脆 爆 破 9.4 地質(zhì)構(gòu)造 水平構(gòu)造 單斜構(gòu)造 褶皺構(gòu)造 裂隙和節(jié)理 斷層和斷裂 裂隙調(diào)查、統(tǒng)計(jì)和表示方法裂隙調(diào)查、統(tǒng)計(jì)和表示方法

57、為了反映裂隙的分布規(guī)律及其對巖體穩(wěn)定性的影響，需要進(jìn)行野外調(diào)查和室內(nèi) 資料整理工作，并用統(tǒng)計(jì)圖的形式把巖體裂隙的分布情況表示出來。調(diào)查裂隙時(shí)， 應(yīng)先在工點(diǎn)選擇一具有代表性的基巖露頭，對一定面積內(nèi)的裂隙，按表1331所 列內(nèi)容進(jìn)行測量，同時(shí)要注意研究裂隙的成因和填充情況。測量裂隙產(chǎn)狀的方法和 測量巖層產(chǎn)狀的方法相同。為測量方便起見，常用一硬紙片，當(dāng)裂隙面出露不佳時(shí) ，可將紙片插入裂隙，用測得的紙片產(chǎn)狀，代替裂隙的產(chǎn)狀。 編號 裂 隙 產(chǎn) 狀 長度寬度條數(shù)填 充 情 況裂隙成因類型 走向傾向傾角 1n307own37oe18o22裂隙面夾泥扭性裂隙 2n332own62oe10o15裂隙面夾泥扭性

58、裂隙 3n7oen277ow80o2裂隙面夾泥張性裂隙 4n15oen285ow60o4裂隙面夾泥張性裂隙 統(tǒng)計(jì)裂隙，有各種不同的圖式。裂隙玫瑰圖就是其中比較常用的一種。裂隙玫瑰圖可以用裂隙 走向編制，也可以用裂隙傾向編制。裂隙的發(fā)育程度，在數(shù)量上有時(shí)用裂隙率表示。裂隙率是 指巖石中裂隙的面積與巖石總面積的百分比。裂隙率越大，表示巖石中的裂隙越發(fā)育。反之則 表示裂隙不發(fā)育。公路工程地質(zhì)常用的力學(xué)發(fā)育程度的分級， 裂隙野外測量記錄表 裂隙發(fā)育程度分級表裂隙發(fā)育程度分級表 發(fā)育程度等級基本特征附注 裂隙不發(fā)育裂隙12組，規(guī)則，構(gòu)造型，間距在1m以上， 多為密閉裂隙。巖體被切割成巨塊狀 對基礎(chǔ)工程無

59、影響，在不含 水且無其他不良因素時(shí)，對 巖體穩(wěn)定性影響不大 裂隙較發(fā)育裂隙23組，呈x型，較規(guī)則，以構(gòu)造型為 主，多數(shù)間距大于0.4m，多為密閉裂隙，部 分為微張裂隙，少有填充物。巖體被切割成 大塊狀 對基礎(chǔ)工程影響不大，對其 他工程可能產(chǎn)生相當(dāng)影響 裂隙發(fā)育裂隙3組以上，不規(guī)則，以構(gòu)造型或風(fēng)化型 為主，多數(shù)間距小于0.4m，大部分為張開裂 隙，部分有填充物。巖體被切割成小塊狀 對工程建筑物可能產(chǎn)生很大 影響 裂隙很發(fā)育裂隙3組以上，雜亂，以風(fēng)化型和構(gòu)造型為 主，多數(shù)間距小于0.2m，以張開裂隙為主， 一般均有填充物。巖體被切割成碎石狀 對建筑工程產(chǎn)生嚴(yán)重影響 注：裂隙寬度：5mm的為寬張裂隙

60、。 斷層的類型 a 正斷層；b逆斷層 ；c平移斷層 ；d逆掩斷層 斷層的工程地質(zhì)評價(jià)斷層的工程地質(zhì)評價(jià) 由于巖層發(fā)生強(qiáng)烈的斷裂變動，致使巖體裂隙增多、巖 石破碎、風(fēng)化嚴(yán)重、地下水發(fā)育，從而降低了巖石的強(qiáng)度和 穩(wěn)定性，對工程建筑造成種種不利的影響。因此，在工程建 設(shè)中，如確定路線布局，選擇橋位和隧道位置時(shí)，要盡量避 開大的斷層破碎帶。 在研究路線布局，特別在安排河谷路線時(shí)，要特別注意 河谷地貌與斷層構(gòu)造的關(guān)系。當(dāng)路線與斷層走向平行，路基 靠近斷層破碎帶時(shí)，由于開挖路基，容易引起邊坡發(fā)生大規(guī) 模坍塌，直接影響施工和道路的正常使用。在進(jìn)行大橋橋位 勘測時(shí)，要注意查明橋基部分有無斷層存在，及其影響程度