土力學(xué)完整教案02-第二講

1、土 力 學(xué)主講人：張向東主講人：張向東遼 寧 省 精 品 資 源 共 享 課土力學(xué)教案土力學(xué)教案v 課課 次次：第：第2次次v 主要內(nèi)容主要內(nèi)容：內(nèi)力地質(zhì)作用與外力地質(zhì)作用；礦物與巖石。：內(nèi)力地質(zhì)作用與外力地質(zhì)作用；礦物與巖石。v 重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)內(nèi)容：外力地質(zhì)作用；巖石按成因分類。：外力地質(zhì)作用；巖石按成因分類。v 教學(xué)參考書教學(xué)參考書：張向東主編：張向東主編.土力學(xué)土力學(xué).北京：人民交通出版社，北京：人民交通出版社，2011第一章第一章 工程地工程地質(zhì)質(zhì)1.1 概概 述述l從上面分析可以看出，工程地質(zhì)與土木工程的關(guān)系極為密切從上面分析可以看出，工程地質(zhì)與土木工程的關(guān)系極為密切，因?yàn)楦鞣N房屋建筑

2、工程、道路工程、鐵道工程、橋梁工程，因?yàn)楦鞣N房屋建筑工程、道路工程、鐵道工程、橋梁工程等都是建在地球表面上的，都要與土體打交道。等都是建在地球表面上的，都要與土體打交道。l建筑場地的工程地質(zhì)條件，直接影響土木工程的設(shè)計(jì)方案、建筑場地的工程地質(zhì)條件，直接影響土木工程的設(shè)計(jì)方案、施工工期與工程投資。施工工期與工程投資。l下面，先講一些有關(guān)土質(zhì)學(xué)方面的內(nèi)容。下面，先講一些有關(guān)土質(zhì)學(xué)方面的內(nèi)容。一、地質(zhì)作用一、地質(zhì)作用1 1內(nèi)力地質(zhì)作用內(nèi)力地質(zhì)作用由地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的由地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能引起，如：旋轉(zhuǎn)能引起，如：u 巖漿活動(dòng)；巖漿活動(dòng)；u 地殼運(yùn)動(dòng)；地殼運(yùn)動(dòng)；u 變質(zhì)作用等。變質(zhì)作用等。 2 2外力地質(zhì)

3、作用外力地質(zhì)作用由太陽輻射能和地球重力由太陽輻射能和地球重力位能引起，如：位能引起，如：u風(fēng)化；風(fēng)化；u剝蝕；剝蝕；u搬運(yùn)；搬運(yùn)；u沉積作用等。沉積作用等。二、風(fēng)化作用二、風(fēng)化作用 物理風(fēng)化物理風(fēng)化 是指由于溫度變化、水的凍脹、波浪沖擊、地是指由于溫度變化、水的凍脹、波浪沖擊、地震等引起的物理力使巖體崩解、碎裂的過程。震等引起的物理力使巖體崩解、碎裂的過程。 l當(dāng)氣溫升高時(shí)，巖石膨脹產(chǎn)生壓應(yīng)當(dāng)氣溫升高時(shí)，巖石膨脹產(chǎn)生壓應(yīng)力；當(dāng)氣溫降低時(shí)，巖石收縮產(chǎn)生拉力；當(dāng)氣溫降低時(shí)，巖石收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力。二者頻繁交替，使巖石表層產(chǎn)應(yīng)力。二者頻繁交替，使巖石表層產(chǎn)生眾多裂隙，最終崩解；生眾多裂隙，最終崩解；l水

4、凍脹時(shí)產(chǎn)生體積膨脹水凍脹時(shí)產(chǎn)生體積膨脹或鹽類結(jié)晶或鹽類結(jié)晶膨脹，以及波浪沖擊力和地震力等膨脹，以及波浪沖擊力和地震力等加加速了巖石的崩解過程；速了巖石的崩解過程；l物理風(fēng)化使巖體逐漸變成細(xì)小的顆物理風(fēng)化使巖體逐漸變成細(xì)小的顆粒，粒，土中的碎石、礫石、砂等粗顆粒土中的碎石、礫石、砂等粗顆粒便是巖石便是巖石物理物理風(fēng)化的產(chǎn)物。風(fēng)化的產(chǎn)物。 2. 2. 化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化是指巖石與空氣、水和各種水溶液相互作用的過程，使巖石顆粒變細(xì)，是指巖石與空氣、水和各種水溶液相互作用的過程，使巖石顆粒變細(xì)，同時(shí)使其礦物成分發(fā)生變化，形成大量細(xì)微顆粒和可溶鹽類。同時(shí)使其礦物成分發(fā)生變化，形成大量細(xì)微顆粒和可溶鹽類。

5、化學(xué)風(fēng)化作用不僅破壞了巖石的結(jié)構(gòu)，而且使化學(xué)成份化學(xué)風(fēng)化作用不僅破壞了巖石的結(jié)構(gòu)，而且使化學(xué)成份改變，形成新的礦物。粘土顆粒和鹽類，便是巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)改變，形成新的礦物。粘土顆粒和鹽類，便是巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后的產(chǎn)物。化后的產(chǎn)物。3. 3. 生物風(fēng)化生物風(fēng)化由動(dòng)物、植物和人由動(dòng)物、植物和人類活動(dòng)對巖體的破壞作類活動(dòng)對巖體的破壞作用稱生物風(fēng)化。例如：用稱生物風(fēng)化。例如：l長在巖石縫隙中的長在巖石縫隙中的樹，因樹根伸展使巖石樹，因樹根伸展使巖石縫隙擴(kuò)展，最終開裂；縫隙擴(kuò)展，最終開裂；l活動(dòng)在地表淺層的活動(dòng)在地表淺層的動(dòng)物如老鼠、蚯蚓、螞動(dòng)物如老鼠、蚯蚓、螞蟻等也可使巖石破碎成蟻等也可使巖石破碎成土；土；

6、l人們開采礦山、石人們開采礦山、石材，修鐵路，打隧道，材，修鐵路，打隧道，劈山修公路等活動(dòng)使巖劈山修公路等活動(dòng)使巖石破碎成土。石破碎成土。三、剝蝕三、剝蝕 風(fēng)化后的風(fēng)化后的巖石巖石產(chǎn)物，在產(chǎn)物，在外外力作用下從母巖分離的現(xiàn)象稱為力作用下從母巖分離的現(xiàn)象稱為剝蝕剝蝕。四、搬運(yùn)四、搬運(yùn) 巖石碎塊或巖屑從母巖分離后，到達(dá)新的平衡位置，稱為巖石碎塊或巖屑從母巖分離后，到達(dá)新的平衡位置，稱為搬運(yùn)。搬運(yùn)。1 1搬運(yùn)方式搬運(yùn)方式（1）風(fēng)風(fēng)（2）流水流水 （3）冰川冰川（4）雪崩雪崩 （5）重力）重力（自然起伏地形形成高差，在自重作用自然起伏地形形成高差，在自重作用下由高處向低處下由高處向低處）（6）人工填運(yùn)

7、人工填運(yùn)2 2伴隨現(xiàn)象伴隨現(xiàn)象（1）磨圓磨圓 （2）進(jìn)一步的破碎或開裂進(jìn)一步的破碎或開裂，這是由于相互碰撞、這是由于相互碰撞、磨擦或磨擦或冰凍冰凍作用的結(jié)果作用的結(jié)果。（3）分選現(xiàn)象分選現(xiàn)象：在搬運(yùn)過程中，同一粒組范圍的顆粒集聚在搬運(yùn)過程中，同一粒組范圍的顆粒集聚在同一地區(qū)，大顆粒的巖石碎塊搬運(yùn)距離一般較近，而細(xì)小的在同一地區(qū)，大顆粒的巖石碎塊搬運(yùn)距離一般較近，而細(xì)小的顆粒可被搬運(yùn)到較遠(yuǎn)的地方沉積下來。顆粒可被搬運(yùn)到較遠(yuǎn)的地方沉積下來。五、沉積五、沉積 巖石碎塊和巖屑巖石碎塊和巖屑，經(jīng)，經(jīng)搬運(yùn)后在某搬運(yùn)后在某地地帶堆積下來，帶堆積下來，稱為沉積稱為沉積。1.2 礦物與巖石 一、主要造巖礦物一、

8、主要造巖礦物 1礦物礦物：是地殼中具有一定化學(xué)成份和物理性質(zhì)的自然：是地殼中具有一定化學(xué)成份和物理性質(zhì)的自然元素或化合物，是組成巖石細(xì)胞。目前已發(fā)現(xiàn)的礦物有三千元素或化合物，是組成巖石細(xì)胞。目前已發(fā)現(xiàn)的礦物有三千多種，但常見的造巖礦物僅三十多種。多種，但常見的造巖礦物僅三十多種。1.2 礦物與巖石 2. 礦物種類礦物種類（1）原生礦物）原生礦物：由巖漿冷凝而成，如石英、長石、角閃：由巖漿冷凝而成，如石英、長石、角閃石、輝石、云母等。石、輝石、云母等。（2）次生礦物）次生礦物：由原生礦物風(fēng)化產(chǎn)生，如長石風(fēng)化產(chǎn)生：由原生礦物風(fēng)化產(chǎn)生，如長石風(fēng)化產(chǎn)生高嶺石、角閃石風(fēng)化產(chǎn)生綠泥石等。高嶺石、角閃石風(fēng)化

9、產(chǎn)生綠泥石等。 二、巖石二、巖石1.1.巖石的類型（按成因）巖石的類型（按成因）（1）巖巖漿漿巖（火成巖）巖（火成巖）：地殼地殼下下面融面融巖漿巖漿侵入地殼或噴出地面侵入地殼或噴出地面冷凝結(jié)晶后而形成的巖石。冷凝結(jié)晶后而形成的巖石。（2）沉積巖沉積巖：巖石：巖石經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)至低洼處而沉積，在至低洼處而沉積，在常溫常壓下，受到常溫常壓下，受到壓壓緊緊、化學(xué)物的膠結(jié)化學(xué)物的膠結(jié)、再再結(jié)晶結(jié)晶或或硬結(jié)硬結(jié)等成巖等成巖作用作用而形而形成的巖石。成的巖石。 沉積巖石分布廣沉積巖石分布廣泛，約占地球表面的泛，約占地球表面的75。（3）變質(zhì)巖變質(zhì)巖：在高在高溫溫高壓高壓下，下，或或化學(xué)性活潑物質(zhì)作化學(xué)性活潑物質(zhì)作用下，使用下，使原原來巖石來巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造甚至的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造甚至礦物成份改變而形礦物成份改變而形成的一種新的巖石成的一種新的巖石，稱為變質(zhì)巖。，稱為變質(zhì)巖。2、巖石的性質(zhì)、巖石的性質(zhì)（1）強(qiáng)度大；）強(qiáng)度