巖層及構(gòu)造基礎理論

1、巖層及構(gòu)造基礎理論巖層及構(gòu)造基礎理論一、巖石的分類瓷是巖石是自然形成的產(chǎn)物； 巖石是由一種或幾種礦物組成的固態(tài)集合體。 巖石 是由一種或多種礦物和膠結(jié)物、 火山玻璃、 生物遺骸等物質(zhì)組成的。 它們是在地 殼中形成的， 是機械作用、 物理化學作用和生物作用等綜合地質(zhì)作用的產(chǎn)物， 也 是地殼和上地幔頂部的重要組成部分。 巖石不包括人工合成的工藝巖石， 比如陶 由含高嶺石的瓷土燒制而成的， 不能稱為巖石； 澆注混凝土里面雖然有很多 大小不等的石塊，也只是建筑材料，而不是巖石。Vidgnq5。qBbsvjR。巖石是有一定形狀的固態(tài)集合體，有的成層狀、片狀；有的成塊狀、球狀、 柱狀，形狀各異。換句話說，

2、那些沒有固結(jié)的的松散沉積物，如礫石、砂子、黏 土、火山灰，海底沉積物等碎屑。由于它們沒有固定的形態(tài)，更沒有膠結(jié)形成堅 硬的巖石，因此，他們不在巖石之列。還有石油，因為它是液體，也不能稱為巖 石。 07VnLrS。 e937p5p。在絕大多數(shù)情況下，巖石都是由幾種礦物組成的集合體。 但是在個別情況下， 也有由一種礦物組成的巖石， 如石灰?guī)r只是由方解石組成的； 石英巖是由單礦物 石英組成的。由于巖石類型不同，在很多巖石中，除了礦物之外，還有一些其他 物質(zhì)。比如礦物顆粒之間的膠結(jié)物； 遺留在巖石中的植物和動物遺跡 （也稱化石）； 還有由于巖石形成溫度高， 冷卻快、 來不及結(jié)晶而形成的火山玻璃， 這些

3、物質(zhì)也 都是構(gòu)成巖石集合體的成分。WY3JZhs SZvnFii。由于其礦物組合、 礦物成分和礦物含量千變?nèi)f化， 使形成的巖石仍然各不相同。 比如花崗巖是酸性侵入巖， 主要是由石英、 酸性斜長石和云母組成的； 玄武巖是 基性噴出巖，它的主要礦物成分是橄欖石、輝石、角閃石和基性斜長石。礦物組 合明顯不一樣，即使都有長石，成分也不同。uwrdi仆。kqixeXg。雖然巖石的面貌是千變?nèi)f化的，但是從它們形成的環(huán)境，也就是從成因上來劃 分，可以把巖石分為三大類：沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖。cohmSuO ZaoNCSk二、各類巖石簡介及其工程特性? 巖漿巖1. 巖漿巖的形成地殼下部，由于放射性元素的集中，

4、不斷地蛻變而放出大量的熱能，使物質(zhì)處 于高溫（1000C以上）、高壓（上部巖石的重量產(chǎn)生的巨大壓力）的過熱可塑狀 態(tài)。成分復雜，但主要是硅酸鹽，并含有大量的水汽和各種其他的氣體。當?shù)貧?變動時，上部巖層壓力一旦減低， 過熱可塑性狀態(tài)的物質(zhì)就立即轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷氐娜?融體，稱為巖漿。巖漿內(nèi)部壓力很大，不斷向地殼壓力低的地方移動，以致沖破 地殼深部的巖層，沿著裂縫上升。上升到一定高度，溫度、壓力都要減低。當巖 漿的內(nèi)部壓力小于上部巖層壓力時，迫使巖漿停留下，冷凝成巖漿巖。BbKZTzg。BcrppKK。i:遣比亠2. 巖漿巖的成分及工程特性分析主要有 SiO2、TiO2、A1203 Fe203 FeO

5、MgOMnO CaOK2O Na2O等?；赟dTfljAIAFtAFeOMnOMgOCaOM%59J?h 踮IS U測3 撫il!3 剛a 訓Jtl%勺很K：0H/)-P 心0Q, ErOj CtjG, Kft3-131.H 也脇(kW 側(cè) 1C55 CdWV5VdDYh e0NWn6A:一般硬度大的粒狀和柱狀礦物含量愈高， 則其強度越高，如礦物種類影響 石英、長石、角閃石、輝石和橄欖石等礦物。硬度低，解理非常發(fā)育的礦物含量 越高，則巖石強度越低，如云母特別是黑云母。unHj5gk。gKyRutu。FkYIdi6。7RozTAn礦物化學穩(wěn)定性影響：石英、白云母的化學穩(wěn)定性高，特別是石英的抗風

6、化 能力特強，而長石，特別是黑云母、角閃石、輝石、橄欖石等，在地表條件下， 極易發(fā)生化學分解，形成次生的粘土礦物。因此，暗色礦物含量高的巖漿巖，其 工程性質(zhì)要差一些。3. 巖漿巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及工程特性分析是指組成巖石的礦物的結(jié)晶程度、晶粒的大小、形狀及其相3.1巖漿巖的結(jié)構(gòu) 巖漿巖的結(jié)構(gòu)， 互結(jié)合的情況。巖漿巖的結(jié)構(gòu)特征，是巖漿成分和巖漿冷凝時物理環(huán)境的綜合反 映。3YFbErq JuWXb2A 結(jié)晶程度上可分為： 半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：巖石由結(jié)晶的礦物顆粒和部分未結(jié)晶的玻璃質(zhì)組成 全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：巖石全部由結(jié)晶的礦物顆粒組成 非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：巖石全部由熔巖冷凝的玻璃質(zhì)組成（玻璃質(zhì)）譏01J-i=削. 芥一 -

7、 to 1*5 :盜玻呂播覇rh理d臥我-度劃分的三種結(jié)鴨化rr:，、3 =韭用咸竽姑.g邈隅斷結(jié)皆2 -半晶質(zhì)皓構(gòu)（頑基純撤畧）結(jié)合力強，孔隙工程特性：結(jié)晶礦物的晶粒依靠直接接觸的力牢固的聯(lián)結(jié)一起， 小，孔隙度低，穩(wěn)定性好，強度一般較高。LM6BmjN oEBSLTy 相對大小上可分為： 等粒結(jié)構(gòu)（全晶質(zhì)）：同一種礦物的結(jié)晶顆粒大小近似者 似斑狀結(jié)構(gòu)（全晶質(zhì)）：巖石中的同一種主要礦物，其結(jié)晶顆粒如大小懸殊 斑狀結(jié)構(gòu)（半晶質(zhì)）：由結(jié)晶顆粒和基質(zhì)組成W夠粒結(jié)構(gòu).不等粒結(jié)構(gòu)斑狀結(jié)構(gòu)，似斑狀結(jié)構(gòu)-* LJF* a/ N .箏Tl吃“冷；矚小i.” *14 r260工程特性：等粒結(jié)構(gòu)比不等粒結(jié)構(gòu)強度高

8、，如細?；◢弾r抗壓強度為MPa粗?；◢弾r僅為120 MPa,等?；◢弾r抗拉強度為18 MPa,斑狀花崗巖則 為 4 MPa lgbV4Ya。FsSfagd。3.2巖漿巖的構(gòu)造巖漿巖的構(gòu)造是指礦物在巖石中的組合方式和空間分布情況。構(gòu)造的特征主要取決于巖漿冷凝時的環(huán)境。巖漿巖最常見的構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、流紋狀構(gòu)造、氣孔狀構(gòu)造、杏仁狀構(gòu)造。塊狀構(gòu)造：礦物在巖石中分布雜亂無章，不顯層次，呈致密塊狀。如花崗巖、花崗斑巖等一系列深成巖與淺成巖的構(gòu)造。qsdCLIg。bLvMzvS加八住W十氣0*廠流紋狀構(gòu)造：由于熔巖流動，由一些不同顏色的條紋和拉長的氣孔等定向排列所形成的流動 狀構(gòu)造。這種構(gòu)造僅出現(xiàn)于噴出

9、巖中，如流紋巖所具的構(gòu)造。bdRglJ4。vqZULcg-1.匚匕-,u 止 -應是噴出巖中常見的構(gòu)造。由于巖漿迅速凝固而保留在巖石中形成的空洞，其填充物狀如杏仁，故稱為杏仁狀構(gòu)造。工程特性分析:構(gòu)造的不均勻性和裂隙發(fā)育降低巖石強度。噴出巖流紋構(gòu)造、杏仁狀構(gòu)造等，使巖石呈現(xiàn)非均質(zhì)和各向異性。一些強度 低、易風化的礦物多沿一定方向富集，成條帶狀分布，或局部聚集。氣孔構(gòu)造， 各種裂隙等，均使巖石的連續(xù)性和整體性受到影響。 在外力作用下，裂隙成為巖 石破壞突破口。同時，巖石裂隙和孔隙的發(fā)育，增大了巖石孔隙度，促進風化作 用進行，為水的進入提供了通道，被水飽和的巖石，其粒間的聯(lián)結(jié)力遭到削弱，其強度會大

10、大降低。另外，侵入巖礦物結(jié)晶好，顆粒之間聯(lián)接牢固，多呈塊狀構(gòu) 造。因此，侵入巖抗水性強、力學強度及彈性模量高，具有較好的工程性質(zhì)。但 侵入巖礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造不同，其工程性質(zhì)有較大的差別。噴出巖具有隱晶質(zhì) 結(jié)構(gòu)、致密塊狀構(gòu)造的粗面巖、安山巖、玄武巖等，工程性質(zhì)良好，其強度甚至 稍大于花崗巖，但當這類巖石具有明顯的流紋、 氣孔構(gòu)造或含有原生節(jié)理時，工 程性質(zhì)變差，孔隙度增加，抗水性降低，力學強度及彈性模量減小。j6PJQUe 6mUhVTd 所以在路基路面建設施工過程中，應充分考慮上述因素的影響。4. 常見的巖漿巖 酸性巖類花崗巖、花崗斑巖、流紋巖 .中性巖類“ *安山巖營J閃長巖、閃長斑巖、3

11、I.I_2正長巖、正長斑巖、粗面巖、基性巖類輝長巖、輝綠巖、玄武巖、K *? .4RIO witf?沉積巖1. 沉積巖的形成露出地表的各種巖石風化破壞形成巖石碎屑、細粒粘土礦物、溶解物質(zhì)-被流水等運動介質(zhì)搬運到河、湖、海洋等低洼的地方沉積下來 -長期壓密、膠結(jié)、重結(jié)晶等復雜的地質(zhì)過程-形成了沉積巖。Z4BrgIt。EDe230Gh 旳艸2. 沉積巖的成分及分類沉積巖主要是由碎屑物質(zhì)、粘土礦物、化學沉積礦物等組成。有機質(zhì)及生物 殘骸由生物殘骸或有機化學變化而成的物質(zhì)。如貝殼、泥炭及其它有機質(zhì)等。MioJrPY。aMjNJaC物陸專內(nèi)W類火山碎fl巖苛源沉積巖內(nèi)沉積巖碑W瞻*塊劇 O64fnm?

12、火山朗礫書 C64=-2iniH) 劇択昇砂巖(gf a 062Smni)to. 06250- OO33minJ嶺石土巖 水云毋粘士巖 號石粘土劇(CO* 0039mm石*給屢?guī)rIS槪眷硅虜巖%油頁巖鑄uni HNb-Nt 13. 沉積巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及工程特性分析3.1沉積巖的結(jié)構(gòu)由碎屑物質(zhì)被膠結(jié)物膠結(jié)而成幾乎全部由小于0.005mm的粘土質(zhì)點組成。是泥巖、頁巖等粘土巖的主要結(jié)構(gòu)由溶液中沉淀或經(jīng)重結(jié)晶所形成的結(jié)構(gòu)。由沉淀生成的晶粒極細，經(jīng)重結(jié)晶作用但一般多小于1mm肉眼不易分辨。結(jié)晶結(jié)構(gòu)為石灰?guī)r、白云巖等化學巖的主要mYxDZBw2EhSI9W結(jié)構(gòu)主要是指巖石組成物質(zhì)、顆粒大小及其形狀等方面的

13、特點。沉積巖的結(jié) 構(gòu)包括： 碎屑結(jié)構(gòu)： 泥質(zhì)結(jié)構(gòu)： 結(jié)晶結(jié)構(gòu)： 晶粒變粗， 結(jié)構(gòu)。生物結(jié)構(gòu)：由生物遺體或碎片所組成，如貝殼結(jié)構(gòu)、珊瑚結(jié)構(gòu)等。是生物化學巖所具有的結(jié)構(gòu)。在工程上，常見的煤層及與之共生的煤系地層，工程性質(zhì)較差，要注意地下工程中常常 遇到的瓦斯問題和煤層突出問題。92bkBx8。IOFCI2H。3.2沉積巖的構(gòu)造巖石的構(gòu)造是指其組成部分的空間分布及其相互間的排列關系。沉積巖最主要的構(gòu)造是層理構(gòu)造。由于季節(jié)性氣候的變化，沉積環(huán)境的改變，使先后沉積的物質(zhì)在顆粒大小、 形狀、顏色和成分上發(fā)生相應變化，從而顯示出來的成層現(xiàn)象，稱為層理構(gòu)造。DnOWPp3 yqLyohF。層理分為：水平層理、

14、斜層理、交錯層理圖S理類盟(r)也 *甲眾徘1*）斛尼理J r空屈理工程特性分析：層理與層面構(gòu)造及巖相變化：如縫合線構(gòu)造、泥裂、波紋、交錯層理及層間 角礫巖塊等，使得巖層層面參差不齊，上下相鄰巖層相互咬合很牢，利于碎屑巖 層的穩(wěn)定。垂直層理方向，薄層泥灰?guī)r和或頁巖等軟弱夾層，或巖性軟硬相間， 往往導致層間滑動及層間扭曲，并伴有滲水，對巖體穩(wěn)定不利，順層滑坡多與此 有關。在水平方向上，巖性巖相變化非常復雜，巖層厚度常因相變尖來而形成透 鏡體、扁豆體，構(gòu)成船形滑移體。巖體在垂直方向和水平方向不均勻性和各向異 性，在適宜的構(gòu)造和地貌條件下可產(chǎn)生各種各樣的工程地質(zhì)問題。KVskgfS。W2JvwU。4

15、. 常見的沉積巖粘土巖類主要由粘土礦物及其他礦物的粘土粒組成的巖石，如頁巖、泥巖等。碎屑巖類主要由碎屑物質(zhì)組成的巖石。其中由先成巖石風化破壞產(chǎn)生的碎屑物質(zhì)形成 的，稱為沉積碎屑巖，如礫巖、砂巖及粉砂巖等；由火山噴出的碎屑物質(zhì)形成的, 稱為火山碎屑巖，如火山角礫巖、凝灰?guī)r等。 1sDNXNB0m4sMVy-J _ -JL r w i .b h 5.與巖漿巖的區(qū)別沉積巖的層理構(gòu)造、層面特征和含有化石，是沉積巖在構(gòu)造上區(qū)別于巖漿巖 的重要特征。在沉積巖的組成物質(zhì)中，粘土礦物、方解石、白云石、有機質(zhì)等，是沉積巖所特有的，是物質(zhì)組成上區(qū)別于巖漿巖的一個重要特征。vGbrkMN u4yq5vC。?變質(zhì)巖1

16、.變質(zhì)巖的形成變質(zhì)巖是由原來的巖石 壓及化學成分加入的影響， 新的巖石。（巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖）在地殼中受到高溫、高在固體狀態(tài)下發(fā)生礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化后形成的KXuwRQHEbjyDOd-y *在變質(zhì)因素的影響下，促使巖石在固體狀態(tài)下改變其成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的作 稱為變質(zhì)作用。變質(zhì)作用的因素主要包括：aNcRQ5F SfvLn1c o一方面能促使巖石發(fā)生重結(jié)晶，形成新的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，成為大理巖；另一方面還能促進礦物間的化學反應，用，高溫：因為溫度升高后， 重結(jié)晶作用后晶粒增大， 礦物。 koq2SJdo Uy7S4Zo高壓：在靜壓力長期作用下，巖石的孔隙性減小，使巖石變得更加致密堅硬； 塑性增

17、強，比重增大，形成石榴子石等比重大的變質(zhì)礦物； 形成各種破碎構(gòu)造；有利于片狀、柱狀礦物定向生長； 用，而形成變質(zhì)巖特有的片理構(gòu)造。aq7k2Ww abCwrru。新的化學成分的加入：在溫度和壓力的綜合作用下，這些具有化學活動性的成分， 圍巖發(fā)生反應，產(chǎn)生各種新的變質(zhì)礦物，甚至會使巖石的化學成分發(fā)生深刻的變化。 zcVxeJ2。如石灰?guī)r發(fā)生產(chǎn)生新的變質(zhì)會使巖石的 使巖石和礦物發(fā)生變形和破裂， 促進新的礦物組合和發(fā)生重結(jié)晶作容易與6bE73cw2.變質(zhì)巖的成分除原來巖石的礦物，如石英、長石、云母、角閃石、輝石、方解石、白云石等外，變質(zhì)巖還多了變質(zhì)礦物，如石榴子石、滑石、綠泥石、蛇紋石等。（變質(zhì)巖特

18、有的變質(zhì)礦物）ANpGSsd IRVgaRK/Tsr:片護Si-ftr+o*O.tim AJ.C*IR, 51 . 1ft1 S .5KciO：.1 -Z3-7o.ss3.SleOa.3亨_亍MiiC)O-OI=_0,21.32. 4燈衛(wèi)DCflO11 , W3-a.94心臨小iSQ.O51-LP.O.G-ffK 20.11嘰歲IfQ0.70S0.3ft1 .a17L3.變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及工程特性分析3.1變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)和巖漿巖類似，幾乎全部是結(jié)晶結(jié)構(gòu)。但變質(zhì)巖的結(jié)晶結(jié)構(gòu)主要是經(jīng)過重結(jié) 晶作用形成的，所以在描述變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)時，一般應加變晶二字以示區(qū)別。如 粗粒變晶結(jié)構(gòu)，斑狀變晶結(jié)構(gòu)等。qedl

19、Rj。xWwZTUj3.2變質(zhì)巖的構(gòu)造主要的是片理構(gòu)造和塊狀構(gòu)造。（片理構(gòu)造是變質(zhì)巖所特有的）。比較典型的 片理構(gòu)造有下面幾種：顆粒細密，光澤微弱，沿片理面裂板狀構(gòu)造：片理厚，片理面平直，重結(jié)晶作用不明顯，開則呈厚度一致的板狀，如板巖。0HfF39G xgRzZLFRibi I、二一、心* 1 *-戈.-3祁千枚狀構(gòu)造：片理薄，片理面較平直，顆粒細密，沿片理面有絹云母出現(xiàn)，容易裂開呈千片理很薄,1MJhENUyz77glE枚4”f 平行排列，MIQwurr。Rjcxu6A。 顒継孑咋Jk ke - J F 飛 罄Pfc 勺IPI hl Va9$電枚狀，呈絲絹光澤，如千枚巖。片狀構(gòu)造：重結(jié)晶作用

20、明顯，片狀、板狀或柱狀礦物沿片理面富集, 沿片理面很容易剝開呈不規(guī)則的薄片，光澤很強，如云母片巖等。片麻狀構(gòu)造：顆粒粗大，片理很不規(guī)則，粒狀礦物呈條帶狀分布，少量片狀、柱狀礦物相 間斷續(xù)平行排列，沿片理面不易裂開，如片麻巖。UtabxDi。Ds6jTpR。工程性質(zhì)各向異性。千 抗水性很差，特別是沿工程特性分析：在片理構(gòu)造中，片巖、千枚巖及板巖片理構(gòu)造發(fā)育， 枚巖、滑石片巖、綠泥石片巖、石墨片巖等巖石強度低， 片理或節(jié)理面，抗剪、抗拉強度低，遇水易滑動，沿片理、節(jié)理面容易剝落。片麻巖片理構(gòu)造發(fā)育，當石英、正長石含量較多時，工程性質(zhì)比上述巖石要好。但 片麻巖年代久遠的巖石，構(gòu)造運動影響而破碎和風化程度。lSdvSI9。gOjS8Lr。對于塊狀構(gòu)造而言，石英巖和大理巖，結(jié)晶連接、礦物成分穩(wěn)定或比較穩(wěn)定 的