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地球大致情況第1頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月

要想得到彩虹就必須忍受風(fēng)雨!Onecannotbeintwoplacesatonce.一心不可二用。

參考書:《地質(zhì)與土質(zhì)》李瑾亮主編,人民交通出版社?!豆饭こ痰刭|(zhì)》竇明健主編,人民交通出版社。《工程地質(zhì)與水文》楊曉豐主編,人民交通出版社?!豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》,人民交通出版社。第2頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月

工程地質(zhì)是教學(xué)評估的課程,這門課囊括了我們這個專業(yè)的同學(xué)走入工作崗位后常用的地質(zhì)知識和技能,按照教學(xué)評估及學(xué)校的要求,同學(xué)們要做到按時聽課,做好課堂筆記,當(dāng)堂內(nèi)容當(dāng)堂消化。為了保證教學(xué)工作的成效,我們這門課的成績將由三部分組成。期末考試成績占60分,平時成績40分:實(shí)訓(xùn)20+作業(yè)10+課堂表現(xiàn)10分(必須高于7分,低于7分,取消平時成績)。課堂要求大家注意聽講,做好筆記,若說話、看課外書等進(jìn)行與聽課不相干的活動,每次扣0.5分;遲到或早退扣0.5分/次;缺勤扣1分/次;事假不允許超過2次,否則扣0.5分/次;事假或病假必須經(jīng)班主任、輔導(dǎo)員或書記簽字同意,否則按曠課記。缺課三次以上無平時成績。遲到、早退、違紀(jì)、缺課累計(jì)五次以上無平時成績。學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求及成績評定方法ok第3頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)地球的概述地球的地位:地球是太陽系九大行星中較小的一顆行星。太陽在銀河系里只是1.6X1011顆恒星之一;銀河系也僅僅是總星系的一個成員;而總星系還只是宇宙的一部分。一、地球的外部形態(tài):二、地球的物理性質(zhì):三、地球的圈層構(gòu)造:ok第4頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月一、地球的外部形態(tài):地球?yàn)橐焕鏍钊S旋轉(zhuǎn)橢球體。赤道一帶稍微凸出,南北半球也不對稱,加上表面凹凸不平.赤道半徑(a)6378.1724km赤道周長40075.696km兩極半徑(b)6356.7986km子午線周長40008.6km平均半徑6371.229km表面積5.1007*108km2扁率((a-b)/a)1:298341體積1.0832*1012km2第5頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月在太空中所見的地球第6頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月地球在宇宙中的位置ok第7頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月二、地球的物理性質(zhì):1、密度地球的平均密度:5.516g/cm3地表巖石平均密:2.7g/cm3地心的密度:13g/cm3第8頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月2、地球的壓力地球內(nèi)部壓力是隨深度加大而逐漸增高的。深度每增加1km,壓力增加27.5MPa(1MPa=1兆帕斯卡=106N/m2)。深部隨著巖石密度的加大,靜巖壓力增加得更快些。靜巖壓力在莫霍面附近約1200MPa,古登堡面附近約135,200MPa,地心處可達(dá)361,700Mpa,相當(dāng)于360萬個大氣壓力。

地表地心第9頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月3、地球的重力地球的重力地球自轉(zhuǎn)引起的離心力和地球引力的合力。P=F+dF=GMm/R2

d=rω(G為萬有引力常數(shù),ω為角速度)

因?yàn)殡x心力相對很小,即使在赤道也只有萬有引力的1/289,所以重力基本上就等于萬有引力,方向也基本上指向地心。為了便于比較,通常用單位質(zhì)量所受的引力來表示重力(重力加速度g)

g=GM/R2(單位用伽Gal)1Gal=1cm/s2第10頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月重力的變化重力在地表的變化重力隨緯度的增加而增加,隨海拔高度的增加而減小。若將地球視為均質(zhì)體,以海平面為基準(zhǔn)可計(jì)算出不同緯度的標(biāo)準(zhǔn)重力值。g=987.032(1+5.3*10-3*sin2ф-5.9*10-6*sin22ф)g為重力(伽),ф為緯度重力在地球內(nèi)部的變化影響重力大小的不是整個地球的總質(zhì)量,而主要是所在深度以下的質(zhì)量。由于地殼與地幔的密度都比較小,從地表到地下2900km的核幔界面,重力大體上是隨深度增加而略有增加,但有波動。在核幔界面上,重力值達(dá)到極大(約1069伽),再往深處去,各個方向上的引力趨向平衡,重力值逐漸減少,直至變小為零。第11頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月重力異常

實(shí)際測得的重力值與理論重力值之間的差值,稱重力異常。當(dāng)實(shí)測重力值>理論重力值,稱正異常當(dāng)實(shí)測重力值<理論重力值,稱負(fù)異常在埋藏有密度較小物質(zhì)(如石油、煤、鹽等非金屬礦產(chǎn))的地區(qū),常顯示負(fù)異常;而埋藏有密度大物質(zhì)(如鐵、銅、鉛、鋅等金屬礦產(chǎn))的地區(qū),就顯示正異常。所以人們就可以通過重力測量,來圈定重力異常的區(qū)域,尋找那些引起重力異常的非金屬和金屬礦產(chǎn)。這就是地質(zhì)勘查中常用的重力探勘方法第12頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月4、地球的磁場地磁場:地球周圍存在的磁場

它有兩個磁極,其磁北極位于地理北極附近,磁南極位于地理南極附近,但不重合,地磁軸與地球自轉(zhuǎn)軸的夾角現(xiàn)在約為11.5度,1980年實(shí)測的磁北極位于北緯78.2度、西經(jīng)102.9度(加拿大北部),磁南極位于南緯65.5度,東經(jīng)139.4度(南極洲)。地磁軸地理軸第13頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月地磁三要素:磁場強(qiáng)度、磁偏角、磁傾角磁場強(qiáng)度:為某地點(diǎn)單位面積上磁力大小的絕對值。它是一個具有方向(磁力線方向)和大小的矢量,一般在磁兩極附近磁感應(yīng)強(qiáng)度大(約為60T(微特拉斯));在磁赤道附近最?。s為30T)。磁偏角:磁力線在水平面上的投影與地理正北方向之間形成的夾角。即,磁子午線與地理子午線之間的夾角。磁偏角的大小各處都不相同。在北半球,如果磁力線方向偏向正北方向以東稱為東偏,偏向正北方向以西稱為西偏。我國東部地區(qū)磁偏較為西偏,甘肅酒泉以西地區(qū)為東偏。磁傾角:指磁針北端與水平面的交角。通常以磁針北端向下為正值,向上為負(fù)值。地球表面磁傾角為零度的各點(diǎn)的連線稱為地磁赤道;第14頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月磁傾角的變化由地磁赤道到地磁北極,磁傾角由0°逐漸變?yōu)?90°;由地磁赤道到地磁南極,磁傾角由0°變成-90°。

我國在北半球,羅盤南針要綁銅線,為什么?地磁軸地理軸第15頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月5、地球的溫度地溫人們可以火山和溫泉意識到地下深處是熱的,地球的溫度總體上是從地表向地內(nèi)逐漸增高的。在地表附近,由于太陽幅射熱的影響,溫度有晝夜變化、季節(jié)變化和多年周期的變化.這一表層可叫外熱層(或變溫層)。外熱層的深度一般在十幾米.在其下界面附近,地溫常年保持不變,等于或略高于當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁兀撎幏Q為常溫層。常溫層以下,受到地球內(nèi)部熱量的影響,溫度逐漸升高。一般把在常溫層以下,每向下加深100m所升高的溫度稱為地?zé)嵩鰷芈驶虻販靥荻?。這是由于地球內(nèi)部熱量通過向上熱傳導(dǎo)而造成的。世界上不同地區(qū),地溫梯度都不相同,地球表層的平均地溫梯度為3℃。海底的地溫梯度一般為4-8℃,大陸為0.9-5℃.大陸的地溫梯度一般來說是顯著低于海底的.第16頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月6、地球的彈塑性彈塑性地球具有彈性,表現(xiàn)在地球內(nèi)部能傳播地震波,因?yàn)榈卣鸩ㄊ菑椥圆?。地表的固體巖石在日、月引力的作用下也有交替的漲落現(xiàn)象,其幅度為7—8cm,這種現(xiàn)象稱為固體潮。也說明固體地球具有彈性。地球也具有塑性,地球的自轉(zhuǎn)能引起地球赤道半徑加大而成為橢球。在應(yīng)力的作用下引起巖石發(fā)生彎曲而不破裂等,這些都說明地球具有塑性。ok第17頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月三、地球的圈層構(gòu)造:1.地球的外部圈層

水圈\大氣圈\生物圈2.地球的內(nèi)部圈層

地殼、地幔和地核三個主要圈層。軟流層:(又稱低速帶)40-250km處,地震波波速低,溫度接近巖石熔點(diǎn),塑性較大,利于巖石活動。某些區(qū)域內(nèi)不能傳播橫波----巖石可能已為液態(tài)。軟流圈以上的地幔和地殼合稱巖石圈。第18頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月

ok第19頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)地球的演化與地質(zhì)作用

地球的演化:板塊邊界構(gòu)造帶地質(zhì)作用:內(nèi)動力地質(zhì)作用外動力地質(zhì)作用內(nèi)、外動力地質(zhì)作用之間的相互關(guān)系地貌:ok第20頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月ok第21頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月(一)內(nèi)動力地質(zhì)作用:

地殼運(yùn)動-----高山、湖泊、盆地等分水平和垂直作用兩種。是地殼運(yùn)動,誘發(fā)地震,影響巖漿、變質(zhì)作用的重要條件,也影響外動力作用的強(qiáng)度和變化。巖漿作用-----火山噴發(fā)、巖漿運(yùn)動變質(zhì)作用-----變質(zhì)巖地震作用------地震即由地球內(nèi)部能量引起的地質(zhì)作用。第22頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月海嘯第23頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月ok第24頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月(二)外動力地質(zhì)作用:

1.風(fēng)化作用---是外力作用中最為普遍的一種。(1)物理風(fēng)化作用:

①剝離

②冰劈③晶脹(2)化學(xué)風(fēng)化作用:①氧化作用②溶解作用③水解作用④水化作用⑤碳酸化作用第25頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月(3)生物風(fēng)化作用:①生物的機(jī)械破壞:②生物的化學(xué)破壞:2.剝蝕作用

3.搬運(yùn)作用

4.沉積作用---從介質(zhì)中分離出來。5.成巖作用----隨著沉積物的埋深而升溫、加壓,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

ok第26頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月巖石的釋荷

在地下深處的巖石承受巨大靜壓力,其潛在膨脹力是十分驚人。巖石從地下深處變到地表?xiàng)l件時由于上覆靜壓力減小而產(chǎn)生張應(yīng)力形成一系列與地表平行的宏觀和微觀的內(nèi)部破裂面。形成這種裂隙構(gòu)造的作用稱為剝離作用。ok第27頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月氧化作用

大氣圈中氧含量為20.1%。當(dāng)巖石和礦物暴露于地表或位于地表層時,與氧充分接觸,發(fā)生一系列氧的反應(yīng)化學(xué)。ok第28頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月石林喀斯特作用(溶蝕作用)在包氣帶,地下水在可溶性巖石的裂縫中向下滲流,使裂縫不斷加深加寬,形成石芽,石芽不斷升高。在巖石成分較純、巖層巨厚、巖層傾角平緩的可溶性巖石地區(qū),石芽可高達(dá)幾十米,遠(yuǎn)望宛如樹林,稱為石林。ok第29頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月風(fēng)的剝蝕作用

蘑菇石風(fēng)的搬運(yùn)作用

沙塵暴ok第30頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月地下水的化學(xué)沉積作用

在地下水?dāng)y帶著被溶解的碳酸鹽物質(zhì)滲流到開闊的溶洞、泉口以及擴(kuò)大了的節(jié)理時,由于壓力減小,導(dǎo)致地下水中的二氧化碳逸出,碳酸氫鈣被分解成碳酸鈣而產(chǎn)生沉淀。ok第31頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月

(三)內(nèi)、外動力地質(zhì)作用之間的相互關(guān)系:內(nèi)、外動力地質(zhì)作用是對立統(tǒng)一的關(guān)系。既互相排斥對立,又互相依存聯(lián)系,推動著地殼的演變和發(fā)展。內(nèi)動力地質(zhì)作用的總趨勢是形成地殼表層的基本構(gòu)造形態(tài)和地殼表面的高低起伏;外動力地質(zhì)作用則是破壞內(nèi)動力地質(zhì)作用形成的地形或產(chǎn)物,總趨勢是削高補(bǔ)低,形成新的沉積物。ok第32頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月三、地貌認(rèn)識地貌:概念地貌的形成和發(fā)展的動力地貌的分級與分類地貌基本要素:地形面、地形線和地形點(diǎn)地貌形態(tài)測量特征:高度、坡度和地面切割程度等。地貌的分級:星體地貌、巨型地貌、大型地貌、中型地貌、小型地貌。地貌的分類地貌的形態(tài)分類按地貌的絕對高度、相對高度以及地面的平均坡度等分高、中、低山、丘陵地貌的成因分類:分為內(nèi)生地貌(構(gòu)造與火山地貌)和外生地貌(斜坡地貌(詳見第五章)與山嶺地貌、重力、風(fēng)、、水、冰、凍土、巖溶、黃土、海岸、湖泊和沼澤、平原、人工等)兩大類。

ok第33頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月星級地貌這張紅外照片是迄今為止最好的土星照片之一,2001年由位于智利的歐洲南部天文臺的超大型望遠(yuǎn)鏡拍攝。宇宙中已知的最為遙遠(yuǎn)的星系。該星系距離地球130億光年,是在宇宙大爆炸7.5億年后誕生的,當(dāng)時宇宙尚不到現(xiàn)在年齡的5%。ok第34頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月巨型地貌巨型地貌:大地構(gòu)造地貌,大陸、海洋、大的內(nèi)海及山系。ok第35頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月大型地貌大型地貌:內(nèi)力形成的山脈、高原、山間盆地等ok第36頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月中型地貌中型地貌:主要由外力形成的河谷及分水嶺等ok第37頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月小型地貌小型地貌:外力控制形成的階地、沙丘、侵蝕溝等石林ok第38頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月ok第39頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月

龍羊峽庫岸滑坡ok第40頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月風(fēng)蝕谷ok第41頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月溝谷型泥石流ok第42頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月ok第43頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月冰川地貌ok第44頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月ok第45頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月ok第46頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月人工地貌人工建筑地貌——水壩、水庫第47頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月人工地貌人工建筑地貌——公路ok第48頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)公路工程地質(zhì)概論一、工程地質(zhì)學(xué)概念1、工程地質(zhì)問題

2、地質(zhì)環(huán)境⑴工程地質(zhì)條件與人類經(jīng)濟(jì)活動的關(guān)系⑵工程地質(zhì)條件在路橋工程中的重要意義3、工程地質(zhì)現(xiàn)象:4、公路工程地質(zhì)學(xué)研究對象:公路工程活動與地質(zhì)環(huán)境之間的相互制約關(guān)系。

二、公路工程地質(zhì)學(xué)的研究目的與任務(wù)三、公路工程地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容四、工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展與分支學(xué)科ok第49頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月1、工程地質(zhì)問題:

工作區(qū)的工程地質(zhì)條件滿足不了工程建筑的要求出現(xiàn)的安全使用、地基穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)問題。包括:區(qū)域穩(wěn)定問題:活斷裂、地震及其相關(guān)的地質(zhì)問題等;地基穩(wěn)定問題:如公路常遇的邊坡、路基(橋基)穩(wěn)定問題;隧道工程常遇的圍巖穩(wěn)定、突然涌水等問題;經(jīng)濟(jì)問題:如天然材料的儲量、質(zhì)量等。ok第50頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月2、地質(zhì)環(huán)境:又稱工程地質(zhì)條件,通常是指那些影響工程建筑結(jié)構(gòu)類型、施工方法及其穩(wěn)定性的各種自然條件的綜合。這些自然條件包括地層、地質(zhì)構(gòu)造、巖性、水文地質(zhì)、地貌特征、物理地質(zhì)作用、氣候等;此外還包括人為的因素。ok第51頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月⑴工程地質(zhì)條件與人類的經(jīng)濟(jì)活動的關(guān)系工程地質(zhì)條件與人類的經(jīng)濟(jì)活動息息相關(guān),如礦山、水庫、電站、工業(yè)與民用建筑、道路與橋梁等等工程建筑物,都是以地殼表層的土或巖石為其地基,并受到客觀環(huán)境地質(zhì)條件的制約。而這些工程建筑物在施工和使用的過程中,又反過來影響著自然地質(zhì)條件的變化,產(chǎn)生工程地質(zhì)現(xiàn)象,使得建筑物的穩(wěn)定性問題更加復(fù)雜化.ok第52頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月⑵工程地質(zhì)條件在路橋工程中的重要意義眾所周知,公路是一種延伸很長、且以地殼表層為基底的線形建筑物,它常常要穿越許多自然條件不同的地段,故路橋工程必然要受到不同地段的地質(zhì)、地理各種因素的影響,這是公路工程區(qū)別于房屋、水庫、礦山等工程建筑物最主要的特性。因此,在路橋工程建筑的設(shè)計(jì)、施工中,必須對不同地段的建筑物所處的工程地質(zhì)條件進(jìn)行深入調(diào)查研究,取得可靠的地質(zhì)資料后,才能為路或橋的合理布設(shè)、安全施工、正常運(yùn)營起到保障作用。第53頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023年2月例如,某一公路在穿過峽谷時,由于開挖邊坡后巖體沿裂隙面失重而產(chǎn)生崩塌。該峽谷的巖性屬泥盆系觀霧山組(D2,)的厚層及中厚層灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r,巖層產(chǎn)狀大致順河水流向傾斜。峽谷巖性堅(jiān)硬,崖壁陡峭,坡高約80m,處于自然穩(wěn)定狀態(tài);但節(jié)理很發(fā)育,其中有一組節(jié)理傾向河心。當(dāng)沿崖腳順河修筑公路,經(jīng)大爆破開挖邊坡后,破壞了自然穩(wěn)定度,于1984年7月大雨之后突然發(fā)生數(shù)十萬立方米的塌方,中斷交通達(dá)半年之久。疏通后,道路向河岸加寬,用半旱橋式擋土墻加固外邊坡。然而.內(nèi)邊坡高崖上還有多處風(fēng)化裂隙,崩塌的隱患仍然存在!ok第54頁,課件共58頁,創(chuàng)作于2023

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