沉積巖巖石工程特性

1、巖石類型、工程特性,在地殼表層常溫常壓環(huán)境條件下經(jīng)沉積（堆積）固結(jié)成巖；形成環(huán)境、條件及作用大多與水有關(guān)，故也稱水成巖。是構(gòu)成地殼三大巖石中分布面積最廣（占陸地面積75%）的巖石，因此，是各類工程建設(shè)廣泛接觸到的巖石。 它是能源、資源如石油、天然氣、煤礦等賦存的圍（母）巖。還常是奇異秀麗的山水地貌風(fēng)觀（旅游勝地）形成的環(huán)境。,五、沉積巖（Sedimentary rock）：（水成巖）,1、沉積巖的形成過(guò)程和構(gòu)成組份： 風(fēng)化剝蝕即物質(zhì)生成過(guò)程階段。 搬運(yùn)移動(dòng)過(guò)程階段 堆積沉積固結(jié)成巖階段 構(gòu)成組份主要分為：原生礦物碎屑、次生礦物、化學(xué)結(jié)晶礦物和生物殘骸及有機(jī)質(zhì)（貝殼、石油、天然氣等）。 2、沉積

2、巖的結(jié)構(gòu)含義與類型： 沉積巖的結(jié)構(gòu)含義與類型： a.含義：（與前述相同） b.類型：常分為：碎屑結(jié)構(gòu)、泥狀（質(zhì)）結(jié)構(gòu)、化學(xué)晶粒結(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)。,沉積巖的構(gòu)造和類型： a.含義：指沉積巖的物質(zhì)成份的空間分布和排列方式（與前述基本相同） b.類型：常分為： i）層理構(gòu)造：（沉積巖有別于其它巖石的重要標(biāo)志），有水平、斜、交錯(cuò)層理之分。請(qǐng)見P22圖1-11,水平層理,ii）層面構(gòu)造：波痕、泥裂、龜裂、雨痕等。iii）生物遺體（跡），各種化石。請(qǐng)見P-42圖2-1,生物化石,波 痕,3、沉積巖主要類型： 依據(jù)結(jié)構(gòu)類型及成份的不同為： 碎屑巖；粘土巖；化學(xué)巖或生物化學(xué)巖。 4、常見沉積類型及其特征；請(qǐng)見P

3、24表1-4 礫巖與角礫巖；砂巖；泥巖；頁(yè)巖；石灰?guī)r、泥灰?guī)r；白云巖。 其中石灰?guī)r是水泥、石灰及維尼綸化工工業(yè)的重要原料。,六、變質(zhì)巖（Metamorphic rock）：,在較高溫度（小于900，大于150）、較高壓力及其它化學(xué)因素作用下由巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖經(jīng)變質(zhì)作用所形成的巖石，比較而言，分布面積及體積較小。但在一定區(qū)域常是大面積廣泛出露分布與各類工程活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)礦床資源關(guān)系密切。,1、變質(zhì)作用和變質(zhì)巖類型： 依據(jù)變質(zhì)環(huán)境成因不同劃分為： a.接觸變質(zhì)作用與接觸變質(zhì)巖 請(qǐng)見P26圖1-13 b.動(dòng)力變質(zhì)作用與動(dòng)力變質(zhì)巖 c.區(qū)域變質(zhì)作用與區(qū)域變質(zhì)巖 d.混合化作用與混合巖 依據(jù)變質(zhì)作用程

4、度不同分為：深變質(zhì)巖與淺變質(zhì)巖 依據(jù)變質(zhì)作用的母（原）巖差異分為：正變質(zhì)巖（巖漿巖）與負(fù)變質(zhì)巖（沉積巖）。,2、變質(zhì)巖的成份和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造類型與特征： 變質(zhì)巖的礦物成份： a.原生共有礦物：如石英、長(zhǎng)石、云母、方解石等。 b.新生標(biāo)準(zhǔn)變質(zhì)礦物：如紅柱石、蘭晶石、剛玉、石榴子石、綠泥石等等。 變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)類型： 分為：變余結(jié)構(gòu)、變晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)。 變質(zhì)巖的構(gòu)造類型： 常分為：塊狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造,3、常見變質(zhì)巖類型及特征：(見表1-5) 片巖及片麻巖 千枚巖及板巖 石英巖（多由砂巖變質(zhì)而成） 大理巖（由石灰?guī)r、白云巖及其它碳酸鹽類沉積巖變質(zhì)而成），是重要的較高檔的裝飾板材和

5、雕刻品的材料。,七、巖石的工程特性概述：,1、巖石的物理、水理特性及其指標(biāo)： 重度（容重）：?jiǎn)挝惑w積巖石的重量（力），記為r. 有飽和狀的rsat、濕狀的r、干燥狀rd及受浮力作用狀的r. rsatrrdr 比重G，（密度比）：?jiǎn)挝惑w巖石干試樣的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之比，與礦物成份及其比重有密切關(guān)系。,孔隙率與孔隙比（n與e） 單位體積巖石的孔隙體積（n=Vv/V）,孔（空）隙體（Vv）與顆粒體積（Vs）之比（e=Vv/Vs） 吸水率與飽和吸水率及飽水系（因）數(shù)（Kw） 前者為巖石試樣在常壓室溫下吸水的質(zhì)量與巖石試樣固體質(zhì)量之比；后者為巖石試樣在高壓下吸水質(zhì)量與巖石試樣固體質(zhì)量之比。前者與后者

6、之比稱為飽水因（系）數(shù)Kw，其值常在0.5-0.8之間，是評(píng)估判別巖石抗凍抗風(fēng)化性能的重要指標(biāo)。,2、巖石主要力學(xué)性質(zhì)及其指標(biāo)：,抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度: 其中抗剪強(qiáng)度較為常用和重要，她又常分為：抗剪斷強(qiáng)度（=tg+c）、抗摩強(qiáng)度（=tg，存在破裂等結(jié)構(gòu)面時(shí)），抗切強(qiáng)度（=c，垂直壓力為空時(shí)）。見圖1-14,軟化系數(shù)Sf： 飽水狀抗壓強(qiáng)度與干燥抗壓強(qiáng)度之比，反映巖石抗水軟化，抗風(fēng)化，抗凍的能力，也即反映巖石工程力學(xué)性能穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。當(dāng)Sf0.75時(shí)，巖石軟化性較弱，抗凍性和抗風(fēng)化能力較強(qiáng)；而Sf0.75時(shí)，巖石的軟化性較強(qiáng)，屬于工程性能較差巖石。 抗變形能力參數(shù)： 如彈性模量E=/e

7、，變形模量=E/e+p及泊松比。,附表 常見巖石的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo),3、巖石的風(fēng)化作用問(wèn)題： 風(fēng)化作用的含義： 分布在地表或地表附近的巖石，經(jīng)受太陽(yáng)輻射、大氣、水溶液及生物等因素的侵襲，逐漸破碎、松散或礦物成分發(fā)生化學(xué)變化，甚至生成新的礦物的現(xiàn)象。 風(fēng)化作用類型： 常分為物理風(fēng)化與化學(xué)風(fēng)化及生物風(fēng)化三種類型，見圖1-15。,例子： 物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化 生物風(fēng)化,風(fēng)化層分帶即風(fēng)化程度特性： 亦稱風(fēng)化分級(jí)，自上而下常分為：全風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶、中（弱）風(fēng)化帶、微風(fēng)化帶、未風(fēng)化帶（新鮮巖石），見圖1-17，表1-7及表1-8。 風(fēng)化程度不同，風(fēng)化帶不同，同種巖石的工程性能相差懸殊，因此，正確評(píng)估分析巖石風(fēng)化帶（等級(jí)）是正確判別評(píng)價(jià)巖石工程性質(zhì)的重要基礎(chǔ)條件（前提）；對(duì)相關(guān)工程的決策、立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工及其工期、投資和運(yùn)營(yíng)使用的成本常有重大的影響作用。,影響巖石風(fēng)化程度（等級(jí)）的因素： a.巖石類型及其礦物成份 b.巖石破裂（斷裂、破碎）情況（受地質(zhì)構(gòu)造因素影響） c.地形地貌狀況（位置） d.水的分布、作用（地表及地下水含