工程地质讲义.doc

水利水电工程地质 1、工程地质基础2、水利水电工程地质勘察3、勘察技术方法 4、区域构造稳定性5、水库区工程地质6、水工建筑物工程地质 7、边坡工程地质8、地下洞室工程地质9、天然建筑材料 10、特殊岩土体地质11、题型特点与例题 【考试大纲】 掌握岩石的基本知识及岩石主要物理、力学性质指标的定义。 了解断层、软弱结构面的定义、基本分类与特征。 掌握土的工程分类、主要工程特性及其应用。 了解河谷地貌单元及河谷阶地的类型 岩石与岩体的定义 根据中国大百科全书： 岩石：是矿物的天然集合体。由一种或多种矿物按一定方式结合而成。部分为火山玻璃、胶体物质或生物遗体组成。是地球演化过程中经过各种地质作用形成的固态物质，构成地壳和地幔的主要成分。 岩体：在地质作用过程中经受过变形和破坏的，由一定岩石成分组成，并具有一定结构的、赋存于一定地质环境中的地质体。岩体是岩石的集合体，由结构面网络及其所围限的岩石组成。 岩石的成因分类—一级分类 岩浆岩（火成岩）是上地幔或地壳深部产生的炽热粘稠的岩浆冷凝固结形成的岩石。如花岗岩、玄武岩等。 沉积岩是成层堆积的松散沉积物固结而成的岩石。在地壳表层，母岩经风化作用、生物作用、火山喷发作用而成的松散碎屑物及少量宇宙物质经过介质（主要是水）的搬运、沉积、成岩作用形成沉积岩。如灰岩、砂岩等。 变质岩由于地质环境和物理化学条件的改变，使原先已形成的岩石的矿物成分、结构构造甚至化学成分发生改变所形成的岩石。如片麻岩、大理岩等。 岩石的二级分类 沉积岩见P17表2-2岩浆岩（火成岩）见P16表2-1变质岩见P17表2-3 岩石的强度分类 即按岩石的饱和单轴抗压强度进行分类。 Rb60 Mpa ，坚硬岩 60≥Rb30 Mpa，中硬岩或较坚硬岩 30≥Rb15 Mpa，较软岩 15≥Rb5 Mpa，软岩 Rb＜ 5Mpa，极软岩 岩石的主要物理水理性质指标 岩石颗粒密度（ρP）岩石块体密度（ ρ0 ）软化系数（η） 吸水率（ω）渗透系数（K）孔隙率（n 岩石颗粒密度（ρP）是指岩石的固体部分质量与其体积之比，g/cm3。 岩石块体密度（ρо）是指岩块质量与其体积之比，g/cm3。按岩块的含水状态，分为干密度（ρd），饱和密度（ρsat）等。 孔隙率（n）是指岩石中孔隙的体积与岩石的体积的比值。 自由吸水率（ωa）：是指岩石试件在一个大气压和室温条件下自由吸入水的质量与岩石干质量的比值。 饱和吸水率（ωs）：是指岩石试件强制饱和（煮沸法或真空抽气法）后吸入水的质量与岩石干质量的比值。 饱水系数：自由吸水率（ωa）与饱和吸水率（ωs）之比。 岩石的吸水率和饱水系数是表征岩石水理性质的重要指标。岩石吸水率的多少，取决于岩石所含空隙的数量、大小及其张开程度。 根据饱水系数的大小可以判断岩石的抗冻性能，饱水系数大，说明常压下吸水后余留的空隙少，抗冻性能差 在工程实践中，岩石（岩体）的透水性有两种表达方式： 渗透系数（k）是指水力坡度为1时，水在岩石中流动的速度。单位为cm/s，也有用m/d 。 透水率的单位为吕荣（Lu），即当试验压力为1MPa时每米试段的压入水流量（L/min）。 软化系数是指岩石浸水饱和后的抗压强度与干燥状态下抗压强度的比值。 表示岩石遇水软化的性能，越大软化性能越弱，其抗冻性和抗风化能力强；反之亦然。 岩石的主要力学性质指标 单轴抗压强度（R）抗拉强度（σt）抗剪强度（τ）泊松比（μ）变形模量（E0） 单轴抗压强度（R）是指岩石试件在单向受力破坏时所能承受的最大压应力，单位为MPa。 根据岩石的含水状态，表征岩石抗压强度的指标还有干抗压（RC）、饱和抗压（Rs） 等。 抗拉强度（σt）是指岩石试件在单向受拉条件下所承受的最大拉应力，单位为MPa。 常用的试验方法有轴向拉伸法和劈裂法，其中采用劈裂法的较多。 抗剪强度（τ）是指岩石试件受剪力作用时能抵抗剪切破坏的最大剪应力。由内聚力（c）和内摩擦阻力σ?tg?两部份组成。一般表达式为τ=σ?tg?+c，单位为MPa。 抗剪强度按试验方法不同，通常分为三种抗剪强度。 抗剪断强度是指在一定的法向应力作用下，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。反映了岩石的内聚力和内摩擦阻力之和。 抗剪（摩擦）强度是指在一定的法向应力作用下，沿已有破裂面剪坏时最大剪应力。 抗切强度是指法向应力为零时沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 变形模量（E0）是指在单向压缩条件下，岩石试件的轴向应力与轴向应变之比，单位为Mpa。 当岩石的应力—应变为直线关系时，变形模量为一常量，称为弹性模量（E）。 泊松比（μ）是指在单向压缩条件下，岩石试件的横向应变与轴向应变之比。 以上只介绍了岩石的主要特性指标。除物理、水理性质外，岩体