第一章 工程地质

第一节 岩体的特征

　　岩石是矿物的集合体，岩体可能由一种或多种岩石组合。建设工程通常将工程影响范围内的岩石综合体称为工程岩体(地基岩体、边坡岩体、地下工程围岩)。

　　一、岩体的结构

　　(一)岩体的构成

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　　1.岩石

　　(1)岩石的主要矿物

　　岩石中的石英含量越多，钻孔的难度就越大。物理性质是鉴别矿物的主要依据。

颜色	①自色：具有鉴定意义 ②他色：混有不同杂质或其他原因引起的
光泽	四个等级：金属光泽、半金属光泽、金刚光泽及玻璃光泽。
硬度	分为10个标准等级（见教材矿物硬度表）。 最软：滑石 最硬：金刚石

　　(2)岩石成因类型及其特征

　　1)岩浆岩(岩浆沿地壳薄弱地带上升冷却凝结形成)

侵入岩	深成岩 （深度>5km）	理想的建筑基础	花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩
	浅成岩 （深度<5km）	侵入体与围岩的接触部位岩性不均一	花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩
喷出岩	产状不规则，岩性不均一，比侵入岩强度低、透水性强、抗风化差		流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩

　　2)沉积岩(层状结构)

　　①碎屑岩：砾岩、砂岩、粉砂岩

　　②黏土岩：泥岩、页岩

　　③化学岩及生物化学岩：石灰岩、白云岩、泥灰岩

　　3)变质岩

　　原有的岩浆岩、沉积岩经地壳运动和岩浆活动形成的新岩石，如：大理岩、石英岩。

　　【练习题】

　　1.工程岩体分类有()。【2016】

　　A.稳定岩体

　　B.不稳定岩体

　　C.地基岩体

　　D.边坡岩体

　　E.地下工程围岩

　　【答案】CDE

　　【解析】建设工程通常将工程影响范围内的岩石综合体称为工程岩体。工程岩体有地基岩体、边坡岩体和地下工程围岩三类。

　　2.对岩石钻孔作业难度和定额影响较大的矿物成分是()。【2015】

　　A.云母

　　B.长石

　　C.石英

　　D.方解石

　　【答案】C

　　【解析】本题考查的是岩体的结构。岩石中的石英含量越多，钻孔难度就越大，钻头、钻机等消耗量就越多。

　　3.常见的沉积岩有()。【2013】

　　A.辉绿岩

　　B.泥岩

　　C.石灰岩

　　D.白云岩

　　E.大理岩

　　【答案】BCD

　　【解析】A辉绿岩属于岩浆岩，E大理岩属于变质岩。

　　2.土

　　(1)土的组成

　　土是由颗粒(固相)、水溶液(液相)和气(气相)所组成的三相体系。

　　(2)土的结构

　　①单粒结构：也称散粒结构，是碎石(卵石)、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式，其对土的工程性质影响主要在于其松密程度。

　　②集合体结构：也称团聚结构或絮凝结构，黏性土特有。

　　(3)土的分类(根据颗粒大小及含量分类)

　　3.结构面

走向	结构面与水平面交线的方位角，表示结构面在空间延伸的方向。
倾向	垂直走向顺倾斜面引出的一条直线与水平面投影的方位角，表示结构面在空 间的倾斜方向。
倾角	是结构面层面与水平面所夹的锐角，表示结构面在空间倾斜角度的大小。

　　4.地质构造

　　(1)水平构造和单斜构造

　　水平构造是未经构造变化的沉积岩层。单斜构造是经过构造变动的岩层。

　　(2)褶皱构造

　　①概念：组成地壳的岩层受构造力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，是岩层产生的塑性变形。其中一个弯曲称为褶曲。

　　②褶曲的基本形态

背斜	上拱弯曲，当地面受到剥蚀，较老岩层出现在褶曲的轴部，从轴部向两翼依次出现的是较新岩层。（中间老两边新）
向斜	下凹弯曲，当地面受到剥蚀，在褶曲轴部露出的是较新岩层，向两翼一次出现较老岩层。（中间新两边老）

　　③工程在褶曲的翼部遇到的基本上是单斜构造，对建筑物的地基一般没有特殊不良的影响。倾斜岩层的产状与路线或隧道轴线走向的关系问题需要根据具体情况进行分析：

深路堑和高边坡	有利	路线垂直岩层走向 路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反
	不利	路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向一致
	最不利	路线与岩层走向平行，岩层倾向与路基边坡一致，边坡的倾角大于岩层的倾角
隧道工程	有利	一般选线从褶曲的翼部通过是比较有利的
	不利	在褶曲构造的轴部，应力作用最集中，容易遇到工程地质问题

　　(3)断裂构造

　　①裂隙

裂隙	构造裂缝	张性裂隙：主要发育在背斜和向斜的轴部
		扭（剪）性裂隙：一般出现在褶曲的翼部和断层附近
	非构造裂缝	裂隙分布零乱，没有规律性

　　岩体中的裂隙，在工程上除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。

　　②断层

断层	正断层 （上下下上）	上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层 受水平张应力或垂直作用力
	逆断层 （上上下下）	上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层 受到水平方向强烈挤压力的作用
	平推断层	两盘沿断层面发生相对水平位移的断层 水平扭应力作用

　　(二)岩体结构特征

　　1.结构体特征

　　2.岩体结构类型

整体块状结构	较理想的各类工程建筑地基、边坡岩体及地下工程围岩
层状结构	①沿层面方向的抗剪强度明显比垂直层面方向的更低 ②结构面倾向坡外时要比倾向坡里时的工程地质性质差得多（倾向坡里好）
碎裂结构	变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差
散体结构	属于碎石土类

　　4.褶皱构造是()。【2013】

　　A.岩层受构造力作用形成一系列波状弯曲且未丧失连续性的构造

　　B.岩层受构造力作用形成一系列波状弯曲而丧失连续性的构造

　　C.岩层受水平挤压力作用形成一系列波状弯曲而丧失连续性的构造

　　D.岩层受垂直力作用形成一系列波状弯曲而丧失连续性的构造

　　【答案】A

　　【解析】褶皱构造是组成地壳的岩层，受构造力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，它是岩层产生的塑性变形。

　　5.隧道选线应尽可能避开()。【2014】

　　A.褶皱核部

　　B.褶皱两侧

　　C.与岩层走向垂直

　　D.与裂缝垂直

　　【答案】A

　　【解析】褶皱剧烈地区，一般断裂也很发育，特别是褶皱核部岩层完整性最差。在背斜核部，岩层呈上拱形，岩层虽破碎，但像石砌的拱形结构，能将上覆岩层的荷重传递至两侧岩体中，有利于洞顶的稳定。向斜核部岩层呈倒拱形，顶部被张裂隙切割的岩块上窄下宽，易于塌落。另外，向斜核部往往是承压水储存的场所，地下工程开挖时地下水会突然涌人洞室，因此，向斜核部不宜修建地下工程。