工程地质 同济大学复习重点.docx
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工程地质同济大学复习重点
工程地质学：
研究在工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合理的处理和正确的使用自然地质条件和改造不良地质条件等地质问题。
工程地质条件：
由于地质因素对工程建筑的利用和改造有影响。
岩石按成因可分为：
岩浆岩、沉积岩、变质岩。
石英SiO2正长石KAlSi3O8方解石CaCO3方解石遇盐酸起泡滑石滑腻蒙脱石剧烈吸水膨胀、可塑性正长石解理面成直角高岭石吸水性、可塑性、摸之有滑感
从软到硬10种矿物（相对硬度）：
1、滑石2、石膏3、方解石4、萤石5、磷灰石6、正长石7、石英8、黄玉9、刚玉10、金刚石
解理：
矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质。
裂开的光滑面叫解理面。
断口：
不具方向性的不规则破裂面。
云母1个解理长石2个解理方解石3个解理
极完全解理：
极易裂开成薄片，解理面大而完整，平滑光亮，云母
完全解理：
常沿解理方向开裂成小块，解理面平整光亮，方解石
中等解理：
既有解理面，又有断口，正长石
不完全解理：
常出现断口，解理面很难出现，磷灰石
岩浆岩
依冷凝地质环境：
深成岩、浅成岩、喷出岩。
产状：
岩基、岩株、岩盘、岩床、岩脉。
SiO2的含量：
酸性岩类（>65%）石英、正长石、黑云母、角闪石中性岩类（52%-65%）正长石、斜长石、角闪石、黑云母、辉石基性岩类（45%-52%）斜长石、辉石、角闪石、橄榄石超基性岩类（<45%）橄榄石、辉石、角闪石
结构：
全晶质结构、半晶质结构、非晶质结构
构造：
块状结构、流纹状结构、气孔状结构、杏仁状结构
酸性岩类：
花岗岩、花岗斑岩、流纹岩
中性岩类：
正长岩、正长斑岩、粗面岩、闪长岩、闪长玢岩、安山岩
基性岩类：
辉长岩、辉绿岩、玄武岩
沉积岩地表和地表下不太深的地方，由松散堆积物在温度不高和压力不大的条件下形成的
物质组成：
碎屑物质、黏土矿物、化学沉积矿物、有机质及生物残害
碎屑粒径大小：
砾状结构>砂质结构>粉砂质结构
胶结物成分硬度：
硅>铁>钙>泥
黏土矿物、方解石、白云石、有机质是沉积岩所特有的
物质组成特点，分三类：
碎屑岩类、黏土岩类、化学及生物化学岩类
结构：
碎屑结构、泥质结构、结晶结构、生物结构
构造：
层理构造：
由于季节性气候的变化，沉积环境的改变，使先后沉积的物质在颗粒大小、形状、颜色和成分上发生相应变化，从而显示出来的成层现象
层理：
水平层理、斜层理、交错层理
碎屑岩类：
火山集块岩、火山角砾岩、凝灰岩砾岩及角砾岩、砂岩、粉砂岩
黏土岩类：
页岩、泥岩
化学及生物化学岩类：
石灰岩（方解石）、白云岩（白云石）
变质岩原来的岩石在地壳中受到高温、高压及化学成分加入的影响，在固体状态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的
变质作用：
高温、高压、新的化学成分的加入
矿物成分：
许多新的变质矿物，石榴子石、滑石、绿泥石、蛇纹石
结构和构造：
几乎全部是结晶构造
片理构造（板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造）和块状构造
片理状岩类：
片麻岩、片言、千枚岩
块状岩类：
大理岩、石英岩
地质年代的确定方法
沉积岩：
地层对比法、地层接触关系法、岩性对比法、古生物化石法
岩浆岩：
侵入接触、沉积接触
绝对地质年代：
“年”，确切时间，不能反映岩层形成的过程
相对地质年代：
并不包含“年”，先后顺序、新老关系
地质年代表
新生代
第四纪 全新世 Ｑh0.01 人类出现 晚更新世Qp 中更新世Qp2 早更新世Qp11.64
新近纪 上新世N25.00 中新世N123.3近代哺乳类出现
古近纪 渐新世E337.5 始新世E2 50 古新世E165鱼类出现
中生代
白垩纪K135被子植物,浮游钙藻出现
侏罗纪J208鸟类哺乳类出现
三叠纪T250蜥龙鱼龙出现
古生代
晚古生代
二叠纪P290兽行型类裸子植物出现
石炭纪C362 单孔类种子蕨科达类出现
泥盆纪D410总鳍鱼类节蕨石松真蕨植物出现
早古生代 志留纪S439裸蕨植物出现
奥陶纪O510无颌类出现
寒武纪--570硬壳动物出现
元古代
新元古代
震旦纪Z680不具硬壳动物出现
南华纪Nh800
青白口纪Qb1000多细胞动物高级藻类出现
中元古代
蓟县纪JX1 400真核动物出现（绿藻）
长城纪Ch1800
古元古代
滹沱纪 Hl2300
五台纪Wt2500
太古代
新太古代Ar32800原核生物出现（菌类及蓝藻）
中太古代Ar23200
古太古代Ar13600生命现象开始出现
始太古代Ar045oo
第四纪地质特征：
人类的出现、冰川作用
地质构造：
构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形迹
水平构造：
未经构造变动的沉积岩层，其形成时的原始产状是水平的，先沉积的老岩层在下，后沉积的新岩层在上
单斜构造：
岩层向同一个方向倾斜褶曲的一翼、断层的一盘或者是局部地层不均匀的上升或下降所引起的
产状：
岩石在空间的位置。
倾斜岩层的产状，是用岩层层面的走向、倾向和倾角三个产状要素来表示的
褶皱构造：
组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造
褶曲（褶皱构造的一个弯曲）的基本形态是背斜（向上拱起）和向斜（下凹）
核部、翼、轴面、轴、枢纽
轴面产状，可分为：
直立褶曲、倾斜褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲
枢纽产状，可分为：
水平褶曲、倾伏褶曲
隧道工程，褶曲的翼部通过一般是比较有利的。
轴部容易遇到地质问题。
褶曲的野外观察：
穿越法（垂直岩层走向）、追索法（平行岩层走向）
断裂构造：
构成地壳的岩体，受力作用发生变形，当变形达到一定程度后，使岩体的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小不一的断裂
裂隙（也成为节理）的类型：
构造裂隙（岩体受地应力作用岁岩体变形而产生）和非构造裂隙（由成岩作用、外动力、重力等非构造因素形成）
断层：
岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生了显著位移的断裂构造
断层要素：
断层面和破碎带、断层线、上盘和下盘、断距
断层的基本类型：
正断层（上盘下降、下盘上升）、逆断层（上盘上升、下盘下降）、平推断层（两盘水平位移）
断层的工程地质评价：
尽量避开大的断层破碎带，必须穿越时，尽量垂直于断层走向或以较大的角度斜交
不整合：
形成年代不相连续的两套岩层重叠在一起的现象。
不整合面，不整合接触
整合接触：
堆积物的沉积次序的衔接的，产状是平行的，在形成的年代上也是顺次连续的
不整合接触的类型：
平行不整合（产状基本一致）、角度不整合（产状不一致）
不与整合面上的底砾岩性一致的岩层形成时间较早，与角度不整合面的产状一致的岩层形成时间较晚
岩石的主要物理性质：
重量、孔隙性、吸水性、软化性、抗冻性
岩石的主要力学性质：
岩石的变形、岩石的强度
影响岩石工程性质的因素：
矿物成分、结构、构造、水、风华
影响岩体稳定性的主要因素：
区域稳定性、岩体结构特征、岩体变形特性与承载力、地质构造及岩体风华程度
结构面按地质成因，可分为原生的、次生的（风华、卸荷、地下水等作用形成的风华裂隙、破碎带、荷载裂隙、泥化夹层、夹泥层）、构造的（构造应力作用断裂面、错动面、破碎带）
节理也分为原生的、次生的、构造的
结构面的特征：
结构面的规模、形态、连通性、充填物的性质、密集程度
岩体结构：
岩体中结构面与结构体的组合方式
岩体结构的分类：
整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构
岩土中的水按物理力学性质可分为：
气态水、结合水、毛细水、重力水、固态水、结晶水、结构水
岩土的含水性：
容水度（岩土空隙完全被水充满时的含水量）、持水度（岩土颗粒的结合水达到最大数值时的含水量）
岩土的给水度（饱水岩土在重力作用下排出水的体积与岩土体积之比）与有效孔隙度有关
岩土的透水性（允许重力水渗透的能力）通常用渗透系数表示
达尔西定律：
Q=KAI或渗流速度v=KI=
I-水力坡度K-渗透系数（现场和室内，室内有常水头透水性强的无粘性土、变水头透水性弱的）Q-渗透流量A-过水断面面积包括岩土颗粒和空隙
地下水按埋藏条件可分为：
包气带水、潜水（第一个隔水层以上）、承压水（两个隔水层之间）
含水层的空隙性质可分为：
孔隙水、裂隙水、岩溶水
地下水的物理性质：
温度、颜色、透明度、气味、味道、导电性、放射性
物理风华作用：
温度变化和岩石裂隙中水分的冻结
化学风华作用：
水化作用、氧化作用、水解作用、溶解作用
生物风华作用：
动植物及微生物
河流地质作用：
侵蚀、切割地面和冲刷河岸，堆积，形成各种沉积物和流水沉积地貌
流水：
溶蚀和机械侵蚀
河漫滩：
凹岸被冲刷，凸岸被堆积，浅滩不断扩大和固定，形成洪水期才能淹没的滩地
滑坡：
斜坡土体和岩体在重力作用下失去原有的稳定状态，沿着斜坡内某些滑动面作整体向下滑动的现象
根据受力不同，滑坡裂缝可分为：
拉张裂缝（滑坡后部产生一些张口的弧形裂缝，产生滑坡的前兆）、鼓张裂缝（滑坡下部会向上鼓起并开裂）、剪切裂缝（中央部分较两侧滑动快而产生剪切作用）、扇形张裂缝（滑坡舌向两侧扩散，形成放射状的张开裂缝）
按滑坡的主要物质组成和滑坡与地质构造的关系：
覆盖层滑坡、基岩滑坡、特殊滑坡
滑坡的发育过程：
蠕动变形阶段、滑动破坏阶段、渐趋稳定阶段
滑坡体的稳定系数K=
<1发生滑坡
支挡结构设置在剩余下滑力最小位置处较合理
影响滑坡的因素：
斜坡外形、岩性、构造、水、地震、人为因素
滑坡的治理：
排水、支挡、刷方减重、改善滑动面（带）的岩土性质
崩塌：
陡峭或极陡斜坡上，某些大块或巨块岩块，突然的崩落或滑落，顺山坡猛烈的翻滚跳跃，岩块互相撞击破碎，最后堆积于坡脚
崩塌发生条件和发育因素：
山坡的坡度及其表面的构造、岩石性质和节理程度、地质构造
崩塌的防治：
削坡、清除危石、胶结岩石裂隙、引导地表水流
泥石流：
水石流型、泥石流型、泥水流型
岩溶（喀斯特）：
由于地表水或地下水对可溶性岩石溶蚀的结果而产生的一系列地质现象
岩溶的主要形态：
溶沟溶槽、漏斗、溶蚀洼地、坡立谷和溶蚀平原、落水洞和竖井、溶洞、暗河、天生桥
岩溶的形成条件：
岩体由可熔岩组成，并且具有透水性能。
岩体中是有水的，特别在地下水位以下的岩体。
水在岩体中流动、有侵蚀力
岩溶水的垂直分带：
垂直循环带（包气带）、季节循环带（过渡带）、水平循环带（饱水带）、深部循环带
土洞：
因地下水或者地表水流入地下土体内，将颗粒间可溶成分溶滤，带走细小颗粒，使土体被掏空成洞穴而形成（即潜蚀作用）
潜蚀：
地下水流在土体中进行溶蚀和冲刷的作用
岩溶与土洞地区对建筑物稳定性和安全性有很大影响：
溶蚀岩石的强度大为降低、造成基岩面部均匀起伏、漏斗对地面稳定性的影响、溶洞和土洞对地基稳定性的影响
防治：
挖填、跨盖、灌注、排导、打桩
烈度分为基本烈度（最大）、建筑场地烈度（地质条件、地貌地形、水文地质）和设计烈度（重要性、永久性、抗震性）
地震和烈度关系表
地震液化效应：
砂土层完全丧失抗剪强度和承载能力，变得像液体一样
路基选线：
在单斜谷中，路线应该选择在岩层倾向背向山坡的一岸。
在断裂谷中，选择边坡相对稳定性大的一岸。
在岩层褶皱的边坡中，路线方向和岩层走向大致平行，为向斜构造时，向斜山两侧边坡对路基稳定有利，背斜山时，两侧边坡对路基稳定不利。
桥位选址：
河床较窄、河道顺直、河槽变迁不大、水流平稳、两岸地势较高、施工方便。
覆盖层薄、河床基底为坚硬完整的岩体。
在山区应特别注意两岸的不良地质现象，滑坡、崩塌、泥石流、岩溶等。
区域地质构造稳定性条件好，地质构造简单，断裂不发育的地段。
200、20、2、0.075、0.005分为漂石、卵石、圆砾、砂粒、粉粒、粘粒
土的矿物成分：
原生矿物、不溶于水的次生矿物、可溶盐类及易分解的矿物、有机质
结合水（强结合水、弱结合水）和非结合水（毛细水、重力水、气态水和固态水）
土的工程分类应遵循以下原则：
工程特性差异性的原则，以成因、地质年代为基础的原则，分类指标便于测定的原则
土按堆积年代可划分为：
老堆积土、一般堆积土、新近堆积土
根据地质成因可分文：
残积土（岩石经风化后未被搬运的那一部分原岩风化剥蚀后的产物，另一部分则被降水和风所带走）、坡积土（经雨雪水的细水片流缓慢洗刷、剥蚀，及土粒在重力作用下顺着山坡逐渐移动形成的堆积物）、洪积土（由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流带来的碎屑物质在山沟的出口处或山前倾斜平原堆积形成的洪积土体）、冲积土（由河流的流水作用将碎屑物质搬运到河谷中坡降平缓的地段堆积而成，发育于河谷内及山区外的冲积平原中）、湖积土（湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质）、海积土、冰渍土及冰水沉积土（由冰川和冰川融化的冰水下进行搬运堆积而成）和风积土（干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑物被风吹扬，搬运一段距离后）
软土：
淤泥及淤泥质土
物理力学特性：
高含水量和高孔隙性、渗透性低、压缩性高、抗剪强度低、较显著的触变性和蠕变性
在建筑荷载作用下的变形：
变形大而不均匀、变形稳定历时长
湿陷性黄土
红粘土：
亚热带湿热气候条件下、碳酸盐类岩石及其间夹的其他岩石，经红土化作用形成的高塑性黏土
物理力学特征：
天热含水量高、密度小、高塑性、一般呈现较高的强度和较低的压缩性、不具有湿陷性、一般仍处于坚硬或硬可塑状态
膨胀土：
大量的强亲水性黏土矿物成分，具有显著的吸水膨胀和失水收缩，且膨胀变形往复可逆的高塑性黏土
物理力学特性：
粘粒含量多、天然含水量接近或略小于塑限、天然空隙比小、自由膨胀量大
原位测试与室内土工试验相比，具有以下优点：
可以测定难以取得不扰动土样的有关工程力学性质
可以避免取样过程中应力释放的影响
原位测试的土体影响范围远比室内试验大，代表性也强
可大大缩短地基土层勘察周期
静力载荷试验（CPT）：
在挖至设计的基础埋置深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板，在其上逐级施加荷载，测定相应荷载作用下地籍图的稳定沉降量，分析研究地籍图的强度和变形特效，求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据
目的：
确定地基土的临塑荷载、极限荷载、为评定地基土的承载力提供依据。
估算地基土的变形模量、不排水抗剪强度和基床反力系数
静力触探试验（DPT）：
通过一定的机械装置，将一定规格的金属探头用静力压入土层中，同时用传感器或直接量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力
优点：
连续、快速、精确。
可以在现场直接测得各土层的贯入阻力指标。
掌握各土层原始状态下有关的物理力学性质。
适用于粘性土、粉土、砂土，设备的贯入能力必须满足测试土性、深度等需要，反力必须大于贯入总阻力
目的：
根据贯入阻力曲线的形态特征或数值变化幅度划分土层、估算地基土层的物理力学参数、评定地基土的承载力、选择桩基持力层、估算单桩极限承载力、判定沉桩可能性、判定场地地震液化势
圆锥动力触探（DPT）：
利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入土中的阻力大小判别土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土层的物理力学性质，对地基土作出工程地质评价
适用于强风化、全风化的硬质岩石、各种软质岩土及各类土
目的：
定性评价、定量评价
标准贯入试验（SPT）：
标准规格的圆筒形探头
适用于砂土、粉土和一般粘性土，最适用于N=2-50击的土层
目的：
采取扰动土样，鉴别和描述土类，按颗粒分析结果定名。
土个强度参数、变形模量、地基承载力等作出评价。
估算单桩极限承载力和判定沉桩可能性。
判定饱和粉砂、砂质粉土的地震液化可能性及液化等级。
十字板剪切试验（VST）：
施加一定的扭转力矩，将土体剪坏，测定土体对抵抗扭剪的最大力矩，通过换算得到土体抗剪强度值
适用于灵敏度<10，固结系数<100m2/年的均质饱和软粘性土
目的：
测定原位应力条件下软粘土的不排水抗剪强度、估算软粘性土的灵敏度
工程地质勘察的目的是为了获取建筑场地及其有关地区的工程地质条件的原始资料和工程地质论证
基本原则是坚持为工程建设服务的原则
要求是按勘察阶段的要求，正确反映工程地质条件，提出工程地质评价，为设计、施工提供依据
基本方法有工程地质测绘、工程地质勘探与取样、工程地质现场测试与长期观测、工程地质资料室内整理
可行性研究勘察阶段：
对拟建场地的稳定性和适宜性作出评价
初步勘察阶段：
对场地内建筑地段的稳定性作出岩土工程评价
详细勘察与施工勘察阶段：
对建筑地基做出岩土工程分析评价，为基础设计、地基处理、不良地质现象的防治等具体方案作出论证、结论和建议
实地测绘法：
路线法、布点法、追索法（沿走向）
工程地质报告书：
绪论的任务主要是说明勘察工作的任务、采用的方法及取得的成果。
一般部分的任务是阐述勘察场地的工程地质条件。
专门部分是整个报告书的中心内容，其任务是结合具体工程要求对设计的各种工程地质问题进行讨论，并对任务是中所提出的要求和问题给予尽可能圆满的回答。
结论部分是在上述各部分的基础上对任务书中所提出的以及实际工作中所发现的各项工程地质问题作出剪短明确的答案
工程地质图：
第四纪地质图或地质图、地貌及物理地质现象图、水文地质图、各种剖面图、钻孔柱状图及各种原位测试与室内试验成果图表
其他附件：
勘探点平面位置图、工程地质剖面图、地层综合柱状图、土工试验图标、现场原位测试图件、其他专门图件
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