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1、1目录 1.1 工程地质常识 1.2 土的特性 1.3 工程地质勘察21.1工程地质常识工程地质常识3 地质构造在层状岩体中表现最显著，主要有褶皱构造和断裂构造两种基本类型。o地质年代地质年代基本概念把地史划分为5个代，代以下再分纪、世等；与地质时代单位相应的地层单位称界、系、统等。地质时代单位有代、纪、世、期、时。42.第四纪沉积物第四纪沉积物o“沉积土”基本上是在离我们最近的新生代第四纪（Q）形成的（距今约160万年），因此把土称为“第四纪沉积物”。由于沉积历史不长，尚未胶结岩化，通常是松散软弱的多孔体，与岩石的性质有较大的差别。残积土el岩石风化后残留在原地形成的土。洪积土pl由暂时性洪
2、流，将山区高地的碎屑物质携带至沟口或平缓地带堆积形成的土。坡积土dl位于山坡上方的碎屑物质，在流水或重力作用下运移到斜坡下方或坡麓处堆积形成的土。冲积土al碎屑物质经水流搬运，在谷地、平原及河口地带堆积形成的土。淤积土在静水或缓慢流水中堆积而形成的土。冰积土碎屑物质或块石在冰川作用的搬运下，在谷地或沟口堆积所形成的土。风积土岩石风化碎屑物质经风力搬运作用至异地降落，堆积所形成的土。海积土mQ碎石、卵石土、砂土分布于沿岸滨海地带。粘性土在沿海河口，岸滩广泛分布51.地质构造 图1-1 褶皱要素示意图图1-2 背斜和向斜 轴面轴面Pivot 枢纽枢纽翼部翼部翼部翼部向斜向斜背斜背斜轴面轴面轴轴轴轴
3、倾没角倾没角6图1-3 背斜和向斜 倒转褶曲平卧褶曲倾斜褶曲直立褶曲 褶曲要素:为了正确描述和表示褶曲在空间的形态特征，对褶曲的各个组成部分给予了一定的名称，称为褶曲要素，褶曲要素主要有：7 断裂构造图1-4 节理1）按与岩层产状的关系分类走向节理 与所在岩层走向大致平行；倾向节理 与所在岩层走向大致垂直；斜交节理 与所在岩层走向斜交。岩层走向 分为二大类，一类是没有或只有微小断裂变位的节理；另一类是沿着断裂面有明显的相对位移的断层。断裂构造是地壳上发育最广泛的地质构造。8断层 o断层是指岩石在构造应力作用下发生断裂，沿断裂面两侧的岩块发生明显的相对位移的断裂构造。断层倾角下盘断层走向断层面上
4、盘相对移动方向图 1-6 断 层 要 素9图 1-7 阶 梯 状 断 层图1-8 地堑与地垒图1-9 叠瓦式构造断层的组合类型10o 一般将水在空隙中存在的形式分为五种，即：气态水、结合水、毛细水、重力水、固态水。图1-11 自然界水的循环图1-10包气带基本概念11o 岩土按其透水性的强弱分为透水的、半透水的和不透水的三类。表1-3给出常见岩土在常压下按透水程度的分类。表1-3 岩土按透水程度的分类透水程度渗透系数k（m/d）岩土名称良透水的10砾石、粗砂、岩溶发育的岩石、裂隙发育且很宽的岩石透水的101.0粗砂、中砂、细砂、裂隙岩石弱透水的1.00.01粘质粉土、细裂隙岩石微透水的0.01
5、0.001粉砂、粉质黏土、微裂隙岩石不透水的伊利石高岭石b.倍半氧化物及次生二氧化硅c.可溶性次生矿物（3）有机质蒙 脱 石21粉粒的矿物成分是多样性的，主要是石英和粉粒的矿物成分是多样性的，主要是石英和MgCO3、CaCO3等难溶盐的颗粒；等难溶盐的颗粒；土颗粒的大小和形状土颗粒的大小和形状 在自然界中存在的土在自然界中存在的土,都是由大小不同的土粒组成的，土的都是由大小不同的土粒组成的，土的粒径由粗到细逐渐变化时粒径由粗到细逐渐变化时,土的性质相应地发生变化。因此可将土的性质相应地发生变化。因此可将大小相近，性质相似的颗粒划归为一组，称为粒组，划分粒组大小相近，性质相似的颗粒划归为一组，称
7、小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的。这是决定无粘性土工程性质的主要因素。用它作为确定土的这是决定无粘性土工程性质的主要因素。用它作为确定土的名称和选用建筑材料的重要依据。名称和选用建筑材料的重要依据。颗分试验：（颗分试验：（1）筛分法：粒径）筛分法：粒径0.075mm。（2）比重计法或移液管法：粒径）比重计法或移液管法：粒径0.075mm。颗分曲线：根据颗分试验成果，可以绘制颗分曲线：根据颗分试验成果，可以绘制颗粒级配曲线颗粒级配曲线。如下。如下图。图。2425 级配良好的判别：级配良好的判别：由
8、曲线的坡度大致可判别土的均匀程度，如曲线较由曲线的坡度大致可判别土的均匀程度，如曲线较陡，则表示粒径大小相差不多，土粒较均匀；反之，曲线陡，则表示粒径大小相差不多，土粒较均匀；反之，曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒不不均匀，即级配良均匀，即级配良好。好。Cu5 级配良好。级配良好。Cc反应曲线的整体形状，过大或过小都反应曲线的整体形状，过大或过小都表示缺乏中间粒径。表示缺乏中间粒径。对砂类土，当同时满足对砂类土，当同时满足315=cuCC和和时，级配良好。时，级配良好。60102301060/dddCddCcu=.26土中的水固态自由水气态液态结合水重力
9、水毛细水强结合水弱结合水土中的水和气体基本概念：27（一）土中水：（一）土中水：1.结晶水结晶水 存在于矿物结晶中的水，只有在高温（存在于矿物结晶中的水，只有在高温（105 C）下，才能）下，才能从矿物中吸出，故可把它视作矿物本身的一部分。从矿物中吸出，故可把它视作矿物本身的一部分。2.结合水结合水 受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。0-毛细水毛细水重力水重力水自由水自由水弱结合水弱结合水强结合水强结合水与土粒表面结合的水与土粒表面结合的水结合水结合水土粒矿物内部的水土粒矿物内部的水-结晶水结晶水土中水土中水28粘粒弱结合水自由水强结合水105oO-2
10、粘土颗粒水分子2.土中的气体29强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水（1）强结合水：）强结合水：没有溶解盐类的没有溶解盐类的能力，不能传递静水压力，牢固地能力，不能传递静水压力，牢固地吸附于土粒表面，其性质接近于固吸附于土粒表面，其性质接近于固体，具有极大的粘滞度、弹性和抗体，具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度。剪强度。（2）弱结合水：）弱结合水：厚度较强结合水厚度较强结合水大，具有较高的粘滞度、抗剪强度，大，具有较高的粘滞度、抗剪强度，仍不能传递静水压力。仍不能传递静水压力。3.自由水自由水（1）重力水：在土中流动的水，受重力作用。）重力水：在土中流动的水，受重力作用。（2）毛细水：由
11、于水和空气分界处弯液面上产生的表面张力作用，）毛细水：由于水和空气分界处弯液面上产生的表面张力作用，土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升，形成毛细水。土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升，形成毛细水。它不仅受重力作用而且还受到表面张力的支配。它不仅受重力作用而且还受到表面张力的支配。30（二）土中气（二）土中气1.开敞气体：对土无影响；开敞气体：对土无影响；2.封闭气体：使土的渗透性减小，弹性增大和拖延了土的压缩和膨封闭气体：使土的渗透性减小，弹性增大和拖延了土的压缩和膨胀变形随时间的发展。胀变形随时间的发展。（如下图）（如下图）土的结构：土的结构：单粒结构；单粒结构；蜂窝结构
13、量关系。间的数量关系。35111WsW=sssVmdds可用可用比重瓶法比重瓶法测定测定,但由于变化幅度不大（但由于变化幅度不大（2.62.8),通常可按经验数值选用，如下表。通常可按经验数值选用，如下表。粘性土粘性土土的名称土的名称砂土砂土粉土粉土粉质粘土粉质粘土粘土粘土土粒比重土粒比重2.652.69 2.702.71 2.722.73 2.742.76土粒比重参考值土粒比重参考值36%sWmm=w含水量是标志土的湿度的一个重要物理指标，一般用含水量是标志土的湿度的一个重要物理指标，一般用烘箱法烘箱法测定。测定。33mtcmgVm或单位=土的密度土的密度 用用环刀法环刀法测定。测定。37（
14、四）干密度（四）干密度d、饱和、饱和密度密度sat、和有效密度、和有效密度 mVVmVVmVWssWVssatsd-=.+=计算自重应力时，须采用计算自重应力时，须采用土的重力密度，简称重度。土的重力密度，简称重度。土的湿重度土的湿重度、干重度、干重度 d、饱和重度饱和重度 sat、有效重度、有效重度 分别按下式计算：分别按下式计算：g=gdd=gsatsat=g=单位：单位：3/mkN38土的干重度土的干重度d d(1)表达式表达式：d=固体重力固体重力总体积总体积=wsv(2)物理意义：单位体积的土在水分烘干后的重力，物理意义：单位体积的土在水分烘干后的重力，即干土的重力密度。即干土的重力
15、密度。(3)常见值：常见值：1318KN/m3(4)工程应用：常用做填方工程中土体压实质量控制的工程应用：常用做填方工程中土体压实质量控制的标准。标准。(5)换算公式：换算公式：d=1+392.2.土的饱和重度土的饱和重度sat(1)表达式表达式：sat=孔隙全部充满水的总重力孔隙全部充满水的总重力总体积总体积=wsv(2)物理意义：孔隙中全部充满水时单位体积的重力，物理意义：孔隙中全部充满水时单位体积的重力，即饱和度为即饱和度为100%时的重力密度。时的重力密度。(3)常见值：常见值：1823KN/m3+Vv w(1)表达式表达式：=wsv(2)物理意义：地下水位以下土体受水的浮力作用时单物
16、理意义：地下水位以下土体受水的浮力作用时单位体积的重力。位体积的重力。(3)常见值：常见值：813KN/m3+Vv w3.土的有效重度土的有效重度-vVw=sat w-40（五）孔隙比（五）孔隙比e和孔隙率和孔隙率n（六）土的饱和度（六）土的饱和度SrsVVVe=%100=VVnV土的孔隙比土的孔隙比e和孔隙率和孔隙率n是是反映土密实程反映土密实程度的重要物理性质指标，度的重要物理性质指标，e或或n越大，越大，土越疏松，反之土越密实。一般土越疏松，反之土越密实。一般e1.0的土的土是疏松的是疏松的高压缩性土高压缩性土。%100=VWrVVs砂土根据饱和度的指标值分为稍湿、砂土根据饱和度的指标值分为稍湿、很湿与饱和三种湿度状态。很湿与饱和三种湿度状态。Sr 50为为稍湿；稍湿；5080饱和饱和。41令令w1=w,Vs=1 因因所以所以VV=e,V=1+esVVVe=Wsd=WsssVdmWssWdmmww=Wsdw+=1m二、指标的换算二、指标的换算42基本概念基本概念 土的物理状态指标，即要土的物理状态指标，即要研究土的松密和软硬。研究土的松密和软硬。一、无粘性土的密实度一、无粘性土的