第一章 工程地质.doc

第一章 工程地质
考试大纲（含金量高）（6-1-5-3）
1、熟悉工程地质对建设工程的影响。
2、了解地质岩性和地质构造（考点多）
3、掌握岩体特征，地下水特征及对建筑物的影响（重点）。
2009考试考题：6个单选，1个多选，共计8分。主要是掌握和熟悉的内容。属于重点章节。
第一节 工程地质对建设工程的影响（熟悉）
建设工程要求地基及其一定区域的地层有一定的强度、刚度、稳定性和抗渗性。
一、工程地质对建设工程选址的影响
工程地质对建设工程选址的影响，主要是各种地质缺陷对工程安全和工程技术经济的影响。
1、一般中小型建设工程的选址
工程地质的影响主要是在工程建设一定影响范围内，地质构造和地层岩性形成的地质问题对工程建设的影响和威胁。
2、大型建设工程的选址
工程地质的影响还要考虑区域地质问题形成的对地基的危害。
3、特殊重要的工业、能源、国防、科技和教育等方面新建项目的工程选址
要高度重视地区的地震烈度，尽量避免在高烈度地区建设。
4、地下工程的选址
工程地质的影响要考虑区域稳定性的问题。对区域性深大断裂交 汇、近期活动断层和现代构造运动较为强烈的地段，要给予足够的注意。注意避免工程走向与岩层走向交角太小甚至近乎平行的地质构造。
5、道路选线
道路选线尽量避开断层裂谷边坡，尤其是不稳定边坡；避开岩层倾向与坡面倾向一致的顺向坡，尤其是岩层倾角小于坡面倾角的顺向坡；(褶皱)
避免路线与主要裂隙发育方向平行，尤其是裂隙倾向与边坡倾向一致的；避免经过大型滑坡体、不稳定岩堆和泥石流地段及其下方

例题：核物理研究基地的选址，要高度重视（ ）问题。
A． 工程地质结构尺寸 B．工程地质裂隙发育
C．工程地质的岩石风化 D．建设地区地震烈度
二、工程地质对建筑结构的影响
工程地质对建筑结构的影响，主要是地质缺陷和地下水造成的地基稳定性、承载力、抗渗性、沉降等问题，对建筑结构选型、建筑材料选用、结构尺寸和钢筋配置等多方面的影响。
(1)对建筑结构选型和建筑材料选择的影响。
例如， 砖混 →框架结构→筒体结构； 钢筋混凝土结构→钢结构； 砌体→混凝土或钢筋混凝土。
(2)对基础选型和结构尺寸的影响。
由于地基土层松散软弱或岩层破碎等，不能采用条形基础，而要用片筏基础甚至箱形基础。对较深松散地层有的要采用桩基础加固。有的要根据地质缺陷的不同程度，加大基础的结构尺寸。
(3)对结构尺寸和钢筋配置的影响。
有时要加大承载和传力结构的尺寸，提高钢筋混凝土的配筋率。
(4)地震烈度对建筑结构和构造的影响。
工程所在区域的地震烈度越高，构造柱和圈梁等抗震结构的布置密度、断面尺寸和配筋率要相应增大。
2009考题1．在地基为松散软弱土层，建筑物基础不宜采用( )。
A．条形基础 B．箱形基础 C．柱下十字交叉基础 D．片筏基础
答案：A.
例题：工程地质对建筑结构的影响，主要是地质缺陷和（ ）造成的
A．岩层破碎 B．地下水 C．裂隙发育 D．活动断层
答案： B
例题：对较深松散地层可以要采用 （ ）
A．桩基础加固 B．挖填替换 C．片筏基础 D．箱形基础
答案：A.
三、工程地质对工程造价的影响
工程地质勘察对工程造价的影响体现在3个方面：①是工程地质线路选择的优劣决定着工程造价的高低；②勘察资料的准确性直接影响工程造价；③由于对特殊不良工程地质问题认识不足导致的工程造价的增加。通常，存在着直到施工过程才发现特殊不良地质的现象，不但处治特殊不良地质的工程费用因施工技术条件相对困难而增加，而且造成了既定工程损失。此外，特殊不良地质的处治是典型的岩土工程，包含着地质和土木工程的复合技术。
2009考题2．应避免因工程地质勘察不详而引起工程造价增加的情况是( )。
A．地质对结构选型的影响 B．地质对基础选型的影响
C．设计阶段发现特殊不良地质条件 D．施工阶段发现特殊不良地质条件
分析：A，B不可能避免，C，这时候发现为时不晚，但是D，这时候发现，就晚了。会导致严重后果。
四、常见工程地质问题与防治（特别重视）
原则：浅的挖除换土，深的打桩或水泥浆灌浆和连续墙，裂隙和碎软的水泥浆灌浆。护坡支护。
1、松散、软弱土层。
1、对不满足承载力要求的松散土层，如砂和砂砾石地层等，可挖除，也可采用固结灌浆、预制桩或灌注桩、地下连续墙或沉井等加固；
2、对不满足抗渗要求的，可灌水泥浆或水泥黏土浆，或地下连续墙防渗；
3、对于影响边坡稳定的，可喷射混凝土或用土钉支护。
4、对不满足承载力的软弱土层，如淤泥及淤泥质土，浅层的挖除，深层的可以采用振冲等方法用砂、砂砾、碎石或块石等置换。
2、风化、破碎岩层。
1、风化一般在地基表层，可以挖除。
2、破碎岩层有的较浅，可以挖除。
3、有的埋藏较深，如断层破碎带，可以用水泥浆灌浆加固或防渗；
4、风化、破碎处于边坡影响稳定的，可根据情况采用喷混凝土或挂网喷混凝土罩面，必要时配合注浆和锚杆加固。
3、裂隙发育岩层。
1、对于影响地基承载能力和抗渗要求的，可以用水泥浆注浆加固或防渗。
2、对于影响边坡稳定的，采用锚杆加固。
4、断层、泥化软弱夹层。
1、对于充填胶结差，影响承载力或抗渗要求的断层，浅埋的尽可能清除回填，深埋的注水泥浆处理；
2、浅埋的泥化夹层可能影响承载能力，尽可能清除回填，深埋的一般不影响承载能力。断层、泥化软弱夹层可能是基础或边坡的滑动控制面，对于不便清除回填的，根据埋深和厚度，可采用锚杆、预应力锚索、抗滑桩等进行抗滑处理。
5、岩溶与土洞。
1、可挖除洞内软弱充填物后回填石料或混凝土。
2、不方便挖填的，可采用长梁式、桁架式基础或大平板等方案跨越洞顶，也可对岩溶进行裂隙钻孔注浆，对土洞进行顶板打孔充砂、砂砾，或做桩基处理。
6、地下水发育地层。
当地下水发育影响到边坡或围岩稳定时，要及时采用洞、井、沟等措施导水、排水，降低地下水位。
7、滑坡体。
1、斜坡内可能沿滑动面下滑的岩体称为滑坡体。
2、滑坡发生往往与水有很大关系，渗水降低滑坡体尤其是滑动控制面的摩擦系数和粘聚力，要注重在滑坡体上方修筑截水设施，在滑坡体下方筑好排水设施。
3、防止滑坡，经过论证可以在滑坡体的上部刷方减重，未经论证不要轻易扰动滑坡体。
4、在滑坡体坡脚采用挡土墙、抗滑桩等支挡措施。
5、采用固结灌浆等措施改善滑动面和滑坡体的抗滑性能。
8、对结构面不利交汇切割和岩体软弱破碎的地下工程围岩，
地下工程开挖后，要及时采用支撑、支护和衬砌。
1、支撑多采用柱体、钢管排架、钢筋或型钢拱架，拱架的间距根 据围岩破碎的程度决定。
2、支护多采用土钉、锚杆、锚索和喷射混凝土等联合支护方式。
3、衬砌多用混凝土和钢筋混凝土，也可采用钢板衬砌。

例题： 关于工程地质，以下说法正确的有 （ ）
A．滑坡发生往往与水有很大关系
B．浅埋的泥化夹层可能影响承载能力，尽可能清除回填，
C．深埋的泥化夹层一般不影响承载能力。
D．采用固结灌浆等措施可以改善滑动面和滑坡体的抗滑性能
E．衬砌多用锚索和喷射混凝土等方式。
答案：A.B.C.D.
分析： 衬砌多用混凝土和钢筋混凝土，也可采用钢板衬砌。

第二节 地质岩性（考点多，能记多少记多少）
一、岩石矿物特性
构成岩石的矿物，称为造岩矿物。物理性质是鉴别矿物的主要依据。
1、颜色。

根据成色原因，可分为自色、他色和假色。
（教材分类为 “白色”，不科学，印错了）
自色是矿物本身固有的成分、结构所决定的颜色，具有鉴定意义。例如： 孔雀石Cu2(CO3)(OH)2由二价铜Cu2+呈现的孔雀色，均为色素离子引起的颜色。
他色是由于混入物引起的颜色；如无色透明的水晶里，含铁质时呈玫瑰色。
假色则是由于某种物理光学过程所致
2、光泽。
光泽是矿物表面的反光能力
用类比方法常分为四个等级金属光泽、半金属光泽、金刚光泽及玻璃光泽。
由于矿物表面不平、内部裂纹等，可形成某种独特的光泽，如丝绢光泽、油脂光泽、蜡状光泽、珍珠光泽、土状光泽等。矿物遭受风化后，光泽强度就会有不同程度的降低，如玻璃光泽变为油脂光泽等。
3、硬度。
硬度是矿物抵抗外力刻划、压入或研磨等机械作用的能力。鉴定矿物常用一些矿物互相刻划来测定其相对硬度，一般分为10个标准等级
表1．2．1 矿物硬度表
硬度
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
矿物
滑石
石膏
方解石
萤石
磷灰石
长石
石英
黄玉
刚玉
金刚石
在实际工作中常用可刻划物品来大致测定矿物的相对硬度，如指甲约为2～2．5度，玻璃约为5．5～6度，钢刀约为6-7度。

例题：组成地壳的岩石，都是在一定的地质条件下，由一种或几种矿物自然组合而成的矿物集合体。以下物理性质（ ）是鉴别矿物的主要依据。
A．颜色 B．光泽 C．硬度 D．重度 E．孔隙比
答案：A.B.C
分析： 鉴别矿物的物理性质是颜色、光泽、硬度。
例题：石英的硬度是（ ）度（偏难怪题）
A．6 B．7 C．8 D．9
答案：.B.
二、岩石物理力学性质
(一)岩石的主要物理性质
l。重量
岩石的比重
是岩石固体(不包括孔隙)部分单位体积的重量
在数值上等于岩石固体颗粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。岩石的比重决定于组成岩石的矿物的比重 。
岩石的重度
也称容重
岩石的重度是岩石单位体积的重量，
重度=岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)/总体积(包括孔隙体积)。
岩石重度的大小决定于岩石中矿核的比重、岩石的孔隙性及其含水情况。
干重度
岩石孔隙中完全没有水存在时的重度
饱和重度
孔隙全部被水充满时的重度，
一般来讲，组成岩石的矿物比重大，或岩石的孔隙性小，则岩石的重度就大。在相同条件下的同一种岩石，重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性较高。
例题：岩石重度大就说明岩石的 （ ）
A．结构致密 B．稳定性较高 C．岩石的强度较高 D．孔隙性小 E．孔隙性大
答案：A.B.C.D
2．孔隙性
岩石的空隙性用空隙度表示，反映岩石中各种空隙的发育程度。
空隙度（%）= 岩石中各种空隙的总体积 /岩石的总体积
空隙性对岩石的强度和稳定性产生重要影响。岩石空隙度的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受外力因素的影响。
未受风化和构造作用侵入岩和某些变质岩，其空隙度一般是很小的，而砾岩、砂岩等一些沉积类的岩石，则经常具有较大的空隙度。
例题： （ ）经常具有较大的空隙度
A．侵入岩 B．变质岩 C．砾岩 D．砂岩 E．沉积类的岩石
答案： .C.D.E.
分析：未受风化和构造作用侵入岩和某些变质岩，其空隙度一般是很小的，而砾岩、砂岩等一些沉积类的岩石，则经常具有较大的空隙度。
3、吸水性
岩石的吸水性一般用吸水率表示
吸水率=岩石的吸水重量 / 同体积干燥岩石重量
岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度有关。岩石的吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就越大。
例题： 关于岩石的吸水性正确的有 （ ）
A．吸水率=岩石的吸水重量 / 同体积干燥岩石重量
B．吸水率=岩石的吸水重量 / 同体积自然状态岩石重量
C．岩石的吸水率与岩石孔隙张开程度有关。
D．岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小有关。
E．岩石的吸水率大，岩石强度受水作用的影响也就越大
答案：A.C.D.E.
4．软化性
用软化系数作为岩石软化性的指标
软化系数=岩石饱和状态下的极限抗压强度/风干状态下极限抗压强度
软化系数越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大
未受风化作用的岩浆岩和某些变质岩，软化系数大都接近于1，是弱软化的岩石，其抗水、抗风化和抗冻性强。软化系数小于0．75的岩石，是软化性较强的岩石，工程性质比较差。
5．抗冻性
一般用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降低率表示。
岩石抵抗孔隙中的水结冰时体积膨胀的能力。
抗压强度降低率小于25％的岩石，认为是抗冻的；大于25％的岩石，认为是非抗冻的。
在高寒冰冻地区，抗冻性是评价岩石工程性质的一个重要指标。
例题：岩石的主要物理性质有 （ ）
A．孔隙性 B．耐水性 C．吸水性 D．软化性 E．抗冻性
答案：A. C.D.E.
分析：岩石的主要物理性质有：重量（一般用比重和重度两个指标表示），孔隙性．吸水性．软化性．抗冻性
(二)岩石主要力学性质
1．岩石的变形
岩石在弹性变形范围内用弹性模量和泊松比2个指标表示
弹性模量是应力与应变之比。以“帕斯卡”为单位。岩石的弹性模量越大，变形越小。即弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力越强。
泊松比是横向应变与纵向应变的比。泊松比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越大。
通常所提供的弹性模量和泊松比，只是在一定条件下的平均值。
例题： 关于岩石的变形 说法正确的有 （ ）
A．岩石在弹性变形范围内用弹性模量和泊松比两个指标表示。
B．岩石的弹性模量越大，变形越大。
C．岩石弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力越强。
D．泊松比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越小。
E．泊松比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越大。
答案：A.C.E.
分析： 岩石在弹性变形范围内用弹性模量和泊松比两个指标表示。岩石的弹性模量越大，变形越小。岩石弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力越强。泊松比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越大。
2．岩石的强度
(1)抗压强度。
在数值上等于岩石受压达到破坏时的极限应力。岩石的抗压强度相差很大。
(2)抗拉强度。
在数值上等于岩石单向拉伸破坏时的最大张应力。岩石的抗拉强度远小于抗压强度，故当岩层受到挤压形成褶皱时，常在弯曲变形较大的部位受拉破坏，产生张性裂隙。
(3)抗剪强度。
抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，在数值上等于岩石受剪破坏时的极限剪应力。在一定压应力下岩石剪断时，剪破面上的最大剪应力，称为抗剪断强度，其值一般都比较高。抗剪强度是沿岩石裂隙或软弱面等发生剪切滑动时的指标，其强度远远低于抗剪断强度。
三项强度中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。抗剪强度约为抗压强度的10％～40％，抗拉强度仅是抗压强度的2％～16％。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石(岩体)稳定性的主要指标，是对岩石(岩体)的稳定性进行定量分析的依据之一。
2009考题3．某岩石的抗压强度约为200MPa，则其抗剪强度和抗拉强度可能约为( )（偏难怪题）。
A．100MPa和40MPa B．60 M Pa和20 M Pa C．10 M Pa和2 M Pa D．5 M Pa和1 M Pa

三、岩石成因类型及其特征
组成地壳的岩石按成因可分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩(水成岩)和变质岩三大类。
从各类岩石在地壳表面的分布面积看，沉积岩约占陆地面积的75％，变质岩和岩浆岩占25％；按质量百分比计算，岩浆岩占89％，沉积岩占地壳质量的5％，变质岩占6％。
1．岩浆岩
岩浆岩又称火成岩，是岩浆通过地壳运动，沿地壳薄弱地带上升冷却凝结后形成的岩石。分为：侵入岩和喷出岩。
（1）侵入岩
侵入岩是岩浆侵入到周围岩层(简称围岩)中形成的岩浆岩。根据形成深度，侵入岩又分为深成岩(形成深度大于5km)和浅成岩(形成深度小于5km)。
①深成岩常形成岩基等大型侵入体，岩性一般较单一，以中、粗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强，故其常被选为理想的建筑基础，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩;
②浅成岩多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出，有时相互穿插。颗粒细小，岩石强度高，不易风化，但这些小型侵入体与围岩的接触部位，岩性不均一，节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大，如花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩。
（2）喷出岩
喷出岩是指喷出地表形成的岩浆岩，一般呈原生孔隙和节理发育，产状不规则，厚度变化大，岩性很不均一，比侵入岩强度低，透水性强，抗风能力差，如流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩。

例题：（ ）常被选为理想的建筑基础
A．深成岩 B．浅成岩 C．岩床 D．喷出岩
答案：A.
分析：深成岩常形成岩基等大型侵入体，岩性一般较单一，以中、粗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强，故其常被选为理想的建筑基础 ; 浅成岩多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出，浅成岩岩性不均一，节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大。喷出岩岩性很不均一，比侵入岩强度低，透水性强，抗风能力差。
2．沉积岩
沉积岩是在地壳表层常温常压条件下，由．风化产物、有机物质和某些火山作用产生的物质，经风化、搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。
结构形式
沉积岩主要有碎屑结构(碎屑物质被胶结物粘结起来而形成的结构)、泥质结构(由粒径小于 0．005mm的黏土颗粒组成的结构)、晶粒结构(由岩石颗粒在水溶液中结晶或呈胶体形态凝结沉淀而成的结构)、生物结构(由生物遗体组成的结构)。
沉积岩的构造
常见的构造有层理构造、层面构造、结核(与周围沉积岩不同的、规模不大的团块体)、生物成因构造(如生物礁体、叠层构造、虫迹、虫孔等)。
根据沉积岩的组成成分、结构、构造和形成条件，可分为碎屑岩(如砾岩、砂岩、粉砂岩)、黏土岩(如泥岩、页岩)、化学岩及生物化学岩类(如石灰岩、白云岩、泥灰岩)等。

3．变质岩
变质岩是地壳中原有的岩浆岩或沉积岩，由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变，使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化所形成的新的岩石。
变质岩的结构
变质岩的结构主要有：
变余结构(重结晶或变质结晶作用不完全使原岩结构特征保留)、
变晶结构(岩石发生重结晶或变质结晶所形成的结构)、
碎裂结构(岩石受定向压力作用发生破裂，形成碎块甚至粉末状后又被胶结在一起的结构)。
变质岩的构造
变质岩的构造主要有板状构造(平行、较密集而平坦的破裂面分裂岩石成板状体)、千枚状构造(岩石呈薄板状)、片状构造(含大量呈平行定向排列的片状矿物)、片麻状构造(粒状变晶矿物间夹鳞片状、柱状变晶矿物并呈大致平行的断续带状分布)、块状构造(矿物均匀分布、结构均一、无定向排列，如大理岩、石英岩)等。
四、土的工程性质
土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，在原地残留或经过不同 的搬运方式，在各种自然环境中形成的堆积物。土是由颗粒(固相)、水溶液(液相)和 气(气相)所组成的三相体系。组成土的固体颗粒矿物有原生矿物、不溶于水的次生矿 物、可溶盐类、易分解的矿物以及有机质。
l.土的孔隙比和含水量
（1）土的孔隙比
土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比，反映天然土层的密实程度，孔隙比小于0．6的是密实的低压缩性土，大于1.0的土是疏松的高压缩性土。
（2）土的含水量
土的饱和度（Sr）=土中被水充满的孔隙体积 / 孔隙总体积 。
饱和度Sr越大，表明土孔隙中充水愈多。Sr<50％是稍湿状态，Sr在50％～80％之间是很湿状态，Sr>80％是饱水状态。
（3）土的分类
碎石土和砂土为无黏性土，紧密状态是判定其工程性质的重要指标。
颗粒小于粉砂的是黏性土，
黏性土的工程性质受含水量的影响特别大。
当含水量很小时，黏性土比较坚硬，处于固体状态，具有较大的力学强度。随着土中含水量的增大，土逐渐变软，甚至呈现流塑或流动状态。黏性土这种因含水量变化而表现出的各种不同物理状态，称为土的稠度。
黏性土能在一定的含水量范围．内呈现出可塑性，这是黏性土区别于砂土和碎石土的特性，故黏性土也可称为塑性土。
随着含水量的变化，黏性土由一种稠度状态转变为另一种状态，对应于转变点的含水量称为界限含水量，也称为稠度界限，是黏性的重要特性指标，黏性土的界限含水量，有缩限、塑限和液限。

缩限：半固态黏性土随水分蒸发体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时的界限含水量叫缩限
塑限，体积不再随水分蒸发而缩小的状态为固态。半固态黏性土随含水量增加转到可塑状态的界限含水量叫塑限，也称塑性下限。
液限：由可塑状态转到流塑、流动状态的界限含水量叫液限。
塑性指数=（液限-塑限），它表示黏性土处在可塑状态的含水量变化范围。塑性指数愈大，可塑性就愈强。
液限指数=（黏性土的天然含水量-塑限）/塑性指数 。液限指数愈大，土质愈软。

例题： 关于土的 塑性指数不正确的有（ ）
A．塑性指数愈大，可塑性就愈强。 B．塑性指数 表示黏性土处在可塑状态的含水量变化范围
C．黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑限之比称为塑性指数
D．液限和塑限的差值称为塑性指数，
答案：C
分析：液限和塑限的差值称为塑性指数，它表示黏性土处在可塑状态的含水量变化范围。塑性指数愈大，可塑性就愈强。黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，称为液限指数。液限指数愈大，土质愈软。
2．土的力学性质
土的力学性质主要是压缩性和抗剪强度。
（1）土的压缩性
土的压缩性是土在压力作用下体积缩小的特性。
在荷载作用下，透水性大的饱和无黏性土，其压缩过程在短时间内就可以结束。然而，黏性土的透水性低，其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多，
（2）土的抗剪强度
土对剪切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度。

3．特殊土的工程性质
（1）土的分类
根据土中有机质含量 为无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭；
根据土的颗粒级配和塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和黏性土；
根据土的地质成因分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖泊沉积物、海洋沉积物、冰积土和冰水沉积土、风积土。
（2）特殊土的工程性质
(1)淤泥及淤泥质土
具有高含水量、高孔隙性、低渗透性、高压缩性、低抗剪强度、较显著的触变性和蠕变性等特性。
(2)湿陷性黄土。
在天然含水量时一般呈坚硬或硬塑状态，具有较高的强度和低的或中等偏低的压缩性，但遇水浸湿后，强度迅速降低，有的即使在其自重作用下也会发生剧烈而大量的沉陷。
湿陷性黄土受水浸湿后，在其自重压力下发生湿陷 的，称为自重湿陷性黄土。易造成沉陷等问题。而在其自重压力与附加压力共同作用下才发生湿陷的，称为非自重湿陷性黄土。性质好。
(3)
红黏土。
天然含水量高、密度小、塑性高，通常呈现较高的强度和较低的压缩性，不具有湿陷性。因塑性很高，所以尽管天然含水量高，一般仍处于坚硬或硬可塑状态，甚至饱水的红黏土也是坚硬状态的。
(4)
膨胀土。
含有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，且胀缩变形往复可逆。在天然条件下一般处于硬塑或坚硬状态，强度较高，压缩性较低，易被误认为是工程性能较好的土，但一旦地表水浸入或地下水位上升使含水量剧烈增大，或土的原状结构被扰动时，土体会骤然强度降低、压缩性增高。
膨胀土多分布于Ⅱ级以上的河谷阶地或山前丘陵地区，个别处于I级阶地。
(5)填土。
由于人类活动而堆填的土。一般密实度较差，但若堆积时间较长，由于土的自重压密作用，也能达到 一定密实度。如：堆填时间超过10年的黏性土、超过5年的粉土、超过2年的砂土，均具有一定的密实度和强度，可以作为一般建筑物的天然地基。
①素填土
素填土是由碎石、砂土、粉土或黏性土等一种或几种材料组成的填土。素填土地基具有不均匀性，防止建筑物不均匀沉降是填土地基的关键；
②杂填土
杂填土是含有大量杂物的填土。以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成分的杂填土，一般不宜作为建筑物地基。主要以建筑垃圾或一般工业废料组成的杂填土，采用适当的措施进行处理后可作为一般建筑物地基。在利用杂填土作为地基时，应注意其不均匀性、工程性质随堆填时间而变化、含腐殖质及水化物等问题；
③冲填土
冲填土是由水力冲填泥砂形成的沉积土，如在整理和疏浚江河航道时，送至江河两岸形成的填土。冲填土的含水量大，透水性较弱，排水固结差，一般呈软塑或流塑状态，比同类自然沉积饱和土的强度低、压缩性高。
例题：以下说法正确的有（ ）
A．自重湿陷性黄土易造成沉陷等问题。
B．红黏土通常呈现较高的强度和较低的压缩性，不具有湿陷性
C．膨胀土在天然条件下一般处于硬塑或坚硬状态，强度较高，压缩性较低。
D．素填土地基具有不均匀性
E．冲填土比同类自然沉积饱和土的压缩性低 。
答案：A.B.C.D.
2009考题4．某竣工验收合格的引水渠工程，初期通水后两岸坡体出现了很长的纵向裂缝，并局部地面下沉，该地区土质可能为(D )。
A．红黏土 B．软岩 C．砂土 D．湿陷性黄土
第三节 地质构造（了解）
一、水平构造和单斜构造
一般将岩层在空间中的位置定义为岩层产状。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表达经构造后的空间位置。
(1)岩层走向
是指岩层层面与水平面交线的方位角，表示岩层在空间延伸的方向。
(2)岩层的倾向
是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，表示岩层在空间的倾斜方向。
(3)岩层的倾角
是岩层层面与水平面所夹的锐角，表示岩层在空间倾斜角度的大小。

二、褶皱构造
绝大多数褶皱是在水平挤压力作用下形成 褶皱在层状岩层中最明显，在块状岩体中则很难见到。工程在褶曲的翼部遇到的基本上是单斜构造，一般没有特殊不良的影响，但对于以下两种情况，则需要根据具体情况进行分析：
(1) 对于深路堑和高边坡
当路线垂直岩层走向或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时，对路基边坡的稳定性是有利的。
不利的情况是路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向一致，尤其是边坡的倾角大于岩层的倾角最为不利(第一节)。
(2)对于隧道工程
一般选线从褶曲的翼部通过是比较有利的。
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，是不利的。

三、断裂构造
根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，将其分为裂隙和断层两类。
1．裂隙
裂隙，也称为节理，是存在于岩体中的裂缝，一般用裂隙率(岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分比)表示
(1)构造裂隙。
它在空间分布上具有一定的规律性。可将构造裂隙分为张性裂隙和扭(剪)性裂隙。
有时两组裂隙在不同的方向上同时出现，交叉成“×”形，将岩体切割成菱形块体。
张性裂隙主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽，断裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙间距较大且分布不匀，沿走向和倾向都延伸不远；
扭(剪)性裂隙，一般多是平直闭合的裂隙，分布较密、走向稳定，延伸较深、较远，裂隙面光滑，常有擦痕，一般出现在褶曲的翼部和断层附近。扭性裂隙常沿剪切面成群平行分布，形成扭裂带，将岩体切割成板状。
(2)非构造裂隙
具有普遍意义的是风化裂隙，其主要发育在岩体靠近地面的部分，一般很少达到地面下10～15m的深度。裂隙分布零乱，没有规律性，使岩石多成碎块，沿裂隙面岩石的结构和矿物成分也有明显变化。
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。当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，不论岩体的产状如何，路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。在路基施工中，如果岩体存在裂隙，还会影响爆破作业的效果；
例题：岩体裂隙 一般分为 （ ）
A．构造裂隙。 B．非构造裂隙 C．变余结构 D．变晶结构 E．碎裂结构
答案：A.B.
2．断层。

了解内容。记住：
四个断层名称；
三个基本类型；
理解2个影响即可。

(1)断层要素
①断层面和破碎带。其产状可以通过断层面的走向、倾向和倾角来表
示。规模大的断层，一般不是沿着一个简单的面发生，而往往是沿着一个错动带发生，称之为断层破碎带。断层的规模越大，破碎带也就越宽，越复杂
②断层线。是断层面与地面的交线，表示断层的延伸方向，其形状决定于断层面的形状和地面的起伏情况。
③断盘。是断层面两侧相对位移的岩体。当断层面倾斜时，位于断层面上部的称为上盘，位于断层面下部的称为下盘。若断层面直立则无上下盘之分。
④断距。是断层两盘相对错开的距离。岩层原来相连的两点，沿断层面错开的距离称为总断距，其水平分量称为水平断距，垂直分量称为垂直断距。
(2)断层基本类型
①正断层。是上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层。倾角一般较陡，多在50°～60°，
②逆断层。是上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层。根据断层面的倾角大小，可将逆断层分为三种类型：冲断层，其断层面倾角大于45°；逆掩断层，其断层面倾角介于25°～45°之间；辗掩断层，其断层面倾角小于25°。
③平推断层。是由于岩体受水平扭应力作用，使两盘沿断层面发生相对水平位移的断层。其倾角一般是近于直立的。
(3)断层对工程建设的影响。
①公路工程路线布局，应尽量避开大的断层破碎带。特别在安排河谷路线时，要注意河谷地貌与断层构造的关系。当路线与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，开挖路基容易引起边坡发生大规模坍塌，直接影响施工和公路的正常使用。
②在断层发育地带修建隧道， 当隧道轴线与断层走向平行时，应尽量避免与断层破碎带接触。隧道横穿断层时，虽然只是个别段落受断 层影响，但因地质及水文地质条件不良，必须预先考虑措施，保证施工安全。特别当岩层 破碎带规模很大，或者穿越断层带时，会使施工十分困难，在确定隧道平面布置时间，应尽量设法避开。

例题 属于岩体断裂后断层要素有 （ ）
A．断层面和破碎带 B．断层线 C．断盘 D．逆断层 E．正断层
答案：A.B.C
分析： 断层要素：断层面和破碎带。断层线，断盘，断距。断层基本类型：正断层，逆断层，平推断层。
四、地震的震级和烈度（掌握）
1．地震震源
震源是深部岩石破裂产生地壳震动的发源地。震源在地面上的垂直投影称为震中。地 震所引起的震动以弹性波的形式向各个方向传播，其强度随距离的增加而减小。地震波首 先传达到震中，震中区受破坏最大，距震中越远破坏程度越小。
地面上受震动破坏程度相同点的外包线称为等震线。（见下图）
地震波通过地球内部介质传播的称为体波。（见下图）
体波分为纵波和横波，纵波的质点振动方向与震波传播方向一致，周期短、振幅小、传播速度快；横波的质 点振动方向与震波传播方向垂直，周期长、振幅大、传播速度较慢。
体波经过反射、折射而沿地面附近传播的波称为面波，面波的传播速度最慢。
2．地震震级
地震是依据所释放出来的能量多少来划分震级的。释放出来的能量越多，震级就越大。中国科学院将地震震级分为五级：微震、轻震、强震、烈震和大灾震。
3．地震烈度。

地震烈度，是指某一地区的地面和建筑物遭受一次地震破坏的程度。其不仅与震级有关，还和震源深度，距震中距离以及地震波通过介质条件(岩石性质、地质构造、地下水埋深)等多种因素有关。一个工程从建筑场地的选择到工程建筑的抗震措施等都与地震烈度有密切的关系。一般分为三个烈度：
①基本烈度代表一个地区的最大地震烈度。
②建筑场地烈度也称小区域烈度，是建筑场地内因地质条件、地貌地形条件和水文地质条件的不同而引起的相对基本烈度有所降低或提高的烈度。一般降低或提高半度至一度；
③设计烈度，一般可采用国家批准的基本烈度。
4．震级与烈度的关系
一般情况下，震级越高、震源越浅，距震中越近，地震烈度就越高。一次地震只有一个震级，但震中周围地区的破坏程度，随距震中距离的加大而逐渐减小，形成多个不同的地震烈度区，它们由大到小依次分布。但因地质条件的差异，也可能出现偏大或偏小的烈度异常区。
震级(级)
3以下
3
4
5
6
7
8
8以上
震中烈度(度)
I～Ⅱ
III
lV~V
Ⅵ一Ⅶ
Ⅶ一Ⅷ
Ⅸ～×
Ⅺ
Ⅻ（12）
例题：中国科学院将地震震级分为 （ ）等。
A．微震 B．强震 C．大震 D．烈震 E．大灾震
答案：A.B .D.E.
分析：中国科学院将地震震级分为五级：微震、轻震、强震、烈震和大灾震。
2009考题61．对于地震，工程建设不可因地质条件和建筑物性质进行调整的是(ADE)。
A．震级 B．建筑场地烈度 C．设计烈度 D．基本烈度 E．震源深度
第四节 岩体特征（重点）
岩体和岩石的概念不同，岩石是矿物的集合体，其特征可以用岩块来表征。岩体是由一种岩石或多种岩石甚至可以是不同成因岩石的组合体。现成的岩体已经受了构造变动、风化作用、卸荷作用等各种内外力地质作用的破坏和改造，是经常被节理、断层、层面及片理面等结构面所切割，具有一定结构的、受地下水影响的多裂隙综合体。
工程岩体有：地基岩体、边坡岩体和地下洞室围岩三类。

例题：不属于工程岩体有（ ） 。
A．边坡岩体 B．地基岩体 C．岩石岩体 D．地下洞室围岩
答案： C.
分析： 岩体和岩石的概念不同，岩石是矿物的集合体，其特征可以用岩块来表征。岩体是由一种岩石或多种岩石甚至可以是不同成因岩石的组合体。工程岩体有地基岩体、边坡岩体和地下洞室围岩三类。
一、 岩体结构分析。
岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。
(1)整体块状结构。
结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，整体强度高，变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高， 抗风化能力一般也较强。因而，这类岩体具有良好的工程地质性质，往往是较理想的各类工程建筑地基、边坡岩体及洞室围岩。
(2)层状结构。
岩体中结构面以层面与不密集的节理为主，结构面多闭合或微张状、一般风化微弱、结合力较弱，其强度和变形特性均具各向异性特点。
(3)碎裂结构。
镶嵌结构岩体为硬质岩石，具有较高的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好。而层状碎裂结构和碎裂结构岩体变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。
(4)散体结构。
属于碎石土类，可按碎石土类考虑。

例题：具有良好的工程地质性质，往往是较理想的各类工程建筑地基、边坡岩体及洞室围岩的是（ ）
A．碎裂结构 B．层状结构 C．整体块状结构 D．散体结构
答案：C

二、 岩体力学特征（掌握）
岩体的力学特征不仅取决于岩石的性质，更受结构面工程性质的影响。岩体的力学特征主要是岩体的变形、流变和强度特征。
(1)岩体的变形特征。
就大多数岩体而言，一般建筑物的荷载远达不到岩体的极限强度值。因此，设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。由于岩体中发育有各种结构面，所以岩体的弹塑性变形较岩石更为显著。
(2)岩体的流变特征。
试验和工程实践表明，岩石和岩体均具有流变性。特别是软弱岩石、软弱夹层、碎裂及散体结构岩体，其变形的时间效应明显，蠕变特征显著。
(3)岩体的强度特征。
一般情况下，岩体的强度既不等于岩块岩石的强度，也不等于结构面的强度，而是2者共同影响表现出来的强度。但在某些情况下，可以用岩石或结构面的强度来代替。如当岩体中结构面不发育，呈完整结构时，可以岩石的强度代替岩体强度；如果岩体沿某一结构面产生整体滑动时，则岩体强度完全