工程地质 温庆博 徐文杰一、 序言大地表面的岩石和土，和人类的工程和生活密切相关。作为工程建设的地基 软还是硬? 完整还是破碎？透水与否？ 等等工程性质 ；作为人类生产生活的环境 其性质和演变规律，受人类活动的影响？对人类环境的 影响？是否产生危害？两部分知识： 1.有关地球、地壳、矿物岩石、地质年代、内外动力地质 作用的性质和规律 - 基础地质； 2.岩土的工程性质、与人类生活及建设相关的地质现象的 性质和规律 - 工程地质及环境地质。第1部分知识 地质学的基础知识：地球和地壳，地壳的组成和特征。岩矿实验课（地质室，6-9周）。地壳中16种最常见的造岩矿物：滑石、高岭石、绿泥石 、黑云母、白云母、方解石、白云石、蛇纹石、角闪石 、辉石、正长石、斜长石、黄铁矿、橄榄石、石榴石、 石英。主要的三大岩类岩石共30种，包括岩浆岩12种、沉积岩 10种、变质岩8种 。岩矿测验（第9周），每人10块标本，定名并描述特征。岩浆岩、沉积岩、变质岩花岗岩（岩浆岩）砾岩（沉积岩 ）糜棱岩（变质岩）显微镜下的岩石： 科学and艺术 内外动力地质作用的规律及其产物地壳内部： 岩浆活动岩浆岩体； 地壳内部的高温高压及化学活动性流体 改造地壳岩石； 地壳运动岩体变形、破坏地质构造（褶皱、断裂）。很多工程，直接做在基岩上或岩体中。 地质构造是影响岩体质量的最重要因素。挤压变形岩体柱状裂隙的玄武岩地表：风化、剥蚀、搬运和沉积 各种沉积物， 各种地形地貌。大部分土木工程，是做在松散沉积物上的 。球形风化的花岗岩河流下游瀑布 地质作用的演化历史地球历史上，内外动力地质作用的产物（岩浆岩，大地 的变形，沉积岩），使我们能认识四十多亿年的地质演 化的历史 - 地质年代。 地质体中的水（地下水）的特征水是地表地质作用（外动力地质作用）的最重要因素。 水的赋存和活动也受地质条件制约。人类利用的水资源中，地下水资源的比例越来越大。第2部分知识 与工程建设和人类环境直接相关： 岩石和第四系沉积物的工程地质性质， 地质灾害和环境地质问题。不整合面软弱夹层滑坡 岩石和第四系沉积物的工程地质性质过去我们对大地的认识可能是这样的：硬的：岩石，和软的：土实际上远没这么简单：强度、水理性质、抗风化能力 - - 差异很大。a. 矿物及岩石的强度，差异大滑石，高岭石，比指甲的硬度还小；长石，石英，比玻璃的硬度还大。石英岩，花岗岩，玄武岩： 300 MPa；泥质岩，滑石片岩： 30 MPa。石英岩页岩b. 土的软硬差异也很大：不同的成分， 不同的成因， 不同的年代。 其性质会有很大差异。河流上游冲积物 （砾石或石英砂为主），承载力高、变形小； 河流下游及河口冲积物 （粘土矿物为主），承载力低、变形大。c. 岩土的水理性质 透水性：岩土体的透水性在水库选址中是比较重要的一个 因素。另外，地下工程、找水、软化性：含粘土矿物的岩石，饱水或遇水时发生软化，强 度降低（降低到干强度的50%以下），在外荷载作用下变 形大大增加。可溶性：含有可溶矿物的岩石，在地下水的作用下，易发 生溶蚀。形成洞穴等溶蚀地貌。 可溶性矿物：方解石，石膏，岩盐等。 地表分布最广的易溶蚀岩石：石灰岩。岩溶地貌-石林岩溶地貌-溶洞和钟乳石石灰岩溶蚀地貌象鼻山（桂林 ）石灰岩溶蚀地貌溶洞及钟乳石d. 风化情况风化使岩石成分改变，从而改变其工程地质性质。如花岗 岩风化形成高岭土。闪长岩墙在石英岩山体中风化剥蚀成槽因地表的气候水文条件，地质构造 和岩石性质的不同，风化作用的强 度和深度表现出极大的差异性。 地质灾害和环境地质问题环境和灾害问题是人类目前面临的一个十分严重的问题 。其中部分与地质作用或现象有关，为地质灾害，如火山 、地震、滑坡、崩塌、泥石流、(岩溶)地面塌陷、地面 沉降、地裂缝、地下水质恶化，等等。这些地质灾害，有的是自然的，现在越来越多是因人类 的工程活动引发的。不但要研究自然地质作用的规律，还要研究人类活动对 地质作用的影响。 地震地壳运动 地壳岩体变形 破裂 地震我国为多地震区：中国东部邻近太平洋板块与欧亚板块边界 （太平洋板块向欧亚板块之下俯冲），中国西部位于印度板 块与欧亚板块碰撞带上（印度板块与欧亚板块碰撞隆起）。 内部还有一些次级板块和边界。 地震机制和规律 地震破坏现象 建筑抗震 地震预报 滑坡和崩塌在地壳内部，在地壳运动作用下，岩体遭受变形和破坏 ；在地表附近，在水、冰、大气等外动力的作用下，受 到风化破坏。河流侵蚀 在地表形成高低起伏。大部分情况下，缓慢地形成起伏、并通过缓慢的表层剥 蚀使起伏降低。但当竖向侵蚀太快，形成陡坡太高或太陡 - 滑坡和崩塌 。另外，人的工程活动，也会造成高陡边坡、改变自然原 本的缓慢过程，引发剧烈的反应。浙江甬台温高速路山体滑坡， 2004年12月11日 A landslide in California, USA,1995意大利Vajont水库滑坡意大利Vajont水库位于北阿尔卑斯褶皱带的深切峡谷中。中 生代石灰岩和白云岩，坝上游左岸沿断层发育古滑坡。1960年11月，滑下70万m3; 1963年10月9日，滑下2.5亿m3。摧毁下游5个村庄1500人。从上游看，意大利Vajont水库滑坡湖北远安盐池河磷矿崩塌1980年6月3日，盐池河磷矿采空区之上的鹰嘴崖部分山体崩落 200多米到到盐池河谷。56040030米3堆积体阻塞河道，形 成郾塞湖，死亡307人。图片来自中国数字科技馆 山地灾害科普专栏 http:/amuseum.cdstm.cn/moundisaster/page/index.jsp原因1979年7月开始采用大规模爆破房间矿柱的放顶管理方法， 加速了上覆山体及地表的变形过程。在山体中形成十多条 裂缝，都分布在采空区和非采空区相对应的边缘地带。曾 经设测量点对裂缝的发展做简易监测，但没有意识到灾害 的严重性。图片来自地质大学网络教育学院http:/unit.cug.edu.cn/2007jpkc/gcdzxjc/kcxx/过度抽取地下水引起的环境地质问题地面沉降地裂缝岩溶地面塌陷地下水质恶化地面沉降导致井口抬升 （图片来自马凤山 ）地面沉降导致河水面向对上升 （图片来自马凤山 ）西安城南地裂缝， 沿线地面及建筑物 开裂破坏。（图片来自马凤山 ）西安城南地地裂缝 ，两盘沉降差30- 60cm。使居民楼开 裂(1986年)（图片来自马凤山 ）1988年拆除中间单元，保留两侧单元，仍报废。（图片来自马凤山 ）岩溶地面塌陷（发生在石灰岩溶洞发育地区、基岩覆盖层不厚 的地方）岩溶地面塌陷（通常具群发性 ）本课程目的为了工程目的：了解岩土体作为工程建设地基的 工程地质性质；为了协调人和自然的关系：地质环境是人类环境 的属性之一，所以需要了解地质作用性质和规律 ；为了兴趣：地球、地球的历史、矿物、岩石、地 质作用工程地质教学计划内 容周次课时 序言11 地球和地壳11 内动力地质作用（岩浆作用、地壳运动、变质 作用 ）22外动力地质作用32 十一长假42 外动力地质作用及第四纪沉积物52 造岩矿物、岩浆岩、沉积岩、变质 岩，基本概念62 造岩矿物、岩浆岩、沉积岩、变质 岩，实验课7-96 岩矿测验102 岩石的工程地质性质111 地质年代111 地质构造及地质图122 地下水132 地震142 滑坡、地面沉降、地裂缝152 岩溶地面塌陷、海水入侵161 工程地质勘查161 期末考试 （开卷）1626-9周为分班实验课，在地质室上课。同时合班大课暂停。地质室位于泥沙实验室西侧、五教东门向北的小路边。地质室Thank you