【正文】 條件與工程地質(zhì)問題 一 、工程地質(zhì)條件 定義： 與工程建筑有關(guān)的地質(zhì)要素之綜合， 包括地形地貌條件、巖土類型及其工程地質(zhì)性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造與 地應(yīng)力、水文地質(zhì)條件、物理（自然）地質(zhì)現(xiàn)象、以及天然建筑材料等 六個要素 。 工程地質(zhì)學(xué)的任務(wù)與實(shí)際 意義 一、工程地質(zhì)學(xué)的任務(wù)： 為工程建設(shè)進(jìn)行 地質(zhì)研究 ，提供工程規(guī)劃、設(shè)計、施工所需的地質(zhì)資料，回答工程上所遇到的各種 地質(zhì)問題 ，滿足工程上對地質(zhì)的要求，以保證建筑物的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行正常。（ 用圖說明 ） 167。 地球的形狀 一、人類對地球形狀的認(rèn)識 最早預(yù)測地球的形狀和大小的人：公元前 3 世紀(jì)，古希臘的厄拉多塞。 167。 礦物 一、 礦物的基本概念 ： 礦物： 自然產(chǎn)出并具有一定的化學(xué)成分和內(nèi)部構(gòu)造的物質(zhì) 礦物絕大多數(shù)是固體，少量呈液態(tài)（水 、水銀）、氣態(tài)（天然氣、硫化氫）。條痕顯示自色 12 光澤 礦物表面對可見光反射的能力。極完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理。有巖基、巖株、巖盆和巖盤、巖墻、巖床。 沉積巖的物質(zhì)組成： 沉積巖有兩部分組成：沉積物顆粒和膠結(jié)物。 15 三、變質(zhì)巖 定義：地殼內(nèi)部原由的巖石，由于受到高溫、高壓或化學(xué)流動性流體的作用下，導(dǎo)致其成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生改變，形成的新巖石。 前者稱為相對年代，后者成為絕對年代。 四、地層單位 地質(zhì)年代單位和年代地層單位 地質(zhì)年代單位 年代地層單位： (以地質(zhì)時期中的時間為依據(jù) ) （ 以地層形成的地質(zhì)時代作為劃分的依據(jù) ） 宙 宇 代 界 紀(jì) 系 世 統(tǒng) 巖石地層單位： 在一個新的地區(qū)進(jìn)行地層工作的時候，首先應(yīng)根據(jù)巖性特征在垂直方向上的差異，將地層分層，建立起地層系統(tǒng)和層序，這樣劃分出來的地層單位稱為巖石地層單位。 傾角：巖層層面與水平面之間的二面角，即傾斜線與傾向線之間的夾角。 巖層的接觸關(guān)系（用圖說明） 一、整合關(guān)系 新老地層大致平行，沉積巖巖 性與生物變化都呈漸變關(guān)系，它們是連續(xù)沉積的。 褶皺要素 1）核部：泛指褶皺中心部分的巖層。 2）按樞紐產(chǎn)狀分類： 水平褶皺、傾伏褶皺 褶皺的野外識別 地層呈有規(guī)律的對稱重復(fù) 三、斷裂構(gòu)造 斷裂構(gòu)造：巖石受力作用超過強(qiáng)度極限時巖石所發(fā)生的破裂，同時產(chǎn)生一些破裂面，使巖石喪失了連續(xù)完整性。 （ 3） 次生節(jié)理： 由于巖體受卸貨、風(fēng)化、地下水等次生作用而產(chǎn)生的裂隙。 斷層帶：斷層兩壁之間的地帶。 （ 3）階梯狀斷層：由一系列走向和傾向都基本一直的正斷層組成。 以上各類地質(zhì)圖都應(yīng)有：圖名、圖例、比例尺 、方向和責(zé)任表等。 四、地形地質(zhì)圖的閱讀和分析 （略） 25 167。 巖石中的空隙特征與地下水的存在形式 一、巖石中的空隙 巖石空隙是地下水的儲存場所和運(yùn)移通道。 巖石中的空隙，必須以一定方式連接起來構(gòu)成空隙網(wǎng)絡(luò)，才能成為地下水有效的儲容空間和運(yùn)移通道。從某種意義上將，兩者是相對比較而劃分的。 在包氣帶中，空隙壁吸附有結(jié)合水，在細(xì)小的空隙中保持著毛細(xì)水，空隙未被液態(tài)水占據(jù)的部分包含空氣及氣態(tài)水。 不同埋藏條件下的地下水 埋藏條件：是指含水巖層在地質(zhì)剖面中所處的部位及隔水層控制的情況。 1） 確定潛水流動方向； 2） 確定水力坡度； 3） 確定潛水與地表水的補(bǔ)給關(guān)系； 4） 確定潛水的埋藏深度。這種上升的地下水面稱 承壓水面 ，它的標(biāo)高稱承壓水位或測壓水位。關(guān)鍵在水頭差。在裂隙發(fā)育地區(qū)，相對含水豐富。 飽水帶重力水運(yùn)動的基本規(guī)律 一、地下水運(yùn)動的特點(diǎn) ： 曲折復(fù)雜的水流通道： 但人們研究巖石內(nèi)平均直線水流通道中的水流運(yùn)動特征： 實(shí)質(zhì)：用充滿含水層中的假想水流來代替僅僅在巖石空 隙中運(yùn)動的真正水流。 ４、穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流 ：水在滲流場中運(yùn)動，各個運(yùn)動要素（水位、流速、流向）不隨時間改變時，稱為穩(wěn)定流。從另一個角度講，則可理解為驅(qū)動力。 只有雷諾數(shù)小于（１－１０）之間的某一數(shù)值的層流運(yùn)動才服從達(dá)西定律。 據(jù)水井揭露的地下水類型，水井可分為潛水井和承壓水井兩類。 36 但在以下兩個條件下，可達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動： 1）在有側(cè)向補(bǔ)給的有限含水層中，當(dāng)降落漏斗擴(kuò)展到補(bǔ)給邊界后，側(cè)向補(bǔ)給量和抽水量平衡的時； 2）在有垂向補(bǔ)給的無限含水層中，隨著降落漏斗的擴(kuò)大，垂向補(bǔ)給量不斷增大。 土的物質(zhì)組成 一、土的粒度成分與礦物組成 １、 土的概念 ：土是巖石在風(fēng)化破碎、搬運(yùn)和 沉積等一系列作用下，在各種自然環(huán)境中形成的堆積物。 2） 礦物成分 (1) 原生礦物：是巖石經(jīng)物理風(fēng)化破碎而成的礦物隨屑。 土的粒度成分反映了土顆粒的大小和級配特征，是說明土的結(jié)構(gòu)特征的主要指標(biāo)，是影響土的工程地質(zhì)性質(zhì)的主要因素。其工程性質(zhì)不同，主要起決于土粒的的大小和排列緊密程度。 這種構(gòu)造的土，一般具有較高的強(qiáng)度和很好的透水性。 土的重度： 單位體積的土的重力稱為土的重度。 二、土的力學(xué)性質(zhì)： 指土在外力作用下所表現(xiàn)出的一系列性質(zhì)：主要包括壓縮性、抗剪性，以及在動荷載作用下表現(xiàn)的一些性質(zhì)。 2） 飽和度：是指土中被水充填的孔隙體積與孔隙總體積之比；也用百分?jǐn)?shù)來表示。 40 4）交錯狀構(gòu)造：粒度較均勻，如風(fēng)積砂等 5） 薄葉狀構(gòu)造（厚度有時僅僅為 12mm） ，呈千層餅狀構(gòu)造。但以結(jié)合水為主，所以排水困難。 1）單粒結(jié)構(gòu)：又稱散粒結(jié)構(gòu)，是卵石（碎石）、礫石類土及砂土等無粘 39 性土的基本結(jié)構(gòu)形式。動植物殘骸在微生物作用下分解而成的產(chǎn)物。 1） 土的粒度劃分與組成 粒組： 把介于一定粒徑范圍的成分相近、性質(zhì)相似的土粒，稱為粒組。此時漏斗區(qū)內(nèi)的水流便可近似作為穩(wěn)定運(yùn)動來研究。設(shè)某點(diǎn)（ x , y）的初始水頭為 H0(x , y , 0)，抽水 t 時間后的水頭為 H (x , y , t)，則此時該點(diǎn)的水頭降低值 s 為： s (x , y , 0)= H0(x , y , 0) H (x , y , t) 稱 s 為水位降深，簡稱降深。 地下水向井的運(yùn)動簡介 一、水井的類型： 水井：人工的集水構(gòu)筑物。滲透系數(shù)可定量說明巖石的滲透性能。 １、滲透流速： 實(shí)際過水面積 w`＝ wne ne 為有效空隙度，即重力水流動的空隙體積／巖石體積之比。發(fā)生滲流的區(qū)域稱為 滲流場 。大氣降水是其主要補(bǔ)給來源。 不同含水層空隙中的地下水 一、 孔隙水： 水量在空間上分布相對均勻，連續(xù)性好。承壓水是良好的供水水源，但它對礦坑和地下工程施工常造成程度不同的危害。 排泄：以泉、滲流等形式泄出地表或流入地表水；通過包氣帶不斷蒸發(fā)。 29 二、潛水： 潛水的特征：埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定隔水層之上具有自由表面的重力水。 二、 包氣帶的組成 自下而上可分為：土壤水帶、中間帶和毛細(xì)水帶。 99 28 167。 三、含水層與隔水層 含水層： 指能夠透過并給出相當(dāng)數(shù)量水的巖層。 裂隙： 固結(jié)的巖石，包括沉積巖、變質(zhì)巖、巖漿巖，受地殼運(yùn)動及其它內(nèi)外地質(zhì)應(yīng)力作用下，巖石破裂變形產(chǎn)生的空隙。 二、地質(zhì)循環(huán)：在地殼中的水循環(huán)。 傾斜巖層在圖上的表現(xiàn) 一條與等高線相交的曲線。 地貌及第四紀(jì)地質(zhì)圖：是根據(jù)一個地區(qū)的第四系地層的成因類型、巖性及其形成時代，地貌的類型、形態(tài)特征而編制的綜合圖件。逆沖斷層：位移量很大的低角度逆斷層。然后用折線把射線的端點(diǎn)連接起來，即可。 剪節(jié)理： 當(dāng)巖石所受最大剪應(yīng)力達(dá)到并超過巖石的抗剪強(qiáng)度時，則產(chǎn)生剪節(jié)理。 5）軸面：一個褶皺內(nèi)各相鄰褶皺面上的樞紐連成的面。 構(gòu)造及其主要類型 一、原生構(gòu)造與次生構(gòu)造 原生構(gòu)造：巖層或巖體在成巖過程中形成的構(gòu)造 次生構(gòu)造：巖層或巖體在內(nèi)動力地質(zhì)作用下產(chǎn)生的變形，如褶皺、斷層、節(jié)理、劈理等。 二、基本類型： 19 升降運(yùn)動：此起彼伏，相互補(bǔ)償（局部） 水平運(yùn)動：地殼以水平運(yùn)動為主。 前寒武紀(jì)地層由于形成時間較早，研究難度較大，劃分對比粗略，故其 18 長期未能統(tǒng)一。 一般地，年代越老的地層中所含生物越簡單、原始