【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 石抵抗變形的能力越強(qiáng) 。 泊松比是橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比。 泊松比越大，表示巖石受力作用后的橫向變形越大。 通常所提供的彈性模量和泊松比，只是在一定條件下的 平均值 。 例題： 關(guān)于巖石的變形 說法正確的有 （ ） A．巖石在彈性變形范圍內(nèi)用彈性模量和泊松比兩個(gè)指標(biāo)表示。 B．巖石的彈性模量越大，變形越大。 C．巖 石彈性模量越大，巖石抵抗變形的能力越強(qiáng)。 D．泊松比越大，表示巖石受力作用后的橫向變形越小。 E．泊松比越大，表示巖石受力作用后的橫向變形越大。 答案： A .C .E . 分析： 巖石在彈性變形范圍內(nèi)用彈性模量和泊松比兩個(gè)指標(biāo)表示。巖石的彈性模量越大，變形越小。巖石彈性模量越大，巖石抵抗變形的能力越強(qiáng)。泊松比越大，表示巖石受力作用后的橫向變形越大。 2．巖石的強(qiáng)度 (1) 抗壓強(qiáng)度。 在數(shù)值上等于巖石受壓達(dá)到破壞時(shí)的極限應(yīng)力。 巖石的抗壓強(qiáng)度相差很大 ，膠結(jié)不良的礫巖 和軟弱頁巖小于 20MPa， 堅(jiān)硬巖漿巖 的大于 250MPa。 (2) 抗拉強(qiáng)度。 在數(shù)值上等于巖石單向拉伸破壞時(shí)的最大張應(yīng)力。 巖石的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度 ，故當(dāng)巖層受到擠壓形成褶皺時(shí)，常在彎曲變形較大的部位受拉破壞，產(chǎn)生張性裂隙。 (3) 抗剪強(qiáng)度。 抗剪強(qiáng)度是指巖石抵抗剪切破壞的能力，在數(shù)值上等于巖石受剪破壞時(shí)的極限剪應(yīng)力。在一定壓應(yīng)力下巖石剪斷時(shí)，剪破面上的最大剪應(yīng)力，稱為 抗剪 斷 強(qiáng)度 ， 其值一般都比較高。抗剪強(qiáng)度 是沿巖石裂隙或軟弱面等 發(fā)生剪切滑動(dòng)時(shí) 的指標(biāo)，其強(qiáng)度 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 抗剪 斷 強(qiáng)度 。 三項(xiàng)強(qiáng)度中，巖石的抗壓強(qiáng) 度最高，抗剪強(qiáng)度居中，抗拉強(qiáng)度最小。巖石越堅(jiān)硬，其值相差越大，軟弱巖石的差別較小。巖石的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，是評(píng)價(jià)巖石 (巖體 )穩(wěn)定性的主要指標(biāo)，是對(duì)巖石 (巖體 )的穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析的依據(jù)之一。 三、巖石成因類型及其特征 地球固體的表層是由巖石組成的硬殼 — 地殼，組成地殼的巖石按成因可分為巖漿巖 (火成巖 )、沉積巖 (水成巖 )和變質(zhì)巖三大類。 從各類巖石在地殼表面的分布面積看，沉積巖約占陸地面積的 75％，變質(zhì)巖和巖漿巖占 25％；按質(zhì)量百分比計(jì)算，沉積巖僅占地殼質(zhì)量的 5％，變質(zhì)巖占 6％，而巖漿巖占 89％。 1．巖漿巖 巖漿巖又稱火成巖，是巖漿通過地殼運(yùn)動(dòng)，沿地殼薄弱地帶上升冷卻凝結(jié)后形成的巖石。 （ 1）侵入巖 侵入巖是侵入到周圍巖層 (簡(jiǎn)稱圍巖 )中形成的巖漿巖。根據(jù)形成深度，侵入巖又分為深成巖 (形成深度大于 5km)和淺成巖 (形成深度小于 5km)。 ①深成巖 常形成巖基等大型侵入體 ，巖性一般較單一，以中、粗粒結(jié)構(gòu)為主，致密堅(jiān)硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性強(qiáng)， 故其常被選為理想的建筑基礎(chǔ)， 如花崗巖、正長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖 。 ②淺成巖 多以巖床、巖墻、巖脈等狀態(tài)產(chǎn)出 ，有時(shí)相互穿插。顆粒細(xì)小 ，巖石強(qiáng)度高，不易風(fēng)化，但這些小型侵入體與圍巖的接觸部位，巖性不均一，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎，風(fēng)化蝕變嚴(yán)重，透水性增大，如 花崗斑巖、閃長(zhǎng)玢巖、輝綠巖、脈巖。 （ 2）噴出巖 噴出巖是指噴出地表形成的巖漿巖，一般呈原生孔隙和節(jié)理發(fā)育，產(chǎn)狀不規(guī)則，厚度變化大，巖性很不均一， 比侵入巖強(qiáng)度低，透水性強(qiáng)，抗風(fēng)能力差，如流紋巖、粗面巖、安山巖、玄武巖、火山碎屑巖 。 例題： （ ）常被選為理想的建筑基礎(chǔ) A． 深成巖 B． 淺成巖 C．巖床 D．噴出巖 答案： A. 分析： 深成巖 常形成巖基等大型侵入體，巖性一般較單 一，以中、粗粒結(jié)構(gòu)為主，致密堅(jiān)硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性強(qiáng)，故其常被選為理想的建筑基礎(chǔ) 。 淺成巖 多以巖床、巖墻、巖脈等狀態(tài)產(chǎn)出， 淺成巖 巖性不均一，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎，風(fēng)化蝕變嚴(yán)重，透水性增大。噴出巖巖性很不均一，比侵入巖強(qiáng)度低，透水性強(qiáng)，抗風(fēng)能力差。 2．沉積巖 沉積巖是在地殼表層常溫常壓條件下，由．風(fēng)化產(chǎn)物、有機(jī)物質(zhì)和某些火山作用產(chǎn)生的物質(zhì)，經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積和成巖等一系列地質(zhì)作用而形成的層狀巖石。 結(jié)構(gòu)形式 沉積巖主要有碎屑結(jié)構(gòu) (碎屑物質(zhì)被膠結(jié)物粘結(jié)起來而形成的結(jié)構(gòu) )、 泥質(zhì)結(jié)構(gòu) (由粒徑小于 0． 005mm 的黏土顆粒組成的結(jié)構(gòu) )、 晶粒結(jié)構(gòu) (由巖石顆粒在水溶液中結(jié)晶或呈膠體形態(tài)凝結(jié)沉淀而成的結(jié)構(gòu) )、 生物結(jié)構(gòu) (由生物遺體組成的結(jié)構(gòu) )。 沉積巖的構(gòu)造 常見的構(gòu)造有層理構(gòu)造、層面構(gòu)造、結(jié)核 (與周圍沉積巖不同的、規(guī)模不大的團(tuán)塊體 )、生物成因構(gòu) 造 (如生物礁體、疊層構(gòu)造、蟲跡、蟲孔等 )。 根據(jù)沉積巖的組成成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和形成條件，可分為 碎屑巖 (如礫巖、砂巖、粉砂巖 )、 黏土巖 (如泥巖、頁巖 )、 化學(xué)巖 及 生物化學(xué)巖 類 (如石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r )等。 3．變質(zhì)巖 變質(zhì)巖是地殼中原有的巖漿巖或沉積巖，由于地殼運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)等造成物理化學(xué)環(huán)境的改變，使原來巖石的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生一系列變化所形成的新的巖石。 變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu) 變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)主要有： 變余結(jié)構(gòu) (重結(jié)晶或變質(zhì)結(jié)晶作用 不完全 使 原巖結(jié)構(gòu)特征保留 )、 變晶結(jié)構(gòu) (巖石發(fā)生 重結(jié)晶或變質(zhì)結(jié)晶 所形成的 結(jié)構(gòu) )、 碎裂結(jié)構(gòu) (巖石受定向壓力作用發(fā)生破裂，形成碎塊甚至粉末狀后又被膠結(jié)在一起的結(jié)構(gòu) )。 變質(zhì)巖的構(gòu)造 變質(zhì)巖的構(gòu)造主要有 板狀構(gòu)造 (平行、較密集而平坦的破裂面分裂巖石成板狀體 )、千枚狀構(gòu)造 (巖石呈薄板狀 )、 片狀構(gòu)造 (含大量呈平行定向排列的片狀礦物 )、 片麻狀構(gòu)造 (粒狀變晶礦物間夾鱗片狀、柱狀變晶礦物并呈大致平行的斷續(xù)帶狀分布 )、塊狀構(gòu)造 (礦物均勻分布、結(jié)構(gòu)均一、無定向排列，如大理巖、石英巖 )等。 建設(shè)工程技術(shù)與計(jì)量 (土建 )精講班第 4 講講義 地質(zhì)構(gòu)造 第三節(jié) 地質(zhì)構(gòu)造 一、水平構(gòu)造和單斜構(gòu)造 一般將巖層在空間中的位置定義為巖層產(chǎn)狀。傾斜巖層的產(chǎn)狀，是用巖層層面的走向、傾向和傾角三個(gè)產(chǎn)狀要素表達(dá)經(jīng)構(gòu)造后的空間位置。 (1)巖層走向 是指巖層層面與水平面交線的方位角，表示巖層在空間延伸的方向。 (2)巖層的傾向 是垂直走向順傾斜面引出的一條直線與水平面投影的方位角，表示巖層在空間的傾斜方向。 (3)巖層的傾角 是巖層層面與水平面所夾的銳角，表示巖層在空間傾斜角度的 大小。 例題： 傾斜巖層的產(chǎn)狀，是用巖層層面的（ ）產(chǎn)狀要素表達(dá)經(jīng) 構(gòu)造后的空間位置。 A．走向 B．傾角 C．傾向 D． 褶皺 E．曲理 答案： . . 分析： 一般將巖層在空間中的位置定義為巖層產(chǎn)狀。傾斜巖層的產(chǎn)狀，是用巖層層面的走向、傾向和傾角三個(gè)產(chǎn)狀要素表達(dá)經(jīng)構(gòu)造后的空間位置。 二、褶皺構(gòu)造 絕大多數(shù)褶皺 是在水平擠壓力作用下形成 褶皺在層狀巖層中最明顯，在塊狀巖體中則很難見到。 工程在褶曲的翼部遇到的基本上是單斜構(gòu)造， 一般沒有特殊不良的影響，但對(duì)于以下兩種情況，則需要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析： (1) 對(duì)于深路塹和高邊坡 當(dāng)路線垂直巖層走向或路線與巖層走向平行但巖層傾向與邊坡傾向相反時(shí)，對(duì)路基邊坡的穩(wěn)定性是 有利的。 不利的情況是 路線走向與巖層的走向平行，邊坡與巖層的傾向一致，尤其是邊坡的傾角大于巖層的傾角最為不利。 (2)對(duì)于隧道工程 一般選線從褶曲的翼部通過是比較 有利的 。 在褶曲構(gòu)造的軸部，應(yīng)力作用 最集中，容易遇到工程地質(zhì)問題， 是不利的 。 三、斷裂構(gòu)造 根據(jù)巖體斷裂后兩側(cè)巖塊相對(duì)位移的情況，將其分為裂隙和斷層兩類。 1．裂隙 裂隙，也稱為節(jié)理，是存在于巖體中的裂縫， 一般用裂隙率 (巖石中裂隙的面積與巖石總面積的百分比 )表示 (1)構(gòu)造裂隙。 它在空間分布上具有一定的規(guī)律性。可將構(gòu)造裂隙分為張性裂隙和扭 (剪 )性裂隙。 有時(shí)兩組裂隙在不同的方向上同時(shí)出現(xiàn)，交叉成“ X”形，將巖體切割成菱形塊體。 張性裂隙主要發(fā)育在背斜和向斜的軸部，裂隙張開較寬，斷裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙間距較大且 分布不勻，沿走向和傾向都延伸不遠(yuǎn)； 扭 (剪 )性裂隙 ，一般多是平直閉合的裂隙，分布較密、走向穩(wěn)定，延伸較深、較遠(yuǎn)，裂隙面光滑，常有擦痕，一般出現(xiàn)在褶曲的翼部和斷層附近。扭性裂隙常沿剪切面成群平行分布，形成扭裂帶，將巖體切割成板狀。 (2)非構(gòu)造裂隙 具有普遍意義的是風(fēng)化裂隙，其主要發(fā)育在巖體靠近地面的部分，一般很少達(dá)到地面下 10～ 15m的深度。裂隙分布零亂， 沒有規(guī)律性 ，使巖石多成碎塊，沿裂隙面巖石的結(jié)構(gòu)和礦物成分也有明顯變化。 巖體中的裂隙，在工程上除有利于開挖外， 對(duì)巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均有不利的影響 。當(dāng)裂隙主要發(fā)育方向與路線走向平行，傾向與邊坡一致時(shí)，不論巖體的產(chǎn)狀如何，路塹邊坡都容易發(fā)生崩塌等不穩(wěn)定現(xiàn)象。 在路基施工中，如果巖體存在裂隙，還會(huì)影響爆破作業(yè)的效果； 例題： 巖體裂隙 一般分為 （ ） A．構(gòu)造裂隙。 B．非構(gòu)造裂隙 C．變余結(jié)構(gòu) D．變晶結(jié)構(gòu) E．碎裂結(jié)構(gòu) 答案： . 分析： 巖體裂隙 一般分為構(gòu)造裂隙和非構(gòu)造裂隙 變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)主要有： （ 1）變余結(jié)構(gòu) (重結(jié)晶或變質(zhì)結(jié)晶作用不完全使原巖結(jié)構(gòu)特征保留 )、 （ 2）變晶結(jié)構(gòu) (巖石發(fā)生重結(jié)晶或變質(zhì)結(jié)晶所形成的結(jié)構(gòu) )、 （ 3）碎裂結(jié)構(gòu) (巖石受定向壓力作用發(fā)生破裂，形成碎塊甚至粉末狀后又被膠結(jié)在一起的結(jié)構(gòu) )。 2．?dāng)鄬? (1)斷層要素 ①斷層面和破碎帶 。其產(chǎn)狀可以通過斷層面的走向、傾向和傾角來表 示。規(guī)模大的斷層，一般不是沿著一個(gè)簡(jiǎn)單的面發(fā)生，而往往是沿著一個(gè) 錯(cuò)動(dòng)帶發(fā)生，稱之為斷層破碎帶。斷層的規(guī)模越大，破碎帶也就越寬，越復(fù)雜 ②斷層線 。是斷層面與地面的交線，表示斷層的延伸方向，其 形狀決定于斷層面的形狀和地面的起伏情況。 ③斷盤 。是斷層面兩側(cè)相對(duì)位移的巖體。 當(dāng)斷層面傾斜時(shí)，位于斷層面上部的稱為上盤，位于斷層面下部的稱為下盤。若斷層面直立則無上下盤之分。 ④斷距 。是斷層兩盤相對(duì)錯(cuò)開的距離。巖層原來相連的兩點(diǎn)，沿?cái)鄬用驽e(cuò)開的距離稱為總斷距， 其水平分量稱為水平斷距，垂直分量稱為垂直斷距。 (2)斷層基本類型 ①正斷層 。是上盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)下降，下盤相對(duì)上升 的斷層。傾角一般較陡，多在 50‘～60‘， ②逆斷層 。是上盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)上升，下盤相對(duì)下降的斷層。根據(jù)斷層面的傾角大小，可將逆斷層分為三種類型：沖斷層，其斷層面傾角大于 45‘；逆掩斷層，其斷層面傾角介于 25‘～ 45‘之間；輾掩斷層，其斷層面傾角小于 25’。 ③平推斷層 。是由于巖體受水平扭應(yīng)力作用，使兩盤沿?cái)鄬用姘l(fā)生相對(duì)水平位移的斷層。其傾角一般是近于直立的。 (3)斷層對(duì)工程建設(shè)的影響。 ①公路工程路線布局，應(yīng)盡量避開大的斷層破碎帶。 特別在安排河谷路線時(shí)，要注意河谷地貌與斷層構(gòu)造的關(guān)系。 當(dāng)路線與斷 層走向平行，路基靠近斷層破碎帶時(shí)，開挖路基容易引起邊坡發(fā)生大規(guī)模坍塌， 直接影響施工和公路的正常使用。 ②在斷層發(fā)育地帶修建隧道， 當(dāng)隧道軸線與斷層走向平行時(shí)，應(yīng)盡量避免與斷層破碎帶接觸。 隧道橫穿斷層時(shí)，雖然只是個(gè)別段落受斷 層影響，但因地質(zhì)及水文地質(zhì)條件不良，必須預(yù)先考慮措施，保證施工安全。特別當(dāng)巖層 破碎帶規(guī)模很大，或者穿越斷層帶時(shí)，會(huì)使施工十分困難，在確定隧道平面布置時(shí)間，應(yīng) 盡量設(shè)法避開。 例題 屬于巖體斷裂后斷層要素有 （ ） A．?dāng)鄬用婧推扑閹? B．?dāng)鄬泳€ C．?dāng)啾P D．逆斷層 E．正斷層 答案： 分析： 斷層要素：斷層面和破碎帶。斷層線，斷盤，斷距。斷層基本類型：正斷層，逆斷層，平推斷層。 四、地震的震級(jí)和烈度 1．地震震源 震源是深部巖石破裂產(chǎn)生地殼震動(dòng)的發(fā)源地。震源在地面上的垂直投影稱為震中。地 震所引起的震動(dòng)以彈性波的形式向各個(gè)方向傳播，其強(qiáng)度隨距離的增加而減小。地震波首 先傳達(dá)到震中，震中區(qū)受破壞最大，距震中越遠(yuǎn)破壞程度越小。 地面上受震動(dòng)破壞程度相同點(diǎn)的外包線稱為等震線。 地震波通過地球內(nèi)部介質(zhì)傳播的稱為體波。 體波分為縱 波和橫波，縱波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與震波傳播方向一致 ，周期短、振幅小、傳播速度快； 橫波的質(zhì) 點(diǎn)振動(dòng)方向與震波傳播方向垂直 ，周期長(zhǎng)、振幅大、傳播速度較慢。 體波經(jīng)過反射、折射而沿地面附近傳播的波稱為面波，面波的傳播速度最慢。 2．地震震級(jí) 地震是依據(jù)所釋放出來的能量多少來劃分震級(jí)的。釋放出來的能量越多，震級(jí)就越大。中國科學(xué)院將地震震級(jí)分為五級(jí)：微震、輕震、強(qiáng)震、烈震和大災(zāi)震。 3．地震烈度。 地震烈度，是指某一地區(qū)的地面和建筑物遭受一次地震破壞的程度 。其不僅與震級(jí)有 關(guān)，還和震源深度，距震中距離以及地震 波通過介質(zhì)條件 (巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地下水埋深 )等多種因素有關(guān)。 一個(gè)工程從建筑場(chǎng)地的選擇到工程建筑的抗震措施等都與地震烈度有密切的關(guān)系。