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工程地质
关于工程地质的思维导图，包括了岩石、地貌、地下水和测试技术等内容，希望对大家有所帮助～
编辑于2022-09-01 09:30:37 云南- 土木工程
- 地质
- 工程地质
- 水文地质
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- 大纲
工程地质
岩石的成因和分类
主要造岩矿物
矿物的物理性质
形态
颜色
矿物的条痕
光泽
硬度
解理
受力后，沿一定方向破裂成光滑平面的性质
断口
不规则断裂面
常见造岩矿物
石英
沉积岩
酸性岩
部分变质岩
长石
地表岩石最重要、含量最多的矿物
火成岩、 沉积岩及变质岩的成因及其分类
岩浆岩/火成岩
喷出岩
层状结构
含有较多玻璃和气孔、杏仁构造、岩石颗粒很细，多致密结构
结构复杂，岩性不均一，各向异性显著，连续性差
软弱夹层的软弱结构面发达
控制岩体稳定性的主要因素
侵入岩
深成岩
岩性单一，变化小
块状结构
六面体
八面体
颗粒
均匀
多粗-中颗粒
致密坚硬
孔隙较少
力学强度高
透水性弱
抗水性强
工程地质性质较好
不足
易风化
风化层厚度大
浅成岩
多岩床、岩墙、岩脉等小侵入体
均一性差
多镶嵌式结构
多斑状结构和均粒、中细粒结构
细粒岩石强度比深成岩高
抗风化能力强
斑状结构要差一些
辉绿岩
矿物组成
影响最大的二氧化硅
超基性
基性
中性
酸性
中性岩石
变质岩的风化性质与岩浆岩类似
基性岩、超基性岩
橄榄石、辉石、基性斜长石
易风化
酸性岩石
石英、钾长石、酸性斜长石、少量黑云母
不易风化
结构和构造
结构
按结晶程度
全晶质结构
半晶质结构
非晶质结构
结晶颗粒大小
绝对大小
显晶质
隐晶质
相对大小
等粒结构
不等粒结构
斑状结构
构造
块状构造
流纹状构造
气孔状构造
杏仁状构造
沉积岩
分布最广，约占70%
层理结构、各向异性
成因
常温常压、风化剥蚀、搬运、沉积、硬结成岩
物质组成
碎屑物质
石英、长石、云母、火山灰、岩石碎屑
黏土矿物
高岭石、水云母
生成作用
风化
风化黏土矿物
沉积
自生黏土矿物、成岩黏土矿物
热液、温泉作用
蚀变黏土矿物
化学沉积矿物
方解石、白云石、石盐、铁锰的氧化物或氢氧化物
有机质及生物残核
贝壳、泥质
结构和构造
结构
碎屑结构
碎屑物质+胶结物
按胶结强度分类
铁质
泥质
硅质
钙质
石膏质
泥质结构
化学结构
生物结构
构造
层理构造
按形成条件、结构特点分类
碎屑岩
黏土岩
生物化学岩
白云岩
变质岩
成因
变质作用
接触变质作用/热力变质作用
高温
石灰岩
高温变质
大理岩
成分不变
交代变质作用
化学活泼性流体接触，产生新矿物
动力变质作用
地质构造运动、温度不高、原岩结构、构造改变、出现片理结构
区域变质作用【大部分属于】
高温、高压、化学活泼性流体
板岩
概要
温度、压力条件不同
高温变质
中温变质
低温变质
分类
片理状岩类
块状岩类
构造破碎岩类
矿物成分
新变质矿物
滑石等
结构
变晶结构
变余结构
压碎结构
构造
板状构造
千枚状构造
片状构造
片麻状构造
片理和片麻理
岩石连接减弱
力学性质呈现各项异性
强度降低
块状构造
眼球状构造
大多数变质岩有重结晶作用
结晶连接
结构紧密
抗水性强
孔隙较小
透水性弱
强度高
常见岩石的成分、结构、构造及其他主要特征【看表】
变质岩
花岗岩
流纹岩
辉绿岩
玄武岩
沉积岩
砂岩
变质岩
风化现象
岩石中的断裂发育情况对风化作用影响最大
结构类型
分类
结晶结构
性质收矿物成分影响大
晶粒越细，越均匀，玻璃质越少，强度越高
胶结结构
据强度大小排列
硅质、铁质>钙质>泥质
不连续介质
结构面
不连续面
层理面
节理面
裂隙
断层
性质
各向异性
非均质
二相体
微结构面
颗粒内部/结合体之间微小的弱面和孔隙
矿物的解理
晶体缺陷
晶体边界
晶粒孔隙
微裂隙
存在即降低岩石强度
应力集中
增大岩石变形
围压较低时
围压高时，裂隙会受压闭合
地质构造和地史概念
张性裂隙
岩体受拉破坏后产生的破裂面
无挤压和相互错动
拉裂破坏面粗糙不平，呈张开状态
剪切裂隙表现出平行成组出现、裂隙面闭合且平直光滑
地质构造
岩层产状三要素
走向
倾向
倾角
褶皱
褶皱的基本形态
背斜
岩层向上拱起弯曲，核部岩层时代较老，两侧岩层时代由内到外依次对称变新
新-老-新
向斜
岩层向下凹陷弯曲，核部岩层时代较新，两侧岩层时代由内到外依次对称变老
老-新-老
分类
按横剖面
直立褶皱
倾斜褶皱
倒转褶皱
平卧褶皱
按纵剖面
水平褶皱
倾伏褶皱
断层形态和分类
节理
未发生位移、位移不明显的断裂
按成因分类
风化节理
原生节理
构造节理
按受力性质分类
剪切节理/X节理
裂隙面平直光滑
特征：节理产状稳定，沿走向和倾向沿伸较远
张节理
断层
构成
断层面
斜断层面
上部为上盘
下部为下盘
两侧断盘
分类
按形态分类
正断层——断层上盘下降
逆断层——断层上盘上升
平移断层——两盘相对平移
阶梯断层——多个相互平行的断层面上盘依次下降
按力学成因分类
压性断层
张性断层
扭性断层——X形交叉分布，一组发育，一组不发育
压扭性断层——平移逆断层
张扭性断层——平移正断层
按断层走向和岩层走向分类
走向断层
倾向断层
斜交断层
顺层断层
按断层面走向和褶曲轴走向分类
纵断层
横断层
斜断层
有明显位移的断裂
断层要素
断层面
断层线
断盘
断距
地层的各种接触关系
沉积岩之间的接触关系
整合接触
连续的、产状一致，在时间和空间上无间断
假整合接触/平行不整合
上下底层产状基本一致，但有明显的沉积间断【时代不连续】
角度不整合接触
上下底层产状不一致，有明显沉积间断
火成岩和沉积岩间的接触关系
沉积接触
侵入岩先形成，沉积岩无变异
侵入接触
沉积岩先形成，火成岩侵入，围岩有变异
大地构造概念
地槽、地台理论
地壳运动以垂直升降为主，水平运动为派生
地槽
地震强烈活动带
地台
地质作用微弱、稳定
地质力学理论
地质的构造运动以水平运动为主，垂直运动是水平运动引起的
板块理论
地史演变概况和地质年代表
地壳演变
前地质时期
隐生宙时期
太古代
元古代
火山爆发时期
显生宙时期
古、中、新生代
地质年代表
代【界】、纪【系】、世【统】
地方性地层单位
由大到小——群、组、段
地貌和第四纪地质
各种地貌形态的特征和成因
构造、剥削地貌
山地
丘陵
剥蚀残山
剥蚀准平原
构造平原
断裂谷、断陷盆地
山麓斜坡堆积地貌
倒石堆
坡面泥流
坡积裙
洪积扇
山前平原
山间凹地
河流地貌
河谷
发育阶段
少年期——V
壮年期——不对称U形
老年期——冲击平原
河谷内地貌单元特征
河床
岩槛
壶穴
深槽
心滩与沙洲
河漫滩
河流冲积物的二元结构
河床的侧向迁移
经常受洪水淹没的浅滩
牛轭湖
阶地
阶地越高，形成的时代越老
成因
侵蚀阶地
基座阶地
堆积阶地
冲击平原
河口三角洲
河间地块
水系地貌
岩溶地貌
溶沟和石芽
峰丛、峰林、孤峰
坡立谷/岩溶盆地、岩溶平原
溶蚀漏斗
地面上有连续分布的漏斗，即代表地下暗河存在
溶蚀洼地
干谷和盲谷
熔洞
地下河
岩溶泉
黄土地貌
黄土沟谷地貌
黄土沟间地貌
黄土潜蚀地貌
黄土碟
黄土陷穴
黄土桥
黄土柱
海岸地貌
滨海陆地【后滨带】、海滩【前滨带】、水下岸坡【外滨带】
海蚀崖
海岸阶地
侵蚀阶地
堆积阶地
湖泊及沼泽地貌
堆积物：砂砾石、粉细砂、亚砂土、黏土、淤泥
冰川地貌
冰蚀地貌
冰斗、刀脊、角峰
冰川谷
U字形
羊背石
冰渍地貌
冰水地貌
风成地貌
风蚀地貌
石窝
风蚀蘑菇、柱、垄槽、洼地、谷和风城
风积地貌
砂丘
沙垄
荒漠地貌
岩漠
砾漠/戈壁滩
粗大砾石
沙漠
泥漠
冻土地貌
石海、石河、石冰川
石环、石圈、石带
冻胀丘、冰核丘
冻土阶地
热岩溶
多边形构造土
火山和熔岩地貌
火山地貌
火山熔岩地貌
熔岩堰塞湖、熔岩湖
第四纪分期Q
全新世
更新世【晚、中、早】
特点
最新阶段、最晚、最短
发生过多次大规模冰川活动，第四纪堆积物覆盖地面，人类出现
岩体结构和稳定分析
岩体结构面和结构体的类型和特征
结构面
类型
原生结构面
成岩阶段形成的结构面
沉积结构面
火成结构面
变质结构面
构造结构面
构造应力作用——岩体的破裂面/带
劈理、节理、断层、层间错动
次生结构面
地表浅层经【风化-卸荷-地下水】
风化裂隙、泥化夹层、爆破裂隙
特征
规模
5级
形态
平直
波状
不规则
锯齿状
表征指标：粗糙度、起伏度
间距
表征结构面完整程度
连续性/贯通性/延展性
非贯通、半贯通、贯通
方位
张开度、充填情况
张开度
密闭、微张、张开、宽张
结构面充填物质
强度从高到低
钙质、角砾质、纱质、石膏质、含水蚀变矿物、黏土
软弱夹层
软岩夹层
碎块夹层
碎屑夹层
泥化夹层
泥化：天然含水率不小于塑限
性质最差
力学性质
变形特征
脆性破坏、塑性破坏
强度特征
结构面强度总小于侧岩强度
张性结构面——粗糙、起伏、抗剪强度高
扭性结构面——光滑、平直、抗剪强度低
结构体
形状
立方体、锥体、菱面体、板状、柱状、楔状
大岩块
不易变形、在地下结构有益
成拱和缩合作用
小块
类似土的潜在破坏形式，流动破坏
平移、倾倒破坏——圆弧旋转型破坏
表示块体大小的指标
块度
4级
完整、较完整、完整性差、破碎
体积节理
5类
巨型块体、大块体、中型块体、小块体、碎块体
赤平极射投影等结构面的图示方法
赤平面ESWN
倾向判断
依据弧线圆心所指的方向判断
吴氏结构面
根据结构面和临空面的关系进行稳定分析
一组结构面的分析
结构面的走向与边坡走向一致，倾向相反时
稳定结构
结构面的走向与边坡走向一致，倾向相同，倾角大于坡角时
基本稳定结构
结构面的走向与边坡走向，倾向均一致、倾角小于坡角时
不稳定结构
两组结构面的分析
最稳定结构
倾向与边坡倾向相反
稳定结构
倾角大于坡角
较稳定结构
倾向一致、倾角小于天然坡角
较不稳定结构
天然坡角<倾角<开挖坡角
不稳定结构
倾角小于坡角
结构体滑移方向的分析
倾向线AO\BO， 组合交线CO
CO在AO,BO中间
CO为滑动方向，两组都是滑动面
CO 在两个倾向线之外
其中一条倾向线为滑动方向，一个面滑动，一个面为切割面
CO与一个倾向线重合
重合线为滑动方向，重合面为滑动面，另一个面为不稳定体滑动时，阻力较小的依附面
动力地质
地震的基本概念
地震波的传播
纵波
横波
体波
面波
震级
根据震源释放的能量来确定地震的等级
里氏震级标准
M=lgA
烈度
根据人的感觉和地面建筑物遭到破坏的强度来确定地震的等级
同级地震中，浅源地震的震级更高，破坏性更大【距离震中越近，破坏越大】
等震线是根据烈度确定的
抗震设计以基本烈度为基础，调整后的烈度为设计烈度
近震
距离震中小于1000km的地震
远震
距离震中大于1000km的地震
断裂活动与地震的关系
绝大多数强震的震中位于大断裂活动区
许多破坏性强震的形成与当地主要断裂走向一致，甚至大体重合
曾发生过多次强震的大断裂，大都为切过震源破裂位置的深大断裂
我国绝大多数强烈地震的极震区和等震线的延长方向与当地大断裂走向一致
断层活动方式影响
蠕动【相对稳定的滑动】，一般无地震
黏滑【断层两侧互相黏住】，滑动受阻，应力积累，两侧突然错动，地震
活动断裂
活动断裂/潜在活断层
全新活断层
1w年内有过活动/正在活动的断层
发震断裂
之前500年到未来100年，不小于5级
分类
位移方向与水平面的关系
倾滑断层
逆断层
正断层
走滑断层/平移断层
左旋断层
右旋断层
断层主次关系
主断层
分支断层
次级断层
活动方式
地震断层/黏滑型断层
突发
蠕变断层
识别标志
地质、地貌、水文地质识别标志
历史地震、历史地表错断识别标志
微震测量和地形变识别标志
活断层对工程的影响
子主题
子主题
岩石的风化、流水、 海洋、湖泊、风的侵蚀、搬运和沉积作用
岩石的风化
物理风化作用
化学风化作用
影响因素
岩石性质
气候
地质构造
地形
风化程度
判断
分级
5级
未经风化、轻微风化、中等风化、严重风化、极严重风化
分带
未经风化带、轻微风化带、中等风化带、严重风化带、极严重风化带
残积物
不连续地覆盖在地表岩基上——风化壳
侵蚀、搬运和沉积作用
流水
暂时性流水
洗刷作用
坡积层
搬运距离近，棱角分明、分选性差、无层理/层理差
在水中易崩解
易滑坡
大气降水或冰雪融化后
冲刷作用
洪积层
扇形【洪积扇】
物理风化为主
在干旱、半干旱地区、多位于山前平原、山间盆地、流入河流处
水向低洼处汇积，使沟槽向深处下切，同时扩宽
集中暴雨/积雪骤然大规模融化
形成洪流
经常性流水/河流
三种作用的强度不相同，往往以一种为主
侵蚀作用
机械侵蚀
可溶岩
下蚀
上游
侧蚀
下游
化学侵蚀
搬运作用
物理搬运
悬运、跃运、推运
悬运物质数量最大
化学搬运
距离最远
沉积作用和冲击层
山区流速快，沉积作用弱；平原流慢，沉积作用多
海水
侵蚀作用
海水运动
机械剥蚀作用，海岸地区
海浪
潮汐
洋流
蚀流
暴风浪、潮流、火山作用、地震可引起
海底峡谷的成因
化学作用
溶蚀作用
生物作用
钻孔生物
搬运作用
机械搬运
海浪为主，蚀流局部发育
化学搬运
沉积作用
海水地质作用的主要方式
海岸带的沉积地貌
海蚀岸/柱/穴、坡切台、海岸阶地、海滩、沙坡、沙坝、沙咀
湖水
侵蚀作用
机械
搬运作用
沉积作用
机械
类海
化学
潮湿区
化学物质
易溶解——搬运到海洋
不易溶解【呈胶体】——留在湖中
生物
潮湿气候区
形成腐泥
干馏
焦炭、煤气、石油、有机酸、维生物
风
风蚀作用
吹蚀
风压力
磨蚀
携带的碎屑
10cm处最强
搬运作用
风沙流
悬移
跃移
蠕移
搬运力不大，搬运量大
沉积作用
风积物
风成沙
风成黄土
滑坡、 崩塌、岩溶、土洞、塌陷、泥石流、活动沙丘等不良地质现象的成因、发育过程和规律及其对工程的影响
滑坡
发育阶段
蠕动变形阶段
滑动破坏阶段
压密稳定阶段
崩塌
方式
自由落体
顺坡滚落
形成条件
坡度大于55°、高度大于30m，坡面凹凸不平的陡峻斜坡
岩溶/喀斯特
地下水、地表水对可溶性岩石溶蚀
特点
成层性
垂直分带性
分布受地质构造控制
发育受岩层组合控制
具有断裂构造
工程的影响
岩溶渗漏问题
地基稳定性问题
地基不均匀下降
地表塌陷
地基滑动
地基承载力不足
岩溶区地下工程中的洞室稳定和涌水问题
土洞、塌陷
比岩溶发育快、分布密度大——比岩溶危害大
成因机制
潜蚀机制
最普遍
渗透压力
真空吸蚀机制
气爆机制
大气压力
产生条件
覆盖层岩性及其厚度
碳酸盐中的岩溶发育
地下水活动
地下水集中而强烈的主流区
地形地貌条件：低洼处
泥石流
条件
有充足的松散固体物质
足够的突发性水源
陡峭的地形
活动沙丘
成因
地面凹凸、有障碍物，在风力作用下形成不规则沙丘
特点
移动速度
移动方向
移动方式
一线前进式
来回摆动式
地下水
渗透定律
渗透：地下水在岩石缝隙中的流动
线性渗透定律【达西定律】
层流
Q=Wv=kWI
v=ki
k——渗透系数
黏土、粉质黏土k=10^-5
粉土10^-4
中砂10^-2
卵砾石、漂石1
非线性渗透定律【哲才定律】
紊流
v=ki^1/2
地下水的赋存、 补给、径流、排泄规律
赋存
赋存形式
气态水
吸着水
强结合水
薄膜水
弱结合水
重力水/自由水
毛细管水
传递静水压力
固态水
岩土的水理性质
含水性
容水度
持水度
给水性
排水度
透水性
渗透系数k
补给
大气降水补给
地表水补给
含水层之间的补给
人工补给
径流
地下水从补给区流向排泄区的过程
有压流动：承压水
无压流动：潜水
排泄
蒸发
泉
上升泉
承压水
下潜泉
潜水
直接排入地表水
含水层之间的排泄
人工排泄
地下水埋藏分类
包气带水
表面以下，潜水位以上的包气带岩土层中
补给
大气降水补给
地表水补给
排泄
蒸发
下渗到潜水中排泄
特征
受气候控制，季节性明显
雨季水量多、旱季水量少
潜水
隐藏在地表以下第一个连续稳定的隔水层以上，具有自由水面的重力水
孔隙水
第四纪松散堆积物中
裂隙潜水、岩溶潜水
基岩的裂隙和溶洞中
承压水
地表以下充满两个稳定隔水层之间具有承压性质的重力水
最适宜形成的构造
向斜盆地
单斜构造
地下水对工程的各种作用和影响
地下水下降引起软土地基沉降
动水压力产生流砂和潜蚀
地下水的浮托作用
承压水对基坑的作用
厚度过小可能导致突涌，故需要保证土层必要的厚度
地下水向集水构筑物运动的计算
地下水类型
潜水井
承压水井
含水层完整程度
完整井
非完整井
地下水的化学成分和化学性质
化学成分
70多钟化学元素
化学性质
酸碱性
矿化度M
地下水中，离子、分子、化合物总含量
硬度
地下水中，Ca、Mg离子数量
总硬度=暂时硬度+永久硬度
地下水对建筑材料腐蚀性判别
腐蚀类型
结晶类腐蚀
分解类腐蚀
结晶分解复合类腐蚀
岩土工程勘察
勘察分级
工程重要性等级
共3级，一级最重要
场地复杂程度等级
共3级，一级最重要
地基复杂程度等级
共3级，一级最重要
岩土工程勘察等级
甲乙丙等级，甲级最复杂
各类岩土工程劫察基本要求
建筑工程
岸边工程
边坡工程
基坑工程
桩基础
地基处理
勘探取样土工参数的统计分析
勘探
坑探
钻探
冲击钻探
回转钻探
振动钻探
地球物理勘探
取样
土样质量等级
不扰动
轻微扰动
显著扰动
完全扰动
钻孔取土器
贯入式取土器
敞口取土器
活塞取土器
回转式取土器
取样要求
地基土的岩土工程评价
地基变形以及沉降预测
地基强度以及承载力确定
特殊性土的评价
湿陷性黄土
湿陷性判断
取不扰动土试样，通过室内浸水压缩试验
场地湿陷类型
自重湿陷性黄土场地
自重湿陷量大于7
非自重湿陷性黄土场地
自重湿陷量小于等于7
地基承载力
含水量增大，抗剪强度降低，承载力大幅度降低
变形
变形性质
湿陷
压缩
湿陷性土
现场荷载试验
原位测试技术
载荷试验
十字板剪切试验
静力触探试验
圆锥动力触探试验
标准贯入度试验
砂土、粉土、一般黏土
扁产侧胀试验
旁压试验
室内试验/非原位
固结试验
重度试验