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工程地质Engineering Geology绪论1工程地质：（1）地质学、岩土工程分支之一，系边缘学科；（2）是土力学、基础工程的基础;_技术基础课程（3）土木工程设计、施工的依据，是土木工程师的“眼睛”;实例：建筑物基础工程土木工程地质研究地壳（土木工程建（构）筑物的场所）的科学，包括：地壳构造地壳物质组成地壳发展变化地壳矿物形成分布规律2研究对象工程活动与地质环境相互作用工程活动：建（构）筑物、路桥、水库等地质环境：亦称工程地质条件，包括：岩土工程性质、地质构造、地貌、水文地质、地质作用等相互关系： eg： 沉降、地震等工程活动 地质环境 eg：滑坡、倾覆、泥石流等建筑工程问题：沉降、开裂、倾斜等例如： 1、比萨斜塔（1）倾斜严重：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线达5.27m，倾斜5.5，成为危险建筑。该塔自1173年9月8日动工，至1178年在建至第4层中部，高度约29m时，因塔明显倾斜而停工。94年后，于1272年复工，经6年时间，建完第7层，高48m，再次停工中断82年。于1360年再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m。（2）自由落体定律的诞生地：1590年伽利略在该塔做落体实验，创建了物理学著名的自由落体定律。2、苏州虎丘塔路桥问题：路堑边坡稳定；路桥基础稳定；隧道围岩稳定等3研究（学习）的目的与意义使土木工程安全、经济、稳定合理开发、保护地质环境并对其进行有效改造具体地：地质调查、理论研究：评价工程地具体工程地质条件（好、差）解决工程地质问题（与工程建筑有关的）预测、论证工程区内各种地质现象（灾害）：发生、发展，提出改善、防治措施。eg：2008.5.12汶川特大地震 2010.8.7舟曲特大泥石流等为工程规划、设计、施工、使用提供地质依据4主要内容地质作用：内外力地质作用、风化（带）划分、剥蚀、搬运、沉积成岩等岩石地质构造地貌地震地下水岩体结构及共稳定性分析工程地质勘察：安排实习录像、光盘、野外、讲课不良工程地质现象（滑坡、泥石流、岩溶等）5学习要求与方法重点掌据基本概念、原理和方法学会搜集、分析、运用有关地质资料，能对一般工程地质问题作初步评价理解、掌握要点、重点，跟上进度要求。适当做笔记，1.地质作用（Geological Function）促使地壳的物质组成 构造 地貌等发生变化的自然作用称为地质作用。组成：组成地壳的化学元素（与地壳的平均重量百分比）：（）O49.13Fe4.20K2.35Si26.00Ca3.25Mg2.35Al7.45 Na2.40H1.00 以上合计98.13,其余元素占1.87（近百种元素）它们在一定地质条件下结合形成。矿物（具有一定化学成分、物理性质的单质、化合物）eg：石墨、石盐、黄铁矿等 岩石由一种或多种矿物组成的集合体（其中含有无用矿物或成分砂石） eg：花岗岩，由石英、长石、云母等组成地壳中元素在空间上分布极不均匀，且元素不断迁移、分散、集中，形成各种有用矿物 富集成各种矿藏（充填、汽化热液矿床）eg：Cu、Pb、Zn、Ag、Au矿等构造：如层面（平、斜、弯等）、褶皱（Folds）、断裂（Fractures，包括裂隙、断层）等地貌：海陆变迁、火山爆发、山脉、盆地形成和变化等根据能源不同，地质作用可分为外力地质作用（简称外力作用）和内力地质作用（简称内力作用）一、外力地质作用：地球外的能源产生。主要来自：太阳能（热、引力）；引力能、生物能作用方式 ：风化、剥蚀、搬运作用、沉积、成岩作用结果：削高填低，使地面趋于平坦风化作用：地壳岩石在太阳、空气、水等作用下，经风吹日晒，发生崩裂、分解等物理化学变化的作用eg：土的形成：岩石 土，花岗岩 残积土 如越秀公园地铁站特点：普遍地表到处可见表层作用明显 ，随深度逐渐减弱结果与危害：使坚硬致密岩石松散破坏，改变矿物组分、化学成分，降低岩石强度和稳定性，造成滑坡、泥石流等；形成残积土。1物理风化：岩石风化中只发生机械破坏，化学成分不变主要因素：岩石释重静压、释放 岩爆 裂缝，形成水、气通道温度温差变化（沙漠地区可达6080） 岩石胀缩 裂隙、破坏、冲击裂隙水冻结、融化：使岩石裂隙胀大、破坏可溶盐溶液产生结晶、潮解2.化学风化：岩石在水、氧、二氧化碳等影响下发生化学变化的过程。尤其在暖、湿地区明显作用结果：使岩石成分改变，强度降低例如：氧化、水溶液的溶解、水化、水解、碳酸化等作用FeS2Fe2O3.nH2O溶解喀斯特（Karst）岩溶地貌，如从化、花都、清远、肇庆等地（丹霞地貌如韶关-河流冲积）3.生物风化：在生物影响下发生的破坏。多在岩石表层、土中机械破坏-植物根系楔裂岩石崩解；鼠、蚁等洞、穴岩石、土变碎、细化学破坏-生物代谢、遗体分解风化岩层的分布规律：分带性形成残积和残积层：岩石经风化，改变矿物成分、结构、构造，形成与质岩不同的风化产物（一部分流失，一部分残留质地）。这种风化层即为残积层。花岗岩残积土： 风化岩石 成分、结构改变 风化产物层 残积层残积层的特点：残积层有较多孔、裂隙，易受冲刷，强度、稳定性差。作建筑地基时要考虑：a.承载力b.可能产生不均匀沉降（因孔隙、成分、厚度不均匀）作路坡时要考虑：a.坍塌（结构松散）b.冲刷剥蚀作用：将风化产物从岩石上剥离下来，并对未风化岩石进行破坏，不断改变岩石面貌的作用。由风、流水、海浪、冰川等引起在地形起伏、潮湿、雨大地区，主要是流水冲刷、侵蚀使岩石破坏；如河流：动能挟带砂、砾石破坏河床岩石，并把破坏下来的物质带走。按力作用方向分为：a.下蚀作用冲刷底层岩石，使河床降低（上游为主)-丹霞地貌 b.侧蚀作用弯曲河道，凹岸被水流侵蚀后退，凸岸沉积。 (下游为主)在干旱沙漠地区，主要是风对岩石的破坏：a.吹扬：带走松散、风化产物b.磨蚀：风、沙粒磨蚀岩石（风蚀地貌）剥蚀、风化作用的关系:1、区别：前者在各种地质营力的运动中引起。2、联系：风化为剥蚀提供易剥离的表层松散物质；剥蚀为风化提供裸露的新鲜岩面、有利的风化条件。搬运作用：风化、剥蚀产物被水、风等搬运至其它地方。搬运方式：拖曳搬运：粒大，滚动、跳跃式前进，渐停于低洼处悬浮搬运：粒细、浮于风、水中前进，运距远溶解搬运：溶于水中，被运至湖、海中长距搬运 良好分选 机械碎屑物遭受磨圆。eg：卵石、河沙等(四)沉积作用：被搬运物质因搬运介质搬运能力减弱(风、水流速降低)，或物化条件变化，或在生物作用下,被从搬运介质中分离出来,形成沉积物的过程。 作用方式:（1）机械沉积作用：力物按颗粒、形状、比重依次沉积。（2）化学沉积作用：液状被搬运物因化学作用发生沉积。（3）生物沉积作用：生化作用如PH值改变;遗体堆积。(五)成岩作用：使松散沉积物变为沉积岩的过程。外力作用结果之一1、压固作用：堆积压实排水沉积岩。2、胶结作用：碎屑沉积、真溶液、胶体沉积，充填压实碎屑岩。3、重结晶作用：沉积矿物成分压力温度，物质质点重新排列组合，颗粒增大，形成粘土岩、化学岩等。外力作用(风化 剥蚀 搬运 沉积 成岩)的结果：削高填低，使地面趋于平坦。二、内力地质作用：由地球转动能、重力能和放射性元素的热能引起。表现方式：地壳运动岩浆作用变质作用产生岩浆岩、变质岩及其有关矿产。地震内力地质作用总趋势：形成地壳基本构造褶皱、断裂；产生地表高低起伏。地壳运动：因地球自转速度改变等原因，使地壳物质（岩石）不断运动，并改变其内部构造和相对位置。是改变地壳地貎的主导作用。主要包括：升降运动地壳演变中较缓的运动形式局部隆起、局部沉降。水平运动地壳演变中较激烈的运动形式加里福尼亚沿岸18681908年间，每年向北移动52mm，形成褶皱、断层和山脉ex：芬兰南海岸：每年上升14mm。丹麦西部沿岸：每年沉降1mm。珠峰：每年上升3mm。据此推算近100万年内升高3000m荷兰海岸：每年下沉2mm。广州七星岗古海岸（海珠石榴岗）南移100千米。 广州地区北部从震旦纪至石炭纪，是华夏古陆的一部分。南部珠江三角州一带原是一个大海湾。6000年以前冰后期海侵时期以来， 广州市区至黄埔一带为一东西向的溺谷湾，这个古海岸地貌的海湾东宽西狭。在20003000年前，海浪可直到越秀山南麓的中山纪念堂附近。在一千年前宋代，广州城下被称为“小海”，黄埔一带被称为“大海”。几千年来， 由于珠江流域各江河带来泥沙沉积，海湾逐渐淤小，浅海变成陆地，广州地形发生沦海桑田的巨大变化。广州河南石榴岗附近的七星岗，1937年发现海蚀崖及海蚀平台的“古海遗迹”。七星岗海蚀地貌的存在，证明广州地区由浅海变为陆地的变化，其海岸线向南推移了一百公里以外。据分析，广州地区陆地形成分为两大地区，一是陆相沉积为主的北部平原地区；二是下层以陆相沉积为主，上层为海相沉积为主地区， 即南部“沙田”地区，是属河海合力淤积而成。七星岗古海岸遗迹地壳运动结果：产生地震、岩浆作用、变质作用，且三者之间相互密切联系。岩浆作用：在地壳运动影响下，岩浆向外部压力减少的方向移动，上升侵入地壳上部或喷出地表冷却凝固成为岩石、岩浆石的过程。作用结果：形成岩浆石；围岩变质；地形改变火山地貎变质作用:地壳运动、岩浆作用物理、化学条件变化岩石在固态下改变成分、结构、构造的作用1、 影响变质作用的因素 ：温度基本因素： 矿物分子运动-化学活性重结晶、重组压力静压力作用改变岩石密度；动压力作用改变岩石破裂、变形、变质的方向性化学成分加入来自岩浆2、类型接触变质作用：热、气、液岩石变化温度-重结晶：eg. 砂岩石英岩石灰岩大理岩化学成分渗入裂隙中，如石灰岩矽卡岩动力变质作用（局部）压力为主，温度为次岩石破裂产生断层角砾岩、糜棱岩等或重结晶作用区域变质作用深部岩石在温度、压力、化学成分三种因素影响下，在大区域内产生变质。（整体） 详见第8章。
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