三大岩石的工程地質特徵
⑴ 簡述岩漿岩代表性岩石的特徵及其工程地質性質
代表性的是花崗岩和抄玄武岩,花崗岩質地堅硬緻密、強度高、抗風化、耐腐蝕、耐磨損、吸水性低,美麗的色澤還能保存百年以上,是建築的好材料,但它不耐熱。
玄武岩其岩石結構常具氣孔狀、杏仁狀構造和斑狀結構,有時帶有大的礦物晶體,未風化的玄武岩主要呈黑色和灰色,也有黑褐色、暗紫色和灰綠色的。耐久性甚高,節理多,且節理面多成六邊形(在玄武岩熔岩流中,岩石垂直冷凝面常發育成規則的六方柱狀節理)。且具脆性,因而不易採得大塊石料,由於氣孔和杏仁構造常見,雖玄武岩地表上分布廣泛,但可作飾面石材不多。
⑵ 表徵岩石工程地質性質的指標有哪些
表徵岩石工程地質性質的指標主要有岩石的物理性質(重度、空隙性)、岩石的水理性質(吸水性、透水性、溶解性、軟化性、抗凍性)、岩石的力學性質(堅硬程度、變形、強度)。
⑶ 岩石的工程地質性質有哪些
岩石的工程地質性質包括物理和力學性質兩個方面。
岩石的主要物理性質版:
1、重量:用比重(2.4~3.3)和權重度(容重——岩石單位體積的重量)兩個指標表示。
岩石重度的大小,決定於岩石中礦物的比重、孔隙性及其含水情況。
2、孔隙性:孔隙的發育程度,用孔隙度來表示(孔隙的總體積與岩石的總體積之比)。其大小決定於結構和構造。
3、吸水性:反映岩石在一定條件下的吸水能力。其大小與岩石孔隙度的大小、孔隙的張開程度有關。
4、軟化性:是指岩石遇水後,它的強度和穩定性發生變化的性質。
5、抗凍性:指岩石抵抗因水結冰產生的體積膨脹力的能力。在高寒冰凍區岩石的抗凍性能較為重要。
岩石的主要力學性質
1、岩石的變形:用彈性模量(應力與應變之比)和泊松比(橫向應變與縱向應變之比0.2~0.4)兩個指標表示。
2、岩石的強度:指岩石抵抗外力破壞的能力,用岩石在達到破壞前所能承受的最大應力來表示。岩石的主要破壞形式有壓碎、拉斷和剪斷。常用的對應的強度指標是抗壓、抗剪、抗拉強度。
⑷ 試簡述沉積岩代表性岩石的特徵及其工程地質性質
沉積岩(Sedimentary
Rock)
:沉積岩,又稱為水成岩,是三種組成地球岩石圈的主要岩石之一(另外兩種是岩漿岩和變質岩)。是在地表不太深的地方,將其他岩石的風化產物和一些火山噴發物,經過水流或冰川的搬運、沉積、成岩作用形成的岩石。在地球地表,有70%的岩石是沉積岩,但如果從地球表面到16公里深的整個岩石圈算,沉積岩只佔5%。沉積岩主要包括有石灰岩、砂岩、頁岩等。沉積岩中所含有的礦產,佔全部世界礦產蘊藏量的80%。相較於火成岩及變質岩,沉積岩中的化石所受破壞較少,也較易完整保存,因此對考古學來說是十分重要的研究目標。
沉積岩來自於岩石和有機物的碎片,叫做沉積物,在百萬年期間積聚成堆。這些緊密的岩石比火成岩更易彎曲。像沙,鹽,粘土,砂岩,炭和石灰石都是例子。
沉積岩是在地殼表層的條件下,由母岩的風化產物、火山物質、有機物質等沉積岩的原始物質成分,經搬運、沉積及其沉積後作用而形成的一類岩石。
沉積岩種類很多,其中最常見的是頁岩、砂岩和石灰岩,它們占沉積岩總數的95%。這三種岩石的分配比例隨沉積區的地質構造和古地理位置不同而異。總的說,頁岩最多,其次是砂岩,石灰岩數量最少。沉積岩地層中蘊藏著絕大部分礦產,如能源、非金屬、金屬和稀有元素礦產,其次還有化石群。
⑸ 安玄岩屬於哪類岩石,有什麼工程地質特性啊
首先我想問你,你提的安玄岩這一名詞的出處?我也想知道「安玄岩」的提法在何處?
這一提法是新的提法?岩石學、地質學。。。。。。等有關岩石的書籍,還沒有這個提法。許是本人孤陋寡聞。冒昧的問一句是否是安山岩?
「安山岩 andesite 一種中性的鈣鹼性噴出岩。其成分相當於閃長岩。呈深灰、淺玫瑰、暗褐等色。斑狀結構。斑晶主要為斜長石及暗色礦物。暗色礦物主要為黑雲母、角閃石(通常為褐色,具暗化邊)和輝石(單斜輝石和斜方輝石都有,前者包括透輝石,普通輝石和異變輝石;後者主要見於斑晶中)。依斑晶中的暗色礦物種類,可分為輝石安山岩、角閃石安山岩和黑雲母安山岩等。安山岩是造山帶內分布最廣的一種火山岩,因大量發育於美洲的安第斯山脈而得名。多呈岩被、岩流、岩鍾侵出相產出。受熱液作用,常產生青磐岩化。與其有關的礦產有銅、鉛、鋅、金(銀)等。安山岩一詞來源於南美洲西部的安第斯山名Andes。分布於環太平洋活動大陸邊緣及島弧地區。產狀以陸相中心式噴發為主,常與相應成分的火山碎屑岩相間構成層火山。有的呈岩鍾、岩針侵出相產出。安山岩火山的高度最大,一般高500~1500米,個別可達3000米以上。 中性的鈣鹼性噴出岩[1],與閃長岩成分相當,andesite一詞來源於南美洲西部的安第斯山名 Andes。分布於環太平洋活動大陸邊緣及島弧地區。產狀以陸相中心式噴發為主,常與相應成分的火山碎屑岩相間構成層火山。有的呈岩鍾、岩針侵出相產出。安山岩火山的高度最大,一般高500~1500米,個別可達3000米以上。
編輯本段特點
安山岩的色率一般為20~35,手標本上呈灰、黑、紅、紫、褐等色,蝕變後呈綠色,斑狀結構。斑晶主要為斜長石及暗色礦物。其中斜長石以中長石、拉長石為主,常具環帶及熔蝕結構。常見暗色礦物有輝石(普通輝石、紫蘇輝石)、角閃石和黑雲母。基質主要為交織結構及安山結構(玻基交織結構),由斜長石(更長石、中長石為主)微晶、輝石、綠泥石、安山質玻璃等組成,鹼性長石、石英少見,僅個別填充於微晶間隙中。副礦物以磷灰石及鐵的氧化物為主。氣孔、塊狀構造,有的氣孔被方解石、石英、綠泥石等充填,形成杏仁構造。 安山岩安山岩中的斑晶
安山岩中SiO2含量變化較大(52~63%),平均含量為58.17%。98.5%的安山岩的SiO2過飽和,出現標准礦物石英(多小於15%)。安山岩按SiO2含量可分為兩種:含52~57%的為玄武安山岩;含57~63%的為安山岩,安山岩的里特曼指數,即(K2O+Na2O)2/(SiO2-43)比值,一般小於3.3,屬鈣鹼性,安山岩平均化學成分為SiO2=52.4%,Al2O3=17.17%,CaO=7.92%,Na2O=3.67%,K2O=1.11%,以SiO2較低,CaO較高,全鹼小於5.5%,Na2O>K2O為特徵。安山岩與玄武岩常不易區別,一般認為,SiO2>52%,色率<40%的為安山岩;反之為玄武岩。
編輯本段成因
關於安山岩的成因,通常有3種看法。分異說,認為安山岩是玄武岩漿分異產物,其主要根據是,安山岩常與玄武岩共生,而且兩者的87Sr/86Sr初始值相似。同化說,認為安山岩是玄武岩漿同化花崗質大陸殼的結果,其主要根據是,安山岩成分介於玄武岩與花崗岩之間,而且安山岩主要分布於大陸殼區。從板塊構造運動論說安山岩漿起源,即當大洋板塊俯沖於大陸板塊之下時,洋殼及其上覆沉積物受高溫、高壓影響,轉變為角閃岩、石英榴輝岩,再經部分熔融可形成安山岩漿;此岩漿上升進入地幔楔形區後可與地幔岩反應成輝石岩,再經部分熔融,能形成安山岩漿;大洋沉積物中水及水化的大洋殼中水,在俯沖到一定深度時脫出,上升至上覆的地幔楔形區,使地幔富水,富水地幔部分熔融也能形成安山岩。實驗資料證明,在壓力3×109帕時,安山岩的熔點最低;而且1~1.5×109帕時,富水橄欖岩部分熔融即可產生安山質熔體。第三種安山岩成因觀點現在被多數人接受。」
⑹ 簡述變質岩代表的岩石特徵及其工程地質性質
沉積岩( Rock) :沉積岩,又稱為水成岩,是三種組成地球岩石圈的主要岩石之一(另外兩種是岩漿岩和變質岩)。是在地表不太深的地方,將其他岩石的風化產物和一些火山噴發物,經過水流或冰川的搬運、沉積、成岩作用形成的岩石。在地球地表,有70%的岩石是沉積岩,但如果從地球表面到16公里深的整個岩石圈算,沉積岩只佔5%。沉積岩主要包括有石灰岩、砂岩、頁岩等。沉積岩中所含有的礦產,佔全部世界礦產蘊藏量的80%。相較於火成岩及變質岩,沉積岩中的化石所受破壞較少,也較易完整保存,因此對考古學來說是十分重要的研究目標。
沉積岩來自於岩石和有機物的碎片,叫做沉積物,在百萬年期間積聚成堆。這些緊密的岩石比火成岩更易彎曲。像沙,鹽,粘土,砂岩,炭和石灰石都是例子。
沉積岩是在地殼表層的條件下,由母岩的風化產物、火山物質、有機物質等沉積岩的原始物質成分,經搬運、沉積及其沉積後作用而形成的一類岩石。
沉積岩種類很多,其中最常見的是頁岩、砂岩和石灰岩,它們占沉積岩總數的95%。這三種岩石的分配比例隨沉積區的地質構造和古地理位置不同而異。總的說,頁岩最多,其次是砂岩,石灰岩數量最少。沉積岩地層中蘊藏著絕大部分礦產,如能源、非金屬、金屬和稀有元素礦產,其次還有化石群。
⑺ 跪求工程地質中三大岩類的工程地質性質!!!
1、沉積岩
沉積岩是在地表或近地表不太深的地方形成的一種岩石類型。它是由風化產物、火山物質、有機物質等碎屑物質在常溫常壓下經過搬運、沉積和石化作用,最後形成的岩石。不論那種方式形成的碎屑物質都要經歷搬運過程,然後在合適的環境中沉積下來,經過漫長的壓實作用,石化成堅硬的沉積岩。
沉積岩依照沈積物顆粒的大小又分礫岩、砂岩、頁岩、石灰岩.沉積岩的形成 1.風化侵蝕:在河流上的大石頭,經年累月被侵蝕風化,逐漸崩解成小的沙泥、碎屑。 2.搬運:這些碎屑被水流從上游搬運到下游。 3.堆積:下游流速減緩,搬運力減小,岩石碎屑便沉積下來。 4.壓密:新的沉積物壓在舊的沉積物上,時間久了,底下的沉積物被壓得較緊實。 5.膠結:地下水經過沉積物的孔隙,帶來的礦物質填滿孔隙,使岩石碎屑顆粒緊緊膠結在一起,形成沉積岩。 6.露出:堆積在海底的沉積岩層在板塊運動的推擠下拱出海面,露出地表。
2、岩漿岩
岩漿岩也叫火成岩,是在地殼深處或在上地幔中形成的岩漿,在侵入到地殼上部或者噴出到地表冷卻固結並經過結晶作用而形成的岩石。因為它生成的條件與沉積岩差別很大,因此,它的特點也與沉積岩明顯不同。
岩漿岩又分安山岩、玄武岩、花崗岩。 由地底岩漿冷卻凝固形成,由於岩漿成分和冷卻凝固方式不同,便形成不同的火成岩。岩漿岩的形成: 1.安山岩:岩漿藉由火山口噴發出地面,快速冷卻形成的。 2.玄武岩:岩漿經由緩和噴發漫流而出,逐漸冷凝形成的。 3.花崗岩:岩漿並不噴出地面,而是在地底下慢慢冷卻形成的。
3、變質岩
在地殼形成和發展過程中,早先形成的岩石,包括沉積岩、岩漿岩,由於後來地質環境和物理化學條件的變化,在固態情況下發生了礦物組成調整、結構構造改變甚至化學成分的變化,而形成一種新的岩石,這種岩石被稱為變質岩。變質岩是大陸地殼中最主要的岩石類型之一。
變質岩又分:板岩、片岩、片麻岩、大理岩。 變質岩的形成:1.為變質前的岩層:由於沉積或火山作用,堆積出一層層岩層。 2.擠壓岩層:在強大擠壓和摩擦力之下,產生溫度和壓力,使得深埋在地底下的岩石發生變質作用。 3.變質成新岩石:岩石里零散分布的礦物結晶會呈規矩排列,或生出新礦物來,而變成各種新的變質岩。
⑻ 三大類岩石的分布,組成,結構構造,工程地質性質(列表) 急!!!
岩石是一種或多種礦物的集合體,它是構成地殼的基本部分。按其成因分為三大類,即岩漿岩、沉積岩和變質岩。
岩漿岩:是由地殼內部上升的岩漿侵入地殼或噴出地表冷凝而成的,又稱火成岩。岩漿主要來源於地幔上部的軟流層,那裡溫度高達1300℃,壓力約數千個大氣壓,使岩漿具有極大的活動性和能量,按其活動又分為噴出岩和侵入岩。未達到地表的岩漿冷凝而成的岩石叫侵入岩。深成侵入岩顆粒較粗。淺成侵入岩顆粒細小或大小不均。噴出岩是在岩漿噴出地表的條件下形成,溫度低,冷卻快,常成玻璃質、半晶質或隱晶質結構,具有塊狀、流線、流面、氣孔、流紋、條帶狀 構造等。岩漿岩常見的如在地殼中分布很廣的中粗粒結構的侵入岩——花崗岩,氣孔構造發育,黑色緻密的玄武岩,流紋構造顯著的酸性噴出岩——流紋岩等。
沉積岩:是地面即成岩石在外力作用下,經過風化、搬運、沉積固結等沉積而成,其主要特徵是:①層理構造顯著如板狀層理、交錯層理,互層;②沉積岩中常含古代生物遺跡,經石化作用即成化石;③有的具有波痕、石鹽假晶、乾裂、孔隙、結核等。常見的沉積岩有:直徑大於3毫米的礫和磨圓的卵石及被其它物質膠結而形成的礫岩,由2毫米到0.05毫米直徑的砂粒膠結而成的砂岩,由顆粒細小的粘土礦物組成的頁岩,由方解石為其主要成分,硬度不大的石灰岩等。
變質岩:是岩漿岩或沉積岩在變質作用下形成的一類新岩石。和前兩類岩石主要區別是變質岩屬重結晶的岩石,顆粒較粗,不含玻璃質和有機質的殘體。其主要特徵是:①有的具有片理(片狀)構造如片岩;②有的呈片麻構造(未形成片狀),岩石斷面上看到各種礦物成帶狀或條狀等,如花崗片麻岩;③有的呈板狀構造,顆粒極小,肉眼難辨,如板岩。4條帶狀、千枚狀。常見的變質岩如由方解石或白雲石重新經過結晶而成的大理岩,由頁岩和粘土經過變質而形成原解理狀的板岩,由片狀、柱狀岩石組成的片岩,多由沉積岩和岩漿岩變質而成的片麻岩,由砂岩變質而成的石英岩等。
三大類岩石具有不同的形成條件和環境,而岩石形成所需的環境條件又會隨著地質作用的進行不斷地發生變化。沉積岩和岩漿岩可以通過變質作用形成變質岩。在地表常溫、常壓條件下,岩漿岩和變質岩又可以通過母岩的風、剝蝕和一系列的沉積作用而形成沉積岩。變質岩和沉積岩當進入地下深處後,在高溫高壓條件下又會發生熔融形成岩漿,經結晶作用而變成岩漿岩。因此,在地球的岩石圈內,三大岩類處於不斷演化過程之中。太陽能是岩石發生演變過程的能量來源之一,它控制著外動力地質作用的進行;包含在岩石內部的放射性能量是地球內力地質作用的能量來源。此外,地球重力能和地球旋轉能在各種地質作用中也是不可忽視的重要方面。其中構造運動是地球內力作用重要的表現形式,它可使地下深處的侵入岩和變質岩上升到地表遭受破壞,也可使地表岩石發生強烈拗陷而產生變質,同時,構造運動對岩漿的形成和上升也有重要影響。
⑼ 岩土體的工程地質分類和鑒定
一、岩體
(一)岩體(岩石)的基本概念岩體(岩石)是工程地質學科的重要研究領域。岩石和岩體的內涵是有區別的兩個概念,又是密不可分的工程實體。在《建築岩土工程勘察基本術語標准》(JG J84-92)中給出的岩石定義是:天然產出的具有一定結構構造的單一或多種礦物的集合體。岩石的結構是指岩石組成物質的結晶程度、大小、形態及其相互關系等特徵的總稱。岩石的構造是指岩石組成物質在空間的排列、分布及充填形式等特徵的總稱。所謂岩體,就是地殼表部圈層,經建造和改造而形成的具有一定岩石組分和結構的地質體。當它作為工程建設的對象時,可稱為工程岩體。岩石是岩體內涵的一部分。
岩體(岩石)的工程分類,可以分為基本分類和工程個項分類。基本分類主要是針對岩石而言,根據其地質成因、礦物成分、結構構造和風化程度,用岩石學名稱加風化程度進行分類,如強風化粗粒黑雲母花崗岩、微風化泥質粉砂岩等。岩石的基本分類,在本書第一篇基礎地質中有系統論述。工程個項分類,是針對岩體(岩石)的工程特點,根據岩石物理力學性質和影響岩體穩定性的各種地質條件,將岩體(岩石)個項分成若干類別,以細劃其工程特徵,為岩石工程建設的勘察、設計、施工、監測提供不可缺少的科學依據,使工程師建立起對岩體(岩石)的明確的工程概念。岩石按堅硬程度分類和按風化程度分類即為工程個項分類。
在岩體(岩石)的各項物理力學性質中,岩石的硬度是岩體最典型的工程特性。岩體的構造發育狀況體現了岩體是地質體的基本屬性,岩體的不連續性及不完整性是這一屬性的集中反映。岩石的硬度和岩體的構造發育狀況是各類岩體工程的共性要點,對各種類型的工程岩體,穩定性都是最重要的,是控制性的。
岩石的風化,不同程度地改變了母岩的基本特徵,一方面使岩體中裂隙增加,完整性進一步被破壞;另一方面使岩石礦物及膠結物發生質的變化,使岩石疏軟以至鬆散,物理力學性質變壞。
(二)岩石按堅硬程度分類
岩石按堅硬程度分類的定量指標是新鮮岩石的單軸飽和(極限)抗壓強度。其具體作法是將加工製成一定規格的進行飽和處理的試樣,放置在試驗機壓板中心,以每秒0.5~1.0M Pa的速度加荷施壓,直至岩樣破壞,記錄破壞荷載,用下列公式計算岩石單軸飽和抗壓強度:
深圳地質
式中:R為岩石單軸飽和抗壓強度,單位為MPa;p為試樣破壞荷載,單位為N;A為試樣截面積,單位為mm2。
對岩石試樣的幾何尺寸,國家標准《工程岩體試驗方法標准》(GB/T50266-99)有明確的規定,試樣應符合下列要求:①圓柱體直徑宜為48~54mm;②含大顆粒的岩石,試樣的直徑應大於岩石的最大顆粒尺寸的10倍;③試樣高度與直徑之比宜為2.0~2.5。
在此標准發布之前,岩石抗壓強度試驗的試樣尺寸要求如下:極限抗壓強度大於75M Pa時,試樣尺寸為50mm×50mm×50mm立方體;抗壓強度為25~75MPa時,試樣尺寸為70mm×70mm×70mm立方體;抗壓強度小於25MPa時,試樣尺寸為100mm×100mm×100mm立方體。
(G B/T 50266-99)的規定顯然是為了方便取樣,以金剛石鑽頭鑽探,取出的岩心進行簡單的加工,即可成為抗壓試樣。岩樣的尺寸效應對岩石抗壓強度是略有影響的。
岩石按堅硬程度分類,各行業的有關規定,雖然各自表述方式有所區別,但其標準是基本一致的(表2-2-1)。
表2-2-1 岩石堅硬程度分類
除了以單軸飽和抗壓強度這一定量指標確定岩石堅硬程度外,尚可按岩性鑒定進行定性劃分。國標:建築地基基礎設計規范(GB50007-2002)按表2-2-2進行岩石堅硬程度的定性劃分。其他規范的劃分標准大同小異。
表2-2-2 岩石堅硬程度的定性劃分
岩石堅硬程度的劃分,無論是定量的單軸飽和抗壓強度,還是加入了風化程度內容的定性標准,都是用於確定小塊岩石的堅硬程度的。岩石的單軸飽和抗壓強度是計算岩基承載力的重要指標。
(三)岩石按風化程度分類
關於岩石風化程度的劃分及其特徵,國家規范和各行業的有關規范中均有規定,其分類標准基本一致,表述略有差異。表2-2-3至表2-2-10是部分規范給出的分類標准。
表2-2-3《工程岩體分級標准》(GB50218-94)岩石風化程度劃分表
表2-2-4《岩土工程勘察規范》(GB50021-2001)岩石按風化程度分類表
續表
表2-2-5《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTJ024-85)岩石風化程度劃分表
表2-2-6《水利水電工程地質勘察規范》(GB50287-99)岩體風化帶劃分表
《港口工程地質勘察規范》(JTJ240-97)、《港口工程地基規范》(JTJ250-98)岩體風化程度的劃分按硬質、軟質岩體來劃分,硬質岩石岩體風化程度按表2-2-7劃分。軟質岩石岩體風化程度按表2-2-8劃分。
表2-2-7 硬質岩石岩體風化程度劃分表
表2-2-8 軟質岩石岩體風化程度劃分表
表2-2-9《地下鐵道、輕軌交通岩土工程勘察規范》(GB5037-1999)岩石風化程度分類表
續表
表2-2-10 廣東省《建築地基基礎設計規范》(DBJ15-31-2003)岩石風化程度劃分表
國家標准《建築地基基礎設計規范》(GB5007-2002)對岩石的風化只有第4.1.3條作如下敘述:岩石的風化程度可分為未風化、微風化、中風化、強風化和全風化。未列表給出風化特徵,但在岩石堅硬程度的定性劃分中(表A.0.1)把不同風化程度的岩石歸類到了岩石堅硬程度的類別中。
深圳市標准:《地基基礎勘察設計規范》(報批稿)關於岩石風化程度的劃分標准,基本採用了《地下鐵道、輕軌交通岩土工程勘察規范》GB(50307-1999)的表述形成和內容(表2-2-9),文字略有調整。
縱觀各類規范對岩石風化程度的劃分,可以看出:
1)除個別規范未列出未風化一類外,岩石風化程度的劃分均為未風化、微風化、中等(弱)風化、強風化和全風化。特徵描述簡繁不一,中等風化與弱風化相對應的風化程度略有差別。
2)風化程度的特徵描述,主要是岩石的結構構造變化、節理裂隙發育程度、礦物變化、顏色變化、錘擊反映、可挖(鑽)性等方面來定性劃定。部分規范用波速和波速比及風化系數來定量劃定是對岩石風化程度確定的有力支撐。
3)從新鮮母岩到殘積土的風化過程是連續的,有些規范把殘積土的特徵描述放在岩石風化程度劃分表中,有一定的道理。國際標准:ISO/TC182/SC,亦將風化程度分為五級,並列入了殘積土。從工程角度考慮,殘積土對母岩而言已經發生了全面質的變化,物理力學性質和對它的理論研究已屬松軟土,表中對殘積土特徵的表述對區別殘積土與全風化岩是有現實意義的。
4)國家標准:《工程岩體分級標准》中「岩石風化程度的劃分」(表2-2-3)看似簡單,規范「條文說明」解釋了這一現象,表2-2-3關於岩石風化程度的劃分和特徵的描述,僅是針對小塊岩石,為表2-2-2服務的,它並不代表工程地質中對岩體風化程度的定義和劃分。表2-2-2是把岩體完整程度從整個地質特徵中分離出去之後,專門為描述岩石堅硬程度作的規定,主要考慮岩石結構構造被破壞,礦物蝕變和顏色變化程度,而把裂隙及其發育情況等歸入岩體完整程度這另一個基本質量分級因素中去。
5)上述列表中可以看出,某些規范把硬質岩石和軟質岩石的風化程度劃分區別開來,而《工程岩體分級標准》中「岩石堅硬程度的定性劃分」表(2.2-2)將風化後的硬質岩劃入軟質岩中。這里有兩個概念不可混淆:一是從工程角度看,硬質岩石風化後其工程性質與軟質岩相近,可等同於軟質岩;二是新鮮岩石中是存在軟質岩的,如深圳的泥質砂岩、泥岩、頁岩等。
6)相鄰等級的風化程度其界線是漸變的、模糊的,有時不一定能劃出5個完整的等級,如碳酸鹽類岩石。在實際工作中要按規范的標准,綜合各類信息,結合當地經驗來判斷岩石的風化等級。
(四)岩體的結構類型
在物理學、化學及其地質學等學科中對「結構」這一術語的概念是明確的,但有各自的含義,如原子結構、分子結構、晶體結構、礦物結構、岩石結構、區域地質結構、地殼結構等等,岩體作為工程地質學的一個主要研究對象,提出「岩體結構」術語的意義是十分明確的。
岩體結構有兩個含義,可以稱之為岩體結構的兩個要素:結構面和結構體。結構面是指層理、節理、裂隙、斷裂、不整合接觸面等等。結構體是岩體被結構面切割而形成的單元岩塊和岩體。結構體的形狀是受結構面的組合所控制的。
事實上,所有與岩石有關的工程,除建築材料外,都是與有較大幾何尺寸的岩體打交道,岩石經過建造成岩(岩漿岩的浸入,火山岩的噴出,沉積岩的層狀成沉積,變質岩的混合與動力變質)及後期的改造(褶皺、斷裂、風化等),使得岩體的完整性遭到了巨大的破壞,成為了存在大量不同性質結構面的現存岩體。為了給工程界一個明朗的技術路線,不妨以建造性結構面和改造性結構面(軟弱結構面)為基礎,從各自側面首先對岩體結構基本類型進行研究,其次將兩方面的成果加以綜合,即可得出關於岩體結構基本類型的完整概念(圖2-2-1)。
(1)以建造性結構面為主的岩體結構基本類型的劃分(表2-2-11)
表2-2-11 建造性結構面的岩體結構分類
(2)以改造性結構面(軟弱結構面)為主的岩體結構類型的劃分(表2-2-12)
表2-2-12 改造結構面為主的岩體結構分類
圖2-2-1 岩體結構示意圖
(3)由建造性結構面和改造性結構面形成的三維岩體
三維岩體表現出了復雜多變的岩體結構特徵,將其綜合歸納,形成了較系統的岩體結構類型(表2-2-13)。
表2-2-13 岩體結構類型及其特徵
表中表述的岩體結構類型及其特徵基本上涵蓋了深圳地區岩體的全部結構類型。
(4)岩體完整程度的劃分
地質岩體在建造和改造的過程中,岩體被風化、被結構面切割,使其完整性受到了不同程度的破壞。岩體完整程度是決定岩體基本質量諸多因素中的一個重要因素。影響岩體完整性的因素很多,從結構面的幾何特徵來看,有結構面的密度,組數、產狀和延展程度,以及各組結構面相互切割關系;從結構面形狀特徵來看,有結構面的張開度、粗糙度、起伏度、充填情況、水的賦存等。從工程岩體的穩定性著眼,應抓住影響穩定性的主要方面,使評判劃分易於進行。在國標:《工程岩體分級標准》(GB50218-94)中,規定了用結構面發育程度、主要結構的結合程度和主要結構面類型作為劃分岩體完整程度的依據,以「完整」到「極破碎」的形象詞彙來體現岩體被風化、被切割的劇烈變化完整程度(表2-2-14)。
表2-2-14 岩體完整程度的定性分類表
在1994版的《岩土工程勘察規范》中,未見此表。很明顯,此表在《工程岩體分級標准》中出現後,在2001版修訂後的《岩土工程勘察規范》中得到了確認和使用。
(五)岩體基本質量分級
自然界中不同結構類型的岩體,有著各異的工程性質,岩石的硬度、完整程度是決定岩體基本質量的主要因素。在工程實踐中,系統地認識不同質量的工程岩體,針對其特徵性採取不同的設計思路和施工方法是科學進行岩體工程建設的關鍵。
1994年,國家標准《工程岩體分級標准》(50218-94)給出了岩體基本質量分級的標准(表2-2-15)。在此之前發布的國家標准《岩土工程勘察規范》(GB50021-94),該表是作為洞室圍岩質量分級標準的。在2001年修訂的《岩土工程勘察規范》(GB50021-2001)中,岩體基本質量分級以表2-2-15的形式來分類,岩體基本質量等級按表2-2-16分類。
表2-2-15 岩體基本質量分級
表2-2-16 岩體基本質量等級分類
(六)岩體圍岩分類
地鐵、公路、水電、鐵路以及礦山工程等行業,均有地下洞室和隧道(巷道)開挖,工程勘察均需對工程所處的圍岩進行分類。不同的規范對圍岩的分類方法略有不同。
1.隧道圍岩
《地下鐵道、輕軌交通岩土工程勘察規范》(GB50307-1999)和《公路工程地質勘察規范》(JTJ064-98)規定,隧道圍岩分類按表2-2-17劃分。
表2-2-17 隧道圍岩分類
續表
2.圍岩工程地質
《水利水電工程地質勘察規范》(GB50287-99)規定,在地下洞室勘察時,應進行圍岩工程地質分類。分類應符合表2-2-18規定。
表2-2-18 圍岩工程地質分類
上表中的圍岩總評分T為岩石強度、岩體完整程度、結構面狀態、地下水和主要結構面產狀5項因素之和。各項因素的評分辦法在該規范中均有明確規定。圍岩強度應力比亦有專門的公式計算。
3.鐵路隧道圍岩
《鐵路工程地質勘察規范》(TB10012-2001)規定,隧道工程地質調繪時,應根據地質調繪、勘探、測試成果資料,綜合分析岩性、構造、地下水及環境條件,按表2-2-19分段確定隧道圍岩分級。
表2-2-19 鐵路隧道圍岩的基本分級
續表
該規范還規定,鐵路隧道圍岩分級應根據圍岩基本分級,受地下水,高地應力及環境條件等影響的分級修正,綜合分析後確定。關於岩體完整程度的劃分,地下水影響的修正,高地應力影響的修正及環境條件的影響,規范中都有明確的規定。
4.井巷工程圍岩
礦山工程中的井巷工程,其功能和結構更為多樣,所以井巷工程對圍岩的分類更加詳盡,各種定性和定量指標明顯多於其他標准。《岩土工程勘察技術規范》(YS5202-2004、J300-2004)規定,井巷工程評定圍岩質量等級按表2-2-20劃分圍岩類別。
表2-2-20 井巷工程圍岩分類
續表
續表
5.工程岩體
國家規范:《錨桿噴射混凝土支護技術規范》(GB50086-2001)從工程岩體支護設計和施工的需要出發,給出圍岩分級表,與表2-2-20相比,僅少了Ⅵ、Ⅶ兩類,主要工程地質特徵少了岩石質量指標RQD和岩體及土體堅固性系數兩欄,其他完全相同。
(七)岩質邊坡的岩體分類
《建築邊坡工程技術規范》(GB50330-2002)對岩質邊坡的岩體分類方法,見表2-2-21
表2-2-21 岩質邊坡的岩體分類(GB50330-2002)
續表
表2-2-22 岩體完整程度劃分
(八)深圳地區岩體分類、鑒定中存在的問題和改進意見
1)深圳地區的建築工程除大量的房屋建築外,公路(道路)橋梁、水利、地鐵、鐵路等均有大量的投資建設,各行業對岩體質量等級的劃分在執行不同規范的分類標准。在當前情況下,這一狀況將繼續下去。但是,對某一岩體的不同分類標准,僅僅是某一行業的習慣性作法。宏觀上看不同分類標準的具體內容並無原則性的區別。無論採用哪種標准都不應該影響岩體評價的正確性。
2)岩體工程特性的評價中,岩體的結構分類應該受到足夠的重視。尤其是高大邊坡、地質災害評估等岩體結構對岩體穩定起主導作用的工程項目。只有採取多種科學勘察手段和縝密地進行分析,岩體的結構特徵才能弄清楚。
3)岩石風化程度的判斷,現場工作除很具經驗的野外觀察和標准貫入試驗外,應多採用岩體波速測試方法,使之成為常用方法之一。准確的波速測試結果,可能比標貫試驗所得結果更能准確地判斷岩石的風化程度。
4)岩石的風化程度是隨埋藏深度的增加而減弱的,風化岩石的強度則是隨埋藏深度的增加而增加的。為了充分發揮地基承載力,深圳市地基基礎勘察設計規范(送審稿)將厚層花崗岩強風化帶分為上、中、下3個亞帶,其劃分方法見表2-2-23。
表2-2-23 厚層花崗岩強風化帶細分
需要指出的是,花崗岩的風化規律一般是上部風化嚴重,隨深度增加而減弱,但也有個別情況,有時隨深度增加風化程度並無明顯變化,故在劃分風化亞帶時,應視強風化帶的厚度和風化程度改變的深淺,也可以劃分一個亞帶或兩個亞帶,不可強求一律劃分為3個亞帶。
龍崗區的碳酸鹽類岩石——灰岩、白雲岩、大理岩等基本上不存在全風化和強風化層。由於構造的影響或是其他某種原因(如表面溶蝕劇烈),可能岩石的裂隙比較發育,塊度比較小。
二、土體
(一)土體的含義及其工程地質分類
土是泛指還沒有固結硬化成岩石的疏鬆沉積物。土是堅硬岩石經過破壞、搬運和沉積等一系列作用和變化後形成的。土多分布在地殼的最上部。工程地質學把土看作與構成地殼的其他岩石一樣,均是自然歷史的產物。土的形成時間、地點、環境以及形成的方式不同,其工程地質特性也不同。因此在研究土的工程性質時,強調對其成因類型和地質歷史方面的研究具有特殊重要意義。
土的工程地質分類有以下特點:①分類涵蓋自然界絕大多數土體;②同類或同組的土具備相同或相似的外觀和結構特徵,工程性質相近,力學的理論分析和計算基本一致;③獲取土的物理力學指標的試驗方法基本相同;④工程技術人員,從土的類別可以初步了解土的工程性質。
土的工程地質分類是以鬆散粒狀(粗粒土)體系和鬆散分散(細粒土)體系的自然土為對象,以服務於人類工程建築活動為目的的分類。分類的任務是將自然土按其在人類工程建築活動作用下表現出的共性劃分為類或組。
合理的工程地質分類,具有以下實際用途:①根據土的分類,確定土的名稱,它是工程地質各種有關圖件中劃分土類的依據;②根據各類土的工程性質,對土的質量和建築性能提出初步評價;③根據土的類型確定進一步研究的內容、試驗項目和數量、研究的方法和方向;④結合反映土體結構特徵的指標和建築經驗,初步評價地基土體的承載能力和斜坡穩定性,為基礎和邊坡的設計與施工提供依據。
土的工程地質分類有普通的和專門的兩類。普通分類的劃分對象包括人類工程活動可能涉及的自然界中的絕大多數土體,適用於各類工程,分類依據是土的主要工程地質特徵,如碎石土、砂土、黏性土等。專門分類是為滿足某類工程的需要,或者根據土的某一或某幾種性質而制定的分類,這種分類一般比較詳細,比如砂土的密實度分類,黏性土按壓縮性指標分類等等。應當指出的是,普通分類與專門分類是相輔相成的,前者是後者的基礎,後者是前者的補充和深化。
(二)國外土的工程分類概況
近幾十年來,國外在土的工程地質分類研究方面有很大進展,工業和科學技術發達的主要國家,都分別先後制定了各自全國統一的分類標准(表2-2-24)。其中英國、日本、德國的分類均以美國分類為藍本,結合各自國情適當調整、修改而制定的。
表2-2-24 一些國家的土質分類簡況
上述各國的土質分類,都採用了統一分類體系和方法,不僅使各自國內對土質分類有了共同遵循的依據,而且體現了國際統一化的趨勢,以促進國際交流與合作。
下列美國的統一分類法(表2-2-25)作為樣本,以了解國外分類的標准和方法。
表2-2-25 美國的土的統一分類法
續表
(三)國內土的工程分類
1.統一分類法
1990年,國家標准《土的分類標准》(GBJ 145-90)發布,並於1991年8月起執行。在此之前或之後,水利水電、公路交通等行業土的分類標准與GBJ 145-90標准沒有明顯區別。(GBJ 145-90)土的分類如表2-2-26和表2-2-27所示。
表2-2-26 粒組的劃分
表2-2-27 土質分類表
2.建築分類法
國標《建築地基設計規范》(GB50007-2002)土的分類方法(簡稱:建築分類法)如表2-2-28。這是從早期《工業與民用建築地基基礎設計規范》(TJ7-74)(試行)到《建築地基基礎設計規范》(GBJ7-89)一直延續下來的土的分類標准。在TJ7-74規范之前,我國一直沿用前蘇聯規范(HИTY127-55)。建築分類法在房屋建築地基基礎工程或類似的工程中廣泛運用,這在不少行業規范中得以反映,此分類方法也為廣大工程技術人員所熟知。目前深圳除公路、鐵路行業外,大多採用此分類標准,並納入到深圳市的地方標准之中。
表2-2-28 土的分類
(四)土的狀態分類
土的狀態分類屬專門分類。對於某種行業或某類工程,土的狀態標準是有所區別的,現以《岩土工程勘察規范》(50021-2001)中規定的最常用的分類標准,對碎石土、砂土、粉土的密實度和對粉土的濕度及黏性土的狀態進行分類,見表2-2-29至表2-2-34。
表2-2-29 碎石土密實度按M63.5分類
表2-2-30 碎石土密實度按N120分類
表2-2-31 砂土密實度分類
表2-2-32 粉土密實度分類
表2-2-33 粉土濕度分類
表2-2-34 黏性土狀態分類
(五)土的現場鑒別方法
1.碎石土密實度現場鑒別方法(表2-2-35)
表2-2-35 碎石土密實度現場鑒別
2.砂土分類現場鑒別方法(表2-2-36)
表2-2-36 砂土分類現場鑒別
3.砂土密實度現場鑒別方法(表2-2-37)
表2-2-37 砂土密實度現場鑒別
4.砂土濕度的現場鑒別方法(表2-2-38)
表2-2-38 砂土濕度現場鑒別
5.粉土密實度現場鑒別方法(表2-2-39)
表2-2-39 粉土密實度現場鑒別
6.粉土濕度現場鑒別方法(表2-2-40)
表2-2-40 粉土濕度現場鑒別
7.黏性土狀態現場鑒別方法(表2-2-41)
表2-2-41 黏性土狀態現場鑒別
8.有機質土和淤泥質土的分類
土按有機質分類和鑒定方法,《岩土工程勘察規范》(GB50021—2001)的分類方法見表2-2-42。深圳市沿海近岸地區存在大量淤泥或淤泥質土,在上更新統(Q3)的雜色黏土中,有一層泥炭質土,局部有泥炭層發育。
表2-2-42 土按照有機質分類
(六)土的定名和描述
1.統一分類法定名
1)巨粒土和含巨粒的土、粗粒土按粒組、級配、所含細粒的塑性高低可劃分為16種土類;細粒土按塑性圖、所含粗粒類別以及有機質多寡劃分16種土類。
2)土的名稱由一個或一組代號組成:一個代號即表示土的名稱,由兩個基本代號構成時,第一個代號表示土的主成分,第二個代號表示副成分(土的級配或土的液限);由3個基本代號構成時,第一個代號表示土的主成分,第二個代號表示液限;第三個代號表示土中微含的成分。
《土的分類標准》(G B J145-90),對特殊土的判別,列出了黃土,膨脹土和紅黏土。對花崗岩殘積土並沒有特別加以說明。根據深圳有關單位的經驗,花崗岩殘積土中的礫質黏性土相當於G B J145-90中的含細粒土礫,代號GF;砂質黏性土相當於細粒土質礫,代號GC-GM;黏性土相當於高液限粉土一低液限粉土,代號M H-M L。對淤泥和淤泥質土,G B J145-90分的不細,從工程需要出發,淤泥和淤泥質土的分類宜按建築行業標准。
2.建築行業定名
建築行業定名依照下列幾個標准:
1)土名前冠以土類的成因和年代。
2)碎石土和砂土按顆粒級配定名。
3)粉土以顆粒級配及塑性指數定名。
4)黏性土以塑性指數定名。
5)對混合土按主要土類定名並冠以主要含有物,如含碎石黏土,含黏土角礫等。
6)對同一土層中有不同土類呈韻律沉積時,當薄層與厚層的厚度比大於三分之一時,宜定為「互層」;厚度比為十分之一至三分之一時,宜定為「夾層」;厚度比小於十分之一的土層且多次出現時,宜定為「夾薄層」。當土層厚度大於0.5m時,宜單獨分層。
3.土的描述內容
(1)當按統一分類法(GBJ145-90)定名時,應按下列內容描述
1)粗粒土:通俗名稱及當地名稱;土顆粒的最大粒徑;巨粒、礫粒、砂粒組的含量百分數;土顆粒形狀(圓、次圓、稜角或次稜角);土顆粒的礦物成分;土顏色和有機質;所含細粒土成分(黏土或粉土);土的代號和名稱。
2)細粒土:通俗名稱及當地名稱;土顆粒的最大粒徑;巨粒、礫粒、砂粒組的含量百分數;潮濕時土的顏色及有機質;土的濕度(干、濕、很濕或飽和);土的狀態(流動、軟塑、可塑或硬塑);土的塑性(高、中或低);土的代號和名稱。
(2)當按建築分類法(GB50007-2002)定名時,應按下列內容描述
1)碎石土:名稱、顆粒級配、顆粒排列、渾圓度、母岩成分、風化程度、充填物的性質和充填程度、膠結性、密實度及其他特徵。
2)砂土:名稱、顏色成分、顆粒級配、包含物成分及其含量、黏粒含量、膠結性、濕度、密實度及其他特徵。
3)粉土:名稱、顏色、包含物成分及其含量、濕度、密實度、搖振反應及其他特徵。
4)黏性土:名稱、顏色、結構特徵、包含物成分及其含量、搖振反應、光澤反應、干強度、韌性、異味及其他特徵。
5)特殊性土:除應描述上述相應土類的內容外,尚應描述其特徵成分和特殊性質,如對淤泥尚需描述臭味、有機質含量;對填土尚需描述物質成分、堆積年代、密實度和均勻程度等。
6)互層(夾層)土:對具有互層、夾層、夾薄層特徵的土,尚應描述各層的厚度及層理特徵。
⑽ 岩石的工程地質性質有哪些表徵岩石工程地質性質的指標有哪些
(一)岩石的工程地質性質:
1、岩石的風化程度
2、岩版石的堅硬程度
3、岩體的完整程度
4、岩石的軟化權性
(二)表徵岩石工程地質性質的指標
1、岩石的物理性質(重度、空隙性)
2、岩石的水理性質(吸水性、透水性、溶解性、軟化性、 抗凍性)
3、岩石的力學性質(堅硬程度、變形、強度)