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绪 论 0. 1 工程地质学及其任务 工程地质学是地质学的一个分科。它是调查、研究、解决与兴建各类工程建筑有关的地质问题的科学。其任务是: 评价各类工程建筑场区的地质条件; 预测在工程建筑作用下地质条件可能出现的变化和产生的作用; 选定最佳建筑场地和提出为克服 不良地质条件应采取的工程措施, 为保证工程的合理设计、顺利施工和正常使用提供可靠的科学依据。 工程地质条件是指与工程建设有关的地质条件的总和, 它包括土和岩石的工程性质、地质构造、地貌、水文地质、地质作用、自然地质现象和天然建筑材料等几个方面。应强调的是, 不能将上述诸点中的某一方面理解为工程地质条件, 而必须是它们的总和。 第 1 章 岩石及其工程地质性质 1. 1 岩石的组成物质———矿物 岩石, 是指经地质作用形成的由矿物或岩屑组合而成的集合体。地壳是由岩石组成的, 大部分地区地表面被松散堆积物( 即土) 覆盖, 但在山崖或河岸石壁上能够裸露出来。岩石是人类最早利用的自然资源。 自然界岩石种类繁多, 根据其成因可分为岩浆岩( 火成岩) 、沉积岩和变质岩三大类。1. 1. 1 矿物的概念 矿物是地质作用形成的天然单质或化合物, 它具有一定的化学成分和物理性质。矿物绝大多数是无机固态, 也有少数呈液体状态( 如水、自然汞) 和气态( 如水蒸气、氦) 以及有机物。固体矿物按其内部构造分为结晶质矿物和非结晶质矿物。 1. 1. 2 矿物的物理性质 自然界产出的矿物晶体多半发育不好, 完整的矿物晶体是比较少见的。应当指出, 矿物是否结晶与是否具有规则外形是两个概念。矿物晶粒常常挤在一起生长, 使晶体不能发育成良好的晶形。 ( 2 ) 矿物的颜色和条痕 矿物的颜色是矿物对入射可见光中不同波长光线选择吸收后, 透射和反射的各种波长光线的混合色。 ( 4 ) 矿物的解理与断口 矿物受力 后沿一定 方向规则 裂开的性 质称为解 理。裂 开的面 称为 解理面。各种矿物解理发育程度不一样, 解理面的完整程度也不相同。按解理 面的完好程度解理可分为: ①极完全解理 极易劈开成薄片, 解理面大而完整、平滑光亮, 如云母; ②完全解理 常沿解理方向开裂成小块, 解理面平整光滑, 如方解石; ③中等解理 既有解理面又有断口, 如正长石; ④不 完 全解 理 常 出现 断 口, 解 理 面很 难 出 现 矿物受力破裂后, 不具方向性的不规则破裂面称为断口。常见的有贝壳状断口( 如石英) 、参差状断口( 如黄铁矿) 、锯齿状断口( 如自然铜、石膏等) 等。 矿物解理的完全程度与断口是相互消长的, 解理完全时则不显断口。反之, 解理不完全或无解理时, 则断口显著。 解理是矿物的一个重要鉴定特征。矿物解理的发育程度, 对岩石的力学性质会产生重要的影响。 ( 5 ) 矿物的硬度 矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的能力, 称为硬度( hardness) 。通常是指矿物相对软硬程度。如用两种矿物相互刻划, 受伤者硬度小。德国矿物学家德里克·摩斯( Friedrich Mohs) 选择 10 种软硬不同的矿物作为标准, 组成1 ～10 度的相对硬度系列, 称为摩氏硬度计。10 种 . 1 摩氏硬度计 1 度 滑 石 6 度 正长石 2 度 石 膏 7 度 石 英 3 度 方解石 8 度 黄 玉 4 度 萤 石 9 度 刚 玉 5 度 磷灰石 10 度 金刚石 把需要鉴定硬度的矿物与表中矿物相互刻划即可确定其硬度, 如需要鉴定的矿物能刻划长石但不能刻划石英, 而石英可以刻划它, 则它的硬度可定为 6. 5 度。 ( 6) 矿物的其他性质 矿物的相对密度、透明度、磁性、放射性等对鉴定某些矿物是很重要的。 2 岩石的类型及其特征 自然界有各种各样的岩石, 根据其成因可分为岩浆岩( 火成岩) 、沉积岩和变质岩三大类。 1. 2. 1 岩浆岩 岩浆( magma) 是产生于地下的高温熔融体。其成分以硅酸盐为主, 还具有数量不等的挥发性成分。岩浆沿着地壳薄弱带侵入地壳或喷出地表, 温度降低, 最后冷凝形成的岩石称为岩浆岩。岩浆喷出地表后冷凝形成的岩石称为喷出岩; 岩浆在地表下冷凝形成的岩石称为侵入岩。在较深处形成的侵入岩叫深成岩 , 在较浅处形成的侵入岩叫浅成岩。 1. 2. 2 沉积岩 ( 2 ) 沉积岩的结构与构造 ①沉积岩的结构 沉积岩的结构一般分为碎屑结构、泥质 结构、结 晶结构及生物结构四种。 a. 碎屑结构( clastic) : 碎屑物质被胶结物胶结起来的一种结构, 是沉积岩所特有的结构。 按碎屑颗粒粒径的大小, 可分为