1、地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí) 1、 地質(zhì)學(xué)與工程地質(zhì)學(xué)地質(zhì)學(xué)與工程地質(zhì)學(xué) 地質(zhì)學(xué)是一門(mén)研究地球的科學(xué)，工程地質(zhì)學(xué)是地質(zhì)學(xué)的重要分支學(xué)科，是把地質(zhì)學(xué)原理應(yīng)用于工程實(shí)際的一門(mén)學(xué)問(wèn)。 減災(zāi)、防災(zāi)是工程地質(zhì)學(xué)的主要任務(wù)。 2、工程地質(zhì)條件與工程地質(zhì)問(wèn)題工程地質(zhì)條件與工程地質(zhì)問(wèn)題 人類(lèi)的工程活動(dòng)都是在一定的地質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行人類(lèi)的工程活動(dòng)都是在一定的地質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行的，人類(lèi)的工程地質(zhì)活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境兩者之間有的，人類(lèi)的工程地質(zhì)活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境兩者之間有密切的關(guān)系，并且是相互影響，相互制約的。密切的關(guān)系，并且是相互影響，相互制約的。 工程活動(dòng)的地質(zhì)環(huán)境，亦稱(chēng)為工程地質(zhì)條件，工程活動(dòng)的地質(zhì)環(huán)境，亦稱(chēng)為工程地質(zhì)條件，一般認(rèn)為它應(yīng)包括：

2、土和巖石的工程性質(zhì)、地質(zhì)一般認(rèn)為它應(yīng)包括：土和巖石的工程性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)、地質(zhì)作用、自然地構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)、地質(zhì)作用、自然地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等。質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等。 地殼是地球的表層，是地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)的主要研究對(duì)象。 地殼和地球內(nèi)部的化學(xué)元素，絕大多數(shù)是以化合物的形態(tài)存在，稱(chēng)為礦物礦物。 由一種或多種礦物以一定的規(guī)律組成的自然集合體，稱(chēng)為巖石巖石。 巖石是各種地質(zhì)作用地質(zhì)作用的產(chǎn)物的產(chǎn)物，是構(gòu)成地殼的物質(zhì)基礎(chǔ)。 1 、地質(zhì)作用及巖石分類(lèi)地質(zhì)作用及巖石分類(lèi) 1.1 地質(zhì)作用地質(zhì)作用 由自然動(dòng)力引起的地球的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)發(fā)生變化的自然作用，統(tǒng)稱(chēng)為

3、地質(zhì)作用。 地質(zhì)作用按其動(dòng)力能的來(lái)源和發(fā)生作用的部位不同，可以分為內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。 （1）內(nèi)力地質(zhì)作用內(nèi)力地質(zhì)作用 內(nèi)力地質(zhì)作用是由地球轉(zhuǎn)動(dòng)能、重力能和放射性元素蛻變的熱能等所引起的地質(zhì)作用，主要包括地殼運(yùn)動(dòng)、巖漿作用、變質(zhì)作用和地震等。 .地殼運(yùn)動(dòng)地殼運(yùn)動(dòng) 由地球自轉(zhuǎn)速度的改變等原因，使得組成地殼的物質(zhì)不斷運(yùn)動(dòng)，并改變它的相對(duì)位置和內(nèi)部構(gòu)造，稱(chēng)為地殼運(yùn)動(dòng)。 按地殼運(yùn)動(dòng)的方向，可分為升降運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)。 地殼運(yùn)動(dòng)引起海陸變遷，產(chǎn)生各種地質(zhì)構(gòu)造，因此，地殼運(yùn)動(dòng)又稱(chēng)為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。 .巖漿作用巖漿作用 巖漿是地球深處高溫、巖漿是地球深處高溫、高壓的粘稠硅酸鹽熔融高壓的粘稠硅酸鹽熔融體。在地

4、殼運(yùn)動(dòng)的影響體。在地殼運(yùn)動(dòng)的影響下，由于外部壓力的變下，由于外部壓力的變化，巖漿向壓力減小的化，巖漿向壓力減小的方向移動(dòng)，上升到地殼方向移動(dòng)，上升到地殼上部或噴出地表冷卻凝上部或噴出地表冷卻凝固成為巖石，這個(gè)過(guò)程固成為巖石，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為巖漿作用。由巖漿稱(chēng)為巖漿作用。由巖漿作用形成的巖石，叫作用形成的巖石，叫巖巖漿巖漿巖。 .變質(zhì)作用變質(zhì)作用 由于地殼運(yùn)動(dòng)、巖漿作用等，既有巖石受到高溫、高壓及化學(xué)成分加入的影響，發(fā)生一系列變化，形成新的巖石，這一過(guò)程稱(chēng)變質(zhì)作用，由變質(zhì)作用形成的巖石叫變質(zhì)巖變質(zhì)巖。 地震地震 地震是地殼快速振動(dòng)的現(xiàn)象，是地殼運(yùn)動(dòng)的一種強(qiáng)烈表現(xiàn)。 .風(fēng)化作用風(fēng)化作用 常溫常壓下，在

5、溫度變常溫常壓下，在溫度變化、氣體、水和生物等因化、氣體、水和生物等因素影響下，地殼表層的巖素影響下，地殼表層的巖石在原地發(fā)生破碎、分解石在原地發(fā)生破碎、分解的的物理物理和和化學(xué)化學(xué)變化過(guò)程，變化過(guò)程，叫風(fēng)化作用。叫風(fēng)化作用。 .剝蝕作用剝蝕作用 將風(fēng)化產(chǎn)物從巖石將風(fēng)化產(chǎn)物從巖石上剝離下來(lái)，同時(shí)也對(duì)上剝離下來(lái)，同時(shí)也對(duì)未風(fēng)化的巖石進(jìn)行破壞，未風(fēng)化的巖石進(jìn)行破壞，這種作用稱(chēng)為剝蝕作用。這種作用稱(chēng)為剝蝕作用。 剝蝕作用可分為風(fēng)剝蝕作用可分為風(fēng)的吹蝕作用、流水的侵的吹蝕作用、流水的侵蝕作用、地下水的潛蝕蝕作用、地下水的潛蝕作用、冰川的刨蝕作用、作用、冰川的刨蝕作用、海及湖水的沖蝕作用。海及湖水的沖蝕

6、作用。 .搬運(yùn)作用搬運(yùn)作用 風(fēng)化、剝蝕產(chǎn)物在外力作用下離開(kāi)母巖區(qū)，風(fēng)化、剝蝕產(chǎn)物在外力作用下離開(kāi)母巖區(qū)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn)，到達(dá)沉積區(qū)的過(guò)程，叫搬運(yùn)作經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn)，到達(dá)沉積區(qū)的過(guò)程，叫搬運(yùn)作用。用。 .沉積作用沉積作用 被搬運(yùn)的物質(zhì)，經(jīng)過(guò)一定距離后，由于搬運(yùn)介被搬運(yùn)的物質(zhì)，經(jīng)過(guò)一定距離后，由于搬運(yùn)介質(zhì)的動(dòng)能減弱、搬運(yùn)介質(zhì)的物理化學(xué)條件發(fā)生變質(zhì)的動(dòng)能減弱、搬運(yùn)介質(zhì)的物理化學(xué)條件發(fā)生變化，或在生物的作用下，被搬運(yùn)的物質(zhì)從搬運(yùn)介化，或在生物的作用下，被搬運(yùn)的物質(zhì)從搬運(yùn)介質(zhì)中分離出來(lái)，形成沉積物的過(guò)程，叫質(zhì)中分離出來(lái)，形成沉積物的過(guò)程，叫沉積作用沉積作用。 .成巖作用成巖作用 使松散沉積物轉(zhuǎn)變?yōu)槌练e巖的

7、過(guò)程，稱(chēng)為成巖作用。 由沉積、成巖作用形成的巖石稱(chēng)為沉積巖沉積巖。 根據(jù)巖石的成因，自然界的巖石可分為三大類(lèi)：巖漿巖、變質(zhì)巖及沉積巖。 2.1 巖漿巖巖漿巖 巖漿作用形成的巖石，叫巖漿巖巖漿巖，巖漿巖又稱(chēng)火成巖火成巖。 2.1.1 巖漿巖的產(chǎn)出形巖漿巖的產(chǎn)出形態(tài)態(tài) 巖漿巖作用分為噴巖漿巖作用分為噴出作用、侵入作用，出作用、侵入作用，分別形成分別形成噴出巖噴出巖、侵侵入巖入巖（深成巖和淺成（深成巖和淺成巖）。噴出巖形態(tài)有巖）。噴出巖形態(tài)有熔巖被、熔巖原、熔熔巖被、熔巖原、熔巖流；侵入巖形態(tài)有巖流；侵入巖形態(tài)有巖基、巖株，巖床、巖基、巖株，巖床、巖盆、巖墻、巖脈巖盆、巖墻、巖脈 2.1.2 巖漿巖

8、的礦物成分巖漿巖的礦物成分 淺色礦物淺色礦物：石英、正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、白云母等；：石英、正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、白云母等；暗色礦物暗色礦物：橄欖石、輝石、角閃石、黑云母。：橄欖石、輝石、角閃石、黑云母。 2.1.3 巖漿巖的分類(lèi)及代表性巖石巖漿巖的分類(lèi)及代表性巖石 巖漿巖根據(jù)產(chǎn)狀可分為巖漿巖根據(jù)產(chǎn)狀可分為侵入巖侵入巖（淺成巖、深成（淺成巖、深成巖）、巖）、噴出巖噴出巖； 根據(jù)化學(xué)成分（酸性氧化物根據(jù)化學(xué)成分（酸性氧化物SiO2含量）可分為含量）可分為酸酸性巖、中性巖性巖、中性巖、基性巖基性巖、超基性巖超基性巖。 巖漿巖代表性巖石巖漿巖代表性巖石噴出巖噴出巖酸性巖酸性巖中性巖中性巖基性巖基性巖超基性巖超基

9、性巖流紋巖流紋巖粗面巖粗面巖安山巖安山巖玄武巖玄武巖少見(jiàn)少見(jiàn)淺成巖淺成巖花崗斑巖花崗斑巖正長(zhǎng)斑巖正長(zhǎng)斑巖閃長(zhǎng)玢巖閃長(zhǎng)玢巖輝綠巖輝綠巖少見(jiàn)少見(jiàn)深成巖深成巖花崗巖花崗巖正長(zhǎng)巖正長(zhǎng)巖閃長(zhǎng)巖閃長(zhǎng)巖輝長(zhǎng)巖輝長(zhǎng)巖橄欖巖橄欖巖輝巖輝巖主要礦物成主要礦物成分分(10%以上以上)石英石英正長(zhǎng)石正長(zhǎng)石斜長(zhǎng)石斜長(zhǎng)石正長(zhǎng)石正長(zhǎng)石角閃石角閃石斜長(zhǎng)石斜長(zhǎng)石輝石輝石斜長(zhǎng)石斜長(zhǎng)石橄欖石橄欖石輝石輝石玄武巖，黑、灰黑、黑綠、灰綠色等、灰黑、黑綠、灰綠色等玄武巖，黑、灰黑、黑綠、灰綠色等、灰黑、黑綠、灰綠色等橄欖巖，暗綠、灰黑色橄欖巖，暗綠、灰黑色 2.1.4巖漿巖的工程特性巖漿巖的工程特性 絕大多數(shù)巖漿巖是由結(jié)晶礦物所組成，由

10、于組絕大多數(shù)巖漿巖是由結(jié)晶礦物所組成，由于組成它的各種礦物化學(xué)成分和物理性質(zhì)較為穩(wěn)定，成它的各種礦物化學(xué)成分和物理性質(zhì)較為穩(wěn)定，它們之間的聯(lián)結(jié)是牢固的，因此巖漿巖通常具有它們之間的聯(lián)結(jié)是牢固的，因此巖漿巖通常具有較高的力學(xué)強(qiáng)度較高的力學(xué)強(qiáng)度，可作為各種建筑物良好的地基，可作為各種建筑物良好的地基及天然建筑石料。及天然建筑石料。 但各類(lèi)巖石的工程性質(zhì)差異很大，如深成巖具但各類(lèi)巖石的工程性質(zhì)差異很大，如深成巖具晶粒粗大、均勻，孔隙率小、裂隙較不發(fā)育，巖晶粒粗大、均勻，孔隙率小、裂隙較不發(fā)育，巖塊大、整體穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。但這類(lèi)巖石往往具塊大、整體穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。但這類(lèi)巖石往往具抗風(fēng)化能力較差，特別是

11、含鐵鎂質(zhì)較多的基性巖，抗風(fēng)化能力較差，特別是含鐵鎂質(zhì)較多的基性巖，則更則更易風(fēng)化易風(fēng)化破碎。破碎。 淺成巖中細(xì)晶質(zhì)和隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的巖石透水性小、淺成巖中細(xì)晶質(zhì)和隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的巖石透水性小、抗風(fēng)化性能力較強(qiáng)，但斑狀結(jié)構(gòu)巖石的透水性和抗風(fēng)化性能力較強(qiáng)，但斑狀結(jié)構(gòu)巖石的透水性和力學(xué)強(qiáng)度變化較大。力學(xué)強(qiáng)度變化較大。 花崗巖特性花崗巖特性： 硬度大、裂隙較不發(fā)育、整體性好； 抗風(fēng)化能力弱，風(fēng)化不均勻，具球狀風(fēng)化特點(diǎn)； 全、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖透水性好，具有類(lèi)似于礫砂土的特性，隧道處于地下水位以下時(shí)，涌水量大，土體穩(wěn)定性差。 脈巖：脈巖： 脈巖類(lèi)是一種淺成侵入巖，因其呈巖脈、巖脈巖類(lèi)是一種淺成侵入巖，因其呈巖脈、巖墻

12、產(chǎn)出并常具有特殊的礦物成分和結(jié)構(gòu)因而將它墻產(chǎn)出并常具有特殊的礦物成分和結(jié)構(gòu)因而將它們單獨(dú)歸為一類(lèi)。們單獨(dú)歸為一類(lèi)。 脈巖具有巖體小，呈帶狀、脈狀產(chǎn)出的特點(diǎn)。脈巖具有巖體小，呈帶狀、脈狀產(chǎn)出的特點(diǎn)。 脈巖的產(chǎn)出不規(guī)則，出露無(wú)規(guī)律，具有不規(guī)則脈巖的產(chǎn)出不規(guī)則，出露無(wú)規(guī)律，具有不規(guī)則穿插于其他巖漿巖體的特點(diǎn)。穿插于其他巖漿巖體的特點(diǎn)。 脈巖同其他巖漿巖一樣具有力學(xué)強(qiáng)度高、易風(fēng)脈巖同其他巖漿巖一樣具有力學(xué)強(qiáng)度高、易風(fēng)化特點(diǎn)，但脈巖一般節(jié)理裂隙發(fā)育、破碎、完整化特點(diǎn)，但脈巖一般節(jié)理裂隙發(fā)育、破碎、完整性差；脈巖出露部位往往也是易出水部位。性差；脈巖出露部位往往也是易出水部位。 沉積巖是母巖（巖漿沉積巖是

13、母巖（巖漿巖、變質(zhì)巖和早已形成的巖、變質(zhì)巖和早已形成的沉積巖）在常溫、常壓條沉積巖）在常溫、常壓條件下，由風(fēng)化作用、生物件下，由風(fēng)化作用、生物作用和某些火山作用產(chǎn)生作用和某些火山作用產(chǎn)生的物質(zhì)經(jīng)搬運(yùn)、沉積和成的物質(zhì)經(jīng)搬運(yùn)、沉積和成巖等一系列地質(zhì)作用形成巖等一系列地質(zhì)作用形成的，在地球表面分布面積的，在地球表面分布面積占占75%，大洋底部幾乎全，大洋底部幾乎全部為沉積巖或沉積物所覆部為沉積巖或沉積物所覆蓋。蓋。 2.2.1沉積巖的物質(zhì)組成沉積巖的物質(zhì)組成 沉積巖的主要物質(zhì)成分為顆粒和膠結(jié)物。沉積巖的主要物質(zhì)成分為顆粒和膠結(jié)物。 顆粒包括各種不同形狀及大小的巖屑、粘土礦顆粒包括各種不同形狀及大小的

14、巖屑、粘土礦物、化學(xué)沉積礦物；物、化學(xué)沉積礦物； 膠結(jié)物是把松散沉積物顆粒聯(lián)結(jié)起來(lái)的物質(zhì)，膠結(jié)物是把松散沉積物顆粒聯(lián)結(jié)起來(lái)的物質(zhì)，常見(jiàn)的成分有鈣質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)以及泥質(zhì)等。常見(jiàn)的成分有鈣質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)以及泥質(zhì)等。 膠結(jié)物對(duì)沉積巖的顏色、堅(jiān)硬程度有很大影響。膠結(jié)物對(duì)沉積巖的顏色、堅(jiān)硬程度有很大影響。 2.2.2 沉積巖的產(chǎn)狀沉積巖的產(chǎn)狀 沉積巖具有層理構(gòu)造，在地表呈層狀廣泛分布，沉積巖具有層理構(gòu)造，在地表呈層狀廣泛分布，巖體中常含化石，這是沉積巖區(qū)別于其它類(lèi)型巖巖體中常含化石，這是沉積巖區(qū)別于其它類(lèi)型巖石的重要標(biāo)志之一。石的重要標(biāo)志之一。 （1）水平巖層和傾斜巖層水平巖層和傾斜巖層 沉積巖的原始狀

15、態(tài)近于水平，由于地殼運(yùn)動(dòng)沉積巖的原始狀態(tài)近于水平，由于地殼運(yùn)動(dòng)的影響，改變了原始狀態(tài)，部分巖層形成了傾斜的影響，改變了原始狀態(tài)，部分巖層形成了傾斜巖層，我們習(xí)慣上把傾角小于巖層，我們習(xí)慣上把傾角小于5的巖層稱(chēng)為水的巖層稱(chēng)為水平巖層；把傾斜巖層中向一個(gè)方向傾斜，傾角又平巖層；把傾斜巖層中向一個(gè)方向傾斜，傾角又近于相等稱(chēng)為單斜巖層。近于相等稱(chēng)為單斜巖層。 （2）巖層產(chǎn)狀巖層產(chǎn)狀 巖層產(chǎn)狀是指巖層在巖層產(chǎn)狀是指巖層在地殼中的空間方位和地殼中的空間方位和產(chǎn)出狀態(tài)。傾斜巖層產(chǎn)出狀態(tài)。傾斜巖層的產(chǎn)狀是用巖層的走的產(chǎn)狀是用巖層的走向向(AB)、傾向、傾向(OD/)和和傾角傾角()三個(gè)要素來(lái)表三個(gè)要素來(lái)表示的

16、。示的。 （3）巖層產(chǎn)狀的測(cè)巖層產(chǎn)狀的測(cè)定及表示方法定及表示方法 巖層產(chǎn)狀的測(cè)定巖層產(chǎn)狀的測(cè)定 巖層產(chǎn)狀用地質(zhì)羅盤(pán)儀測(cè)定。巖層產(chǎn)狀用地質(zhì)羅盤(pán)儀測(cè)定。 巖層產(chǎn)狀的表示方法巖層產(chǎn)狀的表示方法 在地質(zhì)圖上，巖層的產(chǎn)狀常用在地質(zhì)圖上，巖層的產(chǎn)狀常用符號(hào)符號(hào)“ 30”表示。在文字表示。在文字記錄中，巖層的產(chǎn)狀有兩種表記錄中，巖層的產(chǎn)狀有兩種表示方法：方位角表示法，用傾示方法：方位角表示法，用傾向和方位角表示，如向和方位角表示，如13030；象限角表示法，；象限角表示法，用走向、傾向和傾角表示，如用走向、傾向和傾角表示，如N40E/30SE。 223、沉積巖分類(lèi)沉積巖分類(lèi) 沉積巖分為碎屑巖類(lèi)、粘土巖類(lèi)、化

17、學(xué)巖類(lèi)三大沉積巖分為碎屑巖類(lèi)、粘土巖類(lèi)、化學(xué)巖類(lèi)三大類(lèi)：類(lèi)： 碎屑巖類(lèi)：碎屑巖類(lèi)： 礫狀結(jié)構(gòu)：礫巖、角礫巖礫狀結(jié)構(gòu)：礫巖、角礫巖 砂狀結(jié)構(gòu)：粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖砂狀結(jié)構(gòu)：粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖 粉砂狀結(jié)構(gòu)：粉砂巖粉砂狀結(jié)構(gòu)：粉砂巖 粘土巖類(lèi)：粘土巖類(lèi)： 泥巖（無(wú)層理）泥巖（無(wú)層理） 頁(yè)巖（層理）頁(yè)巖（層理） 化學(xué)巖類(lèi)：化學(xué)巖類(lèi)： 碳酸鹽巖等碳酸鹽巖等 224、常見(jiàn)的沉積巖常見(jiàn)的沉積巖 （1）.碎屑巖類(lèi)碎屑巖類(lèi) 火山碎屑巖：火山集塊巖、火山角礫火山碎屑巖：火山集塊巖、火山角礫 巖、巖、 凝灰?guī)r。凝灰?guī)r。 沉積碎屑巖：礫巖、砂巖、粉砂巖。沉積碎屑巖：礫巖、砂巖、粉砂巖。 （2）.粘土巖類(lèi)：頁(yè)巖、

18、泥巖。粘土巖類(lèi)：頁(yè)巖、泥巖。 （3）.化學(xué)及生物化學(xué)巖類(lèi)：石灰?guī)r、白云化學(xué)及生物化學(xué)巖類(lèi)：石灰?guī)r、白云 巖、硅質(zhì)巖。巖、硅質(zhì)巖。 225 沉積巖的工程特性沉積巖的工程特性 （1）碎屑巖的工程地質(zhì)特性碎屑巖的工程地質(zhì)特性 碎屑巖的工程性質(zhì)一般較好，力學(xué)強(qiáng)度碎屑巖的工程性質(zhì)一般較好，力學(xué)強(qiáng)度也比較高。也比較高。 不同的碎屑巖因碎屑成分、粒度及膠結(jié)不同的碎屑巖因碎屑成分、粒度及膠結(jié)物不同工程性質(zhì)也存在很大差異。如石英物不同工程性質(zhì)也存在很大差異。如石英質(zhì)砂巖比長(zhǎng)石質(zhì)的砂巖好，泥質(zhì)砂巖最差；質(zhì)砂巖比長(zhǎng)石質(zhì)的砂巖好，泥質(zhì)砂巖最差；硅質(zhì)膠結(jié)、鐵質(zhì)膠結(jié)的比鈣質(zhì)膠結(jié)的好，硅質(zhì)膠結(jié)、鐵質(zhì)膠結(jié)的比鈣質(zhì)膠結(jié)的好，泥

19、質(zhì)膠結(jié)的差。泥質(zhì)膠結(jié)的差。 （2）粘土巖的工程特性粘土巖的工程特性 泥巖和頁(yè)巖的性質(zhì)相近，抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)泥巖和頁(yè)巖的性質(zhì)相近，抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度低，均屬軟巖。受力后變形量大，浸水后易軟度低，均屬軟巖。受力后變形量大，浸水后易軟化和泥化。化和泥化。 若含巖石中蒙脫石成分，則具有較大的膨脹若含巖石中蒙脫石成分，則具有較大的膨脹性。性。 這兩種巖石對(duì)建筑物地基和建筑場(chǎng)地邊坡的以這兩種巖石對(duì)建筑物地基和建筑場(chǎng)地邊坡的以及隧道圍巖穩(wěn)定的都極為不利，隧道開(kāi)挖后應(yīng)及及隧道圍巖穩(wěn)定的都極為不利，隧道開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行支護(hù)。時(shí)進(jìn)行支護(hù)。 但此類(lèi)巖石透水性小，可作為隔水層和防滲層，但此類(lèi)巖石透水性小，可作為隔水層

20、和防滲層，隧道施工涌水量很小。隧道施工涌水量很小。 (3) 化學(xué)及生物化學(xué)巖化學(xué)及生物化學(xué)巖 硅質(zhì)成分化學(xué)巖的強(qiáng)度較高，但性脆易裂，整體性差。 碳酸鹽類(lèi)巖石如石灰?guī)r、白云巖等強(qiáng)度中等，但具不同程度的可溶性，特別是灰?guī)r，一般發(fā)育巖溶。 石膏、巖鹽等化學(xué)巖，往往以?shī)A層或透鏡體存在于其他沉積巖中，分布較少。此類(lèi)巖石質(zhì)軟，浸水易溶解，常常導(dǎo)致地基、邊坡、圍巖的失穩(wěn)。 2.2.6 巖溶巖溶 （1）巖溶的形成機(jī)理巖溶的形成機(jī)理 巖溶是可溶巖中的碳酸鈣與水及侵蝕性二氧巖溶是可溶巖中的碳酸鈣與水及侵蝕性二氧化碳作用，形成溶于水的碳酸氫鈣：化碳作用，形成溶于水的碳酸氫鈣：CaCO4+H2O+ CO2Ca(HCO

21、4)2，形成溶孔、，形成溶孔、溶隙、溶洞，碳酸氫鈣隨水流經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn)后，溶隙、溶洞，碳酸氫鈣隨水流經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn)后，發(fā)生分解作用，碳酸氫鈣分解成碳酸鈣、水與二發(fā)生分解作用，碳酸氫鈣分解成碳酸鈣、水與二氧化碳，分解出的碳酸鈣沉淀形成鐘乳石等，氧化碳，分解出的碳酸鈣沉淀形成鐘乳石等，Ca(HCO4)2CaCO4+H2O+ CO2。 巖溶形成必須具備四個(gè)條件： 巖石可溶、巖石具透水性、水具有溶蝕性、流動(dòng)巖石可溶、巖石具透水性、水具有溶蝕性、流動(dòng)性性。 巖溶的發(fā)育必須有巖溶的發(fā)育必須有可溶性巖石可溶性巖石的存在，如碳酸鹽的存在，如碳酸鹽類(lèi)巖石中的灰?guī)r、白云巖和泥灰?guī)r類(lèi)巖石中的灰?guī)r、白云巖和泥灰?guī)r ；

22、硫酸巖類(lèi)巖；硫酸巖類(lèi)巖石中的石膏和硬石膏石中的石膏和硬石膏 ； 鹵素巖中的巖鹽等；鹵素巖中的巖鹽等； 巖石必須具有透水性：巖石必須具有透水性： 一般在斷層破碎帶、裂隙密集帶和褶皺軸部一般在斷層破碎帶、裂隙密集帶和褶皺軸部附近，因?yàn)閹r石裂隙發(fā)育且連通性好，有利于地附近，因?yàn)閹r石裂隙發(fā)育且連通性好，有利于地下水的運(yùn)動(dòng)，巖溶往往比較發(fā)育；另外，在地表下水的運(yùn)動(dòng)，巖溶往往比較發(fā)育；另外，在地表附近，由于風(fēng)化裂隙增多，所以巖溶一般比深部附近，由于風(fēng)化裂隙增多，所以巖溶一般比深部發(fā)育。發(fā)育。 水的溶蝕性水的溶蝕性： 水對(duì)碳酸鹽類(lèi)巖石的溶解能力，主要取決于水中水對(duì)碳酸鹽類(lèi)巖石的溶解能力，主要取決于水中侵蝕性

23、侵蝕性CO2的含量。的含量。 水中侵蝕性水中侵蝕性CO2的含量越多，的含量越多，水的溶蝕能力也越強(qiáng)。水的溶蝕能力也越強(qiáng)。 水的流動(dòng)性水的流動(dòng)性 ： 水的流動(dòng)性反映了水在可溶巖層中的循環(huán)交替程水的流動(dòng)性反映了水在可溶巖層中的循環(huán)交替程度。度。 只有水循環(huán)交替條件好，水的流動(dòng)速度快，只有水循環(huán)交替條件好，水的流動(dòng)速度快，才能將溶解物質(zhì)帶走，同時(shí)又促使含有大量才能將溶解物質(zhì)帶走，同時(shí)又促使含有大量CO2的水，源源不斷地得到補(bǔ)充，則巖溶發(fā)育速度就的水，源源不斷地得到補(bǔ)充，則巖溶發(fā)育速度就快反之，巖溶發(fā)育就慢，甚至處于停滯狀態(tài)。快反之，巖溶發(fā)育就慢，甚至處于停滯狀態(tài)。 （2）影響巖溶發(fā)育的因素）影響巖溶

24、發(fā)育的因素（或巖溶發(fā)育的基本規(guī)律）不發(fā)育寒冷、干燥的地區(qū)巖溶發(fā)育溫暖、潮濕的地區(qū)巖溶、氣候的影響：1層面巖溶發(fā)育陡傾、直立巖層，順巖層上方巖溶發(fā)育不同巖性接觸時(shí)，隔水巖性越純、巖溶越發(fā)育響：、巖性及巖層產(chǎn)狀的影2發(fā)育或主動(dòng)盤(pán)影響帶，巖溶水一側(cè)的影響帶逆斷層：斷層破碎帶迎影響帶巖溶發(fā)育正斷層：斷層破碎帶及斷層：匯水，巖溶發(fā)育向斜：軸部節(jié)理發(fā)育并育，巖溶發(fā)育背斜：軸部拉張節(jié)理發(fā)褶曲：、地質(zhì)構(gòu)造的影響： 3發(fā)育抬升時(shí)期：垂直落水洞育穩(wěn)定時(shí)期：水平溶洞發(fā)、地殼運(yùn)動(dòng)的影響：4 巖溶形態(tài)石芽石芽石林石林溶洞溶洞暗河出口暗河出口 變質(zhì)巖是地殼內(nèi)部原有巖石（巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖），由于受到高溫、高壓以及化學(xué)

25、成分加入的影響，發(fā)生劇烈變化后而形成的新巖石。 變質(zhì)巖不僅具有自身獨(dú)特的性質(zhì)，還常保留著原來(lái)巖石的某些特點(diǎn)。 2.3.1 變質(zhì)巖的分類(lèi)變質(zhì)巖的分類(lèi) 變質(zhì)巖按成因分為變質(zhì)巖按成因分為區(qū)域變區(qū)域變質(zhì)巖質(zhì)巖、接觸變質(zhì)巖接觸變質(zhì)巖和和動(dòng)力動(dòng)力變質(zhì)巖變質(zhì)巖。 區(qū)域變質(zhì)巖指在大范圍內(nèi)，區(qū)域變質(zhì)巖指在大范圍內(nèi)，由于溫度、壓力和化學(xué)活由于溫度、壓力和化學(xué)活動(dòng)性流體等因素的綜合作動(dòng)性流體等因素的綜合作用下而產(chǎn)生的變質(zhì)巖，如用下而產(chǎn)生的變質(zhì)巖，如板巖、片巖、千枚巖、片板巖、片巖、千枚巖、片麻巖等；麻巖等； 局部性的、發(fā)生局部性的、發(fā)生在侵入巖體與圍在侵入巖體與圍巖的接觸帶上的巖的接觸帶上的變質(zhì)作用形成的變質(zhì)作用形

26、成的巖石稱(chēng)為巖石稱(chēng)為接觸變接觸變質(zhì)巖質(zhì)巖，如大理巖、，如大理巖、石英巖石英巖。 巖石受地殼構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)巖石受地殼構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生的定向壓力（動(dòng)產(chǎn)生的定向壓力（動(dòng)壓力）的作用而產(chǎn)生壓力）的作用而產(chǎn)生破碎、變形、重結(jié)晶破碎、變形、重結(jié)晶的變質(zhì)作用，該變質(zhì)的變質(zhì)作用，該變質(zhì)作用形成的巖石為作用形成的巖石為動(dòng)動(dòng)力變質(zhì)巖力變質(zhì)巖，如斷層角，如斷層角礫巖、糜棱巖。礫巖、糜棱巖。 2.3.2 變質(zhì)巖的構(gòu)造變質(zhì)巖的構(gòu)造 變質(zhì)巖的構(gòu)造：指組成巖石中的各種礦物在空間分布和排列的方式。可為分定向構(gòu)造和無(wú)定向構(gòu)造兩大類(lèi)。 定向構(gòu)造：巖石中的長(zhǎng)條狀、片狀（或板狀）礦物平行某一平面或某一方向排列，這種構(gòu)造面對(duì)巖石的物理力學(xué)性質(zhì)起

27、控制作用，具有這種構(gòu)造的巖石，不同方向上的物理力學(xué)性質(zhì)差異很大。 定向排列構(gòu)造包括板狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造 、片狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造。 板狀構(gòu)造：巖石可沿一定方向開(kāi)裂成為平整的板狀體，如板巖； 片麻狀構(gòu)造片麻狀構(gòu)造：深：深色礦物和淺色礦色礦物和淺色礦物相間平行排列物相間平行排列成條帶狀，如片成條帶狀，如片麻巖；麻巖； 片狀構(gòu)造片狀構(gòu)造：礦物：礦物呈片狀或柱狀且呈片狀或柱狀且平行排列，如片平行排列，如片巖；巖； 千枚狀：比較碎破的薄片狀，有絲絹光澤，如千枚巖 2.3.3 常見(jiàn)變質(zhì)巖及工程性質(zhì)特征常見(jiàn)變質(zhì)巖及工程性質(zhì)特征 變質(zhì)巖的工程性質(zhì)與原巖密切相關(guān)，往往與原巖的變質(zhì)巖的工程性質(zhì)與原巖密切相關(guān)，往往與

28、原巖的性質(zhì)相似或相近。一般情況下，由于原巖礦物成分在高溫性質(zhì)相似或相近。一般情況下，由于原巖礦物成分在高溫高壓下重結(jié)晶的結(jié)果，巖石的力學(xué)強(qiáng)度較變質(zhì)前相對(duì)增高。高壓下重結(jié)晶的結(jié)果，巖石的力學(xué)強(qiáng)度較變質(zhì)前相對(duì)增高。如板巖是由頁(yè)巖變質(zhì)而成，其力學(xué)強(qiáng)度比頁(yè)巖要增強(qiáng)很多。如板巖是由頁(yè)巖變質(zhì)而成，其力學(xué)強(qiáng)度比頁(yè)巖要增強(qiáng)很多。 但是，如果在變質(zhì)過(guò)程中形成某些變質(zhì)礦物，如滑石、但是，如果在變質(zhì)過(guò)程中形成某些變質(zhì)礦物，如滑石、綠泥石、絹云母等，則其力學(xué)強(qiáng)度綠泥石、絹云母等，則其力學(xué)強(qiáng)度(特別是抗剪強(qiáng)度特別是抗剪強(qiáng)度)會(huì)相會(huì)相對(duì)降低，抗風(fēng)化能力變差，如片巖、千枚巖等，富含滑石、對(duì)降低，抗風(fēng)化能力變差，如片巖、千枚

29、巖等，富含滑石、綠泥石、絹云母等礦物，巖石力學(xué)強(qiáng)度較低。綠泥石、絹云母等礦物，巖石力學(xué)強(qiáng)度較低。 動(dòng)力變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖，包括碎裂巖、斷層角礫動(dòng)力變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖，包括碎裂巖、斷層角礫巖、糜棱巖等，力學(xué)強(qiáng)度和抗水性均甚差。巖、糜棱巖等，力學(xué)強(qiáng)度和抗水性均甚差。 石英巖、大理巖、板巖、片麻巖，巖石石英巖、大理巖、板巖、片麻巖，巖石硬度大，力學(xué)強(qiáng)度高，硬度大，力學(xué)強(qiáng)度高，工程性質(zhì)好工程性質(zhì)好，其中，其中大理巖（石灰?guī)r變質(zhì)而成）微溶于水，有大理巖（石灰?guī)r變質(zhì)而成）微溶于水，有時(shí)見(jiàn)溶蝕現(xiàn)象；片麻巖易風(fēng)化；時(shí)見(jiàn)溶蝕現(xiàn)象；片麻巖易風(fēng)化； 綠泥石片巖、云母片巖、千枚巖等，質(zhì)綠泥石片巖、云母片巖、千枚巖

30、等，質(zhì)地軟，工程性質(zhì)差，易沿片理面滑動(dòng)；地軟，工程性質(zhì)差，易沿片理面滑動(dòng)； 構(gòu)造角礫巖、碎裂巖、糜棱巖是斷層等構(gòu)造角礫巖、碎裂巖、糜棱巖是斷層等構(gòu)造作用形成的動(dòng)力變質(zhì)巖，一般極度破構(gòu)造作用形成的動(dòng)力變質(zhì)巖，一般極度破碎，工程性質(zhì)極差。碎，工程性質(zhì)極差。 地質(zhì)構(gòu)造包括地質(zhì)構(gòu)造包括褶曲、褶曲、斷裂、節(jié)理斷裂、節(jié)理 1、褶曲及褶曲要素褶曲及褶曲要素 褶曲是層狀巖石受力褶曲是層狀巖石受力后所產(chǎn)生的彎曲變形后所產(chǎn)生的彎曲變形現(xiàn)象。巖層向上彎曲，現(xiàn)象。巖層向上彎曲，地層中間老，兩邊新地層中間老，兩邊新為為背斜背斜；巖層向下彎；巖層向下彎曲，地層中間新，兩曲，地層中間新，兩邊老為邊老為向斜向斜。 褶曲要素褶

31、曲要素 核部：褶曲中心部位的巖層。核部：褶曲中心部位的巖層。 翼部：褶曲兩側(cè)部位的巖層。翼部：褶曲兩側(cè)部位的巖層。 軸面：通過(guò)核部，大致平分兩軸面：通過(guò)核部，大致平分兩 翼的假想平面。翼的假想平面。 軸線：軸面與水平面的交線。軸線：軸面與水平面的交線。 樞紐：軸面與巖層面的交線。樞紐：軸面與巖層面的交線。（最大彎曲點(diǎn)的連線）。（最大彎曲點(diǎn)的連線）。軸面軸面軸線軸線翼翼翼翼翼翼翼翼核核樞紐樞紐 褶曲分類(lèi)：褶曲分類(lèi)： 按軸面的產(chǎn)狀分類(lèi)：按軸面的產(chǎn)狀分類(lèi)：平臥褶皺平臥褶皺、倒轉(zhuǎn)褶皺倒轉(zhuǎn)褶皺、斜歪褶皺斜歪褶皺和和直立褶皺直立褶皺 褶皺的工程性質(zhì)褶皺的工程性質(zhì) 褶皺在形成的過(guò)程中，因地層受到強(qiáng)烈的拉伸和

32、擠壓，褶皺在形成的過(guò)程中，因地層受到強(qiáng)烈的拉伸和擠壓，巖體一般較破碎；背斜頂部常發(fā)育一組張裂隙，利于地下巖體一般較破碎；背斜頂部常發(fā)育一組張裂隙，利于地下水下滲，向斜核部的碗狀構(gòu)造利于地下水儲(chǔ)存，因而褶皺水下滲，向斜核部的碗狀構(gòu)造利于地下水儲(chǔ)存，因而褶皺部位地下水一般較發(fā)育；褶皺的形成往往伴生有斷層；灰部位地下水一般較發(fā)育；褶皺的形成往往伴生有斷層；灰?guī)r地區(qū)，褶皺核部巖溶往往也較發(fā)育。巖地區(qū)，褶皺核部巖溶往往也較發(fā)育。 總之，褶皺的工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件都較差。總之，褶皺的工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件都較差。 另外巖層褶皺時(shí)，由于層間滑動(dòng)（如同一本書(shū)擠壓彎另外巖層褶皺時(shí)，由于層間滑動(dòng)（如同一

33、本書(shū)擠壓彎曲時(shí)，頁(yè)與頁(yè)間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)），在上下層轉(zhuǎn)折端部位容曲時(shí)，頁(yè)與頁(yè)間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)），在上下層轉(zhuǎn)折端部位容易形成空隙，常為礦質(zhì)填充提供條件，因而褶皺也是重要易形成空隙，常為礦質(zhì)填充提供條件，因而褶皺也是重要的儲(chǔ)油、儲(chǔ)氣構(gòu)造。的儲(chǔ)油、儲(chǔ)氣構(gòu)造。 構(gòu)成地殼的巖體受構(gòu)造應(yīng)力作用發(fā)生構(gòu)成地殼的巖體受構(gòu)造應(yīng)力作用發(fā)生變形，當(dāng)變形達(dá)到一定程度后，巖體的連變形，當(dāng)變形達(dá)到一定程度后，巖體的連續(xù)性和完整性遭到破壞，產(chǎn)生各種大小不續(xù)性和完整性遭到破壞，產(chǎn)生各種大小不一的斷裂，稱(chēng)為斷裂構(gòu)造，包括一的斷裂，稱(chēng)為斷裂構(gòu)造，包括節(jié)理節(jié)理和和斷斷層。層。 2.1、節(jié)理節(jié)理節(jié)理（裂隙），是巖體受力斷裂后兩側(cè)巖塊沒(méi)有明顯

34、位移的小型斷裂節(jié)理（裂隙），是巖體受力斷裂后兩側(cè)巖塊沒(méi)有明顯位移的小型斷裂構(gòu)造。構(gòu)造。節(jié)理和巖層產(chǎn)狀一樣，用走向、傾向、傾角三要素來(lái)表示。節(jié)理和巖層產(chǎn)狀一樣，用走向、傾向、傾角三要素來(lái)表示。（1）節(jié)理的分類(lèi)）節(jié)理的分類(lèi)根據(jù)節(jié)理的成因，可分為根據(jù)節(jié)理的成因，可分為原生節(jié)理原生節(jié)理、構(gòu)造節(jié)理構(gòu)造節(jié)理和和次生節(jié)理次生節(jié)理。 原生節(jié)理：是指巖石在形成過(guò)程中所形成的節(jié)理，如沉積巖在沉原生節(jié)理：是指巖石在形成過(guò)程中所形成的節(jié)理，如沉積巖在沉積和成巖過(guò)程中形成的層理面、軟弱夾層、沉積間斷面和不整合面等；積和成巖過(guò)程中形成的層理面、軟弱夾層、沉積間斷面和不整合面等；巖漿巖中巖漿巖體與圍巖的接觸面、各期巖漿巖之

35、間的接觸面和原生巖漿巖中巖漿巖體與圍巖的接觸面、各期巖漿巖之間的接觸面和原生冷凝節(jié)理等；變質(zhì)巖中的片理面和片麻理面等。冷凝節(jié)理等；變質(zhì)巖中的片理面和片麻理面等。 構(gòu)造節(jié)理：是巖石受構(gòu)造應(yīng)力作用產(chǎn)生的節(jié)理，包括張節(jié)理與剪構(gòu)造節(jié)理：是巖石受構(gòu)造應(yīng)力作用產(chǎn)生的節(jié)理，包括張節(jié)理與剪節(jié)理，張節(jié)理一般開(kāi)口大，對(duì)巖體穩(wěn)定性影響大，但發(fā)育稀疏；剪節(jié)節(jié)理，張節(jié)理一般開(kāi)口大，對(duì)巖體穩(wěn)定性影響大，但發(fā)育稀疏；剪節(jié)理閉合，一般發(fā)育較密。理閉合，一般發(fā)育較密。 次生節(jié)理：由于巖體受卸荷、風(fēng)化、地下水等次生作用而產(chǎn)生的次生節(jié)理：由于巖體受卸荷、風(fēng)化、地下水等次生作用而產(chǎn)生的裂隙。次生節(jié)理分布無(wú)規(guī)律，破壞巖體的完整，使巖體

36、多成碎塊。裂隙。次生節(jié)理分布無(wú)規(guī)律，破壞巖體的完整，使巖體多成碎塊。 節(jié)理對(duì)工程的影響節(jié)理對(duì)工程的影響 巖體中的裂隙，除了使巖體的開(kāi)挖較容易巖體中的裂隙，除了使巖體的開(kāi)挖較容易外，對(duì)巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性有不利的影響，外，對(duì)巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性有不利的影響，特別是多種裂隙的不利組合，對(duì)隧道圍巖特別是多種裂隙的不利組合，對(duì)隧道圍巖的穩(wěn)定性影響最大。的穩(wěn)定性影響最大。斷裂是巖體破裂后，兩側(cè)巖塊產(chǎn)生顯著位移的斷裂構(gòu)造。斷層的規(guī)模從幾厘米到數(shù)千公里，對(duì)工程巖體的穩(wěn)定有顯著的影響。（1）斷層要素：）斷層要素：斷層盤(pán)（上、下盤(pán)）、斷層面、斷層線1.下盤(pán)下盤(pán) 2.上盤(pán)上盤(pán) 3.斷層面斷層面 （2）斷層的分類(lèi)斷層的

37、分類(lèi) 按斷層兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向分類(lèi)：按斷層兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向分類(lèi)：正斷層正斷層、逆斷層逆斷層、平移斷層平移斷層 （3）斷層的產(chǎn)狀及表述斷層的產(chǎn)狀及表述 同巖層、節(jié)理表述一樣，用斷層面的產(chǎn)狀表示斷層。 （4）斷裂的工程地質(zhì)性質(zhì)斷裂的工程地質(zhì)性質(zhì) 由于斷裂構(gòu)造的存在，破壞了巖體的完整性，由于斷裂構(gòu)造的存在，破壞了巖體的完整性，加速了風(fēng)化作用、地下水的活動(dòng)及巖溶的發(fā)育，加速了風(fēng)化作用、地下水的活動(dòng)及巖溶的發(fā)育，表現(xiàn)為：表現(xiàn)為：降低了斷層影響帶巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；降低了斷層影響帶巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；斷層帶往往發(fā)育斷層泥、糜棱巖等軟弱巖體，且斷層帶往往發(fā)育斷層泥、糜棱巖等軟弱巖體，且大多富水，隧道通過(guò)碎破碎

38、帶時(shí)易產(chǎn)生塌方、突大多富水，隧道通過(guò)碎破碎帶時(shí)易產(chǎn)生塌方、突泥、涌水；泥、涌水；灰?guī)r地區(qū)，斷層破碎帶附近巖溶一般發(fā)育；灰?guī)r地區(qū)，斷層破碎帶附近巖溶一般發(fā)育；活動(dòng)性斷裂在新的地殼運(yùn)動(dòng)影響下，可能發(fā)生新活動(dòng)性斷裂在新的地殼運(yùn)動(dòng)影響下，可能發(fā)生新的位移，造成隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)（上下盤(pán)間）的錯(cuò)位的位移，造成隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)（上下盤(pán)間）的錯(cuò)位破壞。破壞。隧道圍巖分級(jí) 圍巖是指隧道開(kāi)挖后其周?chē)a(chǎn)生應(yīng)力重分布圍巖是指隧道開(kāi)挖后其周?chē)a(chǎn)生應(yīng)力重分布范圍內(nèi)的巖體，或指隧道開(kāi)挖后對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生范圍內(nèi)的巖體，或指隧道開(kāi)挖后對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的那部分巖體影響的那部分巖體(這里所指的巖體是土體與巖體這里所指的巖體是土體與巖體的總

39、稱(chēng)的總稱(chēng))。 修建隧道所遇到的地質(zhì)條件是千變?nèi)f化的，修建隧道所遇到的地質(zhì)條件是千變?nèi)f化的，從松散的流砂到堅(jiān)硬的巖石，從完整的巖體到極從松散的流砂到堅(jiān)硬的巖石，從完整的巖體到極破碎的斷裂構(gòu)造等，在不同的巖體中開(kāi)挖隧道后破碎的斷裂構(gòu)造等，在不同的巖體中開(kāi)挖隧道后巖體所表現(xiàn)出的形態(tài)是不同的。巖體所表現(xiàn)出的形態(tài)是不同的。 由于隧道工程所處的地質(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜，人們由于隧道工程所處的地質(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)不夠完善，所以至今隧道工程的對(duì)它的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)不夠完善，所以至今隧道工程的設(shè)計(jì)和施工仍多采用經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法，經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法的設(shè)計(jì)和施工仍多采用經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法，經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法的基礎(chǔ)是圍巖分類(lèi)。基礎(chǔ)是圍巖分類(lèi)。 國(guó)

40、內(nèi)圍巖分級(jí)方法有多種，但分級(jí)的原則基本相同，鐵路隧道的圍巖分級(jí)方法如下： 分級(jí)因素及其確定方法 圍巖分級(jí)因素：由巖石堅(jiān)硬程度與巖體完整程度兩個(gè)因素確定。 分級(jí)因素確定方法：巖石堅(jiān)硬程度與巖體完整程度采用定性劃分與定量指標(biāo)兩種方法確定。巖石類(lèi)別巖石類(lèi)別飽和單軸抗壓強(qiáng)度飽和單軸抗壓強(qiáng)度Rc(MPa)代表性巖石代表性巖石硬質(zhì)硬質(zhì)巖巖極硬巖極硬巖60花崗巖、閃長(zhǎng)巖、玄武巖等巖漿花崗巖、閃長(zhǎng)巖、玄武巖等巖漿巖；巖；硅質(zhì)巖、鈣質(zhì)膠結(jié)的礫巖及砂巖、硅質(zhì)巖、鈣質(zhì)膠結(jié)的礫巖及砂巖、石灰?guī)r、白云巖等沉積巖；片麻石灰?guī)r、白云巖等沉積巖；片麻巖、石英巖、大理巖、板巖等變巖、石英巖、大理巖、板巖等變質(zhì)巖質(zhì)巖硬巖硬巖30

41、60軟質(zhì)軟質(zhì)巖巖較軟巖較軟巖1530泥巖、頁(yè)巖、煤、石膏等沉積巖；泥巖、頁(yè)巖、煤、石膏等沉積巖；千枚巖、綠泥石片巖、云母片巖千枚巖、綠泥石片巖、云母片巖等變質(zhì)巖等變質(zhì)巖軟巖軟巖515極軟巖極軟巖5巖體完整程度的劃分巖體完整程度的劃分完整程度完整程度結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 面面 特特 征征結(jié)構(gòu)類(lèi)型結(jié)構(gòu)類(lèi)型巖體完整性指數(shù)（巖體完整性指數(shù)（Kv）完整完整結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面12組組, 以構(gòu)造型節(jié)理或?qū)用鏋橹饕詷?gòu)造型節(jié)理或?qū)用鏋橹? 密密閉型閉型巨塊狀整體結(jié)構(gòu)巨塊狀整體結(jié)構(gòu)Kv0.75較完整較完整結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面23組組, 以構(gòu)造型節(jié)理、層面為主以構(gòu)造型節(jié)理、層面為主, 裂裂隙多呈密閉型，部分為微張型，少有充填物隙多呈密閉型

42、，部分為微張型，少有充填物塊狀結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)0.75Kv0.55較破碎較破碎結(jié)構(gòu)面一般為結(jié)構(gòu)面一般為3組組, 以節(jié)理及風(fēng)化裂隙為主，以節(jié)理及風(fēng)化裂隙為主，在斷層附近受構(gòu)造影響較大，裂隙以微張型在斷層附近受構(gòu)造影響較大，裂隙以微張型和張開(kāi)型為主，多有充填物和張開(kāi)型為主，多有充填物層狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu), 塊石、塊石、碎石狀結(jié)構(gòu)碎石狀結(jié)構(gòu)0.55Kv0.35破碎破碎結(jié)構(gòu)面大于結(jié)構(gòu)面大于3組組, 多以風(fēng)化型裂隙為主，在斷多以風(fēng)化型裂隙為主，在斷層附近受構(gòu)造作用影響大，裂隙寬度以張開(kāi)層附近受構(gòu)造作用影響大，裂隙寬度以張開(kāi)型為主，多有充填物型為主，多有充填物碎石角礫狀結(jié)構(gòu)碎石角礫狀結(jié)構(gòu)0.35Kv0.15極破碎

43、極破碎結(jié)構(gòu)面雜亂無(wú)序，在斷層附近受斷層作用影結(jié)構(gòu)面雜亂無(wú)序，在斷層附近受斷層作用影響大，寬張裂隙全為泥質(zhì)或泥夾巖屑充填，響大，寬張裂隙全為泥質(zhì)或泥夾巖屑充填，充填物厚度大充填物厚度大散體狀結(jié)構(gòu)散體狀結(jié)構(gòu)Kv0.15級(jí)級(jí)別別巖體特征巖體特征土體特征土體特征圍巖彈性縱圍巖彈性縱波速度波速度Vp（km/s） 極硬巖，巖體完整；極硬巖，巖體完整；4.5 極硬巖，巖體較完整；極硬巖，巖體較完整； 硬巖，巖體完整硬巖，巖體完整3.54.5 極硬巖，巖體較破碎；硬巖或軟硬巖互層，巖體較極硬巖，巖體較破碎；硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；完整； 較軟巖，巖體完整較軟巖，巖體完整2.54.0極硬巖，巖體破碎；硬巖

44、，巖體較破碎或破碎；極硬巖，巖體破碎；硬巖，巖體較破碎或破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整或較破碎；軟巖，巖體完整或較完整或較破碎；軟巖，巖體完整或較完整具壓密或成巖作用的粘性土、具壓密或成巖作用的粘性土、粉土及砂類(lèi)土，一般鈣質(zhì)、粉土及砂類(lèi)土，一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)碎（卵）石土、大鐵質(zhì)膠結(jié)碎（卵）石土、大塊石土，黃土（塊石土，黃土（Q1、Q2）1.53.0軟巖，巖體破碎至極破碎；軟巖，巖體破碎至極破碎；極軟巖及極破碎巖（包括受構(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎帶極軟巖及極破碎巖（包括受構(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎帶）一般堅(jiān)硬、硬塑粘性土，潮一般堅(jiān)硬、硬塑粘性土，潮

45、濕的碎石土、粉土及黃土濕的碎石土、粉土及黃土（Q3、Q4）1.02.0受構(gòu)造影響很?chē)?yán)重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷受構(gòu)造影響很?chē)?yán)重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷層帶層帶軟塑狀粘性土、飽和的粉土、軟塑狀粘性土、飽和的粉土、砂類(lèi)土砂類(lèi)土10 （1）地下水的影響修正地下水的影響修正 地下水狀態(tài)分級(jí)地下水狀態(tài)分級(jí)級(jí)別級(jí)別狀態(tài)狀態(tài)滲水量滲水量L/（min10m）干燥或濕潤(rùn)干燥或濕潤(rùn)10偶有滲水偶有滲水1025經(jīng)常滲水經(jīng)常滲水25125 地下水影響圍巖級(jí)別修正：地下水影響圍巖級(jí)別修正： 干燥或濕潤(rùn)：不考慮地下水對(duì)圍巖級(jí)別的影響； 偶有滲水：、級(jí) 圍巖不考慮影響，、級(jí)圍巖分別降一級(jí)； 經(jīng)常滲水： 級(jí)圍巖分

46、別降一級(jí)。 （2）地應(yīng)力影響修正地應(yīng)力影響修正初始地應(yīng)力狀態(tài)評(píng)估初始地應(yīng)力狀態(tài)評(píng)估初始地應(yīng)初始地應(yīng)力狀態(tài)力狀態(tài)主要現(xiàn)象主要現(xiàn)象評(píng)估基準(zhǔn)評(píng)估基準(zhǔn)（Rc/max）極高應(yīng)力極高應(yīng)力1.硬質(zhì)巖：開(kāi)挖過(guò)程中有巖爆發(fā)生，有巖塊彈出，硬質(zhì)巖：開(kāi)挖過(guò)程中有巖爆發(fā)生，有巖塊彈出，洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性差。洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性差。42、軟質(zhì)巖：巖芯常有餅化現(xiàn)象，開(kāi)挖過(guò)程中洞壁、軟質(zhì)巖：巖芯常有餅化現(xiàn)象，開(kāi)挖過(guò)程中洞壁巖體發(fā)生剝離，位移極為顯著，甚至發(fā)生大位移，巖體發(fā)生剝離，位移極為顯著，甚至發(fā)生大位移，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，不易成洞。持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，不易成洞。高應(yīng)力高應(yīng)力1.硬質(zhì)巖：開(kāi)挖過(guò)程中可能

47、出現(xiàn)巖爆，洞壁巖體有硬質(zhì)巖：開(kāi)挖過(guò)程中可能出現(xiàn)巖爆，洞壁巖體有剝離和掉塊現(xiàn)象，新生裂縫較多，成洞性較差。剝離和掉塊現(xiàn)象，新生裂縫較多，成洞性較差。472、軟質(zhì)巖：巖芯時(shí)有餅化現(xiàn)象，開(kāi)挖過(guò)程中洞壁、軟質(zhì)巖：巖芯時(shí)有餅化現(xiàn)象，開(kāi)挖過(guò)程中洞壁巖體位移顯著，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，成洞性差。巖體位移顯著，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，成洞性差。 地應(yīng)力影響圍巖級(jí)別修正地應(yīng)力影響圍巖級(jí)別修正 極高應(yīng)力：、級(jí)圍巖分別降一級(jí)； 高應(yīng)力：、級(jí)圍巖分別降一級(jí)；圍巖分級(jí)雖然分為，但實(shí)際劃分時(shí)、 級(jí)均少見(jiàn)， 級(jí)一般輕易不會(huì)給出， 級(jí)只有遇到軟土及松散飽和砂土?xí)r才給，多在地鐵中遇到；除受構(gòu)造影響較大外，硬巖多為、級(jí)，軟巖多為級(jí)；破碎帶、褶皺核部多

48、為級(jí)；全風(fēng)化巖層及普通土多為級(jí)；地鐵工程的圍巖分級(jí)比較客觀，鐵路一般偏保守；分級(jí)受個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)等人為因素影響較大。 隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào) 隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法包括地質(zhì)分析法、物探法、超前地質(zhì)鉆探法、超前導(dǎo)坑法等，其中地質(zhì)分析法是地質(zhì)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)，物探法、鉆探法、超前導(dǎo)坑法等是利用物探、鉆探或超前導(dǎo)坑的手段獲取地質(zhì)信息，再經(jīng)過(guò)地質(zhì)分析解譯后進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)。 地質(zhì)分析法是利用常規(guī)地質(zhì)理論和地質(zhì)作地質(zhì)分析法是利用常規(guī)地質(zhì)理論和地質(zhì)作圖法，根據(jù)隧道已有勘察資料、地表補(bǔ)充圖法，根據(jù)隧道已有勘察資料、地表補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查資料、洞內(nèi)開(kāi)挖揭示地質(zhì)資料等，地質(zhì)調(diào)查資料、洞內(nèi)開(kāi)挖揭示地質(zhì)資料等，通過(guò)

49、地層層序?qū)Ρ取⒌貙臃纸缇€及構(gòu)造線通過(guò)地層層序?qū)Ρ取⒌貙臃纸缇€及構(gòu)造線地下和地表相關(guān)性分析、斷層要素與隧道地下和地表相關(guān)性分析、斷層要素與隧道幾何參數(shù)的相關(guān)性分析等，推測(cè)開(kāi)挖工作幾何參數(shù)的相關(guān)性分析等，推測(cè)開(kāi)挖工作面前方可能揭示的地質(zhì)情況，如地層巖性，面前方可能揭示的地質(zhì)情況，如地層巖性，地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)類(lèi)型、規(guī)模等。地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)類(lèi)型、規(guī)模等。（1）地質(zhì)理論知識(shí)地質(zhì)理論知識(shí)：地層巖石地層巖石： 巖漿巖力學(xué)強(qiáng)度高，工程條件好，但存在易風(fēng)化的問(wèn)題，巖漿巖力學(xué)強(qiáng)度高，工程條件好，但存在易風(fēng)化的問(wèn)題，特別是花崗巖的球狀風(fēng)化問(wèn)題；巖漿巖中巖脈問(wèn)題；部分特別是花崗巖的球狀風(fēng)化問(wèn)題；巖漿巖中巖脈問(wèn)題；

50、部分巖體可能存在放射性的問(wèn)題。巖體可能存在放射性的問(wèn)題。 沉積巖中灰?guī)r的巖溶問(wèn)題；泥、頁(yè)巖等軟巖的變形問(wèn)題沉積巖中灰?guī)r的巖溶問(wèn)題；泥、頁(yè)巖等軟巖的變形問(wèn)題（部分存在膨脹性問(wèn)題）；含煤地層的煤層、瓦斯問(wèn)題。（部分存在膨脹性問(wèn)題）；含煤地層的煤層、瓦斯問(wèn)題。 變質(zhì)巖中片巖、千枚巖等片理巖層沿片理方向的穩(wěn)定性問(wèn)變質(zhì)巖中片巖、千枚巖等片理巖層沿片理方向的穩(wěn)定性問(wèn)題；題； 特殊土中，軟土的沉降量大、承載力低問(wèn)題；濕陷性黃土特殊土中，軟土的沉降量大、承載力低問(wèn)題；濕陷性黃土的濕陷性問(wèn)題；鹽漬土的溶陷性、鹽脹性和腐蝕性問(wèn)題；的濕陷性問(wèn)題；鹽漬土的溶陷性、鹽脹性和腐蝕性問(wèn)題；凍土的凍融問(wèn)題；膨脹土的膨脹性問(wèn)題

51、；飽和粉土、砂土凍土的凍融問(wèn)題；膨脹土的膨脹性問(wèn)題；飽和粉土、砂土的地震液化問(wèn)題等。的地震液化問(wèn)題等。地質(zhì)構(gòu)造：地質(zhì)構(gòu)造： 褶皺、斷層帶巖體破碎；褶皺、斷層帶巖體破碎； 向斜核部富水，正斷層較逆斷層富水；向斜核部富水，正斷層較逆斷層富水； 褶皺、斷層發(fā)育部位巖溶往往較發(fā)育；褶皺、斷層發(fā)育部位巖溶往往較發(fā)育； 不同巖性接觸帶，如巖漿巖與沉積巖接觸帶，巖不同巖性接觸帶，如巖漿巖與沉積巖接觸帶，巖體一般破碎、富水；體一般破碎、富水； 緩傾或水平巖層的拱部穩(wěn)定問(wèn)題；緩傾或水平巖層的拱部穩(wěn)定問(wèn)題； 隧道與傾斜巖層小角度相交引起的順層偏壓導(dǎo)致隧道與傾斜巖層小角度相交引起的順層偏壓導(dǎo)致的邊墻不穩(wěn)問(wèn)題；的邊墻

52、不穩(wěn)問(wèn)題；地質(zhì)規(guī)律：地質(zhì)規(guī)律：巖溶發(fā)育規(guī)律：巖溶發(fā)育規(guī)律： 質(zhì)純層厚的灰?guī)r巖溶發(fā)育；質(zhì)純層厚的灰?guī)r巖溶發(fā)育； 可溶巖與非可溶巖接觸帶巖溶發(fā)育；可溶巖與非可溶巖接觸帶巖溶發(fā)育； 褶皺核部、斷層破碎帶附近巖溶發(fā)育；褶皺核部、斷層破碎帶附近巖溶發(fā)育； 傾角較陡的可溶巖地段，沿層面巖溶發(fā)育；傾角較陡的可溶巖地段，沿層面巖溶發(fā)育； 地面塌陷、地表水消失的地下相應(yīng)地段，巖地面塌陷、地表水消失的地下相應(yīng)地段，巖溶發(fā)育。溶發(fā)育。大型溶洞水體或暗河出現(xiàn)時(shí)的前兆： 巖體裂隙、溶隙間出現(xiàn)較多的鐵染銹或粘土； 巖層明顯濕化、軟化，或出現(xiàn)淋水現(xiàn)象； 小溶洞出現(xiàn)的頻率增加且多有水流、河沙或水流痕跡； 鉆孔中的涌水量劇增，

53、且?jiàn)A有泥沙或小礫石； 有嘩嘩的流水聲； 鉆孔中有涼風(fēng)冒出。 斷層破碎帶出現(xiàn)時(shí)的前兆： 巖體節(jié)理組數(shù)急劇增加； 巖層產(chǎn)狀變化大，出現(xiàn)揉皺等； 巖石強(qiáng)度明顯降低； 壓碎巖、碎裂巖、斷層角礫巖等的出現(xiàn)； 泥巖、頁(yè)巖等明顯濕化、軟化，或出現(xiàn)淋水和其他涌突水現(xiàn)象。人為坑洞積水出現(xiàn)時(shí)的前兆： 巖層明顯濕化、軟化，或出現(xiàn)淋水現(xiàn)象； 巖層裂隙有涌水現(xiàn)象； 開(kāi)挖工作面空氣變冷或發(fā)生霧氣； 有嘶嘶的水聲； 臨近煤層老窯積水的前兆是巖層中出現(xiàn)暗紅色水銹或滲水中掛紅。大規(guī)模塌方的前兆： 拱頂巖石開(kāi)裂，裂縫旁有巖粉噴出或洞內(nèi)無(wú)故塵土飛揚(yáng)； 支撐拱架變形或發(fā)生聲響； 拱頂巖石掉快或裂縫逐漸擴(kuò)大； 干燥圍巖突然涌水等。 煤

54、與瓦斯突出的前兆： 開(kāi)挖工作面巖層發(fā)生鼓裂； 瓦斯含量突然增大或忽高忽低； 工作面有移動(dòng)感； 工作面發(fā)出瓦斯強(qiáng)涌出的嘶嘶聲，同時(shí)帶有粉塵； 工作面附近，時(shí)常聽(tīng)到沉雷聲或悶雷聲。 （2）地質(zhì)作圖地質(zhì)作圖 通過(guò)地表或超前導(dǎo)洞揭露的地層層面、巖性接觸面、構(gòu)造面等結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀（走向、傾向、傾角），通過(guò)作圖法，推測(cè)其在地下、正洞出露的位置。 物探法包括彈性波法、電磁波法、電法、紅外探測(cè)法等，彈性波法包括TSP、TST、TRT、HSP等，其中目前應(yīng)用比較廣、大家公認(rèn)效果比較好的有TSP法（彈性波法）與地質(zhì)雷達(dá)法（電磁波法）。2.1、TSP法法（1）原理原理 TSP超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)是利用地震波在是利用地震波在不均勻地質(zhì)體中不均勻地質(zhì)體中產(chǎn)生的反射波特產(chǎn)生的反射波特性來(lái)預(yù)報(bào)隧洞掌性來(lái)預(yù)報(bào)隧洞掌子面前方及周?chē)用媲胺郊爸車(chē)R近區(qū)域的地質(zhì)臨近區(qū)域的地質(zhì)情況。該法屬多情況。該法屬多波多分量探測(cè)技波多分量探測(cè)技術(shù)，可以檢測(cè)出術(shù)，可以檢測(cè)出掌子面前方巖性掌子面前方巖性的變