工程地質幻燈片第1頁，課件共114頁，創作于2023年2月

二、工程活動與地質環境人類的工程活動都是在一定的地質環境中進行的。工程活動的地質環境，亦稱為工程地質條件，是指各項地質因素的綜合。①土和巖石的工程性質：②地質構造：③地形地貌：④水文地質條件：⑤不良的地質現象：⑥天然建筑材料：

第2頁，課件共114頁，創作于2023年2月地質環境對工程活動的制約是多方面的。如在開挖高邊坡時，忽視地質條件，可能引起大規模的崩塌或滑坡，在巖溶地區修建水庫，如不查明巖溶情況并采取適當措施，輕則蓄水大量漏失，重則完全不能蓄水，使建筑物不能正常使用。工程活動也會以各種方式影響地質環境。如房屋引起地基土的壓密沉降，橋梁使局部河段沖刷淤積發生變化等。在城市過量抽取地下水，可能導致大規模的地面沉降。三、工程地質學的研究方法

1.地質法：2.試驗方法：3.計算方法：

第3頁，課件共114頁，創作于2023年2月第一章造巖礦物與巖石地殼由各種各樣堅硬的巖石組成，礦物是構成各種巖石的最基本物質。礦物的成分、性質及其在各種因素作用下所發生的變化，都會對巖石的強度和穩定性產生影響。要分析了解巖石在各種自然條件下的變化，進而對巖石的工程性質作出評價，就必須首先從礦物開始。第一節造巖礦物礦物是組成巖石的基本單位，也是組成地殼的基本物質，它是在各種地質作用下形成的具有一定的化學成分和物理性質的單質和化合物。一、礦物的一般知識第4頁，課件共114頁，創作于2023年2月（1）原生礦物：（2）次生礦物：（3）變質礦物：二、礦物的物理性質（一）礦物的形狀1、有規則的外形和無規則的外形2、單個晶體的外形

圖1-1常見礦物的晶體形態a）正長石；b）斜長石；c）石英；d）角閃石；e）輝石；f）橄欖石；g）方解石；h）白云母；i）石膏；j）綠泥石；k）云母；l）黃鐵礦；m）石榴子石第5頁，課件共114頁，創作于2023年2月第6頁，課件共114頁，創作于2023年2月金剛石石墨第7頁，課件共114頁，創作于2023年2月3、集合體外形鐘乳狀第8頁，課件共114頁，創作于2023年2月鐘乳狀第9頁，課件共114頁，創作于2023年2月晶簇樁第10頁，課件共114頁，創作于2023年2月（二）礦物的光學性質1.顏色礦物的顏色是指礦物對可見光波的吸收作用所引起的。（1）自色：是礦物本身固有的顏色。（2）他色：是礦物混入了某些雜質所引起的，與礦物的本身性質無關。（3）假色：由于礦物內部的裂隙或表面的氧化薄膜對光的折射、散色所引起的。（條痕）2.光澤：是礦物表面對可見光的反射能力。（1）金屬光澤：（2）半金屬光澤：（3）非金屬光澤：3.透明度第11頁，課件共114頁，創作于2023年2月第12頁，課件共114頁，創作于2023年2月透明度是指礦物透過可見光波的能力，（1）透明的：（2）半透明的：（3）不透明的：（三）礦物的力學性質1.硬度硬度是指礦物抵抗刻劃、研磨的能力。2.解理解理是指礦物受打擊后常沿一定方向裂開，并形成光華平面的性質。

圖1-2方解石的三組解理圖1-3石英的貝殼狀斷口第13頁，課件共114頁，創作于2023年2月3.斷口礦物在外力打擊下，沿任意方向發生的不規則裂口稱為斷口。除具有以上性質外，有些礦物還具有一些特性，如方鉛礦具有脆性；自然銀具有延展性；云母具有彈性，磁鐵礦具有磁性等。第14頁，課件共114頁，創作于2023年2月

黑鎢和毒砂共生

第15頁，課件共114頁，創作于2023年2月黑鎢和水晶共生

第16頁，課件共114頁，創作于2023年2月重晶石梯華和水晶共生

第17頁，課件共114頁，創作于2023年2月水晶重疊石毒砂黃鐵礦共生

第18頁，課件共114頁，創作于2023年2月紫色螢石和水晶共生

第19頁，課件共114頁，創作于2023年2月水晶黑鎢黃鐵礦和螢石共生

第20頁，課件共114頁，創作于2023年2月紫色螢石和毒砂共生

第21頁，課件共114頁，創作于2023年2月水晶和紫色螢石共生

第22頁，課件共114頁，創作于2023年2月綠螢石方解石和黃鐵礦共生

第23頁，課件共114頁，創作于2023年2月水晶與黑鎢共生

第24頁，課件共114頁，創作于2023年2月鏡鐵礦和水晶

第25頁，課件共114頁，創作于2023年2月綠色螢石和方解石

第26頁，課件共114頁，創作于2023年2月苦瓜皮狀螢石伴有方鉛礦

第27頁，課件共114頁，創作于2023年2月白色絨毛狀石英晶體上生成葡萄狀紫色螢石

第28頁，課件共114頁，創作于2023年2月鏡鐵礦和水晶

第29頁，課件共114頁，創作于2023年2月鏡鐵礦和水晶

第30頁，課件共114頁，創作于2023年2月辰砂

第31頁，課件共114頁，創作于2023年2月水晶和閃鋅礦

第32頁，課件共114頁，創作于2023年2月八面體綠螢石表面呈細水重晶狀

第33頁，課件共114頁，創作于2023年2月貓眼石

第34頁，課件共114頁，創作于2023年2月祖母綠寶石（綠柱石）

第35頁，課件共114頁，創作于2023年2月毒砂和水晶

第36頁，課件共114頁，創作于2023年2月毒砂

第37頁，課件共114頁，創作于2023年2月鏡鐵礦和水晶

第38頁，課件共114頁，創作于2023年2月電氣石柱狀單晶

第39頁，課件共114頁，創作于2023年2月黑鎢和白水晶包黑色皮

第40頁，課件共114頁，創作于2023年2月金剛石

第41頁，課件共114頁，創作于2023年2月黃金礦塊

第42頁，課件共114頁，創作于2023年2月黃鐵礦和水晶

第43頁，課件共114頁，創作于2023年2月閃鋅礦

第44頁，課件共114頁，創作于2023年2月黃鐵礦

第45頁，課件共114頁，創作于2023年2月方鉛礦

第46頁，課件共114頁，創作于2023年2月自然金

第47頁，課件共114頁，創作于2023年2月自然鉑

第48頁，課件共114頁，創作于2023年2月自然硫

第49頁，課件共114頁，創作于2023年2月自然砷

第50頁，課件共114頁，創作于2023年2月自然銅

第51頁，課件共114頁，創作于2023年2月

第二節巖石巖石是地殼發展過程中，由一種或多種礦物組成的，具有一定規律的集合體。（見下頁圖）有單礦巖和復礦巖。按其成因可將地殼的巖石分為三大類：巖漿巖、沉積巖和變質巖。一、巖漿巖（火成巖）巖漿巖是由巖漿冷凝形成的巖石。（見下頁圖）依冷凝成巖漿巖的地質環境的不同，將巖漿巖分三大類：（1）深成巖：（2）淺成巖：（3）噴出巖：

第52頁，課件共114頁，創作于2023年2月第53頁，課件共114頁，創作于2023年2月第54頁，課件共114頁，創作于2023年2月第55頁，課件共114頁，創作于2023年2月巖漿巖的產狀可以反映巖體空間位置與圍巖的相互關系及其形態特征。巖漿巖產狀大致有下列幾種（如圖1-4所示）。

圖1-4巖漿巖的產狀第56頁，課件共114頁，創作于2023年2月第57頁，課件共114頁，創作于2023年2月（1）巖基：（2）巖株：（3）巖盤：（4）巖床：（5）巖脈：（一）巖漿巖的礦物成分及化學成分組成巖漿巖的礦物根據顏色可分為淺色礦物和深色礦物兩類巖漿巖的礦物成分是巖漿化學成分的反映。巖漿的化學成分相當復雜，但含量高，對巖石的礦物成分影響最大的是SiO2，根據SiO2的含量，巖漿巖可分下面幾類：第58頁，課件共114頁，創作于2023年2月（1）酸性巖類：（2）中性巖類：（3）基性巖類：（4）超基性巖類：（二）巖漿巖的結構與構造1.結構巖漿巖的結構是指組成巖石的礦物的結晶程度、晶粒大小、形狀及其相互結合的情況。（1）全晶質結構：巖石全部由結晶的礦物顆粒組成（如圖1-5所示）。粗粒結構(>5mm)中粒結構(5-2mm)細粒結構(2-0.2mm)微粒結構(<0.2mm)第59頁，課件共114頁，創作于2023年2月圖1-5巖漿巖按結晶程度劃分的三種結構1—全晶質結構；2—半晶質結構；3—非晶質結構巖石中的同一種主要礦物，其結晶顆粒如大小懸殊，則稱為似斑狀結構。（2）半晶質結構：巖石全部由結晶的礦物顆粒和部分細晶的玻璃質組成（如圖1-5所示）。（3）非晶質結構：第60頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.構造巖漿巖的構造是指礦物在巖石中的組合方式和空間分布情況。（1）塊狀構造：（2）流紋狀構造：（3）氣孔狀構造：（4）杏仁狀構造：

（三）巖漿巖的分類和常見的巖漿巖1.巖漿巖的分類

第61頁，課件共114頁，創作于2023年2月第62頁，課件共114頁，創作于2023年2月二、沉積巖由沉積物固結變硬而形成的巖石就是沉積巖。沉積巖占地殼巖石總體的5%，它是三大巖石中在地表分布最廣泛的，占地殼表面積的75%。沉積巖的形成有兩種途徑：一是在地表條件下，由風化作用或火山作用的產物經機械搬運、沉積、固結成巖，以這種方式形成的沉積巖稱碎屑巖。二是在地表常溫、常壓條件下由水溶液沉淀而形成化學巖，然而自然界大多水盆地化學沉淀過程中都有生物參與，所以通常又稱生物化學巖。（一）沉積巖的物質組成1.碎屑物質2.粘土礦物3.化學沉積礦物4.有機質及生物殘骸5.膠結物第63頁，課件共114頁，創作于2023年2月（二）沉積巖的結構與構造1.沉積巖的結構.（1）碎屑結構按碎屑粒徑的大小，可分為：①礫狀結構碎屑粒徑大于2mm。碎屑形成后未經搬運或搬運不遠而留有棱角者，稱為角礫狀結構；碎屑經過搬運呈渾圓狀或具有一定磨圓度者，稱為礫狀結構。②砂質結構碎屑粒徑介于2~0.05mm之間。③粉砂質結構：碎屑粒徑介于0.05~0.005mm。按膠結物的成分，可分為：①硅質膠結②鐵質膠結③鈣質膠結④泥質膠結第64頁，課件共114頁，創作于2023年2月（2）泥質結構（3）結晶結構（4）生物結構2.沉積巖的構造沉積巖的構造是指其組成部分的空間分布及其相互間的排列關系。沉積巖最主要的構造是層理構造。層理分為各種不同的形態類型，如常見的有水平層理（如圖1-8a所示）斜層理（如圖1-8b所示），交錯層理（如圖1-8c所示）等。

abc

圖1-8層理類型

（a）水平層理；（b）斜層理；（c）交錯層理第65頁，課件共114頁，創作于2023年2月層與層之間的界面稱為層面。在層面上有時可以看到波痕、雨痕及泥面干裂的痕跡。上下兩個層面成分基本相互一致的巖石，稱為巖層。它是層理最大的組成單位。一個巖層上下層面之間的垂直距離稱為巖層的厚度。（如圖1-9所示）。

圖1-9巖層的幾種形態（a）正常層；（b）夾層；（c）變薄；（d）尖滅；（e）透鏡體在沉積巖中還可看到化石沉積巖的層理構造、層面特征和含有化石是沉積巖在構造上區別于巖漿巖的重要特征。（三）沉積巖的分類及常見的沉積巖第66頁，課件共114頁，創作于2023年2月第67頁，課件共114頁，創作于2023年2月第68頁，課件共114頁，創作于2023年2月第69頁，課件共114頁，創作于2023年2月三、變質巖變質巖的成因地殼中的原巖受到溫度、壓力及化學活動性流體的影響，在固體狀態下發生劇烈變化后形成的新的巖石稱變質巖（如圖1-10所示）。圖1-10變質巖的類型示意圖1-動力變質巖；2、3-接觸變質巖；4-區域變質巖第70頁，課件共114頁，創作于2023年2月（二）變質作用的主要類型1.接觸變質作用2.動力變質作用3.區域變質作用（三）變質作用的因素1.高溫：2.高壓：3.新的化學成分的加入（四）變質巖的主要特征1.礦物成分：2.結構：（1）變晶結構：第71頁，課件共114頁，創作于2023年2月（2）變余結構：（3）碎裂結構：3.構造變質巖的構造是指巖石中礦物在空間排列關系的外貌特征。（1）片理狀構造①板狀構造：②千枚狀構造：③片狀構造：④片麻狀構造：（2）塊狀構造（五）變質巖的分類及常見的變質巖第72頁，課件共114頁，創作于2023年2月變質巖根據其構造特征分為：片理狀巖石類和塊狀巖石類，（表1-5）。第73頁，課件共114頁，創作于2023年2月四、三大巖類的區別及鑒別方法（一）三大巖類的區別上述三大巖類，由于成因不同，因而其物質組成、結構及構造也各不相同，為便于鑒別及掌握，將其主要區別列于表1-6中。三大類巖石的區別表1-6巖類地質特征巖漿巖沉積巖變質巖主要礦物成分全部為巖漿中析出的原生礦物，成分復雜，但較穩定。淺色的礦物有石英、長石、白云母等，深色的礦物有黑云母、角閃石、輝石、橄欖石等

次生礦物占主要地位，成分單一，一般多不固定。常見的有石英、長石、白云母、方解石、白云石、高嶺土等

除具有變質前原來巖石的礦物，如石英、長石、云母、角閃石、輝石、方解石、白云母、高嶺土等外，尚有經變質作用的礦物，如石榴子石、滑石、綠泥石、蛇紋石

結構以結晶粒狀、斑塊結構為特征

以碎屑、泥質及生物碎屑結構為特征。部分為成分單一的結晶結構，但肉眼不易分辨

以變晶結構等為特征構造具塊狀、流紋狀、氣孔狀、杏仁狀構造

具層理構造多具片理構造成因直接由高溫熔融的巖漿經巖漿作用而形成

主要由先成巖石的風化產物，經壓密、膠結、重結晶等成巖作用而形成

由先成的巖漿巖、沉積巖和變質巖，經變質作用而形成

第74頁，課件共114頁，創作于2023年2月（二）三大巖類的肉眼鑒別1.巖漿巖的鑒別方法（1）先看巖石整體顏色的深淺。（2）分析巖石的結構和構造。（3）分析巖石的主要礦物成分，確定巖石的名稱。2.沉積巖的鑒別方法鑒別沉積巖時，可以先從觀察巖石的結構開始，結合巖石的其他特征，先將所屬的大類分開，然后再作進一步分析，確定巖石的名稱。（1）碎屑巖

（2）粘土巖

（3）化學巖

第75頁，課件共114頁，創作于2023年2月3.變質巖的鑒別方法鑒別變質巖時，可以先從觀察巖石的構造開始。根據構造，首先將變質巖區分為片理構造和塊狀構造的兩類。然后可進一步根據片理特征和主要礦物成分，分析所屬的巖類，確定巖石的名稱。第76頁，課件共114頁，創作于2023年2月

粗粒輝長巖花崗巖第77頁，課件共114頁，創作于2023年2月流紋巖，屬于酸性噴出巖。安山巖，屬于中性噴出巖。玄武巖，屬于基性噴出巖。

第78頁，課件共114頁，創作于2023年2月黃色砂巖第79頁，課件共114頁，創作于2023年2月石英礫巖第80頁，課件共114頁，創作于2023年2月

大理巖片狀片麻巖

第81頁，課件共114頁，創作于2023年2月板巖第82頁，課件共114頁，創作于2023年2月

砂巖石英巖

第83頁，課件共114頁，創作于2023年2月

糜棱巖

第84頁，課件共114頁，創作于2023年2月第85頁，課件共114頁，創作于2023年2月Marble大理巖第86頁，課件共114頁，創作于2023年2月Non-foliatedmetamorphicrocksQuartzite石英巖Marble大理巖第87頁，課件共114頁，創作于2023年2月三葉蟲化石展示

第88頁，課件共114頁，創作于2023年2月恐龍化石展示

第89頁，課件共114頁，創作于2023年2月第90頁，課件共114頁，創作于2023年2月第91頁，課件共114頁，創作于2023年2月第92頁，課件共114頁，創作于2023年2月世界上第一枚翼龍胚胎化石

第93頁，課件共114頁，創作于2023年2月第94頁，課件共114頁，創作于2023年2月魚類化石展示

第95頁，課件共114頁，創作于2023年2月第96頁，課件共114頁，創作于2023年2月第97頁，課件共114頁，創作于2023年2月昆蟲標本展示第98頁，課件共114頁，創作于2023年2月第99頁，課件共114頁，創作于2023年2月琥珀

第100頁，課件共114頁，創作于2023年2月蕨類化石展示

第101頁，課件共114頁，創作于2023年2月第三節巖石的工程地質性質巖石的成因及類型，巖石不僅是地形地貌、地質構造的基礎，而且還是人類工程建筑的載體和原料，它的工程性對建筑物有極大的影響。一、巖石物理性質的常用指標（一）巖石的密度（ρ）ρ=G/Vρd=Gs/V

γsαt=(Gs+Gw)/V（二）巖石的相對密度（Δ）

Δ=GS/VSρW

第102頁，課件共114頁，創作于2023年2月（三）巖石的孔隙率（n）與孔隙比（e）n=VV/V×100%e=VV/Vs二、巖石的水理性質巖石的水理性質是指巖石與水相互作用時所表現的性質，包括吸水性、軟化性和抗凍性。（一）巖石的吸水性巖石在一定試驗條件下的吸水性能稱巖石吸水性。吸水率（W2）是指巖石在常壓下所吸入水分的質量Gw1與干燥巖石質量GS的比值：W2=Gw1/Gs×100%（二）巖石的透水性第103頁，課件共114頁，創作于2023年2月巖石能被水透過的性能稱巖石透水性。巖石透水性可用滲透系數（k）衡量。（三）巖石的溶解性巖石的溶解性是指巖石溶解于水的性質，常用溶解度或溶解速度表示。（四）巖石的軟化性巖石受水的浸泡作用后，其力學強度和穩定性趨于降低的性能，稱巖石的軟化性。巖石軟化性大小常用軟化系數來衡量。η=Rw/RC（五）巖石的抗凍性巖石抵抗凍融破壞的能力稱巖石的抗凍性。第104頁，課件共114頁，創作于2023年2月強度損失率指凍融前后飽和巖樣抗壓強度之差值與凍融前飽和抗壓強度比值。質量損失率指凍融試驗前后干試件的質量差與試驗前干試件質量的比值。三、巖石的力學性質巖石的力學性質指巖石在各種靜力、動力作用下所表現的性質，主要包括變形和強度。巖石在外力作用下，首先是變形，當外力繼續增加，達到或超過某一極限時，便開始破壞。巖石的變形與破壞是巖石受力后發生變化的兩個階段。（一）巖石的變形指標1．彈性模量第105頁，課件共114頁，創作于2023年2月Ee=σ/εe2．變形模量E0=σ/(ε0+εe)3．泊松比

μ=εx/εy（二）巖石的強度指標巖石抵抗外部荷載而不破壞的能力稱巖石強度。1．抗壓強度

R=P/A2．抗拉強度

σL=P/A3．抗剪強度（τ）抗剪強度第106頁，課件共114頁，創作于2023年2月

τ=σ·tanφ抗切強度τ=c抗剪斷強度

τ=σ·tanφ+c四、影響巖石工程性質的主要因素影響巖石工程性質的主要因素可歸納為兩方面：一是由巖石自身的內在條件所決定，如巖石的礦物成分、結構、構造等；另一方面是來自巖石的外部客觀因素的影響，如水的影響和風化作用等。（一）礦物成分輝長巖的比重比花崗巖大，石英巖的抗壓強度比大理巖要高得多。第107頁，課件共114頁，創作于2023年2月（二）結構一類是晶質連結的巖石，如大部分巖漿巖、變質巖和一部分沉積巖；另一類是由膠結物連接的巖石，如大部分沉積巖。結晶連接是由巖漿冷凝或溶液中結晶或重結晶形成的。