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工程地质测绘技术方法(第一稿)






一、工程地质测绘的概念 工程地质测绘是工程地质勘察中一项最重要最基本的勘察方法,也是诸勘察工作中走 在前面的一项勘察工作。它是运用地质、工程地制裁理论对与工程建设有关的各种地质现 象进行详细观察和描述,以查明拟定建筑区内工程地质条件的空间分布和各要素之间的内 在联系,并按照精度要求将它们如实地反映在一定比例尺的地形设计图上。配合

工程地质 勘探、试验等所取得的资料编制成工程地质图,作为工程地质勘察的重要成果提供给建筑 物规划、设计和施工部门参考。 在切割强烈的基岩裸露山区,很好地进行工程地质测绘,就有可能较全面地阐明该区 的工程地质条件,得到岩土工程地质性质的形成和空间变化的初步概念,判明物理地质现 象和工程地质现象的空间分布、形成条件和发育规律。即使在为第四系覆盖的平原区,工 程地质测绘也仍然有着不可忽视的作用,只不过这时的测绘工作重点应放在研究地貌和松 软土上。由于工程地质测绘能够在较短时间内查明广大地区的工程地质条件而费资不多, 在区域性预测和对比评价中能够发挥重大作用,在其它工作配合下能够顺利地解决建筑区 的选择和建筑物的合理配置等问题,所以在工程设计的初期阶段,它往往是工程地质勘察 的主要手段。 通过工程地质测绘对地面地质情况有了深入了解、对地下地质情况有了较准确的判 断,初步掌握了某些地质规律和需要研究的问题,这就为进行其它类型的勘察工作奠定了 基础,使进行这些工作的范围更集中、目的更明确,从而必然会节省勘察工作量、提高勘 察工作的效率。 根据研究内容的不同,工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘两种。综合性工 程地质测绘是对工作区内工程地质条件的各要素全面研究并进行综合评价,为编制综合工 程地质图提供资料;专门性工程地质测绘是为某一特定建筑物服务的,或者是对工程地质 条件的某一要素进行专门研究以掌握其变化规律,为编制专用工程地质图或工程地质分析 图提供依据。无论那种工程地质测绘都是为建筑物的规化、设计和施工服务的,都有其特 定的研究目的,因此在测绘中主要是围绕着建筑物的要求对各种地制裁现象进行详细的观 察描述,而对那些与建筑物无关的地质因素则可以粗略一些甚至不予注意,这是与其它地 质测绘的重要区别。例如,在沉积岩分布区应着重研究软弱岩层和次生泥化还将夹层的分 布、层位、厚度、性状、接角关系,可溶岩类的岩溶发育特征等;在岩浆岩分布区,侵入 岩的边缘接触带、平缓的原生节理、岩脉及风化壳的发育特征,喷出岩的喷发间断面、凝 灰岩及其泥化情况、高强度玄武岩中的气孔等则是主要的研究内容;在变质岩分布区萁主 要的研究对象则是软弱变质岩带和夹层等。 工程地质测绘对各种有关地制裁现名胜的研究除要阐明其成因和性质外,还要注意定 量指针的取得。 如断裂带的宽度和构造岩的改善, 软弱夹层的厚度和性状、 地下水位标高、 裂隙发育程度、 物理地质现象的规模、 基岩埋藏深度等, 以作为分析工程地质问题的依据。 对与建筑物关系密切的不良地质现象还要详细的研究其发生发展过程及其对建筑物和地 质环境的影响程度。 为满足具体工程建筑物的设计、施工对工程地质条件的详细要求,工程地质测绘常采
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用大比例尺的专门性测绘。 二、工程地质测绘的研究内容 工程地质测绘是为工程建设服务的,自始至终应以反映工程地质条件和预测建筑物与 地质环境的相互作用为目的,深入地研究建筑区内工程地质条件的各个要素。 1、工程地质测绘中对岩土的研究 岩土是工程地质条件最基本的要素,产生各种地质现象的物质基础。它当然是工程地 质测绘的主要研究内容。 目前在工程地质测绘特别是小比例尺的工程地质测绘中对岩土的研究仍多采用地质 学的方法,划分单位也与一般地质测绘基本相同。但在建筑物分布地区内的小面积大比例 尺工程地质测绘中,可能遇到的地层常常只是一个“统”、阶“甚至是一个”带“,此时 就必须根据岩土工程地质性质差异作进一步划分才能满足要求。特别是砂岩中的泥岩、石 灰岩中的泥灰岩、玄武岩中的凝灰岩等夹层对建筑物的稳定和防渗有重大影响,常会构成 坝基潜在的滑移控制面,更要突出地反映出来,这是工程地质测绘与其它地质测绘的一个 重要区别。 工程地质测绘对岩土的研究其特点还表现在既要查明不同性质岩土在地壳表层的分 布岩性变化和它们的成因,也要测定它们的物理力学性质指标,并预测它在建筑物作用下 的可能变化。这就必须把岩土的研究建立在地质历史成因基础上才能达到目的。在地质构 造生产简单、岩相变化复杂的特定条件下,岩相分析法对查明岩土的空间分布是行之有效 的。 在查明岩土成因和分布的基础上还应根据野外观察和采取简易现场测试方法来获得 的物理力学指标,初步判断岩土与建筑物相互作用时的性能。通过这种判断应分出那些能 产生严重变形以致危及建筑物安全的岩土,即使这类岩土是很薄的夹层、透镜体、或是裂 隙中的充填物也不能忽视。 2、工程地质测绘中对地质结构的研究 地质结构一词的含义是比较广泛的,有关岩土结构等内容在先修课程中已有论述,这 里着重讨论对地质构造条件的研究。 地质构造特别是新构造运动与活断层是决定区域稳定性的首要因素,所以修建大型水 工建筑物和核电站等极重要建筑物时,就必须在很大范围内研究活断层和地震危险性,例 如核电站选场,一般就要求在场地周围半径为 300km 的范围内进行研究。要预测大型水库 存蓄水后能否诱发地震,也需要在库存区广大范围内研究地质构造,鉴别是否有区域性活 断层存在,并研究它们的错动方式和现代构造应力场。其次,地质构造限定了各种性质不 同的结构面的空间分布、破坏了岩体的均一性和完整性。然而,岩体中各种结构面的空间 位置和岩体的不均一性既取决于构成岩石的性质也取决于地质构造,所以要选出岩性均一 完整的优良建筑场地,就必须深入地研究建筑区的地质构造掌握构造发育的基本特征,特 别是在地质构造复杂的山区修建水工建筑物和地下洞室等大型工程时,就更需要进行详细 的地质构造研究。在选定建筑场地内评价岩体的稳定性也需要研究地质构造才能判明岩体 的结构特征,和各种不连续面的发育程度及其相互组合关系。此外,地质构造还控制着地 貌、水文地质条件、特殊工程地质现象的发育和分布。所以地质构造常常是工程地质测绘 研究的重要对象。
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在工程地质测绘中研究地质构造既要运用地质力学的原理和方法,也要进行地质历史 分析,这样才能查明各种结构面的力学组合和历史演化规律;既要对褶曲、断层等构造形 迹进行研究,也要重视节理、裂隙等小构造的研究。断层破坏了岩体的完整性和连续性对 建筑物影响最大,当然应是研究的重点,研究断裂带宽度及充填胶结情况、构造岩的性状 及分带,断层的活动性及与建筑物的相对关系。 实践证明,结合工程布置和地质条件选择有代表性的地段进行详细的节理裂隙统计, 以便使岩体结构定量化是有重要意义的。 其统计研究的内容包括: 裂隙的产状和延伸情况, 在不同构造部位和岩性中的变化情况,裂隙发育程度,裂隙特征及开口宽度,充填物的成 因、性质和充填胶结程度,最后还应判明各组裂隙的成因和力学性质。对其中的缓倾角裂 隙更要注意研究。 3、工程地质测绘中对地貌的研究 地貌是岩性、地质构造和新构造运动的综合反映,也是近期外动力地质作用的结果。 所以研究地貌就有可能判明岩性(如软弱夹层的部位)、地质构造(如断裂带的位置)、 新构造运动的性质和规模、表层沉积物的成因和结构,据此还可了解各种外动力地质作用 (如滑坡、岩溶等)的发育历史、河流发育史等等。相同的地貌单元其工程地质特征相似, 并以地貌作为工程地质分区的基础。例如一个洪积扇可分为上部、中部和下部三个区来研 究其工程地质特征。上部由砾石、卵石和漂石组成,强度高,压缩性小,为工业民用建筑 的良好地基,但孔隙大、透水性强,若建水工建筑物则会产生严重渗漏;中部以砂土为主, 开挖基坑时要特别注意细砂土的渗透稳定问题;下部为砂粘土过渡及主要为粘性土地带, 地形平缓地下水埋藏浅,且往往有溢出泉和沼泽分布,形成泥炭层,强度低,压缩性 大。 在中小比例尺工程地质测绘中研究地貌时,应以大地构造、岩性和地质结构等方面的 研究为基础,并与水文地质条件和物理地质现象的研究联系起来,着重查明地貌单元的成 因类型和形态特征,各个成因类型的分布高程及其变化、物质组成和覆盖层的厚度,以及 各地貌单元在平面上的分布规律。 大比例尺工程地质测绘中,则应侧重于与工程建筑物的布置、基础类型、上部结构型 式等直接有关的微地貌的研究。 4、工程地质测绘中对水文地质条件的研究 工程地质测绘中研究水文地质条件的主要目的在于研究地下水的赋存与活动情况,为 评价由此导致的工程地质问题提供资料。例如兴建水库,研究水文地质条件为评价坝址、 水库的渗漏问题提供依据;结合工业与民用建筑的修建而研究地下水的埋深和侵蚀性等, 是为判明其对基础砌置深度和基坑开挖等的影响提供资料;修建道路时,研究地下水的埋 深和毛细上长高度,是为了预测产生冻胀的可能性;研究岩溶水的交替条件,是为了判明 岩溶的发育程度和分布规律;研究孔隙水的渗透系数,是为了判明产生渗透稳定问题的可 能性等等。 在工程地质测绘中对水文地质条件的研究也应从地层岩性、地质构造、地貌特征和地 下水露头的分布性质、水质、水量等入手,查明含水、透水层和相对隔水层的数目、层位, 地下水的埋藏条件,各含水层的富水程度和它们之间的水力联系,各相对隔水层的可靠 性。
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泉、井等地下水的天然和人工露头以及地表水体的研究,有利于阐明测区的水文地质 条件。故在工程地质测绘中除对这些水点进行普查处,对其中有代表性的和对工程有密切 关系的水点,还应进行详细研究,必要时还应取水样进行水质分析,并布置适当的长期观 测点以了解其动态变化。 5、工程地质测绘中对物理地质现象的研究 在工程地质测绘中研究物理地质现象,一方面是为了阐明建筑区是否会受到现代物理 地质作用的威胁;另一方面是研究物理地质现象有助于预测工程地质作用。研究物理地质 现象要以岩性、地质构造、地貌和水文地质条件的研究为基础,着重查明各种物理地质现 象的分布规律和发育特征,鉴别其形成时期,分析其产生原因和形成机制,追索其发育历 史和发展、演变的趋势,以判明其目前所处的状态及其对建筑物和地质环境的影响。 6、工程地质测绘中对工程地质现象的研究 在某一地质环境内已修建的任何建筑物都应被看作为一项重要的原型试验,研究该建 筑物是否“适应”这样的地质环境,往往可以得到很多用勘探、试验手段所未能得到的在 理论和实践上都极有价值的资料。通过这种研究就可以划分出稳定性不同的地段,了解使 建筑物受到损害的各种工程地质作用的发展情况、判明工程地质评价的正确性等。所以对 建筑区已有建筑物的调查、研究勘察兴建后所产生的工程地质现象,乃是工程地质测绘所 特有的工作内容。 在对已有建筑物进行调查时,不能限于研究个别已受影响的建筑物,而应调查区内所 有的建筑物。研究技术文献了解建筑物的结构特征;观察描述建筑物的变形特征并绘制成 草图;通过直接观察和查阅以往的勘探资料、施工编录或通过访问调查,判明建筑物所处 的地质环境。根据建筑物的结构特征、所处的地质环境、出现的变形现象,结合长期观测 资料,便可判定建筑物变形的原因。然后分以下四种情况进行具体分析。 (1)、建筑物位于不良地质环境内并有变形标志。此时应查明不良地质因素在什么 条件下有害于哪一类建筑物,并调查各种防护措施的有效性,以便寻求更有效的防护措 施。 (2)、建筑物位于不良地质环境内但无变形标志。此时应查清是否由于有了特殊结 构或是以往对工程地质条件作了过低的评价。这些资料对建筑地区的合理利用和建筑物的 结构设计以及防护措施的选择都有重要意义。 (3)、建筑物位于有利的地质环境内但有变形标志。这时就必须首先查明是否由于 建材质量或工程质量不良而造成,以证实分析自然历史因素所得的工程地质结论是否正 确。通过这种分析往往可以发现施工方法和施工组织方面的缺陷。否则就需要进一步研究 地质条件,看是否有某些隐蔽的不良地质因素存在。 (4)、建筑物位于有利的地质环境内也无变形标志。在这种情况下亦需要研究这些 建筑物是否采取了特殊结构以致把某些不良地质因素隐蔽起来了。通过以上的调查分析, 就可以更加具体而正确地评价建筑区的工程地质条件,预测建筑物兴建后发生变形的程 度,以采取合理的防护措施。所以有的研究者认为,应把建筑物调查作为工程地质测绘中 一项特殊的工作内容。

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三、工程地质测绘的方法和程序 工程地质测绘的方法和一般地质测绘的方法相同。沿一定的测绘路线作沿途观察,在 关键的点上进行详细观察和描述。观察线的布置应以最短的路线观察到最多的工程地质要 素和现象为原则。范围较大的中小比例尺工程地质测绘,一般以穿越岩层走向或地貌、物 理地质现象单元来布置观察路线,以便能较准确地圈定各工程地质单元的边界。 在工程地质测绘过程中,最重要的是要把点和点、线于线之间所观察到的现象联系起 来,克服只孤立地在各个点上观察而不作沿途连续观察和不及时对观察到的现象进行综合 分析的偏向。同时还要将工程地质条件和拟进行的工程活动的特点联系起来,以便能确切 地预测工程地质问题的性质和规模。此外,还应在测绘过程中收集的实际资料和各种界线 如实地反映在手图上,并逐日清绘于室内底图上进行必要的补充观察以提高测绘的质量。 工程地质测绘的程序和其它的地质测绘工作相同。首先在室内查阅已有的研究资料, 明确本次测绘需要重点研究的问题并编制出工作计划,而后进行航卫片的解释,对区域工 程地质条件做出初步的总体评价,判明工程地质条件各因素的一些标志。进而进行现场踏 勘选定测绘标准剖面的位置。测绘地质剖面掌握岩层层序、岩性特征、接触关系以及各类 岩土的工程地质特征,以确定分层原则、单位和标准层;测制地貌剖面以便划分地貌单元 和各单元的特征。完成了以上工作后才进行面积测绘。 四、航卫片和陆地摄影在工程地质测绘中的应用 航卫照片、 卫星照片和陆地摄影照片, 真实地、 集中地反映了较大范围内的岩土类型, 地质结构、地貌、水文地质条件和物理地质现象,详细判释研究能给人一个宏观的总体认 识。近年来国内外都已经渐渐将其应用于工程地质测绘,特别是用于研究区域稳定性、道 路选择和滑坡等不良现象,实践证明效果是良好的。尤其是在人烟稀少、交通不便的偏远 山区进行工程地质测绘,运用航卫片就更有特殊的意义,它能起到减少测绘工作量、提高 测绘精度和速度的作用,值得进一步推广。 卫片、航片和陆地摄影像片都是按照一定的比例尺缩小了的自然景观的综合立体影像 图。各种不同的地质体和地质现象由于有不同的产状、结构和物理化学性质,并受到内外 营力的不同形式、不同程度的改造,形成各式各样的自然景观,这些自然景观虽然都是表 现现象却都包含有一定的地质内容。而这些自然景观的直接映象就是相片上的色调、各具 特点的形态影像,因此影像中就包含着吩咐的地质现象。能区分出不同的地质体或地质现 象间地质信息的差别,就能在相片上划分出地质体或地质现象。所以带有地质信息的各种 影像特征也就是结实标志,如色调、形状、形式、结构、阴影等。作为直接影像的相片能 客观、全面而准确地反映出地表的自然景观,不但可以直接解释地质现象而且准确性也远 优于地形图。 卫片视域广阔,能将大范围内的地质现象联系起来综合分析,对查明和评价区域稳定 性有重要的意义,特别是对查明活断层更能收到良好的效果。 航片主要是用作大中比例尺工程地质测绘的底图,以迅速而较准确地查明建筑区的工 程地质条件;航片对研究崩塌、滑坡、泥石流、地震砂土液化、流动沙丘等物理地质想象 也很有效,可以较迅速地判定各种不稳定地段,并可以用以对某些地质作用的发展进行监 测。

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陆地摄影相片是以摄影经纬仪或立体照相机拍摄的,也成立体形式。这种相片可以把 距离相机数十米至数百米范围内有地质细节精确地记录下来,并可以将相片转绘成详细的 地质图,用以表示这部分岩体的结构细节。故用基坑编录最为理想。 必须指出,由于自然景观回随气候、地形、植被等因素而变化,所以好多地质信息也 回随地而异,因此相片的判释必须与室地观察互相配合、互相应证才能收到良好的效果, 而决不能用相片判释代替必要的地面工作。相片的判释工作最好成绩是从有地质资料大地 区开始,然后逐渐外推。

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第一章

岩土基础

内容提要: 本章主要对岩石与土的工程地质分类及野外鉴别作了概述。通过本章的学习,使学生 了解岩土方面的相关知识,掌握岩土野外鉴别方法,也为后续相关内容的学习打下一定的 基础。

第一节

岩石的分类

一、按成因分类 岩石由一种或多种矿物组成。岩石按成因可分为:岩浆岩(火成岩) 、沉积岩(水成 岩)和变质岩三大类。 岩石的形貌特征: 岩石的结构:矿物的结晶程度,颗粒大小、形状及彼此 间的组合方式。 岩石的构造:矿物集合体之间排列及充填方式 其中:岩浆岩—块状构造 沉积岩—层状构造 变质岩—片理构造 矿物成分、结构和构造特征是识别岩石类型的主要依据 (一) 、岩浆岩 岩浆在向地表上升过程中,由于热量散失逐渐经过分异等作用冷凝而成岩浆岩。在地 下冷凝的称侵入岩;喷出地表冷凝的称喷出岩。 岩浆岩占地壳岩石体积 64.7%,大陆和海洋、地表及地下广泛分布。化学成分:99% 以上是 O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti 九种元素,O、Si 占质量 75%,体积 93%。 矿物成分:最广泛的矿物 6~7 种—橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、斜长石、钾长石和石 英等,石英、长石类矿物颜色较浅称浅色矿物,橄榄石、辉石、角闪石及黑云母类矿物为 暗色矿物。 以下内容引自《地质学基础》韩运宴等编。 岩浆岩的产状

图 1-1 岩浆岩产状示意图 (据李叔达等, 《动力地质学原理》 ) 1-岩基;2-岩株;3-岩床; 4-岩盘; 5-岩脉; 6-火山锥; 7-熔岩流;8-火山劲;9-熔岩被; 10-破火山。

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岩浆岩的结构 岩浆岩的结构是指其组成物质(矿物和玻璃质)的结晶程度、颗粒大小、自形程度及 其相互关系。据此可将岩浆岩的结构划分以下几个类型: 1.结晶程度 是指岩石中结晶质与非晶质的含量比例。 (1)全晶质结构 岩石全部由结晶的矿物组成。它是岩浆在温度缓慢下降的条件下 形成的,多见于侵入岩中。 (2)半晶质结构 岩石由结晶矿物和玻璃质两部分组成。它是岩浆在温度下降较快 的条件下冷凝形成的,多见于喷出岩及部分浅成岩中。 (3)玻璃质结构 岩石全部由玻璃质组成。它是岩浆在温度下降很快的条件下,各 种组分来不及结晶而急速冷凝形成的,多见于酸性喷出岩中。具此种结构的岩石外貌具玻 璃光泽,贝壳状断口。 2.矿物颗粒的大小 包括岩石中矿物颗粒的绝对大小和相对大小两方面。 按矿物颗粒的绝对大小可分为: (1)显晶质结构 用肉眼或借助放大镜可分辨矿物颗粒。可细分为: 粗粒结构 矿物颗粒直径>5mm 中粒结构 矿物颗粒直径 5-2mm 细粒结构 矿物颗粒直径 2-0.1mm (2)隐晶质结构 岩石中矿物颗粒细微,用放大镜也无法分辨出矿物颗粒(显微镜 下可分辨) 。具此种结构的岩石外貌致密,断口呈瓷状(与玻璃质结构的岩石外貌有何不 同?) 按矿物颗粒的相对大小可分为: (1)等粒结构 岩石中同种主要矿物颗粒大致相等。多见于深成侵入岩中。 (2)不等粒结构 岩石中同种主要矿物颗粒大小不等,其粒度大小依次渐变。 (3)斑状结构及似斑状结构 岩石由两类大小截然不同的矿物颗粒组成,大的称斑 晶,小的称基质。若基质为隐晶质或玻璃质时称斑状结构,多见于喷出岩和浅成岩中;若 基质为显晶质(中粒、粗粒)时则称似斑状结构,此种结构常见于深成岩及部分浅成岩中。 3.矿物的自形程度 是指岩石中矿物颗粒外形发育的完善程度 (1)自形结构 岩石主要由晶面完整的矿物晶粒组成,这种结构是在良好的空间和 时间条件下形成,但比较少见。 (2) 半自形结构 组成岩石的矿物晶粒, 部分晶面发育完整, 另一部分发育不完整, 而呈不规则状,称为半自形晶。该结构是在空间和时间条件都不够充分的条件下形成,是 深成岩中最常见的一种结构。 (3)他形结构 岩石主要由不规则的矿物(见不到完整晶面)晶粒组成。这说明各 种矿物颗粒几乎是同时结晶,互相妨碍生长的结果。 4.矿物间相互关系 根据组成岩石颗粒间的相互关系,可划分多种结构类型,但肉 眼下常见有两种: (1)文象结构 石英晶体呈尖棱状或象形文字状,有规律地镶嵌在钾长石晶体中。 多见于伟晶岩及部分花岗岩中。 (2)条纹结构 钾长石与斜长石呈有规律地交生所致。这种长石称条纹长石。
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岩浆岩的构造 岩浆岩的构造是指岩石中不同矿物集合体之间的排列方式和充填方式。岩浆岩的构造 常见有以下几种: 1.块状构造 组成岩石的矿物均匀分布,无定向排列。是岩浆岩中最常见的一种构 造。 2.条带状构造 岩石中不同的成分、结构和颜色等的矿物呈条带状分布(图 1-2) 。 这种构造常见于基性岩中。 3.流纹构造 岩石中不同颜色的条纹、拉长的气孔以及长条状矿物呈定向排列所表 现出的一种流动构造(图 1-3) 。流纹岩中常见。 4.气孔构造和杏仁构造 当岩浆溢出地表后,所含挥发分散逸出来,岩浆迅速冷凝 而使孔洞保留在岩石中,形成气孔构造。此种构造多见于玄武岩中。当气孔被次生矿物充 填后,则称为杏仁构造(图 1-4) 。 5.枕状构造 这是海底溢出的基性熔岩中常见的一种构造。这种构造由大小不等的 枕状体堆积而成(图 1-5) 。一般发育于熔岩顶部。

图 1-2

条带状构造

图 1-3

流纹构造

(据徐永柏主编《岩石学》 )

(据徐永柏主编《岩石学》 )

图 1-4

杏仁构造

图 1-5

枕状构造 -9-

(据叶俊林等编, 《地质学概论》 ,1996)

(据叶俊林等编, 《地质学概论》 ,1996)

岩浆岩的种类繁多,目前已定名的岩石名称有 1000 多种。为了正确认识各类岩石间 的差异与联系且便于应用,对岩浆岩进行系统的科学分类是很有必要的。岩浆岩的分类依 据,一般考虑以下几方面因素: (1) .按化学成分的分类 根据 SiO2 含量把岩石分为四大类:超基性岩类、基性岩 类、中性岩类和酸性岩类;每一类又根据碱度分为钙碱性系列、碱性系列和过碱性系列。 (2) .按矿物成分的分类 矿物成分及含量是岩石分类命名的基础。矿物成分主要 考虑石英的含量、暗色矿物的种类及含量、长石的种类及含量,以及似长石的有无及含量 等。矿物成分的分类尤其适用于野外工作,只要肉眼能分辨出矿物并且估出含量来,就可 进行分类命名。 (3) .按产状和结构、构造的分类 岩浆岩的产状,是决定岩浆岩结构、构造的重 要因素。即使岩石的物质成分相同,如果产状不同,则岩石的结构、构造也不同,所以产 状、结构、构造也是分类的重要依据。 本教材的分类 为便于野外肉眼鉴定岩石,参照上述各分类方法,本教材对岩浆岩的分类见表 1-1。
表 1-1 岩浆岩分类表 (据叶俊林等,1996,有修改) 岩 类 超基性岩 <45% 无 一般无长 石 基性岩 45-52% 无或很少 斜长石为 主 主要为辉 石, 可有角 闪石、 黑云 母、 橄榄石 等<90% 中性岩 52%-65% <20% 斜长石为 主 以角闪石 为主,黑 云母、辉 石次之, 15-40% 钾长石为 主 以角闪石 为主,黑 云母、辉 石次之, 15-40% 酸性岩 >65% >20% 钾长石> 斜长石 以黑云母 为主, 角闪 石次之, <15% 碱性岩 52%-65% 无 钾长石为 主, 含似长 石 主要为碱 性辉石和 碱性角闪 石,<40%

SiO2 含量 石英含量 长石种类及含量

暗色矿物种类及含量

橄榄石、 辉 石>90%

岩石 产 结构 状 深成岩 名称 特征

色 率 >90 35-90 15-40 15-40 <15 <40

中粗粒结构 或似斑状结 构 细粒结构或 斑状结构

橄榄岩

辉长岩

闪长岩

正长岩

花岗岩

霞石正长 岩 霞石正长 斑岩

浅成岩

金伯利岩

辉绿岩

闪长玢岩

正长斑岩

花岗斑岩

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喷出岩

无斑隐晶质 结构、斑状结 构、玻璃质结 构

苦橄岩

玄武岩

安山岩

粗面岩

流纹岩





常见几种岩浆岩简介 花岗岩 多呈浅肉红色、灰白色;粗—细粒结构、似斑状结构,块状构造;主要矿 物石英、碱性长石和酸性斜长石,次要矿物黑云母、角闪石等,副矿物常见的有磁铁矿、 榍石、锆石等。密度 2.7,致密坚硬、空隙小、强度大、良好的建筑材料。 闪长岩 中性深层侵入岩。由斜长石、角闪石组成,有少量黑云母。颜色较深—深 灰色、灰绿色,全晶质粒状结构,密度 2.6~3.1,强度大,良好的建筑材料 辉长石 基性深层侵入岩,由辉石、斜长石为主,少量橄榄石,颜色深—灰色至灰 黑色,中粗粒全晶质等粒结构,具有力学强度,良好的建筑材料。 流纹岩 酸性火山喷出岩,斑状结构,常发育成流纹构造,颜色—灰红色,有时灰 黑色和紫色,性脆。 玄武岩 分布最广泛的火成岩,主要由斜长石和辉石组成,呈暗灰色至黑色,隐晶 质结构或斑状结构,具气孔和杏仁构造,力学强度高,良好的建筑材料 花岗斑岩 是成分相当于花岗岩的浅成岩。基质一般为细—微粒结构,块状构造。 斑晶主要是碱性长石和石英,有时可见黑云母、角闪石等,基质成分与斑晶相同。 安山岩、粗面岩及玄武岩均为喷出岩,且岩性上为过渡关系,它们的区分主要看斑晶 的成分。斑晶主要为橄榄石或伊丁石和长板状基性斜长石,岩石色深,可定为玄武岩;斑 晶主要为角闪石或黑云母和宽板状中性斜长石,可定为安山岩;斑晶主要为碱性长石(透 长石或正长石等) ,岩石色浅可定名粗面岩。 (二)沉积岩 1、概述 沉积岩是在地表或地下浅处,在常温常压条件下,母岩经风化作用、生物作用和某些 火山作用所形成的物质,经过搬运、沉积、成岩等地质作用而形成的层状岩石。如砂岩、 页岩、石灰岩等。 沉积岩与岩浆岩不同,它有以下特征: (1) .沉积岩的矿物组合比较简单,每种岩石通常由 1-3 种矿物组成。其中有些矿物 如粘土矿物、盐类矿物等为沉积岩所特有。 (2) .沉积岩具有特殊的结构如碎屑结构、泥质结构、生物结构等,这些结构在岩浆 岩中是没有的。 (3) .沉积岩的成层构造、各种层面构造(波痕、泥裂等) 、缝合线构造等为其特有。 (4) .沉积岩中常含有生物化石。 2、沉积岩的结构 沉积岩的结构是指沉积岩物质的结晶程度、颗粒形状、大小及相互关系。不同类型的 沉积岩由于形成的作用和方式不同,所以具有不同的结构类型。例如陆源碎屑岩具碎屑结 构;泥质岩具泥质结构;化学及生物化学岩具晶粒和生物结构等。 3、沉积岩的构造 沉积岩的构造是指沉积岩各组成部分的空间分布和排列方式。 沉积岩的构造是沉积岩
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最显著的特征之一,通过对沉积岩构造的研究,可以了解岩石形成时古地理、古气候等沉 积环境,帮助确定沉积介质的营力及水动力状态,有些构造还可以用于确定地层顶底和层 序等。 (1) 、层理构造---成层性 两种类型: (a)平行层理 (b)交错层理 见图 1-6

图 1-6 层理的基本类型 (2)递变层理(如图 1-7)

图 1-8 波痕

图 1-7

递变层理

图 1-9 泥裂

(3)波痕与泥裂、层面上的构造(如图 1-8、图 1-9) (5)结核 结核是指在成分、结构、颜色等与围岩有显著差异的矿物集合体。结核的形态常为球 状、扁球状、透镜状或不规则状等;结核的大小不一,小者几毫米,大者可达几十厘米; 结核的成分有碳酸盐质、硅质、锰质、铁质和黄铁矿等。 (6)缝合线 缝合线是指在垂直沉积岩层理的断面上,呈不规则的齿状接缝。它很象动物头盖骨的 接合缝。缝合线呈波状起伏,高度有时可达十余厘米以上。 缝合线一般认为是后生阶段由压溶作用形成的。固结岩石遭受压力后发生不均匀溶 解,难溶的泥质和铁质残留下来形成缝合线。 4、沉积岩的分类及常见的沉积岩
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沉积岩的分类主要根据岩石的成因(沉积作用的性质和环境、沉积物质的来源、沉积 分异作用的顺序、成岩方式等) 、成分、结构等进行划分的。一般以成因作为沉积岩大类 的划分基础,而以成分、结构等作为划分岩石类型的依据(表 1-2)
表 1-2 沉积岩分类表 (据徐永柏等, 《岩石学》 ,1985) 陆源碎屑岩类 (按粒度细分) 火山碎屑岩类 (按粒度细分) 泥质岩类 (按成分、 固结程度分) 碳酸盐岩类 (按成分、结构-成因 分) 成分: 成分: 石灰岩、白云岩、 高岭石粘土 泥灰岩 蒙脱石粘土 砾岩(角砾岩) 砂岩 粉砂岩 集块岩 伊利石粘土 火山角砾岩 固结程度: 凝灰岩 粘土 泥晶石灰岩 泥岩 结晶石灰岩 页岩 礁灰岩 可燃有机岩 蒸发岩 泥晶颗粒石灰岩 磷质岩 亮晶颗粒石灰岩 硅质岩 结构-成因: 锰质岩 铁质岩 铝质岩 其他岩类 (按成分细分)

常见沉积岩简介 (1)碎屑沉积岩 ①砾岩:粒度大于 2mm 的陆源碎屑其含量大于 50%的沉积岩称砾岩或角砾岩。砾石 的成分以岩屑为主, 有少量石英、 长石等矿屑; 填隙物多为<2mm 的砂和泥质等细碎屑物。 ②砂岩:粒径 2-0.05mm 的陆源碎屑其含量>50%的沉积岩称为砂岩。砂岩主要由砂 粒和填隙物组成,有时混入一定数量的砾石和粉砂。砂的成分以石英为主,其次是长石和 岩屑及少量重矿物。 ③粉砂岩:粒径为 0.05-0.005mm 的陆源碎屑含量>50%的沉积岩称为粉砂岩。其碎 屑成分以石英为主,长石次之,岩屑少见,常含较多的白云母片,重矿物含量较高(可达 2%-3%) 。填隙物多为泥质、钙质。粉砂状结构,常具水平层理和波状层理。 粉砂岩因颗粒细小,肉眼难以识别其矿物成分和形态特征,野外鉴定时可根据其粗 糙的外貌和断口,以及用手搓捻粉末有砂感与泥质岩相区别。 ④粘土岩:是粒度<0.005mm 主要由粘土矿物组成的岩石。此类岩石是由母岩风化 形成的粘土矿物,以悬浮状态搬运到水盆地后经机械沉积而成,属机械沉积分异的最细产
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物。 (2)火山碎屑岩 火山碎屑岩是火山爆发所形成的各种火山碎屑物质,经堆(沉)积后固结而形成的岩 石。典型的火山碎屑岩含火山碎屑物质在 90%以上,其中可混入一定数量的陆源碎屑或熔 岩物质。火山碎屑物质主要来自岩浆或已固结的熔岩,其成分与岩浆岩相同;火山碎屑又 在空气或水中搬运和沉积,这与沉积岩相仿,故火山碎屑岩具双重特征。 ①凝灰岩:由 70%以上粒级<2mm 的火山碎屑物组成,具凝灰结构、块状构造。颜 色浅而多变,疏松多孔,有粗糙感。火山碎屑成分多为玻屑,晶屑次之,岩屑较少见。由 于粒度细小,常堆积在距火山口较远,是分布最广的一种火山碎屑岩。 ②火山角砾岩:由>50%的粒径 2-64mm 的火山角砾组成的岩石。具火山角砾结构, 斑杂或块状构造。火山角砾棱角明显,分选差,粒度变化大。火山角砾成分主要是熔岩碎 块,也有晶屑、玻屑等。一般分布在火山口附近,常与集块岩共生。 ③火山集块岩:主要由>50%的粒径>64mm 的火山碎屑组成。具集块结构、斑杂构 造。火山碎屑主要为岩屑,填隙物为细粒的岩屑、晶屑和玻屑。分选差,不具层理。一般 多绕火山口分布,是寻找古火山或火山口的重要标志。 (3)碳酸盐岩类 碳酸盐岩是由方解石、白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩。主要岩石类型为石灰岩和 白云岩。碳酸盐岩分布很广,约占沉积岩分布面积的 1/5,仅次于泥质岩和砂岩。据统计, 碳酸盐岩在我国约占沉积岩总面积的 55%,特别是西南地区,分布更为广泛。 碳酸盐岩是石油、天然气、岩溶水的重要储集层,全世界约 1/2 的石油和天然气储存 其中。同时,汞、锑、铜、铅、锌、磷、重晶石、石膏等多种矿产与碳酸盐岩共生;碳酸 盐岩本身也是一种矿产;碳酸盐岩对工程建设和旅游事业等均有重要意义。 石灰岩 岩石主要由方解石组成,常含有白云石、粘土矿物等;颜色多样,有白色、灰色、黑 色等;滴稀冷盐酸剧烈气泡。 内碎屑灰岩 内碎屑灰岩是由 50%以上的内碎屑和充填其间的亮晶或泥晶构成。按 粒度又可分为砾屑灰岩、砂屑灰岩等。 生物碎屑灰岩 生物碎屑含量在 50%以上,具生物碎屑结构(图 4—32b) ;生物碎屑 多为离解程度不一的碎片,并经过一定程度的磨圆和分选;填隙物可以是亮晶或泥晶。岩 石命名可用生物名称,如亮晶海百合灰岩等。 鲕粒灰岩 是鲕粒含量在 50%以上的灰岩,具鲕粒结构(图 4—32C) ;按填隙物的 不同可分为亮晶鲕粒灰岩和泥晶鲕粒灰岩。由豆粒为主构成的则称豆粒灰岩。 泥晶灰岩 又称微晶灰岩。主要由泥晶组成,基本上不含颗粒,是水动力条件最弱 或静水环境的产物。岩石具隐晶质结构,呈致密块状,断口光滑,常为贝壳状。 晶粒灰岩 是具晶粒结构的灰岩。按晶粒大小可分为粗晶灰岩、中晶灰岩、细晶灰 岩及微晶(泥晶)灰岩等。这里的微晶(泥晶)灰岩与上述水动力条件最弱或静水环境中 形成的泥晶灰岩一般无法区分,可视为同一种岩石类型。 白云岩 岩石主要由白云石组成,但常混有方解石、粘土矿物等;颜色多呈浅灰色、浅黄色等;
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滴稀冷盐酸不起泡,粉末缓慢起泡。 内碎屑白云岩 岩石由内碎屑和填隙物构成,成分均为白云石。按内碎屑粒度,可 进一步分为砾屑白云岩、砂屑白云岩等。 泥晶白云岩 由泥晶白云石组成,可含少量方解石、泥质、铁质等;泥晶结构,块 状构造。 细—粗晶白云岩 岩石由细—粗晶的白云石组成;浅灰至灰色,断口呈砂糖状;是 由较强烈的白云石化或重结晶作用形成的白云岩。 泥灰岩 泥灰岩是石灰岩和泥质岩之间的一个过渡类型。其中方解石含量在 75%—50%,粘土 矿物 25%—50%;颜色多呈浅灰、浅黄、浅红、紫红等;泥晶—粉晶结构;加稀盐酸强烈 起泡,反应后表面出现一层黄色泥质薄膜。 硅质岩 硅质岩是指由化学作用、生物化学作用、生物作用和某些火山作用形成的富含 SiO2 (70%—90%)的岩石。这里不包括由机械作用形成的石英砂岩。 硅质岩的分布较广泛, 在沉积岩中其数量仅次于泥质岩、 砂岩和碳酸盐岩, 居第四位。 硅质岩的主要矿物成分有蛋白石、王髓和自生石英。此外还可混入有粘土矿物、碳酸 盐矿物和氧化铁等。岩石多呈黑色,少数呈白色或红色。多为隐晶质结构,有时呈微晶、 鲕粒或生物结构。常呈层状、条带状、结核状和透镜状产出。岩石致密坚硬、具贝壳状断 口、化学性质稳定,不易风化。 (三)变质岩 变质岩是岩浆岩、沉积岩甚至是变质岩在地壳中受到高温、高压或其他因素作用下, 在固体状态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的新的岩石。原岩经变质作用后,不仅 矿物重新结晶,或变成新矿物,同时岩石的结构、构造亦得到变化,一般情况下,仍保存 着原岩的产状。 1、变质岩的矿物成分 特征矿物:红柱石、蓝晶石、硅绞石、硅灰石等 岩浆岩、沉积岩中的矿物:石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等 2、变质岩的结构 变晶结构---原岩在固体状态条件下发生重结晶形成的结构 变余结构---从早先岩石中保留的结构 3、变质岩的构造 变成构造---通过变质作用形成的构造,有:①片理构造 ②片麻构造 ③板状构造 ④斑点构造 ⑤块状构造 变余构造---变质岩中残留原岩的构造 如变余层理构造,变余气孔构等 4、变质作用类型 按引起岩石的地质条件和主导因素,变质作用分四种: (1)接触变质作用:发生在侵入体与围岩的接触带上,是由于温度升高及来自岩浆 的化学活动组成的作用。矿物重结晶,物质成分重新组合而化学成分无显著变化为接触热 变质作用。新的矿物产生,岩石化学成分显著变化为接触交代变质作用。
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(2)区域变质作用:高温、高压等因素联合作用于一个广大地区范围。 (3)混合岩化作用:区域变质作用进一步发展,高温作用下,石英长石等局部熔融, 沿片理渗透、扩散、贯入形成混合岩。 (4)动力变质作用:与断裂构造有关,出现在断裂带两侧,如角砾岩、碎裂岩 5、变质岩分类 表 1-3 变质岩分类简表

6、常见的几种变质岩 (1) 、大理岩 大理岩是碳酸盐岩(石灰岩、白云岩)经热接触变质作用形成的。 一般呈白色或灰白色。具粒状或斑状变晶结构,块状或条带状构造。矿物成分主要为方解 石、白云石,常见特征变质矿物透闪石、硅灰石、透辉石等。按特征变质矿物不同,可进 一步分为透闪石大理岩、硅灰石大理岩等。 (2) 、石英岩 石英岩是由石英砂岩或硅质岩等受热接触变质形成的。一般为白色 或灰白色,粒状变晶结构。矿物成分主要为石英,有时含少量绢云母、白云母、绿泥石等 变质矿物。 (3) 、蛇纹岩 蛇纹岩是由镁质超基性岩经气成热液作用,原岩中的橄榄石和辉石 发生蛇纹石化所形成的。岩石一般呈黄绿色至黑绿色,有时因色调深浅不均而形成斑驳状 花纹。常见为隐晶质结构,致密块状或条带状构造;质软、具滑感。蛇纹岩的主要矿物为 蛇纹石,含少量透闪石、滑石、磁铁矿、铬铁矿、钛铁矿等。与蛇纹岩有关的矿产有铬、 镍、钴、铂、石棉、滑石、菱镁矿等。 (4) 、构造角砾岩 构造角砾岩是由构造运动使原岩破碎成角砾(>2mm) ,经再胶 结而形成的一种岩石。岩石中角砾呈棱角状,大小悬殊,排列杂乱无定向;基质由细碎屑 (碎基)或铁质、钙质胶结组成。具角砾状结构,块状结构。 本类岩石通常沿断裂带分布,是断裂带的显著标志之一 (5) 、板岩 板岩为具板状构造的低级区域变质岩。板岩中原岩的矿物成分基本上 没有重结晶,有时在板理面上有少量新生矿物绢云母、绿泥石等。岩石外貌呈致密隐晶质 状,具变余结构,板状构造。板岩按颜色或含杂质的不同详细命名,如黑色炭质板岩。板 岩一般由泥质岩、粉砂岩、中酸性凝灰岩经低级变质而成。 (6) 、千枚岩 千枚岩是变质程度略高于板岩,具千枚状构造的区域变质岩。原岩 的矿物成分基本上全部重结晶,主要由微小的绢云母、绿泥石、石英、钠长石等新生矿物 组成。具有细粒鳞片变晶结构,矿物颗粒粒径多小于 0.1mm。岩石的片理面上多具丝绢光 泽,并常见小皱纹。千枚岩可按颜色和可判别的矿物成分进一步命名,如银灰色千枚岩, 硬绿泥石绢云千枚岩等。
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(7) 、片岩 片岩是具片状构造的区域变质岩,其分布极为广泛。片岩多具鳞片变 晶结构,矿物粒度多大于 0.1mm.,肉眼可辨认矿物成分。主要由片状矿物(云母、绿泥石、 滑石等) 、柱状矿物(阳起石、透闪石、角闪石等)组成,其中片、柱状矿物常>30%,长 石含量<25%。常见特征变质矿物石榴石、十字石、蓝晶石等。 (8) 、片麻岩 片麻岩是具有片麻状构造的区域变质岩。多具中——粗粒粒状变晶 结构。其矿物成分石英和长石的含量一般>70%,长石含量>25%,片状、柱状矿物主要 是云母、角闪石、辉石等,含量多<30%;此外常含矽线石、蓝晶石、石榴石、堇青石等 特征变质矿物。 (9)混合花岗岩 是混合岩化最强烈的产物。其特点是脉体含量大于 85%,基体与 脉体界线已完全消失。岩性与岩浆成因的花岗岩相似,但矿物分布不如花岗岩均匀,局部 地方尚有因暗色矿物较为集中而形成的斑点、团块及条痕,因而出现阴影状或块状构造。 这类岩石的进一步命名方法是:构造形态+暗色矿物+混合花岗岩,如阴影状黑云母混合花 岗岩等。 二、岩石按坚硬程度分类 《岩土工程勘察规范》 (GB50021—2001)中提出用新鲜岩块的饱和单轴抗压强度值 来对岩石的坚硬程度进行分类。 1.岩石坚硬程度按饱和单轴抗压强度分类,如表 1-4 表 1-4 岩石按坚硬程度分类

坚硬程度 饱和单轴抗压 强度(Mpa)

坚硬岩
Rb >60

较硬岩 60≥ Rb >

较软岩 30≥ Rb > 15

软岩 15≥ Rb >5

极软岩
Rb ≤5

30 (摘自工程地质手册(第四版) 2007)

注:1.当无法取得饱和单轴抗压强度数据时,可用点荷载试验强度换算,换算方法按 现行国家标准《工程岩体分级标准》 (GB 50218)执行。 2.当岩体完整程度为极破碎时,可不进行坚硬程度分类。 3.岩石坚硬程度定性划分,如表 1-5。 表 1-5 岩石按坚硬程度的定性分类

坚 硬 程 度

定 性 鉴 定

代 表 性 岩 石

未风化~微风化的花岗岩、闪长岩、辉 锺击声清脆,有回弹, 绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英 硬 坚硬岩 震手,难击碎,基本无 岩、石英砂岩、硅质砾岩、硅质石灰岩 吸水反应 等 质 1. 微风化的坚硬岩; 锤击声较清脆,有轻微 岩 较硬岩 回弹,稍震手,较难击 2. 未风化~微风化的大理岩、板岩、石 灰岩、白云岩、钙质砂岩等 碎,有轻微吸水反应
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软 质 岩

1.中等风化~强风化的坚硬岩或较硬 锤击声不清脆,无回弹, 岩; 较软岩 较易击碎,浸水后指甲 2.未风化~微风化的凝灰岩、千枚岩、 可刻出印痕 泥灰岩、砂质泥岩等 1. 强风化的坚硬岩或较硬岩; 锤击声哑,无回弹,有 2. 中等风化~强风化的较软岩; 软 岩 凹痕,易击碎,浸水后 3. 未风化~微风化的页岩、泥岩、泥质 手可掰开 砂岩等 锤击声哑,无回弹,有 1. 全风化的各种岩石; 较深凹痕,手可捏碎, 2. 各种半成岩 浸水后可捏成团 2007)

极 软 岩

(摘自《工程地质手册》 (第四版)
三、岩石按风化程度分类

国标《岩土工程勘察规范》GB50021-2001 提出,用岩体纵波速度(Vp)波速比( K v ) 及风化系数来评价、划分岩体的风化程度,这是一种较完整的划分(表 1-6) 。 表 1-6 岩石按风化程度分类

风 程

化 野 度 岩质新鲜,偶见风化痕迹 结构基本未变, 仅节理面有渲染或略有 变色,有少量风化裂隙 结构部分破坏,沿节理面有次生矿物, 风化裂隙发育, 岩体被切割成岩块。用镐难 挖,岩芯钻方可钻过 结构大部分破坏,矿物成分显著变化, 风化裂隙很发育,岩体破碎,用镐可挖,干 钻不易钻进 结构基本破坏, 但尚可辨认,有残余结 构强度,可用镐挖,干钻可钻进 组织结构全部破坏, 已风化成土状,锹 镐易挖掘,干钻易钻进,具可塑性 外 特 征

风化程度参数指标 风化系数 波速比 K v

Kf
0.9~1.0 0.8~0.9 0.6~0.8 0.9~1.0 0.8~0.9 0.4~0.8

未风化 微风化 中 风 等 化

强风化 全风化 残积土

0.4~0.6 0.2~0.4 <0.2

<0.4 - -

注:1.波速比 K v 为风化岩石与新鲜石压缩波速度之比;
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2.风化系数 Kf 为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比。 3.岩石风化程度,除按表列野外特征和定量指标划分外,也可根据当地经验划 分; 4.花岗岩类岩石,可采用标准贯入试验划分,N≥50 为强风化;50>N≥30 为全 风化;N<30 为残积土; 5.泥岩和半成岩,可不进行风化程度划分。

第二节

土的分类

自然界的土是在各种不同环境里形成的,其组成、结构、成分以及物理、水理、力学 性质千差万别,加之成土作用所经历的年代不同,因而土的种类繁多,性质各异。考虑其 工程地质性质的差异,对各种土按一定的原则进行分类,在工程实践中十分重要。 一、 《岩土工程勘察规范》 (GB50021—2001)中土的分类 该分类体系首先按堆积年代和地质成因进行划分,并将某些特殊条件下形成的具特殊 工程性质的区域性特殊土与一般性土区别开来。再按颗粒级配或塑性指数进行分类分为碎 石土、砂土、粉土和粘性土四大类,并结合堆积年代、成因和某种特殊性质综合定名。其 划分原则与标准分述如下: (一)根据地质成因可将士分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土、 风积土等。 (二)按沉积时代分类: 1.老沉积土:第四纪晚更新世 Q3 及其以前沉积的土,一般呈超固结状态,具有较高 的强度; 2.新近沉积土:第四纪全新世中近期堆积的土,一般处于欠压密状态,强度较低。 (三)按颗粒级配和塑性指数分类: 土按颗粒级配和塑性指数可将土分为碎石土、砂土、粉土和粘性土。 1.碎石土:粒径大于 2mm 的颗粒质量超过总质量 50%。根据颗粒级配和颗粒形状, 按表 5-2 分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。 表 5-2 碎石土分类

土的名称 漂 石 块 石 卵 石 碎 石 圆 砾 角 砾

颗 粒 形 状 圆形及亚圆形为主 棱 角 形 为 主 圆形及亚圆形为主 棱 角 形 为 主 圆形及亚圆形为主 棱 角 形 为 主

颗 粒 级 配 粒径大于 200mm 的颗粒质量超过总质 量 50% 粒径大于 20mm 的颗粒质量超过总质量 50% 粒径大于 2mm 的颗粒质量超过总质量 50%

注:定名时,应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。 2、砂土:粒径大于 2mm 的颗粒质量不超过总质量的 50%,且粒径大于 0.075mm 的 颗粒质量超过总质量 50%的土。根据颗粒级配,按表 5-3 分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和 粉砂。 表 5-3 砂土分类
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土的名称 砾 粗 中 细 粉 砂 砂 砂 砂 砂









粒径大于 2mm 的颗粒质量占总质量 25%—50% 粒径大于 0.5mm 的颗粒质量超过总质量 50% 粒径大于 0.25mm 的颗粒质量超过总质量 50% 粒径大于 0.075mm 的颗粒质量超过总质量 85% 粒径大于 0.075mm 的颗粒质量超过总质量 50%

注:定名时,应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。 3.粉土:粒径大于 0.075mm 的颗粒质量不超过总质量的 50%,且塑性指数等于或少 于 10 的土,如表 5-4。 表 5-4 粉土分类

土的名称 砂质粉土 黏质粉土

颗粒级配 粒径小于 0.005mm 的颗粒含量不超过全重 10% 粒径小于 0.005mm 的颗粒含量超过全重 10% 4、 粘性土: 为塑性指数大于 10 的土, 根据塑性指数 I P 又分为粉质粘土 (10< I P ≤17) 和粘土( I P >17) 。
(四) 按工程特性分类 具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土称特殊性土,根 据工程特性分为湿陷性黄土、红粘土、软土、填土、冻土、膨胀土、盐渍土、污染土、混 合土。 (五)根据有机质含量分类 根据有机质含量 WU (按灼失量试验确定)可将士分为无机土、有机质土、泥炭质土 和泥炭,其含量分别为 WU <5%,5%≤ WU ≤l0%,l0%< WU ≤60%, WU >60%。 二、特殊类土的分类 特殊土是指某些具有特殊物质成分和结构,而工程地质性质也较持殊的土。这些特殊 土一般都是在一定的条件下形成的,或是由于所处自然环境逐渐变化形成的。特殊土的性 质都表现出一定的区域性,有其特殊的规律,在工程上应充分考虑其特殊性,采取相应的 治理措施。特殊土的种类甚多,主要有静水沉积的软土、湿热气候条件下形成的红土、西 北、华北等干旱气候条件下形成的黄土类土,盐渍土、冻土及人工填土。这些特殊土的性 质不同于常见的一般土,故其研究内容、研究方法也常有特殊要求。 1、黄土 第四纪干旱和半干旱气候下形成的特殊沉积物,颜色多呈黄色、淡灰黄色或褐黄色; 黄土以粉土(0.05~0.005)为主,平均含量 50%以上;黄土孔隙率高达 40%~50%,大孔隙 —虫孔、植物根孔、潜蚀空洞等,具湿陷性。 2、红粘土 碳酸盐岩经红土化作用形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘土。 特点: WL〉50%,上硬下软,收缩性,裂隙发育
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物理力学性质: (1)天然含水量、孔隙比、界限含水量都很高,但有较高力学强度和 较低的压缩性; (2)各种指标变化幅度大。 3、软土 一般指天然含水量大、 压缩性高、 承载力低的一种软塑到流塑状态的粘性土; 如淤泥、 淤泥质土及其它高压缩性饱和粘性土、粉土等。 工程性质: (1)触变性 (2)流变性 (3)高压缩性 (4)低强度 (5)低透水性 (6)不均匀性 4、膨胀土 对环境(湿热)变化敏感的土;发生膨胀和收缩,膨胀力;强度较高、压缩性中偏低 —误当好土;当含水量增加和受扰动后,强度明显降低,压缩性增加 5、冻土 指温度等于或低于零度、且含有冰的各类土;分:季节性冻土和多年冻土。 季节性冻土的工程性质:冻结状态时,较高强度和低压缩性;融化后,承载力降低, 压缩性增加。 6、盐渍土 指含有较多(>0.5%)易溶盐类的土,具吸湿、松胀等特性。 形成原因:干旱半干旱地区,水蒸发量大,降雨量小,毛细作用强,盐分在地表聚集 盐渍土的工程性质:不同类型有不同特点,一般有腐蚀性。

第三节

岩石的野外鉴别

一、岩浆岩的鉴别方法 1、先看岩石整体颜色的深浅 岩浆岩颜色的深浅,是岩石所含深色矿物多少的反映。一般来说,从酸性到基性,深色矿 物的含量是逐渐增加的,故岩石的颜色由浅变深。如果岩石是浅色的,那就可能是花岗岩 或正长岩等酸性或偏于酸性的岩石。 2、分析岩石的结构和构造 岩浆岩的结构和构造特征,是岩石生成环境的反映,如果岩石是全晶质粗粒、中粒或似斑 状结构,说明很可能是深成岩:如果是细粒、微粒或斑状结构,则可能是浅成岩或喷出岩; 如果斑晶细小或为玻璃质结构,则为喷出岩;如果具有气孔、杏仁或流纹状构造,则为喷 出岩。 3、分析岩石的主要矿物成分,确定岩石的名称 二、沉积岩的鉴别方法 鉴别沉积岩时,可以先从观察岩石的结构开始,结合岩石的其他特征,先将所属的大 类分开,然后再作进一步分析,确定岩石的名称。触摸有明显含砂感的,一般是属于碎屑 岩类的岩石。断裂面暗淡呈土状,硬度低,触摸有滑腻感的,一般多是粘土类的岩石。具 结晶结构的可能是化学岩类。 1、碎屑岩 可先观察碎屑粒径的大小,其次分析胶结物的性质和碎屑物质的主要矿物成分。 2、粘土岩 常见的粘土岩主要的有页岩和泥岩两种,页岩层理清晰,一般沿层理能分成薄片,风 化后呈碎片状,而泥岩层理不清晰、风化后呈碎块状。
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3、化学岩 常见的化学岩,主要的有石灰岩、白云岩和泥灰岩等,它们的外观特征都很类似,区 别在于方解石、白云石及粘土矿物的含量有差别,故采用盐酸试剂进行鉴别。石灰岩遇盐 酸起泡强烈,泥灰岩遇盐酸起泡,但泡沫混浊,干后往往留有泥点,白云岩遇盐酸不起泡, 或者反应微弱,但当粉碎成粉末之后,则发生显著泡沸现象,并常伴有咝咝的响声。 三、变质岩的鉴别方法 鉴别变质岩时,可以先从观察岩石的构造开始。根据构造,首先将变质岩区分为片理 构造和块状构造的两类。然后可进一步根据片理特征和主要矿物成分,分析所属的亚类, 确定岩石的名称。

第四节
参照《工程地质手册》

土的野外鉴别

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粘性土及粉土的野外鉴别

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第二章

新构造运动
概述

第一节

新构造运动,是相对地史期间的构造运动而言的,其下限各家认识不一,有说上新世 以来的叫新构造,有说第四纪以来的叫新构造(第四纪的下限认识也不一致,国外放在 1.64Ma,中国现置于 2.48Ma) ,有人则认为只有几千年或上万年,直接与人类的生存和活 动有关。 新构造研究的内容也较广泛, 除水平运动、 垂直运动及保存在第四系里的构造变动外, 还涉及火山,地震,和为构造作用控制(或与构造作用关联的)外力地质作用,象地表侵 蚀、河流袭夺、温泉和地下水活动等。新构造研究的意义是显而易见的:它直接关系到人 类的生存环境和各项工程建设,因为人不是树栖穴居的动物。 日本可能是世界上新构造活动最强的国家。今天,九重、阿苏、云仙岳等火山还在冒 烟,也经常喷点火山弹出来;富士、箱根等可能是休眠火山。日本是个多地震的国家,以 至有传说日本的房子是带轱辘的,一地震房子就跑了。这种新构造活动性来自太平洋板块 的俯冲和对亚洲的挤压,日本列岛构造上是一岛弧。 意大利的西海岸也是著名的新构造活动区,维苏威火山是全球著名的“灾害型”火 山,还有一座埃特纳火山,前不久还喷发了一次(与我国的张家口地震大致同时) 。不过, 意大利西海岸火山岩带喷溢的火山岩是高钾的碱性熔岩,与日本岛弧的安山岩迥异。这说 明该区不是处于挤压环境而是张裂环境中。该区多地震,除构造地震外还有火山地震,但 烈度较低。 美国西海岸是西半球最强烈的新构造活动区,尤其以地震令人胆寒,也有活火山,象 圣海伦斯火山等。美国西海岸最主要的构造是圣安德列斯断裂,是一条巨大的平移断裂, 它分开了美洲板块和太平洋板块。换言之,因为洋壳的消减,一部分详中脊及连接洋中脊 的转换断层跑到陆地上来了。 陆内也有许多新构造活动区。中国黑龙江的五大连池、吉林长白山和云南腾冲等是第 四纪火山活动区,京津唐、川西、云南等则是地震多发区。青藏高原现今的地貌,也是新 构造运动造成的,被视作地球的第三极。青藏高原的大面积隆起对大气圈环流、印度洋暖 湿气流的北行都有重要影响。 当然,新构造运动除造成灾害和对工程建设带来了不利外,也有它积极的一面。在陆 内,新构造活动中蕴含了地热、温泉或矿泉、旅游等资源。在沿海地区,强烈的沉积可造 成数千米厚的第四系沉积,在高地热的背景下,这些沉积中的有机质会很快转变成烃类而 形成具经济价值的油气资源。

第二节

新构造运动特征

新构造运动是指晚第三纪以来的地质构造活动, 它与地震活动的关系比地质历史上其 它时期的构造运动更为密切。安徽区域内新构造运动是在以断裂和岩浆活动为主的燕山运 动的基础上,地壳进一步的发展和演化而形成的。 新构造运动遗迹在全省较为普遍, 形式也多种多样, 大致可归纳为大面积的沉降运动、
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大面积的上升运动、断裂活动及其相伴的岩浆活动、温泉出露、地震活动等。 一、大面积的沉降运动 从现代地形来看,安徽北部地区地势低平,河渠纵横交错,属华北平原的东南缘。根 据新第三、第四系的沉积,现代地貌水系特征及近代地形变测量等方面资料的综合分析, 皖北地区在新构造时期处于沉降过程之中,但沉降幅度和方式均表现出明显的区域性差 异。 【沉降幅度的差异】 从新第三系和第四系的沉积等厚度线分析, 皖北地区在新构造时期的沉降幅度总体上 存在着东西、南北的差异。北部的淮北地区沉降幅度大,一般在几百米至千米,南部的合 肥盆地沉降幅度小,仅几十米至几百米。这两个地区都具有西部沉降幅度大、东部沉降幅 度小的特点,在皖北地区的西北部界首—亳县一带,最大沉降幅度达千米以上。 【沉降方式的差异】 在新构造运动期间,淮北地区持续沉降,普遍接受了新第三系至第四系的沉积。合肥 盆地在新构造运动早期 (晚第三纪)普遍上升,一般缺失新第三系的沉积。第四纪时, 合肥盆地轻微下降,第四系的沉积厚度一般在几十米左右。根据对现代地貌水系、地形变 测量资料的分析研究,淮北地区在整体沉降过程中,存在着近代的由西北向东南的掀斜运 动,具体表现在:皖北地区在新构造运动早期和挽近时期,沉降运动的方式发生了变异, 沉降中心由过去的西北部迁至现今的东南部靠淮河一线。沿淮河发育了众多的湖泊、沼泽 和洼地,淮河以北的支流大多从西北平行流向淮河,呈现出现代地形西北高、东南低的大 趋势。 淮河在长淮卫和浮山集一段 (长 70 公里) 低于海平面的河槽有 10 处, 最深达- 14. 4 米。从 1953 年至 1980 年,淮北地区的西北部界首至亳县一带上升了约 30 毫米,东南部 靠淮河的五河—蚌埠一带下沉了约 30 毫米。合肥盆地在挽近时期的沉降运动方式也发生 了一些变化,在大的轻微沉降的背景上出现了盆地中部的拱曲,形成拗沟密布的准平原, 成为现代长江、淮河两大水系的分水岭,整个盆地表现出向西北方向退复的特征。 二、大面积的上升运动 安徽总的地貌特征是南部高,北部低,呈阶梯状过渡。南部的大别山区和皖南山区大 面积的整体抬升,主要表现在多级夷平面和阶地、成层岩溶,深切河谷及新第三系和第四 系地层缺失或不发育等几个方面。在整体上升的内部,同样存在上升幅度和方式的地区性 差异。 【上升运动的间歇性】 大别山区和皖南山区普遍发育了 4—5 级夷平面和 3—4 级阶地及成层岩溶现象。上述 两地区在整体上升的过程中至少存在着几次较大的稳定时期,表现出间歇性的特征。 安徽沿江地区在上升运动中也表现出间歇性,除局部山麓地区有新第三系堆积外,一 般都缺失其沉积,第四系的沉积也很薄,且多分布在低洼的盆地内。该区广泛存在标高为 —100 米的夷平面及 — 级阶地及成层岩溶现象。沿江地区在间歇性抬升过程中,除了受 地球自转偏向力的影响外,还存在着自北向南的掀斜运动,表现在长江水系和河谷在形态 上具有明显的不对称。目前的河床紧靠南岸的基岩丘陵,北岸的河漫滩的宽度往往比南岸 宽几倍至几十倍,北岸的湖泊也多于南岸。北岸阶地的堆积物一般比南岸保存得好,阶地 面也比南岸要大。
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【上升幅度的差异】 大别山和皖南山区在整体上升过程中,因受其内部及边缘的老断裂新活动的影响,造 成了各块体上升幅度的不一致,其明显特征是呈阶梯状地貌,由隆起的中心 (即现代水 系分水岭的部位)向北依次由中山过渡到低山丘陵、丘陵平原。 三、断裂活动 新构造时期安徽省断裂活动有两种情况:一是老断裂的继承性活动,但性质发生了变 化,在一定程度上反映了老断裂具有的区域性或深成性。二是产生新的断裂,即具有新生 性,这种断裂在规模上一般较小,并且是断断续续地出现。上两种情况中,以老断裂的继 承性活动为主,主要有北北东、北东、北西、北西西向四组。这些断裂常分布在断块与断 块之间,或山区与平原的交接地带,对全省现代地貌水系发育、晚新生代的沉积、岩浆活 动、温泉分布、地震活动及新构造分区均起重要作用。 新构造时期的活动断裂,特别是具有继承性活动的深大断裂,它们在三度空间上的展 布、结构演化、活动历史、活动方式、活动速率及运动性质等方面都是极其复杂的。一条 断裂在不同地段也往往具有不同的活动性,但是在晚新生代构造应力场的统一作用下,上 述断裂系统中不同走向的断裂具有一定的活动方式,即郯—庐断裂带以西的北北东向断裂 以右旋剪切挤压为主,北西西及北西向断裂具有左旋张扭活动性质,郯—庐断裂带以东的 北东向断裂具有右旋挤压性质。 郯—庐断裂带是斜贯中国东部大陆一条规模巨大。 分割了不同大地构造单元的构造活 动带,在新构造运动期间活动十分强烈。展露在安徽的郯—庐断裂带南段在新构造时期的 构造活动主要表现在显著的地貌水系特征、卫星影象特征、控制新生代盆地的发育及岩浆 活动、多处出露第四纪断层等几个方面。 四、岩浆活动 新构造时期, 安徽境内岩浆活动以玄武岩喷溢为主, 伴随着一些岩脉和次山岩的侵入, 主要分布于皖东北地区嘉山、来安、天长三县,现有的火山口共有八处,其中女山、团山、 小横山、鲁山、小嘉山、中嘉山六处较为典型。从玄武岩的喷发韵律及岩相特征分析,存 在着两个较长的喷发间断,可划为三个喷发旋回,每个旋回又有多次喷发的特点,喷发期 主要在中新世和上新世。从玄武岩的分布特征分析,皖东地区和邻省主要呈北西和北北东 向两个条带展布,分别受北西和北北东向断裂活动的控制,其中以北西向带条为主。玄武 岩的喷发方式为裂隙——中心式。女山火山口,不同于邻近地区的中—上新世火山锥,具 有完整的火山锥体、发育的羊尾沟、碱性的玄武岩成分(碧玄岩) 、缺乏塌陷构造和次火 山岩相侵入体等特征,时代属早更新世。 五、温 泉 安徽境内温泉出露点有 27 个,其中 21 个点的位置较为确切,17 个点的资料较为完 整。温泉的地域上的分布,多集中在大别山、皖南山区及沿江巢县—含山一带,在成因上 是深循环地下水受地热及岩浆残留高温热液活动的影响,并通过断裂带上升溢出。全省温 泉的地质环境特征,一是循其深大断裂派生的断层或破碎带出露,如庐江县东汤池、舒城 县西汤池等;二是和燕山期 (晚期为主)岩浆岩及脉岩关系密切,如黄山温泉位于花岗 岩体内,沿北西向断裂破碎带溢出。舒城县西汤池、山七里河、岳西县黄尾河等温泉出露 于燕山早期或晚期花岗岩中;三是多在断裂构造的复合部位出露,如和县香泉、巢县半汤
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等温泉;四是新构造上升区温泉数量较多,如大别山和皖南山区的温泉。 六、构造应力场 根据晚第三纪以来,安徽境内断裂活动性质及组合关系、震源机制解特征和地应力测 量成果的综合分析,全省晚新生代构造应力场大致以郯—庐断裂带为界分为北部和南部两 个大区。北部区主压应力方向为北东东—南西西(或北东—南西) ,南部区为北西西—南 东东(或北西—南东)方向。北部区表现为北北东向断裂的右旋剪切挤压,北西、北西西 向断裂的左旋张扭运动,南部地区主要是北东向断裂的右旋挤压逆冲。 全省 37 个震源机制解的统计分析表明,现代构造应力场继承了晚新生代构造应力场 的主要特点,以水平挤压为主,主压应力轴仰角为 29°± 16°。在肥中断裂以北的皖北 地区主压应力轴优势方位为北东 78°,这一地区以南,主压应力轴以北西 55°为优势取 向。在金寨、霍山、巢县、桐城一带存在着上述两种应力场的转化过渡地带,这里发生的 地震主压应力轴有两种取向,有时北东东,有时北西西方向。 全省现代构造应力场的背景是挽近时期太平洋板块和菲律宾板块对中国东部大陆的 共同作用。这两大板块对中国东部大陆作用的分界线大约在北纬 31°左右,在安徽即是 金寨、霍山、巢县、桐城一带。

小结
新构造运动: 1、岩石圈的快速颤动---地震 2、岩石圈的水平运动。 岩石圈的水平移动已通过地质,地球物理的方法及仪器测量证实。大陆在漂移,海底 扩张间在相互作用已经成为地球科学中的事实。 3、岩石圈的升降运动。 多层溶洞,河流阶地,深切河曲均为新构造上升的证据,沿海地区利用海岸线变迁的 遗迹也可以确定构造运动地存在。 古构造运动: 1、地层厚度及岩相 特征沉积物地存在,如山前磨拉石的沉积可以显示造山带快速隆生过程。地层厚度是 地壳下降的标志。 2、地层接触关系。 分为整合关系和不整合关系。整合关系反映了一个地区构造运动长期处于相对稳定的 状态。不整合解除关系分为平行不整合和角度不整合。都说明地壳的抬升运动。 3、地质构造 地址构造的两种基本类型,褶皱构造以及断裂构造,是研究故构造运动的可靠证据。 一般来说,大型平缓的隆起,坳陷,穹隆,断陷盆地构造等及一些高角度倾向滑移断层是 发生区域性隆生运动的证据,而线性褶皱和大规模逆冲推覆断层及一些走向滑动断层等石 发生水平运动的记录

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第三章

地貌及第四纪地质
概述

第一节

地球历史的最新阶段,新生代最后一个纪 。关于其下限一直存在争议,支持较多的 有 1.8Ma 和 2.6Ma 。虽然国际地层委员会推荐的第四纪的下界年龄为 1.80Ma,但是由于 2.6(开始为 2.48 )Ma 是黄土开始沉积的年龄,因而我国地质学家,尤其是第四纪地质 学家基本都采用后者。这一时期形成的地层称第四系。第四系一名是法国学者 J.德努瓦耶 于 1829 年提出的(见新生代) 。 从第四纪开始,全球气候出现了明显的冰期和间冰期交替的模式。第四纪生物界的面 貌已很接近于现代。哺乳动物的进化在此阶段最为明显,而人类的出现与进化则更是第四 纪最重要的事件之一。 哺乳动物在第四纪期间的进化主要表现在属种而不是大的类别更新上。第四纪前一阶 段——更新世早期哺乳类仍以偶蹄类、长鼻类与新食肉类等的繁盛、发展为特征,与第三 纪的区别在于出现了真象、真马、真牛。更新世晚期哺乳动物的一些类别和不少属种相继 衰亡或灭绝。到了第四纪的后一阶段——全新世,哺乳动物的面貌已和现代基本一致。 大量的化石资料证明人类是由古猿进化而来的。古猿与最早的人之间的根本区别在于 人能制造工具, 特别是制造石器。 从制造工具开始的劳动使人类根本区别于其它一切动物, 劳动创造了人类。另一个主要特点是人能直立行走。从古猿开始向人的方向发展的时间, 一般认为至少在 1000 万年以前。 第四纪的海生无脊椎动物仍以双壳类、 腹足类、 小型有孔虫、 六射珊瑚等占主要地位。 陆生无脊椎动物仍以双壳类、腹足类、介形类为主。其它脊椎动物中真骨鱼类和鸟类继续 繁盛,两栖类和爬行类变化不大。 高等陆生植物的面貌在第四纪中期以后已与现代基本一致。由于冰期和间冰期的交替 变化,逐渐形成今天的寒带、温带、亚热带和热带植物群。微体和超微的浮游钙藻对海相 地层的划分与对比仍十分重要。 第四纪包括更新世和全新世, 相应地层称更新统和全新统。 第四纪下限的确定,意见分歧较大。1948 年第十八届国际地质大会确定,以真马、真牛、 真象的出现作为划分更新世的标志。陆相地层以意大利北部维拉弗朗层,海相以意大利南 部的卡拉布里层的底界作为更新世的开始。中国以相当于维拉弗朗层的泥河湾层作为早更 新世的标准地层。其后,应用钾氢法测定了法国和非洲相当于维拉弗朗层的地层底界年龄 约为 180 万年。因此,许多学者认为第四纪下限应为距今 180 万年。1977 年国际第四纪会 议建议,以意大利的弗利卡剖面作为上新世与更新世的分界,其地质年龄约为 170 万年。 对中国黄土的研究表明, 248 万年前黄土开始沉积, 约 反映了气候和地质环境的明显变化, 认为第四纪约开始于 248 万年前。还有学者认为,第四纪下限应定为 330~350 万年前。

第二节

第四纪的特征

一、地层划分 第四纪地层的划分主要依据沉积物的岩石性质及地质年龄。第四纪沉积物分布极广, 除岩石裸露的陡峻山坡外,全球几乎到处被第四纪沉积物覆盖。第四纪沉积物形成较晚,
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大多未胶结,保存比较完整。第四纪沉积主要有冰川沉积、河流沉积、湖相沉积、风成沉 积、洞穴沉积和海相沉积等。其次为冰水沉积、残积、坡积、洪积、生物沉积和火山沉积 等。 二、生物进化 第四纪生物与第三纪相比,在分布和组成上发生了明显的变化。哺乳动物与上新世相 比有很大进化,如欧洲及邻近的亚洲部分现生的 119 个种中只有 6 个在上新世生存过。植 物界的进化比较缓慢,西北欧的植物约 80%在第四纪开始时即已存在。第四纪冰期时,大 陆冰盖向南扩展,动植物也随之向南迁移。间冰期期间动植物向北迁移。冰期和间冰期植 被带的移动范围最大可达纬度 30°, 在地层剖面中可明显地看到喜冷和喜暖动植物群的交 替现象。第四纪后期,大型陆生哺乳动物发生过大规模绝灭。在北美,大型哺乳动物的属 有 70%绝灭,欧洲和非洲比例小得多。这一大规模绝灭发生于距今 15000~9000 年。发 生大规模绝灭的原因主要是人类的狩猎活动,其次是自然环境的变迁。第四纪不同时期出 现不同的动物群。欧洲早更新世具代表性的是维拉弗朗动物群,出现了真马、真牛、真象; 中更新世以克罗默尔动物群为代表;晚更新世时出现了许多极地动物。北美早更新世有布 朗克动物群,中更新世有伊尔文顿动物群,晚更新世有兰错伯累动物群 。 中国北方则有 早更新世泥河湾动物群,中更新世周口店动物群,晚更新世萨拉乌苏动物群。 三、第四纪冰川 第四纪大冰川期,距今约 200 万年。地球史上最近一次大冰川期。冰川的发生是极地 或高山地区沿地面运动的巨大冰体。由降落在雪线以上的大量积雪,在重力和巨大压力下 形成,冰川从源头处得到大量的冰补给,而这些冰融化得很慢,冰川本身就发育得又宽又 深,往下流到高温处,冰补给少了,冰川也愈来愈小,直到冰的融化量和上游的补给量互 相抵消。一般冰川为舌状,冰川面往往高低不平,有的地方有深的裂口,即冰隙。冰川可 分为大陆冰川和山岳冰川两大类。第四纪时欧洲阿尔卑期山山岳冰川至少有 5 次扩张。在 我国,据李四光研究,相应地出现了鄱阳、大姑、庐山与大理 4 个亚冰期。现代冰川覆盖 总面积约为 1630 万平方公里,占地球陆地总面积的 11%。我国的现代冰川主要分布于喜 马拉雅山(北坡) 、昆仑山、天山、祁连山和横断山脉的一些高峰区,总面积约 57069 平 方公里。 四、海平面变化 第四纪期间由于气候变化、地壳运动等原因引起的海平面升降。包括绝对变化和相对 变化两方面含义。目前的研究多从相对变化入手,即以陆地为基准,按不同时期海平面与 陆地基准的相对高度关系来判别海平面的变动。其变化原因很多。1841 年麦克拉伦 (C.Maclaren)首先提出更新世海平面的振荡性,认为海平面变化是气候变化所致,并称 之为冰川型海面变化。1865 年杰米森(TJamieson)提出冰川均衡运动理论,认为气候变 化引起冰盖消长,使地壳发生变形。他将海平面变化曲线主要归结于区域构造运动的性质 和幅度, 以及沉积物压缩性等原因。 1906 年, (E.Suess) (全球) 休斯 提出 海面升降 (eustasy) 理论,认为沉积物增加会引起全球性海面上升;地壳沉降形成洋盆时,则引起海面下降。 意指,海进和海退是洋盆容积变化的结果,全球性海面变化并不包括海水量的增减。20 世 纪 50 年代末至 70 年代早期,海平面变化研究工作迅速地由定性阶段发展到定量阶段。大
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量 14C 数据表明,最后一次冰川作用始于 70000 年前,距今 18000 年左右达到最盛期,约 止于 10000 年前。冰川最盛期的最低海面位置,随着冰盖厚度研究的深入而有较大进展: 1950 年以前估算值为-100 米左右;1969 年弗林特(R.F. Flint)根据 1953 年以后南极大 冰盖厚度,修正为- 132 米; 中国黄、东海大陆架,距今 15000 年前的最低海面为-150 ~-160 米。对全新世早期 海平面迅速上升运动,已获得比较一致的看法;对近 6000 多年来的海面变化,主要有 3 种不同的观点: ①大西洋期结束时海平面比现在高约 3 米; ②全新世不存在高海面; ③3600 年来海平面是稳定的。有人从地球流变学观点出发,认为地球是粘弹性体,冰盖消长引起 的冰川均衡作用(glacio-isostasy)对远距离地区也是重要的;冰盖消长引起的洋盆水 体积变化,——水力均衡运动(hydro- isostasy) ,对海底也有作用;地球内部和表面质 量的重新分布造成大地水准面变形:大地水准面—海面变化(Geoided eustasy) 。克拉克 (J.A. Clark,1980)提出的粘弹性地球体海面变化数值模型,将世界大洋划分为 6 个具 有不同海面变化曲线 带,认为全球不存在统一的海平面曲线, 这为研究全新世海面变化 提出新的思路。 五、构造运动 第四纪的构造运动属于新构造运动。在大洋底沿中央洋脊向两侧扩张。对太平洋板块 移动速度测量表明,平均每年向西漂移最大达到 11 厘米,向东漂移 6.6 厘米。陆地上新 的造山带是第四纪新构造运动最剧烈的地区,如阿尔卑斯山、喜马拉雅山等。地震和火山 是新构造运动的表现形式。 地震集中发生在板块边界和活动断裂带上, 如环太平洋地震带、 加利福尼亚断裂带、中国郯庐断裂带等。火山主要分布在板块边界或板块内部的活动断裂 带上。中国的五大连池、大同盆地、雷州半岛、海南、腾冲、台湾等地都有第四纪火山。 六、气候状况 第四纪时,地球气候出现过多次冷暖变化,240 万年以来至少经历了 24 个气候旋回。 晚新生代冰期开始于距今 1400~ 1100 万年前, 但在第四纪才出现冰期和间冰期的明显交 替。冰期极盛时,北半球高纬地区形成大陆冰盖,格陵兰冰盖覆盖了格陵兰和冰岛,劳伦 大冰盖掩埋了整个加拿大,并向南延伸至纽约、辛辛那提一带。欧洲将近一半被斯堪的纳 维亚冰盖覆盖。西伯利亚冰盖则占据了西伯利亚北部地区。 七、矿物沉积 第四纪沉积富集了各种砂矿、盐湖化学沉积、泥炭和少量褐煤。世界上一些重要的稀 有金属多来自滨海和河流沉积中的第四纪砂矿,如沙金矿、钴镍铬砂矿、锡钨砂矿、金刚 石砂矿等。中国盐湖中锂和硼的蕴藏量居世界首位。 八、人类出世 第四纪是人类出世并迅速发展时代,人类的发展经历了以下主要阶段: 早期猿人阶段(2 百万年-1 百 75 万年前) :能人(Homo habilis)在东非坦桑尼亚出 现,这可能是早期的直立猿人(Homo erectus) ; 晚期猿人阶段(1 百万年前) :直立猿人(homo erectus)从非洲扩散到中国、爪哇, 最著名的代表是北京猿人和爪哇猿人;
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早期智人阶段(50 万年前) :智人(Homo sapiens)在非洲出现并迁移到欧洲。 晚期 智人(新人)阶段(25 万年-3 万 5 千年前) :现代人(Homo sapiens sapiens)在非洲南部 出现,约 5 万年前,现代人类分布到中东地区,到 3 万 5 千年前,现代人类分布到达欧洲 -克罗麦昂人(Cro-Magnon) ; 在更新世晚期,大约 3 万-2 万年前,现代人类通过白令陆桥进入北美洲并向南迁 移。进入全新世后,现代人的分布到除南极洲以外的各个大陆,并且成为唯一生存至今的 人科动物(hominids) 。 2004 年出版的国际地层表已取消了第四纪作为“纪”一级地质年代的地位, 但是在国 际第四纪学界引起了轩然大波,后又予以恢复。

第三节

第四纪沉积物

新构造运动强烈,海平面和气候变化频繁——第四纪沉积物环境极复杂,第四 纪沉积物形成时间短,成岩作用不充分,松散、多孔、软弱土层,覆盖在坚硬岩石 上。第四纪沉积物成因类型如表 3-1 表 3-1

1、残积物(Q ) 形成原因:岩石经风化后未被搬运的原岩风化剥蚀后的产物,其分布主要受地形的控 制,如在宽广的分水岭地带及平缓的山坡,残积土较厚。
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el

工程特征:一般呈棱角状,无层理构造,孔隙度大;存在基岩风化层(带) ,土的成 分和结构呈过渡变化。 工程地质问题: (1)建筑物地基不均匀沉降,原因土层厚度、组成成分、结构及物理 力学性质变化大,均匀性差,孔隙度较大; (2)建筑物沿基岩面或某软弱面的滑动等不稳 定问题,原因原始地形变化大,岩层风化程度不一。 dl 2、坡积土(Q ) 形成原因:经雨雪水洗刷、剥蚀、搬运,及土粒在重力作用下顺着山坡逐渐移动形成 的堆积物,一般分布在坡腰上或坡脚下,上部与残积土相接。 工程特征:具分选现象;下部多为碎石、角砾土;上部多为粘性土;土质(成分、结 构)上下不均一,结构疏松,压缩性高,土层厚度变化大。 工程地质问题:建筑物不均匀沉降;沿下卧残积层或基岩面滑动等不稳定问题。 pl 3、洪积土(Q ) 形成原因:碎屑物质经暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流挟带在山沟的 出口处或山前倾斜平原堆积形成的洪积土体。山洪携带的大量碎屑物质流出沟谷口后,因 水流流速骤减而呈扇形沉积体,称洪积扇。 工程特征:具分选性;常具不规划的交替层理构造,并具有夹层、尖灭或透镜体等构 造;近山前洪积土具有较高的承载力,压缩性低;远山地带,洪积物颗粒较细、成分较均 匀、厚度较大。 工程地质问题:洪积土一般可作为良好的建筑地基,但应注意中间过渡地带可能地质 较差,因为粗碎屑土与细粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出地表形成沼泽地带,且存 在尖灭或透镜体。

图 3-1 图中:Ⅰ—上部卵(碎)砾石带 Ⅱ—中部过渡带 Ⅲ—下部粉粘粒带

洪积土剖面图

4、冲积土(Q ) 形成原因:碎屑物质经河流的流水作用搬运到河谷中坡降平缓的地段堆积而形成,发
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al

育于河谷内及山区外的冲积平原中。根据河流冲积物的形成条件,可分为河床相、河漫滩 相、牛轭湖相及河口三角洲相。 工程特征:古河床相土压缩性低,强度较高,而现代河床堆积物的密实度较差,透水 性强;河漫滩相冲积物具有双层结构,强度较好,但应注意其中的软弱土层夹层;牛轭湖 相冲积土压缩性很高、承载力很低,不宜作为建筑物的天然地基;三角洲沉积物常常是饱 和的软粘土,承载力低,压缩性高,但三角洲冲积物的最上层常形成硬壳层,可作低层或 多层建筑物的地基。 5、湖泊沉积物 形成原因:分湖边沉积物和湖心沉积物两类,湖边沉积物由湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑 物质在湖边沉积而形成的,近岸带多为粗颗粒的卵石、圆砾和砂土,远岸带为细颗粒的砂 土和粘性土;湖心沉积物由河流和湖流挟带的细小悬浮颗粒到达湖心后沉积形成的,主要 是粘土和淤泥,常夹有细砂、粉砂薄层。 工程特征: 湖边沉积物具有明显的斜层理构造, 近岸带土的承载力高, 远岸带则差些; 湖心沉积物压缩性高,强度很低;若湖泊逐渐淤塞,则可演变为沼泽,形成沼泽土,主要 由半腐烂的植物残体和泥炭组成的,含水量极高,承载力极低,一般不宜作天然地基。 m 6、海洋沉积物(Q ) 海洋沉积物可分为如下四类: 滨海沉积物:主要由卵石、圆砾和砂等组成,具有基本水平或缓倾的层理构造,其承 载力较高,但透水性较大。 浅海沉积物:主要由细粒砂土、粘性土、淤泥和生物化学沉积物(硅质和石灰质)组 成,有层理构造,较滨海沉积物疏松、含水量高、压缩性大而强度低。 陆坡和深海沉积物:主要是有机质软泥,成分均一。 海洋沉积物:在海底表层沉积的砂砾层很不稳定,随着海浪不断移动变化,选择海洋 平台等构筑物地基时,应慎重对待。 gl 7、冰积土和冰水沉积土(Q ) 冰积土和冰水沉积土是分别由冰川和冰川融化的冰下水进行搬运堆积而成,其颗粒以 巨大块石、碎石、砂、粉土及粘性土混合组成。一般分迭性极差,无层理,但冰水沉积常 具斜层理。颗粒呈棱角状,巨大块石上常有冰川擦痕。 eol 8、风积土(Q ) 风积土是指在干旱的气候条件下,岩石的风化碎屑物被风吹扬,搬运一段距离后,在 有利的条件下堆积起来的一类土。颗粒主要由粉粒或砂粒组成,土质均匀,质纯,孔隙大, 结构松散。最常见的是风成砂及风成黄土,风成黄土具有强湿陷性。

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第四章

水文地质基础
概述

第一节

赋予地壳岩石层空隙中各种形式的水系统为地下水,其中可在重力作用下运动的地下 水又称重力水。本章着重阐述了岩石(层)的水理性质,重力水的类型及其特征、循环与 运动;扼要介绍了地下水引发的工程和环境问题及其防治措施。地下水在地壳表层分布广 泛,并且重力水又具有很强的流动性,各种土木工程都可能遇到。 地下水存在于岩石、土层的空隙之中,主要在地壳表层 10 余公里范围内,尤其浅部 1.2km 范围内。岩石、土层的空隙既是地下水的储存场所,又是地下水的渗透通道,空隙 的多少、大小及其分布规律,决定着地下水分布与渗透的特点。根据空隙性质,可分为孔 隙水、裂隙水和溶隙水三类,根据其物理力学性质可分为:毛细水、重力水;根据埋藏条 件可分为:包气带水、潜水、承压水。 1、毛细水 毛细水指在岩土细小的孔隙和裂隙中,受毛细作用控制的水,它是岩土中三相界面上 毛细力作用的结果。 毛细水对建筑工程的意义主要有: (1) .产生毛细压力,使砂土(主要是细砂、粉砂)具有一定的粘聚力(假粘聚力) ; (2) .毛细水会影响土中气体的分布与流通,常常会导致产生封闭气体; (3) .当地下水位埋深变浅时,由于毛细水上升,可助长地基土的冰冻现象;使地下 室潮湿;危害房屋基础及公路路面,促使土的沼泽化、盐渍化。 2、重力水 重力水指存在于岩石颗粒之间,结合水层之外,不受颗粒静电引力的影响,可在重力 作用下运动的水。一般所指的地下水如井水、泉水、基坑水等都是重力水,它具有液态水 的一般特征,可传递静水压力;重力水能产生浮托力、孔隙水压力;流动的重力水在运动 过程中会产生动水压力;重力水具有溶解能力,对岩石产生化学潜蚀,导致岩石的成分及 结构的破坏。重力水是本章研究的主要对象。 3、含水层与隔水层 岩石中含有各种状态的地下水,由于各类岩石的水理性质不同,可将各类岩石层划分 为含水层和隔水层。 含水层指能够给出并透过相当数量重力水的岩层或土层。构成含水层的条件,一是岩 石中要有空隙存在,并充满足够数量的重力水;二是这些重力水能够在岩石空隙中自由运 动。 隔水层指不能给出并透过水的岩层、土层,也包括那些给出与透过水的数量微不足道 的岩层、土层,如粘土层。 4、岩土的水理性质 岩土的水理性质主要指含水性、给水性和透水性。 (1)岩土的含水性 指岩土含水的性质,通常用容水度或持水度来表示。容水度指岩土空隙完全被水充满
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时的含水量,即岩土空隙中所能容纳的最大的水的体积与岩土体积之比,以小数或百分数 表示。 对于具有膨胀性的粘土来说, 充水后体积扩大, 容水度可以大于孔隙度。 持水度 (最 大分子含水量)指岩土颗粒的结合水达到最大数值时的含水量。饱水岩土在重力作用下释 水时,一部分水从空隙中流出,另一部分水仍保持于空隙之中。故持水度就是指受重力作 用时岩土仍能保持的水的体积与岩土体积之比。在重力作用下,岩土空隙中所保持的主要 是结合水。 (2)岩土的给水度 指饱水岩土在重力作用下排出水的体积与岩土体积之比,在数值上等于容水度减去持 水度。岩土给水度的大小与有效孔隙度有关,不同的岩土其给水度相差很大。给水度可用 野外抽水试验确定,无试验资料时,可参照有关经验确定。 (3)岩土的透水性 指岩土允许重力水渗透的能力,常用渗透系数 K 表示。渗透系数 K 可用野外抽水试 验或室内渗透试验来测定。

第一节

地下水的分类

地下水按埋藏条件可分为三大类:上层滞水、潜水、承压水;根据含水层的空隙性质 地下水可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。通过这两种分类的组合,可得九类不同特点的地 下水。 地下水按埋藏条件和含水层空隙性质综合分类 表4-1

一、上层滞水 指处于地表面以下潜水位以上的包气带岩土层中,参见图 4-1。主要特征是受气候控 制,季节性明显,变化大,雨季水量多,旱季水量少,甚至干涸。包气带水对农业有很大 意义,对工程建筑有一定影响。 二、潜水 潜水指埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由水面的重力水。参见图 4-1。 潜水主要分布在地表各种岩、 土里, 多数存在于第四纪松散沉积层中, 坚硬的沉积岩、 岩浆岩和变质岩的裂隙及洞穴中也有潜水分布。潜水面随时间而变化,其形状则随地形的 不同而异,也和含水层的透水性及隔水层底板形状有关。
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潜水的自由表面,承受大气压力,受气候条件影响,季节性变化明显,春、夏季多雨, 水位上升,冬季少雨,水位下降,水温随季节而有规律的变化,水质易受污染。 潜水对建筑物的稳定性和施工均有影响。建筑物的地基最好选在潜水位深的地带或使基础 浅埋,尽量避免水下施工。若潜水对施工有危害,宜用排水、降低水位、隔离(包括冻结法 等)等措施处理。

图 4-1 潜水、承压水及上层滞水示意图 1-隔水层;2-透水层;3-饱水部分;4-潜水位;5-承压水测压水位;6-泉(上升泉);7-水井; a-上层滞水;b-潜水;c-承压水(自流水) 潜水等水位线图就是潜水面上标高相等各点的连线图,绘制时将研究地区的潜水人工 露头(钻孔、探井、水井)和天然露头(泉、沼泽)的水位同时测定,绘在地形等高线图 上,连接水位等高的各点即为等水位线图 。如下图所示。 等水位线图的作用: A.确定潜水流向:在等水位线 图上,垂直于等水位线的方向, 即为潜水的流向; B.计算潜水的水力坡度; C.确定潜水与地表水之间的关 系:如果潜水流向指向河流,则 潜水补给河水;如果潜水流向背 向河流,则潜水接受河水补给; D.确定潜水的埋藏深度:某一 点的地形等高线标高与潜水等 水位线标高之差即为该点潜水 的埋藏深度; E.确定泉或沼泽的位置:在潜 水等水位线与地形等高线高程 相等处,潜水出露,即是泉或沼
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泽的位置。 F.推断给水层的岩性或厚度的变化:在地形坡度变化不大的情况下,若等水位线由密变 疏,表明含水层透水性变好或含水层变厚;相反,则说明含水层透水性变差或厚度变小 G.确定给水和排水工程的位置:水井应布置在地下水流汇集的地方,排水沟(截水沟) 应布置在垂直水流的方向上。 三、承压水 指地表以下充满两个稳定隔水层之间的重力水。如下图所示

1-隔水层;2-含水层;3-自流井;4-钻孔;5-地下水流向;6-地下水位线;7-上升泉 承压水的形成与所在地区的地质构造及沉积条件有密切关系,适宜形成承压水的地质 构造大致有向斜构造盆地和单斜构造两种。 等水压线图 等水压线图上必须附有地形等高线和顶板等高线,其可以判断承压水的流向及计算水 力坡度,确定初见水位、承压水位的埋深及承压水头的大小等。如下图所示

1-地形等高线 2-含水层顶板等高线 3-等水压线 4-地下水流向 5-承压水自溢区 6-钻孔 7-自流井 8-含水层 9-隔水层 10-承压水位线 11-钻孔 12-自流井
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承压水不具自由水面, 并承受一定的静水压力。 承压含水层的分布区与补给区不一致, 常常是补给区远小于分布区,一般只通过补给区接受补给。承压水的动态比较稳定,受气 候影响较小。水质不易受地面污染。 承压水水头压力在有裂隙和大孔隙条件下可能引起基坑突涌,破坏坑底的稳定性 。 四、孔隙水 孔隙水存在于松散岩层的孔隙中,这些松散岩层包括第四系和坚硬基岩的风化壳。它 多呈均匀而连续的层状分布。孔隙水的存在条件和特征取决于岩石的孔隙情况,一般情况 下,颗粒大而均匀,则含水层孔隙也大、透水性好,地下水水量大、运动快、水质好;反 之,则含水层孔隙小、透水性差,地下水运动慢、水质差、水量也小。 孔隙水由于埋藏条件不同,可形成孔隙-包气带水、孔隙-潜水和孔隙-承压水。 五、裂隙水 埋藏在坚硬岩石裂隙中的地下水称为裂隙水。它主要分布在山区和第四系松散覆盖层 下面的基岩中,裂隙的性质和发育程度决定了裂隙水的存在和富水性。岩石的裂隙按成因 可分为风化裂隙、成岩裂隙和构造裂隙三种类型,相应地也将裂隙水分为三种,即风化裂 隙水、成岩裂隙水和构造裂隙水。 六、岩溶水 埋藏于溶隙中的重力水称为岩溶水(喀斯特水) 。岩溶水,可以是潜水,也可以是承 压水。一般说来,在裸露的石灰岩分布区的岩溶水主要是潜水;当岩溶化岩层被其它岩层 所覆盖时,岩溶潜水可能转变为岩溶承压水。 岩溶的发育特点也决定了岩溶水的特征。岩溶水具有水量大、运动快、在垂直和水平方 向上分布不均匀的特性,其动态变化受气候影响显著,由于溶隙较孔隙、裂隙大得多,能 迅速接受大气降水补给,水位年变幅有时可达数十米。大量岩溶水以地下径流的形式流向 低处,集中排泄,即在谷地或是非岩溶化岩层接触处以成群的泉水出露地表,水量可达每 秒数百升,甚至每秒数立方米。

岩溶水示意图 1-灰岩;2-溶洞;3-充水部分;4-地下水流向;5-地下水位

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第二节

地下水的补给、径流与排泄

一、地下水的补给 ——含水层自外界获得含水量的过程。 补给来源: 1、大气降水补给:最主要来源,补给数量与降水性质、植物覆盖、地形、地质构造、 包气带厚度及岩石透水性有关。暴雨、连绵细雨不同。 2、地表水补给——河流、湖泊、水库与海洋等。 3、含水层之间的补给: 透水“天窗”或断层、弱透水层。 4、人工补给。 二、地下水的排泄 ——含水层失去水量的过程。 排泄方式: 1、蒸发:土壤蒸发、植物蒸发。 2、泉水:山区与平原,上升泉与下降泉。 泉是地下水天然露头,主要为地下水或含水层通道露出地表形成的,是地下的主要排 泄方式之一。 泉可作供水水源,也可作医疗之用(温泉) ,同时可通过研究泉来了解地质构造及地 下水情况。 泉的类型按补给源可分为三类: (1)包气带泉:主要是上层滞水补给,水量小,季节变化大,动态不稳定。 (2)潜水泉;又称下降泉,主要靠潜水补给,动态较稳定,有季节性变化规律,按 出露条件可分为侵蚀泉、接触泉、溢出泉等。 (3)自流水泉:又叫上升泉,主要靠承压水补给,动态稳定,年变化不大,主要分 布在自流盆地及自流斜地的排泄区和构造断裂带上。 泉的出露多在山麓、河谷、冲沟等地形低洼的地方,而平原地区出露较少,有时有些 泉出露后,直接流入河水或湖水中,但水流清澈,这是泉出露的标志。 根据泉形成条件分类,下降泉可分为侵蚀下降泉、接触下降泉与溢流泉。 上升泉按其出露原因可分为侵蚀(上升)泉、断层泉及接触带泉。 侵蚀下降泉:沟谷切割揭露潜水含水层时,形成侵蚀下降泉。 接触下降泉:地形切割达到含水层隔水底板时,地下水被迫从两层接触处出露成泉, 这便是接触泉。大的滑坡体前缘常有泉出露。这是由于滑坡体破碎、透水性良好,而滑坡 床相对隔水,实质上这也是一种接触泉。 溢流泉:潜水流前方透水性急剧变弱,或隔水底板隆起,潜水流动受阻而涌溢于地表 成的泉称为溢流泉。 侵蚀上升泉:当河流、冲沟等切穿承压含水层的隔水顶板时,形成侵蚀上升泉。 断层泉:地下水沿导水断层上升,在地面高程低于测压水位处涌溢地表,便成为断层 泉。 接触带泉:岩脉或侵入体与围岩的接触带,常因冷凝收缩而产生隙缝,地下水沿此类
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接触带上升成泉,就叫作接触带泉。 3、向地表水排泄。 4、含水层之间的排泄。 5、人工排泄。 三、地下水的径流 ——地下水由补给区流向排泄区的过程。 地下水的循环:补给区→径流区→ 排泄区 径流包括:径流方向、径流速度、径流量。 1、径流方向:地下水的排泄区总是分布于地表相对低下的地方,因此,地形的高低 对其影响很大,总体上说地下水是从高处向低处流动。 2、径流强度:地下水的径流强度通常用单位时间内通过单位过水断面的水量——渗 透系数来表征。 3、径流量:地下水的径流量就是地下水流经某过水断面的流量。 四、地下水的运动 地下水的运动有层流、紊流和混合流三种形式。 层流:地下水在岩石的孔隙或微裂隙中渗透,产生连续水流。 紊流:地下水在岩石的裂隙或溶隙中流动,涡流性质,各流线互相交错。 混合流:层流和紊流同时出现。

第三节

地下水与工程

一、地基沉降 深基础施工时,人工降水 降水不当,地基土产生固结沉降。 后果:不均匀沉降;土颗粒流失,陶空。 二、流砂 地下水位以下开挖基坑、埋设地下管道、打井等工程活动引起(与动水压力有关) , 当地下水动水压力大于土粒的浮重度时,就会产生流砂。易发生在细砂、粉砂、粉质粘土 等土中。 危害:土体流动,使地表塌陷、地基破坏。 防治:浅埋,桩基穿过流砂。 若开挖流砂层,处理方法: ①人工降低地下水位 ②打板桩 ③冻结法 ④地下挖掘(机械) :避免水头差 三、潜蚀对建筑工程的影响 1、机械潜蚀:土粒在地下水压力作用下受到冲刷,将细粒冲走,使土的结构破坏, 形成洞穴的作用。 2、化学潜蚀:地下水融解土中的易溶盐分,破坏土粒间结合力和土的结构,土粒被 水冲走,形成洞穴。
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危害:破坏地基土的强度,形成空洞,产生地表塌陷、影响基础稳定。 措施:堵截地下水流入土层,阻止地下水在土层中流动。设置反滤层、改造土的性质、 减小地下水流速及水力坡度。 四、地下水的浮托作用 当建筑物基础底面位于地下水位以下时,地下水对基础底面产生静水压力,即产生浮 托力。 如果基础位于粉土、 砂土、 碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上, 则按地下水位 100% 计算浮托力; 如果基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上, 则按地下水位 50%计算浮托力; 如果基础位于粘性土地基上;其浮托力较难确切地确定,应结合地区的实际经验考虑。 五、基坑突涌 若不满足安全厚度 M,则降水,如下图所示

六、地下水对钢筋混凝土的腐蚀 地下水中某些离子或原子含量过大, 会同混凝土发生化学反应, 对钢筋混凝土的进行腐蚀。

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第五章

常见的几种不良地质现象
第一节 滑坡

一、滑坡的概念及组成 滑坡是斜坡土体和岩体在重力作用下失去原有的稳定状态, 沿着斜坡内某些滑动面(或 滑动带)做整体向下滑动的现象。 一个发育完全的比较典型的滑坡具有如下的基本构造特征: 1、滑坡体:斜坡内沿滑动面向下滑动的那部分岩土体。这部分岩土体虽然经受了扰 动,但大体上仍保持有原来的层位和结构构造上的特点。滑坡体和周围不动岩土体的分界 线叫滑坡周界。滑坡体的体积大小不等,大型滑坡体可达几千万立方米。 2、滑动面﹑滑动带和滑坡床:滑坡体沿其滑动的面称滑动面。滑动面以上,被揉皱 了的厚数厘米至数米的结构扰动带,称滑动带。有些滑坡的滑动面(带)可能不只一个, 在最后滑动面以下稳定的岩土体称为滑坡床。 滑动面的形状随着斜坡岩土的成分和结构的不同而各异。滑动面大多数位于粘土夹层 或其他软弱岩层内。如页岩、泥岩、千枚岩、片岩、风化岩等。 3、滑坡后壁:滑坡体滑落后,滑坡后部和斜坡未动部分之间形成的一个陡度较大的 陡壁称为滑坡后壁。滑坡后壁实际上是滑动上部的露头。后壁的左右呈弧形向前延伸,其 形态呈“圈椅”状,称为滑坡圈谷。 4、滑坡台地:滑坡体滑落后,形成阶梯状的地面称滑坡台地。滑坡台地的台面往往 向着滑坡后壁倾斜。滑坡台地前缘比较陡的破裂壁称为滑坡台坎。有两个以上华东面的滑 坡或经过多次滑动的滑坡,经常形成几个滑坡台地。 5、滑坡体在向前滑动的时候,如果受到阻碍,就会形成隆起的小丘,成为滑坡鼓丘。 6、滑坡体的前部如舌状向前伸出的部分称为滑坡舌。 7、在滑坡运动时,由于滑坡体各部分的移动速度不均匀,在滑坡体内及表面所产生 的裂缝称为滑坡裂缝。 8、滑坡主轴也称主滑线,为滑坡体滑动速度最快的纵向线,它代表整个滑坡的滑动 方向。 如图 5-1 所示 图 5-1 滑 坡 示 意 图 1滑 坡 体;2-滑动面;3-滑动带;4-滑坡床;5-滑坡后壁;6-滑坡台地;7-滑坡台地陡坎;8-滑坡
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舌;9-张拉裂缝;10-滑坡鼓丘;11-扇形张裂缝;12-剪切裂缝 二、影响滑坡的因素 1、斜坡外形 斜坡的存在,使滑动面能在斜坡前缘临空出露。这是滑坡产生的先决条件。同时,斜 坡不同高度、坡度、形状等要素可使斜坡内力状态变化,内应力的变化可导致斜坡稳定或 失稳。当斜坡愈陡、高度愈大以及当斜坡中上部突起而下部凹进,且坡脚无抗滑地形时, 滑坡容易发生。 我国山区,地形切割强烈,滑坡分布较集中,形成规模大,危害也不严重。坡度越大, 势能越高,软弱面也越暴露,斜坡易于失稳。而在低山,丘陵区,规模较前者小。特别是 在两级台阶的过渡地带,地形相对切割较剧,滑坡灾害分布广泛,灾情也严重。 2、岩性 斜坡岩、土体的性质及其结构是形成滑坡的物质基础。一般易形成滑坡的岩石,大都 是碎屑岩、软弱的片状变质岩。岩性多为泥岩、页岩、板岩、含碳酸盐类软弱岩层、泥化 层、构造破碎岩层。这些软弱岩经水的软化作用后,抗剪强度降低,容易出现软弱滑动面, 形成崩滑体。 在我国,粘性土滑坡在四川成都平原分布密集,在中南、闽、浙、晋西、陕南、河南 等地亦较密集,在长江中下游、东北等地亦有一定分布;半成岩类粘土岩滑坡在青海、甘 肃、川滇地带、山西几个断陷盆地中分布密集;黄土滑坡在黄河中游、青海等省较密集; 泥岩、千枚岩、砂质板岩形成的滑坡在湖南、湖北、西藏、云南、四川、甘肃等地十分发 育。 3、构造 构造条件是形成滑坡、崩塌的基本条件之一。斜坡内的一些层面、节理、断层、片理 等软弱面若与斜坡倾向近于一致,则此斜坡的岩土体容易失稳成为滑坡。这时,此软弱面 组合成为滑动面。断裂带岩体破碎,并为地下水渗流创造了条件。此外,活动断裂带上易 发生构造地震。因此,断裂带控制着滑坡的发育地带的延伸方向、发育规模及分布密度。 滑坡体成群、成带、成线状分布的特点几乎都与断裂构造分布有关。 4、地貌 临空面、坡度、坡地基部受冲刷为滑坡、崩塌的形成创造了条件。 5、地下水 水的作用可使岩土软化、强度降低,可使岩土体加速风化。地下水活动是形成滑坡的 重要因素之一。在土质边坡或岩质边坡(含泥质岩层,如 页岩、凝灰岩、粘土岩等)受地下 水作用时,泥质岩层往往会泥化、软化;另外,地下水使孔隙水压增高,产生浮托力、动 水压力,这些都会使岩石抗剪强度降低,容易形成软弱面。 降水量多寡决定了水动力作用的强弱。降雨下渗引起地下水活动状态的变化,它可成 为滑坡、崩塌的直接诱发因素。因此,每到雨季,滑坡、崩塌频频发生。而且雨量丰富的 南方,因灾害性降雨引起的滑坡、崩塌较北方明显增多。暴雨来势凶猛,积水不易排除, 往往带来严重的地质灾害。此外,水库蓄水浸润库岸也会引起滑塌现象。 6、地震 地震可诱发滑坡发生,此现象在山区非常普遍。地震首先将斜坡岩土体结构破坏,可
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使粉砂层液化,从而降低岩土体抗剪强度;同时地震波在岩土体内传递,使岩土体承受地 震惯性力,增加滑坡体的下滑力,促进滑坡的发生。 7、人为因素 人类工程—经济活动的规模日益增大。城镇、工业、交通、矿山、水电、森林、土地 资源的开发和工程建设等活动,都与地质环境发生关系,改变了自然环境条件。 三、滑坡的发展阶段 一般说来,滑坡的发生是一个长期的变化过程,通常将滑坡的发育过程划分为三个阶 段:蠕动变形阶段、滑动破坏阶段和渐趋稳定阶段。 1、蠕动变形阶段 斜坡在发生滑动之前通常是稳定的。有时在自然条件和人为因素作用下,可以使斜坡 岩土强度逐渐降低(或斜坡内部剪切力不断增加) ,造成斜坡的稳定状况受到破坏。在斜 坡内部某一部分因抗剪强度小于剪切力而首先变形,产生微小的移动,往后变形进一步发 展,直至坡面出现断续的拉张裂缝。随着拉张裂缝的出现,渗水作用加强,变形进一步发 展,后缘拉张,裂缝加宽,开始出现不大的错距,两侧剪切裂缝也相继出现。坡脚附近的 岩土被挤压、滑坡出口附近潮湿渗水,此时滑动面已大部分形成,但尚未全部贯通。斜坡 变形再进一步继续发展,后缘拉张裂缝不断加宽,错距不断增大,两侧羽毛状剪切裂缝贯 通并撕列,斜坡前沿的岩土挤紧并鼓出,出现较多的膨胀裂缝,滑坡出口附近渗水污浊, 这时滑动面已全部形成,接着便开始整体地向下滑动。从斜坡的稳定状况受到破坏,坡面 出现裂缝,到斜坡开始整体滑动之前的这段时间称为滑坡的蠕动变形阶段。蠕动变形阶段 所经历的时间有长有短。长的可达数年之久,短的仅数月或几天的时间。一般说来,滑动 的规模越大,蠕动变形阶段持续的时间越长。斜坡在整体滑动之前出现的各种现象,叫做 滑坡的前兆现象,尽早发现和观测滑坡的各种前兆现象,对于滑坡的预测和预防都是很重 要的。 2、滑动破坏阶段 滑坡在整体往下滑的时候, 滑坡后缘迅速下陷, 滑坡壁越露越高, 滑坡体分裂成数块, 并在地面上形成阶梯状地形,滑坡体上的树木东倒西歪地倾斜,形成“醉林”。滑坡体上的 建筑物(如房屋、水管、渠道等)严重变形以至倒塌毁坏。随着滑坡体向前滑动,滑坡体 向前伸出,形成滑坡舌。在滑坡滑动的过程中,滑动面附近湿度增大,并且由于重复剪切, 岩土的结构受到进一步破坏,从而引起岩土的抗剪强度进一步降低,促使滑坡加速滑动。 滑坡滑动的速度大小取决于滑动过程中岩土抗剪强度降低的绝对数值,并和滑动面的形 状,滑坡体厚度和长度,以及滑坡在斜坡上的位置有关。如果岩土抗剪强度降低的数值不 多, 滑坡只表现为缓慢的滑动, 如果在滑动过程中, 滑动带岩土抗剪强度降低的数值较大, 滑坡的滑动就表现为速度快、来势猛,滑动时往往伴有巨响并产生很大的气浪,有时造成 巨大灾难。 3、渐趋稳定阶段 由于滑坡体在滑动过程中具有动能,所以滑坡体能越过平衡位置,滑到更远的地方。 滑动停止后,除形成特殊的滑坡地形外,在岩性、构造和水文地质条件等方面都相继发生 了一些变化。例如:地层的整体性已被破坏,岩石变得松散破碎,透水性增强含水量增高, 经过滑动,岩石的倾角或者变缓或者变陡,断层,节理的方位也发生了有规律的变化;地
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层的层序也受到破坏,局部的老地层会覆盖在第四纪地层之上等等。 四、滑坡的治理 1、防治原则 滑坡的治理,要贯彻以防为主、整治为辅的原则;尽量避开大型滑坡所影响的位置;对大 型复杂的滑坡,应采用多项工程综合治理;对中小型滑坡,应注意调整建筑物或构筑物的 平面位置,以求经济技术指标最优;对发展中的滑坡要进行整治,对古滑坡要防止复活, 对可能发生滑坡的地段要防止滑坡的发生;整治滑坡应先做好排水工程,并针对形成滑坡 的因素,采取相应措施。 2、防治措施 (1)排水:主要是设置截水沟和排水明沟系统。 截水沟是用来截排来自滑坡体外的 坡面径流,在滑坡体上设置树枝状的排水明沟系统,以汇集坡面径流引导出滑坡体外。为 了排除地下水可设置各种形式的渗沟或盲沟系统,以截排来自滑坡体外的地下水流。 (2)降低下滑力,增加抗滑力:一是通过削减坡角或降低坡高,以减轻斜坡不稳定 部位的重量,从而减少滑坡上部的下滑力。如拆除坡顶处的房屋和搬走重物等。 二是在 滑坡体下部修筑挡土、抗滑桩或用锚杆加固等工程以增加滑坡下部的抗滑力。在使用支挡 工程时,应该明确各类工程的作用。如滑坡前缘有水流冲刷,则应首先在河岸作支挡等防 护工程,然后又考虑滑体上部的稳定。 (3)改变滑带土的性质:主要是为了改良岩土性质、结构,以增加坡体强度。本类 措施有:对岩质滑坡采用固结灌浆;对土质滑坡采用电化学加固、冻结、焙烧等。此外, 还可针对某些影响滑坡滑动因素进行整治,如防水流冲刷、降低地下水位、防止岩石风化 等具体措施。

第二节

泥石流

一、泥石流的基本类型 泥石流按其物质组成可分为如下三类泥石流: 1、水石流型泥石流 一般含有非常不均的粗颗粒成分,粘土质细粒物质含量少,且它们在泥石流运动过程 中极易被冲洗掉。所以水石流型泥石流的堆积物带是很粗大的碎屑物质。 2、泥石流型泥石流 一般含有很不均匀的粗屑物质和相当多的粘土质细粒物质,因而具有一定的粘结性, 所以堆积物常形成连接牢固的土石混合物。 3、泥水流型泥水流 固体物质基本上由细碎屑和粘土物质组成。这类泥石流主要分布在我国黄土高原地区。 二、泥石流的形成条件 泥石流的形成必须具备有丰富的松散泥石流物质来源,山坡陡峻和较大沟谷以及能大 量集中水源的地形、地质和水文气象条件。 1.地形条件 如下图所示泥石流的流域可划分为: (1)泥石流形成区(上游)
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多为三面环山,一面出口的半圆型宽阔地段,周围山坡陡峻,多为 30`~60`的陡坡。其面 积大者可达数十平方公里。坡体往往光秃破碎,无植被覆盖,斜坡常被冲沟切割,且有崩 塌、滑坡发育。这样的地形条件有利于汇集周围山坡上的水流和固体物质。 (1)泥石流形成区(上游) 多为三面环山,一面出口的半圆型 宽阔地段,周围山坡陡峻,多为 30`~ 60`的陡坡。 其面积大者可达数十平方公 里。坡体往往光秃破碎,无植被覆盖, 斜坡常被冲沟切割,且有崩塌、滑坡发 育。这样的地形条件有利于汇集周围山 坡上的水流和固体物质。 (2)泥石流流通区(中游) 泥石流流通区是泥石流搬运通过地段。 多为狭窄而深切的峡谷或冲沟,谷壁陡 峻而坡降较大,且多陡坎和跌水。泥石 流进入本区后具有极强的冲刷能力,将 沟床和沟壁上的土石冲刷下来携走。当 图 5-2 泥石流区域示意图 流通区纵坡陡长而顺直时,泥石流流动 I-形成区;II-流通区;III-堆积区 畅通,可直泻而下,造成很大危害。反 之。则由于易堵塞停积或改道,因而削 弱了能量。 (3)泥石流堆积区(下游) 泥石流堆积区是为泥石流物质的停积场所,一般位于山口外或山间盆地边缘、地形较 平缓之地。由于地形豁然开阔平坦,泥石流的动能急剧变小,最终停积下来,形成扇形、 锥形或带形的堆积体,冲积洪积扇。当洪积扇稳定而不再扩展时,泥石流对其破坏力减缓 而至消失。 2、地质条件 地质条件决定了松散固体物质来源,当汇水区和流通区广泛分布有厚度很大、结构松 散、易于风化、层里发育的岩土层时,这些软弱土层是提供泥石流的主要固体物质来源。 此外,还应注意到泥石流流域地质构造的影响,如断层、裂缝、劈理、片理、节理等发育 程度和破碎程度,这些构造破坏现象是给岩层破碎创造条件,从而也为泥石流的固体物质 提供来源。地层、地质构造和新构造运动(含地震),对地形、地貌和疏松固体物质的产生 起着控制作用、从而也控制了泥石流的分布状况。变质岩和黄土区泥石流最发育,岩浆岩 和碎屑岩地区次之,碳酸盐岩地区泥石流最不发育。调查统计还发现:岩性与盐岩为主的 地区,而黄土分布区基本为泥流。 3、水文气象条件 水既是泥石流的组成部分,又是搬运泥石流物质的基本动力。泥石流的发生与短时间 内大量流水密切相关,没有大量的流水,泥石流就不可能形成。因此,就需要在短时间内 有强度较大的暴雨或冰川和积雪的强烈消融,或高山湖泊、水库的突然溃决等。气温高或
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高低气温反复骤变,已经长时间的高温干燥,均有利于岩石的风化破碎,再加上水对山坡 岩土的软化、潜蚀、侵蚀和冲刷等,使破碎物质得以迅速增加,这就有利于泥石流的产生。 三、泥石流的防止措施 由于泥石流的发生极为迅速,它又是一种水、泥、石的混合物,而且泥石流来势突然、 凶猛,冲毁力和摧毁力强;在堆积区堆积的范围和厚度迅速加大,故有着掩埋和破坏工程 的威胁,故对泥石流应给予以防治。 防治泥石流的原则是以防为主,兼设工程措施。可采用如下的防范措施。 1、预防。 在上游汇水区,作好水土保持工作,如植树造林,种植草皮等;调整地表径流,横穿 斜坡修建导流堤,筑排水沟系,使水不沿坡度较大处流动,以降低流速;加固岸坡,以防 岩土冲刷和崩塌,尽力减少固体物质来源。 2、拦截 在中游流通区,设置一系列拦截构筑物,如拦截坝、拦栅、溢流坝等。以阻挡泥石流中夹 带的物质。用改变沟床坡降低流速的方法,防止沟床下切,如修建不太高的挡墙,筑半截 堰堤等。 3、排导 在泥石流下设置排导措施使泥石流顺利排除。例如修排洪道、导流坝、急流坝,用以 固定沟槽,约束水流,改善沟床平面、或者引导泥石流避开建筑物而安全地泄走。

第三节

岩溶与土洞

一、基本概念与研究意义 岩溶(又称喀斯特 Karst,南斯拉夫西北部沿海一带碳酸盐岩高原的地名) ,指由于地 表水或地下水对可溶性岩石溶蚀的结果而产生的一系列地质现象,如溶沟溶槽、溶洞、暗 河等。 土洞指由于地表水和地下水对土层的溶蚀和冲刷而产生空洞,空洞的扩展,导致地表 陷落的地质现象。 岩溶与土洞作用的结果,可产生一系列对工程不利的地质问题,如岩石结构的破坏、 地表突然塌陷、地下水循环改变等。这些现象严重地影响建筑场地的使用和安全。 二、岩溶 凡是以地下水为主、地表水为辅,以化学过程为主(溶解和沉淀) 、机械过程(流水 侵蚀和沉积、重力崩塌和堆积)为辅的对可溶性岩石的破坏和改造作用都叫做岩溶作用。 这种作用所造成的地表形态和地下形态叫做岩溶地貌。岩溶作用及其所产生的水文现象和 地貌现象统称岩溶。 1、岩溶的主要形态 岩溶形态指可溶岩被溶蚀过程中的地质表现,可分为地表岩溶形态和地下岩溶形态两 类。地表岩溶形态有溶沟(槽) 、石芽、漏斗、溶蚀洼地、坡立谷、溶蚀平原等;地下岩 溶形态有落水洞(井) 、溶洞、暗河、天生桥等,如图 5-3 所示。 A.溶沟溶槽:生成于地表岩石表面,由地表水溶蚀与冲刷形成,在地表上会残留一 些石芽地貌。
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B.漏斗:由地表水的溶蚀和冲刷并伴随塌陷作用而在地表形成的漏斗状形态。 C.溶蚀洼地:由许多的漏斗不断扩大汇合而成,周围常有溶蚀残丘、峰丛、峰林, 底部有漏斗和落水洞。 D.坡立谷和溶蚀平原:坡立谷是一种大型的封闭洼地,也称溶蚀盆地;坡立谷再发 展就形成溶蚀平原。在坡立谷或溶蚀平原内经常有湖泊、沼泽和湿地等。底部经常有残积 洪积层或河流冲积层覆盖。

图 5-3 岩溶形态示意图 1-石林;2-溶沟;3-漏斗;4-落水洞;5-溶洞;6-暗河;7-钟乳石;8-石笋 E.落水洞和竖井:由岩层裂隙受流水溶蚀、冲刷扩大或坍塌而成,是地表通向地下 深处的通道,其下部多与溶洞或暗河连通。 F.溶洞:由地下水长期溶蚀、冲刷和塌陷作用而形成的近于水平方向发育的岩溶形 态,洞内常有支洞、钟乳石、石笋和石柱等岩溶产物。 G.暗河:为地下岩溶水汇集和排泄的主要通道。 H.天生桥:溶洞或暗河洞道塌陷直达地表而局部洞道顶板不发生塌陷,形成的一个 横跨水流的石桥。 2、岩溶的形成条件 (1) 、可溶性岩石 根据岩石的溶解度,能造成岩溶的岩石可分三大组:1 碳酸盐类岩石,如石灰岩、白 云岩和泥灰岩;2 硫酸盐类岩石,如石膏和硬石膏;3 卤素岩,如岩盐。这三组岩石的溶 解度低,但当水中含有碳酸时,其溶解度将剧烈增加。 (2) 、岩石的透水性 岩石的透水性取决于岩石的裂隙度和孔隙度,对可溶岩的透水性来说,裂隙度比孔隙 度更为重要。褶皱和断裂使岩石透水性加强,对溶岩发育具有一定的控制作用。岩体内裂 隙,它们往往成为地下水流畅通的通道,是造成岩溶最发育之所在地。裂隙类型很多,而 造成岩溶的裂隙以构造裂隙和层理裂隙影响最大。它是造成深处岩溶发育的必要条件之 一。 (3) 、水的溶蚀性
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纯水的溶蚀力是微弱的,只有当水中含有 CO2 时才具有较强的溶蚀作用,将 CaCO3 溶解。天然水中含有一定量的侵蚀性 CO2。当含有游离 CO2 的水与其围岩的碳酸钙 (CaCO3)作用时,碳酸钙被溶解。 (4) 、水的流动性 水在可溶岩体中流动是造成岩溶的主要原因。它主要表现为水在岩体中流动,地表水或地 下水不断交替。因而造成水流一方面对其围岩有溶蚀能力,另一方面造成水流对其围岩的 冲刷。 三、土洞 土洞因地下水或者地表水流人地下土体内,将颗粒间可溶成分溶滤,带走细小颗粒, 使土体被掏空成洞穴而形成。如图 5-4 所示

图 5-4 土洞的分布和发育示意图
1-土洞;2-裂隙;3-石灰岩;4-粘性土;5-软土或稀泥

1、土洞的形成条件 土洞主要由潜蚀作用形成。 潜蚀是指地下水流在土体中进行溶蚀和冲刷的作用。如果土体内不含有可溶成分,则 地下水流仅将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带走,这种现象我们称之为机械潜蚀。如果地 下水流先将土中可溶成分溶解,而后将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带走,具有溶滤作用 的潜蚀称为溶滤潜蚀。 2、土洞的类型 (1) .由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞 此类土洞形成因素有三点:土层的性质、土层底部有排泄水流及土粒的良好通道、地 表水流能直接渗入土层。 (2)由岩溶水流潜蚀作用形成土洞 此类土洞发育的快慢取决于基岩面上覆土层性质、地下水的活动强度、基岩面附近岩
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溶和裂隙发育程度。 四、岩溶与土洞的工程地质问题 岩溶与土洞地区对建(构)筑物稳定性和安全性有很大影响。 1.溶蚀岩石的强度大为降低。 2.造成基岩面不均匀起伏。 3.漏斗对地面稳定性的影响。 4.对地基稳定性的影响:分布密度与发育情况、埋深情况、抽水影响。 五、岩溶与土洞地基的防治 在进行建(构)筑物布置时,应先将岩溶和土洞的位置勘察清楚,然后针对实际情况 做出相应的防治措施。 1.挖填:即挖除溶洞或土洞中的软弱充填物,回填以碎石、块石或混凝土等,并分层 夯实,以达到改良地基的效果。对于土洞回填的碎石上设置反滤层,以防止潜蚀发生。 2.跨盖:当洞埋藏较深或洞顶板不稳定时,可采用跨盖方案。如采用长梁式基础或桁 架式基础或刚性大平板等方案跨越。 3.灌注:采用水泥或水泥粘土混合灌浆于岩溶裂隙中;对于土洞,可在洞体范围内的 顶板打孔灌砂或砂砾。 4.排导:洞中水的活动可使洞壁和洞顶溶蚀、冲刷或潜蚀,造成裂隙和洞体扩大,或 洞顶坍塌。因而对自然降雨和生产用水应防止下渗,采用截排水措施,将水引导至他处排 泄。 5.打桩:对于土洞埋深较大时,可用桩基处理,如采用混凝土桩、木桩、砂桩或爆破 桩等。 其目的除提高支承能力外, 并有靠桩来挤压挤紧土层和改变地下水渗流条件的功效。

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第六章
第一节

工程地质测绘准备工作
工程地质测绘的目的和要求

一、工程地质测绘的目的 当地质条件复杂或有特殊要求的工程项目,在选择场址,或在初步勘察、详细勘察阶 段之前,应先进行工程地质测绘。其目的是为了研究拟建场地的地层、岩性、构造、地貌、 水文地质条件及物理地质现象,对工程地质条件给予初步选择及勘探方案的布置提供依 据。 工程地质测绘和调查是通过搜集资料、现场调查、观察、量测、描绘等基础地质理论 方法和遥感影像判释、地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)等新技术新方法获取 与工程建设直接或间接相关的各种地质要素和岩土工程资料,并把这些资料反映在标准地 形底图或地质图上,为初步评价建设场地工程地质环境及场地稳定性、工程地质分区合理 布置勘察工作量提供依据的一种岩土工程勘察技术方法。通常,对岩石出露或地貌、地质 条件较复杂的场地应进行工程地质测绘;对地质条件简单的场地,可采用调查代替工程地 质测绘。在可行性研究勘察阶段和初步勘察阶段,工程地质测绘和调查能发挥其重要的作 用。在详细勘察阶段,可通过工程地质测绘与调查对某些专门地质问题(如滑坡、断裂等) 做补充调查。 二、测绘范围和测绘比例尺 在工程地质测绘和调查之前,必须先确定其范围,选择合理的比例尺,这也是保证测 绘精度的基础。 1、工程地质测绘范围的确定 工程地质测绘一般不像普通地质测绘那样按照图幅逐步完成,而是根据规划与设计建 筑物的需要在与该项工程活动有关的范围内进行。测绘的范围内进行。测绘的范围大些就 能观察到更多的露头和剖面有利于更好地了解区域工程质条件,但是却增大了测绘工作是 不利于更快、更省地完成工程地质勘察任务;如果测绘范围过小则不能查明工程地质条件 以满足建筑物的要求。可见,选定一个合适的测绘范围是一个相当重要的问题。选择的根 据一方面是拟定建筑物的类型、规模和设计阶段,另一方是区域工程地质条件的复杂程度 和研究程度。 建筑物类型不同、规模大小不同,则它与自然环境相互作用影响的范围、规模和强度 也不同,选择测绘范围时道德应考虑到这一点。例如,大型水工建筑物的兴建,将引起极 大范围内的自然条件产生变化,这些变化又必将作用于建筑物引起各种工程地质问题,因 此工程地质测绘也就必须扩展到足够大的范围帮能查清工程地质条件,解决有关的工程地 质问题一般的房屋建筑与地质环境相互作用甩引起的自然条件的变化多局限于不大的范 围内,如果区域内没有对建筑物安全有危害的地质作用,则测绘的范围就不需很大。 在建筑物规划和设计和开始阶段为了选择建筑地区或建筑声地,而可能方案往往又是 很多的,相互之间又有一定的距离,测绘的范围应把这些方案的有关地区都包括在内,因 而可能是很大的。但到了具体建筑场地选定之后特别是建筑物的后期设计分阶段,就只需 要在已选建筑区的较小范围内进行大比例尺的工程地质测绘。可见,工程地质测绘的范围 是随着建筑物设计阶段的提高而减小的。
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工程地质条件愈复杂、研究程度愈差,工程地质测绘的范围就愈大。 分析工程地质条件的复杂程度必须分清两种情况:一种是在建筑区内工程地质条件非 常复杂,如构造变动剧烈、断裂很发育或者岩溶、滑坡、泥石流等物理地质作用很强烈; 另一种情况是建筑区内工程地质结构并不复杂,但在邻近地区有能够产生威胁建筑物安全 的物理地质作用的策源地,如泥石流的形成区、强烈地震的发震断裂等。这两种直接影响 到建筑物的安全,若仅在建筑区内进行工程地质测绘则后者是不能被查明的,因此必须根 据具体情况适当扩大工程地质测绘的范围。 在建筑区或临近地区内如以有其它地质研究所取得的资料,则应充分收集和运用它 们;如果工作区及其周围较大范围内的地质构造已经查明,那么只要分析、验证它们,必 要时补充些专题研究就行了;如果区域地质研究程度很差,则大范围的工程地质测绘工作 就必须提上日程来。 2、工程地质测绘比例尺的确定 工程地质测绘的比例尺主要取决于设计的要求。在工程设计的初始阶段属于规划选点 性质,往往有若干个比较方案,测绘范围较大,而对工程地质条件研究的详细程度要求不 高,所以工程地质测绘所要求的比例尺一般较小。随着建筑工程设计阶段的提高,建筑场 地的位置愈益具体,研究的范围随之减小对工程地质条件研究的详细程度要求随之提高, 工程地质测绘的比例尺也就渐渐加大。而在同一设计阶段内,比例尺的选取又取决于建筑 工程的类型、规模和工程地质条件的复杂程度,所采用的比例尺就愈大。正确选取工程地 质测绘比例尺所得到的成果既要满足工程设计的要求,又要尽量节省测绘工作量。 工程地质测绘所采用的比例尺有以下几钟。 (1)选址及路线测绘:比例尺寸 1:20 万—1:100 万。在各钟工程的最初勘察阶段 多采用这种比例尺进行工程地质测绘,以了解区域工程地质条件概括,初步估计其对建筑 物的影响,同时为进一步勘察工作的设计提供依据。 (2)小比例尺面积测绘:比例尺寸 1:10 万—1:5 万。主要用于各种建筑物的初期 设计阶段,以查明规划地区的工程地质条件,初步分析区域稳定性等主要工程地质问题, 为合理选择建筑区提供工程地质资料。 (3)中比例尺面积测绘,比例尺 1:1.25 万—1:1 万。主要用于建筑物初步设计阶 段的工程地质勘察,以查明建筑区的工程地质条件,为合理选择建筑场地并初步确定建筑 物的类型和结构提供地质资料。 (4)大比例尺面积测绘:比例尺寸 1:500—1:1000 或更大。一般是在建筑场地选 定以后才进行这种大比例尺的工程地质测绘,以便能详细查明场地的工程地质条件,为最 终选定建筑物类型、结构和施工方法等提供准确的地质资料。 参照《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001),工程地质测绘的比例尺可根据勘察阶 段不同,按以下选取: (1)可行性研究勘察阶段,选用 1:5000—1:50 000,届中、小比例尺; (2)初步勘察阶段,选用 1:2000 一 1:10000,属大、中比例尺; (3)详细勘察阶段,选用 1:200—1:2000,届大比例尺。 (4)当工程地质条件复杂时,比例尺可适当放大,以利解决某一特殊的岩土工程问 题。对工程有重要影响的地质单元(滑坡、断层、软弱夹层、洞穴、泉等),可采用扩大比
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例尺表示。 三、测绘的精度要求 工程地质测绘的精度系指在工程地质测绘中对地质现象观察描述的详细程度,以及工 程地质条件各因素在工程地质图上反映的详细度和精确度。为了能保证工程地质图的质 量,工程地质测绘的精确必须于工程地质图的比例尺相适应。测绘的精度要求主要是指图 幅的精确度。精确度包括测绘填图时所划分单元的最小尺寸以及实际单元的界线在图上标 定时的误差大小两个方面。 1、测绘填图时所划分单元的最小尺寸,一般为 2mm,即大于 2mm 者均应标在图上。 一般规定岩层厚度在图上等最小投影宽度大于 2mm 着均应按比例尺反映在图上。厚度 或宽度小于 2mm 的重要工程地质单元,如软弱夹层、能反映构造特征的标志层、重要的物 理地质现象等,则应采用超比例尺或符号的办法在图上表示出来。 2、为了保证图的确精确还必须保证图上的各种界线准确无误,按规定。在任何比例 尺的图形界线的误差不得超过 0.5mm。所以在大比例尺的工程地质策划中要采用一起定点 法。 观测点的要求,与测绘比例尺相同的地形底图上每 1cm? 方格内,平均有一个观测点。 复杂地段多布,简单地段少布,计算总点数/ Km?。 例如: 测绘比例尺 1:1 万, 地形图 1:1 万: 此时 1cm 相当于=100m ,1cm?相当于 =10000m, 控制标准为 100 点/ Km? 不同比例尺反映的地质单元体尺寸: 比例尺 尺寸 1:10 万 200m 1:5 万 100m 1:1 万 20m 1:1000 2m 1:500 1m

准确度 指图上各种界限的准确程度,即与实际位置的允许误差。 界限误差≦0.5mm 比例尺 误差 1:10 万 50m 1:5 万 25m 1:1 万 5m 1:1000 0.5m

3、为了达到精度要求,一般在野外测绘时,采用比提交成图比例尺大一级的地形图 作为填图底图,如:进行 1:10000 比例尺测绘时,常采用 1:5000 的地形图作为外业填 图底图,外业填图完成后再缩成 1:10000 的成图,提交正式资料。 四、观察点、线的布置 观察描述的详细承袭程度是以各单位测绘面积上观察点的数量和观察线的长度来控 制的。通常不论其比例尺增多大一般都以图上每 1c ㎡范围内有一个观察点来控制观察点 的平均数。观察点的分布一般不应是均匀的,而是工程地质条件复杂的地段多一些,简单 的地段少一些,都应布置在工程地质条件的关键位置上。例如各种单元的界线点、泉点、 自然地质现象或工程地质现象点等等。 测绘比例尺增大、 观测点数目增多而天然露头不足, 则必须以人工露头来补充,所以测绘时须进行剥土、探槽、试坑等轻型勘探工程。地质观 测点的数量以能控制重要的地质界线并能说明工程地质条件为原则,以利于岩土工程评 价。为此,要求将地质观测点布置在地质构造线、地层接触线、岩性分界线、不同地貌单 元及微地貌单元的分界线、地下水露头以及各种不良地质作用分布的地段。观测点的密度
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应根据测绘区的地质和地貌条件、成图比例尺及工程特点等确定。一般控制在图上的距离 为 2—5cm。例如在 1:5000 的图上,地质观测点实际距离应控制在 100—250m 之间。此 控制距离可根据测绘区内工程地质条件复杂程度的差异并结合对具体工程的影响而适当 加密或放宽。在该距离内应做沿途观察,将点、线观察结合起来,以克服只孤立地做点上 观察而忽视沿途观察的偏向。当测绘区的地层岩性、地质构造和地貌条件较简单时,可适 当布置“岩性控制点” ,以备检验。 《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)中对地质观测 点的布置、密度和定位要求如下: (1)在地质构造线、地层接触线、岩性分界线、标准层位和每个地质单元体应有地质观 测点。 (2)地质观测点的密度应根据场地的地貌、地质条件、成图比例尺和工程要求等确定, 并应具代表性。 (3)地质观测点应充分利用天然和已有的人工露头,当露头少时,应根据具体情况布置 一定数量的探坑或探槽。 (4)地质观测点的定位应根据精度要求选用适当方法; 地质构造线、 地层接触线、岩性分界线、软弱夹层、地下水露头和不良地质作用等特殊地质观测点,宜 用仪器定位。 为了保证各种地质现象在图上表示的准确程度, 岩土工程勘察规范》 《 (GB50021—2001) 要求:地质界线和地质观测点的测绘精度,在图上不应低于 3mm。水利、水电、铁路等系 统要求不低于 2mm。

第二节

资料收集和研究

一、区域地质资料 如区域地质图、地貌图、构造地质图、矿产分布图、地质剖面图、柱状图及其文字说 明。应着重研究地貌、岩性、地质构造和新构造运动的活动迹象。 二、遥感资料 地面摄影和航片、卫片及解译资料。 三、气象资料 区域内主要气象要素,如气温、气压、湿度、风速、风向、降水量、蒸发量、降水量 随季节变化规律以及冻结深度。 四、水文资料 水系分布图、水位、流速、流量、流域面积、径流系数及动态、洪水淹没范围资料。 五、水文地质资料 地下水的主要类型、埋藏深度、补给来源、排泄条件、变化规律和岩土的透水性及水 质分析资料。 六、地震资料 测区及其附近地区地震发生的次数、时间、地震烈度、造成的灾害和破坏情况。并应 研究地震与地质构造的关系。 七、地球物理勘探和矿藏资料。 八、工程地质勘察资料 各种线路、桥梁、厂矿建筑及水利工程等工程地质勘察资料,并研究各种岩土的工程 性质和特征,了解不良地质作用的位置和发育程度。 九、建筑经验 已有建筑的结构、基础埋深,采用的地基承载力,建筑变形情况、沉降观测资料等。
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第三节

踏勘

现场踏勘是在搜集资料的基础上进行的,目的在于了解测区地质情况和问题,以便合 理地布置观测点和观察路线,正确布置实测地质剖面位置,拟定野外工作方法。 踏勘的方法和内容: 1、根据地形图,在测区内按固定路线进行踏勘,一般采用“之”字形、曲折迂回而 不重复的路线,穿越地形、地貌、地层、构造、不良地质作用等有代表性的地段,初步掌 握地质条件的复杂程度。 2、为了解全区的岩层情况,在踏勘时应选择露头良好、岩层完整有代表性的地段作 出野外地质剖面,以便熟悉地质情况和掌握区岩石的分布特征。 3、访问和搜索洪水其淹没范围等。 4、寻找地形控制点的位置,并抄录坐标、高程资料。 5、了解测区的交通、经济、气候、食宿等条件。

第四节

编制测绘纲要

测绘纲要要是进行测绘的依据,勘察任务书或勘察纲要是编制绘纲要的重要依据。必 须充分了解设计内容、意图、工程特点和技术要求,以便按要求进行工程地质测绘。测绘 纲要一般包括在勘察纲要内,特殊情况也可单独编制。 测绘纲要内容包括以下几个方面: 1、工程任务情况:测绘目的、要求、测绘范围和比例尺; 2、测区自然地理条件:位置、交通、水文、气象、地形、地貌特征; 3、测区地质概况:地层、岩性、构造、地下水、不良地质作用; 4、工作量、工作方法和精度要求。工作量包括观察点、勘探点、室内和野外测试工作; 5、人员组织和经济预算; 6、设备、器材和材料计划; 7、工作计划及实施步骤; 8、要求提交的资料、图件。

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第七章

工程地质测绘内容及工作方法
第一节 工程地质测绘内容

一、地形地貌 查明地形、地貌特征及其与地层、构造、不良地质作用的关系,划分地貌单元。地形、 地貌与岩性、地质构造、第四纪地质、新构造运动、水文地质以及各种不良地质作用的关 系密切。地貌是岩性、构造、新构造运动和近期外动力地质作用的结果。研究地貌可以判 断岩性、地质构造及新构造运动的性质和规模,搞清第四纪沉积物的成因类型和结构,并 据此了解各种不良地质作用的分布和发展演化历史、河流发育史等。相同的地貌单元不仅 地形特征近似,且其表层地质结构、水文地质条件也往往相同,还常常发育着性质、规模 相同的自然地质作用。因此在平原区、山麓地带、山间盆地以及有松散沉积物覆盖的丘陵 区进行工程地质测绘和调查时,应着重于地形地貌,并以地貌作为工程地质分区的基础。 工程地质测绘和调查中,地形地貌研究的内容有: (1)地貌形态特征、分布和成因; (2)划分地貌单元; (3)地貌单元形成与岩性、地质构造及不良地质现象等的关系; (4)各种地貌形态和地貌单元的发展演化历史。 在大比例尺工程地质测绘中,还应侧重于微地貌与工程建筑物布置以及岩土工程设 计、施工关系等方面的研究。 在山前地段和山间盆地边缘广泛发育洪积扇地貌。大型洪 积扇面积可达几十甚至上百平方千米,由于洪积物在搬运过程中的分选作用,洪积土颗粒 呈现随离山由近到远,颗粒由粗到细的现象,因此,把洪积扇由靠近山前到远离山前分为 上、中、下三个区段。每一区段的地质结构和水文地质条件不同,因此建筑适宜性和可能 产生的岩土工程问题也各异。 洪积扇的上部以砾石、 卵石和漂石为主, 强度高而压缩性小, 是房屋建筑和构筑物的良好天然地基,但由于渗透性强,若建水工建筑物则会产生严重渗 漏;中部以砂土为主,夹有粉土和粘性土的透镜体,易产生渗透性变形问题;中部与下部 过渡地段由于岩性变细, 地下水埋藏浅, 往往有溢出泉和沼泽分布, 承载力低而压缩性大, 不宜作为一般房屋建筑物地基;下部主要分布粘性土和粉土,且有河流相的砂土透镜体, 地形平缓, 地下水埋藏较浅, 若土体形成时代较早, 也可作为房屋建筑较理想的天然地基。 平原地区的冲积地貌,应区分出河床、河漫滩、牛扼湖和阶地等各种地貌形态。不同 地貌形态的冲积物分布和工程性质不同,其建筑适宜性也各异。河床相沉积物主要为砂砾 土, 将其作为房屋地基是良好的, 但作为水工建筑物地基时将会产生渗漏和渗透变形问题。 河漫滩相一般为粘性土,有时有粉土和粉、细砂夹层,土层厚度较大,也较稳定,一船适 宜做各种建筑物的地基,但需注意粉土和粉、纫砂层的渗透变形问题。牛扼湖相是由含有 大量有机质的粘性土和粉、细砂组成的,并常有泥炭层分布,土层的工程性质较差,也较 复杂。对阶地的研究,应划分出阶地的级数,各级阶地的高程、相对高差、形态特征以及 土层的物质组成、 厚度和性状等, 并进一步研究其建筑适宜性和可能产生的岩土工程问题。 例如,成都市区主要位于蜗江支流府河的阶地上,一级阶地表层粉土厚 0.7 一 o.4m, 其下为 Q d 早期的砂砾石层,厚 28—100m,地下水埋深 1—3m, ;二级阶地表层粘土厚 5 —9m,下为砂砾石层,地下水埋深 5—8m;三级阶地地面起伏较大,上部为厚达 10 余米 的成都粘土和网纹状红粘土,下部为粉质粘土充填的砾石层。成都粘土属膨胀性土,一般
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低层建筑的基础和堵体易开裂,渠道和道路路堑边坡往往产生滑坡。 二、地层岩性 工程地质测绘对地层岩性的研究包括: (1)岩土的地层年代; (2)岩土层的成因、分布、性质和岩相; (3)岩土层先后顺序、接触关系、厚度及其变化规律; (4)对岩层应鉴定其风化程度,对土层应区分新近沉积土、各种特殊土。 在不同比例尺的工程地质测绘中,地层年代可利用已有的成果或通过寻找标准化石分 析确定。此外,选择填图单位时, 应注意寻找标志层(指岩性、岩相、层位和厚度都较稳定, 且颜色、 成分和结构等具有特征标志, 地面出露又较好的岩土层, 如黄土地区的古土壤层), 按比例尺大小确定。 1、沉积岩区 了解岩相的变化情况、沉积环境、接触关系,观察层理类型,岩石成分、结构、厚度 和产状要素。 2、岩浆岩区 应了解岩浆岩的类型、形成年代和分布范围。 3、变质岩区 调查变质岩的变质类型(区域变质、接触变质、动力变质、混合岩化等)和变质程度, 并划分变质带;确定变质岩的产状、原始成分和原有性质;了解变质岩的节理、劈理、片 理、带状构造等微构造的性质。 三、地质构造 地质构造决定区域稳定性(尤其是现代构造活动与活断层)。它限定了各种性质不同的 岩土体的空间位置、 地表形态、 岩体的均一性和完整性以及岩体中各种软弱结构面的位置, 它是选择工程建设场地的主要依据,亦是评价岩土体稳定性的基础因素。 ’ 工程地质测绘和调查对地质构造研究的内容包括: (1)岩体结构类型, 岩层的产状及各种构造形式的分布、 形态和规模; (2)各类结构面(尤 其是软弱结构面)的产状及其性质,包括断层的位置、类型、产状、断距、破碎带宽度及充 填胶结情况; (3)岩、土层接触面和软弱夹层的特性; (4)新构造活动的行迹及其与地震活动的关系。 在工程地质测绘与调查中,对地质构造的研究,必须运用地质历史分析和地质力学的 原理与方法,才能查明各种构造结构面(带)的历史组合和力学组合规律。既要对褚皱、断 裂等大的构造形迹进行研究,又要重视节理、裂隙等小构造的研究。尤其在大比例尺工程 地质测绘中,小构造研究具有重要的实际意义。节理、裂隙泛指普遍、大量地发育于岩土 体内各种成因的、延展性较差的结构面,其空间展布数米至二三十米,无明显宽度。如构 造节理、劈理、原生节理、层间错动面、卸荷裂隙、次生剪切裂隙等均包括在内。 节理、裂隙工程地质测绘和调查的主要内容有:①节理、裂隙的产状、延展性、穿切 性和张开性;③节理、裂隙面的形态、起伏差、粗糙度、充填胶结物的成分和性质等;② 节理、裂隙的密度或频度。
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节理、裂隙必须通过专门的测量统计,查明占主导地位的节理、裂隙的走向及其组合 特点、分布规律和特性,分析它们与工程作用力的关系、地层岩性。 对裂隙节理测绘应进行绘制有关图件: 裂隙发育的方向可用玫瑰图表示。 玫瑰图(裂隙走向玫瑰图)的编制方法:作任意大小的半圆(如下图所示) ,画上方 向和刻度,将裂隙走向按每 5 度或 10 度分组,统计每一组内的裂隙条数和平均走向,自 半圆中心沿半径引辐射直线,直线长度(按比例)代表每一组裂隙的条数,直线的方位代 表每一组裂隙平均走向的方位,然后将各组裂隙辐射线的端点连起来,即成玫瑰图。

图 7-1

裂隙节理玫瑰图

在玫瑰图上,沿裂隙发育的主导方向引一延长线,并将其分成 90 度,根据该组裂隙 的倾向、倾角和条数,按一定比例给在延长线上,由图 3 可知:以垂直河流的裂隙最发育, 其中大多数裂隙倾向河流下游,据此可了解测绘区岩体裂隙发育的某些规律。 四、第四纪地质 (一)沉积年代的测定 数值法:年度法(历史记录、年轮、纹泥) 、放射性测量(C14、铀素系列、钾-氩法、 裂变轨迹) 、其他辐射性测量(铀趋势、热释光、电子旋转共振、10Be、36Cl、26Al 等) 。 相对测年法:氨基酸外缩旋体、黑曜岩水化、火山碎屑水化、地衣(苔藓) ,土壤发 育、岩石矿物风化、累进地形改造、沉积速率、地貌部位和下切速率、变形率。对比法: 地层学、火山灰年代学、古地磁、化石、古生物、稳定同位素、玻陨石和微观玻陨石。 (二)成因类型和岩相的研究 解决地质结构、地层相变关系等问题,正确作出地层剖面。

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五、地表水及地下水 工程地质测绘和调查对水文地质条件研究的主要目的就是为解决和防治与地下水活 动有关的岩土工程问题及不良地质作用提供资料,因此,应从岩性特征、地下水露头的分 布、性质、水量、水质入手,搜集气象、水文、植被、土的最大冻结深度等资料,调查最 高洪水水位及其发生时间、淹没范围,查明地下水类型,补给来源及排泄条件,井、泉的 位置,含水层的岩性特征、埋藏深度、水位变化、污染情况及其与地表水体的关系等。 对其中泉、 井等地下水的天然和人工露头以及地表水体的调查, 应在测区内进行普查, 并将它们标测于地形底图上。对其中有代表性的以及与岩土工程有密切关系的水点,还应 进行详细研究,布置适当的监测工作,以掌握地下水动态和孔隙水压力变化。 六、建筑砂石料 主要有块石料、碎石(卵、砾)料、砂料、粉土、粘性土料等。按其用途又可分为: 填筑料、防渗土料、反滤料、护坡料、混凝土骨料、水泥掺合料等。 (一)建筑砂石料的调查内容 1、对于块石料主要调查: (1)岩石名称、性质。岩石的性质包括矿物成分、结构、粒度等。对于层状岩石, 尚需查明开采岩层的分布情况、地质构造、岩层的厚度、产状、胶结程度、顶底板的接触 关系。 (2)风化程度及其分带性,各风化带的厚度。 (3)裂隙发育程度、产状、裂隙面风化及充填情况。 (4)岩石的物理力学性质。 2、对于砂、碎石料主要调查: (1)砂和碎石层的层位、层数、各层的厚度、长度、宽度、水平层理或交错层理的 分布情况。顶底板的岩性及接触关系。 (2)颗粒级配、磨圆度、矿物及岩石成分。 (3)粘性土、粉土和粉砂含量。 (4)覆盖层厚度及其变化。 (5)当砂、碎石料埋藏在地下水位以下时,应了解地下水的变化幅度,砂、碎石料 的透水性、涌水量及其与其他含水层和地表水体的水力联系。 3、对于粉土、粘性土料主要调查:、 (1)粉土、粘性土层的成因及其分布规律、厚度、长度、宽度。 (2)覆盖层的厚度、性质和分布情况 (3)颗粒级配、可溶盐含量、有机质含量等。 各类建筑材料的试验项目,可结合技术指标要求,选择有关项目进行试验。 (二)建筑砂石料的储量计算 1、确定计算范围和计算指标 (1)计算储量范围内有效层的面积。 (2)有效系数(有效层与无效层的比值)一般不应小于 2。 (3)有效层的平均厚度。 (4)计算块体平均密度。 (5)有效层的体积。 (6)无效层(剥离层、夹层)的体积。 2、建筑材料储量的计算方法 (1)算术平均法:有效层厚度变化不大、钻探点分布不均匀的产地或地段均适用。 先圈定钻探范围的水平投影,然后根据有效层的平均厚度,算出总储量。
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(2)平均断面法:有效层倾斜角度不大、勘探线平行或接近平行的情况下适用。先 计算垂直断面的面积,并把相邻两剖面相加求出平均值,然后计算各相邻剖面间的储量, 各剖面间储量之和即为总储量。 (3)最近点法:钻探点较密的地段适用。在平面图上,以每一个钻探点中心,分成 许多多角形,其数量与面积上的钻探点数量相同,在此多角形面积内的各点与该中心钻探 点间距应比其他钻探点为近,该面积内厚度即按中心钻探点资料计算。 (4)三角形法:有效层厚度变化大、钻探点数量较多的情况下适用。在绘有钻探点 的平面图上,用直线将最近的钻探点连结起来,形成许多三角形,将有效层的整个体积分 割成许多三角柱。这些三角形就是三角柱的顶面,将每一个柱的体积相加即为总储量。 七、不良地质现象 不良地质作用直接影响工程建筑的安全、经济和正常使用,所以在工程地质测绘和调 查时,对测区内影响工程建设的各种不良地质作用的研究,其目的就是要发现不良地质作 用与地层岩性、地质构造、水文地质条件等的关系,为评价建筑场地的稳定性提供依据, 并预测其对各类岩土工程的不良影响。 研究不良地质作用要以地层岩性、地质构造、地貌和水文地质条件研究为基础,并搜 集气象、水文等自然地理因素资料。研究内容包括:查明岩溶、土洞、滑坡、崩塌、泥石 流、冲沟、地面沉降、断裂、地震震害、地裂缝、岸边冲刷等不良地质作用的形成、分布、 形态、规模、发育程度,并分析它们的形成机制,促使其发育的条件和发展演化趋势,预 测其对工程建设的影响。方法将在后面章节中论述。3.2.6 人类工程活动 《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)中重点强调了工程地质调查对人类工程活动 影响场地稳定性的研究。调查人类工程活动对场地稳定性的影响,包括人工洞穴、地下采 空、大挖大填、抽水排水及水库诱发地震等。 人工洞穴、地下采空引起地表塌陷,过量抽取地下承压水导致地面沉降,水库蓄水诱 发地震、引起库岸坍塌再造,引水渠道渗漏引发斜坡失稳等等,使地质环境恶化,对建设 场地的稳定性带来不利影响。因此,在工程建设之前,通过工程地质调查,查明和发现人 类工程活动与地质环境的相互制约、相互影响的关系,就能预测和主动控制某些岩土工程 地质作用的发生,这也是岩土工程地质勘察的任务之一。 八、 对已有建筑物的调查 对工程建筑区及其附近已有建筑物的调查,是工程地质测绘与调查的特有内容。调查 当地已有建筑物的结构类型、基础形式和埋深,施工季节和施工时的环境,建筑物的使用 过程,建筑物的变形损坏部位,破裂机制、破裂发生时间、发展过程,建筑物周围环境条 件的变化和当地建筑经验,分析已有建筑物完好或损坏的原因等,都极大地有利于岩土工 程的分析、评价和整治。 某一地质环境内已有建筑物都应被看作是一项重要的试验, 研究该建筑物是否 “适应” 该地质环境,往往可以得到很多在理论方面和实践方面都极有价值的资料。通过这种研究 就可以划分稳定地段,判明工程地质评价的正确性,评估和预测使建筑物受到损害的各种 地质作用的发展情况。 对已有建筑物调查, 不能仅限于研究个别受损害的建筑物, 而应调查区内所有建筑物。 1.调查的主要内容 (1)观察描绘其变形并绘制草图;
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(2)研究技术文献了解其结构特征; (3)通过直接观察区内的地质条件,查阅以往勘察资料、施工编录或通过访问,了解建 筑物所处的地质条件; (4)根据建筑物结构特征、 所处地质环境、 出现的变形现象, 分析变形的长期观测资料, 以判定变形原因。 2.具体调查工作 (1)建筑物位于不良的地质环境内,且有变形标志。此时应查明不良地质因素在什么条 件下有害于哪一类建筑物,并调查各种防护措施的有效性,以便寻求更有效的防护措施。 例如,成都市三级阶地上的低层房屋往往出现开裂现象,且开裂往往地区性的成群出现, 裂缝有其特殊性。角端裂缝常表现为山墙上的对称或不对称的倒八字形,有时山墙上还出 现上大下小分枝或不分枝的竖向裂缝。纵墙上有水平裂缝,同时伴有墙体外倾等现象。经 分析研究,其变形原因是由于成都三级阶地上的表层粘土属膨胀土,随着季节变化土的含 水量发生较大变化而产生膨胀变形,使建筑物的不同部位产生不均匀沉降变形所致。调查 发现,凡届深埋达 1.5m 以上者极少产生开裂,采用拥壁等措施不能制止墙体开裂发展, 只有加深基础砌置深度才是防治膨胀土地基上建筑物开裂的有效措施。 (2)建筑物位于不良地质环境中,但无变形标志。在调查时就应查清是否由于采用了特 殊结构,或是以往对工程地质条件的危害性做了过分的评价。这些资料对地区的利用及结 构的设计有很重要的意义。 (3)建筑物位于有利的地质环境中,有变形标志。这时就必须首先查明是否由于建筑材 料质量或工程质量不良而造成,以证实分桥自然历史因素所得的工程地质评价是否正确。 通过这种分析,往往可以发现施工方法以及组织方面的缺陷。如果不是由于以上原因产生 变形,就需要进一步研究地质条件,发现某些隐蔽的不良地质条件。例如对西安隐伏地裂 缝带上建筑物墙体、地基变形破坏特征的调查分析,就可确定隐伏地裂缝的走向及影响带 范围,也可根据建筑物变形或破坏成群出现规律,发现埋藏的淤泥层。 (4)建筑物位于有利的地质环境内,无变形标志。在这种情况下仍需研究是否这些建筑 物采用了特殊结构,使其强度大大提高,以至于把某些不利的地质条件隐蔽起来了。 通过以上凋查分析,就可以更加具体地评价建筑区的工程地质条件,并对建筑物的可 能变形做出正确预测,减少勘探和试验工作量,使建筑物的设计更合理。

第二节

工程地质测绘工作方法

工程地质测绘和调查的方法与一般地质测绘相近, 主要是沿一定观察路线做沿途观察 和在关键地点(或露头点)上进行详细观察描述。选择的观察路线应当以最短的线路观测到 最多的工程地质条件和现象为标准。在进行区域较大的中比例尺工程地质测绘时,一般穿 越岩层走向或横穿地貌、自然地质现象单元来布置观测路线。大比例尺工程地质测绘路线 以穿越走向为主布置,但须配合以部分追隶界线的路线,以圈定重要单元的边界。在大比 例尺详细测绘时,应追索走向和追索单元边界来布置路线。 在工程地质测绘和调查过程中最重要的是要把点与点、线与线之间观察到的现象联系 起来,克服孤立地在各个点上观察现象、沿途不连续观察和不及时对现象进行综合分析的 偏向。也要将工程地质条件与拟进行的工程活动的特点联系起来,以便能确切预测两者之 间相互作用的特点。此外,还应在路线测绘过程中就将实际资料、各种界线反映在外业图
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上,并逐日清绘在室内底图上,及时整理,及时发现问题和进行必要的补充观测。 工程地质测绘和调查的具体方法可归纳为以下几点: 工程地质测绘和调查的基本方法(表 7—1)
表 7-1 工程地质测绘的基本方法基本方法

说明:路线穿越法垂直穿越地貌单元、岩层和地质构造线走向,能较迅速地了解测区 内各种地质界限、地貌界线、构造线、岩层产状及各种不良地质作用等位且,常用于各类 比例尺测绘 追索法沿地层、构造和其他地质单元界线逐条追完并将界线绘于图上,地表可见部分 用实线表示,推测部分用虚线表示。这种方法多用于中、小比例尺测绘 布点法根据地质条件复杂程度和不同的比例尺,预先在图上布置一定数量的地质点, 对第四系地层覆盖地段.必须要有足够的人工田头点.以保证测绘精度。适用大、中比例 尺测绘。 一、基岩区的测绘工作方法 1、运用地质历史—成因观点和方法,作为基本思路,正确划分岩石建造,确定岩性 特征,为工程地质意义上的岩石分类奠定基础。 2、重视岩相的研究,岩相反映岩石的生成环境和地质历史,利用岩相标志,帮助判 明不同性质的岩类的空间分布,进行岩组划分,并区分其力学性质,是一种可行的手段。 3、特别注意对工程建筑物的稳定性和安全有重要意义的地层划分,它不同于普通地 质测绘中分层原则(界、系、统、组),注意软弱层、软质岩类、岩溶隔水层等标志层的 划分,对沉积岩来说,同一层中应按岩性分组或段。 二、第四纪分布区的测绘工作方法 1、确定第四纪沉积物的成因类型,从地貌形态上分析。 2、野外工作中,利用便携式测试仪器取得沉积物的物理力学性质。如使用手摇钻, 轻便触探仪等。

第三节

野外资料整理与验收

一、野外调查阶段当日、数日资料的整理 当日整理:每天野外工作完毕回驻地后,应及时整理当日的水工地质观察资料。主要 是检查校对观察点记录,素描图,野外手图卡片是否吻合,补充、修改野外文字记录.对 已肯定的观察路线,观察点上墨,对检查发现的问题,必须到野外实地解决。

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二、阶段性资料整理 阶段整理:工作一个阶段后,应将野外手图,卡片进行整理,综合分析。编写阶段工 作小结,小结内容包括:工作目的和工作效果,工作方法及质量评述。 三、全部野外工作结束后野外资料的综合整理 最终整理:野外工作全部结束后应全面整理各项野外实际资料,包括实测剖面记录及 实习剖面图,观察点记录和野外手图卡片,地质照片,各类样品及其分析鉴定报告,定稿 的实际材料图和野外清图等,检查、核实其完备程度和质量。编制有关水文地质工程地质 图件,编写综合水文工程地质图说明书及实习小结。 四、野外验收应提交的成果资料 组织相关工程师对野外资料进行验收。 五、野外验收要求 参照相关规范,如《工程地质测绘规程》 资料应贯穿整个测绘工作的全过程,边搜集现场资料、边分析整理成图,并要及时总 结。有些专门性问题要反复调查研究,寻找论据。测绘外业工作结束后,即应提出各种原 始资料,包括地质记录、照片、素描图等。经过检查校核后,编制各种综合分析图表和正 式图件,如工程地质平面图、地质剖面图和有关专门性地质图。

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第八章

工程地质测绘图件编制及报告编写
地貌及第四纪地质图件编制

第一节

一、地貌及第四纪地质图简介 地貌及第四纪地质图直观表现调查区内地貌及第四纪地质特征,因此,必须编制地貌 及第四纪地质图。地貌图是在野外测绘的地貌草图基础上,经室内整理面绘制的。它反映 调查区内地貌形态特征、成因类型、分布规律、地貌单元划分及形成年代、新构造运动性 质和强度等。第四纪地质图也是在野外测绘草图的基础上结合室内分析资料编绘的,它主 要反映测区内不同时代、不同成因的松散堆积物的分布规律、岩性特征、第四纪地质发展 历史、新构造运动特点及其与地貌之间的关系等。 (一)实测剖面图 在野外调查工作中,在典型地点和生产建设上需重点研究的地方,测剖面时,沿剖 面线测绘地形的高度、坡度和宽度,测绘地层的岩性、厚度、产状和结构的情况。在作剖 面图时,由于地形的起伏较小,第四纪沉积物各地层单位厚度又小面变化较大,按自然比 例尺绘制很难把地貌和第四纪地层的特征、变化和关系表示清楚,一般都适当放大剖面的 垂直比例尺,以能表示出特征为原则。根据工作地区的不同,放大的倍数不同,通常平原 区放大的倍数要比山区放大的倍数大。如图8-1所示

图8-1

实测剖面图

(二)信手剖面图 信手剖面图又称剖面示意图,是在野外工作中最常绘制的。野外工作时,把沿途观 测收集的地貌和第四纪地质资料,用目测或步测估算的厚度和距离,按比例沿剖面绘制。 其特点是不要求把整个剖面上所有内容都准确地按比例表示在剖面上,只表示主要的地貌 和第四纪沉积物,它们的大小和相互距离关系不一定准确,但主要的类型、相互间的顺序 及其关系应与客观实际情况一致。 (三)综合剖面图 综合剖面图是在野外调查和研究工作基本完成时,将大量的实测和信手剖面资料, 经分析综合后,编制反映该区地貌和第四纪沉积物类型、形成时代、发生和发展及分布规 律的剖面图,是工作的总结性图件。
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(四)编制剖面图 在工作区踏勘之后,选择地貌形态完整、地貌类型和第四纪地层较齐全,露头良好、 具有代表性的地段来测剖面。目的是了解测区内不同地貌类型的分布及其相互关系。剖面 线的选择应考虑能穿越不同的地貌单元,必要时剖面线可转折。剖面线位置应标在地貌平 面图上,比例尺的选择取决于调查的比例尺,剖面图水平比例尺与平面图一致,但垂直比 例尺可适当放大(山区可放大2~10倍) 。若第四纪地层比较发育,或有较厚的第四纪堆积 物时, 则应将第四纪地层或堆积物表示地貌剖面中。 这样就构成一幅地貌-第四纪地质综合 剖面图。岩性符号或其他图例全应按规定符号标绘。 在普通地貌图(平面图)的下方应附图切剖面图(图11~6) 。一般图切剖面常用于中、 小比例尺地貌图,剖面图应突出表示地貌的主要特征。根据切过地貌图上的地貌界限,在 剖面图的相应位置上表示出来。在界线范围内用罗马字母表示出地貌类型的代号。其水平 比例尺与平面图比例尺相同,垂直比例尺可放大5~10倍。 沿剖面线应有钻孔资料,并应将钻孔的位置、第四纪地层及侵蚀面等情况标绘在剖面 图上。如图8-2

图8-2 山西运城附近第四纪地质剖面图 二、第四纪地质图的编制 由于第四纪自身的特点,第四纪地质图上要表示的内容很多。但要想在一幅图上详尽 表示第四纪地质所有的内容是有困难的。因此,可根据需要另外编制一系列的辅助图件, 如第四纪岩性-岩相图、第四纪古地理图、第四纪沉积物厚度图、第四纪砂矿地质图、第四 纪冰川分布图和新构造运动图等。 (一)第四纪地质图的基本内容 第四纪地质图表示的基本内容有地层岩性特征、成因类型和形成年代。此外,第四 纪地质图上还表示出与第四纪地层有密切关系的基岩露头、动植物化石点、人类文化遗迹 点及有用砂矿点等。因此,编制第四纪地质图前必须了解和掌握区内的第四纪与第三纪的 地层界限、第四纪地层的划分、不同时期第四纪沉积物的成因类型组合等资料。 (二)图例 地貌图、第四纪地质图及各种剖面图是用颜色、符号、线条和花纹、代号、数字和 注释来分别表示地貌和第四纪地质研究内容的,在编图之前先编制图例,图例应当包括图
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面上画出的所有内容。 图例的制定应遵循以下原则: (1)第四纪堆积物成因用颜色、花纹和代号表示,用一种颜色表示不同成因类型组, 同一颜色的不同花纹表示一个成因类型组的不同成因类型。第四纪堆积物的代号是用各种 成因第四纪堆积物的拉丁文缩写表示,国际上使用同一标准。 (2)第四纪堆积物的岩相用黑色花纹表示,常用表示堆积物主要岩相成分的花纹。 (3)第四纪堆积物年代用代号、数字和色调表示。同一成因类型不同年代的第四纪 堆积物,年代越老,色调越深。 用来表示第四纪堆积物年代的代号的数字为: 下更新统(世)Qp1 中更新统(世)Qp2 上更新统(世)Qp3 (4)其他第四纪现象用符号表示。 (三)第四纪地质图的编制 在编制第四纪地质图时,首先应按精度要求选择适当比例尺的地形图作底图,再根 据编图内容确定编图图例。 1、第四纪堆积物岩性的表示方法 第四纪堆积物岩性特征一般用不同的符号或线条表示。第四纪堆积物的成因类型可 用不同的颜色表示,如冲积物用淡黄色,湖积用天蓝色等。不同时代用不同代号区别。 2、第四纪堆积物成因类型表示方法 第四纪堆积物成因类型一般用颜色和代号表示(表2~3) 。如冲积物用淡黄(al) 、洪 积物用橘黄(pl)、风积物用黄(eol)、海积物用蓝色(m)等,也可以将成因类型和地层时代结 合在一起表示。 3、第四纪堆积物年代的表示方法 一般将第四纪地层时代用四分法,如Q1,Q2,Q3,Q4。不分时代用“Qp”表示,时 代合并用“Q1-2”表示,时代延续用“Q2-3”表示(中、上更新统未分层) 。如果有第四纪 前基岩,按规定符号表示,如中生代(MZ)等。 第四纪地质图中其他重要内容,如化石点、人类活动遗迹、砂矿点、地质界线、控 制性钻孔、探井、泉、水系和重要高程点等,均用专门的符号表示,有时还补充文字说明。 4、图例的排列和要求 图例能起到沟通编织者与阅者的桥梁作用。因此,图例的排列要慎重地加以考虑。 一般是先地层时代,后成因、再岩性,最后是专门的图例。时代排列有两种,一种是从上 至下顺序(称纵向排列) ,从最新地层到最老地层依次向下排列;另一种是左右顺序(称 横向排列) ,从最老地层到最新地层依次向右排列。成因类型的图例排列,一般是把同一 时代中的成因类型按照分布的地貌部位(由分水岭开始一河谷或山区一平原一湖海)依次 排列。如先排残积,然后依次是坡积、洪积、冲积、湖积或海积。对其他成因的图例排列, 在不同地区,根据其所处的地貌部位插入适当的位置,岩性图例按由粗到细顺序排列。 三、地貌图的编制 地貌制图是研究地貌的重要方法之一,同时也是地貌调查的重要成果。地貌图与普通
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地形图不同,它不仅能反映出地形图上所能表达的内容,而且还可以反映不同类型地貌的 空间分布成因、年龄、发育过程和动态等丰富的信息。一幅良好的地貌图,往往比文字更 富有表现力,并且便于精确量算。它在生产建设、科研、测绘、军事等方面有着广泛的用 途。 地貌图按内容主要分为普通地貌图和专门地貌图两种。 (一)普通地貌图 普通地貌图主要是根据地貌形态和成因的综合特征及其在时间上和空间上的关系绘 制的图件,其按内容又可分为地貌类型图和地貌区划图。 1、地貌类型图 此图是根据各种不同的地貌类型和它们之间的组合,以及同一种地貌类型在空间分布 上规律绘制的图件。这类地貌图可以用来对比那些地貌上相似的,但是分布地域上分散的 对象。 不同比例尺地貌图所表示的内容和要求也不同。 2、地貌区划图 表示研究地区不同地貌类型和组合所形成的特殊地貌综合体图件。 它们在地貌形态和 成因方面有着密切的联系,并在分布区域上能够连成一片。 (二)专门(题)地貌图 表示研究地区内一种或一种以上的地形全部分地形特征,或是表示研究区内所有地 形需一种或一种以上的基本物征的图件。 它是根据生产实际需要面编制的, 如地面坡度图、 切割深度图、泥石流分布图、滑坡分布图,为工程建设服务的工程地貌图,为寻找、开采 砂矿床服务的砂矿地貌图,为农业服务的农业地貌图等。

第二节

综合工程地质图件编制

一、工程地质剖面图 1、实测工程地质剖面图参照第四系工程地质剖面图。 2、综合工程地质剖面图(图切剖面),绘图方法与地质剖面一样。 如下图所示

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二、综合工程地质图 以标准地形图或地理基础图为底图,通过野外地质调查或航空照片、卫星照片的解译, 对测区的地质现象进行观察、描述和量测,并按一定比例尺编制成综合工程地质图。如下 图所示:

左上幅:

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右上幅:综合工程地质柱状剖面图

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右下幅:图例。

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第三节

报告的编写

一、报告编写的要求 工程地质测绘报告是通过对勘察区的地貌、地层岩性、地质构造、不良地质现象、水 文地质条件等,并将它们填绘在适当比例尺的地形图上,为下一步布置勘探、试验及长期 观测工作打下基础。通过对勘察区的地质、地貌、第四纪地质、新构造运动,地下水点的 调查和填绘水文地质图等,查明勘察区内地下水形成与分布的基本规律,在此基础上作出 初步的开发利用远景评价,并对区内存在的工程地质问题等提出防治措施进行论证。工程 地质测绘还将进一步为工程地质勘探、试验和观测工作提供设计依据。必须严肃认真地编 制。报告内容应简明扼要、重点突出、语言通顺,文、图、表吻合一致。形式要标准化、 数据化、表格化。报告附图要使用统一的图式和图例。 二、报告编写的内容 1.报告名称:湖北省 XXXXXXX 工程地质调查报告,比例尺 XXXXXX。 2.报告内容:包括文字报告及附图、附表,图表说明书。 例如: 第一章 绪论 交通、位置。自然地理及经济概况;任务要求;工作条件及研究程度概况;完成任务 情况。 (附:交通位置图、研究程度图、完成工作量表) 。 第二章 实习区地质条件 第一节 地层岩石 对实习区出露地层包括前震旦纪、震旦纪、寒武纪、晚白垩世—第三纪、第四纪等 地层岩石做简要叙述。 第二节 地质构造 概述地质构造背景, 描述各单元主要构造形迹和总体构造特点。 叙述新构造动力特点, 在地震和滑坡、塌陷等地质灾害多发区,应根据实际资料,分析其发生的构造背景,推论 今后发展趋势。 第三章 水文地质条件调查 概述勘察区的地貌、地层岩性、地质构造、物理地质现象、水文地质条件等 第四章 工程地质条件调查 场区工程稳定性评价,不良地质灾害评估等。 第五章 矿产及其它国土资源概况 视具体情况编写,如区内的建筑材料储备等。 第六章 结束语 取得的重要工程地质成果及主要结论、存在问题及结合测区特点提出以后工作意见, 使报告做到重点突出、具有特色。 附表 1:工程地质分区表 例如:广州市工程地质分区条件表 按场地的地形起伏缓急、各种土层的工程地质性质、软弱土层的埋深及厚度、地下水 位埋深以及建筑工程适宜程度等进行工程地质分区,各区以符号表示,分区条件见表 8-1
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广州市工程地质分区条件表 区 代 号 特 征 代 号 Ιa Ι 完全适合建筑地区,地形平坦,无不 良地质现象。

表 8—1 亚 区 特 征

受压层主要为硬塑粘土、 亚粘土, 部 份为密实粗中细砂,厚度在 2~5 米。 受压层主要为可塑粘土、 粉土, 部份 为中密粗中细砂,厚度在 2~5 米, 局部有淤泥,深度小于 2 米。 主要为淤泥、 粉砂, 部份为软塑粘土、 亚粘土,深度大于 6 米,小于 8 米, 局部地区在洪水以下。

Ιb

ΙΙ

采取一般措施地区, 如平整场地及基 础处理 需要专门工程措施, 在安全洪水位以 下, 地质条件差, 主要为淤泥、 粉砂, 部份为软塑粘土、亚粘土,深度大于 8 米。

ΙΙ a

ΙΙΙ

由于编图依据勘察资料,测试数据少,孔距疏、孔深较浅,故仅供总体规划及场址选 择参考。

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第九章

遥感在工程地质测绘中的应用
第一节 航、卫片的特点

一、航片的特点 因航片比例尺大(相对卫片) ,所以航片图像清晰,能够详细地反映出地物的细节, 利用立体镜观察员时,我们可以获得在地形图上甚至在地面观察时都不能反映出来的一些 细微地貌及第四纪地质现象,特别是对森林植被覆盖重地区,通过土壤差异、植物生态等 标志为我们提供分析研究地貌和第四纪地质对象的间接资料。通过对航片的解读,可以更 合理地安排野外工作计划,减少野外工作时间,提高野外工作效率。另一方面,由于航片 在拍摄时的客观条件的限制,航片上的影像与地物的实际情况存在着一定的差距。 二、卫片的特点 与航片相比,卫片视域广阔,影像概括性强,有利于对地貌进行区域性的研究等,特 别是进行小比例尺地貌及第四纪地质编图时有着不可替代的作用。多次成像研究地貌的动 态变化是卫片的另一大特点。 根据需要, 我们可以根据同一地区一定间隔周期的数张相片, 对地貌的动态变化情况进行对比分析,就可以获得一般方法在短期内难以取得的资料。除 可见光成像外,卫片还具有多谱段像,其透视性强,信息丰富。卫片与航片相比,由于比 例尺小,反映地貌及沉积的细节差。同时,由于重叠比率小,无法进行立体观察。卫片质 量有时还受到或多或少云层的影响。 在实际工作中,应根据航片和卫片的上述特点,将航片与卫片科学合理地结合应用。

第二节

航、卫片的地貌及第四纪地质地判读标志

由于航、卫片是地表景观按一定比例缩小了的综合影像图,客观、真实、全面、详细 地记录了地表的几何特征和光学特征, 这些特征在照片上表面为各种不同的影响, 如形状、 大小、花纹、色调等。相片的这些被称为判读标志,根据这些判读标志,运用有关的知识 和理论,手段和方法对航、卫片进行分析研究,揭示地表某一地物或现象的存在和属性的 过程,叫航卫片的判读(或解释) 。航卫片的地貌及第四纪地质的判读是根据航卫片的影 像特征,运用相关知识和理论在航卫片上分析和研究地貌及第四纪地质现象的过程。 航卫片的判读标志可分为直接标志和间接标志两种。由判读对象本身所显现出来的影 像特征称为直接判读标志,由其他地质体或地物所显现的影像特征来间接判读研究对象的 称为间接判读标志。 我国地质遥感工作者根据在数十年的生产和科研工作中,总结和归纳出了许多判读标 志,且具有普遍的意义,被广泛地应用于地物属性的判别上。由于不同的地区自然环境的 不同以及拍摄时摄影波段的不同,加之洗印时选用的感光材料、洗印的条件等诸多因素的 影响,使得它们具有可变性和局限性的特点。因此,在利用这些标志判读时,要综合运用 各种标志,注意相互印证、对比分析,必要时一定要进行野外验证工作,以保证判读结果 的正确性。 本节详细内容见遥感地质学。

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第三节

遥感影像在工程地质测绘中的应用

遥感制图法可用于各种比例尺测绘,其方法步骤是:通常采用目视、光学仪器或计算 机等方法对航空照片、卫星照片进行地质解译,结合区域地质资料,调绘整理成图、表和 文字说明,然后再到实地验证地质解译成果,经补充修改最后成图。 主要应用于: 1、 划分地貌单元,确定地貌类型、形态、特征,以及地形地貌与地质构造的关系。 2、 判定新构造活动情况和区域构造(大型构造断裂、环状构造)的位置和性质,推 定断层破碎带、隐伏断层、节理密集带的位置和延伸方向。 3、 划分地层岩性的界线,确定地层的展布、厚度;大致确定岩层的产状要素。 4、 不良地质作用类型、范围、成因、规模及其动态分析;特殊岩土的类型和分布范 围。 5、地下水露头(泉、井)的位置,地下水与地形地貌、地层岩性、地质构造的关系。 6、工程地质、水文地质条件的初步评价,进行工程地质、水文地质分区。 7、圈定火山位置和火山喷发中心与构造的关系等等。

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实训指导书 实训一:测绘纲要编制
选一中等程度工程建设场地,拟定测绘目的和要求,进行工程地质测绘纲 要的编制。 测绘纲要内容包括以下几个方面: 1、工程任务情况:测绘目的、要求、测绘范围和比例尺; 2、测区自然地理条件:位置、交通、水文、气象、地形、地貌特征; 3、测区地质概况:地层、岩性、构造、地下水、不良地质作用; 4、工作量、工作方法和精度要求。工作量包括观察点、勘探点、室内和野 外测试工作; 5、人员组织和经济预算; 6、设备、器材和材料计划; 7、工作计划及实施步骤; 8、要求提交的资料、图件。

实训二:熟悉野外记录卡片
附表 1 附表 2 附表 3 附表 4 附表 5 野外地质点记录表 野 外 构 造 地 质 点 记 录 卡 片 裂隙统计点记录卡片 野外水文地质点记录卡片 野 外 地 貌 点 记 录 卡 片

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附表 1 图幅: 点 号 位 置 野外 室内 地理 坐标 X:

野外地质点记录表
天气: 20 高 年 绝对 相对 月 日 m m 时



地层层位 Y: 层位要素

地层、岩性及地质构造描述: (包括素描图、剖面图、柱状图)

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节理、裂隙描述:

地貌、岩溶及物理地质现象描述:

水文地质特征描述:

沿途观测:

资料来源

试样编号

照片编号

录像编号

调查:

记录:

审核:
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附表 2 图幅: 点 号

野 外 构造 地质 点 记录 卡片
天气: 20 年 绝 高 程 相 对 月 对 日 时

位 置

地理位置 地 质 时 代 坐 标 X: Y: 层 位 要 素

主断面的产状、性质、断距(垂直、视垂直)断层两侧岩层时代与产状岩石变 形情况,带内构造岩破碎程度、宽度、擦痕性质等







征 构造部位 裂 隙 发 育 情 况 组 产 密 别 状 度

张开程度 填充情况 裂面特征
- 82 -

产状、规模、变形岩层及变形程度: 褶



附近地层岩性及水文地质等特征:

剖面图

素描图

径 途 观 测 试样编号 录像编号 及说明 照片编号 及说明 调查: 填表: 审核:
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附表 3 图幅: 点 位 置 号 地理位置 坐 标 X:

裂隙统计点记录卡片
天气: 高程 20 年 绝 对 相 对 地质时代 Y: 层位要素 裂隙率% 月 日

裂隙统计面积(m2) 裂隙点所处构造部位:

裂隙点所在层位及岩性特征:

玫瑰图

素描图

小结:

照片编号

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裂 裂 隙 产 状 要 素 序 号 走 向 倾 向 倾 角







要 裂

素 隙 特 稳定 与 发达 情况 征 是 否 穿 层 穿 插 关 系

裂 隙 数 量 指 标 长 度 (m) 宽 度 (m) 条 数 面 积 (m2) 裂面特 征 及性质

充填物 性质及 充填程度

测量者

记录者

组 长
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附表 4 图幅: 点号 类型 泉、 井口或 沟底的高 程(米) 水 的 用 途 绝对 相对 泉

野外水文地质点记录卡片
天气: 井 气 温 地理位置 坐 水量其变化(季节 性的或流途中的) 标 X: Y: ( 公升/秒) 上午 溪沟 ℃ 下午 其他 水温 ℃

点位实测值 测量方法 水量变化

地层岩性(层位产状等)构造(构造部位与点相关的断裂及性状)

水 文 地 质 特 征 地 形、地 貌、补 绘 排 泄 等

- 86 -

物 颜 色 透 明 度





质 嗅 味 味 道

素描图



剖面图

泉、井的结构 泉、井内沉淀物 泉、井卫生条件

取样数量及编号 分析要求 加大理石粉否 照片编号

沿途 观测

调查:

记录:

审核:

日期:20






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附表 5 图幅: 点 号 野 室 地 坐 外 内 理 标

野 外 地貌 点记 录 卡片
天气: 20 年 高 月 程 日 绝 对 相 对 米 米 时





地 质 体 时 代 X: Y: 地 质 体 产 状

地貌形态特征与形态测量(三度空间)及地貌成因类型等。

地貌素描图或剖面图:

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地貌成因观察(记录并从地形与岩性和构造的关系、地形组合关系、地形接触关系、相 关沉积特征及其它特征进行观察分析)

现代地貌作用:

地貌与挽近构造运动关系:

标本编号 调查: 记录:

试样编号 审核:

照片编号 日期:20 年 月 日
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