工程地质学全册配套最完整精品课件1.ppt

1、工程地质学全册配套最工程地质学全册配套最 完整精品课件完整精品课件1 工程地质学 ENGINEERING GEOLOGY 主要内容主要内容( (Main Topics) 1、人类工程活动与地质环境 （human engineering activity and geological environment） 2、地质学与工程地质学 （geology and engineering geology） 3、工程地质条件与工程地质问题 （engineering geological condition and engineering geological problem） 4、工程地质在工程建设中的

2、应用 （application of engineering geology in construction） 5、工程地质学的学习要求 （study requirement of engineering geology） 绪论绪论(INTRODUCTION)(INTRODUCTION) 一、人类工程活动与地质环境 （human engineering activity and geological environmenthuman engineering activity and geological environment） 1、地质环境对人类工程活动的制约 (1)、影响工程建筑物的稳定和

3、正常使用 如：山体滑坡、泥石流对建筑危害 (2)、人类在从事工程活动中影响工程活动的安 全 如：采煤中瓦斯爆炸、涌水；隧道掘进过程中 出现塌顶、岩爆或涌水等 (3)(3)、地质条件不具备而使工程造价提高、地质条件不具备而使工程造价提高 沿海三角洲地区 桩基 筏式地基 深基坑 软基高层建筑 增加造价 高烈度地区建造巨型电站 高设防烈度 大幅度提高 2 2、人类工程活动又会以各种方式影响地质环境，、人类工程活动又会以各种方式影响地质环境， 即人类工程活动对地质环境的制约即人类工程活动对地质环境的制约 人类工程活动对地表的改造已达到不可忽视的程度， 到目前为止人类活动已涉及到地表80的地区。 如：地

4、下水开发引起的地面沉降 河流上游水库的修建改变河流的地质作用 滥伐森林引起土地荒漠化 兴建水库诱发地震等 大规模的砍伐森林造成荒漠化大规模的砍伐森林造成荒漠化 不合理削坡使坡体稳定性降低不合理削坡使坡体稳定性降低 梯级电站改变河流的地质作用梯级电站改变河流的地质作用 水库蓄水导致水库诱发地震水库蓄水导致水库诱发地震 岩（土） 开 挖 对地质环境 的 影 响 岩（土）应力状态的卸载和调整 目的：建基、洞室利用 岩（土）开挖爆破损伤和振动 岩（土）临空面位置、形态的改变 引发地下水的排泄、地表水的聚集 开挖后岩（土）弃渣的堆积和处理 3、人类活动与地质环境之间的相互制约 如：不良地基上修建房屋，提

5、高了造价，另一方面房屋修建 后会引起地基土的压实 如：在岩土体稳定性差的地区修建水库，造价高，另一方面 水库的修建使近坝、库岸的岸坡的稳定性降低，尤其是水位骤然 升降经常引起岸坡失稳，蓄水引起水库诱发地震等 二、地质学与工程地质学二、地质学与工程地质学(Geology and (Geology and Engineering geologyEngineering geology） 1 1、地质学（、地质学（GeologyGeology） 地质学是一门关于地球的科学，它研究的对象主要是固体地球的上层。 主要有以下方面内容： （1）研究组成地球的物质； （2）阐明地壳及地球的构造特征,即研究岩石或

6、岩石组合的空间分布； （3）研究地球的历史以及栖居在地质时期的生物及其演变； （4）地质学的研究方法与手段； （5）研究应用地质学以解决资源探寻、环境地质分析和工程防灾问题。 主要有两方面： 一是以地质学理论和方法指导人们寻找各种矿产资源； 二是运用地质学理论和方法研究地质环境，查明地质灾害的规律和防治 对策，以确保工程建设安全、经济和正常运行。 2 2、工程地质学（、工程地质学（Engineering geology） Engineering geology is about applying all branches of the geosciences to assure the saf

7、ety, efficiency, and economy of engineering and environmental projects. Engineering geology is devoted to the investigation, study and solution of the engineering and environmental problems which may arise as the result of the interaction between geology and the works and activities of man as well a

8、s to the prediction and the development of measures for prevention or mediation of geological hazards. Which are mainly concerned with the geological problems encountered in engineering. Its main tasks is to investigate and evaluate the geological engineering problems , provide the basic information

9、 for the plan ,design and construction of the engineering. 工程地质学(Engineering Geology):是一门研 究与工程建设有关的地质问题，为工程建设服务的 地质学科，它是地质学的分支学科，属于应用地质 学的范畴。 （1 1）工程地质学的发展）工程地质学的发展 在20世纪30年代已发展成为一门独立的学科。 我国工程地质学的发展始于建国初期，经过50多年的努力，建 立了具有我国特色的学科体系。 随着生产的发展和研究的深入，形成一些新的分支学科，如环 境工程地质、海洋工程地质与地震工程地质等。 人类工程活动作为环境演化的积极而活

10、动的因素及工程和环境 的密切关联性已成为当今研究的重要方向。 （2 2）工程地质学研究对象）工程地质学研究对象 浅表层地质环境浅表层地质环境 工程建筑物工程建筑物 两者关系、适应性、矛盾转化、解决。 保证建筑物的安全、经济和正常使用 勘察、分析评价阐明条件、解决问题 满足建筑物的设计、施工、使用 三峡工程规划图 地面沉降使桥墩错位 （3 3）工程地质学的主要任务）工程地质学的主要任务 工程地质研究的基本任务基本任务，可归结为三方面： A区域稳定性研究与评价区域稳定性研究与评价，是指由内力地质作用引起的断裂 活动，地震对工程建设地区稳定性的影响； B地基稳定性研究与评价地基稳定性研究与评价，是指

11、地基的牢固、坚实性； C环境影响评价环境影响评价，是指人类工程活动对环境造成的影响。 （3 3）工程地质学的主要任务）工程地质学的主要任务 工程地质学的具体任务具体任务是： A评价工程地质条件工程地质条件，阐明地上和地下建筑工程兴建和运行的有利和不利 因素，选定建筑场地和适宜的建筑型式； B从地质条件与工程建筑相互作用的角度出发，论证和预测有关工程地质工程地质 问题问题发生的可能性、发生的规模和发展趋势； C提出及建议改善、防治或利用有关工程地质条件的措施、加固岩土体和 防治地下水的方案； D研究岩体、土体分类和分区及区域性特点； E研究人类工程活动与地质环境之间的相互作用与影响。 （4）工程

12、地质学的主要内容 v 岩土工程性质的研究岩土工程性质的研究 研究与工程建筑物有关的岩土体的工程地质性质及其变化规律，即分布规 律、成因类型、力学性质等 分支学科：工程岩土学 v 工程动力地质作用的研究工程动力地质作用的研究 研究工程动力地质作用的形成机制、规模、空间分布及发展趋势，对由此 引起的工程地质问题进行评价、防治和改造 分支学科：工程动力地质学 v 工程地质勘察理论和技术方法的研究工程地质勘察理论和技术方法的研究 研究勘察方法的选择、工作的布置原则、工作量的分配，勘察技术、方法 理论的改进。规范、手册为指南。 分支学科：工程地质勘察 、岩土工程勘察。 v区域工程地质研究区域工程地质研究

13、 为工程规划设计提供地质依据，进行工程地质区划 分支学科：区域工程地质学 v环境工程地质研究环境工程地质研究 研究人类工程活动和地质环境之间的联结模式，科学预测人 类活动对地质环境的影响 分支学科：环境工程地质学 （5）工程地质学研究方法 v自然历史分析法 v数学力学分析法 v模型模拟试验法 v工程地质类比法 v自然历史分析法自然历史分析法 地质学分析地质学分析 研究地质体、地质现象、自然地质历史形成演化。 地质基础工作。 基本的研究方法。 例如：斜体变形破坏研究。 v 数学力学分析法数学力学分析法 定量分析计算、评价定量分析计算、评价 针对某一具体问题。 地质分析为基础 地质模型 数学模型（

14、理论经验公式等 ） 代入有关参数进行计算。 例如：刚体极限平衡法、弹塑性理论方法、数理统计方法、 数值分析方法。还如，灰色理论、逻辑信息、模糊数学、分形、 神经网络等。 v模型与模拟实验法模型与模拟实验法 仿实体演绎仿实体演绎 模型实验：如渗流、斜坡、地基渗透变形、洞室稳定等方面 都可以进行。 模拟实验：如光弹实验、电网络模拟（欧姆定律渗流达西 定律）、结构的网络模拟、数值模拟等。 v工程地质类比法工程地质类比法 经验借鉴、对比经验借鉴、对比 基础是相似性（地质条件与建筑工作方法） 如：专家判断、经验参数使用。 上述方法各有特点，相互补充，综合应用。上述方法各有特点，相互补充，综合应用。 三、

15、工程地质条件与工程地质问题三、工程地质条件与工程地质问题 1 1、工程地质条件、工程地质条件（engineering geological conditionengineering geological condition） 工程地质条件是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。包括： 岩土类型及其工程性质 地质构造 地形地貌 水文地质 工程动力地质作用 天然建筑材料 不同地区的地质环境不同，工程地质条件不同，对工程建筑不同地区的地质环境不同，工程地质条件不同，对工程建筑 物有影响的地质因素的物有影响的地质因素的主次关系主次关系不同。不同。 2 2、工程地质问题、工程地质问题（engine

16、ering geological problemengineering geological problem） 已有的工程地质条件在工程建设和运行期间会产生一些新的变化和发展， 构成威胁影响工程建筑安全的地质问题称为工程地质问题。 对工程建设而言，主要的工程地质问题包括： A地基稳定性问题地基稳定性问题（Ground stability）：是工业与民用建筑工程常遇 到的主要工程地质问题，它包括强度和变形强度和变形两个方面； B斜坡稳定性问题斜坡稳定性问题（slope stability） ； C洞室围岩稳定性问题洞室围岩稳定性问题（wall rock stability） ； D区域稳定性问题

17、区域稳定性问题（areal stability） 。 矛矛 盾盾 .工程地质问题是复杂多样的，工程类型不同的其所存在的工程工程地质问题是复杂多样的，工程类型不同的其所存在的工程 地质问题也不相同地质问题也不相同 注意两个问题注意两个问题 .工程地质条件的自然界客观存在性工程地质条件的自然界客观存在性 类型类型 结构结构 规模规模 建筑物建筑物 工程地质问题工程地质问题1 工程地质问题工程地质问题2 工程地质问题工程地质问题3 相同工程地质条件相同工程地质条件 地下洞室地下洞室 围岩稳定性围岩稳定性 露天采矿场露天采矿场采坑边坡的稳定性采坑边坡的稳定性 水利水电建设水利水电建设 更为复杂多样更为

18、复杂多样 不同的问题不同的问题 工程类型工程类型 工业与民用建筑工业与民用建筑 地基承载力和变形地基承载力和变形 主要工程地质问题主要工程地质问题 四、工程地质在工程建设中的应用四、工程地质在工程建设中的应用 1 1、几个概念、几个概念 （1）建筑物（building）： “建筑物”含义很广，含房屋建 筑和构筑物两大类。 （2）建筑场地（architecture field）：工程建设所直接占 有的有限面积的土地，大体相当于厂区、居民点和自然村的区域范 围的建筑物所在地。 （3）地基（ground） ：在土和岩层中修建建筑物，承受建筑 物全部重量的那部分土和岩层，地基分持力层（bearing

19、stratum） 与下卧层（substratum）两部分。 （4）天然地基（natural ground） ：未经加固处理、直接支 承基础的地基。 （5）软弱地基（soft clay ground） ：由淤泥、淤泥质土、 松散的砂土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层所构成的地基。 （6）人工地基（artificial foundation）：经过人工加固处 理过的地基。 （7）地基承载力（bearing capacity of foundation soil） ：指地基所能承受由建筑物基础传递来的荷载的能力，地 基与基础设计必须满足两个基本条件：要求作用于地基的荷载不 超过地基的承载能力；控制

20、基础沉降使之不超过地基的变形容许 值。 上部结构、基础和地基三者之间的关系上部结构、基础和地基三者之间的关系 地基地基（Ground）：基础下面的承 受荷载的土层。 基础基础（Foundation）：建筑物最 下面一个组成部分，承受建筑物 全部荷载，并传给地基。 上部结构上部结构（Superstructure） ： 一般建筑物由上部结构和基础 两部分组成。 2 2、工程地质在工程建设中的应用、工程地质在工程建设中的应用 任何工程建筑物都是建造在一定的场地与地基之上，所有工程 建设方式、规模和类型都受建筑场地的工程地质条件工程地质条件所制约，会遇 到各种各样的自然条件和地质问题，如青藏铁路、三峡

21、工程、南水 北调工程等都是以地质条件复杂著称于世。 因此，在设计设计之前，必须进行场地与地基的工程地质勘察工程地质勘察，充 分了解建筑场地与地基的工程地质条件工程地质条件，论证和评价场地、地基的 稳定性和适宜性、不良地质现象、软弱地基处理与加固等岩土工程 的技术决策和实施方案。 Example 1-1 Example 1-1 简单地质条件的地基简单地质条件的地基 Example 1-2 Example 1-2 斜坡上的建筑地基斜坡上的建筑地基 Example 1-3 Example 1-3 美国内华达州美国内华达州 Las VegasLas Vegas城地面沉降灾害城地面沉降灾害 Exampl

22、e 1-4 Example 1-4 中国中国20062006年的地质灾害年的地质灾害 可见，工程地质工作很重要，是设计之先驱，没有足够考虑工可见，工程地质工作很重要，是设计之先驱，没有足够考虑工 程地质条件而进行设计，是盲目的设计，不仅会导致建筑费用增高、程地质条件而进行设计，是盲目的设计，不仅会导致建筑费用增高、 工程量增大、施工期限拖长，而且产生安全隐患，在个别的情况下，工程量增大、施工期限拖长，而且产生安全隐患，在个别的情况下， 建筑物将发生变形或破坏，甚至废弃使用。建筑物将发生变形或破坏，甚至废弃使用。 五、工程地质学的学习要求五、工程地质学的学习要求 在我国的技术分工技术分工中，工程

23、地质勘察由工程地质技术人员进行， 工程地质技术人员应当对工程地质勘察的任务、内容和方法有足够 的基础知识。 工程地质学是地质工程专业的学科基础课，其内容相当广泛， 本课将讲述在工程建设中所涉及到的最基本的工程地质问题的理论 和知识，包括岩土的成因类型及其工程地质特征、工程动力地质作 用及工程地质勘察等。 学习本课程的要求如下： （1）系统地掌握工程地质学的基本理论和知识，能正确运用勘 察数据和资料进行设计与施工。 （2）能根据工程地质的勘察成果，运用已学过的工程地质理论 和知识，进行一般的工程地质问题分析及对不良地质现象采取处理 措施。 （3）了解工程地质勘察的基本内容、方法和过程，工程地质数

24、 据的来源、作用以及应用条件，对一些中小型工程能够进行一般的 工程地质勘察。 （4）把学到的工程地质学知识与专业知识和其他课程知识密切 联系起来，去解决工程实际中的工程地质问题。 思考题思考题 1 1、什么是工程地质学、什么是工程地质学? ? 2 2、什么是工程地质条件和工程地质问题？它们、什么是工程地质条件和工程地质问题？它们 具体包括哪些因素和内容？具体包括哪些因素和内容？ 3 3、工程地质学的研究方法有哪些？、工程地质学的研究方法有哪些？ Example 1-1 简单地质条件的地基简单地质条件的地基 1-1-建筑物建筑物 2-2-粘土层粘土层 h-基坑深度基坑深度 s-建筑物沉降建筑物沉

25、降 思考的问题思考的问题：建筑物是否安全？建筑物是否安全？ 思考角度：思考角度： （1）强度问题）强度问题 （2）变形问题）变形问题 解决方法：解决方法：对建筑场地进行工程地质勘察，即查明土层的分布、厚度、对建筑场地进行工程地质勘察，即查明土层的分布、厚度、 均匀性和其物理力学性质以及地下水等的工程地质条件，并评估地基承载均匀性和其物理力学性质以及地下水等的工程地质条件，并评估地基承载 能力和建筑物沉降量以及土体被挤出的可能性。能力和建筑物沉降量以及土体被挤出的可能性。 1-1-砂页岩砂页岩 2-2-坡残积粘土坡残积粘土 3-3-建筑物建筑物 4-4-挡土墙挡土墙 解决方法：解决方法：对建筑场

26、地进行工程地质勘察，对可能出现的问题进行分析，对建筑场地进行工程地质勘察，对可能出现的问题进行分析， 从而采取相应的措施，如设置挡墙和加强排水等。从而采取相应的措施，如设置挡墙和加强排水等。 Example 1-2 斜坡上建筑的稳定问题斜坡上建筑的稳定问题 思考的问题思考的问题： （1）建筑物基础的不均匀沉降问题；）建筑物基础的不均匀沉降问题； （2）粘土层在基岩面上的稳定问题；）粘土层在基岩面上的稳定问题； （3）基岩的稳定问题。）基岩的稳定问题。 评语：评语：人类工程活动显著地影响环境，既可恶化环境，亦能改善环境人类工程活动显著地影响环境，既可恶化环境，亦能改善环境-环环 境工程地质学境工

27、程地质学。 Example 1-3 美国内华达州美国内华达州 Las VegasLas Vegas城地面沉降灾害城地面沉降灾害 美国内华达州美国内华达州 Las Vegas城早在城早在1905年开始抽取地下水供给，从年开始抽取地下水供给，从1935 年开始进行了达年开始进行了达60多年的地面沉降观测研究，结果表明该城地面沉降影响范多年的地面沉降观测研究，结果表明该城地面沉降影响范 围已达围已达1030km2。抽取地下水量超过地下水的补给量，导致地面逐年下沉，。抽取地下水量超过地下水的补给量，导致地面逐年下沉， 地面沉降及伴生的地裂缝和断层活动一起构成地面沉降及伴生的地裂缝和断层活动一起构成La

28、s Vegas城市地区严重的环城市地区严重的环 境工程地质问题，且形成灾害，如各类地面建筑物损坏、井管折断，部分排境工程地质问题，且形成灾害，如各类地面建筑物损坏、井管折断，部分排 水管道和煤气管道切断。水管道和煤气管道切断。 Example 1-4 中国中国20062006年的地质灾害年的地质灾害 2006 年，全国共发生各类地质灾害102804 起。共造成人员伤亡1227人，其 中死亡663人，失踪111人，受伤453人，造成直接经济损失43.2 亿元。 2006 年，地质灾害以突发性地质灾害为主，除北京、上海和宁夏外，其他 28个省(自治区、直辖市)都有突发性地质灾害发生，主要类型包括滑

29、坡、崩塌、 泥石流、地面塌陷等，其中滑坡发生数量最多，占全国地质灾害发生总数的 86.1%。缓变性地质灾害类型主要有地面沉降、地裂缝、海水入侵等。 2006 年，全国地质灾害主要分布在受台风影响严重的中南和华东地区，其 中湖南、广东、福建、江西和广西五省（自治区）共发生地质灾害100576 起， 占全国地质灾害总数的97.8%。 工程地质学 ENGINEERING GEOLOGY 主讲人：刘岁海主讲人：刘岁海 lecturerlecturer：Liu SuihaiLiu Suihai 本章主要内容本章主要内容( (Main Topics) 1 1、几个概念、几个概念( (several con

30、ceptseveral concept) ) 2 2、土的粒度成分、土的粒度成分( (Granularity component of soilGranularity component of soil) ) 3 3、土的矿物成分、土的矿物成分(Mineral component of soil(Mineral component of soil ) ) 4 4、土体中的水和气体、土体中的水和气体(Water and gas in the soil(Water and gas in the soil ) ) 5 5、土的结构和构造、土的结构和构造(Structure and texture o

31、f soil )(Structure and texture of soil ) 第一章第一章 土的物质组成与结构、构造土的物质组成与结构、构造 Chapter 1 Material composing and structure, ,texture of soil 岩石岩石 风化（物理、风化（物理、 化学、生物）化学、生物） 作用作用 岩石破碎岩石破碎 化学成分改变化学成分改变 搬运搬运 沉积沉积 大小、形状和大小、形状和 成分都不相同成分都不相同 的松散颗粒集的松散颗粒集 合体（土）合体（土） 土的生成土的生成 几个概念几个概念(several concept)(several conce

32、pt) 土土(soil)(soil)：是由固体颗粒以及颗粒间孔隙中的水 和气体组成的一多相、分散多孔的系统。 土层土层(soil layer)(soil layer)：土具有成层特征, 同一层内土 的物质组成和结构、构造基本一致，工程地质性 质亦大体相同。 土体土体(soil body) (soil body) ：由性质各异，厚薄不同的若 干土层，以特定的上、下次序组合在一起的土层 组合体。 土的三相组成土的三相组成 土的三相组成是指土由土的三相组成是指土由固体颗粒固体颗粒、液体水液体水和和气体气体三部三部 分组成。土中的固体矿物构成土的骨架，骨架之间贯穿着分组成。土中的固体矿物构成土的骨架，

33、骨架之间贯穿着 大量的孔隙，孔隙中充满着液体水和气体。大量的孔隙，孔隙中充满着液体水和气体。 土体土体三相比例不同三相比例不同，土的状态和工程性质也随之各异，例如：，土的状态和工程性质也随之各异，例如： 固体固体+ +气体（液体气体（液体=0=0）为）为干土干土，此时粘土呈坚硬状态，此时粘土呈坚硬状态 ，砂土呈，砂土呈 松散状态；松散状态； 固体固体+ +液体液体+ +气体为气体为湿土湿土，此时粘土多为可塑状态；，此时粘土多为可塑状态； 固体固体+ +液体（气体液体（气体=0=0）为）为饱和土饱和土，此时粉细砂或粉土遇强烈地，此时粉细砂或粉土遇强烈地 震，可能产生液化，而使工程遭受破坏；粘土地

34、基受建筑物荷载作震，可能产生液化，而使工程遭受破坏；粘土地基受建筑物荷载作 用发生沉降需几十年才能稳定。用发生沉降需几十年才能稳定。 第一节土的粒度成分第一节土的粒度成分 (Section 1 grain size composition)(Section 1 grain size composition) 一、粒径和粒组的划分粒径和粒组的划分 粒径（粒径（granularity) granularity) ：指土颗粒的大小，以其直径表 示，mm 等效直径（equivalent granularitygranularity ） 粒组粒组（粒级）（fractionfraction） ：指粒径在一

35、定区段内其 成分及性质成分及性质相似的土粒组别 土的粒组划分方案土的粒组划分方案 粒组 统称 粒组名称粒径d范围（mm） 分析 方法 主 要 特 征 巨 粒 漂石（块石）粒 d200 直接 测定 透水性很大，压缩性极小， 颗粒间无粘结，无毛细性。 卵石（碎石）粒 60d200 粗粒 砾 粒 粗砾 20d60 筛 分 法 透水性大，压缩性小，无 粘性，有一定毛细性。 细砾2d20 砂 粒 粗砂0.5d2 中砂 0.25d0.5 细砂0.075d0.25 细粒 粉粒 0.00522-0.50.5-0.250.25-0.0750.075-0.00515% 粗粒土：粗粒土：粗粒（0.075-60mm）

36、组质量50% 细粒土：细粒土：细粒（0.005-0.075mm）组质量50% 粘土矿物粘土矿物无定形氧化物胶体无定形氧化物胶体可溶盐可溶盐 土的矿物成分土的矿物成分 原生矿物原生矿物次生矿物次生矿物有机质有机质 第二节第二节 土的矿物成分土的矿物成分 （Section 2 Mineral component of soilSection 2 Mineral component of soil） 一、土中矿物类型及特性一、土中矿物类型及特性 物理风化产物，石英、长石、云母等。颗粒粗，为物理风化产物，石英、长石、云母等。颗粒粗，为 砂、砾组主要成分。砂、砾组主要成分。 原生矿物原生矿物 化学风化产

37、物，颗粒细，为粘粒组的主要成分。化学风化产物，颗粒细，为粘粒组的主要成分。 次生矿物次生矿物 化学性质稳定，水稳性强。化学性质稳定，水稳性强。 颗粒细，比表面积大，活性大，亲水性强。颗粒细，比表面积大，活性大，亲水性强。 a. 粘土矿物粘土矿物 复合的铝硅酸盐晶体，片状。复合的铝硅酸盐晶体，片状。 高岭石：高岭石： 2322 Al O2SiO2H O 伊利石：伊利石： 22322 K O 3Al O6SiO2H O 蒙脱石：蒙脱石： 2322 Al O4SiOnH O 亲水性：亲水性：蒙脱石蒙脱石伊利石伊利石高岭石高岭石 b. 倍半氧化物及次生二氧化硅倍半氧化物及次生二氧化硅 c. 可溶性次生

38、矿物（水溶盐）可溶性次生矿物（水溶盐） 有机质有机质 蒙蒙 脱脱 石石 粘土矿物的类型粘土矿物的类型 高岭石晶层之间连结牢固（氢键），水不能自由渗入， 故其亲水性差，可塑性低，胀缩性弱； 蒙脱石则反之，晶胞之间连结微弱，活动自由，亲水性 强，胀缩性亦强； 伊利石（水云母）的性质介于二者之间。 二、矿物成分与粒组之间的关系二、矿物成分与粒组之间的关系 粒径大于粒径大于0.075mm的各粒组，均由的各粒组，均由原生矿物原生矿物所构成，其中漂石所构成，其中漂石 粒、卵石粒、砾粒，其粒径往往大于矿物颗粒，多数是由母岩碎粒、卵石粒、砾粒，其粒径往往大于矿物颗粒，多数是由母岩碎 屑构成，一般具有的多矿物结

39、构。屑构成，一般具有的多矿物结构。 砂粒砂粒与原生矿物颗粒大小近似，往往是由与原生矿物颗粒大小近似，往往是由单矿物单矿物组成，以石英最组成，以石英最 为常见。为常见。 粉粒粉粒组由原生矿物与次生矿物混合组成，其中以石英为主，其次组由原生矿物与次生矿物混合组成，其中以石英为主，其次 为高岭石及难溶盐。为高岭石及难溶盐。 粘粒粘粒组主要由不可溶性次生矿物与腐植质组成，有时也含难溶盐，组主要由不可溶性次生矿物与腐植质组成，有时也含难溶盐， 其中粘土矿物是最常见的矿物。其中粘土矿物是最常见的矿物。 第三节第三节 土中的水和气体土中的水和气体 （Section 3 Water and gas in th

40、e soilSection 3 Water and gas in the soil） 一、土中水的类型与特性一、土中水的类型与特性 土中的水土中的水 矿物成分水矿物成分水 结合水结合水 重力水重力水 毛细水毛细水 结晶水结晶水 孔隙水孔隙水 自由水自由水 弱结合水弱结合水 强结合水强结合水 沸石水沸石水 结构水结构水 受土颗粒表面电场作用力 吸引而包围在颗粒周围， 不传递静水压力不能任意 流动的水，称为结合水结合水。 结合水结合水 弱结合水：是一种粘滞水膜，是粘性土弱结合水：是一种粘滞水膜，是粘性土 在一定含水量范围内具可塑性的原因在一定含水量范围内具可塑性的原因 强结合水：性质接近于固体，具

41、蠕变性，强结合水：性质接近于固体，具蠕变性， 略高于略高于100可蒸发可蒸发 二、土中的气体二、土中的气体 主要为：O2、CO2 、N2 土粒对气体的吸附强度： CO2 N2O2 H2 土中的气体按存在的状态分为 1、吸附气体 2、游离气体 3、密闭气体 第四节第四节 土的结构和构造土的结构和构造 （Section 4 Structure and texture of soil Section 4 Structure and texture of soil ） 土的结构：土的结构：组成土的土粒大小、形状、表面特征， 土粒间的连结关系和土粒的排列情况 一、土粒间的连结关系一、土粒间的连结关系 1

42、、接触连结接触连结：颗粒之间的直接接触，接触点上的连结强度主要 来源于外加压力所带来的有效接触压力。这种连结方式在砂土、 粉土中或近代沉积土中普遍存在。 2、胶结连结胶结连结：颗粒之间存在着许多胶结物质，将颗粒胶结连结 在一起。 3、结合水连结结合水连结：通过结合水膜而将相邻土粒连结起来的连结形 式，又叫水胶连结，这种连结在一般粘性土中普遍存在。 4、冰连结冰连结 二、土的结构类型 （一）、巨粒土与粗粒土的结构类型（一）、巨粒土与粗粒土的结构类型 粗粒土的结构主要为单粒结构单粒结构 根据颗粒间的排列接触关系颗粒间的排列接触关系可分为松散结构松散结构和密实结构密实结构 由于粗、细颗粒含量的不同粗

43、、细颗粒含量的不同，有粗石状结构粗石状结构和假斑状结假斑状结 构构两种不同的结构形态 粗石状结构粗石状结构的土具有较高的强度，而其透水性则 取决于粒间孔隙的充填程度及充填物的性质 假斑状结构假斑状结构土的性质主要取决于组成土的细粒物 质的特点 （二）细粒土的结构类型（二）细粒土的结构类型 细粒土颗粒细小，细粒土一般为团聚结构团聚结构（海绵状结构或蜂窝状海绵状结构或蜂窝状 结构结构） 细粒土的团聚结构按土粒均匀与否土粒均匀与否可分为均粒和非均粒均粒和非均粒两种类型 均粒团聚结构均粒团聚结构又分为蜂窝状和絮状结构 非均粒团聚结构非均粒团聚结构是由粉粒和砂粒之间充满粘粒团聚体所形成的结 构 三、土的

44、构造三、土的构造 土的构造：土的构造：土体中各土体中各结构单元结构单元之间的关系之间的关系 主要特征：主要特征：土的成层性和裂隙性土的成层性和裂隙性，即，即层理构造和裂隙层理构造和裂隙 构造构造，二者都造成了土的不均匀性，二者都造成了土的不均匀性 层理构造：层理构造：土粒在沉积过程中土粒在沉积过程中, ,由于由于不同阶段不同阶段沉积的物沉积的物 质成分、颗粒大小或颜色不同质成分、颗粒大小或颜色不同, ,而沿而沿竖向竖向呈现出成层特征呈现出成层特征 裂隙构造：裂隙构造：土体被许多不连续的小裂隙所土体被许多不连续的小裂隙所分割分割, ,在裂隙在裂隙 中常充填有各种盐类的沉淀物中常充填有各种盐类的沉

45、淀物 思考题思考题 1.1.粒径、粒组粒径、粒组(粒级粒级)、土的粒度成分、不均匀系、土的粒度成分、不均匀系 数的含义。数的含义。 2 2粒度成分表示方法。粒度成分表示方法。 3 3土按粒度成分分类。土按粒度成分分类。 4 4土中矿物成分的类型。土中矿物成分的类型。 工程地质学工程地质学 ENGINEERING GEOLOGY 主讲人：刘岁海主讲人：刘岁海 lecturerlecturer：Liu SuihaiLiu Suihai 本章主要内容本章主要内容( (Main Topics) 1 1、土的基本物理性质、土的基本物理性质 Basically physical property of s

46、oil 2 2、细粒土的稠度及可塑性、细粒土的稠度及可塑性 Donsistency and plasticity of granule soil 3 3、细粒土的细粒土的胀缩性与崩解性胀缩性与崩解性 Dilatability and collapse of granule soil 4 4、土的透水性与毛细性、土的透水性与毛细性 Dankness and capillarity of soil 第二章第二章 土的物理性质土的物理性质 Chapter 2 Physical property of soil 第一节第一节 土的基本物理性质土的基本物理性质 Section 1 Basically p

47、hysical property of soil 土的物理性质土的物理性质是表征是表征土的物理状态土的物理状态的一系的一系 列性质。列性质。 如如: :密度、含水性、孔隙性等密度、含水性、孔隙性等 土的土的物理性质指标物理性质指标是评价和判断土的工程是评价和判断土的工程 性质的重要依据。性质的重要依据。 S W A ma( 0) mw ms m Va Vw Vs Vv V 土的三相图土的三相图 Three phase diagram 质量质量 mass 体积体积 volume S W A 以质量计：以质量计： 空气质量空气质量 ma 0 水质量水质量 mw 土粒质量土粒质量 ms 总质量总质量

48、 m= mw + ms 或以重量计：或以重量计：W=mg 以体积计：以体积计： 空气体积空气体积 Va 水体积水体积 Vw 土粒体积土粒体积 Vs 总体积总体积 V=Vv +Vs 孔隙体积孔隙体积 Vv ma(0) mw ms m Va Vw Vs Vv V 土的三相图土的三相图 Three phase diagram 质量质量 mass 体积体积 volume S W A 一、土的质量和重量一、土的质量和重量 1、土粒密度、土粒密度 （specific gravity） s s s V m p 土粒质量与其体积之比土粒质量与其体积之比 单位：单位：g/cm3 ma(0) mw ms m Va

49、 Vw Vs Vv V 质量质量 mass 体积体积 volume S W A 2、土的密度、土的密度 （1）天然密度（）天然密度（density） )/( )/()( / 3 cmg VVmm vm vsws ma(0) mw ms m Va Vw Vs Vv V 干密度是表征结构松密程度的指标干密度是表征结构松密程度的指标 质量质量 mass 体积体积 volume S W A （2）饱和密度）饱和密度 （saturated unit weight） g g V Vm sat wvs sat （3）干密度）干密度 （dry unit weight） g g V m d s d ma(0)

50、mw ms m Va Vw Vs Vv V 土的三相图土的三相图 Three phase diagram 质量质量 mass 体积体积 volume S W A 二、二、 土的含水性及其指标土的含水性及其指标 1、土的含水率、土的含水率 （water content） %100 %100 土中颗粒的质量 土中水的质量 s w m m w 含水率的影响因素含水率的影响因素 土层所处的自然条件土层所处的自然条件 土的空隙体积数量等土的空隙体积数量等 含水率的测定方法含水率的测定方法 烘干法烘干法 酒精燃烧法酒精燃烧法 炒干法炒干法 ma(0) mw ms m Va Vw Vs Vv V 反映土中孔