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岩土工程勘察描述与记录岩土工程勘察描述与记录1分两大部分分两大部分第一章工程地质学基础知识第二章野外描述2第一章第一章工程地质学基础知识工程地质学基础知识第一节地球的形态第二节地质作用第三节岩土基础知识3第一节第一节地球的形态地球的形态一一、地球的外形、地球的外形4（一）、地球的形状（一）、地球的形状地球的形状地球的形状地球是个三轴椭球体，赤道半径6378.16km，极半径6356.755km。陆地占地球表面积的29.1%，海洋占70.9%。567（二）地球的表面特征（二）地球的表面特征按照高程和起伏特征，大陆表面分为山地、丘陵、平原、高原和盆地。山地山地是指高程大于500米，地形起伏较大、相对高差在200米以上的地区。按高程分为低山（500-1000m）、中山（1000-3500m）、高山（3500-5000m）、最高山（5000m）。大陆最高点是珠穆朗玛峰，海拔8844.43m（2005年），最低点是死海，海拔-392m。丘陵：低于海拔500m，相对高差在200m以下的高地称为丘陵。8平原、高原和盆地平原、高原和盆地平原平原,是陆地上面积较大的平坦的地域，海拔一般在200米以下，相对高差一般不超过数十米。平原的类型较多，按其成因一般可分为构造平原、侵蚀平原和堆积平原。高原高原，海拔高度一般在600米以上，面积广大，地形开阔，周边以明显的陡坡为界，比较完整的大面积隆起地区称为高原。高原与平原的主要区别是海拔较高，它以完整的大面积隆起和较小的起伏区别于山地。盆地盆地，是一种四周高（高原或山脉）中间低（丘陵或平原）的地形。盆地主要有两种类型。一种是地壳构造运动形成的盆地，称为构造盆地。另一种是由冰川、流水、风和岩溶侵蚀形成的盆地，称为侵蚀盆地。中国中国陆地的主要地形即为高原和山地。陆地的主要地形即为高原和山地。9嵩嵩山山10九寨沟九寨沟11丘丘陵陵12丘丘陵陵13盆地14黄土高原15云贵高原16二、地球的构造二、地球的构造1、地球的外部圈层2、地球的内部圈层171地球的外部圈层地球的外部圈层地球的外部圈层由三部分组成：地球的外部圈层由三部分组成：大气圈水圈生物圈182地球的内部圈层莫霍面莫霍面古登堡面古登堡面地壳地幔地核19地壳：地壳：是莫霍面以上地球最表面的一层，很薄，厚度各处不一，一般为540km，平均厚度陆地约为33km，海洋约为12km。主要由各种不均匀的岩石组成：沉积岩花岗岩玄武岩等。绝大部分地震都发生在地壳内。造成地壳的岩石按成因分为岩浆岩、沉积岩、变质岩，就是常说的三大岩。地球的内部圈层20地幔地幔是莫霍面以下、古登堡面以上地球的中间一层，主要由固态物质组成，平均厚度约为2900km。主要由具有粘弹性性质的质地比较坚硬的橄榄岩组成。其上部存在一个约几百公里厚的软流圈。构造地质学中将软流圈以上的地幔和地壳合称为岩石圈。地幔内部的物质在热状态和不均衡压力作用下缓慢运动，可能是造成地壳运动的根源。地球的内部圈层21地核地核是古登堡面至地心的部分，地球最里面的一层，半径约为3473km，是地球的核心部分。可分为外核（厚2100km）、过渡层和内核三层，其主要构成物质是镍和铁。根据推测，外核可能处于液态，内核可能处于固态。地球的内部圈层22三、地质构造三、地质构造（一）、大地构造运动（一）、大地构造运动1、大地构造学说、大地构造学说传统的大地构造学说传统的大地构造学说主要有：板块学说（大陆漂移说、海底扩张主要有：板块学说（大陆漂移说、海底扩张说）、槽台说、地质力学学说。说）、槽台说、地质力学学说。板块构造学说是在板块构造学说是在20世纪世纪60年代兴起的，是在年代兴起的，是在大陆漂移、海底扩张学说的基础上发展而来的，是大陆漂移、海底扩张学说的基础上发展而来的，是当今最盛行的大地构造学说。当今最盛行的大地构造学说。板块学说将全球地壳划分为六大板块；太平洋板块学说将全球地壳划分为六大板块；太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块（包括澳洲）和南极洲板块。块（包括澳洲）和南极洲板块。23六大板块示意图六大板块示意图24板块学说六大板块演变历史板块学说六大板块演变历史25板块演变历史板块演变历史26北美洲板块和亚欧大陆板块之间的分界线，这里位于冰岛附近海域24.4米深处。这片海底遍布断层、裂谷、火山和海底热泉，地质活动非常频繁。这是因为北美和亚欧大陆两大板块在这里相互分离，速度达到每年2.5厘米272构造运动板块演变是靠大的构造运动完成的。板块演变是靠大的构造运动完成的。地质历史时期大的地壳运动有阜平运动、地质历史时期大的地壳运动有阜平运动、五台运动、吕梁运动、晋宁运动、加里东五台运动、吕梁运动、晋宁运动、加里东运动、海西运动、印支运动、运动、海西运动、印支运动、燕山运动燕山运动、喜马拉雅运动喜马拉雅运动等。等。28构造运动对当代我国的地形地貌影响最大的运动是燕山运对当代我国的地形地貌影响最大的运动是燕山运动、喜马拉雅运动。动、喜马拉雅运动。（1 1）燕山运动燕山运动：侏罗纪和白垩纪期间（从1亿3000万年前开始，到7000万年前左右），中国广泛发生的地壳运动。在我国许多地区，地壳因为受到强有力的挤压，褶皱隆起，成为绵亘的山脉，北京附近的燕山，是典型的代表，出现在这个时期的强烈的地壳出现在这个时期的强烈的地壳运动，总的叫做运动，总的叫做燕山运动燕山运动。今天我国地势起伏的大体轮廓，就是在燕山运动中初步奠定的。（2 2）喜马拉雅运动喜马拉雅运动：新生代以来的造山运动被称之为“喜马拉雅运动”。中国现代地貌格局，所有高山、高原现今达到的海拔高度，主要是喜马拉雅运动的结果,造就了丰富多彩的现代地貌景观。诸如喜马拉雅山、青藏高原、九寨沟等。29龙门山断裂带30（二）地质年代（二）地质年代1 1、绝对地质年代、绝对地质年代主要根据岩石中所含放射性元素的蜕变来确定。比如碳14（C14）法、铀-铅（UPb）法、钾氩（K-Ar）法、锑-锶（RbSr）法、钐-钕（SmNd）法等。31地质年代地质年代2 2、相当地质年代、相当地质年代指地层形成的先后顺序和地层的相对新老关系。在地质工作中，常用的是相当地质年代。隐性宙隐性宙太古代太古代Ar、元古代、元古代Pt显性宙显性宙古生代古生代Pz、中生代、中生代Mz、新生代、新生代Kz古生代古生代寒武纪寒武纪、奥陶纪、奥陶纪O、志留纪、志留纪S、泥盆纪、泥盆纪D、石炭纪、石炭纪C、二叠纪二叠纪P、中生代中生代三叠纪三叠纪T、侏罗纪、侏罗纪J、白垩纪、白垩纪K、新生代新生代第三纪第三纪R、第四纪、第四纪Q。第三纪第三纪古近纪古近纪E、新近纪、新近纪N古近纪古近纪古新世古新世E1、始新世、始新世E2、渐新世、渐新世E3新近纪新近纪中新世中新世N1、上新世、上新世N2第四纪第四纪早更新世早更新世Q1、中更新世、中更新世Q2、晚更新世、晚更新世Q3、全新世全新世Q4。32地质年代表宙宙代代纪纪世世代代号号距今大约年距今大约年代（百万年）代（百万年）主要生物进化主要生物进化动物动物植物植物显显生生宙宙新生代新生代Kz第四纪第四纪全新世全新世Q1人类出现人类出现现代植物时代现代植物时代更新世更新世2.5新近纪新近纪上新世上新世N5哺乳动物时代哺乳动物时代古猿出现灵长类出现古猿出现灵长类出现被子植物被子植物时代时代草原面积扩大草原面积扩大被子植物繁殖被子植物繁殖中新世中新世24古近纪古近纪渐新世渐新世E37始新世始新世58古新世古新世65中生代中生代Mz白垩纪白垩纪K137爬行动物时代爬行动物时代鸟类出现恐龙繁殖恐鸟类出现恐龙繁殖恐龙、哺乳类出现龙、哺乳类出现裸子植物裸子植物时代时代被子植物出现被子植物出现裸子植物繁殖裸子植物繁殖侏罗纪侏罗纪J203三叠纪三叠纪T251古生代古生代Pz二叠纪二叠纪P295两栖动物时代两栖动物时代爬行类出现两栖类繁爬行类出现两栖类繁殖殖孢子植物孢子植物时代时代裸子植物出现裸子植物出现大规模森林出大规模森林出现小型森林出现小型森林出现陆生维管植现陆生维管植物物石炭纪石炭纪C355泥盆纪泥盆纪D408鱼类时代鱼类时代陆生无脊椎动物发展陆生无脊椎动物发展和两栖类出现和两栖类出现志留纪志留纪S435奥陶纪奥陶纪O495海生无脊椎动物海生无脊椎动物时代时代带壳动物爆发带壳动物爆发寒武纪寒武纪540元元古古宙宙新元古新元古震旦纪震旦纪Z650软躯体动物爆发软躯体动物爆发中元古中元古Pt1000低等无脊椎动物出现低等无脊椎动物出现高级藻类出现海生藻类出现高级藻类出现海生藻类出现古元古古元古1800太太古古宙宙新太古新太古Ar2500原核生物（细菌、蓝藻）出现原核生物（细菌、蓝藻）出现（原始生命蛋白质出现）（原始生命蛋白质出现）中太古中太古2800古太古古太古3200始太古3600 460033确定地质年代方法确定地质年代方法地层层序法古生物层序法岩性对比法地层接触关系法地质年代地质年代34地层单位1 1、年代地层单位、年代地层单位：与地质年代单位宙、代、纪、世、期宙、代、纪、世、期相对应的是宇、界、宇、界、系、统、阶。系、统、阶。如新生如新生代代第四第四纪纪晚晚更新更新世世对应的年代地层单位为对应的年代地层单位为新生新生界界第四第四系系上上更新更新统统第三第三纪纪古近古近纪纪、新近、新近纪纪对应的年代地层单位为对应的年代地层单位为是是古近古近系系、新近、新近系系2 2、岩石地层单位、岩石地层单位群：登封群群：登封群(Ar),嵩山群（嵩山群（Pt1）,组：山西组（组：山西组（P1s）、太原组（）、太原组（C1t）、鹤壁组（）、鹤壁组（N1h）段：上段、中段、下段段：上段、中段、下段35（三）地层接触关系（三）地层接触关系1 1、沉积岩之间的接触关系、沉积岩之间的接触关系整合接触整合接触平行不整合接触平行不整合接触不整合接触不整合接触36沉积岩之间的接触关系沉积岩之间的接触关系（1）整合接触）整合接触沉积岩的沉积次序是衔接的、产状是彼此平行的，在形成的年代上也是顺次连续的，岩层之间的这种接触关系称为整合接触。（2）不整合接触）不整合接触如沉积过程发生间断，形成年代不相连续的岩层重叠在一起，中间发生间断期，岩层之间的这种接触关系称为不整合接触关系。存在于接触面之间因沉积间断而形成的剥蚀面，称为不整合面。不整合有不同类型，基本的有平行不整合和角度不整合。平行不整合平行不整合不整合面上下两套岩层形成的年代不连续，缺失沉积间断期的岩层，但彼此的产状基本上是一致的，看起来貌似整合接触，所以也称假整合。角度不整合角度不整合角度不整合又称斜交不整合。角度不整合不仅不整合面上下两套岩层的地质年代不连续，而且两者的产状也不一致，下伏岩层在接受新的沉积前发生过褶皱变动，与不整合面相交有一定角度。37不整合识别标志不整合识别标志1、平行不整合：、平行不整合：A、上下地层间缺失某些地层及化石带。B、地层厚度，特别是接触面相邻层的厚度在一定范围内有明显的横向变化，反映接触面起伏不平。C、接触面有风化壳的痕迹，残存在底砾岩，古址等。2、角度不整合：、角度不整合：A、上下地层产状有明显差异，若走向相近则倾角不同。B、上下地层的褶皱、断裂、劈理等构造的类型、方位、期次、强度不同；C、上下地层经受的变质作用及岩浆活动的期次、强度、类型及特征不同。382、沉积岩与岩浆岩之间的接触关系、沉积岩与岩浆岩之间的接触关系侵入接触侵入接触沉积接触沉积接触393、沉积岩与岩浆岩之间的接触关系、沉积岩与岩浆岩之间的接触关系（1）.侵入接触侵入接触岩浆侵入体侵入于沉积岩之中，使围岩发生变质，说明岩浆体形成年代晚于沉积岩层的形成年代。（2）.沉积接触沉积接触岩浆岩形成后又经过长期风化剥蚀，在剥蚀面上又形成新的沉积岩层，剥蚀面上的沉积岩层无变质现象，说明岩浆体形成年代早于沉积岩层的形成年代。另外还有后期插入早起生成的岩浆岩中的接触关系-穿插接触。40（四）地质构造（四）地质构造地质构造定义：地质构造定义：把构造变动在岩层和岩体中遗留下来的永久把构造变动在岩层和岩体中遗留下来的永久性的变形、变位，称为地质构造。性的变形、变位，称为地质构造。包括水平构造、倾斜构造、褶皱构造、断裂构造。包括水平构造、倾斜构造、褶皱构造、断裂构造。水平构造水平构造：将倾角小于将倾角小于5度的岩层称为水平构造，又称度的岩层称为水平构造，又称水平岩层。水平岩层。倾斜构造倾斜构造：由于地壳运动使原始水平的岩层发生倾斜，由于地壳运动使原始水平的岩层发生倾斜，岩层层面与岩层层面与水平面有一定夹角的岩层称为倾水平面有一定夹角的岩层称为倾斜构造，又称倾斜岩层斜构造，又称倾斜岩层.在一定地区内同一在一定地区内同一方向倾斜和倾角基本一致的岩层称为方向倾斜和倾角基本一致的岩层称为单斜构造单斜构造（单斜岩层）。（单斜岩层）。褶皱构造褶皱构造：组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其联系性的构造。系列波状弯曲而未丧失其联系性的构造。断裂构造断裂构造：构成地壳的岩层，受外力作用后发生变形，当变形达到一构成地壳的岩层，受外力作用后发生变形，当变形达到一定程度后，岩层的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小不一样的断定程度后，岩层的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小不一样的断裂。称为断裂构造。裂。称为断裂构造。41岩层的产状表示方法岩层的产状表示方法岩层产状三要素：岩层产状三要素：走向、倾向、倾角走向、倾向、倾角（1）方位角表示法）方位角表示法一般记录倾向和倾角，如20535，即倾向为南西南西205，倾角35，其走向则为NW65或SE65。（2）象限角表示法）象限角表示法一般测记走向、倾向和倾角，如N65W35SW，即走向为北偏西65，倾角为35，向南西倾斜。42岩层产状的量测方法岩层产状的量测方法气泡聚中气泡聚中气泡聚中气泡聚中43岩层产状的量测方法岩层产状的量测方法44褶皱构造褶皱构造褶皱构造：褶皱构造：组成地壳的岩层，受构造应力的强烈组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而又未丧失其作用，使岩层形成一系列波状弯曲而又未丧失其连续性的构造。褶皱构造中的一个弯曲称为一个连续性的构造。褶皱构造中的一个弯曲称为一个褶曲。褶曲。褶曲要素：核、翼、轴面、轴、转折端、枢纽等褶曲要素：核、翼、轴面、轴、转折端、枢纽等.褶曲的基本形态褶曲的基本形态是背斜和向斜.根据褶皱轴面产状，可分为直立褶皱、斜歪褶皱、根据褶皱轴面产状，可分为直立褶皱、斜歪褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱、翻卷褶皱倒转褶皱、平卧褶皱、翻卷褶皱.45褶皱要素46褶皱-背斜 向斜47褶 皱背斜背斜向斜向斜48褶皱的野外识别褶皱存在的根本标志是在岩层倾向方向上相同年褶皱存在的根本标志是在岩层倾向方向上相同年代的地层作对称的重复排列。代的地层作对称的重复排列。根据地层的相对年龄识别背斜和向斜，根据地层的相对年龄识别背斜和向斜，背斜核部背斜核部的地层较两侧老，向斜核部的地层较其两翼新，的地层较两侧老，向斜核部的地层较其两翼新，据此判别背斜和向斜。据此判别背斜和向斜。野外常采用穿越法和追索法判别、观察、研究大野外常采用穿越法和追索法判别、观察、研究大型褶皱。型褶皱。49断裂构造断裂构造 断裂构造包括节理和断层。断裂构造包括节理和断层。（1 1）节）节 理：理：节理是指岩层受力断开后，裂隙两侧岩石节理是指岩层受力断开后，裂隙两侧岩石没有明显的相对位移的断裂构造。简单解释就是岩石在自没有明显的相对位移的断裂构造。简单解释就是岩石在自然条件下形成的的裂纹或裂缝然条件下形成的的裂纹或裂缝。节理的类型：节理的类型：节理按成因分为原生节理、构造节理和表生节理。节理按成因分为原生节理、构造节理和表生节理。根据节理的力学性质，可把构造节理分为剪节理和张节理根据节理的力学性质，可把构造节理分为剪节理和张节理两类。两类。节理的调查统计方法：节理的调查统计方法：应调查节理的成因类型力学性质；应调查节理的成因类型力学性质；节理的组数、密度、节理的组数、密度、产状产状；节理的张开度、长度、节理面；节理的张开度、长度、节理面的粗糙度；节理的充填物及其厚度、含水情况；最后进行的粗糙度；节理的充填物及其厚度、含水情况；最后进行节理发育程度分级。节理发育程度分级。分四级：分四级：节理不发育、较发育、发育、很发育。节理不发育、较发育、发育、很发育。50节理玫瑰花图节理的常用统计方法是节理玫瑰花图。节理的常用统计方法是节理玫瑰花图。51节理和解理的区别节理和解理的区别节理节理是指岩石受力形成的没有发生显著位移的破是指岩石受力形成的没有发生显著位移的破裂；裂；解理解理是指矿物受到外力作用以后，沿一定的结晶是指矿物受到外力作用以后，沿一定的结晶学方向，在晶体表面形成的光滑表面。学方向，在晶体表面形成的光滑表面。节理和裂隙的区别节理和裂隙的区别：节理节理岩体两侧未发生显著相对位移的破裂；岩体两侧未发生显著相对位移的破裂；裂隙裂隙坚硬岩体呈裂缝状的间隙。坚硬岩体呈裂缝状的间隙。个人理解个人理解,节理一般是闭合的节理一般是闭合的,裂隙一般是有张开度的，裂隙是地貌学裂隙一般是有张开度的，裂隙是地貌学和水文地质学的名词，构造地质学一般称为和水文地质学的名词，构造地质学一般称为节理。节理。52断断 层层断层断层是岩体受力作用断裂后，两侧岩石沿是岩体受力作用断裂后，两侧岩石沿断裂面发生了显著位移的断裂构造。断裂面发生了显著位移的断裂构造。断层的要素断层的要素：断层的基本组成部分叫断层的要素，主要有断层面、断层线、断盘、断距断层面、断层线、断盘、断距等。、-断盘断盘-断层面断层面-断层线断层线上盘下降上盘下降下盘上升下盘上升53断层的基本类型断层的基本类型：按断层两盘相对运动分为正断层、逆断层、平移按断层两盘相对运动分为正断层、逆断层、平移断层。断层。正断层正断层逆断层逆断层平面图表示图例：平面图表示图例：正断层正断层逆断层逆断层平移断层平移断层断层的组合类型断层的组合类型：阶梯状断层、地堑与地垒、叠瓦状构造见（见教材P18图1-10）上盘下降下盘上升下盘下降上盘上升54左旋平移断层平移断层右旋平移断层55断层的野外识别标志断层的野外识别标志（P18）构造线和地质体的不连续；构造线和地质体的不连续；地层的缺失和重复；地层的缺失和重复；断层面（带）的构造特征：擦痕、阶步、镜面，断层面（带）的构造特征：擦痕、阶步、镜面，构造岩（角砾岩、糜棱岩），牵引现象。构造岩（角砾岩、糜棱岩），牵引现象。地貌标志：断层崖，断层湖、断层泉，错断的地貌标志：断层崖，断层湖、断层泉，错断的山脊、急转的河流。山脊、急转的河流。56擦痕与阶步57全新活动断裂全新活动断裂全新活动断裂全新活动断裂是指在全新地质时期（是指在全新地质时期（1万年）内有过地震万年）内有过地震活动或近期正在活动，在今后一百年可能继续活动的断裂。活动或近期正在活动，在今后一百年可能继续活动的断裂。全新活动断裂对建筑场地的稳定性影响很大。全新活动断裂对建筑场地的稳定性影响很大。如：如：2008年年5月月12日汶川日汶川8.0级地震发生在龙门山大断裂。级地震发生在龙门山大断裂。2010年年10月月24日、日、2011年年3月月8日分别在周口太康县、扶日分别在周口太康县、扶沟县、西华县交界发生沟县、西华县交界发生4.7级、级、4.3级地震，发震断裂均为级地震，发震断裂均为许昌许昌太康断裂。太康断裂。豫北地区盘古寺豫北地区盘古寺新乡断裂、汤西断裂、汤东断裂等，受新乡断裂、汤西断裂、汤东断裂等，受此影响，新乡、安阳、鹤壁等地抗震设防烈度都是此影响，新乡、安阳、鹤壁等地抗震设防烈度都是8度。度。58汶川地震-龙门山断裂带59河南省主要活动断裂（一）河南省主要活动断裂（一）.汤西断裂汤西断裂断裂南起新乡市西侧，向北延伸经青羊口，北至汤阴宜沟附近，全长90km。走向30，倾向SE，地表倾角6070，正断层。为晚更新世活动断裂。.汤东断裂汤东断裂断裂长约100km。走向30，倾向NW，倾角5060，正断层为主。为晚更新世活动断裂。.长垣断裂长垣断裂该断裂北起山东卫城，经长垣，南到封丘。走向NNE,倾向SE,倾角50。西盘上升，东盘下降，断距达2000m，为正断层。为早、中更新世断裂。.聊兰断裂聊兰断裂该断裂南起兰考县，向北经范县、聊城至韩屯转向北东，全长约360km。断裂走向2030，倾向NW，倾角5070，为正断层。是一条晚更新世全新世早期活动的断裂。.盘古寺盘古寺新乡断裂新乡断裂该断裂带位于太行山南麓。西起克井盆地以西，向东经柏山至新乡郎公庙附近，全长约160km。为早、中更新世活动断裂。60河南省主要活动断裂（二）河南省主要活动断裂（二）.新乡新乡商丘断裂商丘断裂西起新乡北，向南东方向延伸，经延津、封丘、兰考、民权、商丘、夏邑延入安徽境内，长达250km。呈左旋扭动正断层，北盘上升，南盘下降，属早、中更新世断裂。.封门口封门口五指岭断裂五指岭断裂总体走向NW，该断裂基本上以黄河为界分为两段，北西段为封门口断裂，南东段为五指岭断裂，全长约100km。为中更新世活动断裂。.曹县断裂曹县断裂断裂自太康起，向东北经睢县，到曹县东北止。呈NNE向展布，全长约140km。倾向NW，正断层，西北盘下降，东南盘上升，断差达200m左右。对第四纪地层的沉积有控制作用。.许昌许昌太康断裂太康断裂断裂西起许昌，向东经鄢陵、太康，直到柘城西北，长约120km。该断层总体走向近东西，倾向S，正断层。是太康隆起与周口坳陷的边界断裂，并控制了周口坳陷内新生界地层的沉积。2010年10月24日周口市太康县、扶沟县、西华县交界发生4.7级地震，2011年3月8日周口4.3级地震的发震断裂。61郑州地区主要断裂断层断层编号编号断层名称断层名称区内区内长度长度（kmkm）产状产状最新活最新活动时动时代代最新活最新活动性动性质质走向（度）走向（度）倾向倾向倾角（度）倾角（度）F1F1老鸦陈断层老鸦陈断层2929330330NENE60607070（视倾角）（视倾角）Q Q3-43-4正断层正断层F2F2上街断层上街断层4444近近EWEWN N7070Q Q1 1-Q-Q2 2正断层正断层F3F3须水断层须水断层3333近近EWEWN N60607070Q Q1 1-Q-Q2 2正断层正断层F4F4花园口断层花园口断层2121315315330330NENE7070前前Q Q正断层正断层F5F5中牟北断层中牟北断层2525NWWNWWNNENNE65657070前前Q Q正断层正断层F6F6中牟断层中牟断层2121NWWNWWNNENNE70708080（视倾角）（视倾角）前前Q Q正断层正断层F8F8古荥断层古荥断层2323330330NENE7070前前Q Q正断层正断层62郑州市构造图63第二节第二节 地质作用地质作用一、外力地质作用一、外力地质作用：主要发生在地表，是由地主要发生在地表，是由地球外部的能量引起的。球外部的能量引起的。外力作用的方式概况为外力作用的方式概况为5种：风化作用、剥蚀作种：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、成岩作用。用、搬运作用、沉积作用、成岩作用。二、内力地质作用二、内力地质作用：是由地球内部的能量：是由地球内部的能量如地球的转动能、重力能和放射能引起的，如地球的转动能、重力能和放射能引起的，主要在地壳和地幔内部进行。主要在地壳和地幔内部进行。内力作用包括：地壳运动、岩浆作用、变内力作用包括：地壳运动、岩浆作用、变质作用、地震质作用、地震4种。种。64我国的陆地地貌习惯上划分为平原、丘陵、山地、高原和盆地五大形态类型。岩土工程勘察中经常遇到的地貌类型有：构造剥蚀地貌，地貌单元为山地、丘陵、剥蚀残山、剥蚀准平原。山麓斜坡堆积地貌，主要地貌单元有洪积扇、坡积裙、山前平原、山间凹地。河流侵蚀堆积地貌，主要地貌单元有河谷、河床、河漫滩、阶地、谷岸、河间地块。河流堆积地貌单元有冲积平原和河口三角洲。大陆静水沉积地貌单元有湖泊平原和沼泽地。大陆构造-剥蚀地貌，地貌单元有构造平原、黄土塬、梁、峁。岩溶地貌，岩溶盆地、峰林、石芽残丘和溶蚀准平原。海成地貌、风成地貌和冰川地貌。三、地貌单元的分类65常见的地貌单元分类河南省内勘察中经常遇到的地貌类型主要有山地、丘陵，洪积扇、坡积裙、山前平原、山间凹地，河谷、河床、河漫滩、阶地，冲积平原，黄土塬、风积地貌。郑州地区地貌主要分为：中低山、丘陵岗地、黄河漫滩、黄河泛滥平原、河谷平原、山前冲洪积平原，条形龙岗凹地和黄土丘陵、黄土倾斜坡地。66郑州地区地貌类型分区图67河漫滩和河流阶地：河漫滩和河流阶地：河漫滩：河漫滩：靠近主槽、洪水时淹没、平水时出露的滩地称为河漫滩。靠近主槽、洪水时淹没、平水时出露的滩地称为河漫滩。阶地：阶地：就是原来的老河漫滩，与现在的河流无关。每一级阶地包括阶地就是原来的老河漫滩，与现在的河流无关。每一级阶地包括阶地面和阶地斜坡两个组成单元，代表阶地发育过程中两个不同的时期。阶地面和阶地斜坡两个组成单元，代表阶地发育过程中两个不同的时期。阶地的级数是从下而上按顺序排列的。把高于河漫滩的最低一级阶地称为一级的级数是从下而上按顺序排列的。把高于河漫滩的最低一级阶地称为一级阶地，向上依次为二级、三级阶地。阶地，向上依次为二级、三级阶地。二级阶地一级阶地五级阶地三级阶地四级阶地河床河床68不良地质作用不良地质作用是指由地球内力或外力产生的对工程可能造成危害的的地质作用。包括岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降、活动断裂等。与不良地质现象的区别是是否造成危害。工程中需要查清的的还有对工程有影响的地下埋藏物，包括暗浜、古河道、古墓、孤石、人防工事等。四、不良地质作用、不良地质作用69第三节第三节 岩土基础知识岩土基础知识一、岩石及其工程性质一、岩石及其工程性质（一）矿物（一）矿物:矿物矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的，一般具有一定的化学成分、内部结构，从而的，一般具有一定的化学成分、内部结构，从而具有一定的外表形态和物理性质的单质或化合物具有一定的外表形态和物理性质的单质或化合物.单质体如黄金（单质体如黄金（Au）、金刚石（）、金刚石（C），化合物如），化合物如石英（石英（SiO2）、长石）、长石(AlSi2O2)等等。等等。按形成矿物的地质作用不同，矿物分为原生矿物、按形成矿物的地质作用不同，矿物分为原生矿物、次生矿物和变质矿物三种成因类型。次生矿物和变质矿物三种成因类型。701、矿物的形态、矿物的形态矿物的单体形态矿物的单体形态根据其内部构造特点，分为晶质体和非晶质体（晶体或非晶体）。结晶体结晶体还可以根据肉眼能否分辨分为显晶质和隐晶质。非晶体非晶体外表不具有固定的集合形态，如蛋白石、褐铁矿。71矿物的单体形态矿物的单体形态石英石英黄铁矿黄铁矿 72矿物的集合体形态矿物的集合体形态矿物的集合体形态矿物的集合体形态取决于它的单晶形态和它们的集合方式。按矿物结晶颗粒大小进行分类：按矿物结晶颗粒大小进行分类：肉眼可辨认其颗粒的叫显晶质矿物集合体；不能辨认的叫隐晶质或非晶质矿物集合体。73矿物的集合体形态矿物的集合体形态粒状集合体粒状集合体片状集合体片状集合体板状集合体板状集合体晶簇集合体晶簇集合体放射状集合体放射状集合体柱状集合体柱状集合体束状集合体束状集合体针状集合体针状集合体纤维状集合体纤维状集合体透透辉辉石石方解石方解石锂云母锂云母重晶石重晶石石英石英针铁矿针铁矿针铁矿针铁矿针铁矿针铁矿透闪石透闪石74矿物的集合体形态矿物的集合体形态石英晶簇石英晶簇752、矿物的物理性质、矿物的物理性质矿物的物理性质主要有矿物的物理性质主要有颜色、条痕、透明度、光泽、硬度、解理、颜色、条痕、透明度、光泽、硬度、解理、断口和密度（比重）。断口和密度（比重）。是鉴别矿物的主要特征。是鉴别矿物的主要特征。76矿物的条痕矿物的条痕(streak)条痕条痕是矿物粉是矿物粉末的颜色。通末的颜色。通常是指矿物在常是指矿物在白色无釉瓷板白色无釉瓷板上擦划所留下上擦划所留下的粉末的颜色。的粉末的颜色。方铅矿条痕色方铅矿条痕色高岭石条痕色高岭石条痕色77矿物的硬度矿物的硬度摩氏硬度摩氏硬度：选定10种代表矿物为标准，依次是：1滑石滑石2石膏石膏3方解石方解石4萤石萤石5磷灰石磷灰石6正长石正长石7石英石英8黄玉黄玉9刚玉刚玉10金刚石金刚石摩氏硬度是相对硬度，逐级间的差值并不相等，如石英是滑石的560倍，而金刚石是滑石的5000倍。在野外调查时，通常用指甲（在野外调查时，通常用指甲（2.02.5），铜钥），铜钥匙匙3.0，铅笔刀，铅笔刀5.05.5，窗玻璃，窗玻璃5.5，钢刀刃，钢刀刃6.07.0。78矿物的解理矿物的解理根据解理产生的难易程度及其完好性，通常将其根据解理产生的难易程度及其完好性，通常将其分为五级：分为五级：(1)极完全解理极完全解理(2)完全解理完全解理(3)中等解理中等解理(4)不完全解理不完全解理(5)极不完全解理极不完全解理79矿物的断口矿物的断口 断口断口是指矿物晶体受力后将沿任意方向破裂而形成各种不平整的断面。显然，矿物的解理与断口产生的难易程度是互为消长的，解理完全时则不显断口，解理不完全时则断口显著。断口断口常呈一些特征的形状，但它不具对称性，不反映矿物的内部特征。断口只可作为鉴定矿物的辅助依据。矿物的断口，主要借助于其形状来描述，常见的有：贝壳状断口，锯齿状断口，参差状断口，平坦状断口，土状断口，纤维状断口。80矿物的断口矿物的断口 81（二）岩（二）岩 石石岩石岩石是指地球上部（地壳和上地幔）由各种地质是指地球上部（地壳和上地幔）由各种地质作用形成的，由一种或几种矿物和天然玻璃组成作用形成的，由一种或几种矿物和天然玻璃组成的，具有稳定外形的固态集合体。的，具有稳定外形的固态集合体。岩石的种类岩石的种类岩石按其成因和形成过程看，分为三大类：岩石按其成因和形成过程看，分为三大类：火成岩（岩浆岩）火成岩（岩浆岩）沉积岩沉积岩变质岩。变质岩。就是常说的三大岩。就是常说的三大岩。82（三）岩浆岩（三）岩浆岩1、根据岩浆岩中、根据岩浆岩中SiO2含量多少分为四大类：含量多少分为四大类：超基性岩：超基性岩：SiO2含量含量65%，代表性岩石：流纹岩、花岗岩。，代表性岩石：流纹岩、花岗岩。按岩浆岩形成条件即岩浆冷凝固结环境分为：按岩浆岩形成条件即岩浆冷凝固结环境分为：侵入岩：侵入岩：浅成岩（伟晶岩）、深成岩（花岗岩）；浅成岩（伟晶岩）、深成岩（花岗岩）；喷出岩喷出岩（火山岩）：（火山岩）：代表性岩石：安山岩、玄武岩。代表性岩石：安山岩、玄武岩。（岩浆岩分类表（岩浆岩分类表1-3教材教材30页）页）832、岩浆岩的结构、岩浆岩的结构按岩石中矿物结晶程度划分：按岩石中矿物结晶程度划分：全晶质结构：全晶质结构：岩石全部由结晶质矿物岩石全部由结晶质矿物组成。如花岗岩、闪长岩等。组成。如花岗岩、闪长岩等。半晶质结构：半晶质结构：岩石由结晶质矿物和非晶质矿物组成，多见于浅成岩和岩石由结晶质矿物和非晶质矿物组成，多见于浅成岩和喷出岩。如流纹岩等。喷出岩。如流纹岩等。非晶质结构：非晶质结构：岩石全部由非结晶质矿物组成。如黑耀岩等。岩石全部由非结晶质矿物组成。如黑耀岩等。按岩石中矿物颗粒按岩石中矿物颗粒绝对大小绝对大小划分：划分：显晶质结构、隐晶质结构、玻璃质结构显晶质结构、隐晶质结构、玻璃质结构显晶质：显晶质：粗粒、中粒、细粒、微粒粗粒、中粒、细粒、微粒按岩石中矿物颗粒按岩石中矿物颗粒相对大小相对大小划分：划分：等粒结构、不等粒结构、斑状结构和似斑状结构等粒结构、不等粒结构、斑状结构和似斑状结构843、岩浆岩的构造、岩浆岩的构造块状构造：块状构造：岩石中矿物均匀分布，无定向排列现岩石中矿物均匀分布，无定向排列现象，岩石成均匀致密的块体。象，岩石成均匀致密的块体。流纹构造：流纹构造：岩石中不同颜色的条纹、拉长的气孔岩石中不同颜色的条纹、拉长的气孔和长条形矿物，按一定方向排列形成的构造。和长条形矿物，按一定方向排列形成的构造。气孔构造：气孔构造：岩浆喷出地面迅速冷凝过程中，岩浆岩浆喷出地面迅速冷凝过程中，岩浆中所含气体或挥发性物质从岩浆中溢出后，在岩中所含气体或挥发性物质从岩浆中溢出后，在岩石中形成的大小不一的气孔石中形成的大小不一的气孔。杏仁状构造杏仁状构造：具有气孔状构造的岩石，气孔被次具有气孔状构造的岩石，气孔被次生矿物所充填形成的一种形似杏仁的构造。生矿物所充填形成的一种形似杏仁的构造。85（四）沉（四）沉积积岩岩沉积岩的矿物组成：沉积岩的矿物组成：碎屑矿物、粘土矿物、化学沉积矿物、有机质及碎屑矿物、粘土矿物、化学沉积矿物、有机质及生物残骸生物残骸沉积岩的胶结物：沉积岩的胶结物：硅质胶结、铁质胶结、钙质胶结、泥质胶结硅质胶结、铁质胶结、钙质胶结、泥质胶结在沉积岩的矿物组成中，粘土矿物、方解石、白云石、有机质等是在沉积岩的矿物组成中，粘土矿物、方解石、白云石、有机质等是沉积岩所特有的，是区别于岩浆岩的一个重要特征。沉积岩所特有的，是区别于岩浆岩的一个重要特征。86沉积岩的结构：沉积岩的结构：碎屑结构碎屑结构（砂岩、砾岩）泥质结构泥质结构（泥岩、页岩）化学结构化学结构（灰岩、白云岩）生物结构生物结构（珊瑚结构、贝壳结构）。沉积岩的主要构造：沉积岩的主要构造：层理构造层理构造：水平层理、单斜层理、交错层理、波状层理。水平层理、单斜层理、交错层理、波状层理。层面构造层面构造：波痕、泥裂、雨痕。波痕、泥裂、雨痕。化石化石：动植物遗骸或遗迹。如恐龙蛋和恐龙足迹化石。动植物遗骸或遗迹。如恐龙蛋和恐龙足迹化石。结核结核：灰岩中的隧石结核。灰岩中的隧石结核。沉积岩的沉积岩的层理、层面构造和含有化石层理、层面构造和含有化石是沉积岩在构造上区别于岩浆岩是沉积岩在构造上区别于岩浆岩的重要特征。的重要特征。沉积岩的结构构造沉积岩的结构构造87沉积岩按成因分为碎屑岩类和生物化学岩沉积岩按成因分为碎屑岩类和生物化学岩碎屑岩类：碎屑岩类：火山碎屑岩：火山碎屑岩：火山角砾岩、凝灰岩火山角砾岩、凝灰岩沉积碎屑岩：沉积碎屑岩：砾岩、砂岩、粉砂岩砾岩、砂岩、粉砂岩黏土岩类：黏土岩类：泥岩、页岩泥岩、页岩化学及生物岩类化学及生物岩类：石膏、岩盐、石灰岩、石膏、岩盐、石灰岩、磷质岩、铁质岩磷质岩、铁质岩沉积岩的分类沉积岩的分类88（五）变（五）变质质岩岩1、变质岩的结构、变质岩的结构变余结构、变晶结构、碎裂结构变余结构、变晶结构、碎裂结构2、变质岩的构造、变质岩的构造板状构造：板岩板状构造：板岩千枚状构造：千枚岩千枚状构造：千枚岩片状构造：片岩片状构造：片岩片麻状构造：片麻岩片麻状构造：片麻岩块状构造：石英岩、大理岩块状构造：石英岩、大理岩（教材（教材38页）页）893、变质岩的定名、变质岩的定名变质岩的分类和定名首先根据其构造特征，其次是其结构和矿物成分。鉴别变质岩时，首先观察岩石的构造，根据构造鉴别变质岩时，首先观察岩石的构造，根据构造划分为片理构造和块状构造，然后根据片理特征划分为片理构造和块状构造，然后根据片理特征和结构、矿物成分，确定岩石名称。和结构、矿物成分，确定岩石名称。如如片麻岩：片麻岩：具典型的片麻状构造，主要矿物成分长石、石英及少量的黑云母、角闪石、辉石等一些变质矿物，矿物晶体粗大呈条带状分布，变晶结构或变余结构。大理大理岩：岩：白色、灰白色，块状构造，变晶结构，矿物成分方解石、白云石等90二、岩石的工程地质性质二、岩石的工程地质性质 1、岩石的物理性质包括、岩石的物理性质包括:（1）岩石的密度）岩石的密度（2）岩石的相对密度（比重）岩石的相对密度（比重）（3）岩石的孔隙率）岩石的孔隙率（4）岩石的吸水率、饱水率）岩石的吸水率、饱水率912、岩石的水理性质、岩石的水理性质是岩石与水作用时的性质。包括：包括：（1）岩石的软化性：）岩石的软化性：（2）岩石的透水性：）岩石的透水性：（3）岩石的溶解性）岩石的溶解性：（4）岩石的抗冻性：）岩石的抗冻性：923 3、岩石的力学性质包括：、岩石的力学性质包括：岩石的强度指标、变形指标。岩石的强度指标、变形指标。（1 1）岩石的强度指标：）岩石的强度指标：包