造價(jià)師《計(jì)量土建》教材：1.1 -造價(jià)工程師 -環(huán)球網(wǎng)校

第一章 工程地質(zhì)

第一節(jié) 巖體的特征

巖體是巖石受節(jié)理、斷層、層面及片理面等結(jié)構(gòu)面切割而具有一定結(jié)構(gòu)的、受地下水影響的多裂隙綜合體。巖體和巖石的概念不同，巖石是礦物的集合體，其特征可以用巖塊來(lái)表征。巖體可能由一種或多種巖石組合，且在形成現(xiàn)實(shí)巖體的過(guò)程中，經(jīng)受了構(gòu)造變動(dòng)、風(fēng)化作用、卸荷作用等各種內(nèi)外力地質(zhì)作用的破壞和改造。

建設(shè)工程通常將工程影響范圍內(nèi)的巖石綜合體稱為工程巖體。工程巖體有地基巖體、邊坡巖體和地下工程圍巖三類。地下工程圍巖是指地下隧道、豎井、地鐵、廠房、儲(chǔ)庫(kù)、車庫(kù)、車站、商場(chǎng)等地下工程的邊壁周圍的巖體，簡(jiǎn)稱圍巖。在工程施工和使用過(guò)程中’承受工程建筑傳來(lái)的荷載作用下工程巖體的穩(wěn)定性，直接關(guān)系著施工期間和使用期間工程的安全，關(guān)系著工程建設(shè)的成功與失敗。

一、巖體的結(jié)構(gòu) (一)巖體的構(gòu)成 巖體是由巖石或土受結(jié)構(gòu)面切割的巖塊構(gòu)成的，巖體的性質(zhì)取決于巖石或土和結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)。

1.巖石

(1)巖石的主要礦物。礦物是存在于地殼中的具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然元素和化合物。其中構(gòu)成巖石的礦物，稱為造巖礦物。組成地殼的巖石，是在一定的地質(zhì)條件下，由一種或幾種礦物自然組合而成的礦物集合體。礦物的成分、性質(zhì)及其在各種因素影響下的變化，都會(huì)對(duì)巖石發(fā)生影響。例如，巖石中的石英含量越多，鉆孔的難度就越大，鉆頭、鉆機(jī)等消耗量就越多。關(guān)于巖石鉆孔，有的行業(yè)定額對(duì)巖石中石英含量相差10%就會(huì)作定額調(diào)整。

由于成分和結(jié)構(gòu)的不同，每種礦物都有自己特有的物理性質(zhì)，物理性質(zhì)是鑒別礦物的主要依據(jù)。

①顏色。顏色是礦物最明顯、最直觀的物理性質(zhì)。根據(jù)成色原因，可分為自色和他色。自色是礦物本身固有的成分、結(jié)構(gòu)所決定的顏色，具有鑒定意義。他色是某些透明礦物混有不同雜質(zhì)或其他原因引起的。

②光澤。光澤是礦物表面的反光能力，用類比方法常分為四個(gè)等級(jí)：金屬光澤、半金屬光澤、金剛光澤及玻璃光澤。另外，由于礦物表面不平、內(nèi)部裂紋等，可形成某種獨(dú)特的光澤，如絲絹光澤、油脂光澤、蠟狀光澤、珍珠光澤、土狀光澤等。礦物遭受風(fēng)化后，光澤強(qiáng)度就會(huì)有不同程度的降低，如玻璃光澤變?yōu)橛椭鉂傻取?

③硬度。硬度是礦物抵抗外力刻劃、壓人或研磨等機(jī)械作用的能力。鑒定礦物常用一些礦物互相刻劃來(lái)測(cè)定其相對(duì)硬度，一般分為10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)，如表1.1.1礦物硬度表所列。

在實(shí)際工作中常用可刻劃物品來(lái)大致測(cè)定礦物的相對(duì)硬度，如指甲約為2～2.5度，小刀約為5～5.5度，玻璃約為5.5～6度，鋼刀約為6～7度。

(2)巖石的成因類型及其特征。組成地殼的巖石按成因可分為巖漿巖(火成巖)、沉積巖(水成巖)和變質(zhì)巖三大類。不同成因的巖石形成條件、物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造各不相同，故它們的物理力學(xué)性質(zhì)也不一樣，這些都關(guān)系到工程建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工。 ①巖漿巖。巖漿巖(火成巖)是巖漿通過(guò)地殼運(yùn)動(dòng)，沿地殼薄弱地帶上升冷卻凝結(jié)后形成的巖石。巖石中礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小與形狀，以及它們的相互組合關(guān)系不同，形成巖漿巖的不同結(jié)構(gòu)。巖石中的礦物在空間的排列、配置和充填方式不同，形成巖漿巖的不同構(gòu)造。根據(jù)形成條件，巖漿巖分為噴出巖和侵入巖。侵入巖是侵入到周圍巖層(簡(jiǎn)稱圍巖)中形成的巖漿巖。根據(jù)形成深度，侵入巖又分為深成巖(形成深度大于5km)和淺成巖(形成深度小于5km)o深成巖常形成巖基等大型侵入體，巖性一般較單一，以中、粗粒結(jié)構(gòu)為主，致密堅(jiān)硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性強(qiáng)，故其常被選為理想的建筑基礎(chǔ)，如花崗巖、正長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖;淺成巖多以巖床、巖墻、巖脈等狀態(tài)產(chǎn)出，有時(shí)相互穿插。顆粒細(xì)小，巖石強(qiáng)度高，不易風(fēng)化，但這些小型侵入體與圍巖的接觸部位，巖性不均一，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎，風(fēng)化蝕變嚴(yán)重，透水性增大，如花崗斑巖、閃長(zhǎng)玢巖、輝綠巖、脈巖。噴出巖是指噴出地表形成的巖漿巖。一般呈原生孔隙和節(jié)理發(fā)育，產(chǎn)狀不規(guī)則，厚度變化大，巖性很不均一，比侵入巖強(qiáng)度低，透水性強(qiáng)，抗風(fēng)能力差，如流紋巖、粗面巖、安山巖、玄武巖、火山碎屑巖。

②沉積巖。沉積巖是在地殼表層常溫常壓條件下，由風(fēng)化產(chǎn)物、有機(jī)物質(zhì)和某些火山作用產(chǎn)生的物質(zhì)，經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積和成巖等一系列地質(zhì)作用而形成的層狀巖石。沉積巖主要有碎屑結(jié)構(gòu)(碎屑物質(zhì)被膠結(jié)物粘結(jié)起來(lái)而形成的結(jié)構(gòu))、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)(由小于0.005mm的黏土顆粒組成的結(jié)構(gòu))、晶粒結(jié)構(gòu)(由巖石顆粒在水溶液中結(jié)晶或呈膠體形態(tài)凝結(jié)沉淀而成的結(jié)構(gòu))、生物結(jié)構(gòu)(有生物遺體組成的結(jié)構(gòu))o沉積巖的構(gòu)造，是沉積巖各個(gè)組成部分的空間分布和排列方式。常見(jiàn)的構(gòu)造有層理構(gòu)造、層面構(gòu)造、結(jié)核(與周圍沉積巖不同的、規(guī)模不大的團(tuán)塊體)、生物成因構(gòu)造(如生物礁體、疊層構(gòu)造、蟲(chóng)跡、蟲(chóng)孔等)o根據(jù)沉積巖的組成成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和形成條件，可分為碎屑巖(如礫巖、砂巖、粉砂巖)、黏土巖(如泥巖、頁(yè)巖)、化學(xué)巖及生物化學(xué)巖類(如石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r等)o ③變質(zhì)巖。變質(zhì)巖是地殼中原有的巖漿巖或沉積巖，由于地殼運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)等造成物理化學(xué)環(huán)境的改變，使原來(lái)巖石的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生一系列變化，形成了新的巖石。變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)主要有變余結(jié)構(gòu)(重結(jié)晶或變質(zhì)結(jié)晶作用不完全使原巖結(jié)構(gòu)特征保留)、變晶結(jié)構(gòu)(巖石發(fā)生重結(jié)晶或變質(zhì)結(jié)晶所形成的結(jié)構(gòu))、碎裂結(jié)構(gòu)(巖石受定向壓力作用發(fā)生破裂，形成碎塊甚至粉末狀后又被膠結(jié)在一起的結(jié)構(gòu))o變質(zhì)巖的構(gòu)造主要有板狀構(gòu)造(平行、較密集而平坦的破裂面分裂巖石成板狀體)、千枚狀構(gòu)造(巖石呈薄板狀)、片狀構(gòu)造(含大量呈平行定向排列的片狀礦物)、片麻狀構(gòu)造(粒狀變晶礦物間夾鱗片狀、柱狀變晶礦物并呈大致平行的斷續(xù)帶狀分布)、塊狀構(gòu)造(礦物均勻分布、.結(jié)構(gòu)均一、無(wú)定向排列，如大理巖、石英巖等)。

三大類巖石的主要區(qū)別。根據(jù)上述三大類巖石的特征描述，現(xiàn)將它們之間的主要區(qū)別歸納如表1.1.20

2.土

土是連續(xù)、堅(jiān)固的巖石在風(fēng)化作用下形成的大小懸殊的顆粒，在原地殘留或經(jīng)過(guò)不同的搬運(yùn)方式，在各種自然環(huán)境中形成的堆積物。

(1)土的組成。土是由顆粒(固相)、水溶液(液相)和氣(氣相)所組成的三相體系，各種土的顆粒大小和礦物成分差別很大，土的三相間的數(shù)量比例也不盡相同，而且土粒與其孔隙水溶液及環(huán)境水之間又有復(fù)雜的物理化學(xué)作用。根據(jù)組成土的固體顆粒礦物成分的性質(zhì)及其對(duì)土的工程性質(zhì)影響不同，組成土的固體顆粒礦物可分為原生礦物、不溶于 水的次生礦物、.可溶鹽類及易分解的礦物、有機(jī)質(zhì)等四種。

(2)土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。土的結(jié)構(gòu)是指土顆粒本身的特點(diǎn)和顆粒間相互關(guān)聯(lián)的綜合特 征，一般可分為兩大基本類型：

①單粒結(jié)構(gòu)。也稱散粒結(jié)構(gòu)，是碎石(卵石)、礫石類土和砂土等無(wú)黏性土的基本結(jié) 構(gòu)形式，其對(duì)土的工程性質(zhì)影響主要在于其松密程度。

②集合體結(jié)構(gòu)。也稱團(tuán)聚結(jié)構(gòu)或絮凝結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)為黏性土所特有。黏性土組成顆 粒細(xì)小，表面能大，顆粒帶電，沉積過(guò)程中粒間引力大于重力，并形成結(jié)合水膜連接，使 之在水中不能以單個(gè)顆粒沉積下來(lái)，而是凝聚成較復(fù)雜的集合體進(jìn)行沉積。

土的構(gòu)造，是指整個(gè)土層(土體)構(gòu)成上的不均勻性特征的總合，反映土體力學(xué)性質(zhì) 和其他工程性質(zhì)的各向異性或土體各部位的不均勻性，是決定勘探、取樣或原位測(cè)試布置 方案和數(shù)量的重要因素之一。整個(gè)土體構(gòu)成上的不均勻性包括：層理、夾層、透鏡體、結(jié) 核、組成顆粒大小懸殊及裂隙特征與發(fā)育程度等。這種構(gòu)成上的不均勻性是由于土的礦物 成分及結(jié)構(gòu)變化所造成的。一般土體的構(gòu)造在水平方向或豎直方向變化往往較大，受成因 控制。土的構(gòu)造特征和結(jié)構(gòu)特征一樣，也是在它生成過(guò)程中各有關(guān)因素作用下形成的。對(duì) 于每種成因類型的土體，都具有其各自特有的構(gòu)造。

(3)土的分類。

①根據(jù)有機(jī)含量分類。根據(jù)土中有機(jī)質(zhì)含量，分為無(wú)機(jī)土、有機(jī)質(zhì)土、泥炭質(zhì)土和 泥炭。

②根據(jù)顆粒級(jí)配和塑性指數(shù)分類。根據(jù)顆粒級(jí)配和塑性指數(shù)分為碎石土、砂土、粉土 和黏性土。碎石土是粒徑大于Lmm的顆粒含量超過(guò)全重50%的土，根據(jù)顆粒級(jí)配和顆粒 形狀分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫;砂土是粒徑大于Lmm的顆粒含量不超 過(guò)全重50%，且粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重50%的土;黏性土是塑性指數(shù)大 于10的土。黏性土分為粉質(zhì)黏土和黏土;粉土是粒徑大于0.075的顆粒不超過(guò)全重 50%，且塑性指數(shù)小于或等于10的土。

③根據(jù)地質(zhì)成因分類。土可分為殘積土、坡積土、洪積土、沖擊土、淤積土、冰積土 和風(fēng)積土等。

④根據(jù)顆粒大小及含量分類。土可分為巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土等。如圖1.1.1所示。

3.結(jié)構(gòu)面

結(jié)構(gòu)面是切割巖體的各種地質(zhì)界面的統(tǒng)稱，是一些具有一定方向，延展較廣較薄的二維地質(zhì)界面，如層面、沉積間斷面、節(jié)理、裂隙、裂縫、斷層等，也包括厚度較薄的軟弱夾層。結(jié)構(gòu)面的特征是影響結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度及其他性能的重要因素，一般從方位、間距、延續(xù)性、粗糙度、結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺趶?qiáng)度、張開(kāi)度、充填物、滲流、節(jié)理組數(shù)、塊體大小等方面來(lái)描述結(jié)構(gòu)面的特征。其中節(jié)理組數(shù)的多少?zèng)Q定了巖石的塊體大小及巖體的結(jié)構(gòu)類型，表1.1.3是根據(jù)節(jié)理組數(shù)劃分的結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度來(lái)予以分級(jí)的。

4.地質(zhì)構(gòu)造

(1)水平構(gòu)造和單斜構(gòu)造。水平構(gòu)造，是未經(jīng)構(gòu)造變動(dòng)的沉積巖層，形成時(shí)的原始產(chǎn) 狀是水平的，先沉積的老巖層在下，后沉積的新巖層在上。這里所說(shuō)的水平構(gòu)造只是相對(duì) 而言，因?yàn)榈貧さ陌l(fā)展經(jīng)歷了長(zhǎng)期復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，巖層的原始產(chǎn)狀都發(fā)生了不同程度的 變化。

單斜構(gòu)造，是原來(lái)水平的巖層，在受到地殼運(yùn)動(dòng)的影響后，產(chǎn)狀發(fā)生變動(dòng)形成巖層向 同一個(gè)方向傾斜，這種產(chǎn)狀變動(dòng)往往是褶曲的一翼、斷層的一盤或者是局部地層不均勻的 上升或下降所引起。

一般將巖層在空間中的位置定義為巖層產(chǎn)狀。傾斜巖層的產(chǎn)狀，是用巖層層面的走 向、傾向和傾角三個(gè)產(chǎn)狀要素，如圖1.1.2所示。一般而言，通過(guò)巖層產(chǎn)狀的三個(gè)要素， 可以表達(dá)出經(jīng)過(guò)構(gòu)造后的構(gòu)造形態(tài)在空間的位置。

①巖層走向，是指巖層層面與水平面交線的方位角，表示巖層在空間延伸的方向。

②巖層的傾向，是垂直走向順傾斜面引出的一條直線與水平面投影的方位角，表示巖 層在空間的傾斜方向。

③巖層的傾角，是巖層層面與水平面所夾的銳角，表示巖層在空間傾斜角度的大小。 (2)褶皺構(gòu)造。褶皺構(gòu)造是組成地殼的巖層，受構(gòu)造力的強(qiáng)烈作用，使巖層形成一系

列波狀彎曲而未喪失其連續(xù)性的構(gòu)造，它是巖層產(chǎn)生的塑性變形。絕大多數(shù)褶皺是在水平擠壓力作用下形成的，但也有少數(shù)是在垂直力或力偶作用下形成的。褶皺是最常見(jiàn)的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)之一，在層狀巖層中最明顯，在塊狀巖體中則很難見(jiàn)到。

褶曲是褶皺構(gòu)造中的一個(gè)彎曲，兩個(gè)或兩個(gè)以上褶曲構(gòu)造的組合構(gòu)成褶皺構(gòu)造，每一個(gè)褶曲都有核部、翼、軸面、軸及樞紐等幾個(gè)褶曲要素。褶曲的基本形態(tài)是背斜和向斜，如圖1.1.3所示。背斜褶曲是巖層向上拱起的彎曲，以褶曲軸為中心向兩翼傾斜。當(dāng)?shù)孛媸艿絼兾g而出露有不同地質(zhì)年代的巖層時(shí)，較老的巖層出現(xiàn)在褶曲的軸部，從軸部向兩翼，依次出現(xiàn)的是較新的巖層。向斜褶曲，是巖層向下凹的彎曲，其巖層的傾向與背斜相反，兩翼的巖層都向褶曲的軸部?jī)A斜。當(dāng)?shù)孛嬖馐軇兾g，在褶曲軸部出露的是較新的巖層，向兩翼依次出露的是較老的巖層。

在褶皺比較強(qiáng)烈的地區(qū)，一般都是線形的背斜與向斜相間排列，以大體一致的走向平行延伸，有規(guī)律的組成不同形式的褶皺構(gòu)造。從工程所遇到的具體構(gòu)造問(wèn)題來(lái)說(shuō)，往往是一個(gè)一個(gè)的褶曲或是大型褶曲構(gòu)造的一部分。不論是背斜褶曲還是向斜褶曲，在褶曲的翼部遇到的，基本上是單斜構(gòu)造，也就是傾斜巖層的產(chǎn)狀與路線或隧道軸線走向的關(guān)系問(wèn)題，傾斜巖層對(duì)建筑物的地基，一般沒(méi)有特殊不良的影響，但對(duì)于以下兩種情況，則需要根據(jù)具體情況作具體的分析。

①對(duì)于深路塹和高邊坡來(lái)說(shuō)，路線垂直巖層走向，或路線與巖層走向平行但巖層傾向與邊坡傾向相反，僅就巖層產(chǎn)狀與路線走向的關(guān)系而言，對(duì)路基邊坡的穩(wěn)定性是有利的。不利的情況是路線走向與巖層的走向平行，邊坡與巖層的傾向一致，如在云母片巖、綠泥石片巖、滑石片巖、千枚巖等松散巖石分布地區(qū)，坡面易發(fā)生風(fēng)化剝蝕，產(chǎn)生嚴(yán)重碎落坍塌，對(duì)路基邊坡及路基排水系統(tǒng)會(huì)造成經(jīng)常性的危害。最不利的情況是路線與巖層走向平行，巖層傾向與路基邊坡一致，而邊坡的傾角大于巖層的傾角，如在石灰?guī)r、砂巖與黏土質(zhì)頁(yè)巖互層，且有地下水作用時(shí)，在路塹開(kāi)挖過(guò)深、邊坡過(guò)陡或者由于開(kāi)始使軟弱構(gòu)造面暴露的情況下，易引起斜坡巖層發(fā)生大規(guī)模的順層滑動(dòng)，破壞路基穩(wěn)定。

②對(duì)于隧道工程來(lái)說(shuō)，褶曲構(gòu)造的軸部是巖層傾向發(fā)生顯著變化的地方，是巖層受應(yīng)力作用最集中的地方，、所以在褶曲構(gòu)造的軸部容易遇到工程地質(zhì)問(wèn)題，主要是由于巖層破

碎而產(chǎn)生的巖體穩(wěn)定問(wèn)題和向斜軸部地下水的問(wèn)題。因此，一般從褶曲的翼部通過(guò)是比較有利的。

(3)斷裂構(gòu)造。斷裂構(gòu)造是構(gòu)成地殼的巖體，受力作用發(fā)生變形，當(dāng)變形達(dá)到一定程度后，使巖體的連續(xù)性和完整性遭到破壞，產(chǎn)生各種大小不一的斷裂，它是地殼上層常見(jiàn)的地質(zhì)構(gòu)造，其分布很廣，特別在一些斷裂構(gòu)造發(fā)育的地帶，常成群分布，形成斷裂帶。根據(jù)巖體斷裂后兩側(cè)巖塊相對(duì)位移的情況，將其分為裂隙和斷層兩類。

①裂隙。裂隙也稱為節(jié)理，是存在于巖體中的裂縫，是巖體受力斷裂后兩側(cè)巖塊沒(méi)有顯著位移的小型斷裂構(gòu)造。在數(shù)值上一般用裂隙率表示，即巖石中裂隙的面積與巖石總面積的百分比，裂隙率越大，表示巖石中的裂隙越發(fā)育;反之，則表示裂隙不發(fā)育。在表1.1.4中介紹了公路工程對(duì)裂隙發(fā)育程度劃分的等級(jí)及對(duì)工程的影響。

注：裂隙寬度：密閉裂隙<1mm;微張裂隙為1～3mm;張開(kāi)裂隙為3～5mm;寬張裂隙>5mm。 根據(jù)裂隙的成因，一般分為構(gòu)造裂隙和非構(gòu)造裂隙兩類。

構(gòu)造裂隙是巖體受地應(yīng)力作用隨巖體變形而產(chǎn)生的裂隙。由于構(gòu)造裂隙在成因上與相關(guān)構(gòu)造(如褶曲、斷層等)和應(yīng)力作用的方向及性質(zhì)有密切聯(lián)系，所以它在空間分布上具有一定的規(guī)律性。按裂隙的力學(xué)性質(zhì)，可將構(gòu)造裂隙分為張性裂隙和扭(剪)性裂隙。張性裂隙主要發(fā)育在背斜和向斜的軸部，裂隙張開(kāi)較寬，斷裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙間距較大且分布不勻，沿走向和傾向都延伸不遠(yuǎn);扭(剪)性裂隙，一般多是平直閉合的裂隙，分布較密、走向穩(wěn)定，延伸較深、較遠(yuǎn)，裂隙面光滑，常有擦痕，一般出現(xiàn)在褶曲的翼部和斷層附近。扭性裂隙常沿剪切面成群平行分布，形成扭裂帶，將巖體切割成板狀。有時(shí)兩組裂隙在不同的方向上同時(shí)出現(xiàn)，交叉成“X’’形，將巖體切割成菱形塊體。 非構(gòu)造裂隙是由成巖作用、外動(dòng)力、重力等非構(gòu)造因素形成的裂隙。如巖石在形成過(guò)

程中產(chǎn)生的原生裂隙、風(fēng)化裂隙以及沿溝壁岸坡發(fā)育的卸荷裂隙等。其中具有普遍意義的是風(fēng)化裂隙，其主要發(fā)育在巖體靠近地面的部分，一般很少達(dá)到地面下10 ---15m的深度。裂隙分布零亂，沒(méi)有規(guī)律性，使巖石多成碎塊，沿裂隙面巖石的結(jié)構(gòu)和礦物成分也有明顯變化。巖體中的裂隙，在工程上除有利于開(kāi)挖外，對(duì)巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均有不利的影響。其破壞了巖體的整體性，促進(jìn)了巖體的風(fēng)化速度，增強(qiáng)了巖體的透水性，進(jìn)而使巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低。當(dāng)裂隙主要發(fā)育方向與路線走向平行，傾向與邊坡一致時(shí)，不論巖體的產(chǎn)狀如何，路塹邊坡都容易發(fā)生崩塌等不穩(wěn)定現(xiàn)象。在路基施工中，如果巖體存在裂隙，還會(huì)影響爆破作業(yè)的效果。因而，當(dāng)裂隙有可能成為影響工程設(shè)計(jì)的重要因素時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)裂隙進(jìn)行深入的調(diào)查研究，詳細(xì)論證裂隙對(duì)建筑的影響，采取相應(yīng)措施，以保證建筑物的穩(wěn)定和正常使用。

②斷層。斷層是巖體受力作用斷裂后，兩側(cè)巖塊沿?cái)嗔衙姘l(fā)生顯著相對(duì)位移的斷裂構(gòu)造。斷層一般由四個(gè)部分組成，如圖1.1.4所示。

A.斷層面和破碎帶。斷層面是指兩側(cè)巖塊發(fā)生相對(duì)位移的斷裂面，可以是直立的，乜可以是傾斜的，一般情況下均為傾斜狀態(tài)，其產(chǎn)狀可以通過(guò)斷層面的走向、傾向和傾角來(lái)表示。規(guī)模大的斷層，一般不是沿著一個(gè)簡(jiǎn)單的面發(fā)生，而往往是沿著一個(gè)錯(cuò)動(dòng)帶發(fā)生，稱之為斷層破碎帶。其寬度從數(shù)厘米到數(shù)十米不等。斷層的規(guī)模越大，破碎帶也就越寇，越復(fù)雜。

B.斷層線。是斷層面與地面的交線，表示斷層的延伸方向，其形狀決定于斷層面的形狀和地面的起伏情況。

C.斷盤。是斷層面兩側(cè)相對(duì)位移的巖體。當(dāng)斷層面傾斜時(shí)，位于斷層面上部的稱為上盤;位于斷層面下部的稱為下盤9若斷層面直立則無(wú)上下盤之分。

D.斷距。是斷層兩盤相對(duì)錯(cuò)開(kāi)的距離。巖層原來(lái)相連的兩點(diǎn)，沿?cái)鄬用驽e(cuò)開(kāi)的距離際為總斷距，其水平分量稱為水平斷距，鉛直分量稱為鉛直斷距。

根據(jù)斷層兩盤相對(duì)位移的情況，可分為正斷層、逆斷層、平推斷層。

正斷層是上盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)下降，下盤相對(duì)上升的斷層。它一般是受水平張應(yīng)力或垂直作用力使上盤相對(duì)向下滑動(dòng)而形成的，所以在構(gòu)造變動(dòng)中多在垂直于張應(yīng)力的方向上發(fā)生，但也有沿已有的剪節(jié)理發(fā)生。

逆斷層是上盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)上升，下盤相對(duì)下降的斷層。它二般是由于巖體受到水平方向強(qiáng)烈擠壓力的作用，使上盤沿?cái)嗝嫦蛏襄e(cuò)動(dòng)而成。斷層線的方向常和巖層

走向或褶皺軸的方向近于一致，和壓應(yīng)力作用的方向垂直。斷層面從陡傾角至緩傾 角都有。

平推斷層是由于巖體受水平扭應(yīng)力作用，使兩盤沿?cái)鄬用姘l(fā)生相對(duì)水平位移的斷層。 由于多系受剪(扭)應(yīng)力形成，因此大多數(shù)與褶皺軸斜交，與“X’’節(jié)理平行或沿該節(jié)理 形成，其傾角一般是近于直立的。這種斷層的破碎帶一般較窄，沿?cái)鄬用娉Ｓ薪降?擦痕。

(二)巖體結(jié)構(gòu)特征

1.結(jié)構(gòu)體特征

結(jié)構(gòu)面在空間按不同組合，可將巖體切割成不同形狀和大小的結(jié)構(gòu)體。巖體中結(jié)構(gòu)體 的形狀和大小是多種多樣的，根據(jù)其外形特征可大致歸納為柱狀、板狀、楔形、菱形和錐 形等六種基本形態(tài)。當(dāng)巖體發(fā)生強(qiáng)烈變形破碎時(shí)，也可形成片狀、碎塊狀、鱗片狀等結(jié)構(gòu) 體。結(jié)構(gòu)體的形狀與巖層產(chǎn)狀之間有一定的關(guān)系，如平緩產(chǎn)狀的層狀巖體中，一般由層面 (或順層裂隙)與平面上的“X’’型斷裂組合，常將巖體切割成方塊體、三角形柱體等。 在陡立的巖層地區(qū)，由層面(或順層錯(cuò)動(dòng)面)、斷層與剖面上的“X"型斷裂組合，往往 形成塊體、錐形體和各種柱體。

2.巖體結(jié)構(gòu)類型

巖體結(jié)構(gòu)是指巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的組合方式。巖體結(jié)構(gòu)的類型可分為整體塊狀結(jié) 構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)。

(1)整體塊狀結(jié)構(gòu)。巖體結(jié)構(gòu)面稀疏、延展性差、結(jié)構(gòu)體塊度大且常為硬質(zhì)巖石，整 體強(qiáng)度高、變形特征接近于各向同性的均質(zhì)彈性體，變形模量、承載能力與抗滑能力均較 高，抗風(fēng)化能力一般也較強(qiáng)。因而，這類巖體具有良好的工程地質(zhì)性質(zhì)，往往是較理想的 各類工程建筑地基、邊坡巖體及地下工程圍巖。

(2)層狀結(jié)構(gòu)。，巖體中結(jié)構(gòu)面以層面與不密集的節(jié)理為主，結(jié)構(gòu)面多閉合或呈微張 狀、一般風(fēng)化微弱、結(jié)合力一般不強(qiáng)，結(jié)構(gòu)體塊度較大且保持著母巖巖塊性質(zhì)，故這類巖 體總體變形模量和承載能力均較高。作為工程建筑地基時(shí)，其變形模量和承載能力一般均 能滿足要求。但當(dāng)結(jié)構(gòu)面結(jié)合力不強(qiáng)，有時(shí)又有層間錯(cuò)動(dòng)面或軟弱夾層存在，則其強(qiáng)度和 變形特性均具各向異性特點(diǎn)，一般沿層面方向的抗剪強(qiáng)度明顯比垂直層面方向的更低，特 別是當(dāng)有軟弱結(jié)構(gòu)面存在時(shí)，更為明顯。這類巖體作為邊坡巖體時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)結(jié)構(gòu)面 傾向坡外時(shí)要比傾向坡里時(shí)的工程地質(zhì)性質(zhì)差得多。

(3)碎裂結(jié)構(gòu)。巖體中節(jié)理、裂隙發(fā)育、常有泥質(zhì)充填物質(zhì)，結(jié)合力不強(qiáng)，其中層狀 巖體常有平行層面的軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育，結(jié)構(gòu)體塊度不大，巖體完整性破壞較大。其中鑲嵌 結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)體為硬質(zhì)巖石，具有較高的變形模量和承載能力，工程地質(zhì)性能尚好。而層 狀碎裂結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)巖體變形模量、承載能力均不高，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。

(4)散體結(jié)構(gòu)。巖體節(jié)理、裂隙很發(fā)育，巖體十分破碎，巖石手捏即碎，屬于碎石 土類。

二、巖體的力學(xué)特性

(一)巖體的變形特征 巖體的變形通常包括結(jié)構(gòu)面變形和結(jié)構(gòu)體變形兩個(gè)部分。就大多數(shù)巖體而言，一般建

筑物的荷載遠(yuǎn)達(dá)不到巖體的極限強(qiáng)度值。因此，設(shè)計(jì)人員所關(guān)心的主要是巖體的變形特 性。巖體變形參數(shù)是由變形模量或彈性模量來(lái)反映的。由于巖體中發(fā)育有各種結(jié)構(gòu)面，所 以巖體變形的彈塑性特征較巖石更為顯著。

不同巖體具有不同的流變特性。流變特性是巖體在外部條件不變的情況下，應(yīng)力或變 形隨時(shí)間而變化的性質(zhì)，一般有蠕變和松弛兩種表現(xiàn)形式。蠕變是指在應(yīng)力一定的條件 下，變形隨時(shí)間的持續(xù)而逐漸增加的現(xiàn)象。松弛是指在變形保持一定時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間的增 長(zhǎng)而逐漸減小的現(xiàn)象。試驗(yàn)和工程實(shí)踐表明，巖石和巖體均具有流變性。特別是軟弱巖 石、軟弱夾層、碎裂及散體結(jié)構(gòu)巖體，其變形的時(shí)間效應(yīng)明顯，蠕變特征顯著。有些工程 建筑的失事，往往不是因?yàn)楹奢d過(guò)高，而是在應(yīng)力較低的情況下巖體產(chǎn)生了蠕變。

(二)巖體的強(qiáng)度性質(zhì)

由于巖體是由結(jié)構(gòu)面和各種形狀巖石塊體組成的，所以，其強(qiáng)度同時(shí)受二者性質(zhì)的控 制。一般情況下，巖體的強(qiáng)度既不等于巖塊巖石的強(qiáng)度，也不等于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，而是二 者共同影響表現(xiàn)出來(lái)的強(qiáng)度。但在某些情況下，可以用巖石或結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度來(lái)代替。如當(dāng) 巖體中結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，呈完整結(jié)構(gòu)時(shí)，巖石的強(qiáng)度可視為巖體強(qiáng)度。如果巖體沿某一結(jié)構(gòu) 面產(chǎn)生整體滑動(dòng)時(shí)，則巖體強(qiáng)度完全受結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度控制。

三、巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)

巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)有賴于巖石或土和結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)，許多情況是結(jié)構(gòu)面發(fā)育或規(guī)模 大或存在不利組合，對(duì)巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)起主要或決定性的作用。

(一)巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)

1.巖石的物理力學(xué)性質(zhì) (1)巖石的主要物理性質(zhì)。 ①重量。巖石的重量是巖石最基本的物理性質(zhì)之一，一般用比重和重度兩個(gè)指標(biāo)

表示。巖石的比重是巖石固體(不包括孔隙)部分單位體積的重量，在數(shù)值上等于巖石固體 顆粒的重量與同體積的水在40℃時(shí)重量的比。常見(jiàn)的巖石的比重一般介于2.4～3.3之，間。巖石的比重決定于組成巖石的礦物的比重及其在巖石中的相對(duì)含量。

巖石的重度也稱容重，是巖石單位體積的重量，在數(shù)值上等于巖石試件的總重量(包 括孔隙中的水重)與其總體積(包括孔隙體積)之比。巖石重度的大小決定于巖石中礦物 的比重、巖石的孔隙性及其含水情況。巖石孔隙中完全沒(méi)有水存在時(shí)的重度，稱為干重 度;孔隙全部被水充滿時(shí)的重度，稱為巖石的飽和重度。

一般來(lái)講，組成巖石的礦物比重大，或巖石的孔隙性小，則巖石的重度就大。在相同 條件下的同一種巖石，重度大就說(shuō)明巖石的結(jié)構(gòu)致密、孔隙性小，巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性也 較高。

②孔隙性。巖石的孔隙性用孔隙度表示，反映巖石中各種孔隙的發(fā)育程度。在數(shù)值上 等于巖石中各種孔隙的總體積與巖石總體積的比，以百分?jǐn)?shù)計(jì)?？紫缎詫?duì)巖石的強(qiáng)度和穩(wěn) 定性產(chǎn)生重要的影響。巖石孔隙度的大小，主要取決于巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，同時(shí)也受外力 因素的影響。未受風(fēng)化或構(gòu)造作用的侵入巖和某些變質(zhì)巖，其孔隙度一般是很小的，而礫 巖、砂巖等一些沉積巖類的巖石，則經(jīng)常具有較大的孔隙度。

③吸水性。巖石的吸水性一般用吸水率表示，反映巖石在一定條件下(在通常大氣壓下)的吸水能力。在數(shù)值上等于巖石的吸水重量與同體積干燥巖石重量的比，也以百分?jǐn)?shù)計(jì)。巖石的吸水率與巖石孔隙度的大小、孔隙張開(kāi)程度等因素有關(guān)。巖石的吸水率大，則水對(duì)巖石顆粒間結(jié)合物的浸潤(rùn)、軟化作用就強(qiáng)，巖石強(qiáng)度和穩(wěn)定性受水作用的影響也就顯著。

④軟化性。巖石的軟化性是指巖石受水作用后，強(qiáng)度和穩(wěn)定性發(fā)生變化的性質(zhì)，主要取決于巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征。黏土礦物含量高、孔隙度大、吸水率高的巖石，與水作用容易軟化而喪失其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

用軟化系數(shù)作為巖石軟化性的指標(biāo)，在數(shù)值上等于巖石飽和狀態(tài)下的極限抗壓強(qiáng)度與風(fēng)干狀態(tài)下極限抗壓強(qiáng)度的比，其值越小，表示巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性受水作用的影響越大。未受風(fēng)化作用的巖漿巖和某些變質(zhì)巖，軟化系數(shù)大都接近于1，是弱軟化的巖石，其抗水、抗風(fēng)化和抗凍性強(qiáng)。軟化系數(shù)小于0.75的巖石，是軟化性較強(qiáng)的巖石，工程性質(zhì)比較差。

⑤抗凍性。巖石孔隙中的水結(jié)冰時(shí)體積膨脹，會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力，巖石抵抗這種壓力作用的能力，稱為巖石的抗凍性。在高寒冰凍地區(qū)，抗凍性是評(píng)價(jià)巖石工程性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。

巖石的抗凍性有不同的表示方法，一般用巖石在抗凍試驗(yàn)前后抗壓強(qiáng)度的降低率表示?？箟簭?qiáng)度降低率小于25%的巖石，認(rèn)為是抗凍的;大于25%的巖石，認(rèn)為是非抗凍的。

(2)巖石的主要力學(xué)性質(zhì)。

①巖石的變形。巖石受力作用會(huì)產(chǎn)生變形，在彈性變形范圍內(nèi)用彈性模量和泊桑比兩個(gè)指標(biāo)表示。彈性模量是應(yīng)力與應(yīng)變之比，以“帕斯卡’’為單位，用符號(hào)Pa表示。相同受力條件下，巖石的彈性模量越大，變形越小，即彈性模量越大，巖石抵抗變形的能力越高。泊桑比是橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比，泊桑比越大，表示巖石受力作用后的橫向變形越大。

巖石并不是理想的彈性體，巖石變形特性的物理量也不是一個(gè)常數(shù)。通常所提供的彈性模量和泊松比，只是在一定條件下的平均值。

②巖石的強(qiáng)度。巖石的強(qiáng)度是巖石抵抗外力破壞的能力，也以“帕斯卡’’為單位，用符號(hào)Pa表示。.巖石受力的作用而致破壞，表現(xiàn)為壓碎、拉斷和剪斷等，故有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度等。

抗壓強(qiáng)度是巖石在單向壓力作用下抵抗壓碎破壞的能力，是巖石最基本最常用的力學(xué)指標(biāo)，在數(shù)值上等于巖石受壓達(dá)到破壞時(shí)的極限應(yīng)力。抗壓強(qiáng)度主要與巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、風(fēng)化程度和含水情況等有關(guān)，也受巖石的礦物成分和生成條件的影響。所以，巖石的抗壓強(qiáng)度相差很大，膠結(jié)不良礫巖和軟弱頁(yè)巖的小于20MPa，堅(jiān)硬巖漿巖的大于245IPao

抗拉強(qiáng)度是巖石抵抗拉伸破壞的能力，在數(shù)值上等于巖石單向拉伸被拉斷破壞時(shí)的最大張應(yīng)力。巖石的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，故當(dāng)巖層受到擠壓形成褶皺時(shí)，常在彎曲變形較大的部位受拉破壞，產(chǎn)生張性裂隙。

抗剪強(qiáng)度是指巖石抵抗剪切破壞的能力，在數(shù)值上等于巖石受剪破壞時(shí)的極限剪應(yīng)

力。巖石在一定壓應(yīng)力下剪斷時(shí)，剪破面上的最大剪應(yīng)力，稱為抗剪斷強(qiáng)度，其值一般都比較高。抗剪強(qiáng)度是沿巖石裂隙或軟弱面等發(fā)生剪切滑動(dòng)時(shí)的指標(biāo)，其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗剪斷強(qiáng)度。

三項(xiàng)強(qiáng)度中，巖石的抗壓強(qiáng)度最高，抗剪強(qiáng)度居中，抗拉強(qiáng)度最小?？辜魪?qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的10%-40%，抗拉強(qiáng)度僅是抗壓強(qiáng)度的2%～16%0巖石越堅(jiān)硬，其值相差越大，軟弱巖石的差別較小。巖石的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，是評(píng)價(jià)巖石(巖體)穩(wěn)定性的指標(biāo)，是對(duì)巖石(巖體)的穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析的依據(jù)。

2.巖石的分級(jí)

鑒于土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和開(kāi)挖施工的難度，由松軟至堅(jiān)實(shí)共分為16級(jí)，分別以I-XⅥ表示，其中工～Ⅳ的4級(jí)為土，V～XⅥ的12級(jí)為巖石。土分為一、 .三、四類，巖石分為松石、次堅(jiān)石、普?qǐng)?jiān)石、特堅(jiān)石四類。

(二)土體的工程地質(zhì)性質(zhì) 1.土的物理力學(xué)性質(zhì)

(1)土的主要性能參數(shù)。

①土的含水量。是土中水的重量與土粒重量之比。含水量是標(biāo)志土的濕度的一個(gè)重要物理指標(biāo)。一般而言，土的含水量增大時(shí)，其強(qiáng)度就降低。

②土的飽和度。是土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比。飽和度S廠越大，表明土孔隙中充水愈多。工程實(shí)際中，按飽和度將土劃分為如下三種含水狀態(tài)：Sr<50%是稍濕狀態(tài);Sr =50%～80%是很濕狀態(tài);Sr>80%是飽水狀態(tài)。

③土的孔隙比。是土中孔隙體積與土粒體積之比，用小數(shù)表示，它是一個(gè)重要的物理性指標(biāo)，可以用來(lái)評(píng)價(jià)天然土層的密實(shí)程度。一般孔隙比小于0..6的土是密實(shí)的低壓縮性土，孔隙比大于1.0的土是疏松的高壓縮性土。

④土的孔隙率。是土中孔隙體積與土的體積(三相)之比。

⑤土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)。土可分為無(wú)黏性土和黏性土。無(wú)黏性土一般指碎石土和砂土。粉土屬于砂土和黏性土的過(guò)渡類型，其物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)主要接近砂土。無(wú)黏性土的緊密狀態(tài)是判定工程性質(zhì)的重要指標(biāo)，它綜合反映了無(wú)黏性土顆粒的巖石和礦物組成、粒度組成(級(jí)配)、顆粒形狀和排列等對(duì)其工程性質(zhì)的影響。顆粒小于粉砂的是黏性土，其工程性質(zhì)受含水量的影響特別大。隨著含水量的變化，黏性土由一種稠度狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，相應(yīng)于轉(zhuǎn)變點(diǎn)的含水量稱為界限含水量，也稱為稠度界限，是黏性土的重要特性指標(biāo)，對(duì)黏性土的工程性質(zhì)評(píng)價(jià)及分類等有重要意義。黏性土的界限含水量有縮限、塑限和液限。

縮限。半固態(tài)黏性土隨水分蒸發(fā)體積逐漸縮小，直到體積不再縮小時(shí)的界限含水量叫縮限，體積不再隨水分蒸發(fā)而縮小的狀態(tài)為固態(tài)。

塑限。半固態(tài)黏性土隨含水量增加轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界限含水量叫塑限，也稱塑性下限。

液限。由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流塑、流動(dòng)狀態(tài)的界限含水量叫液限。

塑性指數(shù)。液性和塑限的差值稱為塑性指數(shù)，它表示黏性土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。塑性指數(shù)愈大，可塑性就愈強(qiáng)。

液性指數(shù)。黏性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比，稱為液性指數(shù)。液性

指數(shù)愈大，土質(zhì)愈軟。 (2)土的力學(xué)性質(zhì)。 ①土的壓縮性。是土在壓力作用下體積縮小的特性。在荷載作用下，透水性大的飽和

.無(wú)黏性土，其壓縮過(guò)程在短時(shí)間內(nèi)就可以結(jié)束。然而，黏性土的透水性低，飽和黏性土中的水分只能慢慢排出，因此其壓縮穩(wěn)定所需的時(shí)間要比砂土長(zhǎng)得多，其固結(jié)變形往往需要幾年甚至幾十年時(shí)間才能完成，，因此必須考慮變形與時(shí)間的關(guān)系，以便控制施工加荷速率，確定建筑物的使用安全措施。有時(shí)地基各點(diǎn)由于土質(zhì)不同或荷載差異，還需考慮地基的不均勻沉降。所以，對(duì)于飽和軟黏性土而言，土的固結(jié)問(wèn)題是十分重要的。計(jì)算地基沉降量時(shí)，必須取得土的壓縮性指標(biāo)，無(wú)論用室內(nèi)試驗(yàn)或原位試驗(yàn)來(lái)測(cè)定它，都應(yīng)該力求試驗(yàn)條件與土的天然狀態(tài)及其在外荷作用下的實(shí)際應(yīng)力條件相適應(yīng)。

②土的抗剪強(qiáng)度。是在土的自重或外荷載作用下，土體中某一個(gè)曲面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力值達(dá)到了土對(duì)剪切破壞的極限抗力，此時(shí)，土體會(huì)沿著該曲面發(fā)生相對(duì)滑移而失穩(wěn)。土對(duì)剪切破壞的極限抗力稱為土的抗剪強(qiáng)度。在工程實(shí)踐中，土的強(qiáng)度涉及地基承載力、路堤等工程邊坡、天然土坡的穩(wěn)定性，以及土作為工程結(jié)構(gòu)物的環(huán)境時(shí)作用于結(jié)構(gòu)物上的土壓力和山巖壓力等問(wèn)題。

2.特殊土的主要工程性質(zhì)

(1)軟土。泛指淤泥及淤泥質(zhì)土，它富含有機(jī)質(zhì)，天然含水量叫大于液限叫Z，天然孔隙比e大于或等于1.00軟土的組成成分和狀態(tài)特征是由其生成環(huán)境決定的，主要由黏粒和粉粒等細(xì)小顆粒組成，其黏土礦物和有機(jī)質(zhì)顆粒表面帶有大量負(fù)電荷，與水分子作用非常強(qiáng)烈，因而在其顆粒外圍形成很厚的結(jié)合水膜，且在沉積過(guò)程中由于粒間靜電引力和分子引力作用，形成絮狀和蜂窩狀結(jié)構(gòu)。所以，軟土含大量的結(jié)合水，并由于存在一定強(qiáng)度的粒間連結(jié)而具有顯著的結(jié)構(gòu)性。由于軟土的生成環(huán)境及上述粒度、礦物組成和結(jié)構(gòu)特征，結(jié)構(gòu)性顯著且處于形成初期，故具有高含水量、高孔隙性、低滲透性、高壓縮性、低一抗剪強(qiáng)度、較顯著的觸變性和蠕變性等特性。

(2)濕陷性黃土。是干旱和半干旱氣候條件下形成的一種特殊沉積物，顏色多呈黃色、淡灰黃色或褐黃色，顆粒組成以粉土粒(其中尤以粗粉土粒，粒徑為0.05～0. Olmm)為主，約占60%t70%，粒度大小均勻，黏粒含量較少，一般僅占10%～20%0黃土含水量小，一般僅8%-20%;孔隙比大，一般在1.O左右，且具有肉眼可見(jiàn)的大孔隙。具有垂直節(jié)理，常呈現(xiàn)直立的天然邊坡。黃土按其成因可分為原生黃土和次生黃土。

黃土和黃土狀土(以下統(tǒng)稱黃土)在天然含水量時(shí)一般呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)，具有較高 的強(qiáng)度和低的或中等偏低的壓縮性，但遇水浸濕后，有的即使在其自重作用下也會(huì)發(fā)生劇 烈而大量的沉陷(稱為濕陷性)，強(qiáng)度也隨之迅速降低。然而，并非所有的黃土都發(fā)生濕 陷。凡天然黃土在上覆土的自重壓力作用下，或在上覆土的自重壓力與附加壓力共同作用 下，受水浸濕后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著下沉的，稱為濕陷性黃土，否則，稱為非濕 陷性黃土。因此，分析、判別黃土是否屬于濕陷性的、其濕陷性強(qiáng)弱程度以及地基濕陷類 型和濕陷等級(jí)，是黃土地區(qū)工程勘察與評(píng)價(jià)的核心問(wèn)題。黃土形成年代愈久，由于鹽分溶 濾較充分，固結(jié)成巖程度大，大孔結(jié)構(gòu)退化，土質(zhì)愈趨密實(shí)，強(qiáng)度高而壓縮性小，濕陷性 減弱甚至不具濕陷性。形成年代愈短，其特性相反。

濕陷性黃土一般分為自重濕陷性和非自重濕陷性黃土兩種類型，濕陷性黃土受水浸濕后，在其自重壓力下發(fā)生濕陷的，稱為自重濕陷性黃土。而在其自重壓力與附加壓力共同.作用下才發(fā)生濕陷的，稱為非自重濕陷性黃土。在自重濕陷性黃土地區(qū)修筑渠道，初次放水時(shí)就可能產(chǎn)生地面下沉，兩岸出現(xiàn)與渠道平行的裂縫。管道漏水后由于自重濕陷可能導(dǎo)致管道折斷。路基受水后由于自重濕陷而發(fā)生局部嚴(yán)重坍塌。地基土的自重濕陷往往使建筑物發(fā)生很大的裂縫或使磚墻傾斜，甚至使一些很輕的建筑物也受到破壞。而在非自重濕陷性黃土地區(qū)，這類現(xiàn)象極為少見(jiàn)。所以在這兩種不同濕陷性黃土地區(qū)的建筑房屋，采取的地基設(shè)計(jì)、地基處理、防護(hù)措施及施工要求等方面均應(yīng)有較大差別。

(3)紅黏土。是指在亞熱帶濕熱氣候條件下，碳酸鹽類巖石及其間夾的其他巖石，經(jīng)紅土化作用形成的高塑性黏土。紅黏土一般呈褐色、棕紅等顏色，液限大于50%0經(jīng)流水再搬運(yùn)后仍保留其基本特征，液限大于45%的坡、洪積黏土，稱為次生紅黏土，在相同物理指標(biāo)情況下，其力學(xué)性能低于紅黏土。紅黏土和次生紅黏土廣泛分布于我國(guó)的云貴高原、四川東部、廣西、粵北及鄂西、湘西等地區(qū)的低山、丘陵地帶頂部和山間盆地、洼地、緩坡及坡腳地段。黔、桂、滇等地古溶蝕地面上堆積的紅黏土層，由于基巖起伏變化及風(fēng)化程度的不同，造成其厚度變化極不均勻，常見(jiàn)有5～8m，最薄為0.5m，最厚為20mo在水平方向常見(jiàn)咫尺之隔，厚度相差達(dá)10m之巨。土層中常有石芽、溶洞或土洞分布其間，給地質(zhì)勘察、設(shè)計(jì)工作造成困難。

紅黏土系碳酸鹽類及其他類巖石的風(fēng)化后期產(chǎn)物，其礦物成分除仍含一定數(shù)量的石英顆粒外，大量的黏土顆粒主要由多水高嶺石、水云母類、膠體Si02及赤鐵礦、三水鋁土礦等組成，不含或極少含有有機(jī)質(zhì)。紅黏土的一般特點(diǎn)是天然含水量高，一般為40%一60%，最高達(dá)90%;密度小，天然孔隙比一般為1.4～1.7，最高為2.0，具有大孔性;高塑性，塑限一般為40%.～60%，最高達(dá)90%，塑性指數(shù)一般為20～50;一般呈現(xiàn)較高的強(qiáng)度和較低的壓縮性;不具有濕陷性。由于塑性很高，所以盡管天然含水量高，一般仍處于堅(jiān)硬或硬可塑狀態(tài)。甚至飽水的紅黏土也是堅(jiān)硬狀態(tài)的。

(4)膨脹土。是指含有大量的強(qiáng)親水性黏土礦物成分，具有顯著的吸水膨脹和失水收縮，且脹縮變形往復(fù)可逆的高塑性黏土。膨脹土多分布于Ⅱ級(jí)以上的河谷階地或山前丘陵地區(qū)，個(gè)別處于I級(jí)階地，呈黃、黃褐、灰白、花斑(雜色)和棕紅等色，多為高分散的黏土顆粒組成，常有鐵錳質(zhì)及鈣質(zhì)結(jié)核等零星包含物。膨脹土結(jié)構(gòu)致密細(xì)膩，一般呈堅(jiān)硬至硬塑狀態(tài)，但雨天浸水劇烈變軟。近地表部位常有不規(guī)則的網(wǎng)狀裂隙，裂隙面光滑，呈蠟狀或油脂光澤，時(shí)有擦痕或水跡，并有灰白色黏土(主要為蒙脫石或伊里石礦物)充填，在地表部位常因失水而張開(kāi)，雨季又會(huì)因浸水而重新閉合。

膨脹土黏粒含量多達(dá)35%-85%0其中粒徑<0.002mm的膠粒含量一般也占30%一40%0塑性指數(shù)多在22～35之間，天然含水量接近或略小于塑限，常年不同季節(jié)變化幅度為3%～6%，故一般呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)。天然孔隙比小，通常在0.50～0.80之間。同時(shí)，其天然孔隙比隨土體濕度的增減而變化，即土體增濕膨脹，孔隙比變大。土體失水收縮，孔隙比變小。自由膨脹量一般超過(guò)40%，也有超過(guò)100%的。在天然條件下，一般處于硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)，強(qiáng)度較高，壓縮性較低，一般易被誤認(rèn)為工程性能較好的土。由于具有膨脹和收縮等特性，在膨脹土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，如果不采取必要的設(shè)計(jì)和施工措施，會(huì)導(dǎo)致大批建筑物的開(kāi)裂和損壞，并往往是造成坡地建筑場(chǎng)地崩塌、滑坡、地裂等的嚴(yán)重

不穩(wěn)定因素。同時(shí)，當(dāng)膨脹土的含水量劇烈增大(例如，由于地表浸水或地下水位上升) 或土的原狀結(jié)構(gòu)被擾動(dòng)時(shí)，土體強(qiáng)度會(huì)驟然降低，壓縮性增高，這顯然是由于土的內(nèi)摩擦 角和內(nèi)聚力都相應(yīng)減小及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞的緣故。

膨脹土建筑場(chǎng)地與地基的評(píng)價(jià)，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地的地形地貌條件、膨脹土的分布及其脹縮 性能、等級(jí)地表水和地下水的分布、集聚和排泄條件，并按建筑物的特點(diǎn)、級(jí)別和荷載情 況，分析和計(jì)算膨脹土建筑場(chǎng)地和地基的脹縮變形量、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，為地基基礎(chǔ)、上部 結(jié)構(gòu)及其他工程設(shè)施的設(shè)計(jì)與施工提供依據(jù)。

(5)填土。是一定的地質(zhì)、地貌和社會(huì)歷史條件下，由于人類活動(dòng)而堆填的土。由于 我國(guó)幅員廣大，歷史悠久，因此在我國(guó)大多數(shù)古老城市的地表面，廣泛覆蓋著各種類別的 填土層，從堆填方式、組成成分、分布特征及其工程性質(zhì)等方面，均表現(xiàn)出一定的復(fù)雜 性。根據(jù)填土的組成物質(zhì)和堆填方式形成的工程性質(zhì)的差異，劃分為以下三類：

①素填土。素填土是由碎石、砂土、粉土或黏性土等一種或幾種材料組成的填土，其 中不含雜質(zhì)或雜質(zhì)很少，按其組成物質(zhì)不同劃分為碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土 和黏性素填土。素填土經(jīng)分層壓實(shí)者，稱為壓實(shí)填土。素填土的工程性質(zhì)取決于它的密實(shí) 性和均勻性，在堆填過(guò)程中，未經(jīng)人工壓實(shí)者，一般密實(shí)度較差，但堆積時(shí)間較長(zhǎng)，由于 土的自重壓密作用，也能達(dá)到一定密實(shí)度。如堆填時(shí)間超過(guò)10年的黏性土、超過(guò)5年的 粉土、超過(guò)2年的砂土.，.均具有一定的密實(shí)度和強(qiáng)度，可以作為一般建筑物的天然地基。 素填土地基具有不均勻性，防止建筑物不均勻沉降是填土地基的關(guān)鍵。對(duì)于壓實(shí)填土應(yīng)保 證壓實(shí)質(zhì)量，保證密實(shí)度。

②雜填土。雜填土是含有大量雜物的填土，按其組成物質(zhì)成分和特征分為建筑垃圾 土、工業(yè)廢料土、生活垃圾等。試驗(yàn)證明，以生活垃圾和腐蝕性及易變性工業(yè)廢料為主要 成分的雜填土，一般不宜作為建筑物地基;對(duì)主要以建筑垃圾或一般工業(yè)廢料組成的雜填 土，采用適當(dāng)(簡(jiǎn)單、易行、收效好)的措施進(jìn)行處理后可作為一般建筑物地基。在利用 雜填土作為地基時(shí)，應(yīng)注意其不均勻性、工程性質(zhì)隨堆填時(shí)間而變化、含腐殖質(zhì)及水化物 等問(wèn)題。

③沖填土。沖填土系由水力沖填泥砂形成的沉積土，即在整理和疏浚江河航道時(shí)，有 計(jì)劃地用挖泥船通過(guò)泥漿泵將泥砂夾大量水分吹送至江河兩岸而形成的一種填土。沖填土 的顆粒組成和成分規(guī)律與所沖填泥砂的來(lái)源及沖填時(shí)的水力條件有著密切的關(guān)系，其含水 量大，透水性較弱，排水固結(jié)差，一般呈軟塑或流塑狀態(tài)，比同類自然沉積飽和土的強(qiáng)度 低、壓縮性高。

(三)結(jié)構(gòu)面的工程地質(zhì)性質(zhì)

巖體的完整性、滲透性、穩(wěn)定.降祠l強(qiáng)度等物理力學(xué)性質(zhì)取決于巖石和結(jié)構(gòu)面的物理力 學(xué)性質(zhì)，很多情況是結(jié)構(gòu)面的比巖石的影響大。對(duì)巖體影響較大的結(jié)構(gòu)面的物理力學(xué)性質(zhì) 主要是結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、延續(xù)性和抗剪強(qiáng)度。延伸長(zhǎng)度為5～10m的平直結(jié)構(gòu)面‘，對(duì)地下工 程圍巖的穩(wěn)定就有很大的影響，對(duì)邊坡的穩(wěn)定影響一般不大。

結(jié)構(gòu)面與最大主應(yīng)力間的關(guān)系控制著巖體的強(qiáng)度與破壞機(jī)理，結(jié)構(gòu)面展布方向與受力 方向不同，巖石的強(qiáng)度與破壞方式不同。

結(jié)構(gòu)面的規(guī)模是結(jié)構(gòu)面影響工程建設(shè)的重要性質(zhì)。結(jié)構(gòu)面分為工～V級(jí)：

工級(jí)指大斷層或區(qū)域性斷層，控制工程建設(shè)地區(qū)的穩(wěn)定性，直接影響工程巖體穩(wěn)

定性。

Ⅱ級(jí)指延伸長(zhǎng)而寬度不大的區(qū)域性地質(zhì)界面。

Ⅲ級(jí)指長(zhǎng)度數(shù)十米至數(shù)百米的斷層、區(qū)域性節(jié)理、延伸較好的層面及層間錯(cuò)動(dòng)等。

Ⅳ級(jí)指延伸較差的節(jié)理、層面、次生裂隙、小斷層及較發(fā)育的片理、劈理面等，構(gòu)成巖塊的邊界面，破壞巖體的完整性，影響巖體的物理力學(xué)性質(zhì)及應(yīng)力分布狀態(tài);Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面主要控制著巖體的結(jié)構(gòu)、完整性和物理力學(xué)性質(zhì)，數(shù)量多且具隨機(jī)性，其分布規(guī)律具統(tǒng)計(jì)規(guī)律，需用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行巖體結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬。

V級(jí)結(jié)構(gòu)面又稱微結(jié)構(gòu)面，常包含在巖塊內(nèi)，主要影響巖塊的物理力學(xué)性質(zhì)，控制巖塊的力學(xué)性質(zhì)。

上述5級(jí)結(jié)構(gòu)面中，Ⅱ、Ⅲ級(jí)結(jié)構(gòu)面往往是對(duì)工程巖體力學(xué)和對(duì)巖體破壞方式有控制意義的邊界條件，它們的組合往往構(gòu)成可能滑移巖體的邊界面，直接威脅工程安全穩(wěn)定性。

工程建設(shè)要注意軟弱結(jié)構(gòu)面。軟弱結(jié)構(gòu)面是巖體中具有一定厚度的軟弱帶(層)，與兩盤巖體相比具有高壓縮和低強(qiáng)度等特征，在產(chǎn)狀上多屬緩傾角結(jié)構(gòu)面，主要包括原生軟弱夾層、構(gòu)造及擠壓破碎帶、泥化夾層及其他夾泥層等。軟弱結(jié)構(gòu)面多為原巖的超固結(jié)膠結(jié)式結(jié)構(gòu)變成了泥質(zhì)散狀結(jié)構(gòu)或泥質(zhì)定向結(jié)構(gòu)，黏粒含量很高，含水量接近或超過(guò)塑限，密度比原巖小，常具有一定的脹縮性，力學(xué)性質(zhì)比原巖差，強(qiáng)度低，壓縮性高，易產(chǎn)生滲透變形。

(四)地震的震級(jí)與烈度

地震是一種地質(zhì)現(xiàn)象，主要是由于地球的內(nèi)力作用而產(chǎn)生的一種地殼震動(dòng)，其中絕大多數(shù)伴隨巖層斷裂錯(cuò)動(dòng)?；鹕奖l(fā)、洞穴陷落、山崩等也可引起地震，但其所占比例很小，且強(qiáng)度低、影響范圍小。此外，還有由人類活動(dòng)直接造成的地震，如爆破引起的地震。由人類活動(dòng)導(dǎo)致斷層錯(cuò)動(dòng)而產(chǎn)生的誘發(fā)地震，如水庫(kù)誘發(fā)地震等。目前，世界上有兩個(gè)地震活動(dòng)頻繁的地震帶，即阿爾卑斯一喜馬拉雅地震帶和環(huán)太平洋地震帶。前者約占地震總數(shù)的15%，后者約占80%，這兩個(gè)地震帶都延伸到我國(guó)境內(nèi)，所以我國(guó)是個(gè)多地震的國(guó)家，尤其西南、西北、華北、東南沿海及臺(tái)灣等地區(qū)，強(qiáng)烈地震經(jīng)常發(fā)生。

1.地震震源

震源是深部巖石破裂產(chǎn)生地殼震動(dòng)的發(fā)源地。震源在地面上的垂直投影稱為震中。地震所引起的震動(dòng)以彈性波的形式向各個(gè)方向傳播，其強(qiáng)度隨距離的增加而減小。地震波首先傳達(dá)到震中，震中區(qū)受破壞最大，距震中越遠(yuǎn)破壞程度越小。地面上受震動(dòng)破壞程度相同點(diǎn)的外包線稱為等震線。地震波通過(guò)地球內(nèi)部介質(zhì)傳播的稱為體波。體波分為縱波和橫波，縱波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與震波傳播方向一致，周期短、振幅小、傳播速度快;橫波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與震波傳播方向垂直，周期長(zhǎng)、振幅大、傳播速度較慢。體波經(jīng)過(guò)反射、折射而沿地面附近傳播的波稱為面波，面波的傳播速度最慢。

2.地震震級(jí)

地震是依據(jù)地震釋放出來(lái)的能量多少來(lái)劃分震級(jí)的，釋放出來(lái)的能量越多，震級(jí)就越大。中國(guó)科學(xué)院將地震震級(jí)分為五級(jí)：微震、輕震、強(qiáng)震、烈震和大災(zāi)震。地震釋放的能量與儀器測(cè)定的震級(jí)劃分見(jiàn)表1.1.5。

目前國(guó)際通用的李希特一古登堡震級(jí)是以距震中l(wèi)00km的標(biāo)準(zhǔn)地震儀所記錄的最大振幅的um數(shù)的對(duì)數(shù)表示。如記錄的最大振幅是10mm，即10000Um，取其對(duì)數(shù)等于4，則為4級(jí)地震。

3.地震烈度

地震烈度是指某一地區(qū)的地面和建筑物遭受一次地震破壞的程度。地震烈度不僅與震級(jí)有關(guān)，還和震源深度、距震中距離以及地震波通過(guò)介質(zhì)條件(巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地下水埋深).等多種因素有關(guān)。目前，我國(guó)已制定出地震烈度表，見(jiàn)表1.1.60

地震烈度又可分為基本烈度、建筑場(chǎng)地烈度和設(shè)計(jì)烈度?；玖叶却硪粋€(gè)地區(qū)的最大地震烈度，如表1.1.6所列;建筑場(chǎng)地烈度也稱小區(qū)域烈度，是建筑場(chǎng)地內(nèi)因地質(zhì)條件、地貌地形條件和水文地質(zhì)條件的不同而引起的相對(duì)基本烈度有所降低或提高的烈度，一般降低或提高半度至一度;設(shè)計(jì)烈度是抗震設(shè)計(jì)所采用的烈度，是根據(jù)建筑物的重要性、永久性、抗震性以及工程的經(jīng)濟(jì)性等條件對(duì)基本烈度的調(diào)整。設(shè)計(jì)烈度一般可采用國(guó)家批準(zhǔn)的基本烈度，但遇不良地質(zhì)條件或有特殊重要意義的建筑物，經(jīng)主管部門批準(zhǔn)，可對(duì)基本烈度加以調(diào)整作為設(shè)計(jì)烈度。在工程建筑設(shè)計(jì)中，鑒定、劃分建筑區(qū)的地震烈度是很重要的，因?yàn)橐粋€(gè)工程從建筑場(chǎng)地的選擇到工程建筑的抗震措施等都與地震烈度有密切的關(guān)系。

4.震級(jí)與烈度的關(guān)系

震級(jí)與地震烈度既有區(qū)別，又相互聯(lián)系。一般情況下，震級(jí)越高、震源越淺、距震中越近，地震烈度就越高，見(jiàn)表1.1.60一次地震只有一個(gè)震級(jí)，但震中周圍地區(qū)的破壞程度隨距震中距離的加大而逐漸減小，形成多個(gè)不同的地震烈度區(qū)，它們由大到小依次分布.o但因地質(zhì)條件的差異，可能出現(xiàn)偏大或偏小的烈度異常區(qū)。

一級(jí)建造師培訓(xùn)

二級(jí)建造師培訓(xùn)

造價(jià)師培訓(xùn)

建設(shè)工程教育網(wǎng)

環(huán)球網(wǎng)校