巖塊和巖體的地質(zhì)特征

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1、第二章?巖塊和巖體的地質(zhì)特征第一節(jié)?概?述巖體與巖塊本質(zhì)的區(qū)別：①巖體中存在有各種各樣的結(jié)構(gòu)面；②不同于自重應(yīng)力（場(chǎng)）的天然應(yīng)力場(chǎng)和地下水。第二節(jié)?巖?塊一、巖塊的物質(zhì)組成（substancecomposition）1．?巖塊（rockorrockblock）指不含顯著結(jié)構(gòu)面的巖石塊體，是構(gòu)成巖體的最小巖石單元。國(guó)內(nèi)外，有些學(xué)者又稱為結(jié)構(gòu)體（structuralelement）、巖石材料（rockmaterial）及完整巖石（intactrock）等等。2．?巖石（rock）具有一定結(jié)構(gòu)構(gòu)造的礦物（含結(jié)晶和非結(jié)晶的）集合體。3．巖塊的力學(xué)性質(zhì)一般取決于組成巖塊的

2、礦物成分及其相對(duì)含量。造巖礦物五大類：含氧鹽、氧化物及氫氧化物、鹵化物、硫化物、自然元素。其中，含氧鹽中的硅酸鹽、碳酸鹽及氧化物類礦物最常見(jiàn)，構(gòu)成99.9%的巖石。（1）硅酸鹽類礦物：長(zhǎng)石、輝石、角閃石、橄欖石及云母和粘土礦物等。①長(zhǎng)石、輝石、角閃石和橄欖石，硬度大，呈粒、柱狀晶形，如含此類礦物多的巖石：花崗巖、閃長(zhǎng)巖及玄武巖等，強(qiáng)度高，抗變形性能好。多生成于高溫環(huán)境，易風(fēng)化成高嶺石、水云母等，無(wú)以橄欖石的基性斜長(zhǎng)石等抗風(fēng)化能力最差，長(zhǎng)石、角閃石次之。②粘土礦物：屬層狀硅酸鹽類礦物，主要有高嶺石、水云母（伊利石）和蒙脫石三類，具薄片狀或鱗片狀構(gòu)造，硬度小。含此類

3、礦物多的巖石如粘土巖、粘土質(zhì)巖，物理力學(xué)性質(zhì)差，并具有不同程度的脹縮性。（2）碳酸鹽類礦物是石灰?guī)r和白云巖類的主要造巖礦物。巖石的物理力學(xué)性質(zhì)取決于巖石中CaCO3及酸不溶物的含量。CaCO3含量↑，如純灰?guī)r、白云巖等強(qiáng)度高，抗變形和抗風(fēng)化性能比較好；泥質(zhì)含量↑，如泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r等，力學(xué)性質(zhì)較差；硅質(zhì)含量↑，巖石性質(zhì)將孌好。碳酸鹽類巖體中，常發(fā)育巖溶現(xiàn)象。（3）氧化物類礦物以石英最常見(jiàn)，是地殼巖石的主要造巖礦物。硬度大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。石英↑，巖塊的強(qiáng)度和抗變形性能明顯增強(qiáng)。4．巖塊的礦物組成與巖石的成因及類型密切相關(guān)（1）巖漿巖：多以硬度大的粒柱狀硅酸鹽、石英

4、等礦物為主，物理力學(xué)性質(zhì)一般很好。（2）沉積巖：粗碎屑巖如砂礫巖等，力學(xué)性質(zhì)很大程度上取決于膠結(jié)物成分及其類型；細(xì)碎屑巖如頁(yè)巖、泥巖等，多以片狀的粘土礦物為主，力學(xué)性質(zhì)一般很差。（3）變質(zhì)巖：與母巖類型及變質(zhì)程度有關(guān)。淺變質(zhì)巖如千枚巖、板巖等，多含片狀礦物（如絹云母、綠泥石及粘土礦物等），巖塊力學(xué)性質(zhì)較差。深變質(zhì)巖如片麻巖、混合巖、石英巖等，多以粒狀礦物（如長(zhǎng)石、石英、角閃石等）為主，力學(xué)性質(zhì)好。二、巖塊的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造（structureandconstruct）1．巖塊的結(jié)構(gòu)（巖石結(jié)構(gòu)）指巖石中礦物（及巖屑）顆粒相互之間的關(guān)系，包括顆粒的大小、形狀、排列、結(jié)構(gòu)連

5、結(jié)特點(diǎn)及巖石中的微結(jié)構(gòu)面（即內(nèi)部缺陷）。二者對(duì)巖塊（石）的工程性質(zhì)影響最大。（1）巖石中結(jié)構(gòu)連結(jié)的類型有兩種：①結(jié)晶連結(jié)(crystalconnect)如巖漿巖、大部分變質(zhì)巖及部分沉積巖。②膠結(jié)連結(jié)(cementingconnect)如沉積碎屑巖、部分粘土巖，其強(qiáng)度主要取決于膠結(jié)物及膠結(jié)類型。從膠結(jié)物來(lái)看，硅質(zhì)膠結(jié)的巖石（塊）強(qiáng)度最高，鐵質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)次之，泥質(zhì)膠結(jié)強(qiáng)度最低，且抗水性差。從膠結(jié)類型來(lái)看，基底式膠結(jié)（a）強(qiáng)度最高，孔隙式膠結(jié)（c）次之，接觸式膠結(jié)（b）最低,見(jiàn)圖2.1。?圖2.1碎屑巖膠結(jié)類型（2）微結(jié)構(gòu)面指存在于礦物顆粒內(nèi)部或顆粒之間的軟弱面或缺陷

6、（空隙），包括礦物解理、晶格缺陷、粒間空隙、微裂隙、微層面及片理面、片麻理面等。降低巖塊的強(qiáng)度，導(dǎo)致巖塊力學(xué)性質(zhì)的明顯各向異性。2．巖塊的構(gòu)造指礦物集合體之間及其與其它組分之間的排列組合方式。如巖漿巖中的流線、流面構(gòu)造，沉積巖中的微層狀構(gòu)造，變質(zhì)巖中的片狀構(gòu)造及其定向構(gòu)造等等。三、巖塊的風(fēng)化程度（weatheringextent）風(fēng)化程度↑，巖塊的空隙率和變形隨之增大，強(qiáng)度降低，滲透性加大。如：花崗巖類巖石→破裂→雨水中的H2CO3分解→H2CO3與長(zhǎng)石、云母、角閃石等礦物作用→Fe、Mg、K、Na等可溶鹽析出與游離SiO2被地下水帶走→巖屑、粘土物質(zhì)和石英顆粒

7、留于原地。1．定性指標(biāo)：顏色、礦物蝕變（ablation）程度、破碎程度及開(kāi)挖錘擊技術(shù)特征等。2．定量指標(biāo)：（1）風(fēng)化空隙率指標(biāo)（Iw）（Hamral，1961）：快速浸水后風(fēng)化巖塊吸入水的質(zhì)量與干燥巖塊質(zhì)量之比。（2）波速指標(biāo)（據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001）（附表A.0.3，巖石按風(fēng)化程度分類）波速比（Kv）：?????????風(fēng)化系數(shù)（Kf）：其中：Vcp、Vrp分別為風(fēng)化巖塊和新鮮巖塊的縱波速度（m/s）；?、分別為風(fēng)化巖塊和新鮮巖塊的飽和單軸抗壓強(qiáng)度（Mpa）。第三節(jié)?結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面（structuralplane）：指地質(zhì)歷史發(fā)展過(guò)程中

8、，在巖體內(nèi)形成的具有一定