《【精选】爆破工程地质及岩土与构件材料的性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【精选】爆破工程地质及岩土与构件材料的性质（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1爆破工程地质及岩土与构件材料的性质1.1 爆破工程地质 1.1.1 基本概念 地球的表层是由一层固体物质组成的硬壳，这层硬壳通常称为地壳。地壳的具体物质组成就是岩石（土）。 世界上的岩石种类很多，但任何一种岩石都有它的历史、成因和过程，其外表和内部特征亦有着自己固有的规律性。了解和掌握岩石类型、矿物成分、结构和构造等特征，不仅可以鉴定岩石类型，而且可以在工程爆破设计中利用岩石的特性取得预期爆破效果。 岩石是在一定地质条件作用下，由一种或几种矿物质组成的天然集合体。如花岗岩，它是由石英、长石、黑云母等矿物质组成的由岩浆作用形成的岩石。 岩石种类很多，按其成因可分为以下三大类型： 岩浆岩：由熔融
2、的岩浆在地壳内部或地表面冷凝结晶而形成的岩石。岩浆岩亦称火成岩。 沉积岩：由陆地或海洋中的沉积物（如卵石、砂、粘土等）经胶结硬化而形成的岩石。 变质岩：由原来的岩浆岩或沉积岩，经过变质作用而形成的岩石。 矿物质是由各种自然元素（如石墨C、硫S）或化合物（如石英SiO2、方解石CaCO3、白云石MgCa(CO3)2 等）在天然物理化学条件下形成的，它具有一定的化学成分和物理特性。地壳中已发现的矿物质约有 3000 余种，但能构成岩石主要成分的（称造岩矿物）仅仅约 3050 种，而各类岩石中最常见的造岩矿物仅 10余种。 岩石的结构是指岩石中矿物的结晶程度、晶粒大小和形状等岩石内部结合的特征。岩石
3、结构反映了岩石形成过程的条件和原因，它是鉴定岩石的重要标志之一。 岩石的构造是指岩石中矿物的排列和相互配置的关系在外貌上的特征。它也反映了岩石形成过程的条件和原因，也是鉴定岩石的主要标志。 1.1.2 岩石的矿物成份、结构和构造特征 21.1.2.1 岩浆岩 （1）、矿物成分 岩浆岩矿物成分非常复杂，但最主要有以下 8 种：浅色矿物有石英、正长石、斜长石、白云母等；深色矿物有黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等。 （2）、结构 按矿物的结晶程度及晶粒大小，可分为 5 类：显晶质结构深成侵入岩特有的结构；隐晶质结构浅成侵入岩和喷出岩特有的结构；玻璃质结构喷出岩所特有；斑状结构和似斑状结构前者为喷出岩或
4、部分浅成侵入岩的一种，后者为深成侵入岩的一种。 （3）、构造 常见的岩浆岩构造有 4 种： 、块状构造，如花岗岩、闪长岩等侵入岩均为此种构造； 、气孔状构造，即岩石中具有气孔的构造，它是喷出岩所特有的构造，如玄武岩等； 、杏仁状构造，即岩石中原来的气孔又被后来生成的硅质或钙质充填，形状似杏仁，故称为杏仁状构造，它也是喷出岩所特有的，如玄武岩、辉绿岩等； 、流纹状构造，即岩石中片状或板状矿物及不同颜色的基质（矿物颗粒有大小之分，大者称斑晶，小者称基质）和气孔都大致互相平行，顺着岩浆流动的方向排列，它是酸性岩浆所特有的构造，如流纹岩。主要岩浆的描述 、花岗岩：颜色多为肉红色、粉红色及淡灰色等，由石
5、英、正长石、黑云母、角闪石等矿物组成，全为显晶质结构，块状构造，一般以岩基、岩株、岩脉等产出。花岗岩的抗压强度约为 120240MPa，普氏系数（见第三节）f=1224。 、流纹岩：一般为淡红色，亦有白色、浅灰色，斑状结构，斑晶为石英，基质为隐晶质和玻璃质，流纹状结构，产状为岩流，属于酸性喷出岩。其抗压强度约为 100150MPa，f=1015，易风化。 、正长岩及正长斑岩：一般为淡红色或淡黄色，多数不含石英，主要矿物成分为正长石、斜长石、黑云母、角闪石，其它特征皆与花岗岩相同，自然界中它们很少有大规模的岩体，多呈岩脉产生。 3、粗面岩：一般为淡红色、浅褐黄色或浅灰色，斑状结构，斑晶为透长石或
6、正长石，基质为隐晶质或玻璃质，产状多呈面积较大的岩流，因其表面很粗糙，故称粗面岩。 、闪长岩：灰色或深灰色，以斜长石、角闪石为主，并有辉石、黑云母等。含石英者称为石英闪长石，多为小型岩基及岩床。闪长岩抗压强度约为200250MPa，f=2025。 、安山岩及玢岩：安山岩是地壳上分布最广的喷出岩之一。有淡紫、浅绿、黑灰等色。斑状结构，斑晶主要为斜长石，有时为角闪石及辉石，基质为隐晶质。其构造有块状、多孔状、杏仁状等。安山岩常为岩流产出。若在安山岩类岩石中见到绿泥石、绿帘石、绢云母和高岭土成分时，为次生变化成的玢岩或安山玢岩。该类岩石抗压强度可达 180250MPa，f=1825。 、辉长岩：多为
7、深色，主要成分为斜长石和辉石，少量黑云母及角闪石，显晶质等粒状结构，块状构造。多为岩盘和岩基产出。 、辉绿岩：多为暗紫、暗绿、灰绿等色。隐晶质结构或斑状结构，斑晶为细小的斜长石或角闪石，基质为隐晶质，而且还常含有方解石、绿泥石、绿帘石及蛇纹石等次生矿物。常为气孔状、杏仁状或块状构造。多呈岩床或岩脉产出。 、玄武岩：黑褐色。多为隐晶质结构或显微斑状结构。块状或气孔状构造。多为大面积的岩流产出。 20。 辉长岩、辉绿岩和玄武岩的抗压强度均超过 200MPa，f 0.2cm） 。火山碎屑岩物质成分很复杂，构造上也往往具有气孔，故易透水、易风化，尤其是许多火山灰能风化成斑脱土（膨润土） ，整体稳定性较
8、差。10cm） 、火山角砾岩（碎屑为 0.210cm） 、凝灰岩（碎屑 在岩浆岩中除上述几种岩石外，还有火山碎屑岩：例如火山集块岩（碎屑 1.1.2.2 沉积岩 （1） 、矿物成分 沉积岩是地面上分布最广的岩石，约占陆地面积的 75%。其矿物成分除石英、长石、云母外，还有方解石、白云石以及石膏和高岭土等。 （2） 、结构 0.005mm 的粘土矿物组成，如页岩） 。按胶结物质成分分为硅质胶结（胶结坚固、硬4度大、强度高、不易风化） ；钙质胶结（胶结致密，有一定强度） ；铁质胶结（较坚固、强度较高、但易水解和风化） ；碳质胶结（强度低、易风化、不稳定） ；泥质胶结（胶结极差，易水解和风化） 。2
9、mm 的卵砾组成，如砾岩） ；砂质结构（由d=20.05mm 的砂粒组成，如砂岩） ；粉砂质结构（由 d=0.050.005mm 的粉砂粒组成，如粉砂岩） ；泥质结构（由 d 按颗粒大小，可分为砾质结构（由颗粒直径 d （3） 、构造 沉积岩最主要的构造是具有各种各样的层理。层理是沉积岩在形成过程中岩石的矿物成分、颗粒大小或颜色等在垂直方向上发生变化、显出成层的现象。这是由于地壳运动的升降及当时气候条件的变化使介质和沉积物发生改变形成的。其层理现象不仅是它区别于岩浆岩和部分变质岩的最直观最突出的标志，而且由于层理的存在，使其整体性变的更差。 常见的层理是水平层理（一层层互相平行的层理） ，有时
10、亦见交错层理（一层层交互着的层理） 。在层理面上有时还可见一些波痕、龟裂、雨痕等特殊的构造特征，有时在岩石中也可见到化石及一些结核体。这些都是沉积岩区别于其它岩类的标志。 （4） 、主要类型及其识别 沉积岩主要岩石种类有碎屑岩类砾岩、角砾岩、石英砂岩、石英长石砂岩、铁质砂岩、钙质砂岩、粉砂岩；粘土岩类页岩、泥岩；化学岩及生物化学岩类石灰岩、白云岩、泥灰岩、岩盐、石膏、煤碳等。 沉积岩的识别方法是：第一步，首先根据其层理这一特殊特征，将其与岩浆岩和变质岩区别开来，然后根据沉积岩的结构确定其岩类；第二步再根据岩石中颗粒或胶结物的矿物成分确定岩石的具体名称。举石灰岩为例：首先发现其矿物成分为方解石，
11、滴盐酸猛烈起泡，结构为致密的化学结晶结构，则为石灰岩；若其中还含有硅质，则称硅质灰岩；若其中含有泥质，则叫泥质灰岩；若其中含有白云石颗粒，则叫白云质灰岩。变质岩 （1） 、矿物成分 变质岩矿物成分较复杂，主要有三大类： 、只有变质岩中才有的矿物变质矿物，如十字石、兰晶石、硅线石、阳起石、滑石、叶腊石、红柱石、姜青石、方柱石等。如果岩石中含有上述矿物，则可断定5为变质岩； 、不是变质岩所特有，但大量出现可作为变质岩特征（与变质作用有关） ，如绿泥石、绿帘石、绢云母、刚玉等； 、在变质岩和其它岩石中都能稳定存在的矿物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石等。 （2） 、结构 其结构分为两大类：
12、 、变晶结构，即原来岩石中矿物经变质作用重新结晶形成新矿物的结构，如片岩等； 、变余结构，即经变质作用还残留下来原有岩石矿物或结构和构造的结构，如板岩。构造 变质岩在构造上最重要的特征是具有片理。片理是指岩石中的矿物平等排列所呈现的片纹，且沿片纹有分裂成薄片的性能。片理面多弯曲又光滑，并带有光泽（这与沉积岩的层理面不同，借此可区分层理和片理） 。片理是识别变质岩的重要标志。片理构造又分片麻状构造、片状构造、千枚状构造、板状构造、块状构造等。 （4） 、主要类型及其描述 变质岩种类颇多，远超过岩浆岩和沉积岩。但常见类型主要有：片状岩类片岩（云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩、角闪石片岩） 、千枚岩、
13、板岩、片麻岩（花岗片麻岩、角闪石片麻岩、黑云母片麻岩） 、块状岩类大理岩、石英岩等。 、片岩：主要特点是具有典型的片理构造，在矿物成分上不含长石（此点可与片麻岩相区别） ，但含大量片状或针状矿物，如云母、绿泥石、角闪石等。由于片岩片理发育，多为片状或针状矿物，因此强度低，极易风化剥落，产状不利时易塌方，尤其是当含有大量云母、滑石和绿泥石时，遇水后极易软化，且很滑润，会造成岩石边坡极不稳定。 、千枚岩：由粘土质页岩变质而成，以千枚状构造和丝绢光泽为主要特征，片理很发育，质地较松软，紫红或褐色，力学强度低，易风化破碎，边坡不稳定。 、板岩：各种页岩变质而成，板状构造为主要特征，故能形成大块薄层石板
14、。虽岩石较致密坚硬，片理较发育，但又具脆性，故裂隙发育，岩层破碎，边坡不稳6定，易滑坡。 、片麻岩：具片麻状构造，因矿物成分多种多样，其颜色也各不相同。其片理的发育程度、力学强度、抗风化能力等都与其中的片状矿物含量有很大关系。如花岗片麻岩，含云母少，成分和结构与花岗岩近似，片理不发育，故力学强度较高，抗压强度可达 200MPa，f 值可达 20。又如黑云母片麻岩，因黑云母含量高，片理较发育，顺片理方向的力学强度很低，质脆，当片理产状向外倾斜时，边坡不稳定，极易形成顺层滑坡。 、大理岩：由石灰岩或白云岩变质而成。纯大理岩为白色，含杂质时带有各种美丽的色调，质地不一，且有一定的力学强度，抗压强度约
15、为80150MPa，f=815，不易风化，边坡稳定。 25。、石英岩：是石英砂岩、硅质页岩、燧石等以硅质为主要成分的岩石变质而成。质地十分坚硬，抗风化能力极强，抗压强度大于 250MPa，f 1.1.3 地质作用与地质构造 1.1.3.1 地质作用 地壳在地球内热（地球内放射性元素蜕变形成的热能）和太阳热能及地球引力的作用下，处于不稳定状态，不断地改变着本身的成分、构造和外形，这种作用，统称为地质作用。按作用能量的来源分为内力地质作用和外力地质作用两大类，前者是由地球内热产生的作用，如岩浆作用（形成岩浆岩） 、构造作用（地壳运动产生地质构造和地质现象） 、变质作用（形成变质岩） ；后者是由太阳
16、热能和地球引力引起的作用，如风化作用、风的作用（搬运作用） 、各种地表水或地下水的地质作用等，形成沉积岩。在内力地质作用和外力地质作用的综合影响下，地壳发生了并正在发生着各种不同类型的运动，此统称为地壳运动，如构造运动、火山运动、地震等都是地壳运动的具体表现。 1.1.3.2 地质构造 地质构造是指各种地壳运动所形成的地壳内各种构造形态的总称，如褶皱、断层、构造节理、劈理、层理、沉积间断和不整合等等。成层构造 沉积岩由于其形成时沉积作用过程和沉积条件及环境的局限，使其具有成层性，7因此，沉积岩和由沉积岩变质而成的变质岩都呈现成层构造（成层理） ，这种成层构造使沉积岩在其垂直方向上失去了整体性，产生了软弱结构面，因而成为岩体的不稳定因素。 、岩层 岩层是指一定地质年代阶段范围内所沉积的地层，所以，岩层是沉积壳的基本单位或岩性单位。一个岩层又可细分为若
