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(1)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。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。物理性質(zhì)是鑒別礦礦物的主要依據(jù)，例如，依據(jù)顏色鑒定礦物的成分和結(jié)構(gòu)(礦物的顏色分為自色、他色和假色，色可以作為鑒別礦物的特征，而他色和假色則不能)，依據(jù)光澤鑒定風(fēng)化程度，依據(jù)硬度鑒定礦物類別。

(2)巖石的成因類型及其特征

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。

①巖漿巖

巖漿巖又稱火成巖，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。巖漿巖分為噴出巖和侵入巖。

侵入巖又分為深成巖和淺成巖。

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-系列地質(zhì)作用而形成的層狀巖石。

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。

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)生一系列變化所形成的新的巖石。如大理巖、石英巖等。

土是巖石在風(fēng)化作用下形成的大小懸殊的顆粒，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。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)。

土的結(jié)構(gòu)是指上顆粒本身的特點(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。

(3）土的構(gòu)造

土的構(gòu)造，是指整個(gè)土層構(gòu)成上的不均勻性特征的總和，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。

(4）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2mm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2mm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;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。黏性土是塑性指數(shù)大于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。

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)面的空間位置定義為結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀由走向、傾向和傾角三個(gè)要素。

(1）結(jié)構(gòu)面走向，即結(jié)構(gòu)面在空間延伸的方向，用結(jié)構(gòu)面與水平面交線即走向線的方位角或方向角表示。走向線兩端延伸方向均是走向，雖相差180°，但是表示的是同一走向。

(2）結(jié)構(gòu)面的傾向，即結(jié)構(gòu)面在空間的傾斜方向，用垂直走向順傾斜面向下引出的一條射線對(duì)水平面投影的指向。

(3）結(jié)構(gòu)面的傾角，即結(jié)構(gòu)面在空間傾斜角度的大小，用結(jié)構(gòu)面與水平面所夾的銳角表示。

同時(shí)還要注意: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。

(1)水平構(gòu)造和單斜構(gòu)造。

(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。褶皺在層狀巖層常見，在塊狀巖體中則很難見到。

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。

(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。一般用裂隙率（巖石中裂隙的面積與巖石總面積的百分比）表示，裂隙率越大，表示巖石中的裂隙越發(fā)育。

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。

①斷層要素。斷層一般由四個(gè)部分組成。

②斷層基本類型。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。

(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。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。

巖體的流變特性。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。

(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。

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