岩石及其工程地质特征测验
㈠ 简述岩浆岩代表性岩石的特征及其工程地质性质
代表性的是花岗岩和抄玄武岩，花岗岩质地坚硬致密、强度高、抗风化、耐腐蚀、耐磨损、吸水性低，美丽的色泽还能保存百年以上，是建筑的好材料，但它不耐热。
玄武岩其岩石结构常具气孔状、杏仁状构造和斑状结构，有时带有大的矿物晶体，未风化的玄武岩主要呈黑色和灰色，也有黑褐色、暗紫色和灰绿色的。耐久性甚高，节理多，且节理面多成六边形（在玄武岩熔岩流中，岩石垂直冷凝面常发育成规则的六方柱状节理）。且具脆性，因而不易采得大块石料，由于气孔和杏仁构造常见，虽玄武岩地表上分布广泛，但可作饰面石材不多。
㈡ 岩浆岩类岩石的工程地质特性优于沉积岩类岩石吗为什么
岩浆岩主要由硅酸盐矿物组成，此外，还常含微量磁铁矿等副矿物。根据岩石SiO2含量，岩浆岩可分为四大类：超基性岩：SiO2＜45%；基性岩：SiO2=45～52%；中性、碱性岩：SiO2=52～65%；酸性岩：SiO2＞65%。 岩石的碱度即指岩石中碱的饱和程度，岩石的碱度与碱含量多少有一定关系。通常把Na2O+K2O的重量百分比之和，称为全碱含量。Na2O+K2O含量越高，岩石的碱度越大。 A.Rittmann 1957年考虑SiO2和Na2O+K2O之间的关系，提出了确定岩石碱度比较常用的组合指数（σ）。σ值越大，岩石的碱性程度越强。每一大类岩石都可以根据碱度大小划分出钙碱性、碱性和过碱性岩三种类型。σ< 3.3时，为钙碱性岩；σ= 3.3-9.0时，为碱性岩；σ> 9时，为过碱性岩。 除了岩石化学成分之外，矿物成分也是岩浆岩分类的依据之一。在岩浆岩中常见的一些矿物，它们的成分和含量由于岩石类型不同而随之发生有规律的变化。如石英、长石呈白色或肉色，被称为浅色矿物；橄榄石、辉石、角闪石和云母呈暗绿色、暗褐色，被称为暗色矿物。通常，超基性岩中没有石英，长石也很少，主要由暗色矿物组成；而酸性岩中暗色矿物很少，主要由浅色矿物组成；基性岩和中性岩的矿物组成位于两者之间，浅色矿物和暗色矿物各占有一定的比例。 根据产状，也就是根据岩石侵入到地下还是喷出到地表，岩浆岩又可以分为侵入岩和喷出岩。侵入岩根据形成深度的不同，又细分为深成岩和浅成岩。每个大类的侵入岩和喷出岩在化学成分上是一致的，也就是说岩浆成分是相似的，但是由于形成环境不同，造成它们的结构和构造有明显的差别。深成岩位于地下深处，岩浆冷凝速度慢，岩石多为全晶质、矿物结晶颗粒也比较大，常常形成大的斑晶；浅成岩靠近地表，常具细粒结构和斑状结构；而喷出岩由于冷凝速度快，矿物来不及结晶，常形成隐晶质和玻璃质的岩石。 根据上述原则，首先把岩浆岩按酸度分成四大类，然后再按碱度把每大类岩石分出几个岩类，它们就是构成岩浆岩大家族的主要成员。比如超基性岩大类：钙碱性系列的岩石是橄榄岩-苦橄岩类；偏碱性的岩石是含金刚石的金伯利岩；过碱性岩石为霓霞岩-霞石岩类和碳酸岩类。基性岩大类：钙碱性系列的岩石是辉长岩-玄武岩类；相应的碱性岩类是碱性辉长岩和碱性玄武岩。中性岩大类：钙碱性系列为闪长岩-安山岩类；碱性系列为正长岩-粗面岩类；过碱性岩石为霞石正长岩-响岩类。酸性岩类：主要为钙碱性系列的花岗岩-流纹岩类。 沉积岩是在地表和地表下不太深的地方形成的地质体。它是在常温常压条件下，由风化作用，生物作用和某些火山作用产生的物质经搬运、沉积和成岩等一系列地质作用形成的。 沉积岩的体积只占岩石圈的5%，但其分布面积却占陆地的75%，大洋底部几乎全部为沉积岩或沉积物所覆盖。沉积岩不仅分布极为广泛，而且记录着地壳演变的漫长过程。目前已知，地壳上最老的岩石，其年龄为46亿年，而沉积岩圈中年龄最老的岩石就36亿年（苏联克拉半岛）。沉积岩中蕴藏着大量的沉积矿产，如煤，石油，天然气，盐类等，而且铁 锰 铝 铜 铅 锌等矿产中 沉积类型的也占有很大的比重。同时，沉积岩分布地区又是水文地质和工程地质的主要场所。因此，研究沉积岩，对发展地质科学的理论 寻找丰富的沉积矿产以及水文地质和工程地质工作均具有重要意义。 沉积岩：是地面即成岩石在外力作用下，经过风化、搬运、沉积固结等沉积而成，其主要特征是：①层理构造显著；②沉积岩中常含古代生物遗迹，经石化作用即成化石；③有的具有干裂、孔隙、结核等。常见的沉积岩有：直径大于3毫米的砾和磨圆的卵石及被其它物质胶结而形成的砾岩，由2毫米到0.05毫米直径的砂粒胶结而成的砂岩，由颗粒细小的粘土矿物组成的页岩，由方解石为其主要成分，硬度不大的石灰岩等。 因此，岩浆岩类岩石的工程地质特性优于沉积岩类岩石。
㈢ 简述变质岩代表的岩石特征及其工程地质性质
沉积岩（Sedimentary Rock) ：沉积岩，又称为水成岩，是三种组成地球岩石圈的主要岩石之一（另外两种是岩浆岩和变质岩）。是在地表不太深的地方，将其他岩石的风化产物和一些火山喷发物，经过水流或冰川的搬运、沉积、成岩作用形成的岩石。在地球地表，有70%的岩石是沉积岩，但如果从地球表面到16公里深的整个岩石圈算，沉积岩只占5%。沉积岩主要包括有石灰岩、砂岩、页岩等。沉积岩中所含有的矿产，占全部世界矿产蕴藏量的80%。相较于火成岩及变质岩，沉积岩中的化石所受破坏较少，也较易完整保存，因此对考古学来说是十分重要的研究目标。
沉积岩来自于岩石和有机物的碎片，叫做沉积物，在百万年期间积聚成堆。这些紧密的岩石比火成岩更易弯曲。像沙，盐，粘土，砂岩，炭和石灰石都是例子。
沉积岩是在地壳表层的条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分，经搬运、沉积及其沉积后作用而形成的一类岩石。
沉积岩种类很多，其中最常见的是页岩、砂岩和石灰岩，它们占沉积岩总数的95%。这三种岩石的分配比例随沉积区的地质构造和古地理位置不同而异。总的说，页岩最多，其次是砂岩，石灰岩数量最少。沉积岩地层中蕴藏着绝大部分矿产，如能源、非金属、金属和稀有元素矿产，其次还有化石群。
㈣ 试简述沉积岩代表性岩石的特征及其工程地质性质
沉积岩（Sedimentary Rock) ：沉积岩，又称为水成岩，是三种组成地球岩石圈的主要岩石之一（另外两种是岩浆岩和变质岩）。是在地表不太深的地方，将其他岩石的风化产物和一些火山喷发物，经过水流或冰川的搬运、沉积、成岩作用形成的岩石。在地球地表，有70%的岩石是沉积岩，但如果从地球表面到16公里深的整个岩石圈算，沉积岩只占5%。沉积岩主要包括有石灰岩、砂岩、页岩等。沉积岩中所含有的矿产，占全部世界矿产蕴藏量的80%。相较于火成岩及变质岩，沉积岩中的化石所受破坏较少，也较易完整保存，因此对考古学来说是十分重要的研究目标。
沉积岩来自于岩石和有机物的碎片，叫做沉积物，在百万年期间积聚成堆。这些紧密的岩石比火成岩更易弯曲。像沙，盐，粘土，砂岩，炭和石灰石都是例子。
沉积岩是在地壳表层的条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分，经搬运、沉积及其沉积后作用而形成的一类岩石。
沉积岩种类很多，其中最常见的是页岩、砂岩和石灰岩，它们占沉积岩总数的95%。这三种岩石的分配比例随沉积区的地质构造和古地理位置不同而异。总的说，页岩最多，其次是砂岩，石灰岩数量最少。沉积岩地层中蕴藏着绝大部分矿产，如能源、非金属、金属和稀有元素矿产，其次还有化石群。
㈤ 泥质岩的工程地质特性
滇藏铁路沿线的中新生代泥质岩分布比较广泛，主要分布在滇西北的大理、鹤庆松桂、丽江拉石海南、德钦奔子栏等以及西藏境内的芒康盐井、邦达等地。由于泥质岩常具有不良的工程特性且在铁路沿线分布广泛，在野外工作期间，对滇藏铁路沿线典型的中新生界泥质岩进行了系统调查和采样，并进行了主要工程地质特性的试验测试，样品测试结果具有一定的代表性（表12-5）。
表12-5 滇藏铁路沿线泥质岩工程性质测试结果
一、泥质岩的粒度组成和粘土矿物成分
采用移液管法对滇藏铁路沿线部分泥质岩的粒度进行了分析，结果表明：各时代的泥质岩粘粒含量普遍较低，＜0.005 mm粘粒含量大多低于20%，仅少量样品的粘粒含量超过20%；同一时代的泥质岩粒度也有较大差异（表12-5）。
粘土矿物成分对泥质岩性质的影响是相当显著的。测试结果表明，铁路沿线泥质岩的粘土矿物成分主要是低活性、非膨胀或低混层比的微膨胀性粘土矿物，而贫单矿物蒙脱石和中-高混层比伊利石/蒙脱石、绿泥石/蒙脱石混层矿物（表12-6，图12-5）。
表12-6 泥质岩＜2 μm粒组粘土矿物定量测试结果
图12-5 大理新顺砖厂泥岩＜2 μm粒组的X-射线衍射曲线
二、泥质岩的胶结作用和膨胀性判别
泥质岩成岩胶结作用不仅控制和影响岩石的膨胀势，而且控制和影响岩石的强度和风化耐久性，即随着胶结程度的升高，强度增大、耐久性增强。为此，我们对所采集的泥质岩样品进行了胶结程度测试分析，结果表明，滇藏铁路沿线的泥质岩大多数为中等和强胶结，仅个别为弱胶结（表12-5），因而具有较高的强度和风化耐久性。但是应当看到，泥质岩边坡开挖后仍表现出较强的风化剥落现象，因此在工程上采取必要的抗风化设计是必要的。
采用有效蒙脱石含量和成岩胶结系数联合判别的方法对泥质岩的膨胀势进行判别。大量测试结果表明，中国膨胀性岩土有效蒙脱石含量下限一般为8%～10%（曲永新等，2000）。随着有效蒙脱石含量的增高，膨胀势将急剧增大。根据有效蒙脱石含量测试结果，滇藏铁路沿线的侏罗系、三叠系泥质岩的有效蒙脱石含量整体在4.00%～4.64%之间，低于膨胀岩的下限；结合泥质岩的成岩胶结系数进行判别，滇藏铁路滇西北段除了个别侏罗系、白垩系泥质岩具有微-弱膨胀性以外，其他时代较老的泥质岩总体上具有较好的工程地质特性。但是，有时由于结构的差异，泥质岩的工程性质差异较大，因此当粘粒含量高或破碎程度较高的泥质岩作为隧道围岩或边坡时，必须给以高度重视，工程施工中尽量减少扰动，并采取必要防护措施。
㈥ 岩石工程勘查主要分为哪几个阶段各阶段的主要任务是什么
房屋建筑与构筑物的岩土工程勘察阶段一般划分为可行性研究勘察阶段、初步勘察阶段与详细勘察阶段。对于单体建筑物如高层建筑或高耸建筑物，其勘察阶段一般划分为初步勘察阶段和详细勘察阶段两个阶段。当工程规模较小且要求不太高、工程地质条件较好时，初步勘察与详细勘察可合并为一个勘察去完成。当建筑场地的工程地质条件复杂或有特殊施工要求的重大建筑地基，或基槽开挖后地质情况与原勘察资料严重不符而可能影响工程质量时，尚应配合设计和施工进行补充性的地质工作或施工岩土工程勘察。各勘察阶段的任务要求分述如下：
(一)可行性研究勘察阶段
这一阶段的工作重点是对拟建场地的稳定性和适宜性作出评价，其任务要求主要为：
(1)搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区的工程地质资料及当地的建筑经验。
(2)在搜集和分析已有资料的基础上，通过踏勘，了解场地的地层、构造、岩石和土的性质、不良地质现象及地下水等工程地质条件。不良地质现象包括滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、土洞、活断层、洪水淹没及水流对岸边的冲蚀等。
(3)对工程地质条件复杂，已有资料不能符合要求，但其他方面条件较好且倾向于选取的场地，应根据具体情况进行工程地质测绘及必要的勘探工作。
在确定建筑场地时，在工程地质条件方面，宜避开下列地区或地段：
①不良地质现象发育且对场地稳定性有直接危害或潜在威胁的；
②地基土性质严重不良的；
③对建筑物抗震危险的；
④洪水或地下水对建筑场地有严重不良影响的；
⑤地下有未开采的有价值矿藏或未稳定的地下采空区。
该阶段作为厂址选择来讲称为选厂勘察阶段，其主要任务是，首先在几个可能作为厂址的场地中进行调查，从主要工程地质条件方面收集资料，并分别对各场地的建厂适宜性作出明确的结论，然后配合有关选厂的其他有关人员，从工程技术、施工条件、使用要求和经济效益等方面进行全面考虑，综合分析对比，最后选择一个比较优良的厂址。
(二)初步勘察阶段的任务与要求
初步勘察是在可行性勘察基础上，根据已掌握的资料和实际需要进行工程地质测绘或调查以及勘探测试工作，为确定建筑物的平面位置，主要建筑物地基类型以及不良地质现象防治工程方案提供资料，对场地内建筑物地段的稳定性作出岩土工程评价，其主要工作内容如下：
(1)搜集可行性研究阶段岩土工程勘察报告，取得建筑区范围的地形图及有关工程性质、规模的文件。
(2)初步查明地层、构造、岩土物理力学性质、地下水埋藏条件以及冻结深度。
(3)查明场地不良地质现象的类型、规模、成因、分布、对场地稳定性的影响及其发展趋势。
(4)对抗震设防烈度大于或等于7度的场地，应判定场地和地基的地震效应。
(三)详细勘察阶段的任务与要求
详细勘察一般是在工程平面位置，地面整平标高，工程的性质、规模、结构特点已经确定，基础形式和埋深已有初步方案的情况下进行的，是各勘察阶段中最重要的一次勘察，且主要是最终确定地基和基础方案，为地基和基础设计计算提供依据。该阶段应按不同建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计所需的岩土技术参数；对建筑地基应作出岩土工程分析评价，并应对基础设计、地基处理、不良地质现象的防治等具体方案作出论证和建议，主要应进行下列工作：
(1)取得附有坐标及地形的建筑物总平面布置图，各建筑物的地面整平标高，建筑物的性质、规模、结构特点，可能采取的基础形式、尺寸、预计埋置深度，对地基基础设计的特殊要求。
(2)查明不良地质现象的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，并提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案建议。
(3)查明建筑物范围各层岩土的类别、结构、厚度、坡度、工程特性，计算和评价地基的稳定性和承载力。
(4)对需进行沉降计算的建筑物，提供地基变形计算参数，预测建筑物的沉降、差异沉降或整体倾斜。
(5)对抗震设防烈度大于或等于6度的场地，应划分场地土类型和场地类别；对抗震设防烈度大于或等于7度的场地，尚应分析预测地震效应，判定饱和砂土或饱和粉土的地震液化，并应计算液化指数。
(6)查明地下水的埋藏条件。当基坑降水设计时尚应查明水位变化幅度与规律，提供地层的渗透性。
(7)判定环境水和土对建筑材料和金属的腐蚀性。
(8)判定地基土及地下水在建筑物施工和使用期间可能产生的变化及其对工程的影响，提出防治措施及建议。
(9)对深基坑开挖尚应提供稳定计算和支护设计所需的岩土技术参数；论证和评价基坑开挖、降水等对邻近工程的影响。
(10)提供桩基设计所需的岩土技术参数，并确定单桩承载力；提出桩的类型、长度和施工方法等建议。
㈦ 表征岩石工程地质性质的指标有哪些
表征岩石工程地质性质的指标主要有岩石的物理性质（重度、空隙性）、岩石的水理性质（吸水性、透水性、溶解性、软化性、抗冻性）、岩石的力学性质（坚硬程度、变形、强度）。
㈧ 岩土体的工程地质分类和鉴定
一、岩体
（一）岩体（岩石）的基本概念岩体（岩石）是工程地质学科的重要研究领域。岩石和岩体的内涵是有区别的两个概念，又是密不可分的工程实体。在《建筑岩土工程勘察基本术语标准》（JG J84-92）中给出的岩石定义是：天然产出的具有一定结构构造的单一或多种矿物的集合体。岩石的结构是指岩石组成物质的结晶程度、大小、形态及其相互关系等特征的总称。岩石的构造是指岩石组成物质在空间的排列、分布及充填形式等特征的总称。所谓岩体，就是地壳表部圈层，经建造和改造而形成的具有一定岩石组分和结构的地质体。当它作为工程建设的对象时，可称为工程岩体。岩石是岩体内涵的一部分。
岩体（岩石）的工程分类，可以分为基本分类和工程个项分类。基本分类主要是针对岩石而言，根据其地质成因、矿物成分、结构构造和风化程度，用岩石学名称加风化程度进行分类，如强风化粗粒黑云母花岗岩、微风化泥质粉砂岩等。岩石的基本分类，在本书第一篇基础地质中有系统论述。工程个项分类，是针对岩体（岩石）的工程特点，根据岩石物理力学性质和影响岩体稳定性的各种地质条件，将岩体（岩石）个项分成若干类别，以细划其工程特征，为岩石工程建设的勘察、设计、施工、监测提供不可缺少的科学依据，使工程师建立起对岩体（岩石）的明确的工程概念。岩石按坚硬程度分类和按风化程度分类即为工程个项分类。
在岩体（岩石）的各项物理力学性质中，岩石的硬度是岩体最典型的工程特性。岩体的构造发育状况体现了岩体是地质体的基本属性，岩体的不连续性及不完整性是这一属性的集中反映。岩石的硬度和岩体的构造发育状况是各类岩体工程的共性要点，对各种类型的工程岩体，稳定性都是最重要的，是控制性的。
岩石的风化，不同程度地改变了母岩的基本特征，一方面使岩体中裂隙增加，完整性进一步被破坏；另一方面使岩石矿物及胶结物发生质的变化，使岩石疏软以至松散，物理力学性质变坏。
（二）岩石按坚硬程度分类
岩石按坚硬程度分类的定量指标是新鲜岩石的单轴饱和（极限）抗压强度。其具体作法是将加工制成一定规格的进行饱和处理的试样，放置在试验机压板中心，以每秒0.5～1.0M Pa的速度加荷施压，直至岩样破坏，记录破坏荷载，用下列公式计算岩石单轴饱和抗压强度：
深圳地质
式中：R为岩石单轴饱和抗压强度，单位为MPa；p为试样破坏荷载，单位为N；A为试样截面积，单位为mm2。
对岩石试样的几何尺寸，国家标准《工程岩体试验方法标准》（GB/T50266-99）有明确的规定，试样应符合下列要求：①圆柱体直径宜为48～54mm；②含大颗粒的岩石，试样的直径应大于岩石的最大颗粒尺寸的10倍；③试样高度与直径之比宜为2.0～2.5。
在此标准发布之前，岩石抗压强度试验的试样尺寸要求如下：极限抗压强度大于75M Pa时，试样尺寸为50mm×50mm×50mm立方体；抗压强度为25～75MPa时，试样尺寸为70mm×70mm×70mm立方体；抗压强度小于25MPa时，试样尺寸为100mm×100mm×100mm立方体。
（G B/T 50266-99）的规定显然是为了方便取样，以金刚石钻头钻探，取出的岩心进行简单的加工，即可成为抗压试样。岩样的尺寸效应对岩石抗压强度是略有影响的。
岩石按坚硬程度分类，各行业的有关规定，虽然各自表述方式有所区别，但其标准是基本一致的（表2-2-1）。
表2-2-1 岩石坚硬程度分类
除了以单轴饱和抗压强度这一定量指标确定岩石坚硬程度外，尚可按岩性鉴定进行定性划分。国标：建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）按表2-2-2进行岩石坚硬程度的定性划分。其他规范的划分标准大同小异。
表2-2-2 岩石坚硬程度的定性划分
岩石坚硬程度的划分，无论是定量的单轴饱和抗压强度，还是加入了风化程度内容的定性标准，都是用于确定小块岩石的坚硬程度的。岩石的单轴饱和抗压强度是计算岩基承载力的重要指标。
（三）岩石按风化程度分类
关于岩石风化程度的划分及其特征，国家规范和各行业的有关规范中均有规定，其分类标准基本一致，表述略有差异。表2-2-3至表2-2-10是部分规范给出的分类标准。
表2-2-3《工程岩体分级标准》（GB50218-94）岩石风化程度划分表
表2-2-4《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）岩石按风化程度分类表
续表
表2-2-5《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）岩石风化程度划分表
表2-2-6《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）岩体风化带划分表
《港口工程地质勘察规范》（JTJ240-97）、《港口工程地基规范》（JTJ250-98）岩体风化程度的划分按硬质、软质岩体来划分，硬质岩石岩体风化程度按表2-2-7划分。软质岩石岩体风化程度按表2-2-8划分。
表2-2-7 硬质岩石岩体风化程度划分表
表2-2-8 软质岩石岩体风化程度划分表
表2-2-9《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB5037-1999）岩石风化程度分类表
续表
表2-2-10 广东省《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2003）岩石风化程度划分表
国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）对岩石的风化只有第4.1.3条作如下叙述：岩石的风化程度可分为未风化、微风化、中风化、强风化和全风化。未列表给出风化特征，但在岩石坚硬程度的定性划分中（表A.0.1）把不同风化程度的岩石归类到了岩石坚硬程度的类别中。
深圳市标准：《地基基础勘察设计规范》（报批稿）关于岩石风化程度的划分标准，基本采用了《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB（50307-1999）的表述形成和内容（表2-2-9），文字略有调整。
纵观各类规范对岩石风化程度的划分，可以看出：
1）除个别规范未列出未风化一类外，岩石风化程度的划分均为未风化、微风化、中等（弱）风化、强风化和全风化。特征描述简繁不一，中等风化与弱风化相对应的风化程度略有差别。
2）风化程度的特征描述，主要是岩石的结构构造变化、节理裂隙发育程度、矿物变化、颜色变化、锤击反映、可挖（钻）性等方面来定性划定。部分规范用波速和波速比及风化系数来定量划定是对岩石风化程度确定的有力支撑。
3）从新鲜母岩到残积土的风化过程是连续的，有些规范把残积土的特征描述放在岩石风化程度划分表中，有一定的道理。国际标准：ISO/TC182/SC，亦将风化程度分为五级，并列入了残积土。从工程角度考虑，残积土对母岩而言已经发生了全面质的变化，物理力学性质和对它的理论研究已属松软土，表中对残积土特征的表述对区别残积土与全风化岩是有现实意义的。
4）国家标准：《工程岩体分级标准》中“岩石风化程度的划分”（表2-2-3）看似简单，规范“条文说明”解释了这一现象，表2-2-3关于岩石风化程度的划分和特征的描述，仅是针对小块岩石，为表2-2-2服务的，它并不代表工程地质中对岩体风化程度的定义和划分。表2-2-2是把岩体完整程度从整个地质特征中分离出去之后，专门为描述岩石坚硬程度作的规定，主要考虑岩石结构构造被破坏，矿物蚀变和颜色变化程度，而把裂隙及其发育情况等归入岩体完整程度这另一个基本质量分级因素中去。
5）上述列表中可以看出，某些规范把硬质岩石和软质岩石的风化程度划分区别开来，而《工程岩体分级标准》中“岩石坚硬程度的定性划分”表（2.2-2）将风化后的硬质岩划入软质岩中。这里有两个概念不可混淆：一是从工程角度看，硬质岩石风化后其工程性质与软质岩相近，可等同于软质岩；二是新鲜岩石中是存在软质岩的，如深圳的泥质砂岩、泥岩、页岩等。
6）相邻等级的风化程度其界线是渐变的、模糊的，有时不一定能划出5个完整的等级，如碳酸盐类岩石。在实际工作中要按规范的标准，综合各类信息，结合当地经验来判断岩石的风化等级。
（四）岩体的结构类型
在物理学、化学及其地质学等学科中对“结构”这一术语的概念是明确的，但有各自的含义，如原子结构、分子结构、晶体结构、矿物结构、岩石结构、区域地质结构、地壳结构等等，岩体作为工程地质学的一个主要研究对象，提出“岩体结构”术语的意义是十分明确的。
岩体结构有两个含义，可以称之为岩体结构的两个要素：结构面和结构体。结构面是指层理、节理、裂隙、断裂、不整合接触面等等。结构体是岩体被结构面切割而形成的单元岩块和岩体。结构体的形状是受结构面的组合所控制的。
事实上，所有与岩石有关的工程，除建筑材料外，都是与有较大几何尺寸的岩体打交道，岩石经过建造成岩（岩浆岩的浸入，火山岩的喷出，沉积岩的层状成沉积，变质岩的混合与动力变质）及后期的改造（褶皱、断裂、风化等），使得岩体的完整性遭到了巨大的破坏，成为了存在大量不同性质结构面的现存岩体。为了给工程界一个明朗的技术路线，不妨以建造性结构面和改造性结构面（软弱结构面）为基础，从各自侧面首先对岩体结构基本类型进行研究，其次将两方面的成果加以综合，即可得出关于岩体结构基本类型的完整概念（图2-2-1）。
（1）以建造性结构面为主的岩体结构基本类型的划分（表2-2-11）
表2-2-11 建造性结构面的岩体结构分类
（2）以改造性结构面（软弱结构面）为主的岩体结构类型的划分（表2-2-12）
表2-2-12 改造结构面为主的岩体结构分类
图2-2-1 岩体结构示意图
（3）由建造性结构面和改造性结构面形成的三维岩体
三维岩体表现出了复杂多变的岩体结构特征，将其综合归纳，形成了较系统的岩体结构类型（表2-2-13）。
表2-2-13 岩体结构类型及其特征
表中表述的岩体结构类型及其特征基本上涵盖了深圳地区岩体的全部结构类型。
（4）岩体完整程度的划分
地质岩体在建造和改造的过程中，岩体被风化、被结构面切割，使其完整性受到了不同程度的破坏。岩体完整程度是决定岩体基本质量诸多因素中的一个重要因素。影响岩体完整性的因素很多，从结构面的几何特征来看，有结构面的密度，组数、产状和延展程度，以及各组结构面相互切割关系；从结构面形状特征来看，有结构面的张开度、粗糙度、起伏度、充填情况、水的赋存等。从工程岩体的稳定性着眼，应抓住影响稳定性的主要方面，使评判划分易于进行。在国标：《工程岩体分级标准》（GB50218-94）中，规定了用结构面发育程度、主要结构的结合程度和主要结构面类型作为划分岩体完整程度的依据，以“完整”到“极破碎”的形象词汇来体现岩体被风化、被切割的剧烈变化完整程度（表2-2-14）。
表2-2-14 岩体完整程度的定性分类表
在1994版的《岩土工程勘察规范》中，未见此表。很明显，此表在《工程岩体分级标准》中出现后，在2001版修订后的《岩土工程勘察规范》中得到了确认和使用。
（五）岩体基本质量分级
自然界中不同结构类型的岩体，有着各异的工程性质，岩石的硬度、完整程度是决定岩体基本质量的主要因素。在工程实践中，系统地认识不同质量的工程岩体，针对其特征性采取不同的设计思路和施工方法是科学进行岩体工程建设的关键。
1994年，国家标准《工程岩体分级标准》（50218-94）给出了岩体基本质量分级的标准（表2-2-15）。在此之前发布的国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-94），该表是作为洞室围岩质量分级标准的。在2001年修订的《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）中，岩体基本质量分级以表2-2-15的形式来分类，岩体基本质量等级按表2-2-16分类。
表2-2-15 岩体基本质量分级
表2-2-16 岩体基本质量等级分类
（六）岩体围岩分类
地铁、公路、水电、铁路以及矿山工程等行业，均有地下洞室和隧道（巷道）开挖，工程勘察均需对工程所处的围岩进行分类。不同的规范对围岩的分类方法略有不同。
1.隧道围岩
《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）和《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）规定，隧道围岩分类按表2-2-17划分。
表2-2-17 隧道围岩分类
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2.围岩工程地质
《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）规定，在地下洞室勘察时，应进行围岩工程地质分类。分类应符合表2-2-18规定。
表2-2-18 围岩工程地质分类
上表中的围岩总评分T为岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水和主要结构面产状5项因素之和。各项因素的评分办法在该规范中均有明确规定。围岩强度应力比亦有专门的公式计算。
3.铁路隧道围岩
《铁路工程地质勘察规范》（TB10012-2001）规定，隧道工程地质调绘时，应根据地质调绘、勘探、测试成果资料，综合分析岩性、构造、地下水及环境条件，按表2-2-19分段确定隧道围岩分级。
表2-2-19 铁路隧道围岩的基本分级
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该规范还规定，铁路隧道围岩分级应根据围岩基本分级，受地下水，高地应力及环境条件等影响的分级修正，综合分析后确定。关于岩体完整程度的划分，地下水影响的修正，高地应力影响的修正及环境条件的影响，规范中都有明确的规定。
4.井巷工程围岩
矿山工程中的井巷工程，其功能和结构更为多样，所以井巷工程对围岩的分类更加详尽，各种定性和定量指标明显多于其他标准。《岩土工程勘察技术规范》（YS5202-2004、J300-2004）规定，井巷工程评定围岩质量等级按表2-2-20划分围岩类别。
表2-2-20 井巷工程围岩分类
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5.工程岩体
国家规范：《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）从工程岩体支护设计和施工的需要出发，给出围岩分级表，与表2-2-20相比，仅少了Ⅵ、Ⅶ两类，主要工程地质特征少了岩石质量指标RQD和岩体及土体坚固性系数两栏，其他完全相同。
（七）岩质边坡的岩体分类
《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）对岩质边坡的岩体分类方法，见表2-2-21
表2-2-21 岩质边坡的岩体分类（GB50330-2002）
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表2-2-22 岩体完整程度划分
（八）深圳地区岩体分类、鉴定中存在的问题和改进意见
1）深圳地区的建筑工程除大量的房屋建筑外，公路（道路）桥梁、水利、地铁、铁路等均有大量的投资建设，各行业对岩体质量等级的划分在执行不同规范的分类标准。在当前情况下，这一状况将继续下去。但是，对某一岩体的不同分类标准，仅仅是某一行业的习惯性作法。宏观上看不同分类标准的具体内容并无原则性的区别。无论采用哪种标准都不应该影响岩体评价的正确性。
2）岩体工程特性的评价中，岩体的结构分类应该受到足够的重视。尤其是高大边坡、地质灾害评估等岩体结构对岩体稳定起主导作用的工程项目。只有采取多种科学勘察手段和缜密地进行分析，岩体的结构特征才能弄清楚。
3）岩石风化程度的判断，现场工作除很具经验的野外观察和标准贯入试验外，应多采用岩体波速测试方法，使之成为常用方法之一。准确的波速测试结果，可能比标贯试验所得结果更能准确地判断岩石的风化程度。
4）岩石的风化程度是随埋藏深度的增加而减弱的，风化岩石的强度则是随埋藏深度的增加而增加的。为了充分发挥地基承载力，深圳市地基基础勘察设计规范（送审稿）将厚层花岗岩强风化带分为上、中、下3个亚带，其划分方法见表2-2-23。
表2-2-23 厚层花岗岩强风化带细分
需要指出的是，花岗岩的风化规律一般是上部风化严重，随深度增加而减弱，但也有个别情况，有时随深度增加风化程度并无明显变化，故在划分风化亚带时，应视强风化带的厚度和风化程度改变的深浅，也可以划分一个亚带或两个亚带，不可强求一律划分为3个亚带。
龙岗区的碳酸盐类岩石——灰岩、白云岩、大理岩等基本上不存在全风化和强风化层。由于构造的影响或是其他某种原因（如表面溶蚀剧烈），可能岩石的裂隙比较发育，块度比较小。
二、土体
（一）土体的含义及其工程地质分类
土是泛指还没有固结硬化成岩石的疏松沉积物。土是坚硬岩石经过破坏、搬运和沉积等一系列作用和变化后形成的。土多分布在地壳的最上部。工程地质学把土看作与构成地壳的其他岩石一样，均是自然历史的产物。土的形成时间、地点、环境以及形成的方式不同，其工程地质特性也不同。因此在研究土的工程性质时，强调对其成因类型和地质历史方面的研究具有特殊重要意义。
土的工程地质分类有以下特点：①分类涵盖自然界绝大多数土体；②同类或同组的土具备相同或相似的外观和结构特征，工程性质相近，力学的理论分析和计算基本一致；③获取土的物理力学指标的试验方法基本相同；④工程技术人员，从土的类别可以初步了解土的工程性质。
土的工程地质分类是以松散粒状（粗粒土）体系和松散分散（细粒土）体系的自然土为对象，以服务于人类工程建筑活动为目的的分类。分类的任务是将自然土按其在人类工程建筑活动作用下表现出的共性划分为类或组。
合理的工程地质分类，具有以下实际用途：①根据土的分类，确定土的名称，它是工程地质各种有关图件中划分土类的依据；②根据各类土的工程性质，对土的质量和建筑性能提出初步评价；③根据土的类型确定进一步研究的内容、试验项目和数量、研究的方法和方向；④结合反映土体结构特征的指标和建筑经验，初步评价地基土体的承载能力和斜坡稳定性，为基础和边坡的设计与施工提供依据。
土的工程地质分类有普通的和专门的两类。普通分类的划分对象包括人类工程活动可能涉及的自然界中的绝大多数土体，适用于各类工程，分类依据是土的主要工程地质特征，如碎石土、砂土、黏性土等。专门分类是为满足某类工程的需要，或者根据土的某一或某几种性质而制定的分类，这种分类一般比较详细，比如砂土的密实度分类，黏性土按压缩性指标分类等等。应当指出的是，普通分类与专门分类是相辅相成的，前者是后者的基础，后者是前者的补充和深化。
（二）国外土的工程分类概况
近几十年来，国外在土的工程地质分类研究方面有很大进展，工业和科学技术发达的主要国家，都分别先后制定了各自全国统一的分类标准（表2-2-24）。其中英国、日本、德国的分类均以美国分类为蓝本，结合各自国情适当调整、修改而制定的。
表2-2-24 一些国家的土质分类简况
上述各国的土质分类，都采用了统一分类体系和方法，不仅使各自国内对土质分类有了共同遵循的依据，而且体现了国际统一化的趋势，以促进国际交流与合作。
下列美国的统一分类法（表2-2-25）作为样本，以了解国外分类的标准和方法。
表2-2-25 美国的土的统一分类法
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（三）国内土的工程分类
1.统一分类法
1990年，国家标准《土的分类标准》（GBJ 145-90）发布，并于1991年8月起执行。在此之前或之后，水利水电、公路交通等行业土的分类标准与GBJ 145-90标准没有明显区别。（GBJ 145-90）土的分类如表2-2-26和表2-2-27所示。
表2-2-26 粒组的划分
表2-2-27 土质分类表
2.建筑分类法
国标《建筑地基设计规范》（GB50007-2002）土的分类方法（简称：建筑分类法）如表2-2-28。这是从早期《工业与民用建筑地基基础设计规范》（TJ7-74）（试行）到《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）一直延续下来的土的分类标准。在TJ7-74规范之前，我国一直沿用前苏联规范（HИTY127-55）。建筑分类法在房屋建筑地基基础工程或类似的工程中广泛运用，这在不少行业规范中得以反映，此分类方法也为广大工程技术人员所熟知。目前深圳除公路、铁路行业外，大多采用此分类标准，并纳入到深圳市的地方标准之中。
表2-2-28 土的分类
（四）土的状态分类
土的状态分类属专门分类。对于某种行业或某类工程，土的状态标准是有所区别的，现以《岩土工程勘察规范》（50021-2001）中规定的最常用的分类标准，对碎石土、砂土、粉土的密实度和对粉土的湿度及黏性土的状态进行分类，见表2-2-29至表2-2-34。
表2-2-29 碎石土密实度按M63.5分类
表2-2-30 碎石土密实度按N120分类
表2-2-31 砂土密实度分类
表2-2-32 粉土密实度分类
表2-2-33 粉土湿度分类
表2-2-34 黏性土状态分类
（五）土的现场鉴别方法
1.碎石土密实度现场鉴别方法（表2-2-35）
表2-2-35 碎石土密实度现场鉴别
2.砂土分类现场鉴别方法（表2-2-36）
表2-2-36 砂土分类现场鉴别
3.砂土密实度现场鉴别方法（表2-2-37）
表2-2-37 砂土密实度现场鉴别
4.砂土湿度的现场鉴别方法（表2-2-38）
表2-2-38 砂土湿度现场鉴别
5.粉土密实度现场鉴别方法（表2-2-39）
表2-2-39 粉土密实度现场鉴别
6.粉土湿度现场鉴别方法（表2-2-40）
表2-2-40 粉土湿度现场鉴别
7.黏性土状态现场鉴别方法（表2-2-41）
表2-2-41 黏性土状态现场鉴别
8.有机质土和淤泥质土的分类
土按有机质分类和鉴定方法，《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）的分类方法见表2-2-42。深圳市沿海近岸地区存在大量淤泥或淤泥质土，在上更新统（Q3）的杂色黏土中，有一层泥炭质土，局部有泥炭层发育。
表2-2-42 土按照有机质分类
（六）土的定名和描述
1.统一分类法定名
1）巨粒土和含巨粒的土、粗粒土按粒组、级配、所含细粒的塑性高低可划分为16种土类；细粒土按塑性图、所含粗粒类别以及有机质多寡划分16种土类。
2）土的名称由一个或一组代号组成：一个代号即表示土的名称，由两个基本代号构成时，第一个代号表示土的主成分，第二个代号表示副成分（土的级配或土的液限）；由3个基本代号构成时，第一个代号表示土的主成分，第二个代号表示液限；第三个代号表示土中微含的成分。
《土的分类标准》（G B J145-90），对特殊土的判别，列出了黄土，膨胀土和红黏土。对花岗岩残积土并没有特别加以说明。根据深圳有关单位的经验，花岗岩残积土中的砾质黏性土相当于G B J145-90中的含细粒土砾，代号GF；砂质黏性土相当于细粒土质砾，代号GC-GM；黏性土相当于高液限粉土一低液限粉土，代号M H-M L。对淤泥和淤泥质土，G B J145-90分的不细，从工程需要出发，淤泥和淤泥质土的分类宜按建筑行业标准。
2.建筑行业定名
建筑行业定名依照下列几个标准：
1）土名前冠以土类的成因和年代。
2）碎石土和砂土按颗粒级配定名。
3）粉土以颗粒级配及塑性指数定名。
4）黏性土以塑性指数定名。
5）对混合土按主要土类定名并冠以主要含有物，如含碎石黏土，含黏土角砾等。
6）对同一土层中有不同土类呈韵律沉积时，当薄层与厚层的厚度比大于三分之一时，宜定为“互层”；厚度比为十分之一至三分之一时，宜定为“夹层”；厚度比小于十分之一的土层且多次出现时，宜定为“夹薄层”。当土层厚度大于0.5m时，宜单独分层。
3.土的描述内容
（1）当按统一分类法（GBJ145-90）定名时，应按下列内容描述
1）粗粒土：通俗名称及当地名称；土颗粒的最大粒径；巨粒、砾粒、砂粒组的含量百分数；土颗粒形状（圆、次圆、棱角或次棱角）；土颗粒的矿物成分；土颜色和有机质；所含细粒土成分（黏土或粉土）；土的代号和名称。
2）细粒土：通俗名称及当地名称；土颗粒的最大粒径；巨粒、砾粒、砂粒组的含量百分数；潮湿时土的颜色及有机质；土的湿度（干、湿、很湿或饱和）；土的状态（流动、软塑、可塑或硬塑）；土的塑性（高、中或低）；土的代号和名称。
（2）当按建筑分类法（GB50007-2002）定名时，应按下列内容描述
1）碎石土：名称、颗粒级配、颗粒排列、浑圆度、母岩成分、风化程度、充填物的性质和充填程度、胶结性、密实度及其他特征。
2）砂土：名称、颜色成分、颗粒级配、包含物成分及其含量、黏粒含量、胶结性、湿度、密实度及其他特征。
3）粉土：名称、颜色、包含物成分及其含量、湿度、密实度、摇振反应及其他特征。
4）黏性土：名称、颜色、结构特征、包含物成分及其含量、摇振反应、光泽反应、干强度、韧性、异味及其他特征。
5）特殊性土：除应描述上述相应土类的内容外，尚应描述其特征成分和特殊性质，如对淤泥尚需描述臭味、有机质含量；对填土尚需描述物质成分、堆积年代、密实度和均匀程度等。
6）互层（夹层）土：对具有互层、夹层、夹薄层特征的土，尚应描述各层的厚度及层理特征。
㈨ 岩石的工程地质性质有哪些
岩石的工程地质性质包括物理和力学性质两个方面。
岩石的主要物理性质版：
1、重量：用比重（2.4～3.3）和权重度（容重——岩石单位体积的重量）两个指标表示。
岩石重度的大小，决定于岩石中矿物的比重、孔隙性及其含水情况。
2、孔隙性：孔隙的发育程度，用孔隙度来表示（孔隙的总体积与岩石的总体积之比）。其大小决定于结构和构造。
3、吸水性：反映岩石在一定条件下的吸水能力。其大小与岩石孔隙度的大小、孔隙的张开程度有关。
4、软化性：是指岩石遇水后，它的强度和稳定性发生变化的性质。
5、抗冻性：指岩石抵抗因水结冰产生的体积膨胀力的能力。在高寒冰冻区岩石的抗冻性能较为重要。
岩石的主要力学性质
1、岩石的变形：用弹性模量（应力与应变之比）和泊松比（横向应变与纵向应变之比0.2～0.4）两个指标表示。
2、岩石的强度：指岩石抵抗外力破坏的能力，用岩石在达到破坏前所能承受的最大应力来表示。岩石的主要破坏形式有压碎、拉断和剪断。常用的对应的强度指标是抗压、抗剪、抗拉强度。