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　　巖體的結(jié)構(gòu)

　　(一)巖體的構(gòu)成

　　巖體是由巖石受結(jié)構(gòu)面切割的巖塊或土構(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，都是在一定的地質(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。

　　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)，如顏色、光澤、硬度等。物理性質(zhì)是鑒別礦物的主要依據(jù)，例如，依據(jù)顏色鑒定礦物的成分和結(jié)構(gòu)，依據(jù)光澤鑒定風(fēng)化程度，依據(jù)硬度鑒定礦物類別

　　在實(shí)際工作中常用可刻劃物品來大致測(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。

　　1)巖漿巖。巖漿巖(火成巖)是巖漿通過地殼運(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中形成的巖漿巖。根據(jù)形成深度，侵入巖叉分為深成巖(形成深度大于5km)和淺成巖(形成深度小于5km).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周圍巖體的接觸部位，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，巖性很不均勻，比侵入巖強(qiáng)度低，遺水性強(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)作用面形成的層狀巖石。沉積巖主要有碎屑結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、晶粒結(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)(有生物遺體組成的結(jié)構(gòu))。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、蟲跡、孔等)。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。變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)主要有變余結(jié)構(gòu)、變晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)。變質(zhì)巖的構(gòu)造主要有板狀構(gòu)造(平行、較密集麗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)。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1.1.2。

　　2.土

　　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，各種土的顆粒太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)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，沉積過程中粒間引力大干重力，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，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2mm的顆粒含量超過全重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

　　超過全重50%，且粒徑大于0-075mm的顆粒含量超過全重50%的土，黏性土是塑性指數(shù)

　　大于10的土。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。

　　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、張開度、充填物、滲流、節(jié)理組數(shù)，塊體大小等方面來描述結(jié)構(gòu)面的特征。層面，節(jié)理、裂隙、裂縫、斷層等結(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)要素表示，如圖1.1.2所示。并且，層面的產(chǎn)狀還代表所在巖層的產(chǎn)狀，即表示所在巖層的空間位置。

　　(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1800，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。

　　另外，近似平面的坡面和壁面的空間位置，也可這樣用其走向、傾向、傾角表示。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)育程度來予以分級(jí)的。

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