工程地质（第2版）

第0章 绪论

第1章 地壳及其物质组成

第2章 地质构造及地质圈

第3章 水的地质作用

第4章 常见的地质灾害

第5章 地下建筑工程地质问题

第6章 特殊土的工程性质

第7章 工程地质勘察 附录 工程地质勘察报告阅读 参考文献

本书按照国家和行业最新颁布的标准、规范要求编写，及时反映当前土木工程建设领域发展的最新成果，尤其是新材料、新技术、新工艺和新设备。2100433B

本书主要内容包括地壳及其物质组成、地质构造及地质图、水的地质作用、常见地质灾害、地下工程地质问题、特殊土的工程性质、工程地质勘察等。

鲁东大学土木工程学院院长，教授。主要研究方向：道路与铁道路基病害处理、边坡勘察和稳定性研究、地下工程防灾技术研究

本书系统地介绍了工程地质学基本原理和勘察、测试技术,包括岩土的物质组成及其工程特性与工程地质分类;地质构造及工程地质评价;地下水、河流、海岸带、岩溶、边坡、风化等地质作用的基本规律与灾害防治,以及工程地质勘察、现场原位测试、工程地质报告和图件的编制。

本书可作为高等学校土木工程专业的教材,亦可供工程地质、水文地质专业技术人员及土木工程设计和科研人员阅读参考。

前言

第1 章　绪论 1

1. 1　地质学与工程地质学 1

1. 2　工程地质学的研究内容与研究方法 2

1. 3　工程地质条件与工程地质问题 3

1. 3. 1　工程地质条件 3

1. 3. 2　工程地质问题 5

1. 4　工程地质与工程建设 5

1. 5　人类工程活动与地质环境的关系 7

本章小结 8

习题 9

参考文献 9

第2 章　地壳及其物质组成 10

2. 1　地壳及地质年代 10

2. 1. 1　地球的圈层结构 10

2. 1. 2　地质作用 11

2. 1. 3　地质年代 13

2. 1. 4　地貌 16

2. 2　矿物 18

2. 2. 1　矿物的概念 18

2. 2. 2　矿物的物理性质 18

2. 2. 3　主要造岩矿物及其主要特征 21

2. 3　岩石 21

2. 3. 1　岩浆岩 21

2. 3. 2　沉积岩 25

2. 3. 3　变质岩 31

2. 3. 4　三大岩类的肉眼鉴别 34

本章小结 36

习题 37

参考文献 37

第3 章　地质构造 38

3. 1　构造运动与地质构造 38

3. 2　岩层的产状及地层接触关系 39

3. 2. 1　岩层的产状 39

3. 2. 2　岩层露头线及其特征 40

3. 2. 3　地层接触关系 41

3. 3　褶皱 42

3. 3. 1　褶皱的概念 42

3. 3. 2　褶皱的基本类型 43

3. 3. 3　褶皱要素 43

3. 3. 4　褶皱的形态类型 44

3. 3. 5　褶皱的野外识别 46

3. 3. 6　褶皱的形成时代 46

3. 3. 7　褶皱的工程地质评价 47

3. 4　节理 49

3. 4. 1　节理的类型 49

3. 4. 2　节理的观测与统计 51

3. 4. 3　节理对工程的影响 53

3. 5　断层 53

3. 5. 1　断层要素 54

3. 5. 2　断层的类型 54

3. 5. 3　断层存在的标志 57

3. 5. 4　断层的形成时代 58

3. 5. 5　断层的工程地质评价 59

3. 6　活断层 60

3. 6. 1　活断层的概念 60

3. 6. 2　活断层的特征 60

3. 6. 3　活断层的识别 61

3. 6. 4　活断层评价 62

3. 6. 5　活断层区的建筑原则 64

3. 7　地质图 64

3. 7. 1　地质图的种类 64

3. 7. 2　地质图的比例尺 65

3. 7. 3　地质条件在地质图上的表示

方法 65

本章小结 66

习题 67

参考文献 68

第4 章　岩土体的工程地质特性 69

4. 1　概述 69

4. 2　土的物质组成与结构构造 70

4. 2. 1　土的固体颗粒 70

4. 2. 2　土中的水 73

4. 2. 3　土中的气体 73

4. 2. 4　土的结构和构造 74

4. 3　土的物理力学性质 75

4. 3. 1　土的实测物理性质指标 75

4. 3. 2　土的物理性质换算指标 76

4. 3. 3　土的物理性质指标换算 78

4. 3. 4　黏性土的水理性质 80

4. 3. 5　土的密实度 82

4. 3. 6　土的力学性质 84

4. 3. 7　土的透水性和毛细性 87

4. 4　土的工程地质分类 87

4. 4. 1　GB/ T 50145—2007 《土的工程

分类标准》 88

4. 4. 2　GB 50021—2001 《岩土工程勘察

规范》土的分类 89

4. 4. 3　土的野外鉴别分类 91

4. 5　特殊土的工程地质特征 92

4. 5. 1　黄土 92

4. 5. 2　软土 95

4. 5. 3　多年冻土 96

4. 5. 4　红黏土 98

4. 5. 5　膨胀土 99

4. 5. 6　盐渍土 99

4. 5. 7　填土 100

4. 5. 8　污染土 101

4. 6　岩石的物理力学性质 102

4. 6. 1　岩石的基本物理性质 102

4. 6. 2　岩石的水理性质 103

4. 6. 3　岩石的力学性质 104

4. 7　岩体的结构特征 105

4. 7. 1　结构面类型及其特征 106

4. 7. 2　结构体的类型及其特征 107

4. 7. 3　岩体结构类型划分 107

4. 8　岩体的力学性质 108

4. 9　工程岩体分类及分级 109

4. 9. 1　影响岩体工程地质性质的因素 109

4. 9. 2　GB/ T 50218—2014 《工程岩体分级标

准》分类 110

4. 9. 3　岩石质量指标(RQD) 分类 113

4. 9. 4　岩体地质力学分类(CSIR) 114

4. 9. 5　巴顿岩体质量分类(Q 分类) 116

4. 9. 6　岩体质量指标分类(RMQ 分类) 116

4. 9. 7　洞室围岩分类 116

本章小结 119

习题 119

参考文献 120

第5 章　地下水 121

5. 1　地下水的基本概念 121

5. 1. 1　岩土中的空隙 121

5. 1. 2　含水层与隔水层 122

5. 2　地下水类型及其特征 123

5. 2. 1　地下水按埋藏条件分类及其

特征 123

5. 2. 2　地下水按含水介质类型分类

及其特征 127

5. 3　地下水的性质 129

5. 3. 1　地下水的物理性质 129

5. 3. 2　地下水的化学性质 130

5. 4　地下水的补给、排泄与径流 131

5. 4. 1　地下水的补给 131

5. 4. 2　地下水的排泄 132

5. 4. 3　地下水的径流 134

5. 4. 4　地下水运动的基本规律 134

5. 5　地下水的不良地质现象 136

5. 5. 1　地下水对钢筋混凝土的腐蚀性问题

136

5. 5. 2　潜水位上升引起的工程地质问题

137

5. 5. 3　地下水位下降引起的工程地质问题

137

5. 5. 4　地下水的渗透破坏 138

5. 5. 5　地下水的浮托作用 139

5. 5. 6　承压水对基坑的作用 139

本章小结 139

习题 140

参考文献 141

第6 章　不良地质作用 142

目录

6. 1　滑坡与崩塌 143

6. 1. 1　滑坡 143

6. 1. 2　崩塌 149

6. 2　泥石流 150

6. 2. 1　泥石流的基本特征 150

6. 2. 2　泥石流的形成条件 151

6. 2. 3　泥石流的分类 152

6. 2. 4　泥石流的防治 153

6. 3　地面沉降与地裂缝 153

6. 3. 1　地面沉降 153

6. 3. 2　地裂缝 155

6. 4　地面塌陷 157

6. 4. 1　采空塌陷 157

6. 4. 2　岩溶塌陷 159

6. 5　地震 161

6. 5. 1　地震的基本概念 161

6. 5. 2　地震成因类型及地震波 162

6. 5. 3　地震的震级与烈度 164

6. 5. 4　建筑工程的震害及防震原则 165

本章小结 168

习题 169

参考文献 169

第7 章　不同工程类型常见工程地质

问题 170

7. 1　工业与民用建筑工程地质问题 170

7. 1. 1　区域稳定性问题 171

7. 1. 2　地基稳定性问题 171

7. 1. 3　深基坑稳定性问题 173

7. 1. 4　建筑物配置问题 175

7. 1. 5　地下水的腐蚀性问题 175

7. 1. 6　地基的施工条件问题 175

7. 2　地下洞室工程地质问题 176

7. 2. 1　围岩的变形与破坏 176

7. 2. 2　地下洞室总体位置的选择 178

7. 2. 3　地下洞室洞口位置选择 179

7. 2. 4　地下洞室轴线位置选择 179

7. 2. 5　地下洞室特殊工程地质问题 183

7. 3　道路桥梁工程地质问题 184

7. 3. 1　道路工程地质问题 184

7. 3. 2　桥梁工程地质问题 189

7. 4　边坡工程地质问题 191

7. 4. 1　边坡的变形破坏 191

7. 4. 2　边坡稳定性问题 195

7. 5　水利水电工程地质问题 196

7. 5. 1　水坝类型及其对工程地质条件的要求

197

7. 5. 2　库岸稳定问题 199

7. 5. 3　库区浸没问题 200

7. 5. 4　库区淤积问题 201

7. 5. 5　库坝区渗漏问题 201

本章小结 202

习题 203

参考文献 203

第8 章　岩土工程勘察 204

8. 1　岩土工程勘察等级及勘察阶段划分 205

8. 1. 1　岩土工程勘察等级 205

8. 1. 2　岩土工程勘察阶段的划分 207

8. 2　岩土工程勘察方法 209

8. 3　工程地质测绘与调查 211

8. 3. 1　工程地质测绘与调查的范围、比例尺

和精度 211

8. 3. 2　工程地质测绘的内容 212

8. 3. 3　工程地质测绘的方法 214

8. 4　工程地质勘探 215

8. 4. 1　工程地质勘探的任务 215

8. 4. 2　工程地质物探 215

8. 4. 3　工程地质钻探 217

8. 4. 4　工程地质坑探 218

8. 5　现场原位测试 218

8. 5. 1　静力载荷试验 219

8. 5. 2　静力触探试验 220

8. 5. 3　圆锥动力触探 225

8. 5. 4　标准贯入试验 227

8. 6　现场检验与监测 229

8. 7　岩土工程勘察纲要 231

8. 8　岩土工程勘察成果报告 232

8. 8. 1　工程地质图的编绘 232

8. 8. 2　岩土工程勘察报告的编写 235

本章小结 239

习题 240

参考文献 240

附录 241

实验1　主要造岩矿物的鉴别 241

实验2　常见岩石的鉴别 244

实验3　地质构造鉴别与地质图阅读 247 2100433B

前言

第1 章　绪论 1

1. 1　地质学与工程地质学 1

1. 2　工程地质学的研究内容与研究方法 2

1. 3　工程地质条件与工程地质问题 3

1. 3. 1　工程地质条件 3

1. 3. 2　工程地质问题 5

1. 4　工程地质与工程建设 5

1. 5　人类工程活动与地质环境的关系 7

本章小结 8

习题 9

参考文献 9

第2 章　地壳及其物质组成 10

2. 1　地壳及地质年代 10

2. 1. 1　地球的圈层结构 10

2. 1. 2　地质作用 11

2. 1. 3　地质年代 13

2. 1. 4　地貌 16

2. 2　矿物 18

2. 2. 1　矿物的概念 18

2. 2. 2　矿物的物理性质 18

2. 2. 3　主要造岩矿物及其主要特征 21

2. 3　岩石 21

2. 3. 1　岩浆岩 21

2. 3. 2　沉积岩 25

2. 3. 3　变质岩 31

2. 3. 4　三大岩类的肉眼鉴别 34

本章小结 36

习题 37

参考文献 37

第3 章　地质构造 38

3. 1　构造运动与地质构造 38

3. 2　岩层的产状及地层接触关系 39

3. 2. 1　岩层的产状 39

3. 2. 2　岩层露头线及其特征 40

3. 2. 3　地层接触关系 41

3. 3　褶皱 42

3. 3. 1　褶皱的概念 42

3. 3. 2　褶皱的基本类型 43

3. 3. 3　褶皱要素 43

3. 3. 4　褶皱的形态类型 44

3. 3. 5　褶皱的野外识别 46

3. 3. 6　褶皱的形成时代 46

3. 3. 7　褶皱的工程地质评价 47

3. 4　节理 49

3. 4. 1　节理的类型 49

3. 4. 2　节理的观测与统计 51

3. 4. 3　节理对工程的影响 53

3. 5　断层 53

3. 5. 1　断层要素 54

3. 5. 2　断层的类型 54

3. 5. 3　断层存在的标志 57

3. 5. 4　断层的形成时代 58

3. 5. 5　断层的工程地质评价 59

3. 6　活断层 60

3. 6. 1　活断层的概念 60

3. 6. 2　活断层的特征 60

3. 6. 3　活断层的识别 61

3. 6. 4　活断层评价 62

3. 6. 5　活断层区的建筑原则 64

3. 7　地质图 64

3. 7. 1　地质图的种类 64

3. 7. 2　地质图的比例尺 65

3. 7. 3　地质条件在地质图上的表示

Ⅴ

方法 65

本章小结 66

习题 67

参考文献 68

第4 章　岩土体的工程地质特性 69

4. 1　概述 69

4. 2　土的物质组成与结构构造 70

4. 2. 1　土的固体颗粒 70

4. 2. 2　土中的水 73

4. 2. 3　土中的气体 73

4. 2. 4　土的结构和构造 74

4. 3　土的物理力学性质 75

4. 3. 1　土的实测物理性质指标 75

4. 3. 2　土的物理性质换算指标 76

4. 3. 3　土的物理性质指标换算 78

4. 3. 4　黏性土的水理性质 80

4. 3. 5　土的密实度 82

4. 3. 6　土的力学性质 84

4. 3. 7　土的透水性和毛细性 87

4. 4　土的工程地质分类 87

4. 4. 1　GB/ T 50145—2007 《土的工程

分类标准》 88

4. 4. 2　GB 50021—2001 《岩土工程勘察

规范》土的分类 89

4. 4. 3　土的野外鉴别分类 91

4. 5　特殊土的工程地质特征 92

4. 5. 1　黄土 92

4. 5. 2　软土 95

4. 5. 3　多年冻土 96

4. 5. 4　红黏土 98

4. 5. 5　膨胀土 99

4. 5. 6　盐渍土 99

4. 5. 7　填土 100

4. 5. 8　污染土 101

4. 6　岩石的物理力学性质 102

4. 6. 1　岩石的基本物理性质 102

4. 6. 2　岩石的水理性质 103

4. 6. 3　岩石的力学性质 104

4. 7　岩体的结构特征 105

4. 7. 1　结构面类型及其特征 106

4. 7. 2　结构体的类型及其特征 107

4. 7. 3　岩体结构类型划分 107

4. 8　岩体的力学性质 108

4. 9　工程岩体分类及分级 109

4. 9. 1　影响岩体工程地质性质的因素 109

4. 9. 2　GB/ T 50218—2014 《工程岩体分级标

准》分类 110

4. 9. 3　岩石质量指标(RQD) 分类 113

4. 9. 4　岩体地质力学分类(CSIR) 114

4. 9. 5　巴顿岩体质量分类(Q 分类) 116

4. 9. 6　岩体质量指标分类(RMQ 分类) 116

4. 9. 7　洞室围岩分类 116

本章小结 119

习题 119

参考文献 120

第5 章　地下水 121

5. 1　地下水的基本概念 121

5. 1. 1　岩土中的空隙 121

5. 1. 2　含水层与隔水层 122

5. 2　地下水类型及其特征 123

5. 2. 1　地下水按埋藏条件分类及其

特征 123

5. 2. 2　地下水按含水介质类型分类

及其特征 127

5. 3　地下水的性质 129

5. 3. 1　地下水的物理性质 129

5. 3. 2　地下水的化学性质 130

5. 4　地下水的补给、排泄与径流 131

5. 4. 1　地下水的补给 131

5. 4. 2　地下水的排泄 132

5. 4. 3　地下水的径流 134

5. 4. 4　地下水运动的基本规律 134

5. 5　地下水的不良地质现象 136

5. 5. 1　地下水对钢筋混凝土的腐蚀性问题

136

5. 5. 2　潜水位上升引起的工程地质问题

137

5. 5. 3　地下水位下降引起的工程地质问题

137

5. 5. 4　地下水的渗透破坏 138

5. 5. 5　地下水的浮托作用 139

5. 5. 6　承压水对基坑的作用 139

本章小结 139

习题 140

参考文献 141

第6 章　不良地质作用 142

目录

Ⅵ

6. 1　滑坡与崩塌 143

6. 1. 1　滑坡 143

6. 1. 2　崩塌 149

6. 2　泥石流 150

6. 2. 1　泥石流的基本特征 150

6. 2. 2　泥石流的形成条件 151

6. 2. 3　泥石流的分类 152

6. 2. 4　泥石流的防治 153

6. 3　地面沉降与地裂缝 153

6. 3. 1　地面沉降 153

6. 3. 2　地裂缝 155

6. 4　地面塌陷 157

6. 4. 1　采空塌陷 157

6. 4. 2　岩溶塌陷 159

6. 5　地震 161

6. 5. 1　地震的基本概念 161

6. 5. 2　地震成因类型及地震波 162

6. 5. 3　地震的震级与烈度 164

6. 5. 4　建筑工程的震害及防震原则 165

本章小结 168

习题 169

参考文献 169

第7 章　不同工程类型常见工程地质

问题 170

7. 1　工业与民用建筑工程地质问题 170

7. 1. 1　区域稳定性问题 171

7. 1. 2　地基稳定性问题 171

7. 1. 3　深基坑稳定性问题 173

7. 1. 4　建筑物配置问题 175

7. 1. 5　地下水的腐蚀性问题 175

7. 1. 6　地基的施工条件问题 175

7. 2　地下洞室工程地质问题 176

7. 2. 1　围岩的变形与破坏 176

7. 2. 2　地下洞室总体位置的选择 178

7. 2. 3　地下洞室洞口位置选择 179

7. 2. 4　地下洞室轴线位置选择 179

7. 2. 5　地下洞室特殊工程地质问题 183

7. 3　道路桥梁工程地质问题 184

7. 3. 1　道路工程地质问题 184

7. 3. 2　桥梁工程地质问题 189

7. 4　边坡工程地质问题 191

7. 4. 1　边坡的变形破坏 191

7. 4. 2　边坡稳定性问题 195

7. 5　水利水电工程地质问题 196

7. 5. 1　水坝类型及其对工程地质条件的要求

197

7. 5. 2　库岸稳定问题 199

7. 5. 3　库区浸没问题 200

7. 5. 4　库区淤积问题 201

7. 5. 5　库坝区渗漏问题 201

本章小结 202

习题 203

参考文献 203

第8 章　岩土工程勘察 204

8. 1　岩土工程勘察等级及勘察阶段划分 205

8. 1. 1　岩土工程勘察等级 205

8. 1. 2　岩土工程勘察阶段的划分 207

8. 2　岩土工程勘察方法 209

8. 3　工程地质测绘与调查 211

8. 3. 1　工程地质测绘与调查的范围、比例尺

和精度 211

8. 3. 2　工程地质测绘的内容 212

8. 3. 3　工程地质测绘的方法 214

8. 4　工程地质勘探 215

8. 4. 1　工程地质勘探的任务 215

8. 4. 2　工程地质物探 215

8. 4. 3　工程地质钻探 217

8. 4. 4　工程地质坑探 218

8. 5　现场原位测试 218

8. 5. 1　静力载荷试验 219

8. 5. 2　静力触探试验 220

8. 5. 3　圆锥动力触探 225

8. 5. 4　标准贯入试验 227

8. 6　现场检验与监测 229

8. 7　岩土工程勘察纲要 231

8. 8　岩土工程勘察成果报告 232

8. 8. 1　工程地质图的编绘 232

8. 8. 2　岩土工程勘察报告的编写 235

本章小结 239

习题 240

参考文献 240

附录 241

实验1　主要造岩矿物的鉴别 241

实验2　常见岩石的鉴别 244

实验3　地质构造鉴别与地质图阅读 2472100433B