岩石及其工程性状重庆大学工程地质课件.ppt

第2章　岩石及其工程性状2.1地球的层圈构造与岩石的形成2.2矿物2.3岩浆岩2.4沉积岩2.5变质岩及三大类岩石的相互转化2.6岩石的基本物理力学性质2.7岩石的工程性状及影响因素1 地壳是由岩石和岩体组成的。岩石是由一种或多种矿物组成的，不同的矿物和矿物组成形成了不同的岩石，地壳中有岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类岩石。本章将重点介绍地球的层圈构造，三大类岩石的形成及其各自的特点，矿物的形态和特性，三大类岩石的相互转化，岩石的基本物理力学性质以及岩石的工程性状等方面的内容。2 2.1.1地球的层圈构造地球层圈构造包括外部层圈构造和内部层圈构造。1.地球外部层圈构造2.1地球的层圈构造与岩石的形成3 大气圈：是地球以外的空间,它提供生物需要的CO2和O2,对地貌形态变化起着极大的影响。水圈：由大气圈的水蒸气凝结成降雨形成海洋和湖泊沼泽及地下水。水与地表岩石相互作用，作为最活跃的地质营力促进各种地质现象的发育。生物圈：渗透在水圈、大气圈下层和地壳表层的范围之中，对于改变地球的形态起着重要的作用。4 2.地球内部层圈构造地球的内部层圈包括：地壳、地幔、地核。5 地壳：莫霍面以上的地球表层。地壳通常为固态岩石所组成（局部有火山岩浆），包括沉积岩、岩浆岩和变质岩三大岩类。大陆地壳厚度大且呈双层结构，上层为花岗岩质层（硅铝层），下层为玄武岩质层（硅镁层）；大洋地壳厚度小，呈单层结构，以玄武岩为主。地幔：地幔是位于莫霍面之下，古登堡面之上,主要由固态物质组成。上地幔是熔融状态物质,可能是岩浆的发源地；下地幔主要是由铁镁氧化物和硫化物组成。地核：地核是地球内部古登堡面至地心的部分。根据地震波的传播特点可将地核进一步分为三层：外核(深度2898-4170km)、过渡层(4170-5155km)和内核(5155km至地心)。外核是液态的,内核是固态。地壳运动主要起因于地幔物质的对流。6 7 2.1.2三大类岩石的形成岩石是天然产出的由一种或多种矿物按一定规律组成的自然集合体，少数岩石也可包含有生物遗骸。岩石构成地壳及上地幔的固态部分，是地质作用的产物。地壳深部的液态岩浆沿地壳裂缝缓慢上升，在地壳深部形成的岩石称为深成岩浆岩，在地壳浅部形成的岩石称为浅成岩浆岩，岩浆喷出地表后冷凝形成的岩石称为喷出岩浆岩。火山灰沉积以及岩石风化以后经搬运沉积成岩作用形成的岩石称为沉积岩。岩浆岩或沉积岩经过变质作用形成的岩石称为变质岩。8 2.2矿物2.2.1矿物的分类矿物是地壳中的元素在各种地质作用下由一种或几种元素结合而成的天然单质或化合物，它是在地质作用中产生的，具有一定化学成分、结晶构造、外部形态和物理性质的天然物体。。1.按照矿物的成因分类自然界的矿物按其成因可分为三大类型：原生矿物：在成岩或成矿的时期内，从岩浆熔融体中经冷凝结晶过程中所形成的矿物，如石英、长石、辉石、角闪石、云母、橄榄石、石榴石等。次生矿物：指原生矿物遭受风化作用而形成的新矿物，如高岭石、蒙脱石、伊里石、绿泥石等；或在水溶液中析出生成的，如方解石、石膏、白云石等。变质矿物：指在变质作用过程中形成的矿物，如区域变质的结晶片岩中的蓝晶石和十字石等。9 2.按照矿物的物质成分分类自然界的各种元素可以结合成各种不同种类的矿物，而且各种矿物在地质作用下有可能相互转化的，地壳中已知的矿物有三千多种，但常见的不过二百多种。按照矿物的物质成分可分为造岩矿物和造矿矿物两大类：造岩矿物指斜长石、正长石、石英、白云母、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、石榴石等组成岩石的常见矿物。金属造矿矿物指磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿、黄铁矿和方铅矿等组成矿产的常见矿物。10 11 12 13 2.2.2矿物的形态特征1.单体矿物形态14 2.矿物集合体形态同种矿物多个单体聚集在一起的整体就是矿物集合体。显晶集合体形态有规则连生的双晶集合体，如接触双晶和穿插双晶以及不规则的粒状、块状、片状、板状、纤维状、针状、柱状、放射状、晶簇状等。其中晶簇是以岩石空洞洞壁或裂隙壁作为共同基底而生长的晶体群。隐晶和胶态集合体可以由溶液直接沉积或由胶体沉积生成。主要形态有球状、土状、结核体、鲕状、豆状、分泌体、钟乳状、笋状集合体等。15 集合体形态16 2.2.3矿物的物理性质及化学成分1．矿物的物理性质形状:指矿物的外表形状。结晶体大都呈规则的几何形状，非结晶体则呈不规则的形状。矿物的颜色:是矿物对不同波长可见光吸收程度的不同反映。它是指矿物新鲜表面呈现的颜色，取决于矿物的化学成分及其所含的杂质。按成色原因，有自色、他色、假色之分。条痕:矿物在白色无釉的瓷板上划擦时留下的粉末的颜色，称为条痕。光泽:指矿物表面反射光线的能力，它是用来鉴定矿物的重要标志之一。17 矿物光泽18 硬度：指矿物抵抗外力刻划、研磨的能力。硬度对比的标准，从软到硬依次由十种矿物组成，称之为摩氏硬度计。19 解理矿物晶体在外力作用下(如敲打、挤压等)下沿着一定方向发生破裂并裂成光滑平面的性质称为解理，这些光滑的平面称为解理面。断口矿物受外力作用，在任意方向破裂并呈各种凹凸不平的断面(如贝壳状、锯齿状等)，称为断口。相对密度矿物都有其特有的物质组成，因而各自具有不同的相对密度。其他性质除上述的矿物性质外，还有一些矿物具有独特的性质，这些性质同样是鉴定矿物的可靠依据，如导电性、磁性、弹性、挠性、脆性、放射性等等。矿物的一些简单化学性质，对于鉴定某些矿物也是十分重要的。20 21 22 2.矿物的化学成分和结晶构造矿物的化学成分和结晶构造在一定地质条件下综合反映了矿物的形态和物理性质。因此，研究矿物的化学成分和结晶构造对于鉴定矿物，利用矿物和分析矿物的形成条件等方面都是很重要的。1）地壳中元素的分布特点:含氧的矿物种占矿物总种数的80％；含硅的矿物占25％。但也有些重量百分比小的元素反而比重量百分比大的元素形成的矿物种数多。2）离子类型:惰性气体型离子、铜型离子、过渡型离子。3）晶格类型与化学键：质点有规律的排布成格子状构造是矿物晶体的共同规律。结晶构造中质点之间的作用力或者联结力称为化学键。化学键的差异对矿物物理性质有明显的影响。23 4）类质同象与同质多象类质同象是指矿物中两种或两种以上的类似质点互相替换，使矿物的化学成分和某些物理性质发生一定变化，但不改变其晶体结构的现象。同质多象是指同种化学成分的物质，在不同环境(温度、压力、介质酸碱度等)条件下，可以形成两种或两种以上结构不同，形态和性质各异的晶体的现象。24 2.2.4常见造岩矿物的鉴定抓住主要形态特征综合考虑颜色、晶形、光泽、解理、硬度考虑矿物生成条件及共生矿物工具：小钢刀、放大镜、稀盐酸、条痕色瓷板等。25 26 27 28 2.3岩浆岩2.3.1岩浆岩概念1.岩浆岩的定义岩浆岩亦称火成岩，它是由炽热的岩浆在地下或喷出地表后冷凝形成的岩石。岩浆岩按产出位置通常可分为深成岩、浅成岩和喷出岩。2.岩浆的主要化学成分岩浆（硅酸盐岩浆）的化学成分，主要是氧、硅、铝、镁、铁、钙、钠、钾、锰、钛、磷、氢等元素，称为“主要造岩元素”。其中以氧最多，约占总重量的58～65％，其次是硅。岩浆岩按SiO2的分类29 2.3.2岩浆岩的产状岩浆岩的产状，即指岩浆岩体在地壳中产出的状况，表现为岩体的形态、规模、同围岩的接触关系及其产出的地质构造环境等。1.浅成侵入岩的产状浅成岩(形成深度<3km)的产状主要有岩床、岩盆、岩盘、岩墙。2.深成侵入岩的产状深成岩(形成深度>3km)的产状包括岩株和岩基。3.喷出岩的产状喷出岩的产状决定于岩浆的成分和地形等方面特征，主要有熔岩流、熔岩被、火山锥。30 2.3.3岩浆岩的结构和构造岩浆岩的结构是指岩石中（单体）矿物的结晶程度、颗粒大小、形状以及它们的相互组合关系。1.按岩石中矿物结晶程度划分全晶质结构、半晶质结构、非晶质结构。2.按岩石中矿物颗粒的绝对大小划分显晶质结构、隐晶质结构、玻璃质结构。3.按岩石中矿物颗粒的相对大小划分等粒结构、不等粒结构、斑状结构和似斑状结构。31 岩浆岩的构造岩浆岩的构造是指（集合体）矿物在岩石中排列的顺序和填充的方式所反映出来岩石的外貌特征。32 2.3.4岩浆岩的分类33 2.3.5常见岩浆岩的特征34 35 2.4沉积岩2.4.1沉积岩的概念沉积岩是在地表和地下不太深的地方形成的地质体，它是在常温常压下，由风化作用，生物作用和某些火山作用所形成的松散沉积层，经过成岩作用形成的。36 沉积岩具有以下特点：(1)沉积岩是地质体，是在地质历史发展过程中形成的，有其自己的发生和发展历史，在空间分布上有一定的位置和规律。(2)沉积岩是在地表地质条件下形成的，因而与岩浆岩和变质岩有显著区别。(3)沉积岩是松散沉积层经成岩作用方能成岩，松散沉积层与沉积岩有质的区别。沉积岩按体积约占岩石圈(16公里厚)的5％，但在地表的分布面积很广，约占地球表面积的75％，是地表常见的岩石。37 2.4.2沉积岩的形成与物质成分沉积岩的形成一般经过了先成岩石(岩浆岩、沉积岩或变质岩)遭受风化、剥蚀破坏，破坏产物被搬运至一定场所沉积下来，再固结成岩的过程。具体经过风化作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用四个阶段。1.风化作用分为物理风化、化学风化和生物风化三类。2.搬运作用的方式有三种，即拖曳搬运、悬浮搬运和溶液搬运。3.沉积作用可分为机械沉积、化学沉积、生物和生物化学沉积三种类型。4.成岩作用主要表现在压固作用、胶结作用、重结晶作用。38 沉积岩的物质成分1.化学成分沉积岩的平均化学成分见表2-9。39 2.矿物成分沉积岩中已发现的矿物在160种以上，其中比较重要的有20余种，构成了99％以上的沉积岩物质。最常见的矿物有氧化物，硅酸盐(长石类、黏土类矿物、云母类矿物)、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等矿物，见表2-10。40 2.4.3沉积岩的结构和构造1.沉积岩的结构沉积岩的结构能反映它的成因特征，是与岩浆岩区别的重要标志。沉积岩的结构是组成岩石成分的个体颗粒形态、大小及其连接方式。沉积岩的结构按成因可分为碎屑结构、非碎屑结构（泥质结构、结晶结构和生物结构），沉积岩的结构分类及特征如下表2-11所示。41 42 岩石的结构砖红色泥岩显微图紫色粉砂质泥岩显微图深紫色泥质粉砂岩显微图青灰色钙长砂岩显微图灰白长英砂岩显微图43 44 2.沉积岩的构造沉积岩的构造，是指沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。沉积岩的构造主要是层理构造其特征见表2-12所示。层理是沉积岩在形成过程中，由于季节性气候的变化，沉积环境的改变，使先后沉积的物质在颗粒大小、形状、颜色和成分上发生相应变化，从而显示出来的成层现象。层理是沉积岩最重要的一种构造特征，是沉积岩区别于岩浆岩和变质岩的最主要的标志。45 46 2.4.4沉积岩的分类47 2.4.5常见沉积岩的特征48 49 2.5变质岩及三大类岩石的相互转化2.5.1变质岩的概念由原先存在的固体岩石(火成岩、沉积岩或早期变质岩)在岩浆作用（高温、高压、化学活动性气体）或构造作用下使得原岩在成分、结构构造方面发生改变而形成新的岩石的改造过程称为变质作用。母岩经变质作用产生的新的岩石称为变质岩。2.5.2变质作用类型根据变质作用的因素及变质岩形成条件，可将变质作用类型分为接触变质作用、区域变质作用、动力变质作用、交代变质作用、混合岩化作用，见图3-19。50 2.5.3变质岩的物质成分1.变质岩的化学成分变质岩的化学成分在相当大的程度上取决于原岩的化学成分。但是，如果变质过程中有交代作用，由于物质的带入和带出，就会使原岩的化学成分产生相应的变化。2.变质岩矿物成分变质岩是原岩受变质作用而成，因此变质岩的化学成分及矿物成分具一定的继承性，另一方面变质作用与岩浆作用、沉积作用又有所不同，所以变质岩的矿物成分又具有自己的独特性。51 2.5.4变质岩的结构和构造1.变质岩的结构变质岩的结构是指构成岩石的各矿物颗粒的大小、形状以及它们之间的相互关系。变质岩的结构有变余结构、变晶结构和碎裂结构三种。52 2.变质岩的构造变质岩的构造是鉴定变质岩主要特征，也是区别于其他岩石的特有标志。一般按成因变质岩的构造可分为片麻状构造、片状构造、板状构造、块状构造、千枚状构造五种。53 2.5.5变质岩的分类54 2.5.6常见变质岩的特征55 56 57 58 2.5.7三大类岩石的相互转化59 60 61 2.6岩石的基本物理力学性质2.6.1岩石的物理性质岩石的物理性质包括岩石重度、岩石相对密度、孔隙率。62 63 2.6.2岩石水理性质岩石水理性质系指岩石与水相互作用时所表现的性质，通常包括岩石吸水性、透水性、软化性和抗冻性等。1.岩石吸水性岩石在一定试验条件下的吸水性能称为岩石吸水性。它取决于岩石孔隙体积大小、开闭程度和分布情况。表征岩石吸水性的指标有吸水率、饱水率和饱水系数。64 65 66 5.常见岩石的物理性质和水理性质指标：67 68 2.6.3岩石的力学性质在岩体上进行工程建筑，直接影响建筑物的变形与稳定性的，是岩石的力学性质，主要是变形特性和强度特性。前者是在外力作用下岩石中的应力与应变的关系特性；后者则为岩石抵抗应力破坏作用的性能。岩石的应力与应变特性1）单向无侧限岩石抗压试验的应力与应变关系69 岩石抗压变形试验方法一般有单向逐级维持荷载法、单向单循环荷载法、单向多循环荷载法。70 2）岩石在三向压力（围压）作用下的应力应变关系71 3)岩石的蠕变72 4)岩石的松弛73 5）岩石的变形指标岩石的变形性能一般用弹性模量、变形模量和泊松比三个指标来表示。74 2.岩石的强度岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强度。岩石的强度与受力形式有关，受压变形破坏的为抗压强度；受拉变形破坏的为抗拉强度；受剪应力作用剪切破坏的为抗剪强度。1）单向无侧限岩石的抗压强度75 2)抗剪强度76 77 3）岩石的抗拉强度78 3.岩石的物理力学参数及强度之间的相互关系试验资料表明：同一种岩石，由于受力状态不同，强度值相差悬殊。各种强度间有如下的统计关系：同一种岩石一般情况下单轴抗压强度最大，抗剪强度次之，抗拉强度最小。岩石的单轴抗拉强度为单轴抗压强度的1/5～1/38；岩石的抗剪强度为单轴抗压强度的1/2～1/15。此外，岩石在长期荷载作用下的抗破坏能力，要比短时间加载下的抗破坏能力小。对于坚固岩石，长期强度约为短时强度的70%～80%；对于软质与中等坚固岩石，长期强度约为短时强度的40%～60%。岩石的物理性质、水理性质及力学性质参数(指标)是工程设计重要的基本参数。一般通过试验测定求得，表2-20中列出了一些常见完整岩石的试验结果，以供参考。79 80 2.7岩石的工程性状及影响因素2.7.1决定岩石工程性状的主要因素影响岩石工程地质性质的因素主要有矿物成分、结构、构造、水、风化作用等。81 2.7.2影响岩浆岩工程性状的主要因素1.岩浆岩的种类对工程性状的影响深成岩具结晶联结，晶粒粗大均匀，力学强度高、裂隙率小、裂隙较不发育，一般透水性弱、抗水性强。岩体大、整体稳定性好，故一般是良好的建筑物地基和天然建筑石材。值得注意的是这类岩石往往由多种矿物结晶组成，抗风化能力较差，特别是含铁镁质较多的基性岩，则更易风化破碎，故应注意对其风化程度和深度的调查研究。浅成岩中细晶质和隐晶质结构的岩石透水性小、力学强度高、抗风化性能较深成岩强，通常也是较好的建筑地基。但斑状结构岩石的透水性和力学强度变化较大，特别是脉岩类，岩体小，且穿插于不同的岩石中，易蚀变风化，使强度降低、透水性增大。喷出岩多为隐晶质或玻璃质结构，其力学强度也高，一般可以作为建筑物的地基。应注意的是其中常常具有气孔构造、流纹构造及发育有原生裂隙，透水性较大。此外，喷出岩多呈岩流状产出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基的均一性和整体稳定性影响较大。82 2.岩浆岩的结构构造对工程性状的影响岩浆岩的结构越致密，工程性状越好，反之岩浆岩的构造裂隙越发育，工程性状相对越差。3.风化程度对工程性状的影响岩浆岩的风化程度越高，工程性状越差，同一场地同种岩石，一般来说工程性状（岩石抗压强度）从好到坏的次序依次为：新鲜岩石>微风化岩石>中风化岩石>强风化岩石>全风化岩石。4.岩浆岩饱水率对工程性状的影响同一场地同种岩石裂隙和节理越发育，一般越富含水，其强度也就越低，对工程性状是不利的，但裂隙发育的玄武岩地区往往存在具有供水意义的地下水资源地。83 2.7.3影响沉积岩工程性状的主要因素1.沉积岩的种类对工程性状的影响火山碎屑岩的类型复杂，岩体结构变化较大，其中粗粒碎屑岩的工程地质性质较好，接近于岩浆岩。细粒的如凝灰岩，由细小火山灰组成，质软，水理性质甚差，为软弱岩层。沉积碎屑岩的工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分和胶结类型影响显著，如硅质基底式胶结的岩石比泥质接触式胶结的岩石强度高、裂隙率小、透水性低等。此外，碎屑的成分、粒度、级配对工程性质也有一定的影响，如石英质的砂岩和砾岩比长石质的砂岩为好。84 黏土岩和页岩的性质相近，抗压强度和抗剪强度低，受力后变形量大，浸水后易软化和泥化。若含蒙脱石成分，还具有较大的膨胀性。这两种岩石对水工建筑物地基和建筑场地边坡的稳定都极为不利，但其透水性小，可作为隔水层和防渗层。化学岩和生物化学岩抗水性弱，常具不同程度的可溶性。硅质成分化学岩的强度较高，但性脆易裂，整体性差。碳酸盐类岩石如石灰岩、白云岩等具中等强度，一般能满足结构设计要求，但存在于其中的各种不同形态的喀斯特，往往成为集中渗漏的通道，在坝址和水库的地质勘察中，应查清喀斯特的发育及分布规律。易溶的石膏、石盐等化学岩，往往以夹层或透镜体存在于其他沉积岩中，质软，浸水易溶解，常常导致地基和边坡的失稳。85 2.沉积岩的结构构造对工程性状的影响沉积岩的结构越致密，工程性状越好，反之沉积岩的构造裂隙越发育，工程性状相对越差。3.风化程度对工程性状的影响沉积岩的风化程度越高，工程性状越差，同一场地同种岩石，一般来说工程性状（岩石抗压强度）从好到坏的次序依次为：新鲜岩石>微风化岩石>中风化岩石>强风化岩石>全风化岩石。4.沉积岩饱水率对工程性状的影响同一场地同种岩石裂隙和节理越发育，一般越富含水，其强度也就越低，对工程性状是不利的，但裂隙发育的砂岩、砾岩和石灰岩地区，往往贮存有较丰富的地下水资源，一些水量较大的泉流，大多位于石灰岩分布区或其边缘部位，是重要的水源地。86 2.7.4影响变质岩工程性状的主要因素1.变质岩的种类对工程性状的影响原岩为岩浆岩的变质岩其性质与岩浆岩相似(如花岗片麻岩与花岗岩)；原岩为沉积岩的变质岩其性质与沉积岩相近(如各种片岩、千枚岩、板岩与页岩和黏土岩；石英岩、大理岩分别与石英砂岩和石灰岩相似)。变质岩的片理构造(包括板状、千枚状、片状及片麻状构造)会使岩石具有各向异性特征，工程建筑中应注意研究其在垂直及平行于片理构造方向上工程性质的变化。87 2.变质岩的结构构造对工程性状的影响变质岩的结构越致密，工程性状越好，反之变质岩的构造裂隙越发育，工程性状相对越差。3.风化程度对工程性状的影响变质岩的风化程度越高，工程性状越差，同一场地同种岩石，一般来说工程性状（岩石抗压强度）从好到坏的次序依次为：新鲜岩石>微风化岩石>中风化岩石>强风化岩石>全风化岩石。4.变质岩饱水率对工程性状的影响同一场地同种岩石裂隙和节理越发育，一般越富含水，其强度也就越低，对工程性状是不利的。变质岩中往往裂隙发育，在裂隙发育部位或较大断裂带部位，常常形成裂隙含水带，这样的地区可作为小规模的地下水源地。`88 本章小结(1)地球的外部层圈有大气圈、水圈和生物圈。地球的内部层圈包括地壳、地幔和地核。(2)矿物是组成岩石的基本物质单元，它是地壳中的元素在各种地质作用下由一种或几种元素结合而成的天然单质或化合物。矿物的形状、颜色、条痕、透明度、光泽、硬度、解理、断口、密度等是鉴别矿物的主要标志。(3)岩浆岩亦称火成岩，它是由炽热的岩浆在地下或喷出地表后冷凝形成的岩石。岩浆岩的产状可分为侵入岩岩体产状和喷出岩岩体产状两大类。(4)岩浆岩的结构是指岩石中（单体）矿物的结晶程度、颗粒大小、形状以及它们的相互组合关系。按岩石中矿物结晶程度可分为全晶质结构，半晶质结构和非晶质结构；按岩石中矿物颗粒的绝对大小可分为显晶质结构和隐晶质结构；按岩石中矿物颗粒的相对大小可分为等粒结构，不等粒结构，斑状结构和似斑状结构。89 (5)岩浆岩的构造是指（集合体）矿物在岩石中排列的顺序和填充的方式所反映出来岩石的外貌特征。岩浆岩的构造特征，主要决定于岩浆冷凝时的环境。常见的岩浆岩构造有块状构造、流纹构造、气孔构造和杏仁状构造四种。(6)沉积岩是在地表和地下不太深的地方形成的地质体，它是在常温常压下，由风化作用，生物作用和某些火山作用所形成的松散沉积层，经过成岩作用形成的。沉积岩的形成一般经过经过风化阶段、搬运阶段、沉积阶段和成岩阶段四个阶段。(7)沉积岩的结构是组成岩石成分的个体颗粒形态、大小及其连接方式。沉积岩的结构按成因可将沉积岩的结构分为碎屑结构、非碎屑结构（泥质结构、结晶结构和生物结构）。(8)沉积岩的构造，是指沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。层理是沉积岩最重要的一种构造特征，是沉积岩区别于岩浆岩和变质岩的最主要的标志。90 (9)由原先存在的固体岩石(火成岩、沉积岩或早期变质岩)在岩浆作用（高温、高压、化学活动性气体）或构造作用下使得原岩在成分、结构构造方面发生改变而形成新的岩石的改造过程称为变质作用。母岩经变质作用产生的新的岩石称为变质岩。(10)变质作用主要包括接触变质作用、区域变质作用、动力变质作用和交代变质作用。(11)变质岩的结构是指构成岩石的各矿物颗粒的大小、形状以及它们之间的相互关系。变质岩的结构有变余结构、变晶结构和碎裂结构三种。(12)变质岩的构造是鉴定变质岩主要特征，也是区别于其他岩石的特有标志。一般按成因变质岩的构造可分为片麻状构造、片状构造、板状构造、块状构造、千枚状构造五种。(13)岩石圈内的三大类岩石是完全可以互相转化的，它们之所以不断地运动、变化，完全是岩石圈自身动力作用以及岩石圈与大气圈、水圈、生物圈和地幔等圈层相互作用的缘故。在这个不断运动、变化的岩石圈内，三大类岩石一再地转化，使岩石呈现出复杂多样的变化。91 (14)描述岩石某种物理性质的数值或物理称为岩石物理性质指标。在岩体力学研究中经常应用的岩石基本物理性质指标有岩石的比重、岩石的重度及岩石的孔隙率等。(15)岩石水理性质系指岩石与水相互作用时所表现的性质，通常包括岩石吸水性、透水性、软化性和抗冻性等。(16)岩石在外力作用下要产生变形，其变形性质可分为弹性、弹塑性、塑性和脆性破坏之分。岩石抗压变形试验方法一般有单向逐级维持荷载法、单向单循环荷载法、单向多循环荷载法。(17)岩石的蠕变是指岩石在恒定应力不变的情况下岩石的变形随时间而增长的现象。岩石的蠕变实质上是岩石恒定加荷后岩石内部裂隙孔隙逐渐压密的过程。岩石的蠕变特性可以通过在岩石试件上加一恒定荷载，观测其变形随时间的发展状况，即蠕变试验来研究。(18)岩石的松弛是指当岩石保持应变恒定时，应力随着时间的延长而降低的现象。92 (19)岩石的变形性能一般用弹性模量、变形模量和泊松比三个指标来表示。(20)岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强度。岩石的强度与受力形式有关，受压变形破坏的为抗压强度；受拉变形破坏的为抗拉强度；受剪应力作用剪切破坏的为抗剪强度。(21)试验资料表明，同一种岩石，由于受力状态不同，强度值相差悬殊。各种强度间有如下的统计关系：同一种岩石一般情况下单轴抗压强度最大，抗剪强度次之，抗拉强度最小。岩石的单轴抗拉强度为单轴抗压强度的1/5～1/38；岩石的抗剪强度为单轴抗压强度的1/2～1/15。(22)岩石作为建筑物地基或岩体和建筑材料，在应用时，必须注意影响其物理力学性质变化的因素。影响的因素是多方面的，主要的有两方面：一是形成岩石的组成成分、结构与构造及成因等；二是风化和水等外部因素的影响。93 思考题[1]地球的内圈和外圈各分为哪三圈？各圈层的性质如何？各有哪些特点？[2]矿物的定义是什么？矿物如何进行分类？常见的造岩矿物和造矿矿物有哪些？常见的原生矿物和次生矿物有哪些？[3]矿物的主要物理性质有哪些？如何根据矿物的性质进行标本识别？[4]岩浆岩是怎样形成的？可分为哪几种类型？岩浆岩常见的矿物成分有哪些？岩浆岩的结构、构造特征是什么？岩浆岩的代表性岩石有哪些？[5]沉积岩是怎样形成的？可分为哪几种类型？沉积岩常见的矿物成分有哪些？沉积岩的结构、构造特征是什么？沉积岩的代表性岩石有哪些？[6]什么是变质作用？变质作用有哪些类型？变质岩的主要矿物组成、结构、构造特征是什么？变质岩的代表性岩石有哪些？94 [7]三大类岩石在物质组成、结构、构造上的异同有哪些？岩石标本的鉴定方法是怎样的？如何对三大类岩石进行鉴定？三大类岩石是如何相互转化的？[8]岩石的容重、比重、密度、孔隙率、孔隙比的含义是什么？如何计算？[9]岩石的水理性质通常包括哪些？岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性分别指什么？怎样来表示？[10]岩石的力学性质包括哪些内容？岩石的应力应变关系有何特点？分为哪几个阶段？岩石的破坏方式有哪些？[11]什么是岩石的蠕变和松弛？[12]岩石的抗压强度、抗剪强度和抗拉强度是如何表示的？各有怎样的破坏形式？[13]影响岩石工程地质性质的因素有哪些？岩浆岩、沉积岩和变质岩的工程地质性质如何评价？95