《矿井工程地质》PPT课件

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1、第九章矿井工程地质第一节岩土工程地质性质第二节潜蚀与流砂第三节滑坡及斜坡的稳定性第四节地下巷道稳定性简介第一节岩石工程地质性质一、土的组成土是岩石风化破坏后，再经搬运、沉积而形成的松散沉积物。在一般情况下，土不是由单一物质组成的，而是由固体（矿物和岩石碎屑为主）、液体（水为主）和气体（空气为主）三部分组成。岩土是坚硬、半坚硬岩石和松软土层的总称。由于岩石和土层的成因、组成、埋藏条件和周围地质环境的不同，它们的工程地质性质也是复杂多样的。许多不良的工程地质条件对建井和巷道施工影响很大，稍有不慎，会给国家造成巨大损失。例，华北某矿风井，开始采用板桩法施工，遇到流砂和卵石层，无法通过，使井筒报废。又

2、如，安徽某矿使用震动沉井法施工，出现大量涌砂现象，井筒周围地面下沉，井壁侧压增大，把井筒挤环。还有的矿井出现井架歪斜、机器基础下沉、巷道底鼓等。这些现象的发生主要是当地的岩土层的工程地质条件不好和施工方法不当。土的固体颗粒组成固体颗粒的矿物：原生矿物次生矿物原生矿物：岩浆岩中原有的矿物，在土中的原生矿物碎屑主要有石英、长石和云母。次生矿物：原生矿物经过化学风化后生成的新矿物。它们的性质和特征完全不同于原生矿物，土中的次生矿物主要是粘土矿物如高岭石、蒙脱石、伊利石等。大块碎石类土（碎石、卵石等）常常是由多矿物成分的岩石碎屑所组成。随着分散度的增加（颗粒变细），砂类上的颗粒通常是由比较稳定的原生矿

3、物所组成，其中主要矿物为石英，其次为长石和云母。在电子显微镜下，粘土矿物常呈鳞片状、粒状或针状晶体，其结晶格子的特点是呈层状构造。蒙脱石的层状晶格之间的联系很弱，能吸收大量的水（层间水nH2O）而其晶体格架并不破坏。因此，蒙脱石浸水后体积膨胀甚剧，而干燥失水后又剧烈收缩，所以这种土的工程地质条件较坏；高岭土的层状晶格结合得比较牢固，故呈较大的颗粒。由高岭土形成的粘土层，工程地质条件较好。伊利石的性质及水云母形成的粘土层的工程地质条件则界于两者之间。土的固体成分中还有有机质。它们由生物活动或生物残骸分解形成，其中主要的是泥炭及腐植质。有机质都是亲水的，即容易和水互相作用。有机质的存在，能增强土的

4、吸水性、可塑性、膨胀性、压缩性，降低速水性等。这些性质对工程建筑是不利的。有机质的含量及分散度愈高，对土的性质影响就愈大。土中的水土中水对土的性质影响很大，特别是粘性土。一般土中的水可分为结晶水、结合水和自由水三种。结晶水：它存在于矿物晶格内部，构成矿物的一部分。这种水不移动，只有在较高的温度下才能脱离晶格。如石膏（CaSO3·2H2O）中的结晶水；结合水：水分子是偶极体，就是具有电荷相反的两极。因此，由于静电吸引作用，带有电荷的土粒便能吸引水分，而在颗粒表面形成结合水。根据结合的牢固程度，又可以分为强结合水与弱结合水两种；自由水：这部分水处于静电吸引力以外，它的运动受重力控制，能传递静水压力

5、。自由水位于地下水位以上受到毛细管作用的毛细水；位于地下水位以下的是重力水；自由水是毛细水与重力水的总和。土中的气体土中的气体存在于孔隙未被水所占据的地方。在地下水位以下的土，一般不含或只含少量气体。与大气相通的气体，对土的性质影响不大，在土受压时，能很快逸出。若气体是封闭的气泡，则受压时不易排出，就会增加土的弹性与压缩性，透水性亦减弱。二、土的物理性质指标土是由固体、液体、气体工部分组成，一般称三相组成。土中三相组成的比例关系，反映着土的物理性质：干燥或潮湿、疏松或紧密、流态或固态、稳定或不稳定、承载力的大小等。这三相组成的比例关系就是土的物理性质指标，它对评价土的工程地质性质具有重要意义。

6、物理性质指标容重：是保持天然结构的土的单位体积重量；干容重：指保持天然结构，完全不含水分的土的单位体积重量；饱和容重：是土中孔隙完全被水充满时土的容重。比重：土粒的比重是指土粒的重量与其同体积4℃时水的重量之比；土的比重是计算上的孔隙度、压缩系数的重要指标之一。含水量：是土中水的重量与干上重量之比，一般用百分率表示；土的含水量对土的工程地质性质影响很大，尤其是粘性土。土的孔隙率、孔隙比、饱和度孔隙率（或称孔隙度）：土中的孔隙体积与土的总体积之比；孔隙比：土中孔隙体积与土粒体积之比，常用小数表示；饱和度：主孔隙中水的体积与孔隙体积之比。表示粘土特征的指标液限、塑限和塑性指标由固态转变为可塑状态时

7、的界限含水量；由可塑状态转变为流动状态时的界限含水量；液限与塑限的差为塑性指标。液性指标：确定天然状态时土的软硬程度坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑。土的膨胀：粘土层遇水后，其结构内部常引起向外扩张的趋势，致使体积增加。碎土类土粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50%的土。漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾；三、土的工程地质分类砂类土粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50%的土。砾砂、粗砂、中砂、细