文档内容
1.2 矿业工程地质和水文地质
每年分值2-3分，多数年份每年1分，偶尔涉及案例题，包括四目、17页内容：
1.2.1 矿山地质条件分析与应用
1.2.2 围岩的工程分类
1.2.3 地质构造及其对矿山工程的影响
1.2.4 矿山工程水文地质条件分析与应用1.2.1 矿山地质条件分析与应用
考点一 岩石分类及其主要特性
岩石按其形成原因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。石膏、煤炭、石墨、石油常生成于沉积岩形成过程
中，多种金属矿和有色金属矿是通过岩浆活动或变质后形成。
1）沉积岩： 通常以层状形式分布，具有明显的层理性。主要构造是层理构造、层面构造，另外
还有化学成因构造（结核、缝合线等）和
生物成因构造（化石等）。沉积岩根据组成成分、结构、构造和形成条件不同，可分为碎屑岩类（如砾岩、角砾岩、砂岩、粉砂岩）、黏
土岩类（如泥岩、页岩）、化学岩及生物化学岩类（如石灰岩、白云岩、硅质岩、泥灰岩等）。
碎屑岩类沉积岩的性质主要取决于胶结成分，钙质胶结的强度中等且可溶，泥质胶结的强度低，易湿软，易风
化
黏土岩类沉积岩遇水后极易泥化而容易有塑性变形，甚至吸水膨胀。
化学岩及生物化学岩类沉积岩有不同的溶解性。
2）岩浆岩： 喷出地表冷凝的称喷出岩，在地表下冷凝的称侵入岩。
岩浆岩通常具有均质且各向同性的特性（除部分喷出类岩石），力学性能指标通常也比较高，其中以深成岩的
强度和抗风化能力最高，然后依次是浅成岩、火山喷出岩。
3）变质岩
变质矿物是鉴别变质岩的重要标志，只要含有变质矿物的岩石就是变质岩。
变质岩的结构主要有变余结构、变晶结构、碎裂结构。
常见的构造有片理构造（又细分为片麻状、片状、千枚状和板状构造）和块状构造。有：（1）千枚岩；（2）
片岩；（3）片麻岩；（4）板岩；（5）大理岩；
独：（6）石英岩：强度很高，抵抗风化的能力很强，是良好的建筑石料，但硬度很高，开采加工困难。
考点二、岩石的工程地质性质1）岩石的主要物理性质
（1）重量：用相对密度和重度两个指标表示。
重度大，说明结构致密，孔隙性小，强度和稳定性较高。
（2）孔隙性：常用孔隙率表示。
孔隙率即岩石中孔隙总体积与包括孔隙在内的岩石总体积之比。岩石随着孔隙率的增大，其透水性增大，强度
降低。
2）岩石的水理性质
通常包括岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性等
其中：（4）抗冻性：主要取决于岩石张开型孔隙的发育程度、亲水性和可溶性矿物含量及矿物颗粒间联结强度
3）岩石的力学性质
（1）岩石的强度特性
分为抗压强度、抗拉强度和抗剪强度。岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。
（2）岩石的变形特性
基本指标是岩石弹性模量和泊松比。
岩石的弹性模量越大，变形越小；
泊松比越大，岩石受力作用后的横向变形越大。
岩石在断裂的瞬间，其压缩过程中所积蓄的能量会突然释放，造成岩石爆裂和冲击荷载，是地下岩爆等突发性
灾害的基本原因。
考点三、土的物理力学性质及工程性质
1.土的分类 2025变化大、简化
土具有碎散性、三相性（固相、液相和气相）及自然变异性三个基本恃征
土的分类方法很多，按颗粒级配和塑性指数可将土分为碎石土、砂土、粉土和黏性土
黏性土：塑性指数大于10的土。按塑性指数可分为黏土和粉质黏土。
特殊土：包括软土、湿陷性黄土、红黏土、膨胀土、多年冻土、盐渍土等。
2）土的物理性质与水理性质
（1）土的物理性质
包括土的重量、含水性及孔隙性等。
土的重量常用土粒相对密度或土的密度来衡量。
土的孔隙性常用孔隙比和孔隙率衡量。土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比。
孔隙比大于1.0的土是疏松的高压缩土。
孔隙率是土中孔隙体积与土体体积（总）之比。（考过）
（2）土的水理性质
①黏性土的稠度：即软硬程度
塑性指数：塑性指数越大，表示土处于塑性状态的含水量范围越大。液性指数：液性指数越大，则土中天然含水量越高，土质越软。
②黏性土的抗水性：包括土的膨胀性、收缩性和崩解性。
③土的渗透性和毛细性
3）土的力学性质：抗剪性和压缩性和休止角。
4）一般土的工程性质
（1）碎石类土：具有孔隙大、透水性强、压缩性低、抗剪强度大的特点，透水性强，常使基坑涌水较大，井筒
渗漏。
（2）砂类土：具有透水性强、压缩性低、压缩速度快、内摩擦角较大、抗剪强度较高等，但可能产生涌水或渗
漏。
（3）黏性土：压缩速度小，压缩量大，抗剪强度主要取决于凝聚力，内摩擦角较小。
（4）特殊土 2025年简化
软土：普遍具有含水量大、持水性高、孔隙比大、渗透性低、压缩性高、强度及长期强度低及较显著的触变性
和蠕变性等共同特点。软土地基的不均匀沉降，是造成建筑物开裂损坏或严重影响使用等工程事故的主要原因
黄土与湿陷性黄土：湿陷性是黄土作为特殊性土类最为突出的工程地质特性
膨胀土：具有强烈的吸水膨胀和失水收缩的特性，往往会造成坡地建筑场地崩塌、滑坡、地裂等严重的不稳定
情形。矿井采用冻结法施工通过膨胀土层时，须采取特殊施工措施
红黏土：具有高塑性、天然含水量高、孔隙比大等特性。一般呈现较高的强度和较低的压缩性，不具湿陷性。
红黏土强度一般随深度增加而大幅降低。
习题演练
往年真题：关于膨胀土性质的说法，正确的是（ ）。
A.天然条件下含水量较高，强度较低
B.受水浸湿后自由膨胀量较大
C.影响变形的主要因素是碳酸钙的含量
D.变形通常与温度无关
答案：B
解析：膨胀土强度较高，A错误，自由膨胀量一般超过40%，B正确；影响因素包括土的黏粒含量、蒙脱石含量和
天然含水量等，碳酸钙是岩石的主要成分，C错误
1.2.2 围岩的工程分类
考点一 岩体与围岩基本概念
岩体是指具有一定的结构并赋存于一定的地质环境中的地质体。矿业工程中由于采掘工作等导致岩体原有的应力平衡状态发生变化，造成开挖空间周围的应力重新分布，开挖
空间周围应力状态发生改变的那部分岩体，工程上称为围岩。
考点二 岩体结构类型及工程地质特性
1）岩体结构特征
包括结构面和结构体两个要素。
结构面如层面、节理、裂隙、断层等。
结构体常见的有块状、柱状、板状、锥状、菱面体等。
2）岩体结构的类型及其工程地质特性
岩体结构是指岩体中结构面与结构体在空间上的组合方式。
岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构及散体结构。
（1）整体块状结构：整体强度高，承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力较强。是较理想的各类工程建筑地
基、边坡岩体及硐室围岩。
（2）层状结构岩体：变形模量和承载能力较强。一般沿层面方向的抗剪强度明显低于垂直层面的方向的抗剪强
度。
（3）碎裂结构岩体：节理、裂隙发育，其中镶嵌结构尚具较高的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好；而
层状碎裂结构和碎裂结构岩体承载力均不高，工程地质性质较差。
（4）散体结构岩体：节理、裂隙很发育，十分破碎
考点三 影响岩体力学性质的因素
影响岩体力学性质的基本因素为岩石力学性质、结构面力学性质及岩体的赋存环境因素，赋存环境因素主要为
地下水和地应力的作用。
1）地应力对岩体力学性质的影响
地应力主要由自重应力和构造应力组成，有时还存在流体应力和温差应力。
自重应力与地层深度成正比，可以有计算值。
构造应力一般可分析其应力大致方向，但目前还不能确定其大小。
（1）地应力影响岩体的承载能力。对岩体形成的围压越大，其承载能力越大。
井巷越深，承受的压力就越大，围岩破碎的情况也越严重。
构造应力一般以水平应力为主。
（2）地应力影响岩体的变形和破坏机制。许多低围压下呈脆性破坏的岩石在高围压下呈塑性变形。
（3）地应力影响岩体中的应力传播的法则。地应力可以使不连续变形的岩体转化为连续变形的岩体。
2）地下水对岩体力学性质的影响
影响可分为物理作用、化学作用和力学作用。
（1）物理作用主要是软化、分割、润滑、泥化、冻融等，
（2）化学作用主要是指地下水与岩体之间的离子交换、溶解作用（岩溶）、水化作用（膨胀）、水解作用、溶
蚀作用等（3）力学作用主要通过孔隙静水压力和孔隙动水压力作用对岩体的力学性质施加影响。前者减小岩体的有效应
力而降低岩体的强度，后者对岩体产生切向的推力以降低岩体的抗剪强度
岩溶是指地表水和地下水对可溶性岩石的长期溶蚀作用
岩溶对建（构）筑物及井巷工程稳定性和安全性有很大影响，施工时应制定截流、防渗、堵漏或疏排措施。
对塌陷或浅埋溶洞宜采用挖填夯实法、跨越法、充填法、垫层法进行处理；
对深埋溶洞宜采用注浆法、桩基法、充填法进行处理；
对于井巷工程需要穿过溶洞，因埋藏较深，应加强巷道支护，提前做好探放水工作，宜采用注浆法处理。
考点四 围岩稳定状态
最能描述围岩稳定状态的参数是围岩稳定时间的长短。
考点五 围岩稳定性的影响因素
考虑对围岩稳定状态影响因素主要有硐室（巷道）的跨度，如《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》以
5～10m和5m的毛硐跨度衡量。
详细的分类还考虑了围岩破碎程度，围岩应力大小等
考点六 常用岩体工程分类
两个国标：（1）《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》
（2）《煤矿井巷工程施工标准》
注意：了解为主，都分为五级，注意熟悉“Ⅲ”级：毛硐 跨度5～10m时围岩能维持一个月以上的稳定，主要出
现局部掉块和塌落。
数字越大，稳定性越差
按围岩稳定状况分为5级（或5类），
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级属于中等稳定以上岩层，Ⅳ、Ⅴ级属于稳定性较差或不稳定。
注意，在一些案例题中，若述及围岩为中等稳定岩层，则该巷道掘进不需要临时支护。
Ⅰ级：强稳定岩层，如：玄武岩、石英岩、石英质砂岩、奥陶纪石灰岩、茅口灰岩
Ⅱ级： 稳定岩层，如：砾岩、胶结好的砂岩、石灰岩
Ⅲ级：中等稳定岩层，如：砂岩、砂质泥岩、粉砂岩、石灰岩等
Ⅳ级：弱稳定岩层，如泥岩、胶结不好的砂岩、煤等
Ⅴ级：不稳定岩层，如泥岩、软质灰岩、破碎砂岩等
下列地应力对岩体力学性质的影响说法，正确的是（ ）。
A.地应力包括自重应力和构造应力两部分
B.构造应力与地层深度成正比，可以有计算值
C.地应力对岩体形成的围压越大，其承载能力越大
D.自重应力一般以水平应力为主
答案：C解析：地应力主要由自重应力和构造应力组成，有时还存在流体应力和温差应力。自重应力与地层深度成正
比，可以有计算值。构造应力一般以水平应力为主
