成都理工大学水文与工程地质学期末试题

工程地质勘查的主要任务是：（1）阐明建筑地区的工程地质条件，指出对建筑有利和不利的因素（2）论证建筑物所存在的工程地质问题，进行定性和定量的评价，做出确切结论（3）选择地质条件优良的建筑场地，并由工程地质条件对建筑物配置提出建议（4）研究建筑物建后对地质环境的影响，预测其发展演化趋势，提出利用和保护地质环境的对策和措施（5）由选定地点工程地质条件和存在的工程地质问题，提出有关建筑物的类型，结构和施工方法的合理建议，保证建筑物的正常施工和使用所应注意的地质要求（6）拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。

工程地质条件(名词解释)：与工程建设有关的地质因素的综合，或是工程建筑物所在地质环境的各项因素。

包括岩土类型及其工程性质，地质构造，水文地质，工程动力地质作用和天然建筑材料等方面。

工程地质问题：工程地质条件与工程建筑物之间所存在的问题和矛盾。

工程地质条件是自然界客观存在的，能否适应工程建设的需要，一定要联系工程建筑物的类型，结构和规模。

优良的工程地质条件能适应建筑物的要求，对它的安全，经济和正常使用方面不会造成应先或损害。

工程地质问题复杂性（地基承载力和变形问题、围岩稳定性、才坑边坡的稳定性、坝基渗漏和渗透稳定性、坝基抗滑稳定性和坝座抗滑稳定）第一篇：岩土工程地质性质研究。

岩土的成因类型，岩石矿物学特征，组成成分，结构和构造，他们的物理性质和力学性质，岩土工程分类。

不良性质的改善和处理第二篇：工程动力地质作用研究，与工程建设关系较密切的工程动力地质作用，他们的形成机制，发展演化规律，时空分布特点，可能产生的工程地质问题以及防治措施第三篇工程地质勘查：工程地质勘查的各种方法和手段的原理，适用条件，工业与民用建筑，地下建筑和水利水电工程对地质条件的要求，主要工程地质问题的分析论证，以及工程地质勘查工作的布置原则，工作量安排，各勘查阶段所要求的地质成果岩石：矿物的集合体。

岩体：地质历史过程中形成的，具有一定的岩石成分和一定结构，并赋存于一定地应力状态的地质环境中的地质体。

长期经受建造和改造地质作用，发育结构面，具有明显不连续，非均质，各向异性。

具一定结构。

土：地壳表面最主要的组成物质，是岩石圈表层在漫长的地质年代里，经受各种复杂的地质作用所形成的松软物质。

由固体颗粒以及颗粒间孔隙中的水和气体组成的一个多相，分散，多孔的系统土体：由性质各异、厚薄不等的若干土层，以特定的上下次序组合在一起，与工程建筑的安全，经济和正常使用的土层组合体。

粒径和粒组划分：划分的土的粒径在一定区段内，成分性质像是的土粒组别。

级配：土的粒度成分，土中各个粒组的相对百分含量，通常用各粒组占土粒总质量的百分数表示。

累计曲线图（P8）：以土粒粒径为横坐标，以粒组累积百分含量为纵坐标，在直角坐标系中表示两者关系的曲线图。

其曲线形态可大致判断土的均匀程度。

陡。

颗粒大小相差不多，土粒均匀，级配不良。

反之，大小悬殊，不均匀，级配良好。

有效粒径d10为累积曲线上含量为10%对应的粒径。

大体与该土透水性相同的均粒土的颗粒直径。

平均粒径d50、限制粒径d60不均匀系数：Cu=d60/d10越大，不均匀，累积曲线平缓。

曲率系数：Cc=d30^2/(d10*d60)累积曲线弯曲情况，1≤Cc≤3.级配良好。

区间之外，级配不良粘土矿物：有原生硅酸盐类经水解作用形成的次生硅酸盐矿物。

具有层状或链状晶体结构，外形多为片状，含有不同数量的水。

有蒙脱石、伊利石、高岭石土中的水：矿物成分水（结构水[OH]-、结晶水·5H2O、沸石水·nH2O）孔隙中的水：液态（结合水（强结合水、弱结合水=薄膜水）、毛细水、重力水=自由水）、固态（冰）、气态（水汽）土的结构：组成土的土粒大小，形状，表面特征，土粒间的连接关系和土粒的排列情况。

土粒间的连接关系：结合水连接、毛细水连接、胶结连接、冰连接土的构造：在一定土体中，结构相对均一的土层单元体的形态和组合特征。

包括土层单元的大小，形状，排列和相互关系等方面。

结构面=层面：单元体的分界面土粒密度ρs：固体（s=solid）颗粒的质量与其体积之比=单位体积土粒的质量。

取决于矿物成分，与土的孔隙情况和含水多少无关ρs=ms/Vs；土的密度：土的总质量和总体积之比。

单位体积土的质量天然密度：单位体积土的质量。

取决于土的矿物成分、孔隙和含水情况ρ=m/V；（ms+mw）/（Vs+Vv）干密度：土的孔隙中完全没有水（w=water）的时候的密度，单位体积干（d=dry）土的质量。

取决于土的矿物成分和孔隙性。

值越大越密实ρd=ms/V饱和（sat=saturate）密度：土的孔隙完全被水充满时的密度。

土孔隙中全部充满液态水的单位体积土的质量。

土的密度中的最大值。

ρsat=（ms+Vv*ρw）/V含水率：土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比。

含水率越大土中水分越多。

w=mw/ms*100%饱和含水率：土的孔隙中全部充满水的含水率wsat=（Vv*ρw）/ms*100%既反映土中孔隙充满水的含水特性又能反映土的孔隙率大小。

饱和度：土的饱和度是土中的水的体积与孔隙体积的百分比值，孔隙中的水的填充程度。

Sr=Vw/Vr*100%土的孔隙率：土中孔隙总体积与土的总体积比。

也是孔隙度n=Vv/V*100%孔隙比：土中孔隙总体积与土中固体颗粒总体积的比值。

小数表示e=Vv/Vs两者关系为：n=e/（1+e）*100%；e=n/(1-n)塑性指数：粘性土的液（L=liquid）限和塑（P=plastic）限之差，土处在可塑状态的含水率变化范围内Ip=wL-wp。

粘粒含量越高、颗粒越细、亲水性强、塑性指数越大液性指数：细粒土的天然含水率和塑限的差值与液限和塑限差值之比IL=（w-wp）/（wL-wp）=（w-wp）/Ip：表征细粒土在天然状态下的稠度状态。

天然含水率小于等于塑限时：IL≤0；土坚硬;IL>1;土处于流动状态；塑限和液限之间；0<IL≤1；可塑状态。

稠度反应土层的强度和压缩性土的透水性：水在土孔隙中渗透流动的性能。

水在天然土层中以层流形式运动，服从达西定律。

如粗粒土，孔隙大，连通性好，透水能力强，水为层流达西定律：v=KI(v=渗透速度；K=渗透系数；I=水力坡度)渗透速度：通过过水面的地下水流量与垂直水流的过水断面面积比值。

单位时间通过单位截面的水量土的压缩性：土在压力作用下体积压缩变小的性能。

压缩定律：压缩曲线：孔隙比（纵坐标）与压力（横）的关系曲线特点：压力小时，曲线陡，压力增加，曲线变缓。

压力增量不变，压缩变形的增量是递减的（因：在侧限条件下进行压缩，开始土结构疏松，孔隙中的水和气体易被挤出，土粒靠拢，压缩量相对较大，随压力增加，土结构密实，孔隙中的水和气体不易被挤出。

土颗粒靠较难。

压缩量变小）。

压缩曲线的形状与土样的成分，结构，状态以及受力历史有关，高压缩性土的压缩曲线较陡，低压缩较缓，原状土有结构连接，压缩性小，曲线平缓，扰动土结构破坏，压缩性大，曲线陡。

同一种土因含水量和受力历史不同，曲线形态会不一样。

压密定律：α=tanα=(e1-e2)/(p2-1)；e为曲线上一点的孔隙比。

ρ为曲线上相对应点的压力。

表明压力变化范围不大时，孔隙比的变化与压力的变化成正比。

α是比例系数，压缩系数。

单位为Mpa-1.α越大，土的压缩性变量越大。

判断标准：低压缩性土：α1-2<0.1Mpa-1中压缩性土：0.1Mpa-1≤α1-2<0.5Mpa-1高压缩性土：0.5Mpa-1≤α1-2压缩模量Es：土在有侧限条件受压时，在受压方向上的应力σ与相应的应变ζ之间的比值Es=σz/ζz；σz=p2-p1;ζz=(e1-e2)/(1+e1)Es=(1+e1)/α;α为压力从p1增加p2时的压缩定律，e1为压力p1的孔隙比工程上用p1=0.1MPa，p2=0.2MPa。

的压缩模量评价：低压缩性土：Es>15MPa中压缩性土：4MPa<Es≤15MPa高压缩性土：Es≤5MPa土的抗剪性：土抵抗剪切破坏的极限强度库伦定律：直剪实验法：土放在上下两部分可以错动的金属盒内，上固定，下可以水平滑动。

通过传压板在土样上施加法向压力P。

法向应力σ=P/F （F横截面积）。

然后下盒施加水平剪切。

当剪切力增加至T时，发生剪切破坏，剪应力τ=T/F。

土样在该法向压应力作用下的抗剪强度τf。

同一种土样，在不同的法向压力下，其抗剪强度不同，压应力越大，抗剪强度也越大，用可以在法向压应力为横坐标以抗剪强度为纵坐标的自然数直角坐标系中等到τf-σ曲线在建筑物的荷载（0.1-0.6MPa）作用下，两者关系曲线近似直线。

距离土和粗粒土的抗剪强度曲线为过原点的直线。

τf=σtanφ（φ内摩擦角）细粒土的抗剪曲线在纵坐标上有截距C的近似直线τf=σtanφ+Cτf土的抗剪强度（MPa）σ剪切面上的法向压力φ土的内摩擦角C 土的内聚力（MPa）库伦公式反映了土的抗剪性规律，巨粒土和粗粒土的抗剪强度决定于与法向压应力成正比的内摩擦角，而细粒土的抗剪强度由两部分组成，一是法向压力成正比的内摩擦角，另一个是与法向压力无关的内聚力。

巨粒土和粗粒土的抗剪强度与内摩擦角的正切成正比，内摩擦角与组成土的矿物性质和土的密度有关。

矿物越坚硬，颗粒越粗，表面越粗糙，棱角越多，内摩擦角越大。

土的密度越高，内摩擦角也越大。

如砂土粒径减小，φ减小。

松散到密实φ增大。

细粒土的抗剪强度由内摩擦力和内聚力组成，而且以内聚力为主。

细粒土中粘粒含量越高，土粒间的连接越强，内聚力越大，内摩擦角越小，抗剪强度可能增大。

细粒土的液性指数越大，天然含水率越高，土的连接强度越低，抗剪强度越小。

扰动土，几乎没有抗剪强度。

细粒土密度越大，抗剪强度越大。

如：细粒土中粒度变小，φ增大，C减小；液性指数增大，φ减小。

C减小土的击实性：满足建筑物的稳定性要求，需夯实和碾压方法使填土密实，土的密度增大，强度增高，变形减小，透水性降低的性能。

最优含水率：在某一击实功的作用下，当含水率较低时，随含水率的增加，土的干密度有所增加，但当含水率较高时，随着含水率的增加，击实土的干密度反而降低。

在ρd-w曲线上有一峰值，此点所对应的干密度为最大干密度ρdmax，与之相对应的含水率为土的最优含水率wop。

当压实土料的含水率为最优含水率时，土的压实效果最佳，土的饱和度都达不到100%，击实曲线都位于饱和曲线的左边，最佳击实效果为饱和度80%左右土的最优含水率与击实功（击锤重，击锤落距和锤击数的乘积）的大小有关，改变击实功，曲线的基本形态不变，位置随击实功的增大，曲线向左上方移动，说明较大的击实功在较小的含水率的情况下，获得较大的最大干密度，易克服粒间引力。