工程地質(zhì)復(fù)習(xí)

1、第一章1. 工程地質(zhì)學(xué)：介于地學(xué)和工程學(xué)之間的一門邊緣交叉學(xué)科，它研究土木工程中的地質(zhì)問題，也就是研究在工程建筑設(shè)計、施工和運營的實施過程中合理地處理和正確地使用自然地質(zhì)條件和改造不良地質(zhì)條件等地質(zhì)問題。2. 工程地質(zhì)條件：地形和地貌條件地質(zhì)構(gòu)造特征巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)水文地質(zhì)條件自然地質(zhì)作用及巖土體地應(yīng)力態(tài)第四章1.粒度成分（顆粒級配）：土粒大小及其組成情況，通常以土中各個粒組的相對含量（各粒組占土?？偭康陌俜謹?shù)）來表示，稱為土的2. 土粒粒組的劃分3. 土的三相比例指標(biāo)4. 界限含水量：黏性土由一種稠度態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)5. 塑限IP：從半固態(tài)過渡到稠塑態(tài)的塑限含水率Wp(也稱塑性下限)IP

2、表示土處于可塑狀態(tài)的含水量范圍大小。它與顆粒粗細、礦物成分和水中離子成分的濃度有關(guān)。土顆粒越細且含量越多，則比表面越大，土的結(jié)合水含量越高，IP越大。當(dāng)水中高價陽離子濃度增加時，土粒表面吸附的反離子層厚度變薄,結(jié)合水含量相應(yīng)減少，IP也??；反之，IP變大。液限IL：從黏性態(tài)過渡到黏流態(tài)的液限含水率WL(也稱塑性上限)6. 壓縮性：地基土在壓力作用下體積減小的特性稱為土的壓縮性。土體積縮小包括兩個方面：土中水、氣從孔隙中排出，使孔隙體積減??；土顆粒本身、土中水及封閉在土中的氣體被壓縮（很小可忽略不計）。7. 摩擦強度：決定于剪切面上的正應(yīng)力和土的內(nèi)摩擦角。包括有：滑動摩擦：由顆粒之間發(fā)生滑動時顆

3、粒接觸面粗糙不平所引起，與顆粒的形狀，礦物組成，級配等因素有關(guān)咬合摩擦：是指相鄰顆粒對于相對移動的約束作用當(dāng)發(fā)生剪切破壞時，相互咬合著的顆粒A必須抬起，跨越相鄰顆粒B，或在尖角處被剪斷（C），才能移動土體中的顆粒重新排列，也會消耗能量影響因數(shù)：1密實度 2粒徑級配 3顆粒的礦物成分 4粒徑的形狀F5黏土顆粒表面的吸附水膜8.黃土（濕陷性）A定義：黃土是第四紀干旱和半干旱氣候條件下形成的一種特殊沉積物。顏色多呈黃色、淺灰黃色或褐黃色。B基本特征（1）顆粒粒度：以粉土粒（其中尤以粗粉土粒，粒徑為0.050.01mm）為主，占6070，粒度大小均勻；其次為黏土，一般僅占10%20%。（2）易溶鹽含量

4、高，碳酸鹽類占1030，其次為氯化物和硫化物。（3）質(zhì)地均一，結(jié)構(gòu)松散，孔隙比大，一般在1.0左右，且具有肉眼可見的大孔隙。（4）含水量小，一般僅為8%20%。（5）垂直節(jié)理發(fā)育，常呈現(xiàn)直立的天然邊坡。（6）具濕陷性（指土在自重壓力作用下或自重壓力和附加壓力綜合作用下，受水浸濕后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著附加下陷的特征）C工程地質(zhì)問題（1）黃土的濕陷性：地表局部匯水溶解（化學(xué)）潛蝕碟形洼地（2）黃土陷穴：地下水潛蝕地下洞穴塌陷（形成于地下水水力梯度大的地方）。 黃土洞穴對路基、路面的破壞D濕陷性黃土的土質(zhì)改良根本原則：破壞土的大孔結(jié)構(gòu)，改善土的工程性質(zhì)，消除或減少地基的濕陷變形，防止水浸入建筑

5、物地基。（1）重錘表層夯實：一般采用2.53.0t的重錘，落距4.04.5m，可消除地下1.21.75m黃土層的濕陷性。（2）強夯：一般采用840t的重錘（最重達200t），落距1020（最大達40m)的高度自由下落，擊實土層。（3）土墊層：先將處理范圍內(nèi)的黃土挖出，然后用素土或灰土在最佳含水量下回填夯實?？上乇硐?3m的黃土層的濕陷性。（4）擠密樁：先在土內(nèi)成孔，然后在孔中分層填入素土或灰土并夯實。在成孔和填土夯實過程中，樁周的土被擠壓密實，從而消除濕陷性。（5）化學(xué)灌漿加固：通過注漿管，將化學(xué)漿液注入土層中，使溶液本身起化學(xué)反應(yīng)，或溶液與土體起化學(xué)反應(yīng)，生成凝膠物質(zhì)或結(jié)晶物質(zhì)，將土膠結(jié)

6、成整體，從而消除濕陷性。膨脹土（強烈脹縮性）1定義膨脹土是指含有大量的強親水性粘土礦物成分（主要是蒙脫石和伊利石），具有顯著的吸水膨脹和失水收縮、且脹縮變形往復(fù)可逆的高塑性粘土。它一般強度較高，壓縮性低，易被誤認為工程性能較好的土，但由于具有膨脹和收縮特性2基本特征（1）顆粒粒度：以黏土礦物為主，其次為粉砂。（2）天然含水量接近或略小于塑限，一般呈堅硬或硬塑狀態(tài)。液限一般為4050，塑性指數(shù)多在2235之間。（3）天然孔隙比小，同時，其天然孔隙比隨土體濕度的增減而變化，即土體增濕膨脹，孔隙比變大；土體失水收縮，孔隙比變小。（4）天然狀態(tài)下，抗剪強度、彈性模量都比較高。遇水后則強度迅速降低，有的

7、甚至接近飽和淤泥的強度。（5）強烈脹縮性，自由膨脹量一般超過40%，也有超過100%的。3主要工程地質(zhì)問題（1）膨脹：邊坡及洞室鼓脹；（2）強度降低:邊坡滑塌（吸水后黏聚力為0，內(nèi)摩擦角只有幾度）；地基下沉和側(cè)鼓，并產(chǎn)生不均勻沉降基床翻漿泥；（3） 收縮:邊坡開裂、地基沉降量大。軟土（承載力低，壓縮性高、固結(jié)慢）1定義2.基本特征（1）顆粒粒度以黏土為主，可達6070，其次為粉砂。（2）礦物成分以伊犁石為主，有機質(zhì)可達89。（3）具典型的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，孔隙度在5065之間。（4）具層理性。4主要工程地質(zhì)問題（1）承載力低，一般容許承載力為0.1MPa，有時甚至低于0.04MPa。（2）壓縮性高、

8、沉降量大、固結(jié)慢。（3）觸變性。（4）蠕變性5軟土的防治排水砂井砂墊層拋石擠淤和爆破排淤生石灰樁強夯旋噴樁換填土軟沉井堆載頂壓凍土（凍脹融沉性）1定義：溫度低于0，并含有冰的特殊土2主要特征（1）組成：巖土顆粒、水。（2）結(jié)構(gòu)：整體、網(wǎng)狀、層狀（3）構(gòu)造:非銜接型銜接型3地質(zhì)工程問題路堤滑塌、邊坡滑塌。（因多年凍土上限改變）路基下沉（因多年凍土上限改變或人工熱熔）冰丘、冰椎、冰舌等。4凍土防治：排水保溫換填土降低冰點旱橋 第五章1. 地下水：埋藏在地表下面，存在巖土空隙（土孔隙、巖石裂隙、溶穴等）中的水。地下水的氫離子濃度為一般酸性侵蝕指標(biāo)。地下水對混凝土的侵蝕破壞類型包括分解性侵蝕、結(jié)晶性侵

9、蝕和分解結(jié)晶復(fù)合性侵蝕。2.地下水的分類：按埋藏條件可以分為上層滯水、潛水和承壓水按含水層空隙性質(zhì)可以分為孔隙水、裂隙水和巖溶水A潛水的工程性質(zhì)潛水對建筑物的穩(wěn)定性和施工均有影響。建筑物的地基最好選在潛水位深的地帶或使基礎(chǔ)淺埋，盡量避免水下施工。若潛水對施工有危害，可用降低水位、凍結(jié)隔離等措施處理。B上層滯水工程性質(zhì)是一種局部的、暫時性的地下水受氣候因素的影響很大，動態(tài)變化極不穩(wěn)定，其存在可使地基土強度減弱，在高寒地區(qū)易引起道路的凍脹和翻漿。3. 地下水對建筑工程的影響A地基沉降輕者造成鄰近建筑物或地下管線的不均勻沉降；重者使建筑物基礎(chǔ)下的土體顆粒流失、甚至掏空，導(dǎo)致建筑物開裂而危及生命和財產(chǎn)

10、安全。在進行建筑基礎(chǔ)施工時，為避免基坑內(nèi)蓄水給施工造成不便，常需降低地下水位；若降水不當(dāng)，會使地基土產(chǎn)生固結(jié)沉降：過量抽取地下水，會形成漏斗狀的彎曲水位：漏斗對稱時，容易引起地基沉降；漏斗不對稱時，容易使上部建筑或地下管線產(chǎn)生不均勻沉降、甚至開裂。B流砂動水力：又稱滲流力，為單位體積土顆粒所受到的滲流作用力。是一種體積力，量綱與rw相同，其大小與水利梯度成正比，方向與滲流方向一致。流砂：滲流自下而上時，動水力可以抵消土的部分重力，使土顆粒間的壓力減??；當(dāng)自下而上的動水力等于土的浮重度時，土粒之間將毫無壓力，土粒處于懸浮狀態(tài)。出現(xiàn)流砂時的水力坡度稱為“臨界水力坡度”或“臨危梯度”(icr)i i

11、cr時，產(chǎn)生流砂。流砂是一種不良的工程地質(zhì)現(xiàn)象，防治流砂的原則主要是：減小或消除基坑內(nèi)外地下水的水頭差降低水位法增長滲流路徑打板樁在滲流出口處用透水材料覆蓋壓重以平衡動水力加重法其它方法：水下挖掘、凍結(jié)、化學(xué)加固等C潛蝕潛蝕可分為機械潛蝕和化學(xué)潛蝕兩種機械潛蝕：當(dāng)土中滲流的iicr時，雖然不會誘發(fā)流砂現(xiàn)象，但土中細小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流挾帶而走，時間長了，在土層中將形成管狀空洞，使土體結(jié)構(gòu)破壞的現(xiàn)象?；瘜W(xué)潛蝕：是指地下水溶解土中的易溶成分，使土顆粒間的結(jié)合力和土的結(jié)構(gòu)破壞，土粒被水沖走，形成洞穴的現(xiàn)象。機械潛蝕和化學(xué)潛蝕這兩種作用一般是同時進行的。但都有一個時間發(fā)展過程，是一

12、種漸進性質(zhì)的破壞。堵截地表水流入土層；阻止地下水在土層中流動；改造土的性質(zhì)；減小地下水的流速和水力坡度。危害：地下水的潛蝕作用，會使地基土體強度降低、壓縮性增大，從而產(chǎn)生地表塌陷，影響工程建筑的穩(wěn)定性。對潛蝕的處理措施：潛蝕一般是在自然條件下發(fā)生的滲透破壞作用，而由人類工程活動引起的則稱為管涌。D地下水的浮托作用當(dāng)建筑物基礎(chǔ)底面在地下水位以下時，地下水將對其產(chǎn)生向上的浮托力，引起基礎(chǔ)板底的內(nèi)力變化，因此，在確定地基承載力設(shè)計值時，地下水位以下一律取浮(有效)密度。E基坑突涌當(dāng)基坑下伏有承壓含水層時，開挖基坑減小了上部土層及隔水層的厚度；當(dāng)上部土層及隔水層較薄經(jīng)受不住承壓水頭的壓力作用時，水頭壓

13、力會沖破基坑底板，這種現(xiàn)象就稱為基坑突涌。為避免基坑突涌的發(fā)生，必須驗算基坑底層的安全厚度；若不滿足，應(yīng)設(shè)法降低承壓水位(頭)第六章1.不良地質(zhì)現(xiàn)象: 指由于地質(zhì)作用或人類活動所引起的地表和地下巖體的各種變形及運動，對工程建設(shè)具有危害性的地質(zhì)現(xiàn)象。2.流水侵蝕階段變化：河曲蛇曲牛軛湖沼澤3.滑坡定義:斜坡土體和巖體在重力作用下失去原有的穩(wěn)定狀態(tài)，沿著斜坡內(nèi)某些滑動面（或滑動帶）作整體向下滑動的現(xiàn)象。特點：a、滑動巖體具有整體性 b、斜坡巖土體運動方式為滑動 滑坡活動階段及特征:（1）蠕滑階段-坡肩拉張、體內(nèi)局部剪，向貫通性滑面發(fā)展，持時較長。（2）滑動階段滑面貫通、各種裂隙形成、局部坍塌，滑速

14、劇增、坍塌嚴重、滑體高速前移、滑距大，持時短。（3）穩(wěn)定階段滑體重心降低、滑面強度有所提高，速率減至停止。治理:（1）治理原則治理以防為主、整治為輔。（2）治理措施“一排、二擋、三減、四固”。A排水：地表排水、地下排水。B支擋：在滑坡體下部修筑擋土墻、抗滑樁或用錨桿加固等工程。C刷方減重：削減坡角或降低坡高，以減少下滑力。D改善滑動面（帶）的巖土性質(zhì)：固結(jié)灌漿或電化學(xué)加固、凍結(jié)、焙燒等。4.崩塌定義：是較陡斜坡上的巖土體在重力作用下突然脫離母體崩落、滾動、堆積在坡腳（或溝谷）的地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生條件：原則：防止小型崩塌，繞避大型崩塌防治措施：削坡、清除危石、膠結(jié)巖石裂隙、引導(dǎo)地表水流，以避免巖石強度

15、迅速變化，防止差異風(fēng)化等，具體措施如下：A爆破或打楔：將陡崖削緩，并清除易墜的巖石。B堵塞裂隙或向裂隙內(nèi)灌漿。C調(diào)整地表水流：在崩塌地區(qū)上方修截水溝，以阻止水流流人裂隙。D鋪砌覆蓋護坡或噴漿護坡。E筑明峒或御塌棚。F筑護墻及圍護棚。G在軟弱巖石出露處修筑擋土墻。5. 泥石流定義： 指在山區(qū)一些流域內(nèi)，主要是在暴雨降落時所形成的、并由固體物質(zhì)（石塊、砂礫、黏粒）所飽和的暫時性山地洪流。一般來說，其組成成分是水體和巖石破壞產(chǎn)物。泥石流暴發(fā)突然、運動快速、歷史短暫、破壞力極大（水石流型泥石流；泥石流型泥石流；泥水流型泥石流）泥石流的形成條件： 泥石流的形成必須具備有豐富的松散泥石物質(zhì)來源、山坡陡峻和

16、較大溝谷以及能大量集中水源的地形、地質(zhì)和水文氣象條件。（1）地形條件： 形成區(qū)或匯水區(qū)(上游）、流通區(qū)(中游）和堆積(下游）區(qū)。形成區(qū)即為匯水區(qū)和物質(zhì)供應(yīng)區(qū)（2）地質(zhì)條件： 在匯水區(qū)和流通區(qū)，巖土層分布廣泛、厚度大、結(jié)構(gòu)松軟、易風(fēng)化、層理發(fā)育，從而為泥石流的固體物質(zhì)提供來源。（3）水文氣象條件： 水既是泥石流的組成部分，又是搬運泥石流物質(zhì)的基本動力。要求短時間內(nèi)有強度較大的暴雨或冰川和積雪的強烈消融，或高山湖泊、水庫的突然潰決等。6. 巖溶與土洞巖溶：指由于地表水或地下水對可溶性巖石進行溶蝕而產(chǎn)生的一系列地質(zhì)現(xiàn)象，其結(jié)果如溶洞、溶溝、溶槽、暗河等。土洞：指由于地表水和地下水對土層的溶蝕和沖刷而

17、產(chǎn)生空洞?？斩吹臄U展， 導(dǎo)致地表陷落的地質(zhì)現(xiàn)象。巖溶的主要形態(tài)：巖溶形態(tài)可分為地表巖溶形態(tài)和地下巖溶形態(tài)兩類。地表巖溶形態(tài)：溶溝（槽）、石芽、漏斗、溶蝕洼地、坡立谷、溶蝕平原。地下巖溶形態(tài)：落水洞（井）、溶洞、暗河、天生橋等。巖溶的形成條件：A巖體的可溶性：碳酸鹽類巖石（石灰?guī)r、白云巖和泥灰?guī)r）、硫酸鹽類巖石（石膏和硬石膏）、鹵素巖（巖鹽）。B巖體的透水性：可溶巖石本身的透水性（孔隙）；巖體內(nèi)有裂隙，特別是構(gòu)造裂隙和層理裂隙。C水的溶蝕能力：含有一定量的侵蝕性CO2。D水的流動性： 對其圍巖有溶蝕能力；水流對其圍巖的沖刷。土洞：地下水在流動的過程中，帶走土體顆粒間細小顆粒，使土體被掏空成洞穴而

18、形成土洞。這種地質(zhì)作用的過程稱為潛蝕。土洞的形成條件（潛蝕作用）：A機械潛蝕：土體內(nèi)不含有可溶成分，地下水流僅將細小顆粒從大顆粒間的孔隙中帶走，又稱“管涌”。B溶濾潛蝕：如果地下水流先將土中可溶成分溶解，而后將細小顆粒從大顆粒間的孔隙中帶走巖溶與土洞的工程地質(zhì)問題（巖溶與土洞地區(qū)對建（構(gòu)）筑物穩(wěn)定性和安全性有很大影響。）A溶蝕巖石的強度大為降低。B造成基巖面不均勻起伏。C漏斗對地面穩(wěn)定性的影響。D對地基穩(wěn)定性的影響：分布密度與發(fā)育情況、埋深情況、抽水影響巖溶與土洞地基的防治（應(yīng)先將巖溶和土洞的位置勘察清楚，然后針對實際情況做出相應(yīng)的防治措施。）：A挖填：即挖除溶洞或土洞中的軟弱充填物，回填以碎

19、石、塊石或混凝土等，并分層夯實，以達到改良地基的效果。對于土洞回填的碎石上設(shè)置反濾層，以防止?jié)撐g發(fā)生。B跨蓋：當(dāng)洞埋藏較深或洞頂板不穩(wěn)定時，可采用跨蓋方案。如采用長梁式基礎(chǔ)或桁架式基礎(chǔ)或剛性大平板等方案跨越。C灌注：采用水泥或水泥粘土混合灌漿于巖溶裂隙中；對于土洞，可在洞體范圍內(nèi)的頂板打孔灌砂或砂礫。D排導(dǎo)：洞中水的活動可使洞壁和洞頂溶蝕、沖刷或潛蝕，造成裂隙和洞體擴大，或洞頂坍塌。因而對自然降雨和生產(chǎn)用水應(yīng)防止下滲，采用截排水措施，將水引導(dǎo)至他處排泄。E打樁：對于土洞埋深較大時，可用樁基處理，如采用混凝土樁、木樁、砂樁或爆破樁等。其目的除提高支承能力外，并有靠樁來擠壓擠緊土層和改變地下水滲流

20、條件的功效。7. 地震(小震不壞,中震可修,大震不倒)定義：因地球的內(nèi)力作用而產(chǎn)生的一種地殼振動現(xiàn)象，是地殼運動的表現(xiàn)之一。地震級：指地震的大小，依據(jù)地震釋放出來的能量多少來劃分。地震效應(yīng):（1）地震力效應(yīng)地震力指地震波對建（構(gòu)）筑物直接產(chǎn)生的慣性力。（2）地震破裂效應(yīng)指地震使巖石發(fā)生突然破裂和位移，形成斷層和地裂縫，引發(fā)建(構(gòu))筑物變形（3）地震液化效應(yīng)地震使飽和砂土孔隙水壓力驟然上升，有效壓力減小，當(dāng)有效壓力完全消失時，砂土層會完全喪失抗剪強度和承載能力，變成像液體一樣的狀態(tài)，即為砂土液化現(xiàn)象。宏觀液化現(xiàn)象為噴水冒砂、地下砂層液化。（砂土液化的防治:采取振沖、夯實、爆炸、擠密樁等措施，提高

21、砂土密度；排水降低砂土孔隙水壓力；換土，板樁圍封；采用整體性較好的筏基、深樁基等方法）（4）地震激發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的效應(yīng)強烈的地震作用能激發(fā)斜坡上巖土體松動、失穩(wěn)，發(fā)生滑坡和崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。一般認為，地震時可能發(fā)生大規(guī)?；?、崩塌的地段視為抗震危險的地段，建筑場址和主要線路應(yīng)盡量避開A影響（1）地震引起地基液化、產(chǎn)生震陷，使地基承載能力降低或喪失。（2）斷層帶會影響地基的穩(wěn)定性，特別在地震等因素促使其復(fù)活時。B防治（1）判別液化層：在一般的地震強度下（烈度6-9度，地面最大振動加速度平均值為0.1-0.4g），在地面以下15m深度內(nèi)飽和的松至中密的砂和粉土是最常見的液化土。在工程地質(zhì)勘察中，液化

22、層通常采用原位測試方法（標(biāo)準貫入試驗）來判別。（2）查明斷層帶分布，判別斷層的活動性：工程地質(zhì)勘察中應(yīng)提出場地和地基的斷裂類型和特點以及其活動性。第七章 現(xiàn)場原位測試1. 定義：就是在巖土層原來所處的位置基本保持的天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)下，測定巖土的工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。平板載荷試驗(PLT)（淺部各類地層）螺旋板載荷試驗(SPLT)（深部或地下水位以下的地層）2.靜力載荷實驗加荷：加荷等級不應(yīng)少于8級，最大加載量不少于荷載設(shè)計值的兩倍。每級加載后按時間間隔10、10、l0、15、15分鐘測讀沉降量，以后每隔30分鐘測讀一次沉降量。當(dāng)連續(xù)兩個小時內(nèi)，每小時的沉降量小于0.1mm時，則認為已趨穩(wěn)定，可加下一級荷載。終止加荷：承壓板周圍的土明顯側(cè)向擠出；沉降量(s)急劇增大，荷載沉降曲線(p-s曲線)出現(xiàn)陡降段；在某一級荷載下，24小時內(nèi)沉降速率不能達到穩(wěn)定標(biāo)準；相對沉降量sb0.06(b承壓板的寬度或