工程地質學概論
緒論1、工程地質學:是一門研究與工程建設有關的地質問題，為工程建設服務的地質學科，它是地質學的分支學科，屬於應用地質學的範疇。
2、工程地質條件：是指工程建築物所在地區地質環境各項因素的綜合，包括：岩土型別及其工程性質、地質構造地形地貌、水文地質、工程動力地質作用、天然建築材料。
3、工程地質問題：已有的工程地質條件在工程建設和執行期間會產生一些新的變化和發展，構成威脅影響工程建築安全的地質問題。包括：
地基穩定性問題、斜坡穩定性問題、洞室圍岩穩定性問題、區域穩定性問題。
4、地基：在土和岩層中修建建築物，承受建築物全部重量的那部分土和岩層，地基分持力層與下臥層兩部分。
5、基礎：建築物最下面乙個組成部分，承受建築物全部荷載，並傳給地基。
6、地基承載力：指地基所能承受由建築物基礎傳遞來的荷載的能力。地基與基礎設計必須滿足兩個基本條件：
①要求作用於地基的荷載不超過地基的承載能力；②控制基礎沉降使之不超過地基的變形容許值。
第一篇岩土工程地質性質研究
第一章土的物質組成與結構、構造
1、土：是由固體顆粒以及顆粒間孔隙中的水和氣體組成的一多相、分散多孔的系統。
2、土的三相組成：指土由固體顆粒、液體水和氣體三部分組成。
粒徑：指土顆粒的大小,以其直徑表示。
4、粒組（粒級）：指粒徑在一定區段內其成分及性質相似的土粒組別。
5、土的粒度成分：指土中各個粒組的相對百分含量，常用各粒組占土粒總質量的百分數表示，它是通過土的顆粒分析試驗測定的。
6、累積曲線分析與應用：曲線陡,粒度變化範圍窄,顆粒均勻,級配不好；曲線緩,粒度變化範圍寬,顆粒不均勻,級配良好。
7、土按粒度成分分類：巨粒土及含巨粒土：巨粒（60-200mm）組質量》15%；粗粒土：
粗粒（0.075-60mm）組質量》50%；細粒土：細粒（0.
005-0.075mm）組質量》50%。
8、土的礦物成分：原生礦物，次生礦物（粘土礦物、無定形氧化物膠體、可溶鹽），有機質。
9、土中水的型別：礦物成分水（結構水、結晶水、沸石水），孔隙水（結合水、自由水（毛細水、重力水））。
10、結合水：受土顆粒表面電場作用力吸引而包圍在顆粒周圍，不傳遞靜水壓力不能任意流動的水。
11、土中的氣體：吸附氣體、游離氣體、密閉氣體。
12、土的結構：指組成土的土粒大小、形狀、表面特徵，土粒間的鏈結關係和土粒的排列情況。
13、土粒間的鏈結關係：
①接觸鏈結：顆粒之間的直接接觸，接觸點上的鏈結強度主要**於外加壓力所帶來的有效接觸壓力。
②膠結鏈結：顆粒之間存在著許多膠結物質，將顆粒膠結鏈結在一起。
③結合水鏈結：通過結合水膜而將相鄰土粒鏈結起來的鏈結形式，又叫水膠鏈結。④冰鏈結
14、土的結構型別：
①巨粒土與粗粒土，主要為單粒結構。根據顆粒間的排列接觸關係可分為鬆散結構和密實結構。由於粗、細顆粒含量的不同，有粗石狀結構和假斑狀結構兩種。
②細粒土，一般為團聚結構（海綿狀結構或蜂窩狀結構）。按土粒均勻與否可分為均粒和非均粒兩種型別。均粒團聚結構又分為蜂窩狀和絮狀結構。
15、土的構造：是指土體中各結構單元之間的關係（形態和組合特徵）。主要特徵是土的成層性和裂隙性,即層理構造和裂隙構造。
16、層理構造：土粒在沉積過程中,由於不同階段沉積的物質成分、顆粒大小或顏色不同,而
沿豎向呈現出成層特徵。
17、裂隙構造：土體被許多不連續的小裂隙所分割,在裂隙中常充填有各種鹽類的沉澱物。
第二章土的物理性質
1、土粒的密度：土粒質量與其體積之比。
2、含水率：土中所含水分的質量與固體顆粒質量之比。
3、孔隙性：土中孔隙的大小、數量和連通情況等。
稠度：粘性土由於含水量變化而表現出的各種不同的狀態（稀稠程度）。
5、界限含水率（稠度界限）：相應於從一種稠度狀態向另一種稠度狀態轉變點的含水量。液限：
土由可塑狀態過渡到流動狀態的界限含水量。塑限：土由可塑狀態過渡到半固體狀態的界限含水量。
縮限：土由半固態過渡到固體狀態的界限含水量。
6、液性指數：細粒土的天然含水率和塑限的差值與液限和塑限差值之比。
7、可塑性：細粒土的含水率在液限和塑限之間時，在外力作用下可以揉塑成任意形狀而不破壞土粒間的鏈結，並且在外力解除後仍保持已有形狀的性質。
8、塑性指數：粘性土的液限和塑限之差，即土處在可塑狀態的含水率變化範圍。
9、膨脹性：細粒土由於含水率增加而發生體積增大的效能。
10、收縮性：細粒土由於失去水分而體積縮小的效能。
11、產生膨脹的原因：由於土顆粒表面結合水膜增厚，並且主要由弱結合水增加而引起的，
結合水膜增厚，加大土粒間距離，使土粒間的引力減弱，引起土體積膨脹；反之，收縮。
12、自由膨脹率：人工製備的乾土，在水中增加體積與原體積之比。
膨脹率：土樣在一定壓力下，浸水膨脹穩定後所增加的體積與原體積之比。
14、膨脹力：土樣體積不變時，由於浸水膨脹產生的最大應力。
15、體縮率：土樣收縮減小的體積與收縮前的體積之比。線縮率：土樣收縮後的高度減小量與原高度之比。
收縮係數：原狀土樣在直線收縮階段，含水量減少1%的時豎向線縮率。
17、崩解性：細粒土由於浸水而發生崩散解體的效能。
18、產生崩解性的原因：由於土浸水後，水進入孔隙或裂隙情況不平衡，因而引起粒間結合水膜增厚的速度不同，以致粒間斥力超過吸力的情況也不平衡，產生應力集中，使土體沿斥力超過吸力的最大面崩落下來。
19、土的透水性：水在土孔隙中滲透流動的效能。
20、影響土的透水性的主要因素：粒度成分、礦物成分、土的密度、水溶液的成分及濃度、土中的氣體、土的構造。
21、土的毛細性：水通過土的毛細孔隙在彎液面力作用下向各個方向運動的效能。
22、影響土毛細性的因素：土的粒度成分、礦物成分、水溶液化學成分和濃度、氣候變化、蒸發量、氣溫變化等。
第三章土的力學性質
1、壓縮模量：土在側限條件受壓時，在受壓方向上的應力σz與相應的應變εz之間的比值。
2、土的變形模量：指土在無側限壓縮條件下，壓應力與相應的壓縮應變的比值。
3、側膨脹係數：無側限條件下，側向膨脹應變與豎向壓縮應變之比。
4、側壓力係數：側限條件下側向壓力與豎向壓力之比。
5、土的前期固結壓力：土在歷史上曾經經受過的最大固結壓力。
6、超固結比：先期固結壓力和現有土層上覆壓力之比。
7、土的抗剪性(抗剪強度)：土抵抗剪下破壞的極限強度。
8、直剪試驗的三種型別：快剪（q）、固結快剪（cq）、慢剪（s）。
庫侖定律：在一定載荷範圍內，土的抗剪強度與法向應力之間呈直線關係。
10、三軸試驗的三種型別：不固結不排水剪（uu）、固結不排水剪（cu）、固結排水剪（cd）。
11、土的擊實性：土體在沒有擊實或壓實以前，抗剪強度較低，壓縮性大且很不均勻，遇水
後還可能產生溼陷。
12、擊實試驗：是把某一含水率的土樣裝入擊實筒內，按規定的落距和次數用擊錘打擊土，
然後取出測其含水率和幹密度。
第四章各類土的工程地質特徵
1、一般土按粒度成分特點，常分為巨粒土和含巨粒土、粗粒土以及細粒土三大類，其中粗粒土又分為礫類土和砂類土兩類。
2、巨粒土和粗粒土的工程地質性質主要取決於粒度成分和土礫排列的松密情況。
3、細粒土的性質主要取決於粒間鏈結特性（稠密狀態）和密實度。
4、礫類土：礫粒組（60㎜≥d>2㎜）質量多於總質量50%的粗粒土。
5、砂類土：礫粒組質量小於或等於總質量50%的粗粒土。
細粒土：細粒組（d≤0.075㎜）質量多於或等於總質量50%的土。
7、淤泥類土工程地質性質的基本特點
1)、高孔隙比，高含水率，含水率大於液限2)、透水性極弱，滲透係數一般為10-6-10-8cm/s3)、壓縮性高：α1-2=0.7-1.
5mpa-1，且隨含水率增加而增大4)、抗剪強度很低，且與加荷速度和排水固結條件有關5)、顯著的蠕變和觸變性(高靈敏度)
8、黃土的一般工程地質性質1）、密度小（1.3-1.5g/cm3)，孔隙較大、孔隙率高（45-55%)2）、含水較少(w在10—25%之間)，常處於半固態或硬塑狀態3）、塑性較弱(wl=23-33%、wp=15-25%、ip=8-13)4）、透水性較強（滲透係數1m/d以上，各向異性）5）、抗水性弱，遇水強烈崩解，膨脹量較小,失水收縮較明顯，遇水濕陷較明顯6）、壓縮性中等，抗剪強度高
9、濕陷性：黃土在一定壓力作用下受水浸濕後，結構迅速破壞而產生顯著附加沉陷的效能，成為濕陷性。黃土產生濕陷性的根本原因是：
它具有明顯的遇水鏈結減弱，結構趨於緊密的有利於溼陷的特殊成分和結構。
10、黃土濕陷性評價的方法：直接法（是利用濕陷性指標，直接判斷黃土的溼陷性。常用的溼陷性指標有溼陷係數、自重溼陷係數、計算自重溼陷量、總溼陷量和溼陷起始壓力等）和間接法（是根據黃土的物質成分及物理力學指標，大致說明黃土溼陷的可能性）
11、膨脹土：係指隨含水量的增加而膨脹，隨含水量的減小而收縮，具明顯膨脹和收縮特性的細粒土。
膨脹土的一般工程地質特徵
1）、天然狀態下，膨脹土具有較大的天然密度和幹密度，含水率和孔隙比較小。膨脹土
的e<0.8，w＝17-36%，一般在20%左右。但飽和度較大，一般在80%以上
2)、膨脹土的液限和塑限都較大，wp=17-35%，wl=40-68%，ip=18-33
3)、膨脹土一般為超壓密的細粒土，其壓縮性小，屬中－低壓縮性土，抗剪強度較高，但遇水後強度降低.
13、紅粘土工程地質性質的基本特點
1）、高塑性和分散性2）、高含水量、低密實度3）、強度較高，壓縮性較低4）、具明顯的收縮性，膨脹性輕微
第五章岩石的工程地質性質
1、岩石與土的工程地質性質的差別：1）、岩石礦物顆粒間具有牢固的鏈結--結晶和膠結鏈結；2）、岩石強度高，不易變形，整體性及抗水性好，但岩體存在有斷裂結構面；3）、岩體具有較高的地應力。
第六章岩體的工程地質性質及岩體的工程分類
1、結構面：指發育於岩體中，具有一定方向和延伸性，有一定厚度的各種地質介面，如斷層、節理、層理及不整合麵等。
2、岩塊：指不含顯著結構面的岩石塊體，是構成岩體的最小岩石單元體。
3、岩體：是指地質歷史過程中形成的，由岩塊和結構面網路組成的，具有一定的結構並賦存於一定的天然應力狀態和地下水等地質環境中的地質體。
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