工程岩土学考试思考题.doc

工程岩土学思考题1. 土体与岩体的主要区别。土的力学性质与岩体力学性质的主要差别。岩土体：是非均质、各向异性、厚度不等，具有一定次序并含有一定结构的多层岩土层，且存在于一定的地下水、温度及应力场环境中的地质体。岩体与土体共性：a.都为矿物结合体;b.有固相、液相和气相组成的多相体系;c.相互转化：土-成岩作用-岩石;岩石-风化作用-土;岩体与土体差别： a.结构形式 岩石-存在断层、节理、裂隙等结构面; 土一般是连续;b. 连结形式 岩石-结晶连结、胶结连结-硬连结;土-无连结、水连结或水胶连结等;c. 力学性质 岩石比土具有强度高、不易变形及整体性和抗水性好，但缺陷是存在断层、节理等构造面;d. 地应力 岩体-有较高地应力;土体-只有自重应力存在。土的力学性质：土的压缩性土在压力作用下体积压缩变小的性能。土的压缩变形主要是由于空隙中的水河气体被挤出，土粒相互移动靠拢，致使土的空隙体积减小而引起的。压缩试验和载荷试验（条件是什么、判断压缩性高低的标准a1-2（0.1、0.5）、载荷试验的三个阶段）.压密定律及参数：应力增量不大时，孔隙比的变化（减小值）与压力变化（增加值 ）之比为常数，定义为压密指数。压缩性指标是压缩指数和弹性模量。土的抗剪强度：是指土抵抗剪切破坏的能力，而土的抗剪性是指土具有抗剪强度的特性。影响因素是土的物质组成和土所处的状态等；其次是土所受的应力状态。抗剪强度指标是粘聚力和内摩擦角。土的击实性：是指用重复的冲击动荷载可将土压密的性质，影响因素是摩擦力、咬合力、粘聚力。土的压密程度用干密度来表示，它与土的含水率和击实功关系密切。击实的目的是使土变形减小，强度增加，透水性减小。在击实曲线上的干密度的峰值称为最大干密度，与之对应的含水率称为最优含水率。偏干（WW0)：当含水率较大时，结合水膜较厚，土粒容易移动，但多余的 水分不易排出，产生一定的孔隙水压力，抵消了冲击作用，阻碍了土粒的接近。粘性土的击实曲线一般是左段（含水率小于最优含水率）比右段（含水率大于最优含水率）的坡度陡些。岩体力学性质：岩体在外力作用下其力学属性往往表现出非均质、非连续、各向异性和非弹性。岩体力学性质，一方面取决于它的受力条件；另一方面则受岩体的地质特征和和赋存的环境条件影响。其影响因素包括：组成岩体的岩石变形与强度性质；各种结构面的发育特征及其变形与强度性质；岩体的赋存条件，尤其是天然应力和地下水的影响。2. 、影响岩石力学性质的主要因素，影响无粘性土力学性质的主要因素，影响粘性土力学性质的主要因素。（1）影响岩石力学性质的因素有：岩石的类型、组构、围压、温度、应变率、含水量、载荷时间及载荷性质等。（2）3、土的基本物理性质及其指标。 A、土的基本物理性质：包括土的密度、含水性、孔隙性，它们反映了土的三相物质的比例关系，土的松密和干湿度。土的物理性质含义：狭义的自然条件下具有的（轻重-(颗粒密度、天然密度)、干湿-(含水率 和饱和度)、松密-（孔隙率和孔隙比）指标；广义的a、狭义（增加土的物理性质指标）粗粒土（密实度），细粒土（稠度）；b、水理性质-土与水作用下表现出来的性质（可塑性-塑性指数和液性指数、胀缩性、透水性K）。4、土的物质组成特点，粒度成分，矿物成分，土中水的分类及其工程性质。B，土的粒度成分：土中各种大小土粒的相对含量（熟悉按粒度成分对土的分类、粒度成分的表示方法）。矿物成分：原生矿物、次生矿物、有机质。C、(1)弱结合水弱结合水紧靠于强结合水的外围形成一层结合水膜。它仍然不能传递静水压力，但水膜较厚的弱结合水能向邻近的较薄的水膜缓慢转移。当土中含有较多的弱结合水时，土则具有一定的可塑性。砂土比表面较小，几乎不具可塑性，而粘性土的比表面较大，其可塑性范围就大。 弱结合水离土粒表面愈远，其受到的电分子吸引力愈弱小，并逐渐过渡到自由水。 (2)重力水重力水是在重力或压力差作用下运动的自由水，它是存在于地下水位以下的透水土层中的地下水，对土粒有浮力作用。重力水对土中的应力状态和开挖基槽、基坑以及修筑地下构筑物时所应采取的排水、防水措施有重要的影响。(3)毛细水毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。毛细水存在于地下水位以上的透水层中。毛细水按其与地下水面是否联系可分为毛细悬挂水(与地下水无直接联系)和毛细上升水(与地下水相连)两种，当土孔隙中局部存在毛细水时，毛细水的弯液面和土粒接触处的表面引力反作用于土粒上，使土粒之间由于这种毛细压力而挤紧，土因而具有微弱的粘聚力，称为毛细粘聚力。5、粒度成分的表示方法，研究意义和用途。粒度与矿物成分的关系，粒度对土的结构力学性质的影响。与粒度成分有关的指标及应用。A、列表法、累计曲线法（熟练掌握）、三角图法。B、意义和用途：a、求Cu/Cc或根据形状判别级配；b、求各粒组的百分含量；c、对土分类定名。C、粒度与矿物成分的关系:随着岩石风化破坏过程的加深和风化产物搬运距离的加大，土粒逐渐变小，矿物成分也逐渐由原生向次生转化。土的粒度成分与矿物成分之间明显存在着内在联系，总的情况是 ，较粗大的土粒一般是由原生矿物构成，而细小粘粒绝大多数为次生矿物。D、（1）组成土的颗粒大小不同，土的比表面不同，则土粒与水（或气）作用的表面能大小不同。因此，不同大小颗粒与水（或气）相互作用的程度，以至含水的种类、性质和数量不同。（2）天然土中不同大小颗粒的组成矿物类型不同，直接影响土的工程特性。E、Cu、Cc。判断土的级配6、土的水理性质（广义物理性质）的基本内容，涵义，指标及其使用。在应用中指标的划分，用途，本质。（1）土与水作用下表现出来的性质（可塑性Ip、Il,胀缩性、透水性K）。（2）按Ip对土进行分类；按液性指数Il对粘性土稠度状态的分类。（3）本质：细粒土稠度状态的变化，是由于土中含水率的增减引起的，其实质是由于土颗粒周围结合水厚度或者扩散层厚度发生了变化，使土粒间连结强度发生变化所致。7、土的力学性质及其基本涵义。各力学性质的基本规律，实验条件和方法，成果曲线特征，数学规律，指标的规律及其应用。指标间的关系及影响因素。（第五章）8、土结构的基本概念，微结构要素，土的结构的类型，土的结构对各力学性质的影响，结构研究的意义。（1）、概念：微观结构：借助于光学显微镜来研究的结构；宏观结构（土体结构）：借助于肉眼或放大镜可以看到的结构。土体结构是指土体形成时期伴随形成的相的特征，以及后期改造过程中产生的节理、裂隙等不连续面在土块内的排列、组合特征。（2）结构要素:a、土粒本身特征大小、形状、表面特征；b、土粒排列特征松密、定向性；c、土粒粒间连接特征类型、强度特征；d、土粒孔隙特征总孔隙、单孔尺寸 、连通情况。（3）结构类型及其影响：单粒结构（粗力土）：具有单粒排列的卵砾类土和砂类土，孔隙大，透水性强、土粒间一般没有内聚力，但土粒相互依靠支承，内摩擦力较大，受压时对土体积变化较小。蜂窝状结构：结构疏松，孔隙率较大，含水率常超过液限。具有这种结构的土，灵敏度高，强度低，压缩性高，工程地质性质各向异性。絮状结构（细粒土）：孔隙具有较好的连通性，粘粒矿物的定向性较差，因而土的工程地质性质较均匀。9.岩体和土体勘察和工程性质分析的基本步骤和思路（内容）。10.岩石和土的工程地质分类，分类方法及要点，原理，及大的分类。岩石是由矿物（结晶或非结晶）组成的具有一定结构构造的矿物集合体，是天然地质作用的产物。可根据岩性、风化程度、完整性、坚硬程度来分类；土类主要是由多矿物组成的一个非均质、多相、分散、多孔的系统。可按年代（老堆积土、一般堆积土、新近堆积土）、按地质成因（残积土、洪积土、冲积土等8大类）、按特殊性（一般性土、特殊土）来分类。一般性土：a、按级配：无粘性土按密实度（Cu、Cc）评价分为（碎石土、砂土、粉土、粘土）；b、按稠度：粘性土Ip按Il及e评价（砂土Ip3、粉土3IP10、粉质粘土10Ip17）11.特殊土的涵义和主要标志，主要特殊性质和主要工程地质特征。(1)淤泥类土：是指在水流缓慢的沉积环境中有微生物参与作用条件下沉积形成的含较多有机质，疏松软弱的含较多粉粒的粘性土。a、标志WWl、e1.0【淤泥质土1.0-1.5；淤泥土1.5】、有机质含量5-15%、黑和褐黑等暗色。b、成分：粉粒为主，粘粒也多，少量盐类；结构：e大，粒间连结弱（结合水连结极弱、胶结连结很弱、毛细连结无）。c、物理性质：极差（三高）-高孔隙性、高含水性、高饱和性；力学性质：极差低强度、低透水性、高压缩性。d、特殊性：具有触变性；力学性质极差。（2）红粘土：红土类土中由碳酸盐母岩形成的红土，性质有别于其他红土。A、标志：褐红（黄）等偏红黄色；母岩为可溶岩；粘粒多且富含R2O3；上硬下软，具反均衡剖面特征；膨胀较弱，收缩性明显；高液限，高塑性。B、成分：高粘粒含量，粘土矿物多，氧化铁、铝胶体多。C、物理性质（三高）：高孔隙性、高含水率、高饱和度；力学性质（较好）：压缩指数a中-较低、粘粘聚力c较大，内摩擦角中等、k较小、指标变化大。D、特殊性：不好的物理性质下具有较好的力学性质；剖面上，深度愈大反而性质愈差；收缩明显，膨胀较小；具有潜塑性，潜流行及其他一些干燥不可逆性。E、工程勘察中应注意的问题;查明红粘土的空间分布；沿深度状态变化（用含水比u=w/wl）;防止地基土较大量的水分得失。（3）黄土 A、标志：土黄色、粉粒多、富含盐类、大孔发育、垂直裂隙发育、具有湿陷性。B、成分：粉粒、粘粒和次生矿物较多，原生较少，盐类丰富；结构：e比较大（0.8-1.0），单孔尺寸较大，连结特殊（结合水连结、胶结连结强（干燥）、变弱或丧失（溶解后）、毛细连结无），垂向裂隙发育。C、物理性质：低含水率，孔隙度中等，液性指数较小；力学性质：压缩指数较小，粘聚力大、内摩擦角较大，渗透系数大。D、特殊性：湿陷性黄土在一定压力作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而产生显著附加沉陷的性能。评价指标：湿陷系数&s=Hp-Hp/Ho.12.了解成因对特殊土成分结构和工程性质的影响。13.了解土中三相的相互作用及其对土结构连接的影响。14.熟悉土的力学性质指标的定义，涵义，本质，影响因素， 数学表达式及影响因素。15.了解实验条件对获取指标的影响。16、掌握不同类型土类的基本物理力学特征17、关于土的各章节的基本概念18、了解土中水对其结构连接力的影响重力水：受重力作用，保持其自由活动的能力，存在于较粗大的孔隙中，能传递静水压力；水在流动时产生动水压力，能带走土中的细小颗粒，即为机械潜蚀作用。重力水具有溶解矿物颗粒的能力，即为化学溶蚀作用。经各种溶蚀作用可使土体中的孔隙增大，压缩性提高，抗剪强度降低。结合水：主要存在于细粒土中，土粒表面静电引力对水分子起主导作用。强结合水具有固体的特性；弱结合水厚度变化可导致土粒大小、形状和矿物成分的改变。毛细水：主要是对砂土类土的影响。可产生微弱的毛细水连结。当毛细水上升接近建筑物基础底面时，负毛细水压力将作为附加压力可能加大建筑物的沉降量。另外，当毛细水上升至近地表面时，能引起沼泽化、盐泽化，使地基，路基土浸湿，降低土的力学强度。19、了解粒组的性质粒组：由粒径上下限控制的工程性质相似的一组土粒。碎石组：孔隙粗大，透水性极强，毛细上升高度微小，甚至没有；无论在干旱或潮湿状态下，均没有连结，既无可塑性，也无胀缩性；压缩性极低，强度高。砂粒组：主要为原生矿物颗粒，其孔隙较大，透水性强，毛细上升