水利考试重点(岩土工程岩石、土工、土工合成材料).doc

1、岩土工程类（岩石、土工、土工合成材料） 第一章 岩石概述1.岩块相对完整，因此可以近似作为一种均质材料，即具连续性、均质性、各向性。2.岩石变形特征有：弹性模量、泊松比。分别表示在轴向应力作用下轴向变形影响和横向变形影响。岩石墙体特征的力学参数有：单轴抗压强度、单轴抗拉强度、三轴抗压强度、抗剪强度。破坏形式；拉破坏、剪破坏。3.岩体基本质量：岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，由岩石的坚硬性和岩体的完整度所决定。4.岩石的坚硬程度：岩石在外部荷载作用下，抵抗变形直至破坏的能力，与岩石的矿物成分、结构、致密程度、风化程度、软化程度有关。5.岩石基本质量分级：岩石基本质量指标（BQ）采用

2、岩石的坚硬程度和岩体完整程度俩个定量指标确定。公式：BQ=90+3Rc+250Kv 6.岩石试验工作的五个阶段：（1） 、规划阶段（2） 、可行性研究阶段（3） 、初步设计阶段（4） 、技术设计阶段（5） 、岩体原位观测第二章 岩石物理性质试验7、岩石含水率：岩石在 105110 摄氏度烘干至恒重时所失水的质量与试件干质量的比值。8、岩石的烘干标准方法为：（1） 、时间控制（2） 、称量控制，俩次相邻称量之差不超过后一次称量的 0.1%为完全烘干。对于不含结晶水的矿物岩石试件在 105110 摄氏度恒温烘24h；对于含结晶水的矿物岩石试件在不超过 40 摄氏度，湿度 40%55%。9、岩石吸水

3、性采用：自然吸水率、饱和吸水率、饱水系数表示。10.岩石自然吸水率是岩石在常温、常压下最大自由吸入水的质量与试件固有质量比值。自然吸水率越大表示岩石孔隙率大，联通性好，岩石力学性能差。11.岩石饱和吸水率是试件在强制饱和状态下的最大吸水量与试件固有质量的比值。用沸煮法或真空法。饱和吸水反映岩石内部的开张型孔隙和裂隙的发育程度，对岩石的抗冻性和抗风化性有较大影响。12.岩石饱水系数指岩石的抗冻性和抗风化能力有较大影响。13.岩石吸水率、饱和吸水率试件尺寸：规则或不规则，规则的圆柱体或长方体，4854mm,不规则采用 4050mm，的浑圆形或圆柱体岩块，且试件质量宜为 150200g。14、岩石吸

4、水性试验每组试件为 3 块。15.岩石试验结果影响因素：（1） 、试验程序（2） 、吸水时间（3）试件的形态16、岩石吸水在大气压下吸水稳定标准，目前有时间控制和称量控制17.岩石颗粒密度试验方法有俩种：比重瓶法、水中重法。比重瓶适用于各种岩石。水中重法适用于除遇水崩溃、溶解和干缩湿胀及密度小于 1g/cm3 的其他规格类岩石。18、粉碎岩石试件的方法：对于非磁性岩石，用高强度耐磨优质钢磨盘粉碎，并用吸铁石吸出铁屑。对于磁性岩石试件应根据岩石的坚硬程度分别采用瓷研体或玛瑙粉碎。粉碎后过 0.25mm 筛孔。19.比重瓶法测定岩石密度，烘干时间不得小于 6h，一般坚硬岩石为 68h 黏土岩石类软

5、质岩石为 810h.规定 100ml 的短颈比重瓶为试验标准瓶。20.岩石块体密度：单位体积的岩石质量。分为：烘干密度、天然密度、饱和密度。采用量积法、水中称重法、密封法测定。21.使用范围：岩石的块体密度试验量积法适用于制备成规则试件的岩石。水中重适用于遇水不崩、不溶解和不干缩湿胀的岩石。密封法适用于不能用量积法或直接在水中称量的岩石。22.测量岩石密度的几种试验方法的优点及注意事项：（1）量积法测定岩石的块体密度，简易、计算准确，不受环境影响，可作为饱和抗压强度试验的试件。 （2）水中称量法优点：对岩石试件的精度没要求。连续测定岩石含水率、自然吸水率和饱和吸水率指标。对试件形状没有要求。

6、（3）密封法试验需注意选择密封材料，可选用石蜡或高分子树脂胶涂料。对于干缩湿胀的岩石采用高分子树脂胶涂料来密封试件。23.表征岩石膨胀特性的指标。 （1） 、岩石自由膨胀率：岩石试件吸水后产生的径向和轴向变形分别与原试件直径和高度之比。 （2） 、侧向约束膨胀率：岩石试件在有侧向约束不产生侧向变形的条件下，轴向受有限压力（5kpa） ，吸水后产生的轴向变形与试件原高度之比（3） 、体积不变条件下膨胀压力：岩石试件吸水后保持原体积不变所产生的压力。24测定岩石膨胀压力试验方法有：平衡加压法、膨胀加压恢复法、加压膨胀法。25.岩石体积不变条件下膨胀压力试验采用平衡加压法，测定试件进水后保持原体积不

7、变需要的压力。试件用规则试件，直径为：500.1mm。稳定标准规定为：自由膨胀率试验开始 1h 内，每隔 10min 读变形表一次，以后每隔 1h 测读一次，直到相邻三次读数差不大于0.001mm，认为稳定。26.岩石耐崩解性以崩解性指数 Id 表示，是指岩石试件经过干燥和浸水俩个指标循环后试件残留的质量与其原质量之比。27. 岩石耐崩解性试验适用于黏土类岩石和风化岩石，对于胶结较好的岩石，往往需要 2次以上的循环才能满足。试件一般采用烘干的岩块作为干湿循环的试件。28岩石抗冻性是指岩石抵抗冻融破坏的性能，以冻融质量损失率 Lf 和冻融系数 Kf 表示。29. 岩石抗冻性试验一般采用直接冻融法

8、。冻融次数一般 20 次，严寒地区不应少于 25 次。30.冻融试验的注意事项：（1） 、适用于能制备成规则试件的岩石。 （2） 、在进行数理统计的试件有原来的 3 个增加到 6 个。 （3） 、冻融时间，慢速冻融是先在空气中冻 4h 然后在水中融解 4h，每一循环 8h。快速冻融是将试件放在槽中，交替输入冷、热氯化钙溶液，使岩石冻融，每个循环 2h。岩石力学性质试验31.岩石单轴压缩变形试验取得的应力应变关系曲线，其切线斜率不是一个常数，逐级一次循环加卸载应力应变关系曲线显示，加载线与卸载线不重合，存在着一定的残余变形。32.岩块变形参数主要用岩块单轴压缩变形试验方法取得。岩块的变形模量是指

9、岩石试件在轴向应力作用下，轴向应力与相对应的轴向应变的比值，也称割线模量。岩石的弹性模量是指岩石试件在轴向应力作用下，应力与相对应的轴向弹性应变之比的比值，一般由应力应变曲线直线段的斜率表示。33.岩石压缩变形试验常用：（1）电阻应变片法（2）千分表法。俩种都适用于能制成规则试件的各类岩石。对于坚硬和较坚硬的岩石采用电阻应变片法。较软的采用千分表，对变形较大的软岩和极软岩，可采用百分表测量变形。34千分表测量岩石的变形特性，具有操作比较简单、试验时间周期较短的优点。千分表法的测距较之电阻应变片法要长很多，所以对于软岩和较软岩，特别是层状和各向异性岩石，千分表法的测试效果明显优于电阻应变片法，但

10、是千分表法只能测定岩石在非破坏阶段的变形。35.岩石单轴压缩变形试验为瞬时变形试验，加荷速度每秒 0.51.0mpa。36.岩石变形试验要根据岩性来确定其加载方式。加载方法分为逐级一次连续加载和逐级一次循环加载法俩种。逐级一次连续加载法的循环次数规定为五个循环，加至最大循环载荷后继续逐级加载直至破坏。37.岩石的应力应变关系曲线是岩石本身性质的反映，但试件的形态和测试条件也会对曲线形态产生影响。圆柱体试件具有轴对称的特点，应力分布比较均匀，且试件制备和加工比较简单，一般采用圆柱体试件。对于均质材料而言，试件尺寸影响可以忽略不计。38.岩石坚硬程度的分类：（1） 、单轴抗压强度 Rc60Mpa,

11、为坚硬岩石（2） 、30天然状态饱和状态。 （3）岩石的端部约束对岩石抗压强度试验有影响。40岩石软化系数：岩石饱和抗压强度与干抗压强度的比值，其值抗拉强度点荷载强度50.标准点荷载强度指数 Is(50):在进行尺寸修正的时将岩芯直径为 50mm 时所测的点荷载强度指数。51.岩石点荷强度试验试验数量岩芯试件为 1015 块，不规则的岩石试件应在 20 块以上。52.岩石断裂韧度试验试件形状：短棒式、双悬臂梁试件、双扭试件、双切口试件（试件采用带切口或 V 形切口的圆柱体，直径 4854mm，长度与直径之比为 3.54.0。53.影响断裂韧度试验的因素：各向异性、试件尺寸、试件含水量、试件含水

12、状态、加载速率、切口形式。54.断裂韧度与试件的含水量有关：干试件较湿试件韧度较高。同一含水状态下每组试件数量不应少于 3 个，取 3 个平均值。55.对韧度做非线性修正的要求：试验工程中加卸载循环不应少于 4 次，每当卸载到最大破坏荷载的 10%20 再加载。56.岩体变形试验方法：承载板法，狭缝法，单（双）轴压缩法，钻孔径向加压法，液压枕径向加压法，水压法。57.承载板法的缺点：设备笨重、安装不便、板边缘处产生应力集中等。为满足刚性需求，岩体月坚硬，刚性承压板要求越厚，坚硬的岩体采用柔性承压板法。软弱或破碎的岩体，采用刚性承压板法。58.承压板变形试验主要技术问题：试验边界条件规定、承压板

13、尺寸的规定（有圆形、环形、矩形，面积为 20002500cm2） 、承压板的刚度问题、测量系统刚度要求、温度对岩体变形测试的影响等。59.荷载对承压板以下岩体的影响深度为直径的 33.5 倍。60.刚性承压板形式：采用若干块承压板由大而小呈宝塔式，采用肋板式61.岩体变形试验的变形稳定的标准：（1） 、以一定时间内变形绝对变化值为标准值（2） 、以一定时间内变形的相对变化为标准（3）以时间作为变形稳定标准62.A%作为相对变形稳定标准的定义：= 相邻俩次读数差*100/前后相邻俩级压力下的读数63.每一种加压方式包含的环节：（1）将最大压力分成若干压力级，分级施加压力，求出不同压力下的变形（2

14、）由加压和退压过程，求出岩体的弹性、塑性等变形特性。 （3） 。反映水工建筑物荷载重复作用的加压循环。 上述环节主要加压方式有以下几种：（1）.逐级一次循环加压法（2）.逐级多次循环加压法（3）.大循环加压法。64.温度对岩体变形测试的影响，可从地段温度变化和减少测量支架变形俩方面控制。 （1）试验宜在远离洞口或在试洞拐弯以后的地段进行。 （2）.在洞口至试点处有木料、油贴等分别设置错开 23 道保温门（3）试验期间，尽可能减少照明电灯数量，洞内不生火，减少人员出入。65.钻孔径向加压法试验：按加压装置的性质有柔性加压和刚性加压之分。柔性加压直接测量岩体的仪器称为钻孔压力计，柔性加压通过体积变

15、化换算孔径向变形的称为钻孔压力计，柔性加压通过体积变化换算孔径向变形称为钻孔膨胀计，刚性加压的称为钻孔千斤顶法。66.在钻孔径向加压法试验中，适用于软岩或半坚硬岩体。67.隧洞径向加压法的洞径一般为 23m。68. 隧洞径向加压法试验边界条件的确定：按变形、应变相对值不超过 2%考虑，加压段的影响范围可定为 3 倍试验洞直径，试洞的间距及距离临空的最小距离不应小于 3 倍的洞直径，规程要求大于 6 倍洞径。69.洞口的反力支撑框宜采用整体式反力支撑框架。 ，为使洞周边受力较为均匀，但是又不至过多地增加设备，宜采用 12 变形的反力支撑框架。试洞的内衬为采用混凝土衬砌或涂柔性防渗层。混凝土衬砌有

16、整体式和分块试之分。前者在围岩为坚硬均匀的试洞内应用，后者在围岩软弱且各向异性明显的试洞内。70.变形稳定标准：绝对标准、相对标准第五章 岩体强度试验71.岩体荷载试验主要确定在法向荷载作用下地基的承载能力，适合于破碎岩体或软弱岩体。72.混凝土与岩土接触面直剪试验通常采用平推法、斜推法、试验尺寸采用50*50cm70*70cm73.岩体强度试验中增大试件尺寸可以将较多的地质量因素包含在内，剪切面不因小于2500cm2，最小边长不小于 50cm。74.基岩面的起伏差对抗剪强度有影响，地基面起伏差控制在试件边长 1%2%以内（50*50cm 时起伏差为 0.51cm）75.垂直荷载的施加方法 1

17、.垂直荷载的分级为 35 级加至预定荷载 2.斜剪过程中垂直应力的调整（1）随着斜向荷载的施加，同步调整垂直压力表读数，使剪切面上的正应力在整个剪切过程中始终保持为常数，称为常正应力法。 （2）.在施加斜向剪切荷载时，不调整垂直压力表读数，此时正应力是变数，称为变正应力法。 （3）.采取变正应力法的主要缺点是，当正应力为变数时，剪切面上的应力条件比较复杂，而且增加了正应力这个变量之后，会使剪应力剪切变形曲线失真。76.剪切荷载施加方法：平推法（尽可能减少倾覆力矩或将力臂降低到最低限度，每次试验要求实测水平着力点与剪切面之间的间距。77.剪应力的分级：810 级，当时间产生显著剪切变形时剪切应力

18、减半施加，直到剪短。78.剪切流变试验外，常规的岩石剪切试验中，大致分为 3 中施加剪切荷载。 （1） 、快速剪切法（2）时间控制法（3）变形控制法。79.结构面直剪试验主要技术问题：（1）如何保持试件为原状（2）控制法向应力（3）控制剪切速率，保证试件充分排水80. 结构面直剪试验：1.布置：试件尺寸不得小于 50cm*50cm,最好 70cm*70cm。2.垂直荷载施加方法：垂直载荷的分级和施加速率及稳定时间：45 级施加。速率：每隔 5min 均应施加，并要求在垂直载荷达到固结后再进行剪切。3.剪切载荷的施加速率：每 10min 测读一次，俩次相邻间隔所测变形小于 0.1mm/min 认

19、为稳定。81.结构面直剪蠕变试验稳压设备：具有提供恒定载荷的稳压设备。82.俩中加压方法：（1）根据常规试验的剪应力剪切位移关系曲线的阶段性，从中选择出来相当于线性阶段、屈服阶段、临近破坏阶段的剪应力值，分别逐级施加在试件上进行蠕变观测，没级观测时间 2030d.（2）按照预估的抗剪峰值或抗剪极限值将其分为 10 级左右，由小到大，逐级向试件施加剪切载荷，每级观测时间为 110d 不等。 （3）每级剪切荷载的稳定时间为 510d。83.岩体直剪试验中，对于坚硬完整的岩体大都数是三轴试验，对于非均质的岩体是现场抗剪试验。84.室内岩块三轴试验反映的强度性质取决于不明显的微裂隙、微小孔隙和软弱胶结

20、物以至颗粒边界，现场岩体三轴试验所反映的岩体强度主要取决于尺寸更大的裂隙和节理等，试验结果更能反映具有地质不连续面的岩体所固有的特性。85.原位三轴试验试件制备：（1） 、开挖支洞预留岩柱制备试件（2） 、开挖低矮支洞（3） 、在平洞底板上刻槽（4）移位三轴试验试件制备（横断面：3030cm35*35cm）86.三轴试件尺寸的选取 30*30*60cm80*80*160cm,高宽比不小于 287.加压方式：（1） 、按比例加压（2）静水压加压（3）轴向压力加压：逐级一次循环加压（缺陷：在反复加压、退压后岩体在承受荷载方面是否有变化不得而知） 、逐级连续加压、逐级一次反复循环加压。88.岩体现场

21、荷载试验通常只对较破碎、软弱的岩体。承压板面积规定 5001000cm2，承压板刚度与承压板大小、厚度以及岩体性质等有关。第六章 岩体应力测试89.早期的地基应力测量一般是在岩体表面进行，分为表面应力恢复和表面应力解除。扁千斤顶时表面应力恢复法的代表，而中心钻孔法和平行钻孔法为表面应力解除法的代表。90钻孔套心应力解除法和水压致裂法是目前最普遍的方法。91.孔壁应变法测试测点布置：1、侧段内及测段附近岩性均一样 2.每一段内宜布置 23 个测点，各测点应尽量靠近，避开断层等不良地质构造。3.在测试岩体初始应力时，钻孔深度一定要超过应力扰动区，对地下洞室进行浅孔应力测量时，钻孔深度应大于洞室断面

22、最大尺寸的 2 倍。92. 孔壁应变法测试套心解除速率的要求。按预定深度分 10 级，开始每级解除深度可为5cm，在接近应变片粘结部位时宜为 2cm。93.孔底应变法测试应变计安装：（1）用安装杆将带有孔底应变计的安装器送入孔中，当接近孔底时定向就位，将孔底应变计压贴在孔底平面中部 1/3 直径范围内，并且保持一定的预压力，使应变计与孔底岩面紧密粘贴。 （2）粘结剂固化后，检查系统绝缘值，不下于50M 欧姆。94.孔径变形法，三孔交会测试的方法：一般采用俩侧测孔与中间测孔分别构成 45夹角布置方法。其方法与孔底应变法的三孔交汇法相同。95.水压致裂法测试适用范围：深度较大岩体中的初始应力测量。

23、96.表面应变法测试：采用表面应力恢复法，在岩体表面掏槽，测量掏槽引起槽上下岩体发生的相对位移，通过压力枕油压增加逐步使相对位移减少到 0，可认为此时油压即为岩体表面该方向的初始应力。恢复法测试加压退压，一般采用大循环法。压力等级1.02.0Mpa，每次测试不得少于 6 级，测试时记录每一级压力下的应变计读数。第七章 岩体声波测试97.耦合问题：岩块声波测试要求耦合介质有很好的传导能力，并且耦合剂的声阻抗接近被测岩石声阻抗。98.岩石物理力学与声波波速的关系：（1） 、岩石种类、岩性与声波波速有关（2） 、岩体中裂隙发育程度和风化程度对波速影响也很明显。 （3）密度与波速的关系（4）孔隙率与声

24、波波速的关系，波速随着有效孔隙率的增加，波速急剧下降。 （5） 、含水量与波速的关系，含水量对波速的影响很大。99换能器与测试岩体之间的耦合好坏是影响岩体声波测试的一个重要因素。100.洞室收敛观测，断面布置 “空间效应”因掌子面约束作用对于围岩位移所产生的影响。“时间效应”指在应力恒定下，岩体随时间过程发生的持续变形即蠕变现象。101.观测曲线分析：CBA.A 说明岩体稳定性 B 说明岩体有可能失稳 C 说明岩体很快就会失去稳定102.岩体锚固荷载观测，布置原则：（1） 、测力计吨位大小与锚索所施加的预应力吨位相适应。 （2）测力计安装数量应视工程重要性来决定，数量为锚索根数的 1/10，一

25、般为1/20。 （3）观测锚索的布置应力根据总体锚固设计进行，对于有特殊要求的部位，则另进行布置。103.岩体锚杆应力观测布置：（1）观测锚杆的布置应根据锚固设计要求和工程需要确定。（2）.根据工程设计要求和地质条件布置观测点，其数量应为工程锚杆数量的 3%5%。（3）锚杆应力计应布置在岩体应力变化大的部位，在距离岩体表面的 23mm 处岩体内。（4）.需要了解锚杆轴向应力分布时，沿锚杆轴向布置应力计的数量不宜少于 3 支。第二篇 土工第十章 土的工程性质的相关知识1、工程中，当 Cu5 且 Cc=13 时，称土的级配良好，表明土中大小颗粒混杂，对应的粒径分布曲线显得平缓；若不能同时满足上述要

26、求，则称土的级配不良，表明通中某一个或某几个粒组含量较多，粒径分布曲线对应的有一段显得陡直。 （其中 Cu 表示不均匀系数，Cc 表示曲率系数）2、除了土的粒径分布曲线外，各种物理性质指标中，只有三个是独立的。通常取密度、土粒比重、含水率这三个基本试验指标为三个独立物理性质指标。3、液限又称流限，它是流动状态与可塑状态的界限含水率，也就是可塑状态的上限含水率。塑限是可塑状态与半固体状态的界限含水率，也就是可塑状态的下限含水率。4、液塑限联合测定是以质量 76g、锥体入土深度为 17mm 时土的含水率为液限标准。5、有机质成分对土的性质有一定程度的影响。土中有机质含量很少（小于 5%）时，其性质

27、与无机土差别很小，可视为无机土。土中有机质含量很高（大于 10%）时，其性质已大大不同于一般细粒土，分类标准中称其为有机土。6、室内测定土的渗透系数可分为常水头试验和变水头试验，其中常水头试验适用于透水性强的无黏性土，变水头试验适用于渗透系数很小，流经试样的水量很少，难以直接准确量测的黏性土。7、流砂现象：土颗粒间的压力等于零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定的现象；管涌现象：水在砂性土中渗透时，土中的一些细小颗粒在动水力作用下，可能通过粗颗粒的孔隙被水流带走的现象。8、流砂现象是发生在土体表面渗流逸出处，不发生于土体内部，而管涌现象可以发生在渗流逸出处，也可能发生于土体内部。流砂现象主要发生在

28、细沙、粉砂及轻亚黏土等土层中，而在粗颗粒及黏土中则不易产生。9、为了防止渗透破坏的发生常采用两种措施：一种是在渗流逸出地段设置反滤层以防土粒被水流带出；另一种是增长渗透路径，如打板桩或设置防渗墙等，以减小渗透比降。10、在现场载荷试验中，挖的试坑一般规定试坑宽度不应小于 3b（b 为承压板的宽度或直径） 。试验点一般布置在勘察取样的钻孔附近。承压板的面积一般为 0.250.5m2，挖试坑和放置试验设备必须注意保持试验土层的原状土结构和天然湿度，试验土层顶面一般采用不超过 20mm 厚的粗砂、中砂找平。11、当出现有下列现象之一时，即可认为土已达极限状态：承压板周围土有明显的侧向挤出隆起（砂土）

29、或发生裂纹（黏性土和粉土） ；沉降急剧增大，P-s 曲线出现陡降段；在某一级荷载下，24h 内沉降速率不能达到稳定标准；s/b0.06。当满足终止加载的前四个条件之一时，其对应的前一级荷载为极限荷载。12、土的抗剪强度中摩尔库仑强度：土中出现的破裂面与大主应力 1 作用面的夹角 f为： f=45。 +/213、土的直接剪切试验分为快剪、固结快剪和慢剪三种试验方法。14、直接剪切试验具有设备简单、土样制备及试验操作方便等优点，也存在不少缺点，主要有：1) 、剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏；2) 、剪切面上剪应力分布不均匀，且竖向荷载会发生偏转（上下盒的中轴线不重合） ，主应力的大小及方向都是变化的；3) 在剪切过程中，土样剪切面渐渐缩小，而在计算抗剪强度时仍按土样的原截面面积计算；4) 试验时不能严格控制排水，并且不能量测孔隙水压力；5) 试验时上下盒之间的缝隙中易嵌入砂粒，使试验结果偏大。15、膨胀土中缩限是土样由半固态连续蒸发水分到固态（仍处于饱和）的界限含水率。土样的含水率达到缩限以后，继续失水，不再产生收缩变形。16、根据部分地区统计资料，我国膨胀土的缩限变化范围在 10.5%29%。