1、1工程地质及土力学（专本套读）学习指导书绪论（一）本章学习目标：1、了解工程地质和土力学的任务。2、了解工程地质和土力学的研究对象、方法和主要内容。3、掌握土力学学科的工作特点。（二）本章重点、要点：1、识记：工程地质和土力学的主要内容。2、领会：工程地质学的任务、研究目的和主要研究方法；土力学的任务、主要研究目的；土力学学科的工作特点。第一章 岩石和地质构造（一）本章学习目标：1、理解矿物的形态和反映矿物物理特征的概念，掌握常见的几种造岩矿物的表观鉴定方法。2、熟练掌握因冷凝环境不同所形成的岩浆岩的三种主要类型以及其结晶情况；理解岩浆岩的产状；掌握按矿物和化学成分对岩浆岩的分类；掌握岩浆岩的
2、结构和构造特征；掌握常见的岩浆岩的结构和构造特征及其表观鉴定方法。3、理解沉积岩的一般形成过程；掌握沉积岩的结构和构造特征；掌握常见的沉积岩的结构和构造特征及其表观鉴定方法。4、了解变质作用的类型；掌握沉积岩的结构和构造特征；掌握常见的沉积岩的结构和构造特征及其表观鉴定方法。5、了解地质年代的划分及其确定方法；掌握地质年代及地层单位；熟悉地质年代表。6、掌握岩层产状的概念及要素；掌握褶皱、节理和断层的特征和类型；掌握不整合构造特征及类型；初步掌握不同构造特征在地质图上的表示特征，能够认识简单的地质图；掌握地质构造特征对建筑工程的影响与评价。7、理解岩石的主要物理和力学性质的概念，掌握影响岩石工
3、程性质的因素；掌握岩体和岩体结构特征的概念以及工程地质特征。8、掌握第四纪沉积物的成因类型和特征及其在工程上应用的意义。9、了解土的成因类型及其特点，土与土层的区分及其目的。（二）本章重点、要点：1、识记：反映矿物物理特征的概念，常见的几种主要造岩矿物及其特征；岩浆岩、沉积岩和变质岩的主要种类、几种主要岩样的名称和特征；地质年代的划分；岩层产状要素，褶皱、节理和断层的构造特征和类型，不整合构造特征及类型；岩石的主要物理和力学性质的基本要领，主要岩石的基本性质及特点，岩石和岩体的概念和岩体的工程性质；第四纪沉积物的成因类型和特征；2、领会：常见的几种造岩矿物的表观鉴定；岩浆岩、沉积岩和变质岩的结
4、构构造特征、分类原则和表观鉴定方法；地质年代及地层单位；不同构造特征在2地质图上的表示特征，能够阅读简单的地质图；地质构造特征对建筑工程的影响与评价；结合岩体结构特征，理解岩体的工程性质；第四纪沉积物的成因类型与土层构造的关系；（三）本章练习题或思考题：1、填空：1）矿物的 是指矿物抵抗刻划研磨的能力。2）矿物受外力作用时，能沿一定方向破裂成平面的性质称为 。3）根据冷凝环境的不同，岩浆岩可分为喷出岩和 岩。4）地质年代包括太古代、元古代、 、中生代和新生代。5）岩层构造特征包括岩层的层面、厚度和 。6）岩层的产状三要素，包括走向、 和倾角。7）通过核部大致平分褶曲两翼的面称为褶曲的 。8）轴
5、面近于直立，两翼倾向相反，倾角大小近于相等的褶皱，称为 。9）在岩石形成后由于受到构造应力作用变形所产生的裂缝称为 节理。10）断层面倾角介于 2545之间的 称为逆掩断层。11）断层两盘沿断层走向方向发生位移的断层称为 ，其倾角通常很陡。12）岩石经物理和化学风化作用后残留在原地的碎屑物称为 物。13）雨水或雪水将高处的风化碎屑物质洗刷而向下搬运，或由于本身的重力作用，堆积在平缓的斜坡或坡脚处，成为 物。2、单项选择：1） （ ）矿物呈白色，晶面呈板状或片状，外形呈假六方形或菱形，集合体呈致密片状块体，一组极完全节理。该矿物可定名为A绿泥石 B白云石 C白云母 D石榴子石2） （ ）下列岩石
6、中，属于变质岩的是A石英砂岩 B石英岩 C石灰岩 D闪长岩3） （ ）下列岩石中，属于沉积岩的是A花岗岩 B石灰岩 C大理岩 D石英岩4） （ ）下列岩石构造，属于变质岩的构造是A层理构造 B气孔与杏仁构造 C波痕与泥裂 D片麻状构造5） （ ）某地质图上，标明一岩层的产状为 330/WS30，该岩层的倾向为A330 B30 C240 D1506） （ ）隧道工程沿褶曲走向穿越时较为有利的部位是A向斜核部 B背斜核部 C枢纽 D翼部7） （ ）一地区沉积了一套岩层后，受地壳运动影响而升出水面，沉积作用发生中断，遭受剥蚀，然后再次下沉接受沉积。地层无倾斜或反转，则地层接触关系为A整合接触 B假整
7、合接触 C不整合接触 D侵入接触3、名词解释：向斜褶曲、背斜褶曲、正断层、逆断层、平行不整合、角度不整合4、简述题：1）简述在工程上岩石和岩体的区别。第一章部分练习题答案1、填空：31）硬度；2）解理；3）侵入；4）古生代；5）产状；6）倾向；7）轴面；8）直立褶皱；9）构造节理；10）逆断层；11）平移断层；12）残积；13）坡积2、单项选择：1）C；2）B ；3）B ；4）D； 5）C；6）D ；7）B第二章 建筑工程地质问题（一）本章学习目标：1、理解风化作用的概念，识记风化作用的类型和岩石风化程度的分级。2、理解河流地质作用对河床、河岸侵蚀和堆积的一般规律以及防护的一般方法。3、掌握滑
8、坡形成的条件，滑坡的分类，滑坡发育的过程及其影响因素；掌握滑坡的治理原则。4、掌握崩塌的概念、崩塌产生的条件，熟悉防止崩塌的一般措施。5、掌握泥石流的概念、形成条件，理解其预防措施。6、掌握岩溶和土洞的概念、形成条件；领会岩溶和土洞的工程地质问题及其地基的防治。7、理解地震形成的原因、特点，地震波的传播和地震震级及地震烈度的划分等基础知识；掌握地震力效应、地震破裂效应、地震液化效应、震陷和地震激发的灾害性效应及其对建筑的影响。（二）本章重点、要点：1、风化作用的类型和岩石风化程度的划分。2、流水侵蚀作用的两种方式。3、滑坡的发育过程和影响滑坡的因素。4、崩塌和泥石流产生的条件及影响因素。5、岩
9、溶和土洞的形成条件及其工程地质问题。6、震级、烈度的概念，地震效应。（三）本章练习题：1、填空题1）按引起风化作用发生的因素的不同，风化作用可分为 、化学风化和生物风化作用。2）滑坡的治理原则应以 ，及时治理，并根据工程重要性制订具体整治方案。3）泥石流的形成必须具备 、陡峭的山坡和较大的沟谷以及大量集中水源的地形、地质和水文气象。4）若某一地震波的周期与地基土层的固有周期相近，由于发生共振，该地震波的振幅将被放大，此周期称为 。5）地震的破坏方式有 、驻波破坏、相位差动破坏和地震液化破坏四种。2、单项选择题1） （ ）按滑动的力学性质、滑坡可分为A顺层滑坡和切层滑坡 B牵引式滑坡和推动式滑坡
10、C张性滑坡和剪性滑坡 D切层滑坡均质滑坡2） （ ）下列关于震级和烈度的说法，哪一个是正确的？A震级是地震所释放出来能量大小的反映 B震级是由地面建筑物的破坏程度决定的 C每次地震的烈度只有一个D烈度是由地震释放出来的能量大小决定的43、简述题1）简述风化作用的基本类型。2）简述滑坡发生的阶段。3）简述影响滑坡的因素。4）何谓潜蚀？潜蚀可分为那几种类型？5）试述岩溶的形成条件。6）何谓地震烈度？主要受那些条件影响？7）何谓地震效应？主要包括那些方面？第二章部分练习题答案1、填空：1）物理风化；2）以防为主；3）丰富的松散固体物质；4）卓越周期；5）共振破坏2、单项选择：1）B；2）A第三章 土
11、的渗透性与渗流（一）本章学习目标：1、正确理解水头、水头梯度、渗透速度的概念，掌握达西定律的适用范围、渗透系数的测定方法。2、理解由流线和等势线组成的流网的物理意义，能够应用流网确定渗流场中测管水头、水力坡降和渗流量等。3、掌握渗流力和和临界水头梯度的概念，能够正确计算渗流力和和临界水头梯度，并根据临界水头梯度判断流土是否发生。4、掌握渗透破坏的主要类型，领会流土、管涌发生的水力条件和防止措施。5、掌握有效应力原理的物理意义，领会有效应力对土体变形和强度的作用与影响，能够用有效应力原理分析计算有关承压水顶板厚度问题及其在土力学中的应用。6、理解孔隙水压力与有效应力的具体意义，掌握静水条件和渗流
12、条件下孔隙水压力与有效应力的地计算。（二）本章重点、难点重点：1、达西定律，渗流力和流土现象。2、用常水头和变水头法测定土的渗透系数。3、根据临界水头梯度，计算判断流土现象的发生。4、有效应力原理正确理解与应用，分析计算有关承压水顶板厚度问题。难点：1、 有效应力原理的应用。2、 孔隙水压力与有效应力的理解，静水条件和渗流条件下孔隙水压力与有效应力的地计算。（三）本章练习题或思考题：1、填空：1）流经渗透路径单位长度所对应的水头损失，称为 。52）由于土层的成层性，垂直渗透系数较水平渗透系数 。2、单项选择：1） （ ）反映土透水性质的指标是A不均匀系数 B压缩系数 C渗透系数 D固结系数2）
13、 （ ）下列描述正确的是A流网中网格越密处，其水力梯度越小 B同一流网中，任意两相邻等势线间的总水头差相等C位于同一条等势线上的两点，其孔隙水压力总是相等的D渗透流速的方向为流线的法线方向3） （ ）下列关于渗流力的描述，错误的是A渗流力数值与水力梯度成正比，方向与渗流方向一致B渗流力是一种体积力，量纲与重度的量纲相同C流网中等势线越密的区域，其渗流力就越大D渗流力的存在对土体稳定性总是不利的4） （ ）地下水自下而上渗流时，土层中土的骨架的有效应力A升高 B减小 C不变 D未知3、名词解释：渗流力、流土、管涌4、计算题：1）某一砂土试样，高 15cm，直径 5.5cm，进行常水头渗透试验，在
14、测压管水头差为 40cm下经历 6.0s，流过的水量为 400cm3，试计算渗透系数。2）设做变水头试验土样的横截面积为 30cm2，厚度为 4cm，渗透仪玻璃管的直径为0.4cm，试验开始时候的水位差为 145cm，经过 7 分 25 秒观察得水位差为 100cm，试验时水温为 20，试求土样的渗透系数。3）对某土样进行室内渗透试验，土样长度为 25cm，试验水头差为 40cm，土粒比重ds=2.65，孔隙比 。水自下而上渗流，试判断土样是否发生流土现象。4.0e4）在厚度为 9m 的粘土层中开挖基坑，其下为砂层，砂层顶面为有 7.5m 高的层压水头。试求开挖深度为 6m 时，基坑中水深 h
15、 至少要多深才能防止基坑底部不发生隆起？ sat=20.4kN/m3砂 土粘 土9m6 7.5mh=?5）一粘土层位于两砂层中间，其中上面砂层的容重 ，饱和容重3kN/6.17。地下水位保持在地表下 1.5m 处。下面的砂层中有承压水，若要使粘3satkN/m6.19土层产生流土，则下层砂中的承压水位至少高出地表多少米？63.0m1.5m1.5mh=?sat =20.6kN/m3sat =19.6kN/m3 =17.6kN/3粘 土 层砂 土 层 地 下 水 位 面地 面第三章部分练习题答案1、填空：1）水力梯度；2）小2、单项选择：1）C；2）B ；3）D；4）B4、计算题：1） ，tLhA
16、kitvQ cm/s0523.1645.02tQ2） ，222 cm156.04.13da haVd， ，tLhAktiVd t hkAaLtd，2121dhta cm/s104.5ln)2607(3415.ln)( 5212 tAk3）孔隙率 8.40.e临界水头梯度 178.)26.01()5.()1(cr ndis实际水头梯度 ， 由于 ，会发生流土现象。62Lhcri4）粘土层底部总应力 ，孔隙水压力 3satw 5.wu有效应力 - =0usth.7wm38.10425.735.7sawth75）粘土层底面总应力 kPa6.173.205.169.17孔隙水压力 )()(hhuww，
17、6. m.5.第四章 土的压缩性及基础沉降（一）本章学习目标1、掌握土的压缩性；2、掌握建筑物基础沉降分析的原理与计算方法3、掌握一维固结理论（太沙基一维固结理论）和推算沉降随时间的变化，应用于分析与沉降和固结有关的工程问题。（二）本章重点、要点1、识记：侧限压缩试验结果的 e-p 曲线及 e-logp 曲线的形态特点；压缩系数、压缩指数、压缩模量、先期固结压力等的物理概念；初始沉降、固结沉降和次固结沉降的特点；初始沉降计算的基本原理；固结沉降计算的基本公式；分层总和法计算的原理和步骤；次固结沉降计算的基本原理；建筑地基基础设计规范推荐的沉降计算法的原理和方法；无粘性土地基沉降计算的薛迈脱曼法
18、的原理；固结和固结度的概念；固结理论解的结果与固结度的计算；固结沉降与固结度的关系；用时间平方根配合法和时间对数法测定固结系数的原理。2、领会：在加卸荷后土的压缩不可完全恢复性质；在侧限条件下，土的压缩量与压缩系数、压缩指数和压缩模量的关系；先期固结压力的工程实用意义；三个沉降发展阶段的工程实用意义；初始沉降计算中弹性模量的确定方法；用分层总和法计算基础沉降时，根据工程实际情况，选用符合实际的计算公式和压缩参数，合理确定分层的厚度和计算的深度，同时注意到土层结构性（应力历史） ，合理选用相应的方法；次固结沉降的计算；规范法中修正系数 的物理概念和工程实用价值；薛迈脱曼法中弹性模量的确定s方法；
19、一维固结过程中孔隙水压力消散与有效应力增长在地基中的分布规律；固结理论的基本假定与渗透固结微分方程；包括初始沉降和次固结沉降在内的沉降过程与固结度的关系；固结系数测定时试样的代表性和施加荷载增量比对试验结果的影响。3、掌握工程中的沉降计算。（三）本章练习题或思考题：1、名词解释：土的压缩性、压缩系数、压缩指数、压缩模量、体积压缩系数、先期固结压力、饱和粘性土的渗透固结、固结度2、填空：1）设某可压缩土层符合太沙基一维固结理论的基本假定，已知该土层为单面排水时，固结度达到 80%需要 4 年的时间。如果该土层变为双面排水，要达到相同的固结度，则需要_年的时间。82）按分层总和法计算软土地基固结沉
20、降时，常用 作为确定地基沉降计算深度的标准。3）饱和土渗透固结的过程就是孔隙水压力逐渐消散和 相应增加的过程。4）太沙基一维固结理论假定土中孔隙水的渗流服从 。5）太沙基一维固结理论假定在渗透固结过程中，土的 和压缩模量保持不变。6）地基的最终沉降量由瞬时沉降、固结沉降和 三部分组成。7）土层在历史上最大固结压力作用下压缩已经稳定，此后土层厚度变化不大，也没有经受过其他荷载的继续作用，该土层的固结状态为 状态。3、单项选择题1） （ ）土的压缩性越低，则土的A压缩模量越小 B压缩系数越大 C塑性指数越大 D室内压缩曲线越缓2） （ ）高压缩性土的压缩指数 a1-2A 0.5MPa-1 B0.2
21、MPa -1 C0.1MPa -1 D 0.10.5MPa-13） （ ）用分层总和法计算固结沉降时，不能采用的变形指标是A压缩指数 B压缩模量 C变形模量 D体积压缩系数4） （ ）A 土层厚度为 B 土层厚度的 2 倍，则在其他条件相同的情况下，A、B 土层达到同一固结度所需要时间的关系是A B C D tt5.0AtBtBAt45） （ ）太沙基一维固结理论分析饱和粘土的固结过程时，假定外荷载的施加方式是A连续 B一次骤然 C间歇 D分级6） （ ）在新冲填土上建造建筑物，引起建筑物沉降的原因是A冲填土的弹性变形及建筑物荷载 B冲填土的次固结及建筑物荷载C冲填土的自重及建筑物荷载 D冲填
22、土的瞬时沉降及建筑物荷载4、多项选择题：1） （ ）下列有关按建筑地基基础设计规范GB50007-2002 推荐的方法计算地基最终沉降量的论述正确的是 A该方法假定地基土压缩时不发生侧向变形 B该方法按天然土层分层C该方法采用平均附加应力系数的概念 D该方法引入了沉降计算经验系数 E该方法按附加应力与自重应力的比值小于等于 0.2 确定地基沉降计算深度2） （ ）一般压力作用下，计算土体压缩量时可以忽略 A孔隙水的压缩 B孔隙水的排出 C孔隙气体的压缩 D孔隙气体的排出 E土颗粒的压缩5、简答题：1）土的压缩性指标有哪些？它们之间有何关系？如何利用这些指标判断土的压缩性？2）简述分层总和法和规
23、范法计算地基最终沉降量的异同。3）土的应力历史对土的压缩性有何影响？4）在饱和土一维固结过程中，土的有效应力和孔隙水压力是如何变化的？5）土的最终沉降量由哪几部分组成？各部分意义如何？6、计算题：1）某饱和粘土层的厚度为 10 m，地面作用大面积荷载 p0 = 150 kPa。已知该粘土的压缩模量为 ，竖向固结系数 Cv = 12 m2/a，求粘土层在双面排水条件下加荷 1 年时的MPasE沉降量。已知当应力图形为矩形时，单面排水条件下的平均固结度 Ut 与时间因数 Tv 之间9的关系为 。42tve81TU2）在天然地面上大面积堆载，荷载强度 。天然土层为两层，第一层为粗砂，kPa50p厚度
24、 4.0m，重度 ，饱和重度 ；第二层为粘土层，厚度3kN/m18 3satN/m185.0m，压缩模量 Es = 5 MPa，饱和重度 ；地下水位在地面下 1.0m。不计第st2一层粗砂层的压缩量，试计算由于地面堆载而引起的粘土层的最终压缩量为多少？当上述压缩稳定后，地下水位突然下降到粘土层顶面，试问由此而产生的附加沉降是多少？sat=20kN/m3 4m5m1粗 砂 sat=18kN/m3粘 土 Es5MPap3）某建筑场地的地质条件为：第一层为软粘土层，厚度 H=4m，天然重度 =17.5kN/m3，平均压缩模量 Es=2.5MPa；其下为密实状态的粗砂层，很厚。今在地面上大面积填筑厚度
25、为 h 重度 =18kN/m3 的砂土层，如不计新填砂土层及密实粗砂层的变形，欲使粘土层顶1面产生 30mm 的沉降，那么 h 应为多少？4）有一厚度为 3.5m 的正常固结土层，在天然状态下的平均孔隙比为 0.880，在某一荷载作用下，该土层的平均孔隙比降低了 0.120，试计算在该荷载作用下土层顶面的沉降量。5）某饱和粘土层，厚度为 10m，竖向固结系数 cm2/年，在大面积荷载作用510.vC下最终固结沉降量为 180mm，单面排水。试求：(1)加荷一年时的固结沉降量；（2）固结沉降量达到 90mm 所需要的时间。 （提示：当平均固结度 Ut 小于 60%时，U t 与时间因素 Tv的关
26、系为 ）24tvUT6）设某场地地层均匀，上层为淤泥，厚 10 m，压缩模量 Es = 4 MPa，下层为基岩。已知某荷载在地基中引起的附加应力如图所示，求地基平均固结度达到 80%时，地面的沉降量是多少？1010mz z10 kPa20kPaAB第四章部分练习题答案2、填空：1）1；2） ；3）有效应力；4）达西定律；5）渗透系数；6）次固结沉降；7）czz1.0正常固结3、单项选择题：1）D；2）A；3）C；4）D；5）B；6）C4、多项选择题：1）ABCD；2）AE6、计算题1）由于地面作用大面积均布荷载，所以粘土层中附加应力为均匀分布，即kPa150pz粘土层的最终（固结）沉降量 m3051sEhz加荷 1 年时，时间因素 48.)210(vhtCT固结度 %75)4.0exp()4exp(822v22t U故加荷 1 年时地面的沉降量为 m75.3tUs2）由于大面积荷载，所以 kPa50pz由于地面堆载而引起的粘土层最终压缩量为 m50szEH地下水位下降后，粘土层中自重应力增量为
