水文地质工程地质概论总结概述Word文件下载.docx

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人类工程建设不能脱离地质环境

制约关系：

人类的工程活动在某种程度上受到地质环境的制约

双向作用：

一方面地质环境又会受到人类工程活动的影响，另一方面人类工程活动要受地质环境的制约

4、研究任务

①阐明建筑地区的工程地质条件

②论证建筑物所存在的工程地质问题

③选择地质条件优良的建筑场址

④研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响

⑤提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议

⑥为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据

查明工程地质条件是基本任务，工程地质问题的分析、评价是中心任务

5、工程地质与地质工程的关系

工程地质学：

工程地质学是地质学的分支学科，又是工程与技术科学、基础科学的分支学

科，是一门研究与工程建设有关的地质问题，为工程建设服务的地质学科，属于应用地质学的范畴。

包括岩土工程性质、工程动力地质作用、工程地质勘察理论和技术方法、区域工程地质和环境工程地质等的研究

地质工程是指以地质体作为建筑材料，以地质体作为工程结构，以地质体赋存环境做建筑环境建设起来的一种特殊工程，如地基、边坡、地下工程、钻井、地质灾害防治、地质环境整治等。

我国著名都江堰引水工程就是一项典型的地质工程（引水灌溉、分洪排砂）

6、为什么要学好这门课

我国的基础工程设施建设正处于第二次爆发期

三大主要领域：

城市建设、交通工程、水电工程

第二章

1、土的形成

土是是岩石经过风化、剥蚀、搬运和沉积作用形成的，由矿物颗粒、空气和水组成的三相体或四相体空气和水组成的三相体或四相体（人工破碎；

堆石坝的坝壳料；

相当于物理风化）

（1）残积土：

岩石风化后仍留在原地的堆积物。

特征

●易溶物质被淋滤

●和母岩在成分上有直接的关系

●颗粒大小不一，棱角明显

●厚度变化较大

（2）坡积物

●结构松散

●成分和基岩有关系

●颗粒小，有棱角

●厚度小

2、土的物质组成

土的三相组成：

固相（颗粒）、液相（孔隙中的水及其溶解物质）、气相（孔隙中的气体）

3、土的粒度成分

土颗粒的大小以其直径来表示，称为“粒径”，其单位一般采用毫米

粒径在一定区间内，成分及性质相似的土粒组别，即称之为“粒组”或“粒级

各粒组的性质特征

颗粒越细小，与水的作用越强烈。

表现为：

毛细作用由无到毛细上升高度逐渐增大；

透水性由大到小，甚至不透水；

逐渐由无粘性、无塑性到具有很大的粘性和塑性以及吸水膨胀性等一系列特殊性质（结合水发育的结果）；

在力学性质上，强度逐渐变小，受外力时，愈易变形。

4、粒度成分的测定和表示方法粒度成分的测定和表示方法

粒度成分：

是指土中各个粒组的相对百分含量，通常用各粒组占土粒总质量的百分数表示，它是通过土的颗粒分析试验测得的。

有筛分法（粒径>

0.075mm（砂粒以上的粗粒））和静水沉降法（粒径<

0.075mm密度计法）两种分析方法。

5、土的结构、构造

土的结构的含义：

土中各组分（主要是固相组分）在空间上的存在形式。

取决于各组分的成分，定量比例及相互间的作用等因素。

具体内容包括：

◇颗粒大小◇颗粒形状和表面特征

◇颗粒的排列◇颗粒的连接

单粒结构：

土粒间存在点与点的接触，随着它的形成条件的不同，可形成密实的或者疏松的

状态；

细粒土-蜂窝结构：

土粒下沉过程中，接触点引力大于下沉土粒重量形成链环状单元，很多这样的链环状单元联接起来，便形成孔隙较大的蜂窝状结构，蜂窝状结构常在粉土、粘土类中遇到，对应粒径一般为0.02-0.002mm；

蜂窝状结构的土具有疏散、低强度和高压缩的特性；

细粒土-絮状结构：

微小的粘粒，重量极轻，靠其自重在水中下沉，极为缓慢，土粒表面常带有同号电荷，因而悬浮在水中作分子热运动，不能相互碰撞结成粒团下沉；

在悬液介质发生变化时，土表面的弱吸着水厚度减薄，运动着的粘粒相互聚合，以面对边或者面对角的接触，并凝结成絮状物下沉，对应粒径一般为<

0.002mm

土的构造

不均匀性包括：

层理、夹层、透镜体、结核、组成

颗粒大小悬殊及裂隙发育程度与特征等

6、土颗粒之间的连结关系土颗粒之间的连结关系-按水的类型分

结合水连结-结合水膜，普遍存在于亲水性黏土矿物中

毛细水连结-毛细水压力，粉土和砂土中，具有暂时性

胶结连结-盐类的结晶，连结强度大，遇水弱化

冰连结-存在于冻土或含冰的土中，具有暂时性

1、土的成分

土的矿物成分是决定土的土的矿物成分是决定土的工程性质的形成与变化的主要物质基础，也是鉴别区域土质特征的重要标准及评价建筑材料质量的主要依据。

2、毛细水对土工程性质及建筑工程的影响

™在非饱和土中局部存在毛细水时，产生毛细内聚力或假内聚力，使土粒间的有效应力增高而增加土的强度。

但当土体浸水饱和或失水干燥时，这种内聚力消失。

在工程上为安全考虑，

不考虑毛细水在某些情况下引起的有利因素，反而考虑毛细水上升使土层含水量增大，从而降低土的强度和增大土的压缩性等不利影响。

™当毛细水上升接近建筑物基础底面时，毛细压力作为基底附加压力的增值，可能加大建筑物沉降量。

™当毛细水上升至近地表时，不仅能引起沼泽化、盐渍化，而且也使地基、路基土浸湿，降低土的力学强度；

™在寒冷地区，还将加剧冻胀作用。

™浸润基础或管道时，水中盐分对混凝土和金属材料常具有腐蚀作用。

™非结合水—之—毛细水

™分布在结合水外围，水分子虽然不能被土粒表面直接吸引住，但仍受土粒表面的静电影响，特别是在固、液、气三相交界的弯液面附近，这种影响尤其；

同时，它又受重力作用的控制。

所以毛细水是存在于土中细小的孔隙中、因与土颗粒的分子引力和水与空气界面的表面张

力共同作用构成的毛细作用而与土颗粒结合，存在于一种过渡类型水。

毛细水的性质一方面与结合水相似，另一方面与重力水相仿，所以说是结合水与重力水之间的过渡类型。

毛细水受土粒表面静电引力的影响紧密一些，因此它的冰点比重力水低（在摄氏零度以下），并有

极微弱的抗剪强度，也能传递静水压力。

在外力较小的情况下，它不同于结合水，而和重力水一样，立即发生显著的流动，并作层流运动

3、不溶于水的次生矿物

™现象：

这类矿物的不同矿物种类之间，对土的工程性质影响也有差异。

仅以粘土矿物的各类别而言，影响也明显不同

™本质：

其原因本质上在于它们具有不同的化学成分和结晶格架构造

™按近代用x一射线衍射法、电子显微镜法、差热分析及电子探针法等对粘土矿物的研究，已查明粘土矿物的晶格结构主要由两种基本结构单元组成，即由硅氧四面体和铝氢氧八面体组成，它们各自联结排列成硅氧四面体层和铝氢氧八面体层的层状结构™四面体层与八面体层之间的不同组合结果，即形成不同性质的粘土矿物类别（高岭石、蒙脱石、伊利石等）

膨胀土（蒙脱石、伊利石、高岭石的内容看一哈；

ps：

地工的学生考试考了）

高岭石：

1:

1型（或称二层型）结构单位层，其两个相邻晶胞之间以O2-和（OH）-不同的原子层相接，除范德华键外，具有很强的氢键连结作用，使各晶胞间紧密连接，因而具有较稳固的结晶格架，水较难进入其格架内，所以水与这种矿物之间的作用比较弱。

当然，在其晶格的断口，或由于离子同型置换，会有游离价的原子吸引部分水分子，而形成较薄水化膜，因而主要由这类矿物组成的粘性土的膨胀性和压缩性等均较小

吸附性

蒙脱石>

伊利石>

高岭石

4、可溶盐类对土的工程性质影响的实质

含盐土浸水后，盐类被溶解，使土的粒间连结削弱，甚至消失，并同时增大土的孔隙性，从而降低土体的强度和稳定性，增大压缩性含盐土浸水后，盐类被溶解，使土的粒间连结削弱，甚至消失，并同时增大土的孔隙性，从而降低土体的强度和稳定性，增大压缩性

5可溶盐类对土的工程性质的影响程度取决于三个方面：

ƒ盐类的成分和溶解度；

ƒ含量；

ƒ分布的均匀性和分布方式：

均匀、分散分布者，盐分溶解对土的工程性质及结构工程的影响较小，且土的抗溶蚀能力较强；

不均匀、集中分布（例如至厚的透镜状）者，盐分溶解对土工程性质及结构工程的影响则愈剧烈

6、易溶解矿物的分类及其影响

土中的易分解矿物常见的主要有黄铁矿及其他硫化物和硫酸盐类。

处于还原环境的土（如深水海淤）中，常含有黄铁矿，呈大小不同的结核状或与土颗粒紧密结合的薄膜状和充填物土中含黄铁矿、硫酸盐等遇水分解后的影响在于：

V浸水后削弱或破坏土的粒间连结及增大土的孔隙性（与一般可溶盐类影响相同）；

V分离出硫酸，对建筑基础及各种管道设施起腐蚀作用

7、有机质对土的工程性质的影响程度的决定因素

有机质的含量：

含量愈高，对土的性质影响愈大™

有机质的分解程度：

分解程度愈高，影响愈剧烈；

土被水浸的程度或饱和度：

水浸程度或饱和度不同，有机质对土有截然不同的影响。

较干燥时，有机质可起到较强的粒间连结作用；

而当土的含水量增大，结合水膜剧烈增厚，削弱土的粒间连结，必然使土的强度显著降低

™有机质土层的厚度、分布均匀性及分布方式

8、结晶水、沸石水、结构水、水都是土粒矿物的组成部分，可称为“矿物成分水”。

由于这些矿物内部的结合水本身即为矿物的化学组成部分，故一般只是通过矿物成分影响土体的性质。

同时，当其从原来矿物中析出后，又形成新的矿物时，土体的性质也发生变化。

另外，沸石水析出温度低，在测定土的含水量时，烘干土样温度不要过高，为100一105摄氏度即可；

否则，沸石水以及部分结晶水也可能析出，常使测得的土的含水量偏高，并影响其它指标的数值

9、土孔隙中的水分类土孔隙中的水分类

™结合水：

受分子引力、静电引力吸附于土粒表面的土中水。

这种吸引力高达几千到几万个大气压，使水分子和土粒表面牢固地粘结在一起。

没有溶解能力，不能传递静水压力，冰点低于0摄氏度

™非结合水：

为土粒孔隙中超出土粒表面静电引力作用范围的一般液态水。

主要受重力作用控制，能传递静水压力和能溶解盐分，在温度0摄氏度左右冻结成冰。

典型的代表是重力水，界乎重力水和结合水之间的过渡类型水为毛细水

第四章

1、土的压缩性

土在压力作用下，体积缩小的现象称为土的压缩性。

土体产生体积缩小的原因：

（1）固体颗粒的压缩；

（2）孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体的溶解；

（3）孔隙水和孔隙气体的排出。

„孔隙中水和气体向外排出要有一个时间过程。

因此土的压缩亦要经过一段时间才能完成。

我们把这一与时间有关的压缩过程称为固结。

如果在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要承受土体本身的自重应力，而且要承担由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的附加应力作用，这都将导致地基土体的变形。

在附加应力作用下，地基土土体变形，从而将引起建筑物沉降。

为什么要研究沉降？

基础的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将影响上部建筑物的正常使用，甚至会危及建筑物的安全。

2、压缩指标

1.压缩系数

压缩模量这个公式好好看一哈

3、天然土层的固结状态

‹固结:

是指土体在建筑物荷重或自重压力及其它应力作用下，其变形随时间发展至