水利考试重点岩土工程岩石、土工、土工合成材料资料

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

2、量分级：岩石基本质量指标（BQ ）采用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+250Kv6. 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

3、超过 40 摄氏度，湿度 40%55% 。9、岩石吸水性 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

4、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

5、筛孔。19比重瓶法测定岩石密度，烘干时间不得小于 6h, 般坚硬岩石为68h黏土岩石类软质岩石为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

6、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。（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

7、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变需要的压力。试件用规则试件，直径为：50 0.1mm。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。Lf 和冻融

8、系数 Kf 表示。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29. 岩石抗冻性试验一般采用直接冻融法。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

9、，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

10、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

11、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,为坚硬岩石（2）、30Rc 60Mpa 为较坚硬岩石（3） 15RcW 30Mpa,为较软岩石（4）、5RcW 15 Mpa为软岩（5）、Rc 5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

12、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

13、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

14、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）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

15、/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b i作用面的夹角a f 为：a 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

16、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%。第十一章 土样取样和制备17、一般认为，饱和度大于 95%即为饱和，对需要测定孔隙水压力参数的试验，对饱和度的要求较高，一般要求饱和度在99%以上。18、 试样饱和方法宜根据土样的透水性能分别采用以下方法：粗粒土采用水头饱和法， 可 直接在仪器上饱和；渗透系数大于10-4c

17、m/s的细粒土采用毛细管饱和法， 选用框式饱和器； 渗透系数小于或等于 10-4cm/s的细粒土宜采用抽气饱和法；对饱和度要求较高的试样宜 采用二氧化碳或反压力饱和。第十二章 土的物理、化学性质指标及其室内测定19、测定密度常用的试验方法有环刀法、蜡封法、灌砂法、灌水法等20、 土的含水率的意义是指试样在105110C的温度下烘至恒重时所失去的水质量与恒量后 干土质量的比值，以百分率表示。21、烘干法测定土的含水率是测定含水率的标准方法。22、 浮称法测定土的比重适用于粒径大于5mm的土，且其中含粒径大于 20mm颗粒应小于 10%。23、 虹吸筒法测定土的比重适用于粒径大于5mm 的土，且其

18、中含粒径大于 20mm 颗粒应大 于 10% 。24、土粒比重测试时，应注意一下问题：1) 、浮称法和虹吸筒法测定比重时，由于需要将土洗净，冲洗过程中会把细粒土冲掉，所 以只适用于不含细粒土的粗粒土。实际操作表明，虹吸筒法不易掌握，测试误差较大， 应尽可能少用。2) 对含有机质、水溶盐、亲水性胶体的土粒比重测定时，由于含有机质、水溶盐、亲水性 胶体的土与水相互作用， 这类土的表面活性对水的影响， 往往会额外增加比重值， 所以 需采用中性液体。25、土的击实试验中，为了控制人为因素造成的误差，根据比较试验结果表明；当余土高度不超过 6mm 时，干密度的误差(以余土高度为零时的干密度为基准)才能控

19、制在允许误差 范围内。为了保证试验准确度，规定余土高度不得超过6mm。26、相对密度试验的内容包括最大孔隙比试验和最小孔隙比试验。 最大孔隙比试验的方法有量筒倒转法、 漏斗法和松砂器法， 本书推荐采用漏斗法和量筒倒转法， 在用漏斗法做试验的 同时， 采用量筒倒转法进行补充试验，测得最松散状态的干密度，取其最小值。最小孔隙比试验有锤击法、振动法及锤击、振动法及锤击、振动联合法，本书推荐采用锤击、振动联合 法，也称为振动锤击法。第十三章 特殊土的性质指标及其室内测定27、 黄土的湿陷性压缩试验有单线法和双线法两种， 由于浸水和加荷程序不同， 在湿陷的产 生和发展过程方面也存在着差别。28、 单线法

20、是在某一压力下压缩稳定后才浸水的，由此得出的湿陷系数是直接的， 它的受力 和湿陷过程比较符合地基的实际情况。因此，单线法的试验结果易于取得实验者的认同。29、 单线法需取5 个环刀试样，要求含水量均匀一致，环刀试样间密度差值小于等于0.03g/cm3,均在天然湿度下分级加荷，分别加至不同的规定压力，下沉稳定后浸水至湿陷 稳定为止。最后绘制 P-S s曲线，在曲线上求得湿陷起始压力。30、双线法需取2个环刀，环刀试样间密度差值小于等于0.03g/cm3,分别在天然湿度下和浸水饱和后做压缩试验，利用两条压缩曲线的变形差绘制P- S s曲线，在曲线上求得湿陷起始压力。31、 试验方法的选择： 单线法

21、较双线法更符合地基实际情况，从理论上讲单线法比双线法好。 但单线法需取 5 个环刀试件，对普通工程勘察来说，取土量大，试验烦琐，并且有时很难满 足试验要求。32、现场试坑浸水试验中应符合下列要求：1）、试坑宜挖成圆（或方）形，其直径（或边长）不应小于湿陷性黄土层的厚度，并且不 应小于10m;试坑深度宜为 0.50m,最深不应大于 0.80m。试坑宜铺100m厚的砂、砾 石。2）、试坑内的水头高度不宜小于 300mm。3）、试坑内停止浸水后，应继续观测不小于10d,且连续5d的平均下沉量不大于 1mm/d ,试验终止。第十四章 土的力学性质指标及其室内测定33、目前室内渗透试验方法有常水头渗透试验和变水头渗透试验。常水头渗透试验适用于粗粒土（渗透系数k大于104cm/s）,变水头渗透试验适用于细粒土 （渗透系数k为104107cm/s）。34、当 k =A*10 -n（n 值为常数 ）时，一个试样多次测定的取值应在连续测定 6次后，取同次方 的 A 值最大和最小之差值不大于 2.0的四个以上