土质学一二章

1、绪论一、名词解释1、工程地质条件：对工程建筑物的位置、结构类型、施工方法及其稳定性有影响的地质环境称为工程地质条件。如地质构造特征、岩土体工程地质性质、地形和地貌条件、水文地质条件、自然地质作用及岩体地应力状态等。2、工程地质问题：由工程建筑活动而产生的问题3、 工程岩土学：是以工程地质观点，研究岩土体的工程地质性质及其在自然和人为因素影响下形成发展变化的学科，以适应各类工程建筑的要求，它也是工程地质学中的重要基础理论部分。4、岩土体：由岩、土组成的地质体。二、问答题1、工程岩土学的研究对象和研究内容是什么？答:1、研究对象：地壳表层的岩土体（建筑地基、建筑介质、建筑材料） 2、 根据工程岩土

2、学的研究对象，工程岩土学的研究内容包括以下几个方面： （1）、研究岩土体的工程地质性质 （2）、研究岩土体工程地质性质的形成和分布规律，岩土体物质组成和结构特征对岩土体工程地质性质的影响。 （3）、研究岩土体工程地质性质指标的测试方法和测试技术。 （4）、研究岩土和岩土体的工程地质分类。 （5）、研究岩土体工程地质性质在自然因素或人类工程活动影响下的变化趋势和变化规律，并预测这种变化对各种建筑物的危害。 （6）、研究改良岩土体性质的原则和方法。 2、工程岩土学采用的主要方法是什么？答：（1）一般地质学方法 （2）专门试验方法 第一篇 土和土体的工程地质研究一、名词解释1、 土：是具一定成因的各

3、种矿物的松软集合体，是土体的组成成分。2、 土体：是由一定的主体材料组成，具有一定的土体结构，赋存于一定地质环境中的地质体。二、问答题1、土体由哪几相物质组成？答:（1）固体相 （2）液体相 （3）气体相第一章 土的物质组成一、名词解释1、 土的粒度成分：土中各种大小颗粒相对含量2、 土的矿物成分：组成土中各种土粒的矿物种类及其相对含量。3、 土的化学成分：组成土的固体相和液体相部分和气体部分的化学元素、化合物的种类以及它们之间的相对含量。4、 土的粒径：土粒的大小通常以其平均直径的大小来表示，简称粒径。5、 粒组：大小相近，性质相似的组别称粒组。6、 粒径累计曲线法：以粒径d为横坐标，以该粒

4、径的累计百分含量Xd为纵坐标，在此直角坐标系中表示两者的关系曲线称累计曲线。7、 粘土矿物：是指由原生矿物长石、云母等硅酸盐矿物经化学风化而形成的具有片状或链状结晶格架的颗粒细小、亲水性强、具有胶体特性的铝硅酸盐矿物。二、问答题1、目前我国广泛应用的粒组划分时粒径的界限值是什么？答：1、碎石组：漂石粒（>200mm）卵石粒（20020mm）砾粒（202mm） 2、砂粒组（20.075mm） 3、粉粒组（0.0750.005mm） 4、粘粒组（<0.005mm）2、怎样从土的粒径累计曲线求得土的不均匀系数Cu和曲率系数Cc，来判别土的均一性？答：Cu = Cc = 当Cu5，Cc =

5、13时，为良好级配的土。若不能同时满足上述两条件，则为不良级配的土。 3、组成土的矿物成分有哪些？ 答：土中的固体颗粒是由矿物构成的。按其成因和成分首先分为原生矿物、次生矿物和有机质等。4、土中含有哪些形式的水？答：各粒组的水（所有组都含结合水）：卵粒组：以重力水为主，偶尔有毛细水、结合水。沙粒组：以毛细水为主。粉粒组：毛细水最多，Hmax（毛细水上升高度最大）。粘性土：只有结合水。胶粒土：含有大量结合水。第二章 粘粒与水的相互作用一、名词解释1、 比表面积：（S）就是每克或每立方厘米的分散相具有的总表面积，单位为平方厘米。2、 离子交换：粘粒与水溶液相互作用后，吸附在其表面的阳离子（或者阴离

6、子）可与溶液中的离子（或者阴离子）进行交换，这种现象称离子交换。3、 交换容量：是指在一定条件下，一定量的土中所有土粒的反离子层内具有交换能力的离子总数，以每百克干土中含有多少毫摩尔的交换阳离子来表示。4、 聚沉作用：相邻粘粒在一定条件下形成集合体的作用称聚沉作用或絮凝作用。5、 稳定作用：原来成为集合体的土粒，由于扩散层变厚，或者使带有相反电荷符号的土粒转为带有同号电荷，也能使扩散层增厚，当粒间排斥力大于吸引力时，颗粒重新分离，这种作用称“稳定作用”。6、 触变：当粘粒发生聚结，如果受到振动、搅拌、超声波、电流等外力作用的影响，则往往会“液化”，变成溶胶或悬液，而当这些外力作用停止后，它们又

7、重新聚结，这种一触即变的现象，称“触变”。7、 陈化：有的触变性土，经一定时间后就失去液化的能力，失去了原有的触变性。这种变化是不可逆的，叫做“陈化”。二、问答题1、土粒比表面积的大小决定于哪些因素？答：（1）土粒的大小（2）土粒的形状，而土粒的形状又往往取决于矿物成分。2、粘粒具有哪些胶体特性？答：粘粒表面具有表面能，吸引其周围物质（也可能被溶液中的离子替换，发生离子交换作用），称为吸附作用。显然，比表面积大，表面能也大，吸附作用也强。3、粘粒表面上的电荷是如何产生？答： 1）、选择性吸附,它总是选择性地吸附与它本身结晶格架中相同或相似的离子。2）、表面分子解离,若粘粒由许多可解离的小分子缔

8、合而成，则其与水作用后生成离子发生基，而后分解，再选择性地吸附与矿物格架上性质相同的离子于其表面而带电。3）、同晶替代,粘土矿物晶格中的同晶替代作用可以产生负电荷。4、影响粘粒扩散层厚度的因素有哪些？（重点） 答：影响扩散层厚度的变化是固、液两相相互作用的结果。固体相的因素有土粒的矿物成分及分散程度；液体相的因素有空隙溶液的离子成分、浓度及pH值。（1）土粒的矿物成分与分散程度颗粒的分散程度越高，比表面积越大，扩散层的厚度越大。比表面积与颗粒大小、形状有关怀，而颗粒的形状又与矿物成分有关，故矿物成分是决定性因素。一定量的蒙脱石的扩散层最厚，伊利石其次，高岭石最小。（2）溶液的化学成分高价离子（

9、溶液）代低价离子（扩散层），扩散层变薄；对于同一扩散层，扩散层中同价离子的半径不同，对扩散层厚度也有影响，扩散层同价离子正半径越大，扩散层越薄。（3）溶液的浓度当溶液中的低价离子溶度很大，去代扩散层中的高价离子时，扩散成会变厚。（4）溶液的PH（PH介PHie）的值越大，相对越显碱性，扩散层越厚。5、影响离子交换容量的因素有哪些？（注意与第四题几乎一样！ 只需掌握一点，扩散层越厚，交换容量越大。）答： （1）、颗粒的矿物成分及分散程度土粒直径越小，比表面积越大，交换容量越大。硅铝率越大，交换容量越大。（2）、溶液的化学成分、浓度与pH值高价离子（溶液）代低价离子（扩散层），扩散层变薄，交换容量

10、越小。对于同一扩散层，扩散层中同价离子的半径不同，对扩散层厚度也有影响，扩散层同价离子正半径越大，扩散层越薄，交换容量越小。当溶液中的低价离子溶度很大，去代扩散层中的高价离子时，扩散成会变厚，交换容量变大。（PH介PHie）的值越大，相对越显碱性，扩散层越厚，交换容量越大。第三章 土的结构和土体结构一、名词解释1、 土的微观结构：是指组成土的基本单元体（单粒）和结构单元体（集粒）的大小、形状、表面特征、定量比例关系、各结构单元体在空间的排列状况及其结构连结特征和孔隙特征的总称。2、 土体结构：系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

11、征。3、 结构连结：组成土的颗粒之间的连结、组合关系。4、 排列：是指土的结构单元体（单粒和集粒）的排列方式，即指土颗粒间排列组合关系。通俗地说，就是指土颗粒排列的松紧程度。5、 土体结构：是指土层组合和被节理、裂隙等切割后形成的土块在土体内排列、组合方式。二、问答题1、土颗粒之间的结构连结有哪几种？答：（一）、按连结物质性质的分类（1）、结合水连结（2）、胶结连结（3）、毛细水连结（4）、冰连结（5）、无连结 （二）、按连结力的性质分类（1）、化学连结（2）、静电连结（3）、离子静电连（4）、毛细力连结（5）、分子连结（6）、磁性连结2、细粒土的排列方式如何分类？答：细粒土的排列，可以根据孔

12、隙比的大小来判断其排列的紧密程度。e>1.0，称为“松散排列的土” 以架空的接触或远凝聚型的接触方式为主e<0.7，称为“紧密排列的土” 以镶嵌接触方式为主0.1<e<0.7，称为“中密排列的土”3、土中的孔隙大体上可以分为几种？答：（l）、粒间孔隙（2）、粒内孔隙（3）、溶蚀孔隙 （4）、大孔隙4、粗粒土的微观结构类型如何？ 答：粗粒土的结构主要为单粒结构。根据单粒间的排列接触关系分为松散结构和紧密结构。将松散排列的砂土称为松散结构；将紧密排列的砂土称为紧密结构。5、细粒土的微观结构类型有哪些？ 答：（1）骨架状结构（2）絮凝状结构（3）蜂窝状结构（4）海绵状结构（5

13、）叠片状结构（6）基质状结构（7）凝块状结构（8）团聚状结构第四章 土的物理性质一、名词解释1、土粒密度：是指土颗粒质量ms与其体积Vs之比，即土粒单位体积的质量， s （g/cm3） 1、 土的比重：是指土粒的质量与同体积4时蒸馏水的质量之比，无量纲。2、 土的密度：是指土的总质量m与总体积V之比，即土单位体积的质量（亦称质量密度，单位为g/cm3）。4、天然密度：指天然状态下的土的密度，即天然状态下土单位体积的质量，：=（g/cm3）5、干密度：土空隙中没有水时干土的密度称干密度，即固体颗粒的质量与土总体积之比d （g/cm3）6、饱和密度：土的孔隙完全充满水时的密度称饱和密度，亦即土孔隙

14、中全部充满水时的单位土体积质量，sat= （g/cm3）7、重度（重力密度）：它是指单位体积的土所受的重力，其值等于土的质量密度乘以重力加速度。（kN/m3）8、含水率：土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比，称为土的含水率，也称为含水量。9、饱和含水率：土的孔隙全部被水充满时的含水率称饱和含水率，用sat表示，sat =×l0010、饱和度：Sr表明土中孔隙被水充满的程度。Sr用土中水的体积与孔隙体积的百分比值表示，即Sr=×100 或用天然含水率与饱和含水率之百分比表示： Sr=×100 11、土的孔隙性：主要是指土孔隙的大小、形状、分布特征、连通情况及总体积等

15、。12、孔隙率（也称孔隙度）：是土的孔隙体积与土总体积之比，常用百分比表示： n=×100 13、孔隙比：是土的孔隙体积与土粒体积之比，常用小数表示：e= 14、相对密实度（Dr）： 砂土的密实程度还可以用相对密实度Dr来判断：Dr=15、土的水理性质：土粒与水相互作用所表现出的某些性质。16、细粒土的稠度：细粒土这种因含水率的变化而表现出的各种不同物理状态。17、界限含水率：随着含水率的变化，土由一种稠度状态转变为另一种稠度状态，相应于转变点的含水率，也称稠度界限。18、细粒土的可塑性：当土的含水率在塑限和液限范围内时，土处于塑态稠度，具有可塑性即土在外力作用下可以揉塑成任意形状而

16、不破坏土粒间连结，并且在外力解除后也不恢复原采的形状，保持已有的变形，细粒土的这种性质称为可塑性。19、塑性指数：工程中，将液限含水率和塑限含水率的差值称为塑性指数。Ip=L-p20、液性指数IL：是用来判断粘性土天然稠度状态的塑性指标，用土的天然含水率和塑限含水率之差与塑性指数的比值来表示：IL=。21、膨胀性：细粒土由于含水率的增加土体积增大的性能。22、收缩性：由于含水率的减小土体积减小的性能。23、胀缩性：这种湿胀干缩的性质。24、崩解性：土由于浸水而产生崩散解体的特性。25、土的抗水性：膨胀、收缩、崩解等特性是说明土与水作用时的稳定程度。26、土的毛细性：是指存在于土毛细孔隙中的水，

17、在弯液面力的作用下，沿着毛细孔隙向各方向运动的性能。27、 毛细现象：水在毛细孔隙中运动的现象。28、透水性：水在土的孔隙中渗透流动的性能，称为土的透水性（也称渗透性）。1、土粒干密度的大小由哪些因素决定？答：干密度是土密度的最小值，它取决于单位体积的土中固体颗粒多少及组成土粒的矿物密度，其值的大小反映了土粒排列的密实程度。2、在工程实践中，按饱和度对土的饱水程度如何划分？答： Sr<50为稍湿的；Sr=5080为很湿的；Sr>80为饱和的。3、土基本物理性质指标中哪些可以直接实测得到？答：实测指标：土粒密度（比重瓶）、土的天然密度（环刀法）、土的含水率（烘干法）4、界限含水率如何

18、用来判断土的稠度状态？答：当 s时，土呈固态； s <p土呈半固态；p <L土呈塑态；>L土呈流态。5、土可塑性的强弱，主要取决于哪些因素？答：土可塑性的强弱，主要取决于土中粘粒含量和粘粒矿物的亲水程度。土中粘粒含量愈多、粘粒矿物亲水性愈强时，Ip值愈大，则土的塑性愈强。6、土的天然含水率和液性指数有何关系？答：土的天然含水率愈大，则液性指数愈大，当>L时IL >1，土处于流态；p时，IL0，土处于固态；当p <L时，土处于塑态；处于塑态的土，还可细分为软塑、可塑、硬塑三种状态。7、根据液性指数IL如何对粘性土稠度状态进行分类？8、细粒土稠度变化的本质是什么

19、？答：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。9、研究细粒土的稠度和可塑性的意义是什么？ 答：细粒土的稠度反映了土粒间的连接强度，塑性反映了土粒与水相互作用的程度，在一定程度上表明了土中粘粒的含量和矿物成分的亲水程度。因此，稠度和塑性与土的力学性质直接相关，塑性指标是判断细粒土物理力学性质的重要参数。10、土的膨胀、收缩和崩解会对一些工程设施产生怎样的影响？ 答：土的膨胀、收缩和崩解对某些基坑、边坡、坑道壁及地基的稳定性有着重要的影响。（1） 土的膨胀，可造成基坑、坑壁的隆起或边坡的滑移、道路翻

20、浆；（2）土体积的收缩，时常伴随着产生裂隙，从而增大了土的透水性，降低了土的强度和斜坡表层土的稳定性；（3）而崩解常造成塌岸现象，影响边坡稳定性。11、土的胀缩性的本质是什么？答：土的胀缩性的本质是由于扩散层及弱结合水厚度变化，引起土粒间距离增大或缩小。12、土的透水性能好坏取决于哪些因素？答：粒度成分、矿物成分、溶液中阳离子成分及浓度，以及土的结构和构造等第五章 土的力学性质1.土的力学性质是指土在外力作用下所表现的性质，主要包括土的压缩性和抗剪性，亦土的变形和强度特性。2.土的压缩性是指土在压力作用下发生压缩变形，体积变小的性能。3.土体积被压缩变小只有三种可能：a，土粒本身的压缩变形；b

21、，孔隙中不同形态的水和气体的压缩变形；c，孔隙中部分水和气体被挤出，土粒相互靠拢使孔隙体积减少。4.土的压缩，对饱水土来说，孔隙全部被水充满，土的压缩主要是由于孔隙体积减少所致，压缩过程与排水过程相一致。压缩结果使土密实提高，含水率降低。饱和砂土粒间空隙较大，但孔隙体积小，透水性强，在压力作用下空隙中水很快排出，压缩很快完成，但压缩量较小；饱和的粘性土粒间空隙较小，空隙体积比较大，土粒周围存在结合水膜，透水性弱，在压力作用下孔隙水排出速度慢，因此，压缩需较长时间才能完成，压缩量较大。 非饱水土的压缩，首先是气体外逸；随着时间的延续，土的饱和度逐渐增大。当气体全部排出土达到饱和状态后，其压缩过程

22、和饱水土相同。5. 压缩系数是表示土的压缩性大小的主要指标，a=（e1-e2）/(p1-p2)6. 在工程实际中，常以p1=0.1MPa至p2=0.2MPa的压缩系数，即a1-2作为判断土的压缩性高低的标准（具体见书81页）。注意一下压缩指数。7. 压缩模量（Es）是指土在侧限条件下受压时，某压力段压应力增量与压应变增量。（注意变形模量）8. 载荷试验是在保持地基土天然应力和结构状态情况下，模拟建筑物荷载条件，通过一定面积的承压板向地基施加垂向荷载，研究地基土变形和强度规律的一种原位试验。9. 地基土的变形可分为三个不同阶段。（具体见书83页）10. 卸荷后可以恢复的那部分变形，称土的弹性变形

23、，不能恢复的那部分变形，称土的残余变形。11. 土的弹性变形主要是结合水膜的变形，气体的压缩和土粒本身的弹性变形等。12. 土的残余变形，是由于加荷过程中土粒和结构单元产生了相对位移，改变了原有接触点的位置，以及孔隙水和气体从孔隙中被挤出，结构单元的破坏和土颗粒被压碎等而形成的变形。13. 土的前期固结压力是指土层在过去历史上曾经受到的最大固结压力。14. 天然土层分为三种不同的固结状态：正常固结土是指目前土层的自重压力就是该地层在历史上所受过的最大的固结压力。超固结土是指目前土层的自重压力小于该地层在历史上所受过的最大的固结压力。欠固结土是指目前土层的自重压力大于该地层在历史上所受过的最大的

24、固结压力。15. 饱和土地基的渗透固结过程，实质是孔隙水压力向有效压力转移的过程。（P89具体内容书上找）16. 影响土压缩性的主要因素粒度成分和矿物成分的影响 含水率的影响 密实度的影响结构状态的影响 构造特征的影响 受力历史的影响增荷率和加荷速度的影响 动荷载的作用（具体内容见课本P91）17. 土的抗剪强度是指土具有的抵抗剪切破坏的极限强度，而土的抗剪性是指土具有抗剪强度的特性。18. 库伦定律，亦称土的剪切定律，f=tan（粗粒土） f=tan+C（细粒土）19. 粗粒土的抗剪强度决定于与法向压力成正比的内摩擦力tan,主要由土粒之间的表面摩阻力和土粒间咬合力形成，故土的内摩擦系数主要

25、取决于土粒表面的粗糙程度和交错排列咬合情况。20. 细粒土的抗剪强度由内摩擦力和内聚力组成，土的内聚力主要由土粒间结合水形成的水胶连接，有事由土的胶结连接或毛细水连结组成。由于土粒周围结合水膜的影响，细粒土的内摩擦力较小。21. 抗剪强度指标的确定：总应力法：排水剪，不排水剪，固结不排水剪。有效应力法。峰值强度和残余强度22. 土的蠕变：这种在长期不变的剪应力作用下，剪切变形随时间而缓慢增长的现象。23. 影响土抗剪强度的主要因素：（这里只写出了提要，具体内容P103）粒度成分和矿物成分的影响 天然含水率的影响密实度的影响 结构状态的影响构造特征的影响 受力条件的影响动荷载的影响第七章 三大特

26、殊土的工程地质特性一：淤泥类土1定义：淤泥类土是指水流缓慢的沉积环境中和微生物参与作用的条件下，沉积形成的含较多有机质，疏松软弱（天然孔隙比大于1，天然含水率大于液限）的含较多粉粒的粘性土。2条 件：水流不畅，缺氧，饱水。3 物质成分：伊利石，蒙脱石为主。4 结构：蜂窝状，海绵状，疏松多孔，静电连接，分子连接。5 构造：层理较发育。6 颜色：灰色，灰黑色，染手指，臭味。7 工程地质特性的基本特征。 含孔隙水，饱水，天然含水率大于液限，在未受扰动时，土常处于软塑状态，但是一经扰动，结构破坏，土就处于流动的状态。透水性极弱。高压缩性，压缩系数a1_2一般为0.71.5MPa-1，且随天然含水率的增大（也即空隙的增大）而增大。抗剪强度低。具有较显著地触变性和蠕变性，强震下易震陷。二：红土1定义：红土是在湿地气候下经历了一定红土化作用而形成的一种含较多粘粒，富含铁，铅氧化物胶结的红色粘性土。2 条件：气候，气温高，降雨量大于蒸发量。 岩性：碳酸盐岩 分布：低洼处3 物质成分：以高岭