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1、工程地质学基础作业作业一2几种砂样试验 成果如下表，请计 算有关指标并评价饱和状态 （ ）指标样本%en(%)%饱和状态1细砂 2.651.8620.02中砂2.651.8510.03粉砂2.661.6518.0四、土的基本物理性质指标间关系3作业二 1.什么是累计曲线，它的形态表明了什么，如何在累积曲线 上确定有效粒径、平均粒径、限制粒径和各粒组的含量？ 答：常用的粒度成分的表示方法是累积曲线法，它是一种 图示的方法，通常用半对数纸绘制，横坐标（按对数比例 尺）表示某一粒径，纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百 分含量。 2.为什么说结合水对细粒土的性质影响最大？ 因为结合水膜有着抗剪性，因此使
2、得细粒土具有一定的内 聚力；结合水膜与固体颗粒间的静电应力，使得细粒土排 水困难，降低土的渗透性。4 3.粗粒土和细粒土在结构上有什么不同特点 ？不同结构特征对土的性质有何影响？ 4.土的密度分为哪几种？他们的大小与土中 哪些成分有关？ 5.含水率与饱和度的概念有何不同？土的饱 和度值的大小说明了什么？ 6.土的孔隙率和孔隙比的概念有何不同？他 们的大小与哪些因素有关？5作业二61、 某地基土测试中，测得土的干密度为1.57g/cm3、含水率19.3、土粒密度2.7g/cm3，求此土的孔隙率、孔隙比、饱和度。已知液限为28.0、塑限为16.7,求此土的塑性指数、液性指数，并根据计算结果描述土的
3、稠度状态。2、已知一组直剪试验结果为作业三p,kPa100200300400f,kPa67119161215求：用作图法求此土的抗剪强度指标c、值；作用在此土中某平面上的正 应力p=220 kPa，剪应力=100 kPa，试问是否会剪坏？ 7导出指标求得方法1、实测指标：土粒密度 天然密度 含水率 导出指标：干密度 饱和度 孔隙率 孔隙比8硬塑9由图可以测定得到内聚力c=19kpa， =26p,kPa100200300400f,kPa671191612152、利用上面的数据，在直角坐标系上作图，横坐标为p，纵坐标为fpOc作用在此土中某平面上的正应力p=220 kPa，剪应力=100 kPa，
4、可以求的 f=ptan +c=220*tan26+19=126.8（kpa）100,不会滑动作业四1某粘土单向压缩试验结 果为P,kpa050100150200250300350400e0.8150.791 0.773 0.758 0.747 0.737 0.730 0.724 0.720求：绘e-p曲线和 e-lgp曲线；各级压力区间的压缩系数和 压缩模量。2.什么是土的压缩性？土产生压缩的原因是什么？ 答：土的压缩性是指土在压力作用下体积压缩变小的性能。 当土受压时，土孔隙中的水分和气体被挤出时，土粒相互移动靠拢，致使土 的孔隙体积减小，而引起土体积减小。4.什么是压缩曲线？压缩定律说明了
5、什么？ 答：以孔隙比e为纵为纵 坐标标，以压应压应 力为为横坐标标，将试验过试验过 程中所得各数据 绘绘制成一条曲线线，即为压缩为压缩 曲线线。压缩定律表明在压力范围不大时，孔隙 比的减小值与压力的增加值成正比。5.饱和砂土与饱和细粒土相比，在压缩速度、压缩量上有什么不同？原因是什么？ 答：饱和砂土：单个孔隙大 透水性好 排水快 压缩速度快 孔隙总体积小 可压缩空 间少 压缩量小 饱和细粒土：单个孔隙小 透水性弱 排水慢 压缩速度慢 孔隙总体积大 可压缩空间 多 压缩量大6.随着压力增加，压缩曲线逐渐变缓 的原因是什么？ 答：随着压压力的增加，土的结结构变动较变动较 密实实，孔隙中的水和气体不
6、易被挤挤出，土颗颗 粒相互靠拢较拢较 困难难，所以压缩压缩 量也随之变变小。3.什么是渗透固结？如何用有效应力原理解释饱和土的压缩过 程？ 答：饱饱和土体在一定荷载载作用下的渗透压缩过压缩过 程即为为渗透固结结。作用在土上的荷载载 由孔隙中的孔隙水压压力和颗颗粒间间接触的力共同承担，其中孔隙水压压力不能引起土体 压缩变压缩变 形，只有颗颗粒间间的接触力才能引起土体压缩变压缩变 形，称为为有效应应力。随着孔 隙水的排出，孔隙水压压力逐渐转渐转 化为为有效应应力，从而引起土体压缩变压缩变 形。1.根据岩石中空隙类型，岩石空隙率可分为哪几种？ 答：总空隙率、大开空隙率、小开空隙率、总开孔隙率、闭空隙
7、率 2.为什么根据岩石吸水率可以求出岩石大开空隙率，怎样求？ 答：吸水率(Wa)：岩石试件在大气压力和室温（常温常压）条件下自由吸入水的 质量(mw1)与岩样烘干质量(ms)之比，用百分数表示：作业五3.为什么饱水系数能反映岩石中大开空隙与小开空隙的相对含量？ 答：岩石的饱和吸水率(Wp)亦称饱水率，是指岩石试件在高压(一般压力为 15MPa)或真空条件下吸入水的质量(mw2)与岩样烘干质量(ms)之比，用百分数 表示，即岩石的吸水率(Wa)与饱和吸水率(Wp)之比，称为饱水系数，以百分率表示。它 反映了岩石中大、小开空隙的相对比例关系：4.什么是岩石的软化性，为什么说亲水矿物多、易溶矿物多
8、、大开空隙多的岩石易软化？ 答：岩石浸水后强度降低的性质，称为软化性. 亲水矿物越多，遇水后易吸水膨胀、降低强度；易容矿物越多 ，遇水后溶解流失，使得岩石结构疏松，降低强度；大开空隙 多，使得水更加容易进入到岩石内部，造成矿物吸水、溶解、 风化等现象，从而降低岩石强度。5.坚硬岩石在单向逐级连续 加荷情况下的变形过程大致可分为哪几个阶段？每个阶 段的特点是什么？ 答： 孔隙裂隙压密阶段（OA段）：即试件中原有张开性结构面或微裂隙逐渐闭合 ，岩石被压密，形成早期的非线性变形，-曲线呈上凹型。此阶段试件横向膨胀 较小，试件体积随荷载增大而减小。 弹性变形（AB段）：该阶段的-曲线成近似直线型。相应
9、于B点的应力值称为比 例极限（弹性极限）。非线性变形阶段，或称微裂隙稳定发展阶段（BC段）：应力-应变曲线开始偏离直线 ，特别是应力-体积应变曲线，其斜率随应力的增大而变陡，直至相反，岩石体积由压 缩转为膨胀，相应于C点的应力值称屈服极限。C点是岩石从弹性变为塑性的转折点，称 为屈服点，该点的应力为屈服应力（屈服极限），其值约为峰值强度的三分之二。 非稳定破裂发展阶段，或称累进性破裂阶段（ CD段）：进入本阶段后，微破裂的发展出现了质 的变化，破裂不断发展，直至试件完全破坏。试 件由体积压缩转为扩容，轴向应变和体积应变速 率迅速增大。本阶段的上界应力称为峰值强度。破裂后阶段（D点以后段）：岩块
10、承载力达到峰值强 度后，其内部结构遭到破坏，但试件基本保持整体状 。本阶段，裂隙快速发展，交叉且相互联合形成宏观 断裂面，此后，岩块变形主要表现为沿宏观断裂面的 块体滑移，试件承载力随变形增大迅速下降，但并不 降到零，说明破裂的岩石仍有一定的承载力，称为残 余强度。作业六 1、什么是岩体？ 岩体通常指地质体中与工程建设有关的那一部分岩石，它处于 一定的应力状态，被各种结构面分割。 2、什么是结构面？所谓结构面，指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸（或具有一定厚度）的地 质界面（或带）。由于这种界面中断了岩体的连续性，故又称为不连续面 3、列举若干个岩体结构特征。 块体状（或称整体状
11、）结构、块状结构、层状结构、碎块状结 构和散体状结构等类型。 4、列举三种岩体工程分类方法。 RMR系统、Q系统和Z系统等作业七1、闪长岩组成的某露天矿边坡如图所示，AC为控制边 坡稳定性的软弱结构面，后援张裂隙有水渗入，并岩 AD面渗透，潜在滑动面的抗剪强度指标：C=0.5MPa ，=40，滑体岩石容重=2.7*103kN/m3.若考虑地震 的影响，设地震系数=0.92，试分别用平面破坏计算 法与简化Janbu法计算边坡的稳定性。（25分）20例题 某建筑场地的地质柱状图和土的有关指标列于右图中。试计算地面以下18.2m范围内的自重应力，并绘出分布图。解 本例天然地面下第一层粉土厚6m，其中
12、地下水位以上和以下的厚度分别为3.6 m和2.4m，第二层为饱和砂土，厚度为3m，第三层为粉质粘土层，厚度为9.2m 。依次计算3.6m、6m、9m 、 18.2m各深度处的土中竖向自重应力21222324例题 例题：已知某建筑荷载为2158KN，基础为矩 形，L=10m，B=6m，基础埋深2m，基础平均 容重为20kN/m3，分别计算中心荷载（e=0） 和不同偏心距e=0.5 ；e=1；e=1.5时的基底压 力？25均布荷载梯形分布荷载三角形分布荷载最小应力为拉应力26n【例】某厂房柱下单独方形基础，已知基础底面积尺寸为4m4m，埋深d1.0m，地基为粉质粘土，地下水位距天然地面3.4m。上
13、部荷重传至基础顶面F1440kN,土的天然容重16.0kN/m,饱和容重 sat17.2kN/m，有关计算资料如下图。试分别用分层总和法计算基础最终沉降3.4md=1mb=4mF=1440kN50 1002003000.900.920.940.96e27 【解答】n分层总和法计算方法与步骤3.4m d=1mF=1440kNb=4m（1）按比例尺绘制地基土层剖面图和基础剖面图；（2）地基土的分层。分层厚度一般取0.4b或1-2m，每层厚度hi 0.4b=1.6m，地下水位以上分两层，各1.2m，地下水位以下按1.6m分层1.6m1.2m28（3）计算地基土的自重应力自重应力从天然地面起算，z的取
14、值从基底面起算z(m) c(kPa)01.22.44.05.67.2 1635.2 54.4 65.9 77.4 89.0自重应力曲线把自重应力计算结果按比例绘制在中心线左侧，如图所示。地下水位以上用天然密度，地 下水位以下用浮密度。计算结 果如下表：65.9kpa89.0kpa292）计算基底附加应力1）计算基底压力（4）计算地基附加应力303）计算基础中点下地基中附加应力 用角点法计算，过基底中点将荷载面四等分，计算边长l=b=2m ， z=4Kcp0,Kc由表确定自重应力曲线附加应力曲线57.0kpa12.3kpa31（5）计算地基各分层自重应力平均值p1i和自重应力平均值与附加 应力平
15、均值之和p2i ；3.4m d=1mF=1440kNb=4m自重应力曲线附加应力曲线2层12.3kpa1层5层p13p23（6）由土的压缩曲线确定孔隙比50 1002003000.900.920.940.96eP13对应e13=0.956 P23对应e23=0.9403层3层4层32（7）确定沉降计算深度zn 根据z = 0.2c的确定原则，由计算结果，取zn=7.2m( 注意，这是由基底算起的）（8）计算各层最终沉降计算依据已知条件，本题选用下式计算各层沉降量则：33z(m)z (kPa)0 1.2 2.4 4.0 5.6 7.294.0 83.8 57.0 31.6 18.9 12.316
16、 35.2 54.4 65.9 77.4 89.0c (kPa)h (mm)12001200 1600 1600 1600c (kPa)25.644.8 60.2 71.7 83.2z (kPa)88.970.4 44.3 25.3 15.6z+ c (kPa)114.5115.2 104.5 97.0 98.8e10.9700.960 0.954 0.948 0.944e20.9370.936 0.940 0.942 0.940e1i- e2i 1+ e1i0.06180.0122 0.0072 0.0031 0.0021si (mm)20.214.6 11.5 5.0 3.4(9)地基最终沉降计算各层参数与沉降量计算结果
