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1、 注册土木工程师（水利水电工程）考前培训水利水电工程地质宋子玺 中水北方勘测设计研究有限责任公司 (水利部天津水利水电勘测设计研究院) 2014年6月应知应会的主要知识n基础理论（公共基础、专业基础）合 格才能报考专业n专业知识岩土体工程地质特征，是工 程地质从业的基础（第一天）n技术标准熟悉、会用常用标准n工程实践大部分案例来源于工程实践n通过考试了解考生系统掌握专业知识和正 确运用技术标准处理工程实际问题的能力考试复习的主要材料n依据考试大纲，主要复习材料包括：n技术标准汇编和补充标准n勘察设计协会主编的考试复习手册水利水电工程地质1、岩土体工程地质特性 2、水利水电工程地质勘察 3、勘察
2、技术方法 4、区域构造稳定性 5、水库工程地质 6、水工建筑物工程地质7、边坡工程地质 8、地下洞室工程地质 9、天然建筑材料勘察 10、特殊岩（土）体 地质问题岩土体的工程地质特性考试大纲【考试大纲】 n土的工程分类及主要物理、力学性质n岩石分类及主要物理、力学性质n岩体结构类型、风化（卸荷）带及软弱 夹层的工程地质特性n岩（土）体渗透性n特殊岩土体的工程地质特性土的基本概念根据中国大百科全书：土是尚未固结成岩的松、软 堆积物；主要为第四纪的产物；土与岩石的根本区 别是土不具有刚性的联结，物理状态多变，力学强 度低等；由各类岩石经风化作用而成；位于地壳的 表层，是人类工程活动的主要地质环境。
3、土一般由固态、液态、气态三相组成，土粒是土的固态相部份，存在于土粒之间孔隙中的水和空 气是土的液态相和气态相部份。三者的不同比例决 定了土的物理力学性质。土的三相图n三相图土的工程分类标准n辅导材料中列入3个分类标准：n土的工程分类标准GB/T50145 2007n岩土工程勘察规范GB500212001 的分类n堤防工程地质勘察规程SL1882005 中关于细粒土的分类土的工程分类n2008年6月1日开始实施的土的 工程分类标准（GB/T50145- 2007）属于基本分类，即通用分 类标准。它是以土的颗粒组成、 塑性指标和土中有机质含量为分 类依据nSL2370011999与之基本一样复习重
4、点粗粒土n各粒组的划分粒径（mm）：0.005、 0.075、0. 25、0.5、2、5、20、60、200n巨粒类土（巨粒土、混合巨粒土、巨粒混合土）n粗粒类土（砾类土、砂类土）n细粒类土（粉质土、黏土）n粗粒土颗粒级配同时满足Cu5和1Cc3时 为级配良好土，否则为级配不良土复习重点有机质土n有机质土有机质含量小于10%且 不小于5%的土n有机土有机质含量大于等于10% 的土，其性质将大大不同于一般细粒 土岩土工程勘察规范的分类n按时代划分为老沉积土晚更新世Q3 及其以前的土；新近沉积土全新世中 近期沉积的土。n按土的成因划分为残积土、坡积土、洪 积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积 土等。
5、n按颗粒级配和塑性指数划分为碎石土、 砂土、粉土和黏性土四类。分类因子和指标土的工程分类基本分类n土按颗粒级配和塑性指数可分为碎石土、砂土、粉土 和粘性土四类。土的名称颗粒级配或塑性指数（IP）碎石土粒径大于2mm的颗粒质量超过总质 量 50%。砂土粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质 量 的50%，大于0.075mm的颗粒质量超总 质量的50%。粉土粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总 质量的50%，且IP10粘性土IP10碎石土 按颗粒形状和颗粒级配分 为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾等六类 土的名称颗粒形状颗粒级配漂石圆形及亚圆形为主粒径大于200mm的颗粒质量超过总质 量 50%
6、 块石棱角形为主卵石圆形及亚圆形为主粒径大于20mm的颗粒质量超过总质 量50%碎石棱角形为主圆砾圆形及亚圆形为主粒径大于2mm的颗粒质量超过总质 量50%角砾棱角形为主注：定名时，应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定砂土按颗粒级配可分为砾砂、粗 砂、中砂、细砂、粉砂等五类。土的名称颗 粒 级 配 砾砂粒径大于2mm的颗粒质量占总质量 25%50% 粗砂粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质 量 50% 中砂粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质 量50% 细砂粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质 量85% 粉砂粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质 量50%粉土按粘粒含量（c）可分为
7、粘质粉土和砂质粉土两类。土的名称粘粒含量c（%）粘质粉土10c17土的三角坐标分类 （堤防工程地质勘察规程SL1882005对细粒土的分类方法）n采用高100mm的等腰三角形，三角形的 三个边分别代表一个粒组，n常用砂粒组、粉粒组和粘粒组n逆时针由0至100%划分为10等分n颗粒分析成果表示在图中命名三角坐标图土的三角坐标分类土的主要物理水理性质指标土的主要物理水理性质指标n土粒比重（Gs）是指土粒在105110下烘至恒重 时的质量与土粒同体积4纯水质量的比值。其试验方法有浮称法、虹吸法和比重瓶法。n土的密度是指土在某种状态下单位体积的质量，单 位为g/cm3。按照土的含水状态，表示土的密度的
8、指标有天然 密度（） ，干密度（d）和饱和密度（szt）等。 土的主要物理水理性质指标在工程上经常用到重度的概念，如干重度、饱和 重度等。其值等于相应密度乘以重力加速度。含水率（w）是指土中所含水分的质量与固体颗 粒质量之比。通常用百分数表示。土的密度、比重和含水率均系直接试验参数。其它 很多指标都可通过这三个指标计算得到。土的主要物理水理性质指标n孔隙率（n）是指土中孔隙体积（Vv）与土的总体 积(Vs)之比。通常用百分数表示。n孔隙比（e）是指土中孔隙体积（Vv）与土粒体积 (V)之比。n二者都是表示孔隙在土中所占相对体积的指标，反 映土的紧密程度。土的主要物理水理性质指标n土的稠度：细粒
9、土因含水率的变化而表现出的各种不 同物理状态，称为细粒土的稠度。细粒土的稠度状态主要有液态、塑态和固态三种。n土的界限含水率：由一种稠度状态转变为另一种稠度 状态时相应于转变点的含水率称为界限含水率。n液限（WL）是黏土处于可塑状态的上限含水率，相 当于液态与可塑状态之间的界限含水率。土的主要物理水理性质指标n塑限（WP）是使粘性土成为可塑状态的下限含水率 ；n缩限（ws）相当于从半固态转入固态的界线含水率 。n塑性指数（IP）是表征土的塑性状态的指标，它反映 粘性土具有可塑性的含水率变化范围，间接表明土 的强度随含水率改变而变化。土的主要物理水理性质指标n液性指数：n式中w是土的天然含水率n
10、液性指数（IL）是判断黏土稠度状态的重要指标 。Il0 坚硬；01.0 流塑土的主要物理水理性质指标n渗透系数（k）是指当土中水渗流呈 层流状态时，其流速与作用水力梯 度成正比关系的比例系数，单位为 cm/s或m/d。（达西定律）n是水文地质中重要的指标之一，通 常由现场试验或室内试验获得。土的主要力学性质指标n压缩系数（a）n抗剪强度（）n灵敏度（St）n无侧限抗压强度（qu）土的压缩性n在压力作用下，土体中的孔隙体积减小，而 引起土体积变小的性质。用压缩系数表征。n压缩系数（a）是指在K0固结试验中，土试 样的孔隙比减小量与有效压力增量的比值， 即ep压缩曲线上某压力段的割线斜率，以 绝对
11、值表示，单位为MPa-1。压缩系数的应用n在工程实际中，常以压力段为0.1MPa至 0.2MPa的压缩系数（1-2）作为判断土的压缩 性高低的标准。n当1-28时为高灵敏。岩石与岩体的定义根据中国大百科全书：n岩石：是矿物的天然集合体。由一种或多种矿物按 一定方式结合而成。部分为火山玻璃、胶体物质或 生物遗体组成。是地球演化过程中经过各种地质作 用形成的固态物质，构成地壳和地幔的主要成分。n岩体：在地质作用过程中经受过变形和破坏的，由 一定岩石成分组成，并具有一定结构的、赋存于一 定地质环境中的地质体。岩体是岩石的集合体，由 结构面网络及其所围限的岩石组成。岩石的成因分类一级分类n岩浆岩（火成
12、岩）是上地幔或地壳深部产生的炽热粘稠的岩浆冷凝固结形成的岩石。如花岗岩、玄 武岩等。n沉积岩是成层堆积的松散沉积物固结而成的岩石。在地壳表层，母岩经风化作用、生物作用、火山喷发 作用而成的松散碎屑物及少量宇宙物质经过介质（主 要是水）的搬运、沉积、成岩作用形成沉积岩。如灰 岩、砂岩等。岩石的成因分类一级分类n变质岩由于地质环境和物理化学条件的改变，使原先已形成的岩石的矿物成分、结构构造甚至化学成分 发生改变所形成的岩石。如片麻岩、大理岩等。岩石的二级分类n岩浆岩（火成岩）见P51表3-9n沉积岩见P52表3-10n变质岩见P52表3-11 岩石的主要物理水理性质指标n岩石颗粒密度（P）n岩石块
13、体密度（ 0 ）n软化系数（）n吸水率（）n渗透系数（K）n孔隙率（n）岩石的主要物理水理性质指标n岩石颗粒密度（P）是指岩石的固体部分质量与其 体积之比，g/cm3。n岩石块体密度（）是指岩块质量与其体积之比， g/cm3。按岩块的含水状态，分为干密度（d），饱 和密度（sat）等。n孔隙率（n）是指岩石中孔隙的体积与岩石的体积的比值。岩石的主要物理水理性质指标n自由吸水率（a）：是指岩石试件在一个大气压和 室温条件下自由吸入水的质量与岩石干质量的比值 。n饱和吸水率（s）：是指岩石试件强制饱和（煮沸 法或真空抽气法）后吸入水的质量与岩石干质量的 比值。n饱水系数：自由吸水率（a）与饱和吸水
14、率（s） 之比。岩石的主要物理水理性质指标n岩石的吸水率和饱水系数是表征岩石水理性质的重 要指标。岩石吸水率的多少，取决于岩石所含空隙 的数量、大小及其张开程度。n根据饱水系数的大小可以判断岩石的抗冻性能，饱 水系数大，说明常压下吸水后余留的空隙少，抗冻 性能差。岩石的主要物理水理性质指标在工程实践中，岩石（岩体）的透水性有两种表达方式：n渗透系数（k）是指水力坡度为1时，水在岩石中流 动的速度。单位为cm/s，也有用m/d 。n透水率的单位为吕荣（Lu），即当试验压力为1MPa时每米试段的压入水流量（L/min）。岩石的主要物理水理性质指标n 软化系数是指岩石浸水饱和后的抗压强度与干燥 状态
15、下抗压强度的比值。表示岩石遇水软化的性能，越大软化性能越弱， 其抗冻性和抗风化能力强；反之亦然。岩石的主要力学性质指标n单轴抗压强度（R）n抗拉强度（t）n抗剪强度（）n泊松比（）n变形模量（E0）岩石的主要力学性质指标n 单轴抗压强度（R）是指岩石试件在单向受力破 坏时所能承受的最大压应力，单位为MPa。根据岩石的含水状态，表征岩石抗压强度的指标还有干抗压（RC）、饱和抗压（Rs） 等。n 抗拉强度（t）是指岩石试件在单向受拉条件下 所承受的最大拉应力，单位为MPa。常用的试验方法有轴向拉伸法和劈裂法，其中采 用劈裂法的较多。 岩石的主要力学性质指标n抗剪强度（）是指岩石试件受剪力作用时能抵
16、 抗剪切破坏的最大剪应力。由内聚力（c）和内 摩擦阻力tg两部份组成。一般表达式为 =tg+c，单位为MPa。抗剪强度按试验方法不同，通常分为三种抗剪 强度。岩石的主要力学性质指标n抗剪断强度是指在一定的法向应力作用下，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。反映了岩石的内聚力 和内摩擦阻力之和。n抗剪（摩擦）强度是指在一定的法向应力作用下，沿已有破裂面剪坏时最大剪应力。n抗切强度是指法向应力为零时沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。岩石的主要力学性质指标n变形模量（E0）是指在单向压缩条件下，岩石试件 的轴向应力与轴向应变之比，单位为MPa。当岩石的应力应变为直线关系时，变形模量为 一常量，称为弹性模量（E）。n泊松比（）是指在单向压缩条件下，岩石试件的 横向应变与轴向应变之比。岩体的工程地质特性n岩体中的结构面和结构体称为岩体的结 构单元，不同类型的结构单元在岩体内
