工程地质及土力学复习重点

工程地质及土力学复习重点

1.具有一定化学成分和物理性质的自然元素单质和化合物称为矿物；

2.造岩矿物，有斜长石、正长石、石英、白云母、角闪石、辉石、

橄榄石、方解石、石榴石是组成岩石的常见矿物；

3.造矿矿物，有磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿是组成矿山的常

见矿物；

4.次生矿物，有高岭石、蒙脱石、伊利石等粘土矿物；

5.透明度是矿物透光能力的大小，即光线透过矿物的程度；矿物的

透明度分为透明、半透明、不透明三级；矿物表明反光的光亮程度称为光泽；矿物抵抗外力刻划研磨的能力称为硬度；

6.矿物受到外力的作用（如敲打），其内部质点间的连结力被破坏，

沿一定的方向形成一系列光滑的破裂面的性质，称为解理。不具方向性的不规则断裂面，则称为断口。解理是反映矿物质内部质点相互连结强弱的特征；解理分为如下几种：极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理。

7.矿物鉴别的方法：显微镜观察法、化学分析法、专用仪器分析法；

8.岩石按成因可分为：岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）、变质

岩；岩浆岩分为三种类型：深成岩、浅成岩、喷出岩；深成岩主要有如下物质组成：碎屑物质、粘土物质、化学沉积矿物、有机质及生物残骸；

9.在沉积岩形成的过程中，由于季节性气候变化的影响，使得沉积

物来源的数量、颗粒大小、形状和结晶程度、颜色等相应发生变化，从而呈现明显的成层现象，称为层理结构；层与层之间的界面称层面，上下两层之间基本上未均匀一致的岩石者，称为岩层，它是层理构造的一个组成单位；一个岩层上下两层间的垂直距离为岩层的厚度；

10.一个岩层在短距离内厚度的减少叫做变薄，变薄至消失称为尖减；

岩层两端都是尖减的称为透镜体；一个大厚度的岩层中夹有薄层，则为夹层；

11.层理的形态类型常见的有：水平层理、斜层理、交错层理；

12.由岩石经变质作业后形成的新的一类岩石称为变质岩；

13.岩层构造特征包括岩层的层面、厚度、产状；岩石产状三要素：

走向、倾向、倾角。岩层层面与水平面交线的方位角，称为岩层的走向；

14.地壳中的岩层受到地壳运动力的强烈作用，或是挤压，或是不均

匀升降和隆起，使岩层形成一系列波浪起伏的弯曲状而未丧失其连续性的构造，称为褶皱构造；褶皱的形态类型：直立褶曲、倾斜褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲；褶皱是褶曲的组合形态，两个或两个以上褶曲构造的组合，称为褶皱构造；

15.组织地壳的岩层，受到剧烈地壳运动构造应力的作业，产生变形

到达一定程度后，岩层的连续性就遭受到破坏，形成一系列大小不一，形式不同的断裂，称为断裂构造。

16.节理也称裂隙，是存在于岩体中的裂缝，为岩体受力作用断裂后，

两侧岩体没有显著位移的小型断裂构造；

17.岩层受力作用断裂后，岩层沿着破裂面产生显著位移的断裂构造，

称为断层；两侧地层发生相对位移的破裂面，称为断层面；断层的基本类型：正断层、逆断层、平移断层；

18.常把具有一定组成成分和结构与构造的岩浆岩、沉积岩和变质岩

的连续块体称为岩石。岩石比重是单位体积岩石固体部分的重量与同体积水的重量之比；岩石重度是单位体积岩石的重量；岩石孔隙率指岩石空隙和裂隙体积与岩石总体积之比以百分数表示；

19.岩石水理性质系指岩石与水相互作用时所表现的性质，通常包括

岩石吸水性、透水性、软化性、抗冻性；岩石在一定试验条件下的吸水性能称为岩石吸水性；岩石能被水透过的性能称岩石透水性；岩石浸水后强度降低的性能称为岩石的软化性；岩石抵抗冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性；岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强度；抗剪强度是岩石抵抗剪切破坏的能力；岩石受轴向拉伸应力作用被拉断裂时最大的拉应力，称为抗拉强度；

20.影响岩石工程性质的因素：一是形成岩石的组成成分、结构与构

造及成因，二是风化和水等外部因素的影响；

21.残积土层简称残积土，是残留在原地未被搬运的那一部分原岩风

化剥蚀后的产物，而另一部分则被风和降水所带走；

22.坡积土层是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷

剥蚀、顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物；

23.洪积土层是由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，

具有很大的剥蚀能力和搬运能力，他冲刷地表，挟带着大量碎屑物质堆积于山谷冲沟出口或山前倾斜平原而形成洪积土层。

24.冲积土层是由河流的流水作用将碎屑物质搬运到河谷中坡降平缓

的地段堆积而成的，它发育于河谷内及山区外的冲积平原中；25.海洋沉积土层主要由卵石、圆砾和砂等粗碎屑物质组成，具有基

本水平或缓倾斜的层理构造，在砂层中常有波浪作用留下痕迹；

26.湖泊沉积土主要由湖泊冲蚀湖岸、破坏岸壁形成的碎屑物质组成；

27.风积土层是指在干旱的气候条件下，岩石的风化破碎物被风吹扬，

搬运一段距离后，在有利的条件下堆积起来的一类土；

28.冰川沉积土层由冰川和冰川融化的冰下水搬运堆积而成，由巨大

的块石、碎石、砂、粉土及粘土混合组成；

29.地壳表面的岩石由于风、电、雨和温度等大气应力以及生物活动

等因素的影响发生破碎或成分变化的过程称为风化；风化作用指的是岩石中发生的物理和化学作用，其结果导致岩石的强度和稳定性降低，对工程建筑条件造成不良影响。风化作用的类型：物理风化、化学风化、生物风化。

30.岩石的风化产物主要为风化壳和残积土层，可分为四个风化带：

微风化带、弱风化带、强风化带、全风化带；岩石风化带的界限是建筑工程中一项重要的工程地质资料，它是确定桩基持力层、基坑开挖、挖方边坡坡度以及采取相应的加固措施的依据之一。

31.对河岸淘蚀破坏地段采取的防护措施可分为两类：一类是采取直

接防护边岸不受冲蚀的措施，如抛石、铺砌、混凝土块堆块、混凝土板、护岸挡墙、岸坡绿化；另一类是调节径流以改变水流方向、流速和流量，如为改变河水流向，则可兴建各类导流工程，如丁坝、横墙。

32.滑坡是斜坡上的岩土在重力作用下失去原有的稳定状态，沿斜坡

内某些滑动面（带）整体向下滑移的现象；滑坡的发育过程划分为：蠕动变形、滑动变形、渐趋稳定；

33.影响滑坡的因素：斜坡外形、岩性、构造、水、地震、人为因素。

34.滑坡的治理原则：预防为主，防治结合，查明情况，对症下药，

综合整治，有主有次，早治小治，贵在及时，力求根治，以防后患，因地制宜，就地取材，安全经济，正确施工。

35.滑坡的治理措施如下：绕避滑坡、萧坡减载、支挡、排水防水。

36.陡峻斜坡上的某些大块岩块突然崩落或滑落，顺山坡猛烈地翻滚

跳跃，岩块相互撞击破碎，最后堆积于坡脚，这一现象称为崩塌；

37.崩塌产生的条件及影响因素：地形条件、岩性和节理、地质构造

条件、环境条件的变化；

38.防治崩塌的措施：（1）通过爆破或打楔的方式来削缓陡坡，清除

危石；（2）堵塞岩体裂隙或裂隙内灌浆，以胶结岩石，提高危岩的稳定性；（3）引导地表水，以免岩石强度发生迅速变化；（4）对斜坡进行铺砌覆盖，或在坡面上喷浆，以防止岩坡风化，避免斜坡进一步变形，提高其稳定性。

39.拦挡防御的措施：（1）筑明洞或防塌洞，（2）筑护墙和维护棚、

维护网以阻挡石块坠落；（3）在软弱岩石出露处修筑挡土墙以支持上部岩体的重量；

40.泥石流是山区特有的一种不良地质现象，它是由暴雨或上游冰雪

消融形成的携带有大量泥土和石块的间歇性洪流。它具有突然发生、来势凶猛、历时短暂、破坏力强的特点；

41.泥石流形成的条件：地形条件、地质条件、水文气象条件；

42.泥石流预防措施：（1）上游地段应做好水土保持工作，植树造林，

种植草皮，保护表土层不受冲刷和流失；（2）疏导地表水和地下水，修筑排水沟系，以疏干土壤或不使其受到潮湿；（3）修筑防护工程，如沟头防护、岩坡和边坡防护；（4）修筑支挡工程，在易产生坍塌、滑坡地段修筑支挡工程，以加固土层，稳定边坡。

43.泥石流治理措施：（1）拦截措施，修筑拦碴坝，设置停淤场；（2）

滞流措施，修筑各种低短拦挡坝，拦蓄泥沙石块，减小泥石流规模，固定泥石流沟床，防止沟床塌方，平缓纵坡，减缓泥石流速度；（3）疏排和利导措施，在下游堆积区修筑排洪道、急流槽、导流堤，固定沟槽，约束水流，改善沟床平面。

44.岩溶也是喀斯特，它是由地表水或地下水对可溶性岩石的溶蚀作

用而产生的一系列地质现象。岩溶的形态：（1）溶沟溶槽，石芽和石林；（2）岩溶漏斗：（3）溶蚀洼地（4）坡立谷和溶蚀平原；

（5）落水洞和竖井；（6）溶洞和暗河；（7）天生桥；

45.岩溶的形成条件：岩体首先要可溶解；水对岩石的侵蚀性是形成

岩溶的必要条件，水在可溶性岩体中的活动是造成岩溶的主要原因。

46.地表水和地下水对土层的溶蚀和冲刷作用导致产生空洞，空洞扩

展而导致地表陷落，形成土洞；地表水或地下水流入地下土体内，将颗粒间可溶成分溶滤，带走细小颗粒，使土体掏空成洞穴，这种地质作用称为潜蚀；

47.熔岩和土洞对建筑的不利影响：（1）降低了岩石的强度增大其透

水性；（2）造成地表基岩不均匀起伏，地基不均匀；（3）漏斗的形成和扩张影响地面的稳定性；（4）造成地表面塌陷，危及地面建筑物的安全；

48.熔岩与土洞地基的防治：（1）挖填；（2）跨盖；（3）灌注；（4）

排导；（5）打桩；

49.地震是由于地球的内里作用而产生的一种地壳振动现象，发生断

层时，岩石释放的弹性能以振波的形式传播到周围岩石上，引起相邻岩石的振动，称为地震。地震按成因可分为四类：构造地震、

火山地震、陷落地震、人工触发地震；世界上发生的地震90%属于构造地震；地震破坏方式有：共振破坏、驻波破坏、相位差动破坏和地震液化破坏；地震液化时有喷水冒砂和地下砂层液化两种；

50.地震对建筑可能产生的不利影响：必须使建筑物的自振周期避开

场地的卓越周期，地震破裂效应，是地震产生的构造应力作用于岩土层产生的破裂现象，对建筑物的危害极大；地震液化会导致地表沉陷和变形，直接引起地面建筑物的变形和损坏；地震还能激发斜坡上岩土体松动、失稳，引起滑坡和崩塌等不良地质现象，这种灾害往往是巨大的，可以摧毁房屋和道路交通，甚至掩埋村庄，堵塞河道。

51.土被水渗流通过的性能称为渗透性；水在土体中渗流，水流对土

颗粒作用形成的作用力称为渗透力；

52.渗流的基本规律-达西定律：渗流速度与水力梯度和土的渗透性质

的基本规律；

53.室内测定土的渗透系数的方法：常水头试验（测定透水性强的无

粘性土）和变水头试验（透水性弱的粘性土）；常水头试验就是在整个试验过程中，始终保持水头不变，水头差也不变，渗流稳定。

变水头试验就是试验过程中水头是随时间而变化的。利用水头变化与渗流通过试样截面的水量关系测定土的渗流系数。

54.影响土的渗透性因素：渗透水的性质、土的颗粒大小级配、孔隙

率、矿物成分、微观结构和宏观构造；粗粒土的渗透性主要决定于空隙通道的截面积。粉质土类渗透性的主要影响因素不是土的有效粒径，而是其颗粒矿物成分形成的团粒直径。粘性土大多数由多种粘土矿物成分组成，常呈絮状结构，故影响粘土渗透性的主要因素。

55.水在土体或地基中渗流，将引起土体内部应力状态的改变，一方

面可能导致土体内细颗粒被冲击、带走或土体局部位移，引起土体的变形，另一方面，渗透的作用力可能会增大坝体或地基的滑

动力，导致坝体或地基滑动的破坏，影响整体稳定性。

56.水在土中渗流，受到土骨架的阻力，同时水也对土骨架施加推力，

单位体积土骨架所受到的推力称为渗透力；

57.渗透变形（或渗透破坏）的类型：流土、管涌；在渗流向上作用

时，土体表面局部隆起或者土颗粒群同时发生悬浮和移动的现象称为流土。管涌是渗透变形的另一种形式，这是指在渗透水流的作用下，土体中的细土粒在粗土粒间的空隙通道中随水流移动并被带出流失的现象。产生渗透变形的土类可分为三类：流土型土、管涌型土、过渡型土。

58.防治渗透变形：一是降低水力梯度，可以采取降低水头或增设加

长渗径等办法；二是在渗流溢出处增设反滤层或加盖压重或在建筑下游设计减压井、降压沟等，使渗透水流有畅通的出路。59.太沙基维固结理论原理：饱和土中的有效应力原理；一类在静水

条件下土的空隙水压力和有效应力；一类是稳定渗流下的空隙水压力与有效应力；

60.在建筑物荷载作用下地基土产生应力和变形，从而引起建筑物基

础的下沉的现象，称为沉降；土体受外力作用后产生的体积缩小称为压缩变形；压缩变形一般是由有效应力作用引起的；有效应力与压缩变形变化的特征称为土的压缩性；土体的压缩是一个排水固结随时间变化的过程，称为固结；

61.瞬时沉降是指加荷后立即产生的沉降；固结沉降是指荷载压力作

用下，由于地基土的结构骨架受力压缩，使空隙中水排出体积压缩引起的部分沉降，即由于排水固结引起的沉降；次固结沉降是指在荷载长期持续作用下，作用于土骨架上的有效压力使土结构矿物颗粒间接触点产生剪切蠕变，水膜进一步减薄，骨架进一步压缩，导致孔隙体积进一步压缩而产生的沉降；

62.土的抗剪强度是土的重要力学性质之一，土的剪切强度是指土抵

抗剪切变形与破坏的极限能力；影响土的剪切强度主要是土中抗剪阻力和剪应力两者的作用，首先是土本身具有的抗剪阻力，包

括土的成分、颗粒大小及其结构性质和应力历史，其次是作用于土的剪应力破坏的实际条件，包括应力水平、排水条件、应力路径、加载速率与剪切速率；

63.摩尔库伦剪切强度理论：土的抗剪强度有两种表达方式：一种是

以总应力表示剪切破坏面上的法向应力，抗剪强度表达式称为总应力抗剪强度式；另一种是有效应力表示剪切破坏面上的有效应力，称为有效应力抗剪强度式；

64.土的抗剪强度试验：（1）直接剪切试验；（2）三轴压缩试验；（3）

现场原位十字板剪切试验；

65.直接剪切试验分为应变控制式和应力控制式两种，目前我国主要

采取是应变控制式直剪仪；直接剪切仪具有构造简单、操作方便优点，缺点主要有，（1）剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄的面剪切破坏；（2）剪切面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏时先从边缘开始，在边缘发生应力集中现象；（3）在剪切过程中，土样剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强度时却是按土样的原截面积计算的；（4）试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力；在进行不排水剪切时，试件仍有可能排水，特别是饱和性粘土，由于它的抗剪强度受排水条件的影响显著，故试验结果不够理想；

66.三轴压缩试验：按剪切前的固结程度和剪切时的排水条件分为三

种试验方法：（1）不固结不排水试验；（2）固结不排水试验；（3）固结排水试验；三轴压缩仪的突出优点是能较为严格控制排水条件以及可以量测试件中空隙水压力的变化；此外，试件中的应力状态也比较明确，破裂面在最弱处，而不像直接剪切仪那样限定在上下盒之间；

67.十字板剪切试验：在抗剪强度的原位测试方法中，目前国内广泛

应用的是十字板剪切试验，十字板现场测定的土的抗剪强度属于不排水剪切的试验，适用于饱和软粘土，特别适用于难于取样或试样在自重作用下不能保持原有形状的软粘土。它的优点是构造

简单，操作方便，试验时对土的结构扰动小，故在实际中得到广泛应用；

68.无粘性土的抗剪强度：砂土是强透水性土，饱和砂土在剪切过程

中空隙水压力消散甚迅速，相当于固结排水剪切情况;

69.库伦土压力理论，基本假设是：（1）墙后的填土是理想的散颗粒；

（2）滑动破坏面为一平面；（3）墙背与滑裂面间的楔形土体视为刚性体；其优点是适用于各类工程形成的不同的挡土墙，因而也被工程广泛运用，但它存在局限性，一般只能适用于填土为无粘性土的情况，不能用库伦理论的原公式直接计算粘性土的土压力。

70.朗肯的土力学理论，按半无线弹性体的应力状态研究土体极限平

缓状态的条件，假设（1）土体表面水平，且无限延伸，（2）墙体是垂直的，表面光滑的，墙体与土体之间相互不存在摩擦阻力；

朗肯理论概念比较明确，公式简单，便于记忆，粘性土和无粘性土都可以用该公式直接计算，故在工程中广泛应用；但是忽略了墙体与土之间存在的摩擦力，而只适用于墙体是垂直的，墙后填土是水平的，因而使应用范围受到限制，计算出的主动土压力偏大，被动土压力偏小；在工程应用中，对于主动土压力，由于朗肯土压力理论忽略墙背面与土摩擦的影响，故计算的结果偏大，用库伦理论比较接近实际，对于被动土压力，库伦理论的计算结果偏大，用朗肯土压力理论相对而言误差小一些；

71.当荷载大于这一界限荷载时，位于基础下的局部土体，首先达到

极限平衡状态，于是地基内开始出现弹性区和塑性区并存现象，这一界限荷载称为临塑荷载；第二个界限荷载标志着地基土从局部剪损破坏阶段进入整体破坏阶段；这时基础下滑动边界范围内的全部土体都处于塑性破坏状态，地基丧失稳定，称为极限荷载，也称为地基的极限承载力；

72.整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏是竖直荷载作用下地基

失稳的三种破坏形式；

73.普朗德尔塑性理论用到地基极限承载力，太沙基极限承载力理论

是常见的求极限荷载的公式之一，适用于基底粗糙的条形基础；

软粘土的极限荷载力与基础宽度几乎无关，浅基础的地基容许承载力应当以一定的安全度将极限荷载加以折减；安全系数的取值是一个复杂的问题，与上部结构的类型、荷载的性质等因素有关，一般可取2-3；

74.土坡就是具有倾斜坡面的土体，它的简单外形和各部位名称；由

自然地质作用所形成的土坡，如山河、江河的岸坡等，称为天然土坡；由人工开挖或回填而形成的土坡，如基坑、渠道、土坝、路堤等的江坡，则称为人工土坡；如果剪切破坏的面积很大，则将产生一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象，称为滑坡；

75.土坡失稳，发生滑动，主要是土体抗剪强度降低，降低原因：（1）

气候的变化使土质变松（2）降雨或蓄水后土的湿化、膨胀以及粘土夹层浸水而引起的强度降低（3）粘性土的蠕变（4）饱和细粉砂因受振动而液化等；土中剪应力增加的原因则可能是由于：（1）在土坡上加载（2）雨季中土的含水量增加，使土的自重增加，并在土中渗流时产生动力水（3）裂缝中的静水压力（4）地震等动力荷载；

76.由粗粒土所堆筑的土坡称为无粘性土坡；

77.粘性土坡的稳定分析：（1）条分发（2）费里纽斯法（3）毕肖普

法；

78.毕肖普法的特点：（1）满足整体力矩平衡条件（2）满足各条块力

的多边形闭合条件，但不满足条块的力矩平衡条件（3）假设条块间作用力只有法向力没有切向力（4）满足极限平缓条件；

79.墙体在墙后土体的推力作用下，不产生任何位移或转动，则墙后

土体处于弹性平衡状态，这时作用在墙背上的土压力称为静止土压力。作用墙上的三种土压力：静止土压力、主动土压力、被动土压力；

80.地基破坏时，荷载板两侧地面只略微隆起，但变形速率加大，总

变形量很大，说明地基已破坏，这种破坏形式称为局部剪切破坏。

荷载板几乎是垂直下切的，两侧不发生土体隆起，地基土沿板侧发生垂直的剪切破坏面，这种破坏称为冲剪破坏；整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏是竖直荷载作用下地基失稳的三种破坏形式；

81.条分法就是将滑动土体竖直分成若干土条，把土体当成刚体，分

别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩；