文档介绍：工程地质学:研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约关系,以便科学评价、合理利用、有效改造和妥善保护地质环境的科学。
工程地质条件是一个综合性概念,可理解为与工程建筑有关的地质因素的总称。这些因素包括建设区岩土类型及其工程性质、地形地貌、地质构造、水文地质条件、物理地质现象、地质物理环境(地应力及地热等)、天然建筑材料等。
工程地质问题:指人类工程活动与地质环境之间相互作用引起的、能对建筑物和地质环境造成危害的问题。
工程地质学研究对象:人类活动、地质环境。
工程地质学研究方法:自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟试验法、工程地质类比法。
土:由各种不同成因类型的岩石经风化、搬运、堆积而成的疏松沉积物,它们通常是由相互作用着的固、液、气体三个部分组成的多相体系。
粒径:土颗粒的大小,通常以其直径(d)来表示,单位一般采用毫米(mm)
粒组——按粒径划分的颗粒组别,同一粒组的土颗粒成分及性质相似。
巨粒(d>60mm )、粗粒(-60mm)、细粒(d<)
一般规律:颗粒越细,透水性越弱,受外力时越易变形,强度越小。
土的矿物成分:一、原生矿物(石英,长石,云母)
二、次生矿物(粘土矿物,无定形氧化物胶体,可溶盐)
三、有机质
土中的水:矿物中的水:结构水、结晶水、沸石水。
孔隙中的水:液态水:结合水(强、弱)、非结合水(毛细水、重力水);固态水(冰)、气态水(水蒸气)
在结合水的总量中,强结合水占少数,主要是弱结合水。
粘土矿物:由原生硅酸盐类矿物经水解作用而形成的,具层状或链状晶体结构的,高分散性,含水的次生硅酸盐矿物。
其晶胞的基本构成单元是硅氧四面体层(T)和铝氢氧八面体层(O)。包括蒙脱石(较强活动性、高分解性、亲水性强、胀缩性强、压缩性大,强度很小)、高岭石(亲水性弱、胀缩性都较低、压缩性较小,强度较高)。伊利石(工程性质也介于两者之间)。
渗透性:高岭石>伊里石>蒙脱石
粘土矿物对土的工程地质性质的控制作用,及其原因:
①独特的晶体结构(层状,链状晶体结构,易变形);
②颗粒细小,比表面积大,具有一系列表面特性
土的结构:组成土的固体矿物颗粒的形态及组合特征,包括颗粒的大小、形状和表面特征,颗粒的排列组合情况和数量关系,以及粒间的联结特征和孔隙特征。
土的结构类型:按照土颗粒之间的相互关系划分单粒结构和集合体结构
细粒土团聚结构类型:蜂窝状、絮状、非均粒团聚结构。
土的构造:在一定土体中,结构相对均一的结构单元体的形态和组合特征
结构的组成单位是颗粒,构造的组成单位是结构单元体(颗粒的组合体)。
颗粒级配累积曲线(图解法)
横坐标采用对数坐标,表示土颗粒直径,单位mm;纵坐标为小于某粒径土的累积含量,用百分比表示。
d60:小于某粒径的土粒质量占总质量的60%的粒径,称为限定粒径;
d30:小于某粒径的土粒质量占总质量的30%的粒径,称为中值粒径;
d10:小于某粒径的土粒质量占总质量的10%的粒径,称为有效粒径;
用途:一、陡,表示土颗粒大小相差不多,土粒较均匀,级配不好;
缓,表示土颗粒大小悬殊,土粒不均匀,即级配良好。
二、①有效粒径d10 ②限制粒径d60和 d30
③平均粒径d50 ④不均匀系数Cu= d60/ d10
⑤= d30* d30 / ( d10* d60)
(不均匀系数反映大小不同粒组的分布情况。越大表示土粒大小的分布范围越大, 颗粒大小越不均匀,其级配越良好。则比较容易获得较大的密实度。)
Cu><3 级配良好
干密度和相对密度(粗粒土的密实状态指标,细粒土的稠度状态指标用液性指数表示)可以用来表示土的密实程度。
界限含水率:随着含水率的变化,细粒土可由一种稠度状态转变为另一种稠度状态,相应的转变点的含水率称为界限含水率。
崩解性一般采用下列三个指标:崩解时间、崩解特征、崩解速度。
(Vv=Va+Vw)
土粒密度(ρs=~)大小决定于土粒的矿物成分,而与土的孔隙大小和含水多少无关。
天然密度(ρ), 天然状态下单位体积土的质量,ρ=(Ms+Mw)/(Vs+Va+Vw);
干密度(ρd ), 单位体积干土的质量,ρd=Ms/V
饱和密度: 孔隙中全部充满液态水时单位体积土的质量,ρsat=(Ms+Vv*ρw)/V
浮密度(ρ’),指土在地下水面以下,单位体积土的质量。ρ’=ρsat –ρw
大小比较:ρs>ρsat>ρ>ρd >ρ’
含水率:土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比(%),W=(M-Ms/)Ms*100%。
饱和度(Sr): 土中水的体积与孔隙体积的百分比,Sr=Vw/Vv*100%。
孔隙率(n):孔隙总体积与