工程地质和土力学公式

工程地质及土力学工程地质及土力学（Engineering Geology and Soil Mechanics）是土木工程的重要分支，是研究水土岩地基本质、地质构造与工程相互关系、土体强度和变形性质、地下水运动及安全稳定性等问题的学科。

它在建筑、交通、水利、能源等领域中有着广泛的应用和重要作用。

首先，工程地质研究的重点是用于地基工程施工的地质条件。

地质条件的差异对建筑物、道路、桥梁等工程物体的稳定性、耐久性、安全性和经济性均有很大影响。

通过对地质状况的认真勘查，可以预测地质灾害的触发条件和危险区域，为工程设计提供可靠数据，避免可能造成的损失和地质灾害。

工程地质勘探还为施工方案的设计和执行提供了重要的实验基础，如对土层的稳定性、坡面稳定和地基承载力等问题提供了实验数据保证。

其次，土力学原理是处理土层和砂石等固体材料的强度、变形及特性的科学。

土力学的研究还涉及土层的稳定性和基础承载力的确定。

通过详细分析土壤内部结构和组成，可以利用力学原理进行土体强度、刚度、变形、破坏条件等的分析和计算，从而为工程设计提供科学的理论依据。

土力学的重要成果之一是基础工程力学。

在施工过程中，基础的结构物是挑战性的，因为它们必须能够承受地面的力量和运动。

如果荷载承载面积过小，地面就会发生沉降和变形，造成结构物丧失稳定性。

正确的土力学分析和设计可以提供尽可能坚固和稳定的基础，同时确保地面得到足够的支撑和稳定。

最后，在地下水运动研究方面，工程地质和土力学也发挥了重要作用。

在地下水的分析过程中，需要计算水流速度、流量、压力、斜力、渗透性和渗透系数等参数。

这可以使用一般的水文学、流体力学和土力学原理进行分析和研究。

这些原理也可以应用到基础工程设计的各个方面，例如排水和广泛的灌浆活动，以确保基础建筑物的稳定性和安全性。

在总结上述内容之后，可以说，工程地质及土力学相互依存，互相促进，为工程建设提供了可靠的科学理论和技术手段。

工程地质可以为施工提供宝贵信息和实验基础，而土力学则提供了处理土层、固体材料强度、变形等的科学方法。

工程地质土力学
工程地质土力学是研究土地及其周围环境与工程结构之间相互作用的学科，主要研究工程中土体和岩石物理力学性质、地质构造特征、地下水运动、地震作用等因素对工程结构的影响。

在工程设计和施工中，工程地质土力学起到了至关重要的作用，能够提供关于地形、地质和地下水环境等信息，为工程结构的设计和施工提供技术支持。

工程地质土力学主要包括三个方面的内容：地质力学、土力学和工程地质。

地质力学是研究岩石和土壤的物理力学特性，包括研究地层的组成、结构和应力状态等。

土力学是研究土壤的物理力学特性，包括研究土体的强度、变形和稳定性等。

工程地质是研究地质环境对工程结构的影响，包括研究地形和地质构造、地下水流动、土壤侵蚀等因素。

在工程设计和施工中，工程地质土力学能够提供很多重要信息，包括地质勘探数据、地下水位、地貌和地质构造、土壤力学性质等。

这些信息能够帮助工程师了解工程结构周围环境的特征，从而更好地设计和施工工程结构。

总之，工程地质土力学是一门综合性的学科，涉及多个领域，对于工程结构的设计和施工具有重要意义。

工程地质与土力学第二版课程设计课程背景工程地质与土力学是土木工程专业中一门重要的专业基础课，是建筑物和其他工程的基础研究。

该课程以自然地球科学的知识为基础，旨在能够使学生了解岩石、土壤、地下水、地震、山体滑坡等地质现象与岩土工程设计的基本原理。

本次课程设计是基于“工程地质与土力学”第二版教材内容，以加强对该学科的理解，提高学生独立开发工程地质调查报告和土力学计算的能力为目的。

课程设计目标本次课程设计旨在让学生：1.了解工程地质调查的过程和方法；2.掌握土力学基本理论，能够计算出地基承载力和地下水扩散等重要参数，并进行工程设计；3.学会编写工程地质调查报告和土力学计算报告。

实验内容实验一：现场地质调查本实验旨在让学生进一步了解工程地质调查的过程和方法。

学生将在现场进行岩石和土壤取样，掌握现场地质调查工具的使用方法，制定现场调查方案，并在实验室对取样进行分析测试。

实验步骤1.制定现场调查方案，包括取样点的选取、钻孔深度的确定等；2.进入现场地质调查，完成岩土样品的取样和整理工作；3.将取样的岩石和土壤送到实验室进行分析测试；4.将实验室测试结果整理成工程地质调查报告。

实验二：地基承载力计算本实验旨在让学生掌握土力学的基本理论，能够计算出地基承载力等重要参数，并进行工程设计。

实验步骤1.了解地基承载力计算的理论基础，掌握相关公式和计算方法；2.根据实验室测试结果，计算地基承载力等重要参数，并编写土力学计算报告；3.对工程设计进行优化和改进。

实验成果1.实验一的成果为工程地质调查报告，主要包括现场地质调查方案、现场取样过程和结果、实验室分析测试方法和结果等；2.实验二的成果为土力学计算报告，主要包括地基承载力计算、地下水扩散计算等。

实验总结本次课程设计旨在让学生能够深入掌握工程地质与土力学的基础知识，提高其独立开发工程地质调查报告和土力学计算报告的能力。

通过本次课程设计的实验，不仅能够加强学生的理论掌握能力，同时也能够提高他们的实践操作能力，为今后的相关工作做好充分的准备。

1.粘性土的极限平衡条件表达式是怎么样的？破裂面与最大主应力面的夹角是多少？ 答：)245tan(2)245(tan 231ϕϕσσ+++=︒︒c )245tan(ϕα+=︒ 2．写出库仑定律的表达式。

答: 砂土：ϕστtan =f 粘性土：c f +=ϕστtan 8.3 简述三轴实验法的优点和缺点？答：优点：可严格操纵排水条件；可量测孔隙水压力；破裂面在最软弱处。

缺点：σ2=σ3，轴对称；实验比拟复杂。

4.什么叫做岩体，它与岩石有何区别？答：岩体是由一种或多钟岩石构成的地质体，包含岩层的层理、节理断层、软弱夹层等类结构面和由结构切割成大小不一、形状各异的岩块所组成的复合体。

岩石是由一种或多种矿物所组成，并且有结构与构造特性的固体岩块。

岩石和岩体的工程性状是不一样的。

一般的坚硬岩石强度较高，变形模量较大；岩体的强度相对较低，变形较大。

4.确定土的抗剪强度指标的直接剪切试验，按其试验条件区分为哪几种？它们分别适用于什么样的工程情况？答：有三种：快剪、慢剪和固结快剪；快剪：适用于建筑物施工较快、土层排水条件不良的工程情况； 慢剪：适用于建筑物施工较慢，土层排水条件较好，在施工期间充分排水的工程情况；固结快剪：适用于介于上述两种情况之间的工程情况。

5.土的抗剪强度指标是什么通常通过哪些室内实验,原为测试测定答:(1)指土的粘聚力和内摩擦角.(2)常用方法:直接剪切实验,三轴压实验,无侧限抗压强度实验,十字板剪切实验等.6.挡土墙的土压力有哪三种是如何定义的在相同条件下,哪一种最大 影响土压力的大小和分布的因素有哪些？答:(1)分为三种,分别是:①.主动土压力:墙在土压力作用下向背离填土方向移动火绕墙转时,当墙的移动或转动到达某一数量时,滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度,墙后土体到达主动极限平衡状态,形成滑动面,这时作用在墙上的土推力到达最小值.②.被动土压力:当挡土墙在外力作用下向着填土方向移动火转动时,直到墙的移动量足够大,滑动面上的剪应力等于抗剪强度,墙后土体到达被动极限状态,土体发生向上滑动,这时作用在墙上的抗力到达最大值.③.静止土压力:假设挡土墙具有足够的刚度,且建立在墙后土体的推力作用下,不产生任何移动火转动,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.(2)在相同条件下,被动土压力值最大.。

土力学垂直应力计算公式土力学是土壤力学的一部分，研究土壤内部的应力、应变和变形规律，是土木工程、岩土工程和地质工程的重要基础理论。

在土力学中，垂直应力是一个重要的参数，它反映了土壤内部的压力状态。

本文将介绍土力学中垂直应力的计算公式及其应用。

垂直应力是指作用在土壤内部的垂直方向的应力，通常用σv表示。

在土力学中，垂直应力的计算公式可以通过静力平衡原理来推导。

在土壤中，垂直应力可以由土体的重量和外部载荷共同作用而产生。

根据静力平衡原理，可以得到如下的垂直应力计算公式：σv = γ z + q。

其中，σv表示垂直应力，γ表示土壤的单位重量，z表示土层的深度，q表示外部载荷。

在这个公式中，第一项γ z表示由土体自重产生的垂直应力，它与土层的深度成正比。

第二项q表示由外部载荷产生的垂直应力，它与外部载荷的大小成正比。

这个公式可以很好地描述土壤内部的垂直应力分布规律。

在实际工程中，垂直应力的计算公式可以应用于土壤的承载力计算、基础设计、地基沉降预测等方面。

例如，在基础设计中，需要计算基础底部的垂直应力，以保证基础的稳定性和安全性。

在地基沉降预测中，需要根据垂直应力的分布规律来预测地基的沉降情况，从而指导工程设计和施工。

除了上述的基本垂直应力计算公式外，土力学中还有一些其他的垂直应力计算公式，例如考虑土体非饱和状态、考虑土体动力特性等。

这些公式在不同的工程问题中有着不同的应用，工程师需要根据具体情况选择合适的计算公式。

此外，垂直应力的计算还需要考虑土壤的物理和力学性质，如土壤的孔隙度、土壤的压缩特性、土壤的强度特性等。

这些因素对垂直应力的分布和大小都有着重要的影响，工程师需要综合考虑这些因素来进行垂直应力的计算。

总之，垂直应力是土壤内部的一个重要参数，它反映了土壤的压力状态。

垂直应力的计算公式可以通过静力平衡原理来推导，它可以应用于土壤的承载力计算、基础设计、地基沉降预测等方面。

工程师需要根据具体情况选择合适的垂直应力计算公式，并综合考虑土壤的物理和力学性质来进行垂直应力的计算。

《工程地质与土力学》课程标准课程名称：工程地质与土力学适用专业：道路桥梁工程技术开设学期：第二学年第一学期学时：64学分：4一、课程性质及作用工程地质与土力学是道路桥梁工程技术专业的专业一般课程。

工程地质与土力学是以工程地质学和土力学的基本理论为基础，研究工程结构和基础工程设计与计算问题的一门学科，是道路桥梁工程技术专业的一门专业基础课程。

课程通过任务引领型的项目活动，使学生能从技术的角度去认识和解决有关工程地质方面的问题；通过教学和实习、实验能得到一些基本技能的训练，学习搜集、分析和运用有关地质方面资料、图件，并结合其他专业课的学习对一般的工程地质问题进行初步评价；从土的成因出发，分析土的物理、化学性质和影响土的性质变化的主要原因，并根据土的主要工程特性进行科学的分类。

本课程是交通土建类专业的一门实践性较强的技术基础课程，主要是为了培养本专业的高级实用型技术人才提供必要的工程地质与土力学的基础知识和基本技能训练。

本课程的前续课程有：土建力学，后续课程有：公路勘测技术、路基工程技术、桥梁下部结构技术、路面工程技术和隧道工程技术。

二、课程设计思路1.课程设计理念课程根据高技能应用性人才的培养要求，以职业技术应用能力的培养为主线，构建理实一体、任务驱动的教学体系。

课程设计基于专业调研、岗位工作任务的分解、学习领域的构建和学习领域的构建等工作过程。

教学内容的选取紧紧抓住高技能人才培养所要求的理论知识“必须够用”的原则，构建了基于工程地质勘测设计单位对于工程地质勘测实际应用需求的教学内容和体系，体现工学结合的设计理念。

2．课程设计思路紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容；变知识学科本位为职业能力本位，打破传统的以“了解”、“掌握”为特征设定的学科型课程目标，从“任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标；变书本知识的传授为动手能力的培养，打破传统的知识传授方式，以“学习情境”为主线，创设任务（单元），培养学生的实践动手能力。

绪论一、概述常言道，万丈高楼平地起。

这说明人们早已意识到“建筑物”与“地”两者间的密切关系。

一切建(构)筑物都建造在地壳表层之上，地壳表层的岩土地层是直接承受建筑荷载的基本物质，又是建筑物赖以安全稳固的根基。

“建筑物”与“地”相互依存，不可分离。

在工程上，把承受建筑物荷载作用的部分岩土地层称为地基，设置于建筑物底部承受上部结构物荷载并向地基传递压力的下部结构称为基础。

地基和基础及上部结构构成了建筑物的整体。

因此，作为地基的岩土地层是关系到建筑物安全稳固的不可忽视的一部分。

此外，建筑物所坐落的自然地壳表面的地质环境，并非都是永久不变的、安全稳定和牢固的建筑场地，而是处于不断变化之中。

地壳不断地活动，自然地质作用仍然连续存在，地震经常发生；已经形成的岩土地层又重新受到风化的剥蚀、流水的冲刷侵蚀和搬运；山体崩塌、滑坡、泥石流等到处都有出现，构成极不利的建筑地质环境。

例如，近年来考古工作者发现：由于风、水的地质作用和海面的升降，许多古代建筑物沉没于海底或被风沙埋没于地下；一场大的地震使整个城市遭受到毁灭性的破坏；山体滑坡或泥石流等常把铁路和公路冲毁等，这些都是危及建筑物安全和正常使用不可忽视的地质环境问题。

因此，在建造建筑物时，不仅要考虑选择良好的岩土地层作为牢固的地基，还需考虑建筑地质环境对工程的影响。

．然而，作为建筑物地基的岩土地层是自然地质形成的产物，种类繁多，构造复杂，工程性质差异甚大：有各种坚硬的岩石；有按照不同的地质构造组成的各种岩体；也有由砂、砾石、粉土、粘土等按不同成因类型组成的松散沉积土层；还有由淤泥、淤泥质粘土及有机质土等组成的软弱土层及膨胀土、红粘土和黄土等特殊土层。

这些岩土地层在漫长的自然历史发展变化过程中，按其形成规律及沉积环境，分别以不同的地质构造和不同的成因类型，分布于地壳表面，构成复杂多变的建筑工程地质条件及地质环境。

’因此，在地壳表面进行各种建筑工程时，还有许多与岩土地层有关的问题需要进一步考虑和处理，主要的有：(1)对于某一具体建筑工程来说，首先要了解建筑场地下实际存在的岩土地层的种类与分布及其周围的地质环境。

⼟⼒学重点整理第⼀章⾄第五章⼟⼒学与地基基础重点整理（1-5章，第六章以后⾃⾏看书）第⼀章：⼯程地质1、三⼤岩⽯：按成因分为岩浆岩（⽕成岩）、沉积岩（⽔成岩）、变质岩。

岩浆岩（⽕成岩）：由地球内部的岩浆侵⼊地壳或喷出地⾯冷凝⽽成。

沉积岩（⽔成岩）：岩⽯经风化，剥蚀成碎屑，经流⽔、风或冰川搬运⾄低洼处沉积，再经压密或化学作⽤胶结成沉积岩。

约占地球陆地⾯积的75%。

变质岩：是原岩变了性质的⼀种岩⽯。

变质原因：由于地壳运动和岩浆活动，在⾼温、⾼压和化学性活泼的物质作⽤下，改变了原岩的结构、构造和成分，形成⼀种新的岩⽯。

2、第四纪沉积层主要包括残积层、坡积层、洪积层、冲积层、海相沉积层、湖沼沉积层。

3、残积层、坡积层、洪积层、冲积层的形成原因、特性及如果作为建筑地基需注意：残积层：母岩经风化、剥蚀，未被搬运，残留在原地的岩⽯碎屑。

裂隙多，⽆层次，平⾯分布和厚度不均匀。

如果作为建筑地基，应注意不均匀沉降和⼟坡稳定性问题。

坡积层：⾬⽔和融雪⽔洗刷⼭坡时，将⼭上的岩屑顺着斜坡搬运到较平缓的⼭坡或⼭麓处，逐渐堆积⽽成。

厚薄不均、⼟质也极不均匀，通常孔隙⼤，压缩性⾼。

如果作为建筑地基，应注意不均匀沉降和地基稳定性。

洪积层：由暴⾬或⼤量融雪形成的⼭洪急流，冲刷并搬运⼤量岩屑，流⾄⼭⾕出⼝或⼭前倾斜平原，堆积⽽成。

靠⼭⾕处窄⽽陡，⾕⼝外逐渐变成宽⽽缓，形如扇状。

如果作为建筑地基，应注意⼟层的尖灭和透镜体引起的不均匀沉降（需精⼼进⾏⼯程地质勘察）冲积层：由河流的流⽔将岩屑搬运、沉积在河床较平缓地带，所形成的沉积物。

简答及论述题1、不良地质条件会对⼯程造成什么影响？选择⼯程地址时应注意避开哪些不良地质条件？不良地质条件会引发造成⼯程建设中的地基下沉、基础不均匀沉降及其它许多的地质灾害现象,使⼯程质量受到严重影响:①场址选择时,应避让⼯程地质条件差,对⼯程建设存在危险的地段,如果需采⽤对⼯程建设不利的地段作为建设场址时,应采取有效的应对措施;②在进⾏场区规划及总平⾯布臵时,应优先选择⼯程地质条件较好的区段作为主要建筑物的建筑场地。