第一章_土的成因及组成
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. 第一章
1、名词:
工程地质学:是研究与工程建设有关的地质问题的一门学科。
地质环境:为人类生存与活动进程中地壳表层的地形、地貌、岩土、水、地层构造、矿产资源、地壳稳定性等自然因素的总称。
工程地质条件:是与工程建筑有关的地质条件的总称。
工程地质问题:是指工程地质条件不能满足工程建筑上稳定和安全的要求时,工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾。
2、工程地质条件的六大要素是:地层岩性、地质结构与构造、水文地质条件、地表地质作用、地形地貌、天然建筑材料。
3、就土木工程而言,主要的工程地质问题包括:地基稳定性问题、斜坡稳定性问题、洞室稳定性问题和区域稳定性问题。
4、工程地质学的主要任务是:
(1)评价工程地质条件,阐明地上和地下建筑工程兴建和运行的有利和不利因素,选定建筑场地和适宜的建筑形式,保证规划、设计、施工、使用、维修顺利进行。
(2)从地质条件与工程建筑相互作用的角度出发,论证和预测发生工程地质问题的可能性、发生的规模和发展趋势。
(3)提出及建议改善、防治或利用有关工程地质条件的措施,加固岩土体和防治地下水的方案。
(4)研究岩体、土体分类和分区及区域性特点。
(5)研究人类工程活动与地质环境之间的相互作用与影响。 .
. 第二章
一、地球概况
1、概念:
地壳运动:主要是由于地球内力作用所引起的地壳的机械运动。
2、地壳六大板块:亚欧板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、印度洋板块、南极洲板块。
3、地壳运动的特征:方向性、普遍性和长期性、运动速度不均一性。
二、矿物与岩石
1、概念:
矿物:是自然界中的化学元素在一定的物理化学条件下生成的天然物质,具有一定的化学成分和物理性质。
造岩矿物: 组成岩石的主要矿物。
矿物硬度:矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的能力。
岩石:是天然生成的,具有一定的结构和构造的矿物集合体。
岩浆岩:由岩浆冷凝、固结所成的岩石,又称火成岩。
沉积岩:是在地表和地表下不太深的地方,由松散堆积物在常温常压的条件下,经过压固、脱水和重结晶作用而形成的岩石。 .
绪论
一、土力学、地基及基础
1、土力学:土力学的研究对象是“工程土”。土是岩石风化的产物,是岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积而形成的松散堆积物,颗粒之间没有胶结或弱胶结。土的形成经历了漫长的地质历史过程,其性质随着形成过程和自然环境的不同而有差异。因此,在建筑物设计前,必须对建筑场地土的成因、工程性质、不良地质现象、地下水状况和场地的工程地质等进行评判,密切结合土的工程性质进行设计和施工。否则,会影响工程的经济效益和安全使用。
土力学是工程力学的一个分支,是利用力学原理研究土的应力、应变、强度和稳定性等力学问题的一门应用学科。由于土的物理、化学和力学性质与一般刚体、弹性固体和流体有所不同,因此,土的工程性质必须通过土工测试技术进行研究。
2、地基:建筑物都是建造在土层或岩层上的,通常把直接承受建筑物荷载的土层或岩层称为地基。未经人工处理就能满足设计要求的地基称为天然地基;需要对地基进行加固处理才能满足设计要求的地基称为人工地基。
3、基础:建筑物上部结构承受的各种荷载是通过基础传递给地基的,所谓基础是指承受建筑物各种荷载并传递给地基的下部结构。通常情况下,建筑物基础应埋入地面以下一定深度进入持力层,即基础的埋置深度。按照基础的埋置深度的不同,基础可分为浅基础和深基础。
在建筑物荷载作用下,地基、基础和上部结构三部分是彼此联系、相互影响和共同作用的,如图1所示。设计时应根据场地的工程地质条件,综合考虑地基、基础和上部结构三部分的共同作用和施工条件,并通过经济、技术比较,选取安全可靠、经济合理、技术可行的地基基础方案。
二、土力学的发展简史 生产的发展和生活的需要,使人类早就懂得了利用土进行建设。西安半坡村新石器时代的遗址就发现了土台和石础;公元前两世纪修建的万里长城及随后修建的京杭大运河、黄河大堤等都有坚固的地基与基础。这些都说明我国人民在长期的生产实践中积累了许多土力学方面的知识。
1 第一章 土工试验
主要范围包括土的三相组成及物性指标换算、土的粒组划分及工程分类、相对密实度及界限含水量、土的动力特性与击实试验、土体压缩性指标及强度指标、土工原位测试方法及相关试验的基本操作规程。
1.土的三相组成及物性指标换算
了解:土的形成过程。
(1) 土的生成
地球表面30-80km厚的范围是地壳。地壳中原来整体坚硬的岩石,经风化、剥蚀搬运、沉积,形成固体矿物、水和气体的集合体称为土。
不同的风化作用,形成不同性质的土。风化作用有下列三种:
物理风化:风、霜、雨、雪的侵蚀作用,不改变原性质;
化学风化:与水、氧气、二氧化碳等长期共存的化学反应,生成新的矿物质,较细,黏;
生物风化:由于动物、植物、人类的破坏而生成的土。
综上所述,就可以给土下一个定义:
土(soil):地壳表层母岩经受强烈物理风化、化学风化、生物风化后产生的块石、漂石、卵石、砂石、碎屑、尘埃的堆积物,统称为土。
“土体”(soil mass)土体不是一般土层的组合体,而是与工程建筑的稳定、变形有关的土层的组合体。
土体是由厚薄不等,性质各异的若干土层,以特定的上、下次序组合在一起的。
2 熟悉:土的三相组成;土中的水分;土的物理性质指标及指标换算。
土是由固体相、液相、气体三相物质组成;或土是由固体相、液体相、气体相和有机质(腐殖质)相组成,也可称为四相物质组成。
土中的三项体是可以改变的,土随着三项体的变化,土的工程性质也产生变化。
固体+气体,为干土,此时液体为零,粘土坚硬,砂土松散;
固体+液体+气体,湿土,粘土为可塑状态;
固体+液体,饱和土,气体为零,此时粉土遇震荡会产生液化。
土的三项体形象图
V:总体积W: 总重量(KN)Vs: 颗粒部分体积Ws: 颗粒重量Vw: 水的体积Ww: 水的重量Va: 空气体积Vv: 孔隙体积VWV=Vs+Vw+Va=Vv+VsW=Ws+Ww
第一章土的物理成分和组成讨论问题
(整理:66B-冒险 90A-奋进)2015.2.5
本次讨论6日晚进行,共有 95A-鄂-小草 80B-甘-朱小明
74A-杭-猫儿 90B-鲁-九零 68B-鲁-铁蛋-721 沪-赵老白
六位同学分别从不同的方面提出了问题。在次表示感谢,下面将问题整理解答如下,并附上14年小鱼群的物性讨论解答。
问题一:
2010年下午案例题第27题:
某非自重湿陷性黄土试样含水量w=15.6%,土粒比重Gs=2.70,质量密度=1.60g/cm3,液限wL=30.0%,塑限wp=17.9%,桩基设计时需要根据饱和状态下的液性指数查取设计参数,该试样饱和度达85%时的液性指数最接近下列哪一选项?
(A)0.85 (B)0.92
(C)0.99 (D)1.06
根据w、Gs、,求出孔隙比e
再根据e、Gs、饱和度85%,求出含水量,继而求出液性指数。
我不明白的是:为什么孔隙比e保持不变?(95A-鄂-小草)
解答:
非自重湿陷性黄土,在浸水后不发生湿陷,浸水后饱和度增加可认为
是水填充空隙,而不引起空隙比的变化。
问题二:
土力学(李广信,第二版)习题1-3:
1-3 用来修建土堤的的土料料场,土的天然密度ρ=1.92g/cm3,含水量w=20%,比重Gs=2.70. 现在要修建一压实干密度ρd=1.7 g/cm3,体积80000m3的土堤,如果备料的裕量按20%考虑,求修建土堤需在料场开挖天然土的体积。
问题:备料裕量是指:(1)土堤填料的20%,即8*1.2=9.6万m3,需要准备的天然土体积要满足9.6万m3填料的要求;(2)还是料场的天然土的量要多准备20%?(80B-甘-朱小明)
解答:
此处的20%是在满足压实需求的8万方量所需要备的天然土料的基础上加的20%,(即算出所需天然料场的土方量再乘以1.2)