水利考試重點巖土工程巖石、土工、土工合成材料資料

1、巖土工程類（巖石、土工、土工合成材料）第一章 巖石概述1. 巖塊相對完整，因此可以近似作為一種均質(zhì)材料，即具連續(xù)性、均質(zhì)性、各向性 。2. 巖石變形 特征有：彈性模量、泊松比。分別表示在軸向應(yīng)力作用下軸向變形影響和橫向變 形影響。巖石墻體特征的 力學(xué) 參數(shù)有：單軸抗壓強度、單軸抗拉強度、三軸抗壓強度、抗剪 強度。 破壞形式 ；拉破壞、剪破壞。3. 巖體基本質(zhì)量 ：巖體所固有的、影響工程巖體穩(wěn)定性的最基本屬性，由巖石的堅硬性和巖 體的完整度所決定。4. 巖石的堅硬程度： 巖石在外部荷載作用下， 抵抗變形直至破壞的能力， 與巖石的礦物成分、 結(jié)構(gòu)、致密程度、風(fēng)化程度、軟化程度有關(guān)。5. 巖石基本質(zhì)

2、量分級：巖石基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ ）采用巖石的堅硬程度和巖體完整程度倆個定量指標(biāo)確定。公式： BQ=90+3Rc+250Kv6. 巖石試驗工作的五個階段： （1）、規(guī)劃階段 （ 2）、可行性研究階段 （3）、初步設(shè)計階段 （4）、 技術(shù)設(shè)計階段（ 5）、巖體原位觀測第二章 巖石物理性質(zhì)試驗7、巖石含水率 ：巖石在 105110 攝氏度烘干至恒重時所失水的質(zhì)量與試件干質(zhì)量的比值。8、巖石的烘干標(biāo)準(zhǔn)方法為： （1）、時間控制 （ 2）、稱量控制 ，倆次相鄰稱量之差不超過后一 次稱量的 0.1%為完全烘干。對于不含結(jié)晶水的礦物巖石試件在105110 攝氏度恒溫烘 24h；對于含結(jié)晶水的礦物巖石試件在不

3、超過 40 攝氏度，濕度 40%55% 。9、巖石吸水性 采用：自然吸水率、飽和吸水率、飽水系數(shù)表示。10. 巖石自然吸水率 是巖石在常溫、常壓下最大自由吸入水的質(zhì)量與試件固有質(zhì)量比值。自 然吸水率越大表示巖石孔隙率大，聯(lián)通性好，巖石力學(xué)性能差。11. 巖石飽和吸水率 是試件在強制飽和狀態(tài)下的最大吸水量與試件固有質(zhì)量的比值。用沸煮 法或真空法。 飽和吸水反映巖石內(nèi)部的開張型孔隙和裂隙的發(fā)育程度， 對巖石的抗凍性和抗 風(fēng)化性有較大影響。12. 巖石飽水系數(shù) 指巖石的抗凍性和抗風(fēng)化能力有較大影響。13. 巖石吸水率、飽和吸水率試件尺寸 ：規(guī)則或不規(guī)則，規(guī)則的圓柱體或長方體， 4854mm, 不規(guī)則

4、采用 4050mm ，的渾圓形或圓柱體巖塊，且試件質(zhì)量宜為150200g。14、巖石吸水性試驗每組試件為3 塊。15. 巖石試驗結(jié)果影響因素： （1）、試驗程序（ 2）、吸水時間（ 3）試件的形態(tài)16、巖石吸水在大氣壓下吸水穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，目前有時間控制 和稱量控制17. 巖石顆粒密度試驗方法有倆種：比重瓶法、水中重法。比重瓶適用于各種巖石。水中重 法適用于除遇水崩潰、溶解和干縮濕脹及密度小于 1g/cm3 的其他規(guī)格類巖石。18、粉碎巖石試件的方法：對于非磁性巖石，用高強度耐磨優(yōu)質(zhì)鋼磨盤粉碎，并用吸鐵石吸出鐵屑。對于磁性巖石試件應(yīng)根據(jù)巖石的堅硬程度分別采用瓷研體或瑪瑙粉碎。粉碎后過 0.25mm

5、篩孔。19比重瓶法測定巖石密度，烘干時間不得小于 6h, 般堅硬巖石為68h黏土巖石類軟質(zhì)巖石為810h.規(guī)定100ml的短頸比重瓶為試驗標(biāo)準(zhǔn)瓶。20. 巖石塊體密度：單位體積的巖石質(zhì)量。分為：烘干密度、天然密度、飽和密度。采用量 積法、水中稱重法、密封法測定。21. 使用范圍：巖石的塊體密度試驗量積法適用于制備成規(guī)則試件的巖石。 水中重適用于遇水不崩、不溶解和不干縮濕脹的巖石。 密封法適用于不能用量積法或直接在水中稱量的巖石。22. 測量巖石密度的幾種試驗方法的優(yōu)點及注意事項：（1）量積法測定巖石的塊體密度，簡易、計算準(zhǔn)確，不受環(huán)境影響，可作為飽和抗壓強度試驗的試件。（2）水中稱量法優(yōu)點：對

6、巖石試件的精度沒要求。 連續(xù)測定巖石含水率、 自然吸水率和飽和吸水率指標(biāo)。 對試件形狀 沒有要求。（3）密封法試驗需注意選擇密封材料，可選用石蠟或高分子樹脂膠涂料。對于干縮濕脹的巖石采用高分子樹脂膠涂料來密封試件。23. 表征 巖石膨脹特性 的指標(biāo)。（1）、巖石自由膨脹率：巖石試件吸水后產(chǎn)生的徑向和軸向變 形分別與原試件直徑和高度之比。 （ 2）、側(cè)向約束膨脹率：巖石試件在有側(cè)向約束不產(chǎn)生側(cè)向變形的條件下，軸向受有限壓力（5kpa）,吸水后產(chǎn)生的軸向變形與試件原高度之比（3）、體積不變條件下膨脹壓力：巖石試件吸水后保持原體積不變所產(chǎn)生的壓力。24測定 巖石膨脹壓力試驗方法 有：平衡加壓法、膨脹

7、加壓恢復(fù)法、加壓膨脹法。25. 巖石體積不變條件下膨脹壓力試驗采用平衡加壓法 ，測定試件進水后保持原體積不變需要的壓力。試件用規(guī)則試件，直徑為：50 0.1mm。穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 為：自由膨脹率試驗開始 1h 內(nèi)，每隔 10min 讀變形表一次，以后每隔 1h 測讀一次，直到相鄰三次讀數(shù)差不大于 0.001mm,認(rèn)為穩(wěn)定。26. 巖石耐崩解性以崩解性指數(shù) Id 表示，是指巖石試件經(jīng)過干燥和浸水倆個指標(biāo)循環(huán)后試件 殘留的質(zhì)量與其原質(zhì)量之比。27. 巖石耐崩解性試驗適用于黏土類巖石和風(fēng)化巖石,對于膠結(jié)較好的巖石,往往需要2 次以上的循環(huán)才能滿足。試件一般采用 烘干的巖塊作為干濕循環(huán)的試件。Lf 和凍融

8、系數(shù) Kf 表示。28巖石抗凍性是指巖石抵抗凍融破壞的性能，以凍融質(zhì)量損失率29. 巖石抗凍性試驗一般采用直接凍融法。凍融次數(shù)一般 20次，嚴(yán)寒地區(qū)不應(yīng)少于 25 次。30. 凍融試驗的注意事項： （ 1）、適用于能制備成規(guī)則試件的巖石。 （ 2）、在進行數(shù)理統(tǒng)計的 試件有原來的 3 個增加到 6 個。（ 3）、凍融時間， 慢速凍融是先在空氣中凍4h 然后在水中融解4h,每一循環(huán)8h?？焖賰鋈谑菍⒃嚰旁诓壑?，交替輸入冷、熱氯化鈣溶液，使巖石凍 融，每個循環(huán) 2h。巖石力學(xué)性質(zhì)試驗31. 巖石單軸壓縮變形試驗取得的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，其切線斜率不是一個常數(shù)，逐級一次循環(huán)加卸載應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線顯示

9、，加載線與卸載線不重合，存在著一定的殘余變形 。32. 巖塊變形參數(shù)主要用巖塊單軸壓縮變形試驗方法取得。巖塊的變形模量 是指巖石試件在軸向應(yīng)力作用下， 軸向應(yīng)力與相對應(yīng)的軸向應(yīng)變的比值， 也稱割線模量。 巖石的彈性模量是 指巖石試件在軸向應(yīng)力作用下， 應(yīng)力與相對應(yīng)的軸向彈性應(yīng)變之比的比值， 一般由應(yīng)力應(yīng) 變曲線直線段的斜率表示。33. 巖石壓縮變形試驗常用： （ 1）電阻應(yīng)變片法（ 2）千分表法。倆種都適用于能制成規(guī)則試 件的各類巖石。 對于堅硬和較堅硬的巖石 采用電阻應(yīng)變片法 。較軟的采用千分表， 對變形較 大的軟巖和極軟巖，可采用百分表測量變形。34千分表測量巖石的變形特性，具有操作比較簡

10、單、試驗時間周期較短的優(yōu)點。千分表法的測距較之電阻應(yīng)變片法要長很多，所以對于軟巖和較軟巖，特別是層狀和各向異性巖石， 千分表法的測試效果明顯優(yōu)于電阻應(yīng)變片法， 但是千分表法只能測定巖石在非破壞階段的變 形。35. 巖石單軸壓縮變形試驗為瞬時變形試驗，加荷速度每秒0.51.0mpa 。36. 巖石變形試驗要根據(jù)巖性來確定其加載方式。加載方法分為逐級一次連續(xù)加載和逐級一 次循環(huán)加載法倆種。 逐級一次連續(xù)加載法的循環(huán)次數(shù)規(guī)定為五個循環(huán)， 加至最大循環(huán)載荷后 繼續(xù)逐級加載直至破壞。37. 巖石的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線是巖石本身性質(zhì)的反映，但試件的形態(tài)和測試條件也會對曲 線形態(tài)產(chǎn)生影響。 圓柱體試件具有軸對稱

11、的特點， 應(yīng)力分布比較均勻， 且試件制備和加工比 較簡單，一般采用圓柱體試件。對于均質(zhì)材料而言，試件尺寸影響可以忽略不計。38巖石堅硬程度的分類：（1 ）、單軸抗壓強度 Rc60Mpa,為堅硬巖石（2）、30Rc 60Mpa 為較堅硬巖石（3） 15RcW 30Mpa,為較軟巖石（4）、5RcW 15 Mpa為軟巖（5）、Rc 5且Cc=13時，稱土的級配良好，表明土中大小顆粒混雜，對應(yīng)的粒 徑分布曲線顯得平緩； 若不能同時滿足上述要求， 則稱土的級配不良， 表明通中某一個或某 幾個粒組含量較多，粒徑分布曲線對應(yīng)的有一段顯得陡直。 （其中 Cu 表示不均勻系數(shù)， Cc 表示曲率系數(shù)）2、除了土

12、的粒徑分布曲線外，各種物理性質(zhì)指標(biāo)中，只有三個是獨立的。通常取密度、土 粒比重、含水率這三個基本試驗指標(biāo)為三個獨立物理性質(zhì)指標(biāo)。3、液限又稱流限， 它是流動狀態(tài)與可塑狀態(tài)的界限含水率， 也就是可塑狀態(tài)的上限含水率。 塑限是可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的下限含水率。4、液塑限聯(lián)合測定是以質(zhì)量 76g、錐體入土深度為17mm時土的含水率為液限標(biāo)準(zhǔn)。5、 有機質(zhì)成分對土的性質(zhì)有一定程度的影響。土中有機質(zhì)含量很少（小于5%）時，其性質(zhì)與無機土差別很小，可視為無機土。土中有機質(zhì)含量很高（大于10%）時，其性質(zhì)已大大不同于一般細(xì)粒土，分類標(biāo)準(zhǔn)中稱其為有機土。6、室內(nèi)測定土的滲透系數(shù)可分

13、為常水頭試驗和變水頭試驗，其中常水頭試驗適用于透水性 強的無黏性土， 變水頭試驗適用于滲透系數(shù)很小， 流經(jīng)試樣的水量很少， 難以直接準(zhǔn)確量測 的黏性土。7、流砂現(xiàn)象：土顆粒間的壓力等于零，土顆粒將處于懸浮狀態(tài)而失去穩(wěn)定的現(xiàn)象；管涌現(xiàn) 象：水在砂性土中滲透時， 土中的一些細(xì)小顆粒在動水力作用下， 可能通過粗顆粒的孔隙被 水流帶走的現(xiàn)象。8、流砂現(xiàn)象是發(fā)生在土體表面滲流逸出處，不發(fā)生于土體內(nèi)部，而管涌現(xiàn)象可以發(fā)生在滲 流逸出處，也可能發(fā)生于土體內(nèi)部。流砂現(xiàn)象主要發(fā)生在細(xì)沙、粉砂及輕亞黏土等土層中， 而在粗顆粒及黏土中則不易產(chǎn)生。9、為了防止?jié)B透破壞的發(fā)生常采用兩種措施：一種是在滲流逸出地段設(shè)置反濾

14、層以防土粒 被水流帶出；另一種是增長滲透路徑，如打板樁或設(shè)置防滲墻等，以減小滲透比降。10、在現(xiàn)場載荷試驗中， 挖的試坑一般規(guī)定試坑寬度不應(yīng)小于3b（b 為承壓板的寬度或直徑） 。試驗點一般布置在勘察取樣的鉆孔附近。承壓板的面積一般為 0.250.5m2,挖試坑和放置試驗設(shè)備必須注意保持試驗土層的原狀土結(jié)構(gòu)和天然濕度，試驗土層頂面一般采用不超過 20mm 厚的粗砂、中砂找平。11、當(dāng)出現(xiàn)有下列現(xiàn)象之一時， 即可認(rèn)為土已達(dá)極限狀態(tài)： 承壓板周圍土有明顯的側(cè)向擠 出隆起（砂土）或發(fā)生裂紋（黏性土和粉土） ；沉降急劇增大，P-s曲線出現(xiàn)陡降段；在 某一級荷載下，24h內(nèi)沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)； s

15、/b0.06。當(dāng)滿足終止加載的前四個 條件之一時，其對應(yīng)的前一級荷載為極限荷載。12、 土的抗剪強度中摩爾庫侖強度：土中出現(xiàn)的破裂面與大主應(yīng)力b i作用面的夾角a f 為：a f=45 + /213、土的直接剪切試驗分為快剪、固結(jié)快剪和慢剪三種試驗方法。14、 直接剪切試驗具有設(shè)備簡單、土樣制備及試驗操作方便等優(yōu)點，也存在不少缺點，主要 有：1）、剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的面剪切破壞；2）、剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻，且豎向荷載會發(fā)生偏轉(zhuǎn)（上下盒的中軸線不重合），主應(yīng)力的大小及方向都是變化的；3）在剪切過程中， 土樣剪切面漸漸縮小， 而在計算抗剪強度時仍按土樣的原截面面積

16、計算；4）試驗時不能嚴(yán)格控制排水，并且不能量測孔隙水壓力；5）試驗時上下盒之間的縫隙中易嵌入砂粒，使試驗結(jié)果偏大。15、 膨脹土中縮限是土樣由半固態(tài)連續(xù)蒸發(fā)水分到固態(tài)（仍處于飽和）的界限含水率。 土樣 的含水率達(dá)到縮限以后，繼續(xù)失水，不再產(chǎn)生收縮變形。16、 根據(jù)部分地區(qū)統(tǒng)計資料，我國膨脹土的縮限變化范圍在10.5%29%。第十一章 土樣取樣和制備17、一般認(rèn)為，飽和度大于 95%即為飽和，對需要測定孔隙水壓力參數(shù)的試驗，對飽和度的要求較高，一般要求飽和度在99%以上。18、 試樣飽和方法宜根據(jù)土樣的透水性能分別采用以下方法：粗粒土采用水頭飽和法， 可 直接在儀器上飽和；滲透系數(shù)大于10-4c

17、m/s的細(xì)粒土采用毛細(xì)管飽和法， 選用框式飽和器； 滲透系數(shù)小于或等于 10-4cm/s的細(xì)粒土宜采用抽氣飽和法；對飽和度要求較高的試樣宜 采用二氧化碳或反壓力飽和。第十二章 土的物理、化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其室內(nèi)測定19、測定密度常用的試驗方法有環(huán)刀法、蠟封法、灌砂法、灌水法等20、 土的含水率的意義是指試樣在105110C的溫度下烘至恒重時所失去的水質(zhì)量與恒量后 干土質(zhì)量的比值，以百分率表示。21、烘干法測定土的含水率是測定含水率的標(biāo)準(zhǔn)方法。22、 浮稱法測定土的比重適用于粒徑大于5mm的土，且其中含粒徑大于 20mm顆粒應(yīng)小于 10%。23、 虹吸筒法測定土的比重適用于粒徑大于5mm 的土，且其

18、中含粒徑大于 20mm 顆粒應(yīng)大 于 10% 。24、土粒比重測試時，應(yīng)注意一下問題：1) 、浮稱法和虹吸筒法測定比重時，由于需要將土洗凈，沖洗過程中會把細(xì)粒土沖掉，所 以只適用于不含細(xì)粒土的粗粒土。實際操作表明，虹吸筒法不易掌握，測試誤差較大， 應(yīng)盡可能少用。2) 對含有機質(zhì)、水溶鹽、親水性膠體的土粒比重測定時，由于含有機質(zhì)、水溶鹽、親水性 膠體的土與水相互作用， 這類土的表面活性對水的影響， 往往會額外增加比重值， 所以 需采用中性液體。25、土的擊實試驗中，為了控制人為因素造成的誤差，根據(jù)比較試驗結(jié)果表明；當(dāng)余土高度不超過 6mm 時，干密度的誤差(以余土高度為零時的干密度為基準(zhǔn))才能控

19、制在允許誤差 范圍內(nèi)。為了保證試驗準(zhǔn)確度，規(guī)定余土高度不得超過6mm。26、相對密度試驗的內(nèi)容包括最大孔隙比試驗和最小孔隙比試驗。 最大孔隙比試驗的方法有量筒倒轉(zhuǎn)法、 漏斗法和松砂器法， 本書推薦采用漏斗法和量筒倒轉(zhuǎn)法， 在用漏斗法做試驗的 同時， 采用量筒倒轉(zhuǎn)法進行補充試驗，測得最松散狀態(tài)的干密度，取其最小值。最小孔隙比試驗有錘擊法、振動法及錘擊、振動法及錘擊、振動聯(lián)合法，本書推薦采用錘擊、振動聯(lián)合 法，也稱為振動錘擊法。第十三章 特殊土的性質(zhì)指標(biāo)及其室內(nèi)測定27、 黃土的濕陷性壓縮試驗有單線法和雙線法兩種， 由于浸水和加荷程序不同， 在濕陷的產(chǎn) 生和發(fā)展過程方面也存在著差別。28、 單線法

20、是在某一壓力下壓縮穩(wěn)定后才浸水的，由此得出的濕陷系數(shù)是直接的， 它的受力 和濕陷過程比較符合地基的實際情況。因此，單線法的試驗結(jié)果易于取得實驗者的認(rèn)同。29、 單線法需取5 個環(huán)刀試樣，要求含水量均勻一致，環(huán)刀試樣間密度差值小于等于0.03g/cm3,均在天然濕度下分級加荷，分別加至不同的規(guī)定壓力，下沉穩(wěn)定后浸水至濕陷 穩(wěn)定為止。最后繪制 P-S s曲線，在曲線上求得濕陷起始壓力。30、雙線法需取2個環(huán)刀，環(huán)刀試樣間密度差值小于等于0.03g/cm3,分別在天然濕度下和浸水飽和后做壓縮試驗，利用兩條壓縮曲線的變形差繪制P- S s曲線，在曲線上求得濕陷起始壓力。31、 試驗方法的選擇： 單線法

21、較雙線法更符合地基實際情況，從理論上講單線法比雙線法好。 但單線法需取 5 個環(huán)刀試件，對普通工程勘察來說，取土量大，試驗煩瑣，并且有時很難滿 足試驗要求。32、現(xiàn)場試坑浸水試驗中應(yīng)符合下列要求：1）、試坑宜挖成圓（或方）形，其直徑（或邊長）不應(yīng)小于濕陷性黃土層的厚度，并且不 應(yīng)小于10m;試坑深度宜為 0.50m,最深不應(yīng)大于 0.80m。試坑宜鋪100m厚的砂、礫 石。2）、試坑內(nèi)的水頭高度不宜小于 300mm。3）、試坑內(nèi)停止浸水后，應(yīng)繼續(xù)觀測不小于10d,且連續(xù)5d的平均下沉量不大于 1mm/d ,試驗終止。第十四章 土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其室內(nèi)測定33、目前室內(nèi)滲透試驗方法有常水頭滲透試驗和變水頭滲透試驗。常水頭滲透試驗適用于粗粒土（滲透系數(shù)k大于104cm/s）,變水頭滲透試驗適用于細(xì)粒土 （滲透系數(shù)k為104107cm/s）。34、當(dāng) k =A*10 -n（n 值為常數(shù) ）時，一個試樣多次測定的取值應(yīng)在連續(xù)測定 6次后，取同次方 的 A 值最大和最小之差值不大于 2.0的四個以上