【高分复习笔记】陈希哲《土力学地基基础》（第5版）笔记和课后习题（含考研真题）详解

　目录 内容简介 目 录 绪 论 0.1 复习笔记 第一章 工程地质 1.1 复习笔记 1.2 课后习题详解 1.3 考研真题与典型题详解 第二章 土的物理性质及工程分类 2.1 复习笔记 2.2 课后习题详解 2.3 考研真题与典型题详解 第三章 土的压缩性与地基沉降计算 3.1 复习笔记 3.2 课后习题详解 3.3 考研真题与典型题详解 第四章 土的抗剪强度与地基承载力 4.1 复习笔记 4.2 课后习题详解 4.3 考研真题与典型题详解 第五章 土压力与土坡稳定 5.1 复习笔记 5.2 课后习题详解 5.3 考研真题与典型题详解 第六章 工程建设的岩土工程勘察 6.1 复习笔记 6.2 课后习题详解 6.3 考研真题与典型题详解 第七章 天然地基上浅基础的设计 7.1 复习笔记 7.2 课后习题详解

　7.3 考研真题与典型题详解 第八章 桩基础与深基础 8.1 复习笔记 8.2 课后习题详解 8.3 考研真题与典型题详解 第九章 软弱地基处理 9.1 复习笔记 9.2 课后习题详解 9.3 考研真题与典型题详解 第十章 特殊土地基 10.1 复习笔记 10.2 课后习题详解 10.3 考研真题与典型题详解 第十一章 地震区的地基基础 11.1 复习笔记 11.2 课后习题详解 11.3 考研真题与典型题详解

　绪 绪 论 0.1 复习笔记 一、本课程的任务和作用 土力学地基基础的任务为保证各类建筑物既安全又经济，使用正常，不发生各类地基基础工程事故。

　土与钢材、混凝土等连续介质材料有着本质的差别。土由固体矿物、水和空气三部分组成。土中固体颗粒之间的联结强度，远小于颗粒本身的强度；土中固体颗粒之间存在大量孔隙，为水和空气所充填；土是岩石经物理化学风化，并经搬运、沉积的产物。所以，土具有碎散性、多相性和天然性，在工程上其强度变形和渗透特性与其他材料有较大的区别。

　土具有两类工程用途：①作为建筑物的地基，在土层上修建厂房、住宅等工程，由地基土承受建筑物的荷载；②用土作建筑材料，修筑堤坝与路基。

　1．地基 地基是指承受建筑物荷载的地层。地基的分类如下：

　（1）按地质情况分为土基和岩基；（2）按设计施工情况分天然地基和人工地基；（3）按深度的深浅情况分为浅基和深基。

　2．基础 基础是指建筑物最底下的一部分，如图图0-1-1所示，由砖石、混凝土或钢筋混凝土等建筑材料建造。其作用是将上部结构荷载扩散，减小传给地基的应力强度。

　 图0-1-1

　地基与基础 3．土力学 土力学研究的对象可概括为：研究土的本构关系以及土与结构物相互作用的规律。土的本构关系，即土的应力、应变、强度和时间这四个变量之间的内在关系。

　二、本学科发展简介 （1）早在新石器时代，人类已建造原始的地基基础。

　（2）公元前2世纪修建的万里长城，后来修建的南北大运河、黄河大堤以及宏伟的宫殿、寺庙、宝塔等建筑，都有坚固的地基基础，经历地震强风考验，留存至今。

　（3）18世纪产业革命后，城市建设、水利工程和道路桥梁的兴建，推动了土力学的发展。

　（4）近年来，世界各国超高土石坝、超高层建筑与核电站等巨型工程的兴建，各国多次强烈地震的发生，促进了土力学的进一步发展。

　第一章 工程地质 1.1 复习笔记 【知识框架】

　 【重点难点归纳】

　一、概述

　1工程地质的内容与重点 工程地质与建筑物的关系：各类建筑物无不建造在地球表面。因此，地表的工程地质条件的优劣，直接影响建筑物的地基与基础设计方案的类型、施工工期的长短和工程投资的大小。

　工程地质的重点主要是：（1）第四纪沉积层，即松散岩石——土；（2）矿物与岩石；（3）不良地质现象对工程的危害；（4）地下水的埋藏深度、运动规律与地下水水质对工程的影响等。

　2．建筑场地的形成 建筑场地的地形、地貌和组成物质（土与岩石）的成分、分布、厚度与工程特性，取决于地质作用。

　地质作用包括下列两种类型：（1）内力地质作用；（2）外力地质作用。两种地质作用互相联系。

　错综复杂的地质作用，形成了各种成因的地形，称为地貌。地表形态按其不同的成因，划分为相应的地貌单元。

　3．地质年代（见表1-1-1）

　表1-1-1

　地质年代划分

　年代划分

　具体内容

　太古代

　——

　元古代

　①早元古代；②晚元古代（长城纪、蓟县纪、青白口纪、震旦纪）。

　 古生代

　①早古生代（寒武纪、奥陶纪、志留纪）；②晚古生代（泥盆纪、石炭纪、二叠纪）

　 中生代

　三叠纪、侏罗纪、白垩纪

　 新生代

　①早第三纪（古新世E 1 、始新世E 2 、渐新世E 3 ）；②晚第三纪（中新世N 1 、上新世N 2 ）；③第四纪Q（早更新世Q 1 、中更新世Q 2 、晚更新世Q 3 ；全新世Q 4 ）。

　 二、矿物与岩石 1主要的造岩矿物 矿物是组成岩石的细胞，它是地壳中具有一定化学成分和物理性质的自然元素或化合物。目前已发现的矿物有3000多种。

　岩石的特性很大程度上取决于它的矿物成分。组成岩石的矿物称为造岩矿物，常见的主要造岩矿物仅30多种。

　（1）矿物的种类 ①原生矿物。由岩浆冷凝而成，如石英、长石、云母等。

　②次生矿物。通常由原生矿物风化产生，如长石风化产生高岭石、辉石或角闪石风化生成绿泥石。次生矿物也有从水溶液中析出生成的，如方解石与石膏等。

　（2）矿物的主要物理性质（见表1-1-2）

　表1-1-2

　矿物的主要物理性质

　类别

　 内容

　 形态

　结晶体常呈规则的几何形状，常见矿物的形态，有粒状（石英）、板状（长石）、片状（云母）和柱状（角闪石）等

　 颜色

　指矿物新鲜表面的颜色。取决于矿物的化学成分与所含杂质。按深浅分为：①浅色矿物，如石英、方解石、长石等；②深色矿物，如角闪石、辉石等

　 光泽

　指矿物表面反射光线的强弱程度。可分为金属光泽和非金属光泽

　 硬度

　指矿物抵抗外力刻划的能力。矿物的硬度由软至硬，分为10个等级

　 解理

　指矿物受外力作用时，能沿着一定方向裂开成光滑平面的性能

　 断口

　指矿物受外力打击后断裂成不规则的形态。常见的断口有平坦状、参差状、贝壳状与锯齿状

　 （3）矿物的鉴定方法 ①肉眼鉴定法；②偏光显微镜法精密鉴定法。

　2．岩石的类型和性质 （1）岩石的类型（见表1-1-3）

　表1-1-3

　岩石的类型

　分类

　 内容

　 按成因 分类

　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。矿物成分为浅色矿物（石英、正长石等）和深色矿物（黑云母、角闪石等）。结构根据矿物结晶程度、颗粒大小和均匀程度分为显晶质、隐晶质、玻璃质和斑状4种。构造有块状构造、

　流纹状构造、气孔状构造和杏仁状构造

　 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。矿物成分为原生矿物（石英、长石等），次生矿物（方解石、白云石等）。结构按成因和组成物质不同分为碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构。构造为层理构造

　 变质岩

　指原岩变了性质的一类岩石。变质岩矿物成分除了石英、长石等常见岩浆岩、沉积岩中的矿物外，还有变质作用形成的特殊矿物，如滑石、绿泥石等。结构主要有变晶结构（等粒、斑粒、鳞片）和变余结构。构造分为块状构造、板状构造、千枚状构造、片状构造和片麻状构造等

　 按坚固性分类

　硬质岩石

　指饱和单轴极限抗压强度值f r ≥30MPa的岩石。常见的硬质岩石有花岗岩、石灰岩、石英岩等

　 软质岩石

　指f r <30MPa的岩石。常见的软质岩石有页岩、泥岩、云母片岩等

　 按风化程度分类

　未风化

　岩质新鲜，偶见风化痕迹

　 微风化

　结构基本未变，仅节理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙

　 中等风化

　结构部分破坏，沿节理面有次生矿物，风化裂隙发育，岩体被切割成岩块。用镐难挖，岩芯钻方可钻进

　 强风化

　结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进

　 （2）岩石的性质

　常见10种岩石的若干物理力学性质经验指标如表1-1-4所示。

　表1-1-4

　岩石的物理力学性质经验指标 三、第四纪沉积层 地表的岩石，经物理化学风化、剥蚀成岩屑、黏土矿物及化学溶解物质；又经搬运、沉积而成的沉积物；年代不长，未压密硬结成岩石之前，呈松散状态，称为第四纪沉积层，即“土”。根据岩屑搬运和沉积的情况不同，第四纪沉积层分为以下几种类型：残积层，坡积层，洪积层，冲积层，海相沉积层和湖沼沉积层。

　1．残积层 （1）定义 母岩经风化、剥蚀，未被搬运，残留在原地的岩石碎屑，称为残积层。

　（2）分布 残积层主要分布在岩石出露的地表，经受强烈风化作用的山区、丘陵地带与剥蚀平原（见图1-1-1）。

　 图1-1-1

　残积层与坡积层分布图 （3）特点 残积层的组成物质为棱角状的碎石、角砾、砂粒和黏性土。残积层的裂隙多，无层次，平面分布和厚度不均匀。如以残积层作为建筑物地基，应当注意不均匀沉降和土坡稳定性问题。

　2．坡积层 （1）定义 当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，逐渐堆积成坡积层。

　（2）特点 坡积层搬运距离不远，物质来源于当地山上，颗粒由坡顶向坡脚逐渐变细，坡积层表面的坡度越来越平缓（见图1-1-1）。坡积层的厚薄不均，土质也极不均匀。通常坡积层的孔隙大，压缩性高。如作为建筑物地基，应注意不均匀沉降和地基稳定性。

　3．洪积层 （1）定义 由暴雨或大量融雪形成山洪急流，冲刷并搬运大量岩屑，流至山谷出口与山前倾斜平原，堆积而成洪积层。

　（2）特点 洪积层在谷口附近多为大的块石、碎石、砾石和粗砂，谷口外较远的地带颗粒变细，这是因为谷口处的地形窄，流速大，谷口外地势越来越开阔，山洪的流速逐渐减慢之故。其地貌特征为：靠谷口处窄而陡，谷口外逐渐变为宽而缓，形如扇状，称为洪积扇，如图1-1-2所示。

　 图1-1-2

　洪积层颗粒分布与洪积扇 由于山洪的发生是周期性的，每次山洪大小不同，堆积物的粗细也随之不同，因此，洪积层常为不规则的粗细颗粒交替层理构造。洪积层中往往存在黏性土夹层、局部尖灭和透镜体等产状。若以洪积层作为建筑地基时，应注意土层的尖灭和透镜体引起的不均匀沉降。

　4．冲积层 （1）定义 由河流的流水将岩屑搬运、沉积在河床较平缓地带，所形成的沉积物称为冲积层。

　（2）主要类型 ①平原河谷冲积层（河床沉积层、河漫滩沉积层、河流阶地沉积层、古河道沉积层（如图l-3所示）；②山区河谷冲积层；③山前平原冲积洪积层；④三角洲沉积层。

　图1-1-3

　古河道沉积层 5．海相沉积层 （1）定义 海相沉积层是在海洋环境下，经海洋动力过程产生的一系列沉积而形成的。

　（2）主要类型 海相沉积层（如图1-1-4所示）按分布地带不同，分为如下几种。

　①滨海沉积层。海水高潮与低潮之间的地区。

　②大陆架浅海沉积层。海水的深度从0到200m左右，平均宽度为75km的地区。

　③陆坡沉积层。浅海区与深海区的过渡地带，水深可达3000m。

　④深海沉积层。海水深度h>3000m的地区。

　图1-1-4

　海相沉积层 6．湖沼沉积层（见表1-1-5）

　表1-1-5

　湖沼沉积层

　分类

　 内容

　 湖相 沉积层

　湖边沉积层

　以粗颗粒土为主

　 湖心沉积层

　为细颗粒土，包括黏土和淤泥，有时夹粉细砂薄层的带状黏土

　 沼泽沉积层

　湖泊逐渐淤塞和陆地沼泽化，演变成沼泽。沼泽沉积物即沼泽土，主要由半腐烂的植物残余物一年年积累起来形成的泥炭组成。泥炭的含水率极高，透水性很小，压缩性很大。不宜作为永久建筑物的地基

　 除了上述两类沉积层以外，还有由冰川的地质作用形成的冰碛层和由风的地质作用形成的风积层，但遇到的机会不多。

　四、不良地质条件 1断层 （1）定义

　岩层在地应力作用下发生破裂，断裂面两侧的岩体显著发生相对位移，称为断层。断层显示地壳大范围错断，如图1-1-5所示。

　图1-1-5

　断层剖面图 （2）特点 断层形成的年代越新，则断层的活动可能性越大。永久性建筑物，尤其是水库大坝应避免横跨在断层上。一旦断层活动，破坏挡水坝，库水下泄，相当于人造洪水，后果不堪设想。

　2．岩层节理发育的场地 （1）定义 岩层在地应力作用下形成断裂构造，但未发生相对位移时称为节理。

　（2）特点 通常节理的长度仅数米。互相平行的节理，称为一组节理。若岩层节理的密度较大，称为节理发育（如图l-6所示），此时，岩体被节理切割成碎块，破坏了岩层的整体性。

　图1-1-6

　三组节理 3．滑坡 （1）定义 滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。

　（2）山坡失稳的原因（见表1-1-6）

　表1-1-6

　山坡失稳的原因

　原因分类

　 具体表现

　 人类活动因素

　①在山麓建房，为利用土地削去坡脚；

　②在坡上建房，增加坡面荷载；

　③生产与生活用水大量入渗坡积物，降低土的抗剪强度

　 自然环境因素

　①坡脚被河流冲刷，使原天然边坡变陡；

　②当地连降暴雨，大量雨水入渗，降低土的内摩擦角

　 4．河床冲淤 （1）定义 平原河道往往有弯曲，凹岸受水流的冲刷产生坍岸，危及岸上建筑物的安全；凸岸水流的流速慢，产生淤积，使当地的抽水站无水可抽（如图1-1-7所示）。

　（2）特点 河岸的冲淤在多沙河上尤为严重，例如，在潼关上游黄河北干流，河床冲淤频繁，黄河主干流游荡，当地有“三十年河东，三十年河西”的民谣。渭河下游华县、华阴与潼关一段河床冲淤也十分严重。

　图1-1-7

　河床冲淤示意图 5．岸坡失稳

　河、湖、海岸在自然环境中通常是暂时稳定的，若在岸边修建筑物，由于增加了工程的荷重，可能使岸坡失稳，产生滑动。若地基土质软弱，还应考虑在地震动荷作用下，土的抗剪强度降低，岸坡可能产生滑动。

　6．河沟侧向位移 小河沟宽、深各仅数米，不起眼，但若靠近河沟修建筑物，当地基土为含水率高、密度低的黏性土，则此建筑物地基可能向河沟方向侧向位移，导致工程发生倾斜或墙体开裂事故。

　五、地下水 1地下水对工程的影响（见表1-1-7）

　表1-1-7

　地下水对建筑工程的主要影响

　影响方面

　 内容

　 基础埋深

　通常设计基础的埋置深度d应小于地下水位深度h w 。当寒冷地区基础底面的持力层为粉砂或黏性土，若地下水位埋藏深度低于冻深小于1.5～2.0m，则冬季可能因毛细水上升而使地基冻胀，顶起基础，导致墙体开裂

　 施工排水

　当地下水位埋藏浅、基础埋深大于地下水位深度时，基槽开挖与基础施工必须进行排水。中小型工程可采用挖排水沟与集水井排水。重大工程应采用井点降低地下水位法，根据具体情况，选用轻型井点、管井井点或深井井点等

　 地下水位升降

　地下水在地基持力层中上升，将使黏性土软化，增大压缩性；湿陷性黄土则产生严重湿陷；膨胀土地基吸水膨胀，将基础顶起。反之，如地下水位在地基持力层中大幅度下降，则将使建筑物产生附加沉降

　 地下室防水

　建筑物的地下室可用作文化娱乐、商店、旅馆或人防等活动场所。当地下室常年或雨季处在地下水位以下，则必须做好防水层

　 水质侵蚀性

　当地下水中含有害的化学物质，如硫酸根离子、侵蚀性二氧化碳过多时，则对建筑基础具有侵蚀性，需采取必要的措施

　 空心结构物浮起

　地面下的水池与油罐等空心结构物，位于地下水位埋藏浅的场地，在竣工使用前，因地下水的浮力，可能将空心结构物浮起，需要进行计算并采取适当的措施来解决

　 承压水冲破基槽

　存在承压水的地区，基槽开挖的深度设计要求承压水上面的隔水层的自重压力应大于承压水的压力，否则，承压水可能冲破基槽底部的隔水层，使承压水涌上基槽造成流土破坏

　 2．地下水分类 地下水按埋藏条件不同可分为三类（如图1-1-8所示）。具体简介见表1-1-8。

　表1-1-8

　地下水分类及简介

　分类

　定义

　 特点

　 上层滞水

　积聚在局部隔水层上的水称为上层滞水。这种水靠雨水补给，有季节性

　 上层滞水范围不大，存在于雨季，旱季可能干涸。工程地质勘察时应注意与潜水区分

　 潜水

　埋藏在地表下第一个连续分布的稳定隔水层以上，具有自由水面的重力水称为潜水。自由水面称为潜水面，水面的标高称为地下水位。地面至潜水面的铅直距离h w 为地下水的埋藏深度

　 潜水由雨水与河水补给，水位也有季节性变化。潜水的埋藏深度各地区不同，江南一些地区h w <1m，西北黄土高原h w =100～200m

　 承压水

　埋藏在两个连续分布的隔水层之间完全充满的有压地下水称为承压水，它通常存在于砂卵石层中

　 砂卵石层呈倾斜状分布，在地势高处砂卵石层水位高，对地势低处产生静水压力。若打穿承压水顶面的第一隔水层，则承压水因有压力而上涌，压力大的可以喷出地面

　图1-1-8

　地下水的埋藏条件 3．地下水位 （1）实测水位 ①初见水位。工程勘察钻孔时，当钻头带上水时所测得的水位称为初见水位。

　②稳定水位。钻孔完毕，将钻孔的孔口保护好，待24小时后再测钻孔的水位为稳定水位，即实测地下水位。

　（2）历年最高水位 地下水位高低除了上述当年季节不同外，各年之间因有丰水年、枯水年之别，水位也不一样。在同一地区进行多年长期观测地下水位，将实测数据以时间为横坐标，水位深度为纵坐标，绘制地下水位时程曲线，由曲线可见，每年地下水位有一峰值位于夏季。在各年峰值中找出最高值，即为历年最高水位。

　4．地下水的运动 地下水在重力作用下，一般由高处向低处流动。地下水通过土颗粒之间的孔隙流动，土体可被水透过的性质称为土的渗透性，这是土的一个重要性质。

　地下水的运动规律和地下水运动造成对工程的影响：

　（1）达西定律 实验装置如图1-1-9所示。

　经历时间t秒钟，水通过砂土试样的渗流量，即盛水容器t秒钟所接水量为Q，则每秒钟的渗流量为q。

　图1-1-9

　达西渗透实验 达西由实验发现下列规律：

　（1-1-1）

　上式等号两端除以试样截面面积F，得达西定律如下：

　（1-1-2）

　式中，v为渗透速度，cm／s；k为土的渗透系数，cm／s；i为水力坡降，i=h／L。土的渗透系数k是一个待定的比例系数，其物理意义为单位水力坡降（即i=1）时的渗透速度。k值的大小与土的组成、粒径级配、孔隙比以及水的温度等因素有关。

　渗透系数k的确定方法：①现场试验；②室内试验；③经验值。

　（2）动水力G D

　静水作用在水中物体上的力称为静水压力，水流动时作用的力与此不同。

　①定义：土体中渗流的水对单位体积土体的骨架作用的力称为动水力。此动水力是水流对土体施加的体积力，单位是kN／m 3 ，而非水流作用在土体表面的压力（kN／m 2 ）。动水力与水流受到土骨架的阻力大小相等而方向相反。

　②计算公式

　（1-1-3）

　式中，G D 为动水力，kN／m 3 ；i为水力坡降；γ w 为水的重力密度，kN／m 3 。

　（3）流土和管涌 ①流土 地下水流动时，若水流的方向为由上向下，此时动水力的方向与重力方向一致，使土颗粒压得更紧，对工程有利。反之，如水流由下向上流动，动水力的方向与重力方向相反。当动水力足够大时，会将土体冲起，造成破坏。当动水力G D 的数值大于或等于浮重度γ"时土体被水冲起的现象，称为流土。由公式（1-1-4），令左端△P=0，得：

　上式两端除以LF，并以α=90°代入得：

　（1-1-6）

　i cr 称为临界水力坡降，表示即将产生流土。

　②管涌 当土体级配不连续时，水流可将土体粗粒孔隙中充填的细粒土带走，破坏土的结构，这种作用称为管涌。长期管涌的结果，形成地下土洞，土洞由小逐渐扩大，可导致地表塌陷。

　5．地下水水质 地下水质对混凝土可能有侵蚀性。地下水水质侵蚀性可分为下列三种，见表1-1-9。

　表1-1-9

　地下水水质侵蚀性

　分类

　 内容

　结晶性 侵蚀

　①指地下水中含硫酸离子过多对混凝土的侵蚀。

　②当地下水中氢离子浓度pH≤6.5且SO ≥500mg／L，或pH>6.5且SO≥1500mg／L，可判为结晶性侵蚀

　 分解性 侵蚀

　①主要指地下水中pH值较低和侵蚀性CO 2 含量过多时对混凝土的侵蚀。

　②在弱透水层（黏性土）中当pH≤4时，或在强透水层（如中、粗砂）中pH≤6.5或侵蚀性CO 2 >15mg／L时，均可判为分解性侵蚀

　 结晶分解

　复合性侵蚀

　 指同时具有结晶性侵蚀和分解性侵蚀两种侵蚀的性质的侵蚀

　1.2 课后习题详解 （1）复习思考题 1．工程地质包括哪些主要内容？工程地质作为一门独立的学科与土木建筑工程有何关系？ 答：（1）工程地质的主要内容包括第四纪沉积层，即：松散岩石——土；矿物与岩石；不良地质现象对工程的危害；地下水的埋藏深度、运动规律与地下水水质对工程的影响等。

　（2）工程地质与建筑工程的关系：各类建筑物无不建造在地球表面。因此，地表的工程地质条件的优劣，直接影响建筑物的地基与基础设计方案的类型、施工工期的长短和工程投资的大小。

　2常见的矿物有哪些？原生矿物与次生矿物有何不同？ 答：（1）常见的矿物有：

　石英、云母、正长石、斜长石、方解石、辉石、角闪石等。

　（2）原生矿物与次生矿物的不同之处：

　原生矿物由岩浆冷凝而成，如石英、长石、云母等。而次生矿物通常由原生矿物风化产生，如长石风化产生高岭石、辉石或角闪石风化生成绿泥石，也有从水溶液中析出生成的，如方解石与石膏等。

　3矿物的主要物理性质有哪些？鉴定矿物常用什么方法？怎样区分石英与方解石？ 答：（1）矿物的主要物理性质有：形态、颜色、光泽、硬度、解理、断口。

　（2）鉴定矿物常用的方法有肉眼鉴定法、偏光显微镜法精密鉴定法。

　（3）区分石英与方解石运用肉眼鉴定法，假设甲、乙两种矿物，颜色都是白色，光泽都是玻璃光泽；硬度不同：甲矿物为3度，乙矿物为7度；解理也不同：甲矿物为完全解理，乙矿物无解理。最后将稀盐酸滴在矿物上，甲矿物起泡，乙矿物无反应。根据以上情况，结论为：甲矿物为方解石，乙矿物为石英。

　4岩石按成因分哪几类？各类岩石的矿物成分、结构与构造有何区别？试举出各类岩石的三种常见岩石。花岗岩、闪长岩、砂岩、石灰岩、石英岩和板岩属于哪类岩石？ 答：（1）岩石按成因分为岩浆岩、沉积岩、变质岩。

　（2）各类岩石的矿物成分、结构与构造的区别：①岩浆岩矿物成分为浅色矿物（石英、正长石等）和深色矿物（黑云母、角闪石等）。结构根据矿物结晶程度、颗粒大小和均

　匀程度分为显晶质、隐晶质、玻璃质和斑状4种。构造有块状构造、流纹状构造、气孔状构造和杏仁状构造。②沉积岩矿物成分为原生矿物（石英、长石等），次生矿物（方解石、白云石等）。结构按成因和组成物质不同分为碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构。构造为层理构造。③变质岩矿物成分除了石英、长石等常见岩浆岩、沉积岩中的矿物外，还有变质作用形成的特殊矿物，如滑石、绿泥石等。结构主要有变晶结构（等粒、斑粒、鳞片）和变余结构。构造分为块状构造、板状构造、千枚状构造、片状构造和片麻状构造等。

　（3）花岗岩、闪长岩为岩浆岩；砂岩、石灰岩为沉积岩；石英岩和板岩为变质岩。

　5何谓第四纪沉积层？它是如何生成的？根据搬运与沉积条件不同，第四纪沉积层分哪几种类型？ 答：（1）地表的岩石，经物理化学风化、剥蚀成岩屑、黏土矿物及化学溶解物质；又经搬运、沉积而成的沉积物；年代不长，未压密硬结成岩石之前，呈松散状态，称为第四纪沉积层，即“土”。

　（2）根据岩屑搬运和沉积的情况不同，第四纪沉积层分为以下几种类型：残积层，坡积层，洪积层，冲积层，海相沉积层和湖沼沉积层。

　6何谓坡积层？坡积层有何特点？若建筑物造在坡积层上应注意什么问题？ 答：（1）当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，逐渐堆积成坡积层。

　（2）坡积层的特点：坡积层搬运距离不远，物质来源于当地山上，颗粒由坡顶向坡脚逐渐变细，坡积层表面的坡度越来越平缓。坡积层的厚薄不均，土质也极不均匀。通常坡积层的孔隙大，压缩性高。

　（3）建筑物造在坡积层上需注意的问题：如作为建筑物地基，应注意不均匀沉降和地基稳定性。

　7冲积层有哪些主要类型和特点？平原河谷冲积层中，哪一种沉积层土质较好？哪一种沉积层土质最差？何故？ 答：（1）冲积层的主要类型：①平原河谷冲积层；②山区河谷冲积层；③山前平原冲积洪积层；④三角洲沉积层。

　（2）冲积层的特点：在地表的分布广。

　（3）平原河谷冲积层中，河床沉积层土质较好，因为上游河床颗粒粗，下游河床颗粒细。因岩屑经长距离搬运，颗粒具有一定的磨圆度。粗砂与砾石的密度较大，为良好的天

　然地基。古河道沉积层土质最差，因为此种沉积层通常存在较厚的淤泥、泥炭土，压缩性高，强度低，为不良地基。

　8洪积层是怎样生成的？有何特性？以洪积层作为建筑物地基需注意什么问题？ 答：（1）由暴雨或大量融雪形成山洪急流，冲刷并搬运大量岩屑，流至山谷出口与山前倾斜平原，堆积而成洪积层。

　（2）洪积层的特性：

　洪积层在谷口附近多为大的块石、碎石、砾石和粗砂，谷口外较远的地带颗粒变细，这是因为谷口处的地形窄，流速大，谷口外地势越来越开阔，山洪的流速逐渐减慢之故。其地貌特征为：靠谷口处窄而陡，谷口外逐渐变为宽而缓，形如扇状，称为洪积扇。

　（3）以洪积层作为建筑物地基需注意的问题：

　洪积层中往往存在黏性土夹层、局部尖灭和透镜体等产状。若以洪积层作为建筑地基时，应注意土层的尖灭和透镜体引起的不均匀沉降。

　9沼泽沉积层有何演变过程？它由什么土组成？这种土的含水率、透水性和压缩性如何？如必须在沼泽沉积层上造永久性建筑物怎么办？ 答：（1）湖泊逐渐淤塞和陆地沼泽化，演变成沼泽。沼泽沉积物即沼泽土，主要由半腐烂的植物残余物一年年积累起来形成的泥炭组成。泥炭的含水率极高，透水性很小，压缩性很大。

　（2）必须在沼泽上修建建筑物，必须通过首先岩土工程勘察详细了解场地和地基的工程地质、水文地质、环境条件，对其进行分析评价，确定沼泽相沉积物的物理力学、渗透、成分、腐蚀性等全方位特征。其次根据具体情况和拟建建筑物特征和要求以及环境要求、业主工期、经济性要求等综合考虑，选择合适的地基处理方法或桩基础类型。预防出现地基稳定事故和变形过大事故。在施工过程中和建筑物使用期，除了保证施工质量外，还必须通过监测手段，确保建筑物安全。

　10何谓不良地质条件？为什么不良地质条件会导致建筑工程事故？ 答：（1）不良地质条件指对工程程建设有影响的地质条件，工程地质条件指工程活动的地质环境，它包括岩土类型及性质、地质构造、地形地貌、水文地质、不良地质现象和天然建筑材料等方面，是一个综合概念。根据工程地质条件的定义，不良地质条件包括：复杂的、具有特殊性的岩土体；结构面发育；复杂的地形地貌；复杂的水文地质条件；各种不良地质作用及其形成的灾害；天然建材的缺乏或距离太远或质量太差、人类工程活动对场地地基影响大等等。断层、节理、滑坡、河床冲淤、岸坡失稳、河沟侧向位移等等都是不良地质条件的具体类型。

　（2）不良地质条件会导致建筑工程事故的原因：

　不良地质条件对建筑物、场地、地基及周边环境等构成威胁和危害，它影响到建筑物的整体布局、成本、工期、设计和施工方法。

　11什么是断层？断层与节理有何不同？两者对建筑工程各有什么危害？ 答：（1）岩层在地应力作用下发生破裂，断裂面两侧的岩体显著发生相对位移，称为断层。

　（2）断层与节理的不同：断层显示地壳大范围错断，而节理是岩层在地应力作用下形成的断裂构造，但未发生相对位移，通常节理的长度仅数米。

　（3）对建筑工程的危害：断层和节理对建筑物、场地、地基及周边环境等构成威胁和危害，它影响到建筑物的整体布局、成本、工期、设计和施工方法。永久性建筑物，尤其是水库大坝应避免横跨在断层上。一旦断层活动，破坏挡水坝，库水下泄，相当于人造洪水，后果不堪设想。岩体被节理切割成碎块，破坏了岩层的整体性。

　12在山麓或山坡上造建筑物，应注意什么问题？试举实例加以说明。

　答：（1）在山麓或山坡上造建筑物应注意：在山麓建房，为利用土地削去坡脚。在坡上建房，增加坡面荷载。这些人类活动都是山坡失稳的因素，所以应注意边坡变形过大、开裂和滑坡问题。

　（2）实例：大连市南山滑坡：大连市发展很快，平地已缺建筑场地，一些建筑修在南山坡下，一些建筑修在半山腰上。由于山坡滑动，使若干工程发生墙体或地基开裂，例如，大连日报社库房位于南山北麓，因北坡滑动，使墙体发生3条裂缝，缝长约100cm，缝宽约l5mm。又如辽宁省委干部休养所，建在半山腰上，楼房北侧地面因滑坡沉降达45cm，楼房北侧混凝土护面已拉裂，缝长接近50m，缝宽10～20mm。1985年8月19日南山发生大滑坡，吞没坡下四座民房。

　13靠近河岸修建筑物，可能会发生什么工程事故？如何才能避免事故发生？ 答：可能会发生河床冲淤、岸坡失稳、河沟侧向位移等事故。可在建筑物靠河岸一侧设基坑围护、井点、深井降水等。

　14地下水对建筑工程的影响，包括哪些方面？怎样消除地下水的不良影响？ 答：（1）地下水对建筑工程的影响包括基础埋深、施工排水、地下水位升降、地下室防水、水质侵蚀性、空心结构物浮起、承压水冲破基槽。

　（2）消除地下水的不良影响，需进行详细的岩土工程勘察，详细了解地下水的水文地质条件及其变化规律、地下水对岩土体性能、建筑材料和环境的影响，根据具体情况采取处理措施。

　15地下水运动有何规律？达西定律的物理概念是什么？何谓土的渗透系数？如何确定渗透系数的大小？ 答：（1）地下水的运动规律：①地下水在重力作用下，一般由高处向低处流动。②地下水通过土颗粒之间的孔隙流动。

　（2）达西定律的物理概念：达西定律是反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。

　（3）土的渗透系数k是一个待定的比例系数，其物理意义为单位水力坡降（即i=1）时的渗透速度。

　（4）渗透系数k的确定方法：①现场试验；②室内试验；③经验值。

　16试阐述动水力、流土和管涌的物理概念和对建筑工程的影响。

　答：（1）动水力的物理概念及对建筑工程的影响：土体中渗流的水对单位体积土体的骨架作用的力称为动水力。此动水力是水流对土体施加的体积力，单位是kN／m 3 。地下水流动时，若水流的方向为由上向下，此时动水力的方向与重力方向一致，使土颗粒压得更紧，对工程有利。反之，如水流由下向上流动，动水力的方向与重力方向相反。当动水力足够大时，会将土体冲起，造成破坏。

　（2）流土的物理概念及对建筑工程的影响：当动水力G D 的数值大于或等于浮重度γ′时土体被水冲起的现象。在非黏性土中的流土变形形式如泉眼群、沙沸、土体翻滚最终被渗流托起。在黏性土中的流土变形，则表现为土块隆起、膨胀、浮动、断裂等现象。

　（3）管涌的物理概念及对建筑工程的影响：当土体级配不连续时，水流可将土体粗粒孔隙中充填的细粒土带走，破坏土的结构，这种作用称为管涌。长期管涌的结果，形成地下土洞，土洞由小逐渐扩大，可导致地表塌陷。

　（2）习题 1．如何鉴定矿物？准备一些常见的矿物，如石英、正长石、斜长石、角闪石、辉石、方解石、云母、滑石和高岭土等，进行比较与鉴定。

　答：鉴定矿物常用的方法有：

　①肉眼鉴定法：一般矿物可用小刀、放大镜和10％浓度的稀盐酸等简单物品，根据上述矿物的各项物理性质进行鉴定。

　②偏光显微镜法精密鉴定法。

　2岩浆岩有何特征？准备若干常见的岩浆岩标本，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、玢岩和辉岩进行鉴定。

　答：岩浆岩的特征是：矿物成分为浅色矿物（石英、正长石等）和深色矿物（黑云母、角闪石等）。结构根据矿物结晶程度、颗粒大小和均匀程度分为显晶质、隐晶质、玻璃质和斑状4种。构造有块状构造、流纹状构造、气孔状构造和杏仁状构造。

　3沉积岩最显著的特征是什么？准备多种常见的沉积岩标本，如砾岩、角砾岩、砂岩、凝灰岩、泥岩、页岩、石灰岩和泥灰岩等，进行对比与鉴定。

　答：沉积岩的特征是：矿物成分为原生矿物（石英、长石等），次生矿物（方解石、白云石等）。结构按成因和组成物质不同分为碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构。构造为层理构造。

　4变质岩有什么特征？准备几种常见的变质岩，如大理岩、石英岩、板岩、云母片岩和片麻岩进行比较与鉴定。

　答：变质岩的特征是：变质岩矿物成分除了石英、长石等常见岩浆岩、沉积岩中的矿物外，还有变质作用形成的特殊矿物，如滑石、绿泥石等。结构主要有变晶结构（等粒、斑粒、鳞片）和变余结构。构造分为块状构造、板状构造、千枚状构造、片状构造和片麻状构造等。

　5新建一个钢筋混凝土水池，长度50m，宽度20m，高度4m，池底板与侧壁厚度均为0.3m。水池的顶面与地面齐平，地下水位埋藏深度2.50m。侧壁与土之间的摩擦强度按10kPa计算。问水池刚竣工，尚未使用时是否安全？

　答：底板浮力计算：底板~水面之间的水位深度h=4-2.5=1.5m。

　底板静水压力强度：P w =γ w h=10×1.5=15kPa=15kN/m 2 。

　底板面积S 底板 =50×20=1000m 2 。

　底板上的浮力P 浮 =P w ×S 底板 =15000kN。

　钢筋混凝土重度一般取γ=24kN/m 3 ，钢筋混凝土水池四个侧壁体积V 1 =2×[（50×4×0.3）+（20-2×0.3）×4×0.3]=166.56m 3 ，扣掉侧壁厚度尺寸后钢筋混凝土水池底板体积V 2 =[（50-0.6）×(20-0.6）]×0.3=287.5m 3 。

　所以，水池本身钢筋混凝土的体积V=V 1 +V 2 =454m 3 。

　水池的重量G=γV=24×454=10896kN。

　摩擦力f=μS 侧壁 =10×2×[（50×4）+（20×4）]=5600kN。

　G+f=10896+5600=16496kN>P 浮 =15000kN。安全。

　6某工程基槽开挖深度为4.0m，地下水位深5.0m。地基土的天然重度：水上γ=20kN／m 3 ，水下γ sat =21kN／m 3 。地面以下6.0m处存在承压水，承压水的水头为3.2m。问基槽是否安全？

　答：承压水水头3.2m，故承压水层顶部，即6m处的承压力强度P w =γ w h=10×3.2=32kPa=32kN/m 2 。

　基坑底部—承压水含水层顶部之间土层厚度2m，土体自重压力P=γh 1 +γ sat h 2 =20×1+21×1=41kPa。

　因为P＞P w ，所以基槽安全。

　7某工程的地基为粗砂进行渗透试验，已知试样长度为20cm，试样截面面积为5cm 2 ，试验水头为50cm。试验经历10s，测得渗流量为5cm 3 。求粗砂的渗透系数k。

　答：由渗透系数的计算公式，粗砂的渗透系数为：

　 8某土力学实验室进行粉砂渗透试验，试样长度为15cm，试样截面面积为5cm 2 ，试验水头为20cm。试验经历10s，测得渗流量为3cm 3 。求粉砂的渗透系数k。

　答：由渗透系数的计算公式，粗砂的渗透系数为：

　【说明】题中条件“10s”改为“10min”，则计算结果为k=7.5x10 -4 cm／s。

　9试用其他方法，证明动水力G D 的存在并计算其数值的大小。

　答：动水压力计算公式：G D =iγ w ，本题中要求用另外的方法。采用有效应力法。

　地下水渗流时，土体中有效应力与静水条件下不同。

　（1）地下水向上渗流：

　取图1中A点的有效应力进行计算。A点垂直方向：

　（式①）

　与自重应力作用下相比，孔隙水压力μ多了一个γ w Δh，有效应力少了一个γ w Δh。

　（2）地下水向下渗流：

　取图2中A点的有效应力进行计算。A点垂直方向：

　 （式②）

　与自重应力作用下相比，孔隙水压力μ少了一个γ w Δh，有效应力多了一个γ w Δh。

　（3）从公式①中，可以得到：

　公式3中，γ w i就是渗流力及其表达式，渗流力是一种体积力。

　图1-3-1

　地下水向上渗流

　图1-3-2

　地下水向下渗流 10．某建筑工程基槽排水，引起地下水由下往上流动。水头差70cm，渗径为60cm，砂土的饱和重度γ sat =20.2kN／m 3 。问是否会发生流土？

　答：实际水力坡度i=h/L=70/60=1.17。

　临界水力坡度i cr =γ"/γ w =(γ sat -γ w )/γ w =(20.2-10)/10=1.02。

　因为i>i cr ，不安全，会发生流土。

　1.3 考研真题与典型题详解 一、名词解释 1管涌[中南大学2011年、2010年] 答：管涌是指当土体级配不连续时，水流可将土体粗粒孔隙中充填的细粒土带走，破坏土的结构。

　2矿物 答：矿物是组成岩石的细胞，它是地壳中具有一定化学成分和物理性质的自然元素或化合物。

　3土的渗透系数 答：土的渗透系数k是一个待定的比例系数，其物理意义为单位水力坡降（即i=1）时的渗透速度。

　二、判断题 1土的渗透系数越大，其孔隙比也越大。（

　）[中南大学2013年] 【答案】错误 【解析】土的渗透系数k是一个待定的比例系数，其物理意义为单位水力坡降（即i=1）时的渗透速度。k值的大小与土的组成、粒径级配、孔隙比以及水的温度等因素有关。

　土的孔隙比为土中孔隙体积与固体颗粒的体积之比。公示表达为。土体的孔隙比仅仅是影响土体渗透系数的一个因素，故“土的渗透系数越大，其孔隙比也越大”说法错误。

　2一般情况下，砂土中水的流动符合达西定律。（

　 ）

　[中南大学2011、2010年] 【答案】正确 【解析】由于达西定律只适用于层流的情况，故一般只适用于中砂、细砂、粉砂等；对粗砂、砾石、卵石等粗颗粒土不适合；而黏土中的渗流规律不完全符合达西定律，需进行修正。

　三、填空题 1第四纪沉积层分为：

　 ，坡积层，

　 ，

　 ，海相沉积层和湖沼沉积层。

　【答案】残积层；洪积层；冲积层

　2岩层在地应力作用下形成断裂构造，但未发生相对位移时称为

　 。

　【答案】节理

　四、单选题 1反映土透水性质的指标是（

　）。[中南大学2011、2013年] A．不均匀系数

　B．相对密实度 C．压缩系数

　 D．渗透系数 【答案】D 【解析】土的渗透系数k是一个待定的比例系数，其物理意义为单位水力坡降（即i=1）时的渗透速度。故反映土透水性质的指标是渗透系数。

　2下列哪一中土样更容易发生流砂（

　）。[中南大学2011年] A．砾砂或粗砂

　B．细砂或粉砂 C．粉土

　 D．粘土 【答案】B 【解析】流砂是指当基坑开挖到地下水位以下时，有时坑底土会进入流动状态的一种现象。当土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此，流砂现象极易发生在细砂、粉砂中。

　3一般分布在填土中的水属于（

　 ）。

　A．上层滞水

　 B．潜水

　 C．承压水 【答案】A 【解析】上层滞水是指包气带内局部隔水层之上积聚的具有自由水面的重力水。潜水是指埋藏于地表以下第一个稳定隔水层上的地下水，通常所见到的地下水多半是潜水。潜水是存在于地表以下第一个稳定隔水层上面、具有自由水面的重力水。它主要由降水和地表水入渗补给。承压水是指埋藏较深的、赋存于两个隔水层之间的地下水。它承受压

　力，当上覆的隔水层被凿穿时，水能从钻孔上升或喷出。故一般分布在填土中的水属于上层滞水。

　第二章 土的物理性质及工程分类 2.1 复习笔记 【知识框架】

　 【重点难点归纳】

　一、土的生成与特性

　1土的生成 土是由岩石，经物理化学风化、剥蚀、搬运、沉积，形成固体矿物、流体水和气体的一种集合体。不同的风化作用形成不同性质的土，如表2-1-1所示。

　表2-1-1

　风化作用

　 含义

　 生成的土

　 物理风化

　岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，温度、湿度的变化，发生不均匀膨胀与收缩，使岩石产生裂隙，崩解为碎块。这种风化作用，只改变颗粒的大小与形状，不改变原来的矿物成分，称为物理风化

　 粗粒土，如块碎石、砾石和砂土等，这种土总称无黏性土

　 化学风化

　岩石的碎屑与水、氧气和二氧化碳等物质相接触时，逐渐发生化学变化，原来组成矿物的成分发生了改变，产生一种新的成分——次生矿物。这类风化称为化学风化

　 细粒土，具有黏结力，如黏土与粉质黏土，总称为黏性土

　 生物风化

　指由动物、植物和人类活动对岩体的破坏

　 —

　2．土的结构和构造 （1）土的结构 土的结构是指土颗粒之间的相互排列和联结形式。其种类见表2-1-2。

　表2-1-2

　土的结构

　分类

　 内容

　 图示

　说明

　 单粒 结构

　指粗颗粒土（如卵石和砂土等）在沉积过程中，每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳定状态形成的结构

　 这三种结构中，以密实的单粒结构工程性质最好，蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构，则强度低、压缩性高，不可用作天然地基

　 蜂窝 结构

　当土颗粒较细（粒径在0.02mm以下）时，在水中单个下沉，碰到已沉积的土粒，因土粒之间的分子引力大于土粒自重，则下沉的土粒被吸引不再下沉。依次一粒粒被吸引，形成具有很大孔隙的蜂窝状结构

　絮状结构（二级蜂窝结构）

　那些粒径极细的黏土颗粒（粒径小于0.005mm）在水中长期悬浮，这种土粒在水中运动，相互碰撞而吸引逐渐形成小链环状的土集粒，质量增大而下沉，当一个小链环碰到另一小链环时相互吸引，不断扩大形成大链环状，称为絮状结构

　 （2）土的构造 土的构造是指同一土层中，土颗粒之间相互关系的特征。土的构造常见的有下列几种，见表2-1-3。

　表2-1-3

　土的常见构造

　种类

　 内容

　 说明

　 层状构造

　土层由不同的颜色或不同的粒径的土组成层理，一层一层互相平行

　 通常分散构造的工程性质最好。结核状构造工程性质好坏取决于细粒土部分。裂隙状构造中，因裂隙强度低、渗透性大，工程性质差

　 分散构造

　土层中土粒分布均匀，性质相近，如砂与卵石层为分散构造

　 结核状构造

　在细粒土中混有粗颗粒或各种结核，如含礓石的粉质黏土、含砾石的冰碛黏土等，均属结构状构造

　 裂隙状构造

　土体中有很多不连续的小裂隙，某些硬塑或坚硬状态的黏土为此种构造

　 3．土的工程特性 包括：（1）压缩性高；（2）强度低（土的强度特指抗剪强度，而非抗压强度或抗拉强度）；（3）透水性大。

　4．土的生成与工程特性的关系 （1）搬运、沉积条件。通常流水搬运沉积的土的工程特性优于风力搬运沉积的土。

　（2）沉积年代。通常土的沉积年代越长，土的工程性质越好。

　（3）沉积的自然地理环境。由于我国地域辽阔，全国各地的地形高低、气候冷热、雨量多少相差很悬殊，这些自然地理环境不同所生成的土的工程性质差异也很大。

　二、土的三相组成 土的三相组成是指土由固体矿物、水和气体三部分组成。土中的固体矿物构成土的骨架，骨架之间存在大量孔隙，孔隙中充填着水和空气。

　土体三相比例不同，土的状态和工程性质也随之各异，例如：固体+气体（液体=0）为干土。此时黏土呈坚硬状态。固体+液体+气体为湿土，此时黏土多为可塑状态。固体+液体（气体=0）为饱和土。

　1．土的固体颗粒 土的固体颗粒是土的三相组成中的主体，是决定土的工程性质的主要成分。

　（1）土粒的矿物成分（见表2-1-4）

　表2-1-4

　土粒中的矿物成分

　分类

　 内容

　 原生矿物

　 由岩石经物理风化而成，其成分与母岩相同

　 次生矿物

　母岩岩屑经化学风化，改变原来的化学成分，成为一种很细小的新矿物，主要是黏土矿物。黏土矿物分为蒙脱石、伊利石、高岭石。亲水性为蒙脱石>伊利石>高岭石。次生矿物除上述黏土矿物外，还有次生二氧化硅与难溶盐等

　 腐殖质

　如土中腐殖质含量多，使土的压缩性增大

　 （2）土颗粒的大小与形状 自然界中土颗粒的大小相差悬殊，颗粒大小不同的土，它们的工程性质也各异。为便于研究，把土的粒径按性质相近的原则划分为6个粒组，如图2-1-1所示。每个粒组之内土的工程性质相似。

　 图2-1-1

　土的粒径分组 （3）土的粒径级配 工程中常用土中各粒组的相对含量占总质量的百分数来称为土的粒径级配。常用下列两种试验方法进行粒径分析（见表2-1-5），互相配合使用。

　表2-1-5

　土的粒径级配分析方法

　分析方法

　 筛析法

　 密度计法

　 适用

　土粒直径d>0.075mm的土

　 土粒直径d<0.075mm的土

　 主要设备

　一套标准分析筛，筛子孔径分别为20，10，5，2.0，1.0，0.5，0.25，0.075mm

　 土壤密度计和容积为1000mL量筒

　 方法

　将干土样倒入标准筛中，盖严上盖，置于筛析机上震筛10～15min。由上而下顺序称各级筛上及底盘内试样的质量

　 根据土粒直径大小不同，在水中沉降的速度也有不同的特性，将密度计放入悬液中，测记0.5，1，2，5，15，30，60，120和1440min的密度计读数，计算而得。颗粒分析试验结果，绘制土的粒径级配曲线，如图2-1-2所示

　 图2-1-2

　土的粒径级配曲线 粒径级配曲线上：

　①有效粒径d 10 ：纵坐标为10％所对应的粒径；限定粒径d 60 ：纵坐标为60％所对应的粒径；不均匀系数C u ：d 60 与d 10 的比值，即

　（2-1-1）

　不均匀系数C u 为表示土颗粒组成的重要特征。当C u 很小时曲线很陡，表示土均匀；当C u 很大时曲线平缓，表示土的级配良好。

　②曲率系数C c

　 （2-1-2）

　式中，d 30 为粒径级配曲线上纵坐标为30％所对应的粒径。

　砾石和砂土级配C u ≥5且C c =1～3为级配良好；级配不同时满足C u 与C c 两个要求，则为级配不良。

　2．土中水 土的孔隙中有水，如图2-1-3所示。土中水分类见表2-1-6。

　表2-1-6

　土中水的分类

　分类

　 内容

　 结合水

　强结合水（吸着水）

　由黏土表面的电分子力牢固地吸引的水分子紧靠土粒表面，厚度只有几个水分子厚，小于0.003μm

　。当黏土只含强结合水时呈坚硬状态...