第一篇：巖土工程

廈門(mén)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育2014-2015學(xué)年

9濕陷起始?jí)毫?/p>

指濕陷性黃土浸濕后，開(kāi)始發(fā)生濕陷現(xiàn)象的外來(lái)壓力。若在非自重濕陷性黃土地基設(shè)計(jì)中，使基底壓力?＜?sh，即使地基浸水也不會(huì)發(fā)生濕陷事故。10灰土樁

是利用打入鋼管套在地基中成孔，通過(guò)擠壓作用，使地基土得到加密，然后在孔中分層填入素土（或灰土）而形成的樁叫做灰土樁，屬于柔性樁。11震級(jí)

是表示地震本身強(qiáng)度大小的等級(jí)，作為衡量震源釋放出能量大小的一種量度。12排水固結(jié)法

指地基土體在一定荷載下排水固結(jié)，土體孔隙比減小，抗剪強(qiáng)度提高，以達(dá)到提高地基承載力，減小工后沉降的目的。

13壓實(shí)系數(shù)

指路基經(jīng)壓實(shí)實(shí)際達(dá)到的干密度與由擊實(shí)試驗(yàn)得到的試樣的最大干密度的比值。

14置換法

指用物理力學(xué)性質(zhì)較好的巖土材料置換天然地基中部分或全部軟弱土或不良土，形成雙層地基或復(fù)合地基，以達(dá)到提高地基承載力、減少沉降的目的。

置換主要包括以下地基處理方法：換土墊層法，強(qiáng)夯置換、石灰樁法、EPS超輕質(zhì)料填土法、擠淤置換法和褥墊層法等。

15塑料排水帶

指由排水芯帶和濾膜兩部分組成，工廠化生產(chǎn)。采用插設(shè)塑料排水帶專用設(shè)備將其插入地基土中形成豎向排水體--塑料排水帶。塑料排水帶當(dāng)量直徑一般在70mm左右。

二、選擇題

1砂井間距選用的依據(jù)是（B）

A 井徑大小

B 井徑比

C 加載速率

D 井徑滲透系數(shù) 2下列地基處理方法中，當(dāng)場(chǎng)地允許是采用下列哪種方法處理厚度較大的松散砂土地基較為有效和經(jīng)濟(jì)？（D）

A 換土墊層

B 旋噴樁

C 砂土堆載預(yù)壓

D 強(qiáng)夯 3在下列地基抗液化措施中，不能減輕液化影響的措施是（A）

A 提高基礎(chǔ)強(qiáng)度

B 減輕荷載，增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)整體剛度和均勻?qū)ΨQ性 C 調(diào)整基底面積，減小偏心距 D 選擇合適的基礎(chǔ)埋置深度

4當(dāng)采用真空預(yù)壓法進(jìn)行地基處理時(shí)，真空預(yù)壓的膜下真空度應(yīng)保持在（B）以上。

A 800mmHg

B 650mmHg

C 400mmHg

D 300mmHg 5關(guān)于灰土擠密樁法和土擠密樁法，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（C）

A 灰土擠密樁和土擠密樁用于消除地下水位以上濕陷性黃土的濕陷性是有效的 B灰土擠密樁和土擠密樁用于提高地下水位以上素填土、雜填土的承載力是有效的 C灰土擠密樁用于消除土的濕陷性和減小滲透性方面比土擠密樁效果好的多 D灰土擠密樁和土擠密樁不適用于處理毛細(xì)飽和帶土層 6采用預(yù)壓法進(jìn)行地基處理時(shí)，必須在地表鋪設(shè)什么設(shè)施（B）

A 塑料排水管

B 排水砂墊層

C 塑料排水帶

D 排水溝 7淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土等地基淺層處理，宜采用（D）

A 強(qiáng)夯法

B 堆載預(yù)壓法

C 振沖法

D 換填法 8下列敘述正確的是（C）

A 真空預(yù)壓可不設(shè)置豎向排水體，堆載預(yù)壓必須設(shè)置豎向排水體

B 真空預(yù)壓處理范圍內(nèi)不允許有透水層，堆載預(yù)壓處理范圍內(nèi)也不允許有 C 真空預(yù)壓加固土體過(guò)程中可使土體的總應(yīng)力增加，堆載預(yù)壓也可使總應(yīng)力增加 D 真空預(yù)壓的膜下真空度應(yīng)在650mmHg之上，堆載預(yù)壓的總荷載可大于建筑物的重量

9對(duì)深厚飽和松砂地基，宜采用（A）方法處理來(lái)提高其抗液化能力。

A 振沖法

B 換土墊層法

C 振動(dòng)壓實(shí)法

D 重錘夯實(shí)法 10驗(yàn)算天然地基抗震承載力時(shí)，錯(cuò)誤的做法是（C）

A 驗(yàn)算天然地基在地震作用下的豎向承載力時(shí)，荷載值應(yīng)取地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)底面平均壓力和邊緣最大壓力 B 地基承載力應(yīng)采用調(diào)整后抗震承載力 C 地震抗震承載力的提高系數(shù)與基礎(chǔ)類型有關(guān)

D 高寬比大于4的建筑物在地震作用下，基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)

11膨脹土地基計(jì)算的要求有（C）

A 膨脹計(jì)算的膨脹率宜采用的垂直壓力應(yīng)為自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和 B 膨脹計(jì)算深度應(yīng)為大氣影響深度和浸水影響深度中的較小值 C 收縮變形計(jì)算深度為大氣影響深度

D 收縮變形計(jì)算時(shí)，各土層的含水量按曲線變化考慮 粗砂墊層的厚度與寬度之比小于0.25時(shí)，墊層的壓力擴(kuò)散角等于（D）

A 90°

B 60°

C 45°

D 0° 13在換填法施工是，為獲得最佳夯實(shí)效果，宜采用墊層材料的哪種含水量作為施工控制含水量？（C）A 最低含水量

B 飽和含水量

C 最優(yōu)含水量

D 臨界含水量

14下列地基中，不宜采用強(qiáng)夯法處理的是（A）

A 高飽和度的粉土

B 碎石土

C 砂土

D 粘性土 15建筑場(chǎng)地的實(shí)測(cè)自重濕陷量應(yīng)采用下列（B）試驗(yàn)方法確定？

A 壓縮試驗(yàn)

B 現(xiàn)場(chǎng)試坑浸水試驗(yàn)

C 直剪試驗(yàn)

D 三軸壓縮試驗(yàn)對(duì)存在穩(wěn)定性問(wèn)題的邊坡，常采用的加固與預(yù)防措施不包括（C）

A 排水、加固

B 削坡、減載與反壓

C 擠密、壓實(shí)

D 設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)

17采用換填墊層法加固的軟弱地基，其最主要的作用是（A）

A 應(yīng)力擴(kuò)散，滿足地基承載力要求

B 調(diào)整基底壓力 C 改善變形條件

D 增強(qiáng)地基剛度 18對(duì)于飽和粉土符合下列哪種情況時(shí)刻初步判別為不液化土（C）

A 設(shè)防烈度為8度時(shí)，粉土是粘粒含量百分率不小于12% B 設(shè)防烈度為7度時(shí)，粉土是粘粒含量百分率不小于9% C設(shè)防烈度為9度時(shí)，粉土是粘粒含量百分率不小于16% D設(shè)防烈度為9度時(shí)，粉土是粘粒含量百分率不小于13% 19下列哪項(xiàng)指標(biāo)不屬于膨脹土特性指標(biāo)（C）

A 自由膨脹率

B 膨脹率

C 回彈指數(shù)

D 收縮系數(shù) 20強(qiáng)夯法處理軟土地基，兩遍夯擊之間應(yīng)有一定的時(shí)間間隔。這主要是考慮（C）

A 每遍夯擊后土體受到夯擊的沖擊力作用強(qiáng)度降低了 B 土體中附加應(yīng)力要消散

C 土體中超靜孔隙水壓力要消散

D 每遍夯擊后需要重新平整場(chǎng)地確定夯擊點(diǎn)位置

三、簡(jiǎn)答題

1試述哪些場(chǎng)地為對(duì)建筑抗震有利的地段、哪些為不利地段，哪些為危險(xiǎn)地段？ 有利地段：堅(jiān)硬土或開(kāi)闊平坦密實(shí)均勻的中硬土。

不利地段：軟弱土，液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，非巖質(zhì)的陡坡，河邊和邊坡邊緣等。

危險(xiǎn)地段：地震時(shí)可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等以及地震斷裂上可能發(fā)生地表錯(cuò)位的部位。

2簡(jiǎn)述真空預(yù)壓加固地基原理，分析其與堆載預(yù)壓法的異同。1）真空預(yù)壓加固地基原理：

真空預(yù)壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層，然后埋設(shè)垂直排水管道，再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，薄膜四周買(mǎi)入土中，通過(guò)砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道，用真空裝置進(jìn)行抽氣，使其形成真空，增加地基的有效應(yīng)力。當(dāng)抽真空時(shí)，先后在地表砂墊層及豎向排水通道內(nèi)逐步形成負(fù)壓，使土體內(nèi)部與排水管道、砂墊層之間形成壓差。在此壓差作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，從而使土體固結(jié)。2）真空預(yù)壓法與堆載預(yù)壓法都屬于排水固結(jié)法，都可以提高地基的承載力和穩(wěn)定性，而在作用機(jī)理上存在一定的差異。按有效應(yīng)力原理，堆載預(yù)壓法通過(guò)增加地基中總應(yīng)力，使土中產(chǎn)生超孔隙水壓力，伴隨著地基土固結(jié)，超孔隙水壓力不斷減少，土中有效應(yīng)力不斷增大。真空預(yù)壓法則保持總應(yīng)力不變，通過(guò)減少孔隙水壓力，使土中有效應(yīng)力獲得增長(zhǎng)。

3如何確定換土墊層法中墊層的厚度和寬度？

四、計(jì)算題

1某場(chǎng)地為細(xì)砂地基，天然孔隙比e0=0.8，emax=1.05，emin=0.62，承載力特征值為90kPa，由于不能滿足上部結(jié)構(gòu)荷載的要求，采用碎石樁加密地基，樁長(zhǎng)7.5m，樁徑為600mm，等邊三角形布置，地基擠密后要求砂土的相對(duì)密實(shí)度達(dá)到0.85。（修正系數(shù)取1.1，樁土應(yīng)力比為3），試計(jì)算樁的間距及復(fù)合地基承載力。解：

1）計(jì)算地基擠密后要求達(dá)到孔隙比為e1：

e1= emax－Dr(emax－emin)=1.05－0.85(1.05－0.62)=0.6845

計(jì)算樁的間距：按等邊三角形布置,不考慮擠密作用（h=0），則樁的間距l(xiāng)=0.95d

H?h7.5=0.95*0.6*≈2.25m

e0?e10.8?0.6845H?h*7.51?e01?0.80.6*0.6＝0.058

?1.1*2.25?2

2）計(jì)算面積置換率m=d2/de2=

計(jì)算復(fù)合地基承載力：fspk=?1?m?n?1??fsk=?1?0.058?3?1??*90＝100 kPa

2某建筑場(chǎng)地地基主要受力層為粉細(xì)砂層，地基承載力特征值fk=120kPa，壓縮模量Es=5.6MPa。擬采用加填料的振沖法進(jìn)行地基處理；振沖樁體地基承載力特征值

fpk=510kPa，樁體的平均直徑d=750mm，樁間距2m等邊三角形布置，樁土應(yīng)力比n=2。試計(jì)算振沖樁處理后的復(fù)合地基承載力特征值及復(fù)合土層的壓縮模量。

解：1）計(jì)算面積置換率m= d2/de2=

則復(fù)合地基承載力特征值：

fspk=m*fpk+(1-m)fsk=0.127*510+（1-0.127）*120≈169.53 kPa

2）復(fù)合土層的壓縮模量：

Esp=?1?m*?*fsk=?1?0.127*?*5.6≈6.311（n?1）（2?1）3某軟土地基擬建五層住宅，天然地基承載力特征值為60kPa，采用水泥土攪拌樁法地基處理，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為10m，樁徑為0.5m，正方形布樁，樁距1.1m，樁周土平均側(cè)阻力特征值為15kPa，樁端阻力承載力特征值為60kPa。樁端地基土折減系數(shù)為0.5，樁間土承載力折減系數(shù)為0.85，水泥土攪拌樁試塊抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的平均值為1.2MPa，樁身強(qiáng)度折減系數(shù)為0.3。試估算復(fù)合地基承載力特征值。解：1)確定單承載力特征值：

按樁體強(qiáng)度確定： Ra=ηfcuAP=0.3*1.2*100*0.5*0.5*3.14/4=70.7KN

按土層確定：Ra=Up?qsili+αqpAP=0.5*3.14*15*10+0.5*60*0.5*0.5*3.14/4=241.4

i?1n0.75*0.75=0.127

?1.05*2.0?2kPa 取二者的較小值，故Ra=70.7KN

2）確定置換率 m=AP/s=0.19625/1.1=0.162

3)計(jì)算復(fù)合地基承載力特征值：

fspk=mRa??(1?m)*fsk=0.162*70.7/0.19625+0.85*(1-0.162)*60=101 kPa Ap

第二篇：巖土工程

巖土工程

巖土工程是在土木工程實(shí)踐中建立起來(lái)的一種新的技術(shù)體制。巖土工程是以求解巖體與土體工程問(wèn)題，包括地基與基礎(chǔ)、邊坡和地下工程等問(wèn)題，作為自己的研究對(duì)象。

巖土工程專業(yè)是土木工程的分支，涉及巖石、土、地下水的部分稱巖土工程。是運(yùn)用工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)解決各類工程中關(guān)于巖石、土的工程技術(shù)問(wèn)題的科學(xué)。

在某些時(shí)候，會(huì)建造一些臨時(shí)性建筑。然而正因?yàn)檫@些建筑是臨時(shí)性的，為了追求經(jīng)濟(jì)效益，人們往往會(huì)盡可能減少投資。人們總是希望臨時(shí)建筑物在不需要它的時(shí)候可以很容易的清除，所以人們就在倒塌與建成這之間的一個(gè)極值點(diǎn)徘徊。這也造就了一個(gè)臨時(shí)建筑物建成了，然而下一個(gè)人們就會(huì)減少投資，直到出現(xiàn)了事故，然后再加大投資，這樣的一個(gè)循環(huán)。這就是問(wèn)題的所在，導(dǎo)致了臨時(shí)建筑存在了很大的安全隱患。許多的事故也是這樣發(fā)生的。這需要引起 我們的重視，在經(jīng)濟(jì)效益與人的生命這兩個(gè)選擇中，我們應(yīng)該毫不猶豫的選擇人的生命，因?yàn)檫@是最重要的。因此這也要求巖土工程師具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

巖土工程研究的對(duì)象是巖體和土體。巖體在其形成和存在的整個(gè)地質(zhì)歷史過(guò)程中，經(jīng)受了各種復(fù)雜的地質(zhì)作用，因而有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和環(huán)境。而不同地區(qū)的不同類型的巖體，由于經(jīng)歷的地質(zhì)作用過(guò)程不同，其工程性質(zhì)往往具有很大的差別。所以巖土工程師具有很強(qiáng)的地域性，在一個(gè)地方干過(guò)的巖土工程師到了一個(gè)新的地方必須從頭干起，先到工地干幾年，積累經(jīng)驗(yàn)然后才能進(jìn)行理論設(shè)計(jì)。巖土工程是一門(mén)應(yīng)用科學(xué)，在巖土工程分析時(shí)不僅需要運(yùn)用理論知識(shí)，還需要應(yīng)用工程師的經(jīng)驗(yàn)，才能獲得滿意的結(jié)果。所以對(duì)于巖土工程師來(lái)說(shuō)經(jīng)驗(yàn)是很重要的一部分。

朱小禹土木09541111

第三篇：巖土工程

濕陷性黃土：是一種非飽和的欠壓密土，具有大孔和垂直節(jié)理，在天然濕度下，其壓縮性較低，強(qiáng)度較高，但遇水侵濕時(shí)，土強(qiáng)度顯著降低，在附加壓力或在附加壓力與土的自重壓力下引起的濕陷變形，是一種下沉量大、下沉速度快的失穩(wěn)性變形，隊(duì)建筑物危害性大。紅黏土：指的是我國(guó)紅土的一個(gè)亞類，即母巖為碳酸鹽巖系經(jīng)過(guò)濕熱條件下的紅土作用形成的高塑性黏土這一特殊土類。紅黏土的工程地質(zhì)性質(zhì)特征：高塑性和分散性，高含水率低密實(shí)度，強(qiáng)度較高壓縮性較低，具有明顯的收縮性膨脹性輕微。

混合土：由細(xì)粒土和粗粒土混雜且缺乏中間粒徑的圖應(yīng)定為混合土。多年凍土：含有固態(tài)水且凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)2年或2年以上的土。膨脹巖土：含有大量親水礦物，濕度變化時(shí)有較大體積變化，變形受約束時(shí)產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力的巖土。鹽漬巖土：眼途中易熔鹽含量大于0.3%，并具有溶陷，鹽脹，服飾等工程特性時(shí)，應(yīng)判定為鹽漬土。風(fēng)化巖：巖石在風(fēng)化營(yíng)力作用下，其結(jié)構(gòu)、成分混合性質(zhì)已產(chǎn)生不同程度的變異，應(yīng)定名為風(fēng)化巖，已完全風(fēng)化成土的而未搬運(yùn)的應(yīng)定名為殘積土。

污染土：由于之污染物質(zhì)侵入的改變了物理力學(xué)性質(zhì)狀的土。（松散巖土中的空隙、堅(jiān)硬巖石中的裂隙、可溶巖石中的溶穴）

上層之水：分布在包氣帶中局部隔水層或若隔水層之上具有自由水面的重力水。潛水：地表以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層或滲透性極弱的巖土層之上具有自由水面的地下水。承壓水：充滿在每個(gè)隔水層之間的水層中具有承壓性質(zhì)的地下水

試坑滲水試驗(yàn)適合用于測(cè)定包氣帶 非飽和巖土層的滲透系數(shù)。常用的試驗(yàn)方法有試坑法 單環(huán)法 雙環(huán)法。

地下水對(duì)深基坑工程的影響：1.惡化基坑開(kāi)挖和施工條件2.易發(fā)生突涌、流沙管涌等不良現(xiàn)象3.軟土基坑周圍土質(zhì)，減低基坑周圍巖土體的強(qiáng)度，易造成坑壁變形，坑坡失穩(wěn)，坍塌甚至整體滑移等事故。4.增大支

護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。

場(chǎng)地地質(zhì)條件主要是指巖土的透水性和含水量。

工程地質(zhì)測(cè)繪可分兩種：一種是全面查明工程地質(zhì)條件為主要的綜合性測(cè)繪，一種是對(duì)某一工程地質(zhì)要素進(jìn)行調(diào)查的專門(mén)性測(cè)繪。所謂測(cè)繪精度：指野外地質(zhì)現(xiàn)象觀察，描述及表示在圖上的精確程度和詳細(xì)程度。

野外工作應(yīng)包括一下內(nèi)容：1.檢查解譯標(biāo)志2.檢查解譯成果3.檢查外推結(jié)果4.對(duì)室內(nèi)難以獲得的資料進(jìn)行外補(bǔ)充。

工程地質(zhì)測(cè)繪與調(diào)查成果資料包括：1.工程地質(zhì)測(cè)繪實(shí)際材料圖2.綜合工程地質(zhì)圖或工程分區(qū)圖3.綜合地質(zhì)柱狀圖4.工程地質(zhì)剖面圖5.各種素描照片和文字說(shuō)明。鉆探工作中巖土工程勘查技術(shù)人員主要做三方面工作1.編制作為鉆探依據(jù)的設(shè)計(jì)書(shū)2.鉆探過(guò)程中進(jìn)行巖心觀測(cè)編錄3.鉆探后進(jìn)行資料的內(nèi)業(yè)整理。

坑探：有地表向深處挖掘坑槽或坑洞，以便地質(zhì)人員直接深入地下了解有關(guān)地質(zhì)現(xiàn)象或進(jìn)行試驗(yàn)等使用的地下勘探工作。

靜力觸探試驗(yàn)：用靜力勻速將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的探頭壓入土中，利用探頭內(nèi)的力傳感器同是通過(guò)電子測(cè)量?jī)x器將探頭受到的灌入阻力記錄下來(lái)。圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)：用一定質(zhì)量的重錘以一定高度的自由落距將標(biāo)準(zhǔn)格的圓錐形探頭灌入土中。根據(jù)打入土中一定距離所需的錘擊數(shù)，判斷定土的力學(xué)特性具有勘查和測(cè)試的雙重功能。

場(chǎng)地工程地質(zhì)的分類（簡(jiǎn)單、中等復(fù)雜、復(fù)雜場(chǎng)地）

黃土濕陷性評(píng)包括全新世黃土晚更新世馬蘭黃土、部分中更新世離石黃土的土層，場(chǎng)地和地基三個(gè)方面。濕陷性黃土包括非自重濕陷性黃土、自重濕陷性黃土。（當(dāng)濕陷系數(shù)值小于0.015時(shí)為非濕陷性黃土。）防止和減小建筑物地基沁水濕陷措施可分為地基處理、防水措施、結(jié)構(gòu)措施。

軟土：天然孔隙比大于1.0，且天然含水量大于液限的細(xì)土粒土應(yīng)判定為軟土。（淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土）

填土：根據(jù)物質(zhì)組成和堆填方式（素填土、雜填土、沖填土、壓實(shí)填土）鹽漬巖分為石膏鹽漬巖、芒硝鹽漬巖。

污染土場(chǎng)地包括：可能受污染的擬建場(chǎng)地、受污染的擬建場(chǎng)地、受污染的已建場(chǎng)地。

巖土中的空隙類型：松散巖土中的空隙、堅(jiān)硬巖石裂隙、孔融巖石中的溶穴。

包氣帶自上而下可分為土壤水帶、中間水帶、毛細(xì)水帶。

地下水按埋藏條件分為：上層滯水、潛水、承壓水。按賦存的孔隙類型：孔隙水、裂隙水、巖溶水。水文地質(zhì)參數(shù)：反應(yīng)地層水文地質(zhì)特征的數(shù)量指標(biāo)（滲透系數(shù)K、導(dǎo)水系數(shù)T、給水度u、釋水系數(shù)S/越流和越流系數(shù)Ke、越流因素B）滲水試驗(yàn)的方法：試坑法、單環(huán)法、雙環(huán)法。

壓水試驗(yàn)分類：按階段劃分為：（分段壓水試驗(yàn)綜合壓水試驗(yàn) 全孔壓水試驗(yàn)）按壓力點(diǎn)劃分為（單點(diǎn) 三點(diǎn) 和多點(diǎn)壓水試驗(yàn)）按試驗(yàn)壓力分為：（低壓壓水試驗(yàn) 高壓壓水試驗(yàn)）按加壓方式分為(水柱壓水試驗(yàn) 自流式壓水試驗(yàn) 機(jī)械法壓水試驗(yàn))。工程地質(zhì)測(cè)繪：綜合性測(cè)繪、專門(mén)性測(cè)繪。工程地質(zhì)測(cè)繪比例尺取決于勘察階段、建筑類型、規(guī)模和工程地質(zhì)條件的復(fù)雜程度。

物探的一般工作程序：接受任務(wù)、搜集資料、現(xiàn)場(chǎng)踏勘、編制計(jì)劃、方法試驗(yàn)、外業(yè)工作、資料整理、提交成果。

成果報(bào)告應(yīng)附的圖件：勘探點(diǎn)平面布置圖、工程地質(zhì)柱狀圖、工程地質(zhì)剖面圖、原位測(cè)試成果圖表、室內(nèi)試驗(yàn)成果圖表。

工程地質(zhì)測(cè)繪與調(diào)查的成果資料應(yīng)包括【工程地質(zhì)測(cè)繪實(shí)際材料圖】【綜合工程地質(zhì)圖或工程地質(zhì)分區(qū)圖】【綜合地質(zhì)柱狀圖】【工程地質(zhì)剖面圖】及【各種素描圖、照片和文字說(shuō)明】。

濕陷性黃土的勘查重點(diǎn)：1.黃土地層的時(shí)代、成因2.濕陷性黃土層的厚度3濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)、濕陷起始?jí)毫﹄S深度的變化4場(chǎng)地濕陷類型和地基濕陷等級(jí)的平面分布

5變形參數(shù)和承載力6地下水等環(huán)境水的變化趨勢(shì)7其他工程地質(zhì)條件?；旌贤量辈橹攸c(diǎn)：1.成因、物質(zhì)來(lái)源及組成成分形成時(shí)期2.是否具有濕陷性、膨脹性3.與下浮巖土的接觸情況及接觸面的坡度和坡向4.是否存在崩塌不良地質(zhì)現(xiàn)象5.當(dāng)?shù)乩没旌贤磷鳛榻ㄖ锏鼗?、建筑材料的?jīng)驗(yàn)以及各種有效的處理措施。填土的勘查重點(diǎn)：1.搜集資料，調(diào)查地形和地物的變遷，填土的來(lái)源、堆積年限和堆積方式2.查明填土的分布 厚度 物質(zhì)成分 均勻性，含水量等3調(diào)查有無(wú)暗塘 滲井及古墓的存在4查明地下水的水質(zhì)對(duì)混凝土的腐蝕性和相鄰地表水體的水力聯(lián)系。

風(fēng)化巖和殘積土的重點(diǎn)：1母巖地質(zhì)年代和巖石名稱2巖石的風(fēng)化程度3巖脈的風(fēng)化花崗巖中球狀風(fēng)化體的分布4巖土的均勻性 破碎帶和軟弱夾層的分布5地下水的賦存狀況及其變化。

軟土的探察重點(diǎn)：1軟土的成因、成層條件、分布規(guī)律、層理特征、可作為淺基礎(chǔ) 深基礎(chǔ)持力層的地下硬土層或基巖的埋藏條件2軟土地區(qū)微地貌形態(tài)與不同性質(zhì)的軟土層分布有內(nèi)在聯(lián)系，查明其分布范圍和埋藏深度3軟土固結(jié)歷史，強(qiáng)度和變形特征隨應(yīng)力水平的變化，以及結(jié)構(gòu)破壞對(duì)強(qiáng)度和變形的影響4地下水對(duì)基礎(chǔ)施工的影響5在強(qiáng)地震區(qū)對(duì)場(chǎng)地的地震效應(yīng)做出鑒定6當(dāng)?shù)氐墓こ探?jīng)驗(yàn)。

混合地工程地質(zhì)調(diào)查的重點(diǎn)：1混合土的成因 物質(zhì)來(lái)源及組成成分以及其形成時(shí)期2混合土是否具有濕陷性和膨脹性3混合土與下伏巖土的接觸情況以及接觸面的坡度和坡向4混合土中是否存在滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象5當(dāng)?shù)乩没旌贤磷鼋ㄖ锏鼗?、材料的?jīng)驗(yàn)及有效的處理措施。

紅黏土的主要特征有哪些？(1)成分、結(jié)構(gòu)特征：紅黏土的顆粒細(xì)而均勻，黏粒含量很高，尤以小于0.002mm的細(xì)黏粒為主。礦物成分以粘土礦物為主(2)紅黏土的工程地質(zhì)性質(zhì)特征①高塑性和分散性 ②高含水率、低密實(shí)度②強(qiáng)度較高，壓縮性較低。④具有明顯的收縮性，膨脹性輕微

地下水對(duì)基坑工程的影響①惡化基坑開(kāi)挖和施土條件。②易發(fā)生突涌、流沙、管涌等不良現(xiàn)象。②軟化基坑周圍土質(zhì)，降低基坑周圍巖土體的強(qiáng)度，易造成坑壁變形、坑坡失穩(wěn)、坍塌甚至整體滑移等事故。④增大支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。

工程地質(zhì)勘探的主要任務(wù)是：1）探明地下有關(guān)的地質(zhì)情況，揭露并劃分地層、量測(cè)界線，采取巖土樣，鑒定和描述巖土特性、成分和產(chǎn)狀。2）了解地質(zhì)構(gòu)造，不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布、界限、形態(tài)等，如斷裂構(gòu)造、滑動(dòng)面位置等。3）為深部取樣及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)提供條件。4）揭露并測(cè)量地下水埋藏深度，采取水樣供實(shí)驗(yàn)室分析，了解其物理化學(xué)性質(zhì)及地下水類型5）利用勘探坑孔可以進(jìn)行某些項(xiàng)目長(zhǎng)期觀鍘以及不良地質(zhì)現(xiàn)象處理工作。

巖土工程分析評(píng)價(jià)包括下列內(nèi)容：1）場(chǎng)地的穩(wěn)定性與適宜性2）為巖土工程設(shè)計(jì)提供場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)和地下水空間分布的幾何參數(shù)3）預(yù)測(cè)擬建工程對(duì)現(xiàn)有工程的影響，工程建設(shè)產(chǎn)生的環(huán)境變化以及環(huán)境變化對(duì)工程的影響。4）提出地基與基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)的建議。5）預(yù)測(cè)施工過(guò)程可能出現(xiàn)的巖土工程問(wèn)題以及解決方法，并提出相應(yīng)的防治措施和合理的施工

工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查，宜包括下列內(nèi)容：1）查明地形、地貌特征，地貌單元形成過(guò)程及其與地層、構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象的關(guān)系，劃分地貌單元。2）巖土的性質(zhì)、成因、年代、厚度和分布。對(duì)巖層應(yīng)查明風(fēng)化程度．對(duì)土層應(yīng)區(qū)分新近堆積土、特殊性土的分布及其工程地質(zhì)條件3）查明巖層的產(chǎn)狀及構(gòu)造類型、軟弱結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀及其性質(zhì)，包括斷層的位置、類型、產(chǎn)狀、斷距、破碎帶的寬度及充填膠結(jié)情況．4）查明地下水的類型、補(bǔ)給來(lái)源、排泄條件、井、泉的位置、含水層的巖性特征埋藏深度、水位變化及其與地表水體的關(guān)系等。5）搜集氣象、水文、植被、土的最大凍結(jié)深度等資料，調(diào)查最高洪水位及其發(fā)生時(shí)間、淹沒(méi)范圍。6）查明巖溶、土洞、滑坡、泥石流、崩塌、沖溝、斷裂、地震震害和岸邊沖刷等不良地質(zhì)現(xiàn)7）調(diào)查人類工程活動(dòng)對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性的影響，包括人工洞穴、地下采空、地震等。8）建筑物變形和建筑經(jīng)驗(yàn)。簡(jiǎn)述工程地質(zhì)勘查中的方法和技術(shù)手段的種類。（1）工程地質(zhì)測(cè)繪（2）工程地質(zhì)物探及勘探（3）工程地質(zhì)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)（4）工程地質(zhì)野外試驗(yàn)（5）工程地質(zhì)長(zhǎng)期觀測(cè)（6）勘察資料的室內(nèi)整理

工程地質(zhì)勘查的基本任務(wù)具體有哪些？1）查明建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件，指出有利和不利條件。2）分析研究與建筑有關(guān)的工程地質(zhì)問(wèn)題，作出定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)，對(duì)建筑物的設(shè)計(jì)和施工提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。3）選出工程地質(zhì)條件優(yōu)越的建筑場(chǎng)地。4）配合建筑物的設(shè)計(jì)與施工，提出關(guān)于建筑物類型、結(jié)構(gòu)、規(guī)模和施工方法的建議5）為擬定改善和防止不良地質(zhì)條件的措施提供地質(zhì)依據(jù)6）預(yù)測(cè)工程興建后對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成的影響，制定保護(hù)地質(zhì)環(huán)境的措施

第四篇：巖土工程測(cè)試

土木工程學(xué)院工程課程報(bào)告

課程： 《巖土工程測(cè)試》

班級(jí)： 專業(yè)： 姓名： 教師：

2014年12月

目錄

一、巖土工程測(cè)試的意義概述...............................................................................................1

二、巖土工程測(cè)試的作用概述...............................................................................................2

三、巖土工程測(cè)試的內(nèi)容概述...............................................................................................2 3.1、平板荷載試驗(yàn).............................................................................................................3 3.2、十字板剪切和旁壓儀試驗(yàn).........................................................................................3 3.3、錨桿和土釘測(cè)試.........................................................................................................4 3.4、巖土的滲透性及注漿加固.........................................................................................5 3.5、靜力觸探試驗(yàn).............................................................................................................7 3.6、動(dòng)力觸探試驗(yàn).............................................................................................................7 3.7、巖石力學(xué)參數(shù)測(cè)定.....................................................................................................8 3.8、軟巖及土的流變?cè)囼?yàn).................................................................................................8 3.8.1、軟巖的特征與流變特性.........................................................................................8 3.9、巖土中的應(yīng)力測(cè)量.....................................................................................................9 3.10、超聲波測(cè)試.............................................................................................................10 3.11、樁基檢測(cè)試驗(yàn).........................................................................................................10 3.12、地基動(dòng)力測(cè)試.........................................................................................................11 3.13、巖體強(qiáng)度試驗(yàn).........................................................................................................12 3.14、非飽和土測(cè)試.........................................................................................................12 3.15、模型試驗(yàn).................................................................................................................12 3.16、測(cè)試數(shù)據(jù)的整理與分析.........................................................................................13

巖土工程測(cè)試課程報(bào)告

貴州大學(xué)（貴州路橋集團(tuán)有限公司）王鎖

一、巖土工程測(cè)試的意義概述

巖土工程測(cè)試就是對(duì)巖土體的工程悱質(zhì)進(jìn)行觀測(cè)和度量，得到巖土體的各種物理力學(xué)指標(biāo)的試驗(yàn)工作。

巖土工程測(cè)試是生產(chǎn)實(shí)踐，也是科學(xué)試驗(yàn)，是獲得感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)的必由之路。毛澤東在《實(shí)踐淪》中說(shuō)過(guò)：“真理的標(biāo)準(zhǔn)只能是社會(huì)的實(shí)踐。實(shí)踐的觀點(diǎn)是辯證唯物論的認(rèn)識(shí)論之第一的和基本的觀點(diǎn)?！彼终f(shuō)：“社會(huì)實(shí)踐的繼續(xù)，使人們?cè)趯?shí)踐中引起感覺(jué)和印象的東西反復(fù)了多次，于是在人們的腦子里生起了一個(gè)認(rèn)識(shí)過(guò)程的突變(即飛躍)，產(chǎn)生了概念。”

土木工程、巖土工程都是很古老的學(xué)科。早期以土、木、石為材料，都是先有實(shí)踐、試驗(yàn)，后來(lái)才有了材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)，近代才有了彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)等。材料屬性必須通過(guò)試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試獲得。土力學(xué)中有試驗(yàn)土力學(xué)，粒徑級(jí)配曲線、e—P曲線、p—S曲線、擊實(shí)曲線都是試驗(yàn)、測(cè)試得到的，庫(kù)侖抗剪強(qiáng)度理論、達(dá)西定律也都是實(shí)踐、試驗(yàn)得到的。土木工程、巖土工程中經(jīng)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)公式很多，經(jīng)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)更是實(shí)踐的總結(jié)，數(shù)學(xué)上的概率統(tǒng)計(jì)就是在實(shí)踐總結(jié)的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生的。科技中常用的反分析法更是由實(shí)踐、試驗(yàn)結(jié)果反求材料特性、計(jì)算參數(shù)和深究理論概念。

英國(guó)人培根有一句名言“知識(shí)就是力量”。這句話不完整，沒(méi)有提到實(shí)踐的作用。知識(shí)如果不和實(shí)踐相結(jié)合，不能應(yīng)用，就產(chǎn)生不了力量。中國(guó)老百姓有一句俗語(yǔ)叫有本事，本事即能力，即在實(shí)踐中應(yīng)能用知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題、創(chuàng)造效益、提高生產(chǎn)力，這才是活的知識(shí)，才有力量，才算有本事。反之，如果知識(shí)不結(jié)合實(shí)踐，不能應(yīng)用，那就是一個(gè)書(shū)呆子，沒(méi)有本事。我國(guó)宋代大詩(shī)人陸游說(shuō)過(guò)：“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行?！奔埳系脕?lái)即書(shū)本知識(shí)，絕知就是真知、會(huì)用，躬行就是實(shí)踐。一名巖土工程師如果不重視實(shí)踐、試驗(yàn)，那是不可思議的，終無(wú)大成就，因此一定要重視試驗(yàn)、實(shí)測(cè)技術(shù)。

總結(jié)得到的理論、計(jì)算公式的可靠性如何檢驗(yàn)?zāi)?？還是實(shí)踐，以此為標(biāo)準(zhǔn)，由實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)、提煉理論。/ 13

二、巖土工程測(cè)試的作用概述

巖土工程理論分析中的各種定理和規(guī)律（如摩爾一庫(kù)侖定律、各種巖土體本構(gòu)模型等）幾乎都是建立在試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)之上。理論分析指導(dǎo)工程實(shí)踐，而土工測(cè)試又是理論分析的基礎(chǔ)。因此，在巖土工程中，測(cè)試處于基礎(chǔ)地位。

近幾十年以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，工程實(shí)踐中出現(xiàn)了更多更復(fù)雜的巖土工程問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，一系列新的巖土體理論和工程設(shè)計(jì)方法涌現(xiàn)出來(lái)。這些新的理論和設(shè)計(jì)方法要求測(cè)試技術(shù)有新的發(fā)展和突破。沒(méi)有先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)就得不到新的理論和設(shè)計(jì)方法所需要的精確的巖土體參數(shù)，這些新的理論和設(shè)計(jì)方法就無(wú)法保證工程實(shí)踐精度。因此，現(xiàn)代工程實(shí)踐對(duì)測(cè)試技術(shù)的要求越來(lái)越高，依賴性也越來(lái)越強(qiáng)。

從整體上看，巖土工程測(cè)試可以分為原位測(cè)試和室內(nèi)測(cè)試兩大類。原位測(cè)試可以在最大限度上減少試驗(yàn)前對(duì)巖土體的擾動(dòng)，避免了這些擾動(dòng)可能帶來(lái)的對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。原位測(cè)試結(jié)果可以直接反映原位巖土體的物理力學(xué)狀態(tài)，更接近工程實(shí)踐的實(shí)際情況。同時(shí)，對(duì)于某些難于采樣進(jìn)行室內(nèi)測(cè)試的巖土體（如承受較大固結(jié)壓力的砂層），原位測(cè)試是必需的。但是進(jìn)行原位測(cè)試，需要的人力、物力和財(cái)力通常都比較大。此外，原位測(cè)試對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)條件比較復(fù)雜（比如邊界條件非常復(fù)雜)，給理論分析計(jì)算帶來(lái)了困難，許多情況都不得不進(jìn)行某些理想化的假設(shè)才能進(jìn)行計(jì)算分析。而室內(nèi)測(cè)試能進(jìn)行各種理想條件下的控制試驗(yàn)，在一定程度上反而更容易滿足理論分析計(jì)算的要求。因此，原位測(cè)試和室內(nèi)測(cè)試具有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，不能相互取代。

現(xiàn)代新發(fā)展起來(lái)的測(cè)試設(shè)備和技術(shù)，往往以解決復(fù)雜工程問(wèn)題為目的。因此，儀器構(gòu)造復(fù)雜，操作要求高，可以了解巖土體材料在各種情況的變化規(guī)律、考慮常規(guī)試驗(yàn)不能考慮的各種因素。但是，這些儀器設(shè)備花費(fèi)巨大，并且操作復(fù)雜，不可能普遍應(yīng)用于一般工程實(shí)踐，常規(guī)測(cè)試儀器和技術(shù)仍然是必需的。即便是對(duì)于復(fù)雜的工程實(shí)踐，常規(guī)測(cè)試也是必要的，它是進(jìn)行復(fù)雜測(cè)試的基礎(chǔ)。

三、巖土工程測(cè)試的內(nèi)容概述

巖土工程測(cè)試的內(nèi)容很多，《巖土工程測(cè)試》（土木工程研究生系列教材）主要講述一下內(nèi)容。/ 13

3.1、平板荷載試驗(yàn)

原位試驗(yàn)(In-Situ Festing)有時(shí)也稱現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)(On the Spot Festing)，其類型很多，如靜力觸探、動(dòng)力觸探、平板荷載試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、旁壓儀試驗(yàn)、大型剪切試驗(yàn)、孔隙水壓力測(cè)試、彈性波速測(cè)試、地應(yīng)力測(cè)試、抽水或注水、壓水試驗(yàn)等。應(yīng)用最廣泛、最常見(jiàn)的還是平板荷載試驗(yàn)(P1ate Loading Test)，簡(jiǎn)稱PLT試驗(yàn)。

平板荷載試驗(yàn)是利用彈性力學(xué)半無(wú)限體表面作用集中荷載的沉降計(jì)算公式(布希奈斯克解)，來(lái)確定地基承載力的基本方法。平板荷載試驗(yàn)一般只能反映深度為兩倍承壓板寬度范圍內(nèi)的土性特征。

試驗(yàn)設(shè)備,平板荷載試驗(yàn)因試驗(yàn)土層(地基)軟硬程度、平板(荷載板或承壓板)面積大小、試驗(yàn)土層深度等不同，采用的測(cè)試設(shè)備有多種情況。整個(gè)試驗(yàn)可分為承壓板、加荷系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、觀測(cè)系統(tǒng)四部分。

3.2、十字板剪切和旁壓儀試驗(yàn)

十字板剪切試驗(yàn)全稱為野外十字板剪切試驗(yàn)，國(guó)際上簡(jiǎn)稱為FVST(Field Vane Shear Test)。十字板剪切試驗(yàn)是用插入軟粘土中的十字板頭，以一定的速率旋轉(zhuǎn)，測(cè)出土的抗扭力矩，換算其抗剪強(qiáng)度。這個(gè)抗剪強(qiáng)度相當(dāng)于摩擦角?u?0時(shí)的粘聚力Cu值。旁壓試驗(yàn)(Pressure Meter Test，PMT)起源于德國(guó)。旁壓試驗(yàn)是利用旁壓器對(duì)鉆孔壁施加橫向均勻應(yīng)力，使孔壁土體發(fā)生徑向變形直至破壞，利用量測(cè)儀器量測(cè)壓力與徑向變形的關(guān)系推求土力學(xué)參數(shù)的一種原位測(cè)試方法。

十字板剪切試驗(yàn)在國(guó)內(nèi)外運(yùn)用廣泛，該法能夠有效地在原位測(cè)定飽和軟粘土的抗剪強(qiáng)度。長(zhǎng)期以來(lái)的實(shí)踐證明，該試驗(yàn)方法有如下優(yōu)點(diǎn)：①試驗(yàn)存原位進(jìn)行，不需取試樣；②對(duì)無(wú)法取樣和很難進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)的土，如極軟粘土、巖土接觸面等，可以獲得必要的力學(xué)指標(biāo)；③能更好地反映土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特性，如層理、裂隙、結(jié)核和顆粒分布的不均勻性；④試驗(yàn)中的邊界條件（如排水條件、天然受力狀態(tài)等）是實(shí)際的邊界條件；⑤對(duì)于正常固結(jié)的飽和軟粘性土，十字板試驗(yàn)?zāi)芊从吵鲕浾承酝恋奶烊粡?qiáng)度隨深度而增大的規(guī)律，而室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)成果比較分散。/ 13

十字板剪切試驗(yàn)原理：十字板剪切試驗(yàn)是在鉆孔某深度的軟粘性土中插人規(guī)定形式和尺寸的十字板頭，施加扭轉(zhuǎn)力矩，使板頭內(nèi)的土體與周圍土體產(chǎn)生相對(duì)扭剪，直至土體破壞，測(cè)出土體抵抗扭轉(zhuǎn)的最大力矩，然后根據(jù)力矩的平衡條件，推算出土體抗剪強(qiáng)度。在推算強(qiáng)度時(shí)，作了以下幾點(diǎn)假定：①剪破面為一圓柱面，圓柱面的直徑與高度分別等于十字板板頭的寬度D和高度H；②圓柱面?zhèn)让娴目辜魪?qiáng)度?fV和上下端面上的抗剪強(qiáng)度?fH為均勻分布并相等，即?fV??fH??f。由于十字板現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)為不排水剪切試驗(yàn)。因此其試驗(yàn)結(jié)果與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果接近，飽和軟土在固結(jié)不排水剪切時(shí)??0，故?f?十字板剪切試驗(yàn)推算抗剪強(qiáng)度的公式可以表達(dá)為

qu2?cu。

cu?k?Pf?f?

3.3、錨桿和土釘測(cè)試

錨桿支護(hù)技術(shù)是20世紀(jì)初由煤礦巷道支護(hù)發(fā)展而來(lái)的，在巖土工程的邊坡穩(wěn)定支護(hù)中已經(jīng)有廣泛應(yīng)用，是比較成熟的技術(shù)。現(xiàn)代土釘支護(hù)技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的，用于土體開(kāi)挖和保持邊坡穩(wěn)定性的一種新型擋土技術(shù)。錨桿支護(hù)和土釘支護(hù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)可靠，施工快速簡(jiǎn)易，已在大量工程中得到應(yīng)用。

錨桿的錨固原理：與錨桿直接作用的是復(fù)雜多變的巖土體，這給錨桿的力學(xué)行為及錨固用原理的觀測(cè)和研究帶來(lái)了很大的困難?，F(xiàn)有的多數(shù)有關(guān)錨桿支護(hù)作用和效果的試驗(yàn)都是在限定條件下和理想化了的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此，目前對(duì)錨桿錨固原理了解還不夠深入，但以下幾種錨固作用機(jī)理是得到了工程和理淪界的普遍認(rèn)同的。

懸吊作用原理：懸吊作用理論認(rèn)為，錨桿支護(hù)是通過(guò)錨桿將軟弱、松動(dòng)、不穩(wěn)定的巖土體懸吊在深層穩(wěn)定的巖土體上，以防止其離層滑脫。這種作用在地下結(jié)構(gòu)錨固工程中，表現(xiàn)得尤為突出。起懸吊作用的錨桿，主要是提供拉力，用以克服滑落巖土體的重力或下滑力，來(lái)維持工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

組合梁作用原理：組合梁作用是較早提出來(lái)的，也是一般公認(rèn)的支護(hù)作用原理之一。這種原理是把薄層狀巖體看成一種梁（簡(jiǎn)支梁或懸臂梁）。在沒(méi)有錨固時(shí)，它們只是簡(jiǎn)單地疊合在一起。由于層問(wèn)摩擦阻力不足，在荷載作用下，單個(gè)/ 13

粱均產(chǎn)隹各自的彎曲變形，上下緣分別處于受壓和受拉狀態(tài)。若用螺栓將它們緊固成組合梁，各層板便相互擠壓，層間摩阻力大為增加，內(nèi)應(yīng)力和撓度大為減小，于是增加了組合梁的抗彎強(qiáng)度。當(dāng)把錨桿埋入巖士體一定深度，相當(dāng)于將簡(jiǎn)單疊合的數(shù)層梁變成組合梁，從而提高了地層的承載能力。錨桿提供的錨固力愈大，各巖層間的摩擦阻力愈大，組合梁整體化程度愈高，其強(qiáng)度也愈大。

擠壓加固作用原理：蘭格(T.A．Lang)通過(guò)光彈試驗(yàn)證實(shí)了錨桿的擠壓加固作用。當(dāng)他在彈性體上安裝具有預(yù)應(yīng)力的錨桿時(shí)，發(fā)現(xiàn)在彈性體內(nèi)便形成以錨桿兩頭為頂點(diǎn)的錐形體壓縮區(qū)，若將錨桿以適當(dāng)間距排列，使相鄰錨桿的錐形體壓縮區(qū)相重疊，便形成一定厚度的連續(xù)壓縮帶。

為說(shuō)明錨桿對(duì)破碎地層的支護(hù)作用，國(guó)外的澳大利亞雪山水電站地下工程、國(guó)內(nèi)的冶金建筑研究院等單位曾分別先后用碎石、混凝土碎塊作材料模擬破碎地層，然后錨桿加固，結(jié)果發(fā)現(xiàn)加固后的模型承壓能力大大提高。這就說(shuō)明，通過(guò)錨桿的加固，即使毫無(wú)粘結(jié)力的碎石也能被加固成承載能力相當(dāng)高的糕體“結(jié)構(gòu)”。工程上稱這種現(xiàn)象為擠匿加固作用，類似我國(guó)古代橋梁工程中的鍵(腰鐵、鉸石)對(duì)裂隙巖體的作用。

上述錨桿的錨固作用原理在實(shí)際工程中并非孤立存在，往往是幾種作用同時(shí)存在并綜合作用，只不過(guò)在不同地質(zhì)條件下某種作剛占主導(dǎo)地位罷了。

3.4、巖土的滲透性及注漿加固

地下水在巖土孔(空)隙中的運(yùn)動(dòng)稱滲流(透)，發(fā)生滲流的區(qū)域稱為滲流場(chǎng)。觀測(cè)井就是敞開(kāi)口的井，或稱為測(cè)壓井，可以用來(lái)觀測(cè)海水人浸淡水含水層的現(xiàn)象，觀測(cè)地下水的污染情況等。巖土體中的孔隙水壓力的量測(cè)可以利用敞開(kāi)式測(cè)壓管(觀測(cè)井)或封閉式測(cè)壓計(jì)。壓水試驗(yàn)是測(cè)定巖土體滲透性特征最常用的一種測(cè)試方法。它是靠水柱自重或泵壓力將水壓人到鉆孔內(nèi)巖壁周圍的裂隙中，并以一定條件下單位時(shí)間內(nèi)的吸水量來(lái)表示巖土體的滲透性。

觀測(cè)井包括海水入侵和地下水質(zhì)污染，這是為了環(huán)境保護(hù)，環(huán)境保護(hù)就是保護(hù)人類自身的生存利益。自然環(huán)境的變遷，如沙漠化、水源斷缺，對(duì)森林的破壞，直接影響甚至毀滅了人類自身的生存環(huán)境。

測(cè)孔隙水壓力意義也很重要。在飽和土中總應(yīng)力由有效應(yīng)力和孔隙水壓力組成。在非飽和土中總應(yīng)力包括有效應(yīng)力、孔隙水壓力和孔隙氣壓力。孔隙水壓力/ 13

和孔隙氣壓力較難測(cè)準(zhǔn)，因而有效應(yīng)力原理的應(yīng)用就受到影響。有效應(yīng)力原理是土力學(xué)理論的重大發(fā)展，它反映r巖土工程強(qiáng)度的本質(zhì)。巖土工程計(jì)算中都有誤差，甚至誤差很大，原因當(dāng)然足多方面的，但最主要的原因有兩個(gè)：一個(gè)是材料力學(xué)、彈性力學(xué)中均勻、連續(xù)、各向同性的彈性體假定是近似的，不完全符合實(shí)際，另一個(gè)是計(jì)贊：參數(shù)洪差大，nf靠性差。能夠使計(jì)算參數(shù)測(cè)試提高可靠度，這是個(gè)重要問(wèn)題，足對(duì)崧土力學(xué)的貢獻(xiàn)。

巖體和土體的重要區(qū)別是巖體中有各種成因的節(jié)理、裂隙、甚至是裂縫，這些裂隙(縫)的存在嚴(yán)格地說(shuō)使巖體不成為連續(xù)體，這就從根本上動(dòng)搖了材料力學(xué)、彈性力學(xué)，也是巖土力學(xué)的根本假定，所以許多學(xué)者尤其對(duì)巖石(體)力學(xué)問(wèn)題，從損傷力學(xué)，甚至從斷裂力學(xué)角度去研究，就是承認(rèn)巖體不是，至少不是嚴(yán)格的連續(xù)體。但目前，從巖土力學(xué)與工程應(yīng)用方面講，還是材料力學(xué)、彈性力學(xué)基礎(chǔ)。巖體中的壓水、灌漿工程就是要堵塞裂隙、使巖體成連續(xù)體，至少成為近似地連續(xù)體，從根本上改善了巖性，改變了巖體工程測(cè)試的前提條件。也為測(cè)試巖體中界面的接觸應(yīng)力(壓力)、巖體(石)中應(yīng)力(包括構(gòu)造應(yīng)力即地應(yīng)力，工程荷載作用下的附加應(yīng)力)，這些測(cè)試都要求緊密接觸，接觸良好，只有這樣才能很好的地傳遞應(yīng)力，測(cè)試才能準(zhǔn)確。巖體內(nèi)部裂隙被封堵后，成了連續(xù)介質(zhì)，巖體(石)內(nèi)部埋設(shè)儀器、儀表后，所有變形、變位、應(yīng)變、位移才能測(cè)得準(zhǔn)，這就為反分析法提供了基礎(chǔ)條件。反分析法是測(cè)位移、形變、應(yīng)變，在此基礎(chǔ)上去作應(yīng)力、應(yīng)變參數(shù)分析，因?yàn)橛辛藨?yīng)力才有應(yīng)變，現(xiàn)在是測(cè)了應(yīng)變，再分析應(yīng)力，應(yīng)變參數(shù)，所以稱為反分析法。在數(shù)學(xué)物理方程中稱逆問(wèn)題。反分析法是一種既老又新的方法，比如西醫(yī)診病，先查問(wèn)癥狀，再分析病理，再用藥；中醫(yī)診病，先望、闖、問(wèn)、切，再分析病理，再用藥，這就是反分析，先查明果，后分析因。又比如測(cè)擋土墻位移、變形，再反演土的抗剪強(qiáng)度。又比如大家所熟知的本構(gòu)關(guān)系，也是反分析，先弄清各種影響因素的作用方向和規(guī)律，再通過(guò)演繹或歸納建立方程，然后再求解方程。

巖土的滲透性及測(cè)試應(yīng)用是廣泛的，如野外抽水、基坑降排水、管涌、流沙、地層液化、隔水帷幕、隧道及礦井滲漏水、橋墩圍堰、大壩基礎(chǔ)防滲、水下工程、農(nóng)田灌溉、地面沉降、環(huán)境工程如回灌等都與巖土的滲透性有關(guān)，都要進(jìn)行測(cè)試，有的在大學(xué)階段學(xué)過(guò)，有的在研究生階段工程地質(zhì)里學(xué)過(guò)。有的太專門(mén)化了，只/ 13

能約略提到，避免重復(fù)。

3.5、靜力觸探試驗(yàn)

靜力觸探試驗(yàn)(stati penetration test)，英文縮寫(xiě)CPT(cone penetration test)。靜力觸探是用千斤頂或落錘將一根細(xì)長(zhǎng)的金屬桿(直徑19～80mm)壓入或打人地下，用以測(cè)定任意深度處金屬桿的貫人阻力。將其結(jié)果繪成圖，橫坐標(biāo)表示貫人阻力，縱坐標(biāo)表示貫人深度，這是勘察方法——原位測(cè)試中的主要類型之一。

在20世紀(jì)初期的觸探儀是一個(gè)頂角為90。的圓錐，放在黏性土上并逐漸加荷，不斷貫人，貫人阻力隨著黏性土強(qiáng)度增大而增大。后來(lái)有了荷蘭圓錐靜力觸探試驗(yàn)，這種圓錐具有60°頂角和直徑：36mm，錐底而積10cm2。

3.6、動(dòng)力觸探試驗(yàn)

動(dòng)力觸探（DPT）和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)都是土工原位測(cè)試的主要方法，它們是利用一定的錘擊能量，將帶有探頭的探桿打人土中，按貫入的難易程度來(lái)評(píng)價(jià)土的性質(zhì)，得到經(jīng)驗(yàn)(統(tǒng)計(jì))公式。

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的力學(xué)機(jī)理：標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)（SPT)與動(dòng)力觸探試驗(yàn)在設(shè)備上的區(qū)別（重型動(dòng)力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)沒(méi)備大同小異）主要是探頭形式和結(jié)構(gòu)有差異，因而決定了各自的試驗(yàn)機(jī)理。標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)的探頭稱貫人器，是由鉆孔取土器轉(zhuǎn)化而來(lái)的開(kāi)口管狀空心探頭。在貫人過(guò)程中，整個(gè)貫人器對(duì)端部和周圍土體產(chǎn)生擠壓和剪切作用，同時(shí)由于貫人器是空心的，將有部分土體擠入，加之是在沖擊作用下工作，其工作細(xì)節(jié)和邊界條件非常復(fù)雜。20世紀(jì)50年代以來(lái)不斷有人探討標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)的力學(xué)機(jī)理，從理論研究方面講，可有三種理論：①動(dòng)力作用理論；②用極限平衡理論進(jìn)行研究；③用波動(dòng)理論進(jìn)行研究。

影響動(dòng)力觸探儀精度的因素：⑴人為使用因素：①落錘的高度控制和錘擊方法；②量測(cè)讀數(shù)精度；③觸探孔垂直程度和探桿長(zhǎng)度；④在鉆孔中進(jìn)行觸探時(shí)鉆孔的護(hù)壁和清孔情況。⑵設(shè)備本身的影響因素：①穿心錘的形狀和質(zhì)量；②探頭的形狀和大??；③觸探桿的截面尺寸、長(zhǎng)度和質(zhì)量；④導(dǎo)向錘座的構(gòu)造及尺寸。⑶土質(zhì)與工程環(huán)境：①土的性質(zhì)，如密度、含水量、顆粒結(jié)構(gòu)、壓縮性、超固結(jié)狀態(tài)、抗剪強(qiáng)度等；②觸探深度，包括觸探桿長(zhǎng)度和探桿側(cè)壁摩擦。觸探深度在12～15m以內(nèi)時(shí)，可忽略探桿側(cè)壁摩阻力，也不用泥漿護(hù)壁。探桿長(zhǎng)度有顯著影/ 13

響，對(duì)錘擊數(shù)需要修正；③地下水的影響。在粘性土中試驗(yàn)，地下水的影響大；在砂土中試驗(yàn)．地下水影響小。

3.7、巖石力學(xué)參數(shù)測(cè)定

巖石的力學(xué)性質(zhì)，巖石和巖體，無(wú)論是干燥的還是飽和的，在大多數(shù)工程荷載作用下，均表現(xiàn)為彈性體或近似彈性體。

巖石特別是巖體內(nèi)部，必然有節(jié)理、裂隙、結(jié)構(gòu)面、軟弱夾層等。這些結(jié)構(gòu)面、軟弱夾層，其物質(zhì)成分、微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)都比較復(fù)雜，其力學(xué)性質(zhì)可能屬于非線性彈性、彈塑性或粘彈性等。對(duì)于結(jié)構(gòu)面和軟弱夾層而言，它們含水情況是否飽和，作用力方向和結(jié)構(gòu)面、軟弱夾層的展布方向是垂直還是平行或者傾斜，影響很大、差異明顯、工程效果大不相同。由于巖石、巖體本構(gòu)關(guān)系的多樣性、復(fù)雜性及不確定性，這里只研究巖石、巖體作為彈性體、近似彈性體的情況。

3.8、軟巖及土的流變?cè)囼?yàn)

軟巖及土的流變性包括彈性后效、流動(dòng)、結(jié)構(gòu)面的閉合和滑移變形等。隨著巖土工程的發(fā)展，流變已成為工程實(shí)踐中常遇到的問(wèn)題，也是造成事故的主要因素之一。巖土體流動(dòng)變形呈現(xiàn)出了大量的、具有不同特征的流動(dòng)變形和破裂現(xiàn)象一，通過(guò)測(cè)試技術(shù)，研究這些現(xiàn)象便于了解巖土體變形程度、發(fā)生原因、發(fā)展趨勢(shì)及最終狀態(tài)，由此采取適時(shí)有效的工程對(duì)策。

3.8.1、軟巖的特征與流變特性

軟巖的基本特征是強(qiáng)度低，孔隙率高，重度小，滲水、吸水性好，易風(fēng)化，易崩解，具有顯著的膨脹性和明顯的時(shí)效特性。作為工程材料，其穩(wěn)定性差。由于巖體開(kāi)挖后出現(xiàn)持續(xù)變形，對(duì)于不穩(wěn)定巖石包括泥質(zhì)夾層節(jié)理弱面等，往往有流變性、粘彈性、粘彈塑性等。流變性又稱粘性(Viscosity)，是指物體受力變形過(guò)程與時(shí)間有關(guān)的變形性質(zhì)。軟巖流變的一個(gè)重要特征是其強(qiáng)度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。

軟巖的流變性包括彈性后效、流動(dòng)、結(jié)構(gòu)面的閉合和滑移變形。，彈性后效是一種延遲發(fā)生的彈性變形和彈性恢復(fù)。由于加荷剛繼瞬時(shí)的彈性變形產(chǎn)生之后，仍有部分變形隨時(shí)間增長(zhǎng)而產(chǎn)生，因?yàn)檫@部分變形屬于可恢復(fù)的，且在恢復(fù)時(shí)亦需要一定的時(shí)間，因此，這部分變形仍屬于彈性變形范疇，當(dāng)外力卸除后最/ 13

終不留下永久變形。流動(dòng)又可分為粘性流動(dòng)和塑性流動(dòng)，它是一種隨時(shí)間延續(xù)而發(fā)生的塑性變形（永久變形），其中粘性流動(dòng)足指在較小外力作用下發(fā)生的塑性變形（永久變形），塑性流動(dòng)是指外力達(dá)到屈服極限值后才開(kāi)始發(fā)生的塑性變形。閉合和滑移是巖體中結(jié)構(gòu)面的壓縮變形和結(jié)構(gòu)面問(wèn)的錯(cuò)動(dòng)，也屬塑性變形。

工程巖體流變性狀及其多樣性、易變性顯得比較復(fù)雜。不同成因類型的軟巖、不同結(jié)構(gòu)構(gòu)造的軟弱層，其流變性表現(xiàn)程度是不同的。花崗巖風(fēng)化形成的軟巖，流變變形一般較小，阻尼變形持續(xù)時(shí)間較短，變形很快趨向穩(wěn)定；泥質(zhì)砂巖變形增長(zhǎng)較快，變形量值也較大；粘土巖與頁(yè)巖以及軟弱夾層的流變特性非常明顯，故對(duì)其流變性進(jìn)行研究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

軟巖的流變規(guī)律是很復(fù)雜的，它和膨脹、崩解一樣給軟巖工程帶來(lái)極大的危害。地下洞室圍巖的失穩(wěn)往往是流變、膨脹和崩解的綜合效應(yīng)。很難區(qū)分何種效應(yīng)起主導(dǎo)作用。

軟巖的流變力學(xué)特性主要包括四方面：①蠕變，在恒定麻力的條件下，變形隨時(shí)間逐漸增長(zhǎng)的現(xiàn)象；②應(yīng)力松弛，當(dāng)應(yīng)變保持一定時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間逐漸減小的現(xiàn)象；③流動(dòng)特性，時(shí)間一定時(shí)，應(yīng)變速率與戊力大小的關(guān)系；④長(zhǎng)期強(qiáng)度，在長(zhǎng)期荷載持續(xù)作用下軟巖的強(qiáng)度。

3.9、巖土中的應(yīng)力測(cè)量

土體中的應(yīng)力測(cè)量通常采用壓力盒裝置（常用的有鋼弦式土壓力盒），測(cè)量時(shí)必須保證儀器埋設(shè)處的土體可以近似認(rèn)為是彈性均勻連續(xù)介質(zhì)。地應(yīng)力的研究和測(cè)試方法有：巖體表面應(yīng)力測(cè)量技術(shù)、淺鉆孔應(yīng)力解除技術(shù)、深鉆孔地應(yīng)力測(cè)量技術(shù)、水壓裂法地應(yīng)力測(cè)量技術(shù)和聲發(fā)射法地應(yīng)力測(cè)量技術(shù)等。

土中應(yīng)力測(cè)量分為兩種類型，一類是在界面處的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力，如基礎(chǔ)底面、擋土墻背處(包括深基坑支撐和土層的接觸面處)、地下洞室襯砌外側(cè)、樁端界面處、雙層地基界面處，深埋管道底部或外側(cè)，這些都是在兩種材料的界面處。另一類是在土體內(nèi)部，如地基內(nèi)部、邊坡體內(nèi)部，還有厚襯砌內(nèi)部、地下連續(xù)墻內(nèi)部（嚴(yán)格說(shuō)，后兩種情況不是土中應(yīng)力）。

測(cè)土中應(yīng)力有一個(gè)基本要求，這就是要求介質(zhì)是連續(xù)介質(zhì)，也就是說(shuō)儀器埋設(shè)處應(yīng)是連續(xù)介質(zhì)，而且儀器埋設(shè)處要有代表性。這就要求不論界面還是土體內(nèi)部，不應(yīng)該處于非均勻狀態(tài)或是有孔洞或有應(yīng)力集中現(xiàn)象。如在巖體中測(cè)試最好/ 13

通過(guò)灌漿填塞，封堵各式各樣、大大小小的裂隙，使之成為連續(xù)介質(zhì)，起碼近似于彈性連續(xù)介質(zhì)。在土體中測(cè)試時(shí)，要求通過(guò)手工操作使土體，至少使儀器埋設(shè)處成為彈性、均勻連續(xù)介質(zhì)。這才符合材料力學(xué)、彈性力學(xué)的基本假定，具備測(cè)試正確性的基本前提。

3.10、超聲波測(cè)試

聲波測(cè)試技術(shù)是一種現(xiàn)代物理技術(shù)，該技術(shù)主要是應(yīng)用聲學(xué)原理，采用聲電轉(zhuǎn)換技術(shù)，依據(jù)彈性波理論，利用波速這一參數(shù)，結(jié)合波幅、波頻、波形等特征，反映介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的力學(xué)特征，獲得工程地質(zhì)與室內(nèi)試樣的物理力學(xué)特性。

聲波測(cè)試技術(shù)是一種現(xiàn)代物理技術(shù)，主要是應(yīng)用聲學(xué)原理，采用聲電轉(zhuǎn)換技術(shù)，依據(jù)彈性波理論，利用波速這一參數(shù)，結(jié)合波幅、波頻、波形等特征，來(lái)反映介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的力學(xué)特征，獲得工程地質(zhì)與室內(nèi)試樣的物理力學(xué)特性。

聲波測(cè)試分室內(nèi)與室外兩種。室內(nèi)主要是測(cè)定巖土試樣的聲波波速，用來(lái)計(jì)算巖土試樣的物理力學(xué)參數(shù)；室外主要是在工程現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)原位測(cè)試，用彈性波波速來(lái)對(duì)地質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，尤其是巖體的完整性與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。概括起來(lái)，聲波測(cè)試技術(shù)可以解決以下幾方面的問(wèn)題：①巖石(土)試樣的物理力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定和估算，如動(dòng)彈性模量、泊松比等；②利用聲波參數(shù)結(jié)合地質(zhì)因素，對(duì)工程地質(zhì)進(jìn)行分類、分級(jí)；③利用聲波探測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)地下工程圍巖的穩(wěn)定性，包括圍巖松弛帶范圍的測(cè)定和圍巖穩(wěn)定性的定期觀測(cè)；④利用聲波測(cè)井技術(shù)，進(jìn)行工程地質(zhì)勘探鉆孔及孔間地質(zhì)剖面分層，確定風(fēng)化層厚度，為設(shè)計(jì)開(kāi)挖及處理提供依據(jù)；⑤巖體中存在缺陷，如構(gòu)造斷裂、巖溶洞穴的位置和走向及規(guī)模，張開(kāi)裂隙的延伸方向和長(zhǎng)度的探測(cè)；⑥工程巖體施工及加固效果的檢測(cè)，如爆破、噴錨支護(hù)、補(bǔ)強(qiáng)灌漿的質(zhì)量檢查等。

3.11、樁基檢測(cè)試驗(yàn)

樁是設(shè)置在地層中的豎直或傾斜的基礎(chǔ)支承構(gòu)件。樁基檢測(cè)的目的主要有兩個(gè)：第一個(gè)目的是為樁基的設(shè)計(jì)提供合理的依據(jù)。該目的是通過(guò)在建筑現(xiàn)場(chǎng)的試樁上進(jìn)行測(cè)試來(lái)實(shí)現(xiàn)的。第二個(gè)目的是檢驗(yàn)工程樁的施：[質(zhì)量，是否能夠滿足設(shè)計(jì)或建(構(gòu))筑物對(duì)樁基承載力的要求。該目的是通過(guò)對(duì)工程樁進(jìn)行抽樣測(cè)試來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

樁基檢測(cè)的目的主要有兩個(gè)：一是為樁基的設(shè)計(jì)提供合理的依據(jù)，該目的是/ 13

通過(guò)在建筑現(xiàn)場(chǎng)的試樁上實(shí)現(xiàn)的；二是檢驗(yàn)工程樁的施工質(zhì)量，是否能滿足設(shè)計(jì)或建(構(gòu))筑物對(duì)樁基承載能力的要求，該目的是通過(guò)對(duì)工程樁抽樣檢測(cè)來(lái)達(dá)到的。對(duì)樁基檢測(cè)的基本要求主要有兩項(xiàng)：一是樁的平面位置與幾何尺寸；二是樁的完整性與承載能力。主要介紹單樁的完整性與承載能力的檢測(cè)技術(shù)與方法。單樁承載力檢測(cè)內(nèi)容包括樁的垂直承載力、水平承載力與抗拔承載力，它取決于樁周(端)介質(zhì)對(duì)樁的支承阻力以及樁身材料的強(qiáng)度。單樁完整性反映了樁身截面尺寸變化、樁身材料密實(shí)度和連續(xù)性的綜合性指標(biāo)。檢測(cè)參數(shù)包括樁身鋼筋混凝土波速、密實(shí)度，樁身截面尺寸變化，樁身缺陷位置、缺陷形式、缺陷程度，推算樁長(zhǎng)及估算鋼筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)等。樁基檢測(cè)技術(shù)方法分靜載試驗(yàn)與動(dòng)測(cè)試驗(yàn)兩種。

3.12、地基動(dòng)力測(cè)試

在巖土工程中，巖土體受到動(dòng)力作用(地震、風(fēng)振、浪振、機(jī)器振動(dòng)以及爆炸爆破、高速流體和陸地高速重型運(yùn)載工具等所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力等)的情況是非常普遍的。巖土體在動(dòng)力作用下的反應(yīng)和動(dòng)力參數(shù)通過(guò)動(dòng)力測(cè)試獲得。常用的巖土體室內(nèi)動(dòng)力測(cè)試技術(shù)有：動(dòng)三軸試驗(yàn)、動(dòng)單剪試驗(yàn)、振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和共振桂試驗(yàn)。

土的動(dòng)力性質(zhì)是指其在各種動(dòng)力作用下直接或間接表現(xiàn)出來(lái)的某種反應(yīng)和效應(yīng)，從巖土工程觀點(diǎn)來(lái)看，動(dòng)力是指地震、風(fēng)振、浪振、機(jī)器(鍛錘、透平機(jī)、破碎機(jī)等)振動(dòng)，以及爆炸、爆破、高速流體通道和陸地重型高速運(yùn)載工具等所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力。可見(jiàn)，巖土體在各類土建工程中受到動(dòng)力作用的情況是極其普遍的。

土的動(dòng)力測(cè)試的目的分為三個(gè)方面：①土的基本動(dòng)力參數(shù)的測(cè)定，如動(dòng)彈性模量、動(dòng)剪切模量、泊松比、動(dòng)阻尼以及土體中波的傳播速度等；②土體的動(dòng)力反應(yīng)試驗(yàn)．如飽和低塑性土的振動(dòng)液化試驗(yàn)和衰減試驗(yàn)等；③土體結(jié)構(gòu)受振條件下的原型觀測(cè)，如各種動(dòng)力作用下土體振動(dòng)性狀的實(shí)際觀測(cè)等。就其測(cè)試條件又可分為四類：①室內(nèi)試驗(yàn)；②現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)；③原位試驗(yàn)；④原型觀測(cè)。

由于動(dòng)力試驗(yàn)條件的復(fù)雜性，通常一項(xiàng)動(dòng)力參數(shù)可以通過(guò)多種試驗(yàn)方法測(cè)求。所以在設(shè)計(jì)土的動(dòng)力試驗(yàn)或選用某項(xiàng)試驗(yàn)設(shè)備時(shí)．應(yīng)首先考慮試驗(yàn)條件的相似性和設(shè)備功能的多重性，以及試驗(yàn)成果的針對(duì)性。

動(dòng)三軸試驗(yàn)原理：動(dòng)三軸試驗(yàn)是從靜三軸試驗(yàn)發(fā)展而來(lái)的，通過(guò)對(duì)試樣施加/ 13

模擬的動(dòng)土應(yīng)力。同時(shí)測(cè)求試樣在承受動(dòng)荷載作用下所表現(xiàn)出的動(dòng)態(tài)反應(yīng)。這種反應(yīng)是多方面的，最基本和最主要的是動(dòng)應(yīng)力(或動(dòng)主應(yīng)力比)與相應(yīng)的動(dòng)應(yīng)變的關(guān)系和動(dòng)應(yīng)力與相應(yīng)的孔隙水壓力的變化關(guān)系。根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變及孔壓這三種指標(biāo)的相互關(guān)系，可以推求出土的各項(xiàng)動(dòng)彈性參數(shù)及粘彈性參數(shù)，以及土樣在模擬某種實(shí)際振動(dòng)的動(dòng)應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的性狀。

3.13、巖體強(qiáng)度試驗(yàn)

巖體是賦存于一定地質(zhì)環(huán)境中的復(fù)雜地質(zhì)體，通常由巖石(結(jié)構(gòu)體)和各種各樣的軟弱結(jié)構(gòu)面組合而成。因此，巖體強(qiáng)度不僅與組成巖體的巖石力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而且與這些軟弱結(jié)構(gòu)面的物質(zhì)組成、發(fā)育程度、組合類型及力學(xué)性質(zhì)等有著很大的聯(lián)系。許多工程實(shí)踐表明，結(jié)構(gòu)面的存在大大削弱了．巖體整體強(qiáng)度，導(dǎo)致巖體穩(wěn)定性降低。工程實(shí)踐需要以巖體為對(duì)象的室內(nèi)測(cè)試技術(shù)和原位測(cè)試技術(shù)來(lái)分析評(píng)價(jià)巖體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

3.14、非飽和土測(cè)試

相對(duì)于飽和土力學(xué)而言，非飽和土力學(xué)的研究進(jìn)展比較緩慢。制約其發(fā)展的因素主要有兩個(gè)：一是試驗(yàn)技術(shù)，迄今沒(méi)有定型設(shè)備；二是理論體系欠成熟。理論的發(fā)展離不開(kāi)試驗(yàn)對(duì)土的力學(xué)特性的揭示，因而測(cè)試技術(shù)對(duì)非飽和土力學(xué)發(fā)展的影響非常深遠(yuǎn)。

3.15、模型試驗(yàn)

盡管隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，巖土工程的分析計(jì)算取得了蠔足的進(jìn)步，但到目前為止，許多復(fù)雜的工程情況(如水工大壩、地基一結(jié)構(gòu)的相互作用等)，運(yùn)用現(xiàn)有的理論計(jì)算仍有很多困難，甚至無(wú)法計(jì)算，這時(shí)，模型試驗(yàn)就是一種非常有效的方法。模型試驗(yàn)要求模型材料、模型形狀及所受的荷載等必須按照一定的規(guī)律與原型的情況相似。

模型的相似原理：既然是模型試驗(yàn)，模型和原型之間，在幾何尺寸，材料、物理、力學(xué)特性方面是相似而不是相同。模型試驗(yàn)的相似理論是指模型上重現(xiàn)的物理現(xiàn)象應(yīng)與原型相似，即要求模型材料、模型形狀、所受荷載等均必須遵循一定的規(guī)律。這種模型試驗(yàn)，既要研究在正常荷載作用下結(jié)構(gòu)、巖體、地質(zhì)體的應(yīng)力及變形特性，又要研究超載情況下的變形和破壞特征，因而兼有線彈性應(yīng)力模/ 13

型和破壞模型的試驗(yàn)特點(diǎn)，因此它既要滿足結(jié)構(gòu)破壞型試驗(yàn)的相似關(guān)系，又要滿足地質(zhì)力學(xué)、巖體力學(xué)模型試驗(yàn)的相似關(guān)系。

概括而言，相似原理可表述如下：實(shí)體(原型)和模型為兩個(gè)系統(tǒng)，它們的幾何特征和各個(gè)對(duì)應(yīng)的物理量必須(然)互相成為一定的比例關(guān)系。這樣就可以試驗(yàn)測(cè)定模型系統(tǒng)的物理量，再按比例推求原型(實(shí)體)的相對(duì)應(yīng)的物理量。

考慮平面問(wèn)題時(shí)，物理量包括坐標(biāo)、體積力、邊界力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、彈性模量、泊松比等。

數(shù)值模擬：模型試驗(yàn)要制作模型或稱試件(樣)，要多作兒次、幾十次試驗(yàn)，就要作多個(gè)試件。模型試驗(yàn)復(fù)雜、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢(qián)，所以有的人就少作，甚至不作，這樣要得到足夠的、準(zhǔn)確的、可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)就不可能。有效的解決辦法是數(shù)值模擬。

以有限單元法為代表(有限條帶法、邊界冗法等)的方法稱為數(shù)值方法，這是目前最接近真值的近似方法。我們?cè)O(shè)定一個(gè)數(shù)值模型，單元?jiǎng)澐趾?，模型中的特殊?gòu)造損傷事先安置好．可設(shè)置特殊單元，各種荷載及加載條件、邊界條件設(shè)計(jì)好，只要編好計(jì)算程序，在計(jì)算機(jī)上很快或較快時(shí)間內(nèi)就可以得出結(jié)果，一目了然，再調(diào)數(shù)值，形成一個(gè)新的方案再計(jì)算，很快又得出一個(gè)結(jié)果，一個(gè)計(jì)算方案的計(jì)算結(jié)果就相當(dāng)于一個(gè)模型(試件)試驗(yàn)。用數(shù)值模擬米和模型試驗(yàn)相比較，數(shù)值模擬應(yīng)用越來(lái)越廣，當(dāng)然和有限單元法及電子計(jì)算機(jī)的大量使用分不開(kāi)。

3.16、測(cè)試數(shù)據(jù)的整理與分析

在巖土工程測(cè)試中必然會(huì)遇到大量的數(shù)據(jù)，因此巖土工程測(cè)試中的一項(xiàng)重要工作就是從大量的數(shù)據(jù)中取出有用的數(shù)據(jù)并得出結(jié)論或規(guī)律，用于指導(dǎo)工程實(shí)踐。

數(shù)據(jù)處理，在數(shù)理統(tǒng)計(jì)中，就是通過(guò)隨機(jī)變量的部分觀察值來(lái)推斷隨機(jī)變量的特性，例如分布規(guī)律和數(shù)字特征等。數(shù)理統(tǒng)計(jì)是具有廣泛應(yīng)用的一個(gè)數(shù)學(xué)分支，它以概率論為理論基礎(chǔ)，根據(jù)試驗(yàn)或觀察得到的數(shù)據(jù)，對(duì)研究對(duì)象的客觀規(guī)律作出合理的估計(jì)與判斷。/ 13

第五篇：巖土工程專題報(bào)告

巖土工程專題報(bào)告

一、巖土工程的內(nèi)涵

巖土工程是一門(mén)既古老又新近的專業(yè)技術(shù)。上古時(shí)代, 人類修道路、挖渠道、建居室，就與巖石和土打交道。近代工業(yè)化過(guò)程中，建廠房、開(kāi)礦山、修鐵路、興水利等土木工程實(shí)踐中，涉及到許多與巖土有關(guān)的問(wèn)題，如地基的承載能力、邊坡的穩(wěn)定、地下水的控制、巖土材料的利用等等。但巖土工程真正成為一門(mén)獨(dú)立的專業(yè)，則不到半個(gè)世紀(jì)，是歐美國(guó)家于20世紀(jì)60年代在土木工程實(shí)踐中建立起來(lái)的一種新的技術(shù)體制。傳人我國(guó)只二十幾年。

土木工程中涉及巖石、土、地下水的部分稱巖土工程。對(duì)巖土工程的定義有幾種不完全相同的表述：

《巖土工程基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)》定義為：“土木工程中涉及巖石和土的利用、處理和改良的科學(xué)技術(shù)?！敝袊?guó)大百科全書(shū)定義為：“土木工程的一個(gè)分支，以工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、土力學(xué)與基礎(chǔ)工程為理論基礎(chǔ)，涉及巖石和土的利用、整治和改造的一門(mén)技術(shù)科學(xué)。” 也有專家定義為：“土木工程的一個(gè)分支，研究巖土體（包括其中的水）作為支承體、荷載、介質(zhì)或材料，必要時(shí)對(duì)其改良或治理的一門(mén)工程技術(shù)。

二、巖土工程的研究方向

1.城市地下空間與地下工程：以城市地下空間為主體，研究地下空間開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中的各種環(huán)境巖土工程問(wèn)題，地下空間資源的合理利用策略，以及各類地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算方法和地下工程的施工技術(shù)（如淺埋暗挖、盾構(gòu)法、凍結(jié)法、降水排水法、沉管法、TBM法等）及其優(yōu)化措施等等。

2.邊坡與基坑工程：重點(diǎn)研究基坑開(kāi)挖（包括基坑降水）對(duì)鄰近既有建筑和環(huán)境的影響，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算理論和方法，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠度分析技術(shù)，邊坡穩(wěn)定分析理論以及新型支護(hù)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用等。

3.地基與基礎(chǔ)工程：重點(diǎn)開(kāi)展地基模型及其計(jì)算方法、參數(shù)研究，地基處理新技術(shù)、新方法和檢測(cè)技術(shù)的研究，建筑基礎(chǔ)（如柱下條形基礎(chǔ)、十字交叉基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)等）與上部結(jié)構(gòu)的共同作用機(jī)理和規(guī)律研究等。

三、巖土工程發(fā)展前景

巖土材料及其試驗(yàn)的特性決定了巖土工程學(xué)科的特殊性。巖土工程是一門(mén)應(yīng)用科學(xué)，在巖土工程分析時(shí)不僅需要運(yùn)用綜合理論知識(shí)、室內(nèi)外測(cè)成果、還需要應(yīng)用工程師的經(jīng)驗(yàn)，才能獲得滿意的結(jié)果。在展望巖土工程發(fā)展時(shí)不能不重視巖土工程學(xué)科的特殊性以及巖土工程問(wèn)題分析方法的特點(diǎn)。

土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的巖土工程問(wèn)題促進(jìn)了巖土工程學(xué)科的發(fā)展。例如在土木工程建設(shè)中最早遇到的是土體穩(wěn)定問(wèn)題。土力學(xué)理論上的最早貢獻(xiàn)是1773年庫(kù)倫建立了庫(kù)倫定律。隨后發(fā)展了Rankine(1857)理論和Fellenius(1926)圓弧滑動(dòng)

巖土工程專題報(bào)告

分析理論。為了分析軟粘土地基在荷載作用下沉降隨時(shí)間發(fā)展過(guò)程Terzaghi(1925)發(fā)展了一維固結(jié)理論?；仡櫸覈?guó)近50年以來(lái)巖土工程的發(fā)展，它是緊緊圍繞我國(guó)土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的巖土工程問(wèn)題而發(fā)展的。在改革開(kāi)放以前，巖土工程工作者較多的注意力集中在水利、鐵道和礦井工程建設(shè)中的巖土工程問(wèn)題，改革開(kāi)放后，隨著高層建筑、城市地下空間利用和高速公路的發(fā)展，巖土工程者的注意力較多的集中在建筑工程、市政工程和交通工程建設(shè)中的巖土工程問(wèn)題。土木工程功能化、城市立體化、交通高速化，以及改善綜合居往環(huán)境成為現(xiàn)代土木工程建設(shè)的特點(diǎn)。人口的增長(zhǎng)加速了城市發(fā)展，城市化的進(jìn)程促進(jìn)了大城市在數(shù)量和規(guī)模上的急劇發(fā)展。人們將不斷拓展新的生存空間，開(kāi)發(fā)地下空間，向海洋拓寬，修建跨海大橋、海底隧道和人工島，改造沙漠，修建高速公路和高速鐵路等。展望巖土工程的發(fā)展，不能離開(kāi)對(duì)我國(guó)現(xiàn)代土木工程建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)的分析。

一個(gè)學(xué)科的發(fā)展還受科技水平及相關(guān)學(xué)科發(fā)展的影響。二次大戰(zhàn)后，特別是在20世紀(jì)60年代以來(lái)，世界科技發(fā)展很快。電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算分析能力和測(cè)試能力的提高，使巖土工程計(jì)算機(jī)分析能力和室內(nèi)外測(cè)試技術(shù)得到提高和進(jìn)步?？茖W(xué)技術(shù)進(jìn)步還促使巖土工程新材料和新技術(shù)的產(chǎn)生。如近年來(lái)土工合成材料的迅速發(fā)展被稱為巖土工程的一次革命。現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的一個(gè)特點(diǎn)是學(xué)科間相互滲透，產(chǎn)生學(xué)科交叉并不斷出現(xiàn)新的學(xué)科，這種發(fā)展態(tài)勢(shì)也影響巖土工程的發(fā)展。

巖土工程是20世紀(jì)60年代末至70年代初，將土力學(xué)及基礎(chǔ)工程、工程地質(zhì)學(xué)、巖體力學(xué)三者逐漸結(jié)合為一體并應(yīng)用于土木工程實(shí)際而形成的新學(xué)科。巖土工程的發(fā)展將圍繞現(xiàn)代土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的巖土工程問(wèn)題并將融入其他學(xué)科取得的新成果。巖土工程涉及土木工程建設(shè)中巖石與土的利用、整治或改造，其基本問(wèn)題是巖體或土體的穩(wěn)定、變形和滲流問(wèn)題。筆者認(rèn)為下述12個(gè)方面是應(yīng)給予重視的研究領(lǐng)域，從中可展望21世紀(jì)巖土工程的發(fā)展。

四、巖土工程本構(gòu)模型的研究

在經(jīng)典土力學(xué)中沉降計(jì)算將土體視為彈性體，采用布西奈斯克公式求解附加應(yīng)力，而穩(wěn)定分析則將土體視為剛塑性體，采用極限平衡法分析。采用比較符合實(shí)際土體的應(yīng)力-應(yīng)變-強(qiáng)度(有時(shí)還包括時(shí)間)關(guān)系的本構(gòu)模型可以將變形計(jì)算和穩(wěn)定分析結(jié)合起來(lái)。自Roscoe與他的學(xué)生(1958～1963)創(chuàng)建劍橋模型至今，各國(guó)學(xué)者已發(fā)展了數(shù)百個(gè)本構(gòu)模型，但得到工程界普遍認(rèn)可的極少，嚴(yán)格地說(shuō)尚沒(méi)有。巖體的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系則更為復(fù)雜?？磥?lái)，企圖建立能反映各類巖土的、適用于各類巖土工程的理想本構(gòu)模型是困難的，或者說(shuō)是不可能的。因?yàn)閷?shí)際工程土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是很復(fù)雜的，具有非線性、彈性、塑性、粘性、剪脹性、各向異性等等，同時(shí)，應(yīng)力路徑、強(qiáng)度發(fā)揮度、以及巖土的狀態(tài)、組成、結(jié)構(gòu)、溫度等均對(duì)其有影響。

巖土工程專題報(bào)告

開(kāi)展巖土的本構(gòu)模型研究可以從兩個(gè)方向努力：一是努力建立用于解決實(shí)際工程問(wèn)題的實(shí)用模型；一是為了建立能進(jìn)一步反映某些巖土體應(yīng)力應(yīng)變特性的理論模型。理論模型包括各類彈性模型、彈塑性模型、粘彈性模型、粘彈塑性模型、內(nèi)時(shí)模型和損傷模型，以及結(jié)構(gòu)性模型等。它們應(yīng)能較好反映巖土的某種或幾種變形特性，是建立工程實(shí)用模型的基礎(chǔ)。工程實(shí)用模型應(yīng)是為某地區(qū)巖土、某類巖土工程問(wèn)題建立的本構(gòu)模型，它應(yīng)能反映這種情況下巖土體的主要性狀。用它進(jìn)行工程計(jì)算分析，可以獲得工程建設(shè)所需精度的滿意的分析結(jié)果。例如建立適用于基坑工程分析的上海粘土實(shí)用本構(gòu)模型、適用于沉降分析的上海粘土實(shí)用本構(gòu)模型，等等。筆者認(rèn)為研究建立多種工程實(shí)用模型可能是本構(gòu)模型研究的方向。

在以往本構(gòu)模型研究中不少學(xué)者只重視本構(gòu)方程的建立，而不重視模型參數(shù)測(cè)定和選用研究，也不重視本構(gòu)模型的驗(yàn)證工作。在以后的研究中特別要重視模型參數(shù)測(cè)定和選用，重視本構(gòu)模型驗(yàn)證以及推廣應(yīng)用研究。只有這樣，才能更好為工程建設(shè)服務(wù)。

五、巖土工程的數(shù)值模擬技術(shù)

雖然巖土工程計(jì)算機(jī)分析在大多數(shù)情況下只能給出定性分析結(jié)果，但巖土工程計(jì)算機(jī)分析對(duì)工程師決策是非常有意義的。開(kāi)展巖土工程問(wèn)題計(jì)算機(jī)分析研究是一個(gè)重要的研究方向。巖土工程問(wèn)題計(jì)算機(jī)分析范圍和領(lǐng)域很廣，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算分析領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)大。除前面已經(jīng)談到的本構(gòu)模型和不同介質(zhì)間相互作用和共同分析外，還包括各種數(shù)值計(jì)算方法，土坡穩(wěn)定分析，極限數(shù)值方法和概率數(shù)值方法，專家系統(tǒng)、AutoCAD技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在巖土工程中應(yīng)用，以及巖土工程反分析等方面。巖土工程計(jì)算機(jī)分析還包括動(dòng)力分析，特別是抗震分析。巖土工程計(jì)算機(jī)數(shù)值分析方法除常用的有限元法和有限差分法外，離散單元法(DEM)、拉格朗日元法(FLAC)，不連續(xù)變形分析方法(DDA)，流形元法(MEM)和半解析元法(SAEM)等也在巖土工程分析中得到應(yīng)用。

六、巖土工程的特殊問(wèn)題研究

展望巖土工程的發(fā)展，還要重視特殊巖土工程問(wèn)題的研究，如：庫(kù)區(qū)水位上升引起周圍山體邊坡穩(wěn)定問(wèn)題；越江越海地下隧道中巖土工程問(wèn)題；超高層建筑的超深基礎(chǔ)工程問(wèn)題；特大橋、跨海大橋超深基礎(chǔ)工程問(wèn)題；大規(guī)模地表和地下工程開(kāi)挖引起巖土體卸荷變形破壞問(wèn)題；等等。

巖土工程是一門(mén)應(yīng)用科學(xué)，是為工程建設(shè)服務(wù)的。工程建設(shè)中提出的問(wèn)題就是巖土工程應(yīng)該研究的課題。巖土工程學(xué)科發(fā)展方向與土木工程建設(shè)發(fā)展態(tài)勢(shì)密切相關(guān)。世界土木工程建設(shè)的熱點(diǎn)移向東亞、移向中國(guó)。中國(guó)地域遼闊，工程地質(zhì)復(fù)雜。中國(guó)土木工程建設(shè)的規(guī)模、持續(xù)發(fā)展的時(shí)間、工程建設(shè)中遇到的巖土工程技術(shù)問(wèn)題，都是其它國(guó)家不能相比的。這給我國(guó)巖土工程研究躋身世界一流并

巖土工程專題報(bào)告

逐步處于領(lǐng)先地位創(chuàng)造了很好的條件。展望21世紀(jì)巖土工程的發(fā)展，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，讓我們共同努力將中國(guó)巖土工程推向一個(gè)新水平。