工程地质与土力学

0绪论1

0?1工程地质与土力学的作用和任务1

0?1?1工程地质学的作用和任务1

0?1?2土力学的作用和任务2

0?2本课程的基本内容和学习要求3

0?2?1本课程的基本内容4

0?2?2本课程的学习要求4

0?3工程地质与土力学的发展概况4

1岩石及其工程地质性质6

1?1地壳与地质作用6

1?1?1地壳6

1?1?2地质作用7

1?2矿物8

1?2?1矿物与造岩矿物8

1?2?2矿物的形态9

1?2?3矿物的物理性质10

1?2?4主要造岩矿物的鉴定特征11

1?3岩石14

1?3?1岩浆岩14

1?3?2沉积岩18

1?3?3变质岩22

1?4岩石的工程地质性质指标24

1?4?1岩石的物理性质指标25

1?4?2岩石的主要力学性质指标26

1?4?3岩石的水理性质28

本章小结28

思考题29

2地质构造30

2?1地质年代30

2?1?1地层相对地质年代的确定30

2?1?2地层绝对年代的确定32

2?1?3地质年代表32

2?2岩层产状与地层接触关系33

2?2?1岩层产状分类34

2?2?2岩层产状要素34

2?2?3地层接触关系36

2?3褶皱构造38

2?3?1褶皱要素38

2?3?2褶皱的基本类型及特征39

2?3?3褶皱的形态分类39

2?3?4褶皱的野外识别40

2?3?5褶皱构造的工程地质评价40

2?4断裂构造41

2?4?1节理（裂隙）41

2?4?2断层43

2?4?3断裂构造的工程地质评价47

2?5地震48

2?5?1地震的成因类型49

2?5?2地震的震级与烈度49

2?5?3我国地震的分布及其特点50

2?5?4地震对水利工程的影响及防震措施51

本章小结51

思考题52

3自然地质作用53

3?1风化作用53

3?1?1风化作用的类型53

3?1?2岩石风化层的垂直分带55

3?1?3岩石风化的防治56

3?2地面水流地质作用56

3?2?1坡流地质作用56

3?2?2洪流地质作用57

3?2?3河流地质作用58

3?3岩溶62

3?3?1岩溶发育的基本条件63

3?3?2岩溶发育及基本分布规律64

3?3?3岩溶区的主要工程地质问题66

3?4与斜坡岩体稳定有关的地质作用66

3?4?1斜坡失稳破坏的类型67

3?4?2影响斜坡稳定的主要因素68

3?4?3斜坡变形破坏的防治69

本章小结72

思考题72

4地下水73

4?1地下水的基本概念73

4?1?1岩土空隙73

4?1?2含水层与隔水层75

4?2地下水的物理性质与化学成分75

4?2?1地下水的物理性质75

4?2?2地下水的化学成分76

4?3地下水的基本类型及主要特征78

4?3?1地下水按埋藏条件分类78

4?3?2地下水按含水层的空隙性质分类81

本章小结81

思考题81

5水工建筑物主要工程地质问题83

5?1坝的工程地质问题83

5?1?1坝基的稳定问题83

5?1?2坝区渗漏问题88

5?2水库的工程地质问题88

5?2?1水库渗漏问题88

5?2?2水库浸没问题89

5?2?3水库塌岸问题89

5?2?4水库淤积问题90

5?3引水建筑物的工程地质问题90

5?3?1渠道的工程地质问题90

5?3?2隧洞的工程地质问题91

本章小结93

思考题94

6土的物理性质与工程分类95

6?1土的成因95

6?1?1土的形成95

6?1?2土的成因类型96

6?2土的三相组成与结构99

6?2?1土的矿物颗粒99

6?2?2土中水102

6?2?3土中气体104

6?2?4土的结构及土的结构性104

6?3土的物理性质指标105

6?3?1实测指标106

6?3?2换算指标106

6?3?3土的物理性质指标间的换算108

6?4土的物理状态指标 110

6?4?1无黏性土的密实状态110

6?4?2黏性土的稠度111

6?5土的压实性113

6?5?1土的击实特征113

6?5?2填土击实质量控制115

6?6土的工程分类116

6?6?1水利部《土的工程分类标准（GB/T 50145―2007）分

类法116

6?6?2建设部（GB 50007―2011）分类法119

本章小结122

习题122

7土的渗透性124

7?1达西定律及其适用范围124

7?1?1渗流的概念124

7?1?2达西定律124

7?1?3达西定律的适用范围126

7?1?4渗透系数的测定方法126

7?2渗透力及渗透变形129

7?2?1渗透力129

7?2?2渗透变形的类型130

7?2?3渗透变形的临界水力坡降133

7?2?4渗透变形的防治134

本章小结136

习题137

8土中应力及地基变形计算138

8?1土的自重应力138

8?1?1均质土中的自重应力138

8?1?2成层土或有地下水时的自重应力139

8?1?3地下水位升降时的土中自重应力140

8?2基底压力141

8?2?1基底压力的分布规律141

8?2?2基底压力的简化计算142

8?2?3基底附加压力143

8?3地基中的附加应力143

8?3?1竖向集中力作用下地基中的附加应力143

8?3?2矩形基础地基中的附加应力144

8?3?3条形基础地基中的附加应力148

8?4土的压缩性152

8?4?1基本概念152

8?4?2侧限压缩试验与压缩性指标153

8?4?3土的受荷历史对压缩性的影响155

8?5地基最终沉降量计算156

8?5?1分层总和法计算地基最终沉降量156

8?5?2“规范法”计算地基最终沉降量159

8?5?3地基变形验算163

8?6地基沉降与时间的关系164

8?6?1饱和土的单向渗透固结模型165

8?6?2饱和土体的单向渗透固结理论165

本章小结168

习题169

9土的抗剪强度与地基承载力172

9?1土的抗剪强度与极限平衡条件172

9?1?1土的抗剪强度的基本概念172

9?1?2土的抗剪强度规律――库仑定律173

9?1?3土中一点的应力状态174

9?1?4土的极限平衡条件175

9?2土的抗剪强度指标的测定方法178

9?2?1直接剪切试验178

9?2?2三轴剪切试验179

9?2?3无侧限抗压强度试验181

9?2?4十字板剪切试验182

9?3地基承载力182

9?3?1地基的破坏型式与变形阶段183

9?3?2地基的临塑荷载与临界荷载184

9?3?3地基的极限荷载185

9?3?4根据《建筑地基基础设计规范》确定地基承载力特

征值190

本章小结192

习题193

10土压力195

10?1挡土墙上的土压力195

10?1?1土压力的类型195

10?1?2静止土压力计算196

10?2朗肯土压力理论197

10?2?1基本原理197

10?2?2主动土压力198

10?2?3被动土压力201

10?3库仑土压力理论202

10?3?1基本原理202

10?3?2主动土压力202

10?3?3被动土压力204

10?4挡土墙设计简介205

10?4?1挡土墙的类型205

10?4?2重力式挡土墙设计206

本章小结208

习题209

11浅基础设计与地基处理简介210

11?1浅基础设计简介210

11?1?1地基基础设计的基本规定210

11?1?2浅基础的类型212

11?1?3基础埋置深度的选择214

11?1?4基础底面尺寸的确定216

11?1?5无筋扩展基础设计220

11?1?6墙下钢筋混凝土条形基础设计223

11?1?7柱下钢筋混凝土独立基础设计225

11?2地基处理简介232

11?2?1地基处理概述232

11?2?2换填垫层法234

11?2?3强夯法236

11?2?4砂石桩法238

11?2?5排水固结法239

11?2?6深层搅拌桩法240

11?2?7高压喷射注浆法241

11?2?8特殊土地基及其处理242

本章小结244

思考题与习题244

12水利水电工程地质勘察246

12?1工程地质勘察阶段的划分246

12?1?1规划阶段工程地质勘察246

12?1?2可行性研究阶段工程地质勘察247

12?1?3初步设计阶段工程地质勘察248

12?1?4技施设计阶段工程地质勘察248

12?2工程地质测绘249

12?2?1路线测绘法250

12?2?2地质点测绘法250

12?2?3野外实测地质剖面250

12?3工程地质勘探251

12?3?1坑探251

12?3?2钻探252

12?3?3物探252

12?4工程地质试验及长期观测253

12?4?1工程地质试验253

12?4?2长期观测工作253

12?5工程地质勘察报告253

12?5?1规划阶段工程地质勘察报告254

12?5?2可行性研究阶段工程地质勘察报告254

12?5?3初步设计阶段工程地质勘察报告255

12?5?4工程地质勘察报告主要附件255

12?5?5水库及坝址区工程地质图的阅读与分析256

本章小结259

思考题260

参考文献261

《高职高专水利类规划教材：工程地质与土力学》为全国高职高专水利水电建筑工程、水利工程施工技术与水利工程等水利类专业规划教材。全书共分12章，包括岩石及其工程地质性质、地质构造、自然地质作用、地下水、水工建筑物主要工程地质问题、土的物理性质与工程分类、土的渗透性、土中应力及地基变形计算、土的抗剪强度与地基承载力、土压力、浅基础设计与地基处理简介、水利水电工程地质勘察。每章正文之前有本章提要，每章正文之后有本章小结和习题。
本教材的编写得到中央财政项目的支持,突出了当前职业教育关于课程改革的新理念,增强了应用性和实用性。本书参照我国现行的《水利水电工程地质勘察规范》（GB 50487—2008）和《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）及其他有关新规范、新规程和新标准编写，内容精炼，实用性强。本书除用作高职高专水利水电建筑工程、水利工程施工技术与水利工程专业的课程教材外，也可供从事水利行业工程勘察、设计和施工人员参考。