工程地质及土力学

郑州大学现代远程教育《工程地质及土力学》课程学习指导书时刚编⏹课程内容与基本要求《工程地质及土力学》课程是土木工程专业（专升本）的专业基础课程，也是土木工程行业技术人员必备之专业技术理论。

本课程主要讲述矿物岩石的性质与鉴定，地质构造的类型与工程地质评价，第四纪沉积物、地下水的工程性质、自然地质作用与不良地质现象的工程地质问题，岩土工程勘察的基本知识，土的物理性质指标，土中水的渗流计算与分析，自重应力与附加应力的计算，土的压缩、固结性质与地基沉降量的计算，土的抗剪强度理论，土压力的类型与计算，地基承载力的计算方法，土坡的稳定性分析评价方法等内容。

通过本课程的学习，使学生能够了解岩石的成因、类型及其工程性质，能够识别与工程建设相关的地质构造、工程地质和水文地质现象，了解岩土工程勘查的基本知识；熟悉土的基本物理力学性质，掌握地基沉降、地基承载力、土压力、土坡稳定分析方法；使学生掌握土力学的基本原理，具有分析和解决一般工程地质问题的能力，为地基基础设计打下基础。

⏹课程学习进度与指导章节课程内容建议学时策略学习指导模块一* 岩石与地质构造5学时以课件学习为主重点理解地质构造相关知识模块二* 第四纪沉积物与土的物理性质6学时以课件学习为主，多做习题，重点掌握三相比例指标模块三地下水及其对建筑工程的影响4学时以课件学习为主，结合案例分析，重点掌握渗流破坏模块四自然地质作用及地质灾害2学时以课件学习为主，注意结合实际工程案例分析模块五岩土工程勘察1学时以课件学习为主，结合相关规范和勘察报告进行学习模块六* 土中的应力与地基沉降量计算6学时以课件学习为主，多做练习，重点掌握土的沉降计算理论模块七* 土的抗剪强度与土压力、土坡稳定分析5学时以课件学习为主，多做练习，重点掌握土的抗剪强度理论模块八地基承载力、地基设计与地基处理3学时以课件学习为主，结合规范，重点掌握地基承载力理论模块一岩石与地质构造一、学习目标通过本模块的学习，了解常见造岩矿物的物理性质；掌握岩石的分类、工程性质和常见岩石的鉴定特征；了解地质年代及其划分方法；掌握岩层的产状要素、岩层间的接触关系；掌握褶皱和断层的类型及工程地质评价；了解褶皱和断层的野外调查方法。

二、学习内容绪论：工程地质及土力学的概念、学习目的、学习意义；本课程的研究对象及其特点和学习方法。

第1章矿物与岩石：岩石与矿物的定义；矿物的形态特征；造岩矿物的物理性质及常见矿物的鉴别；岩石的分类；岩浆岩、沉积岩和变质岩的矿物成分、结构和构造特征；常见岩石的鉴定；岩石的物理性质、水理性质和力学性质。

第2章地质构造：地质作用与地质年代的定义；沉积岩和岩浆岩地质年代的确定方法；岩层产状三要素及量测、表示方法；地层的接触关系；褶皱构造、节理和断层的类型、特征、野外识别及其工程地质评价。

三、本章重点、难点本章重点：矿物的主要物理性质；常见岩石的鉴别方法（根据岩石结构和构造特征鉴别）；岩浆岩、沉积岩地质年代的确定；岩层产状的表示；地层接触关系；褶皱、断层类型及其特征；剪节理和张节理的区别。

本章难点：常见岩石的鉴别；岩浆岩、沉积岩地质年代的确定；褶皱、断层的识别。

四、建议学习策略本模块概念和定义较多，知识点较零散，建议在课件学习的基础上，查阅相关资料，丰富知识；通过多做自测题巩固本模块知识点；地质图的阅读应多加练习，并能与相应的知识点相结合。

模块二第四纪沉积物与土的物理性质一、学习目标通过本模块的学习，了解第四纪沉积物的成因，掌握几种常见第四纪沉积物的特征；了解软土、黄土等特殊性土的工程性质；掌握土的三相组成；熟练掌握土的三相比例指标及其换算方法；掌握无粘性土的密实度及黏性土的物理状态指标；熟悉地基岩土的分类体系及常用工程分类。

二、学习内容第3章第四纪地质及特殊性土：第四纪沉积土层的形成原因；常见第四纪沉积土层的特征及其工程性质；土的工程地质分类；软土、黄土、膨胀土等特殊性土的特征及其主要工程性质；黄土湿陷性和膨胀土的判定。

第7章地基土的物理性质：土的三相组成；土的颗粒级配及其试验方法；颗粒累积级配曲线的绘制及不均匀系数和曲率系数的定义；结合水和自由水的定义、分类及其性质；土的三相比例指标的定义，三相比例指标之间的换算；无粘性土的密实度及其测试方法；粘性土的稠度界限及其试验方法，塑性指数和液性指数的定义；地基岩土的工程分类体系及常用的工程分类。

三、本章重点、难点本章重点：常见第四纪沉积物的类型及其特征；特殊性土的主要工程性质；土颗粒级配的表示方法及相关指标；土的三相比例指标的定义及换算；粘性土的稠度界限及物理状态指标。

本章难点：土的三相比例指标的定义及其换算。

四、建议学习策略本模块知识点相对集中，便于掌握。

特殊性土的主要工程性质中，有较多定义，例如压缩性、渗透性、强度等，将在以后模块中介绍，该部分可等全部模块学习完毕后再重新温习巩固。

土的三相比例指标有9个指标，定义较多，建议在三相草图的基础加以理解和记忆，三相比例指标的换算需在课后多加练习。

土的工程分类体系，建议重点掌握《建筑地基基础设计规范》的分类体系。

本模块学习建议在课件学习基础上，适当通过课后习题、自测题等巩固。

模块三地下水及其对建筑工程的影响一、学习目标通过本模块的学习，了解地下水的物理化学性质；熟练掌握地下水的类型、主要特征，了解地下水的工程特性及其对建筑工程的影响，掌握土的渗透性的概念，理解达西定律及适用条件，掌握渗透系数的测定方法；了解渗流力及渗流破坏的类型及判别方法。

二、学习内容第4章地下水：地下水的基本概念；地下水的主要物理、化学性质，pH 值、硬度和总矿化度的定义；地下水的类型，包气带水、潜水、承压水的定义及其主要特征，孔隙水、裂隙水和岩溶水的一般特征；地下水对建筑工程的几种不良影响。

第8章土的渗透性与渗流：土的渗透性和渗流的定义；水头与水力坡降的概念；达西渗透定律及其适用条件；渗透系数的影响因素；渗透系数的常用测定方法，等水头渗透试验和变水头渗透试验的特点及适用条件；渗流力的概念及其计算；临界水力坡降的概念及计算；渗透破坏的类型，管涌和流土的判别方法。

三、本章重点、难点本章重点：地下水的pH值、总矿化度和硬度的概念；包气带水、潜水、承压水的概念及其工程特征；水力坡降的定义；达西定律及其适用条件；常水头和变水头渗透试验的特点；临界水力坡降的计算；管涌与流土的概念。

本章难点：达西定律的理解与应用；渗透破坏类型及其判别。

四、建议学习策略本模块概念相对较多，应注意对各概念的理解；地下水pH值、硬度等概念应注意与生活中的常识相结合；水头是地下水渗流的关键因素，对其概念的理解相对较困难，应结合案例计算重点理解水头的真正内涵。

流沙和管涌是渗透破坏的两种最常见类型，学习中应注意与实际工程案例相结合进行理解。

本模块学习建议在课件学习基础上，适当通过案例分析、习题计算来巩固本模块的知识。

模块四自然地质作用及地质灾害一、学习目标通过本模块的学习，掌握风化作用的定义及其类型；了解风化作用对岩石性质的影响；了解常暂时性地表流水的地质作用；了解河流的冲刷、搬运和沉积的地质作用，掌握下蚀和侧蚀作用的概念；掌握滑坡、泥石流和地震的概念，熟练掌握滑坡的治理措施、泥石流的形成条件；掌握地震震级和地震烈度的概念。

二、学习内容第5章自然地质作用及地质灾害：风化作用的概念、类型；风化作用对岩石的影响，岩石风化程度和风化带的划分，防止风化的措施；暂时性地表流水（片流、洪流）的地质作用，片流的淋滤和洗刷作用，洪流的冲刷作用及冲沟的形成过程；河流的冲刷、搬运、沉降的地质作用，下蚀和侧蚀的地质作用；河流阶地类型及成因。

滑坡的定义、形态及地貌特征，滑坡的形成条件、类型及其治理措施；泥石流的定义，泥石流的类型及其形成条件；地震的定义及类型，地震的相关术语，地震的震级与地震烈度的概念，工程常用的地震烈度类型。

三、本章重点、难点本章重点：风化作用及其类型；片流和洪流的地质作用；河流的下蚀和侧蚀作用；河流阶地类型；滑坡的防治措施；泥石流的形成条件；地震的震级与地震烈度的概念。

本章难点：下蚀和侧蚀的地质作用；河流阶地的形成过程；震级与地震烈度的联系与区别。

四、建议学习策略本模块知识点较集中，且有一定的理论内容，例如，下蚀、侧蚀的地质作用，河流阶地的形成，滑坡、泥石流的形成等，需要深入理解后掌握。

本模块讲述了实际工程或自然界的某些现象，在学习过程中，应注意在课件学习的基础上，学会用本模块的理论知识去理解和分析实际工程和生活中遇到的一些地质现象，例如，像甘肃舟曲泥石流灾害等，从而加深本模块知识点的巩固与掌握。

模块五岩土工程勘察一、学习目标通过本模块的学习，了解岩土工程勘察的目的、程序和任务，掌握岩土工程勘察的等级划分方法和勘察阶段划分，熟悉常用的地质测绘和工程地质勘察方法，了解岩土测试的一般项目，学会阅读和使用岩土工程勘察报告。

二、学习内容第6章岩土工程勘察：岩土工程勘察的概念、目的；工程重要性等级、场地复杂程度等级、地基复杂程度等级和岩土工程勘察的划分；工程地质勘察的阶段划分，可行性勘察、初勘、详勘的目的和要求；工程地质测绘的概念、基本原则及常用方法；工程地质勘探的常用方法，物探、坑探和钻探各自的优缺点及常用方法；岩土测试的分类、方法及优缺点。

三、本章重点、难点本章重点：岩土工程勘察等级的确定；工程地质勘察阶段的划分及各阶段的任务和要求；物探、坑探、槽探的特点。

本章难点：岩土工程勘察等级的确定。

四、建议学习策略本模块主要介绍工程地质勘察的等级、阶段、内容及勘察方法，除课件学习外，建议收集相关工程地质勘察报告，通过对勘察报告的阅读掌握和巩固本模块知识点。

岩土工程勘察等级的确定较复杂，需要根据工程重要性、场地和地基的复杂程度来进行分析，建议结合相关规范来理解和掌握。

模块六土中应力与地基沉降计算一、学习目标通过本模块的学习，掌握自重应力、附加应力的概念；熟练掌握自重应力的计算方法；掌握基底压力和附加压力的计算方法；熟悉不同荷载条件下附加应力的计算方法；熟练掌握土的压缩性指标的定义；熟练掌握地基最终沉降量计算的分层总和法，了解规范法的一般步骤；理解太沙基一维固结理论，熟练掌握固结度及沉降与时间关系问题的求解。

二、学习内容第9章地基中的应力计算：土中应力的类型；土的自重应力的概念及其计算方法；基底压力和附加压力的概念，基底压力的分布规律及其简化计算方法，基底压力的重分布，基底附加压力的计算；地基附加应力的概念，集中荷载和均布荷载作用下地基附加应力的计算方法；均布线荷载和条形荷载下附加应力的计算方法。

第10章地基变形计算：土的侧限压缩试验，压缩试验结果的表示，压缩性指标的定义，土的压缩性的评价；现场荷载试验方法，变形模型的定义；地基的最终沉降量计算分层总和法的计算原理、计算步骤，《建筑地基基础设计规范》的沉降量计算方法；沉积土层的应力历史，先期固结压力和超固结比的定义，土按应力历史的分类；渗透固结的定义，渗透固结理论的“水弹簧”模型；太沙基一维固结理论；固结度的定义及计算，地基沉降与时间的两类工程问题的求解。