工程地质基础知识
工程地质学知识点
第一章绪论1、概念（1）、工程地质学研究人类工程活动与地质环境之间相互制约的关系，以便科学评估，合理利用，有效改进和妥善保护地质环境的科学。
（2）、工程地质条件指工程建筑物所在地区与工程建筑有关的地质环境各项因素的综合。
（3）、工程地质问题工程建筑条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。
（4）、岩土工程土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程。
2、简述人类活动与地质环境的关系（1）地质环境对人类活动的制约①影响工程活动的安全②影响工程建筑的稳定性和正常使用（2）人类活动对地质环境的制约（工程活动破坏地质环境）（3）工程活动与地质环境之间的相互制约人类开采矿产会对地质环境造成破坏，形成各类地质灾害。
地质环境影响人类工程活动，比如工程建设必须作地下水保护论证、渗漏评价、地质灾害危险性评估、压覆矿产调查等等3、工程地质条件主要包括哪些？①岩土类型及性质（地层岩性与性质）②地质构造（断层、褶皱、节理等）③地形地貌（平原、丘陵、山区等）④水文地质（地下水成因、埋藏、动态、成分等）⑤不良地质现象（滑坡、岩溶、泥石流等）⑥天然建筑材料（砂砾、石块等）4.工程地质问题主要包括哪些？①区域稳定性问题②地基稳定性问题③斜坡稳定性问题④围岩稳定性问题5.工程地质学的研究内容和任务是什么？（1）区域稳定性研究与评价一由内力地质作用引起的断裂活动，地震对工程建设地区稳定性的影响（2）地基稳定性研究与评价一指地基的牢固，坚实性（3）环境影响评价一指人类活动对环境造成的影响总的来说就是研究工程建设与地质环境的相互制约关系，促使矛盾转化和解决，既保证工程安全，经济，正常使用，又合理开发和利用地质条件6.说明工程地质在土木工程建设中的作用。
建筑场地工程地质条件的优劣直接影响到工程的设计方案类型，施工工期的长短和工程投资的大小，影响基础建设7•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？对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象，如崩塌，滑坡，泥石流等；它们既影响场地稳定性，也对地基基础、边坡工程、地下洞室等具体工程的安全、经济和正常使用不利。
工程地质学知识点
⼯程地质学知识点第1章1.什么是⼯程地质条件？什么是⼯程地质问题？（p2图1-2重要）由于地质因素对⼯程建筑的利⽤和改造有影响，因⽽把这些地质因素综合称为⼯程地质条件，以明确地质条件与⼯程有关。
建筑场地及其邻近地区的地形地貌、地层岩性、地质构造、⽔⽂地质、⾃然地质作⽤与现象等都是⼯程地质条件所包含的因素。
⼯程地质问题包括建筑物基础的不均匀沉降问题、粘⼟层在基岩⾯上的稳定问题、沙页岩层向坡外倾⾓为30度⼩于基岩⾯的倾⾓⽽导致⾬后向基岩⾯⽅向滑移造成基岩滑坡2.岩⽯和矿物在⼀定得地质条件下，由⼀种或⼏种矿物⾃然组合⽽成的矿物集合体称为岩⽯；按成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三⼤类。
存在于地壳中的具有⼀定化学成分和物理性质的⾃然元素和化合物称为矿物，常见的造岩矿物有⽯英（SiO2）、正长⽯（KAlSi3O8）、⽅解⽯（CaCO3）。
⽯灰岩的主要成分⽅解⽯；花岗岩的主要成分长⽯、⽯英、云母。
矿物的光学性质：颜⾊、条痕、光泽、透明度3. 结构是指组成岩⽯的矿物的结晶程度、晶粒的⼤⼩、形状及其相互结合的情况（⽣成环境）。
构造是指矿物在岩⽯中的组合⽅式和空间分布情况（反映地质作⽤）。
第2章1.解理、断⼝：矿物受打击后能沿⼀定⽅向裂开成光滑平⾯的性质，成为解理。
裂开的光滑平⾯称为解理⾯。
不具⽅向性的不规则破裂⾯，称为断⼝。
解理分类按出现⽅向的数⽬分为：⼀个⽅向的解理（云母），两个⽅向的解理（长⽯），三个⽅向的解理（⽅解⽯）；按解理的完全程度分：极完全解理（云母），完全解理（⽅解⽯），中等解理（正长⽯），不完全解理（磷灰⽯）。
2.地质年代：地球发展的时间段落。
岩层的地质年代有两种，绝对地质年代和相对地质年代。
绝对地质年代是指组成地壳的岩层从形成到现在有多少“年”。
它能说明岩层形成的确切时间，但不能反映岩层形成的地质过程。
相对地质年代能说明岩层形成的先后顺序及其相对的新⽼关系。
3.沉积岩相对地质年代的确定⽅法：1）地层对⽐法：上新下⽼；2）地层接触关系法：不整合⾯下⽼上新；3）岩性对⽐法；4）古⽣物化⽯法4.岩浆岩相对地质年代的确定⽅法：1）侵⼊接触2）沉积接触第3章1.地质构造：构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形迹。
工程地质简单的知识点总结
第三章矿物和岩石的概念矿物：是地壳中的元素在各种地质作用下，由一种或几种元素结合而成的天然单质或化合物。
岩石：天然产出的由一种或多种矿物按一定规律组成的自然集合体。
造岩矿物、原生矿物、此生矿物的概念和主要类型造岩矿物：组成岩石的矿物，如正长石、斜长石，黑、白云母，辉石，角闪石，橄榄石，绿泥石，滑石，高岭石，石英，方解石，白云石，石膏，黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿等等。
原生矿物：由岩浆冷凝生成，如石英、长石、辉石、角闪石、云母、橄榄石、石榴石等。
次生矿物：由原生矿物经风化作用直接生成，如高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等；或在水溶液中析出生成，如方解石、石膏、白云石等。
矿物的物理性质形状：指矿物的外表形状。
结晶体大都呈规则的几何形状，非结晶体则呈不规则的形状。
颜色：是矿物对不同波长可见光吸收程度的不同反映。
它是指矿物新鲜外表呈现的颜色，取决于矿物的化学成分及其所含的杂质。
按成色原因，有自色〔矿物固有的颜色〕、他色〔矿物混入了某些杂质所引起的，与矿物本身性质无关〕、假色〔矿物内部裂隙或外表的氧化薄膜对光的折射、散射所引起的〕之分。
条痕：是指矿物粉末的颜色，通常使用粗瓷板摩擦时留下的痕迹，它可消除假色，减弱他色，是一种鉴别不透明矿物的主要标志，适用于深色矿物。
光泽：矿物外表反射光线的能力。
根据所有矿物平滑外表反射光的强弱，分为：金属光泽〔方铅矿、不锈钢〕、半金属光泽〔磁铁矿、未磨光的铁器外表〕、非金属光泽〔石英、滑石〕；非金属光泽按矿物外表性质与矿物集合体的结合方式不同又可划分为：金刚光泽〔钻石、金刚石〕、玻璃光泽〔石英晶体外表〕、油脂光泽〔石英断口〕、珍珠光泽〔白云母薄片〕、丝绢光泽〔石棉、绢云母〕、土状光泽〔高岭石、铝土矿〕。
硬度：矿物抵抗外力刻化、研磨的能力。
摩氏硬度解理：矿物晶体在外力作用下沿一定方向发生破裂并裂成光滑平面的性质，光滑的平面称为解理面。
如受外力作用，在任意方向破裂并呈各种凹凸不平的断面，则这样的断面称为断口。
工程地质学知识点
工程地质学知识点1.地质调查和勘探：工程地质学的基础是对地质条件进行准确和详细的调查和勘探。
地质调查包括地貌调查、地层调查、构造调查等，用于确定地质结构、岩性和地层等地质情况。
2.地质工程地质勘察：地质工程地质勘察是为了解地下地质情况、获得工程设计和施工所需的地质资料而进行的工作。
包括地质资料的收集、分析、解释和报告等。
3.岩土力学：岩土力学是研究岩土材料变形和破坏的力学性质和变形规律，对于工程地质学至关重要。
岩土力学的主要内容包括岩土材料的物理力学性质、应力应变关系、强度和破坏准则等。
4.岩土工程：岩土工程是研究土地和岩石的工程性质、问题和处理方法，它是工程地质学的一个重要分支学科。
主要研究岩土工程材料的性质、施工技术、工程设计和施工控制等。
5.地下水和水文地质：地下水是地质工程中一个重要的因素，对工程建设和稳定性有重要影响。
水文地质研究地下水运动、分布、水位、水质等地下水问题，为工程建设提供地下水环境的合理利用和保护措施。
6.坡体工程：坡体是指地表坡地上层土层的局部或整体塌陷或滑动变形。
坡体工程是为了防治坡体滑坡和塌陷而进行的一系列工程措施，包括防护、加固、治理等。
7.地震工程：地震工程是研究地震对工程建设和结构物的影响，并提出相应的抗震设计和防护措施的学科。
地震工程需要进行地震活动的预测、震源机制研究、地震动力学分析等。
8.岩土动力学：岩土动力学是研究由于地震、爆炸、地下水流等自然或人工因素引起的岩土体的动力响应和破坏机制的学科。
岩土动力学主要包括岩土动力特性、地震响应分析、地震波在岩土体中的传播和衰减等。
9.岩土工程设计：岩土工程设计是基于地质调查和勘察的工程地质资料，制定合理的岩土工程方案和设计参数的过程。
设计过程中要考虑地质条件、岩土性质、荷载特征、施工工艺等因素。
10.工程地质灾害：工程地质灾害包括地质灾害对工程建设或已建工程产生的破坏、危害和影响等。
主要包括地质滑坡、地面沉降、地裂缝、地震等。
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工程地质概论
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4）河床冲淤 平原河道在弯曲处产生的冲淤情况。
5）岸坡失稳 河岸或海岸等在建筑物影响下所产生的滑 动现象。
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崩塌
平移滑动
旋转滑动
流滑
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5 地下水
地下水 埋藏和运移在地表以下岩土层空隙 中的水。 1) 地下水的埋藏类型 透水层、隔水层和含水层。
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上层滞水 积聚在局部隔水层上的水。 范围小，雨水补给，季节性明显， 水位变化幅度较大； 减弱地基强度，寒冷地区易引起道 路的冻胀和翻浆。
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断裂构造 岩体受力断裂，使原有的连续完整 性遭受破坏形成断裂构造。 节理（Joint） 沿断裂面两侧的岩层未发生位移或 仅有微笑错动的断裂构造。
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断层（Fault） 发生相对位移的断裂构造。 组成部分 上盘、下盘和断层面。 断层分类 正断层； 逆断层； 平移（推）断层。
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工层带。 断层规模越大，断层带越宽，破 坏程度越严重。 断层形成的年代越新，则断层的 活动可能性越大。活动性的断层 带常潜伏着发生地震的可能。 工程设计原则上应避免将建筑物放 在断层带上，尤其姚注意避开近 期活动的断层带。
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4.2 断 层 断层是指岩层受力断开后，断裂面两侧岩层沿断 裂面有明显相对位移时的断裂构造。断层规模相 差很大。大的断层延伸数百公里甚至上千公里。 有的断层以切穿了地壳岩石圈，有的则发育在地 表浅层。断层是一种重要的地质构造，对工程建 筑的稳定性起着重要作用。地震与活动性断层有 关，隧道中大多数的坍方、涌水均与断层有关。 （一）断层要素 为阐明断层的空间分布状态和断层两侧岩层的运 动特征，将断层各组成部分赋予一定名称，称为 断层要素。
四、断裂构造
岩层受构造运动作用，当所受的构造应力超过岩 石强度时，岩石的连续完整性遭到破坏，产生断 裂，称为断裂构造。按照断裂后两侧岩层沿断裂 面有无明显的相对位移，分节理和断层两类型。 断裂构造在岩体中又称结构面。
4.1 节理
节理是指岩层受力断开后，断面两侧沿断裂面 没有明显的相对位移时的断裂构造。节理的断裂 面称为节理面，节理分布普遍，几乎所有岩层中 都有节理发育。节理的延伸范围变化较大，由几 厘米到几十米等。节理面在空间的状态称为节理 状态，其定义和测量方法与岩层面产状类似。节 理常把岩层分割成形状不同，大小不等的岩块， 小块岩石的强度与包含节理的岩体的强度明显不 同。岩石边坡稳定和隧道洞顶坍塌往往与节理有 关。
二、岩层及岩层产状
2.1 岩层
岩层指由同一岩性组成，有两个平行或近于平行的界 面所限制的层状岩石。
水平岩层、倾 斜岩层和直立 岩层。
水平岩层 指岩层倾角为0 °的岩层。绝对水平 的岩层很少见，习惯上将倾角小于5 °的岩层都 称为平岩层，又称水平构造。水平岩层一般出现 在构造运动轻微的地区或大范围内均匀水平岩层 中。新岩层总是位于老岩层之上。见图1 （a）
工程地质学基础
（2）工程地质学的主要任务 工程地质研究的基本任务，可归结为三方面： A．区域稳定性研究与评价，是指由内力地质作用引起的断裂
活动，地震对工程建设地区稳定性的影响； B．地基稳定性研究与评价，是指地基的牢固、坚实性； C．环境影响评价，是指人类工程活动对环境造成的影响。
工程地质学的具体任务是：ห้องสมุดไป่ตู้A．评价工程地质条件，阐明地上和地下建筑工程兴建和运行 的有利和不利因素，选定建筑场地和适宜的建筑型式，保证规划、 设计、施工、使用、维修顺利进行； B．从地质条件与工程建筑相互作用的角度出发，论证和预测 有关工程地质问题发生的可能性、发生的规模和发展趋势； C．提出及建议改善、防治或利用有关工程地质条件的措施、 加固岩土体和防治地下水的方案； D．研究岩体、土体分类和分区及区域性特点； E．研究人类工程活动与地质环境之间的相互作用与影响。
C．水文地质条件：重要的工程地质因素，包括地下水的成因、 埋藏、分布、动态和化学成分等；
D．地表地质作用：是现代地表地质作用的反映，与建筑区地 形、气候、岩性、构造、地下水和地表水作用密切相关，主要包括 滑坡、崩塌、岩溶、泥石流、风沙移动、河流冲刷与沉积等等，对 评价建筑物的稳定性和预测工程地质条件的变化意义重大；
（3）工程地质学的研究方法 工程地质学的研究对象是复杂的地质体，所以其研究方法应是
地质分析法与力学分析法、工程类比法与实验法等的密切结合，即 通常所说的定性分析与定量分析相结合的综合研究方法。
要查明建筑区工程地质条件的形成和发展，以及它在工程建筑
物作用下的发展变化，首先必须以地质学和自然历史的观点分析研 究周围其它自然因素和条件，了解在历史过程中对它的影响和制约 程度，从而才有可能认识它形成的原因和预测其发展趋势和变化， 这就是地质分析法。在阐明主要工程地质问题形成机制的基础上， 建立模型进行计算和预测，例如地基稳定性分析，地面沉降量计算， 地震液化可能性计算等，这就属于力学分析法。当地质条件十分复 杂时，可根据条件类似地区已有资料对研究区的问题进行定量预测， 即采用类比法进行评价。采用定量分析方法论证地质问题时都需要 采用实验测试方法，即通过室内或野外现场试验，取得所需要的岩 土的物理性质、水理性质、力学性质数据，通过长期观测地质现象 的发展速度也是常用的试验方法。
工程地质知识点总结
1、工程地质问题：工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾或问题。
场地工程地质条件不同、建筑物内容不同，所出现的工程地质问题也各不相同.如房屋工程：地基承载力、沉降、基坑边坡变形等；矿山开采:边坡稳定性、基坑突水、矿坑稳定等；水利水电工程：渗透变形、水库渗漏、斜坡稳定性、坝体抗滑稳定性等;地下工程：围岩稳定性、地应力、突水等。
2、工程地质条件：与工程建筑物有关的地质条件的综合。
包括:岩土类型及其工程性质;地质构造；地形地貌；水文地质；工程动力地质作用；天然建筑材料六大类.3、工程地质学:是一门研究与工程建设有关的地质问题，为工程建设服务的地质学科。
它是地质学的分支学科，属于应用地质学的范畴。
狭义：工程地质学基础、工程地质勘察学、区域工程地质学。
广义:狭义、土质学、土力学、岩石力学。
3、研究对象：与工程有关的地质环境4、活断层基本特征：①活断层是深大断裂复活运动的产物②活断层具有继承性和反复性③活断层的活动方式有粘滑型断层和蠕滑型断层两种④活断层的类型有正断层、逆断层和走滑行断层。
5、活断层的地质、地貌和水文地质标志:⑴地质上，只要是见到第四系中、晚期的沉积物被错断，均视断层为活断层。
⑵地貌上,①不同地貌单元突然相接，或两边沉积物厚度显著差别例如，隆起山区与断陷盆地突然相接。
一次错动量大的活断层，沿线分布断层三角面、断层崖、陡坎、垭口、“V型谷”等②地貌单元的分解和异常例如,河流阶地、山脊、水系、夷平面、坡洪积扇等地貌单元由于活断层作用,使其产生错断、分解。
活断层作用使正常发育的地貌系统出现异常形态或特殊地貌景观。
如断层带一侧,河流的同步肘状拐弯、宽窄变异，断层下降盘一侧线状排列的洪积群、泥石流、滑坡、串珠状洼地等。
⑶水文地质上，由于断层带构造物质松散，容易形成强导水带，因而活断层带一线分布泉水、温泉，出现植被发育现象。
也由于活断层为深大断裂，深循环水将导致水的化学异常。
对古代建筑物破坏、错断、掩埋等情况调查，可以帮助判断活断层当时的错距等情况。
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工程地质概论
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工程地质概论
1、加荷标准
1 ）第一级荷载（包括设备重）直接近开挖试坑所 卸除的土重，与其相应的沉降量不计； 2 ）第二级荷载以后，每级荷载增量；对较松软的 土可采用10～25kPa，对较硬密的土则用50kPa。 3）加荷等级不应少于8级。最大加载量不应少于荷 载设计值的两倍。
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工程地质概论
2、载荷试验的观测标准 每级加载后，按间隔10、10、10、15、 15min，以后为每隔半小时读一次沉降，当连 续两小时内，每小时的沉降量小于0.lmm时， 则认为已趋稳定，可加下一级荷载；
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工程地质概论
3、终止加载标准
1）承压板周围的土有明显的侧向挤出（砂土） 或发生裂纹（粘性土和粉土）； 2）沉降s急骤增大，荷载-沉降（p-s）曲线出现 陡降段； 3）在某一荷载下，24小时内沉降速率不能达到 稳定标准； 4）s/b≥0.06（b为承压板宽度或直径）。 满足终止加载前三种情况之一时，其对应的前 一级荷载定为极限荷载。
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工程地质概论
土的e-p 曲线改绘成半对数压缩曲线e-logp曲线时 ，它的后段接近直线
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2、土的压缩指数
表达式：
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工程地质概论
3.压缩模量(侧限压缩模量) 定义：土在完全侧限条件下的竖向附加压应力与相 应的应变增量之比值。 根据e-p曲线，可以求算压缩性指标压缩模量。土 的压缩模量可根据下式计算：
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(二)土的压缩指标 1、压缩系数 压缩性不同的土，其 e-p曲线的形状是不一样的 。曲线愈陡，说明随着压力的增加，土孔隙比的 减小愈显著，因而土的压缩性愈高，所以，曲线 上任一点的切线斜率a就表示了相应于压力p作用 下土的压缩性：
de a dp
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1 e1 p ES H a H1
件下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。
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工程地质概论
三、土的变形模量 定义：土在无侧限条件下的竖向附加压应力与相应的 应变增量之比值。 (一)以载荷试验测定土的变形模量 地基土载荷试验是工程地质勘察工作中的一项原 位测试。试验前先在现场试坑中竖立 载荷架，使施 加的荷载通过承压板(或称压板)传到地层中去，以便 测试岩、土的力学性质， 包括测定地基变形横量， 地基承载力以及研究土的湿陷性质等。 图2-31所示两种千斤顶型式的载荷架，其构造一 般由加荷稳压装置，反力装置及观测装置三部分组成 。
d s、0、w 0 －分别为土粒的相对密度、土样 的初始 密度和初始含水量。
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工程地质概论
因此，只要测定土样在各级压力作用下的稳 定压缩量后，就可按上式算出相应的孔隙比e， 从而绘制土的压缩曲线。 压缩曲线可按两种方式绘制，一种是采用普 通直角座标绘制的曲线，另一种的横座标则取的 常用对数取值，即采用半对数直角座标纸绘制成 曲线。
H0 ( H 0 s) H Vs A A A 1 e0 1 e 1 e
s e e0 (1 e0 ) H0
H 0 －土样的初始高度；
e0 －土样的初始孔隙比。
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s －外压力p 作用下土样压缩至稳定的变形量；
工程地质概论
d s (1 w0 ) w e0 1 0
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工程地质概论
计算地基沉降量时，必须取得土的压缩性指标， 在一般工程中，常用土样完全侧限条件的室内压缩试 验来测定土的压缩性指标 。 二、压缩实验和压缩性指标（完全侧限条件） (一)、压缩试验和压缩曲线
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为求土样压缩稳定后的孔隙比，利用受压前后土 粒体积不变和土样横截面积不变的两个条件，得出受 压前后土粒体积(见图2—25)：
2 2 1 1 2 K 0 1
E0 Es
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第二节 应力历史与土的压缩性的关系
一、土的回弹曲线和再压缩曲线
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工程地质概论
二、先期固结压力 土在历史上所经受过的最大的竖向有效应 力 三、超固结比 土的先期固结压力和现在所受压力的比值
第五章 土的压缩性和地基沉降
土的压缩性 5.2 应力历史与土的压缩性的关系 5.3 地基沉降的计算方法 5.4 地基沉降与时间的关系
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第一节 土的压缩性
一、基本概念 1、土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特 性。 2、变形的原因：土中孔隙体积的减小。 3、土的固结：土的压缩随时间而增长的过程。 在荷载作用下，透水性大的饱和无粘性土 ，其压缩过程在短时间内就可以结束。相 反地，粘性土的透水性低，饱和粘性土中 的水分只能慢慢排出，因此其压缩稳定所 需的时间要比砂土长得多。对于饱和粘性 土，土的固结问题是十分重要的。
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(二)变形模量与压缩模量的关系 如前所述，土的变形模量是土体在无侧限条件下的 应力与应变的比值；而土的压缩模量则是土体在完全 侧限条件下的应力与应变的比值。两者在理论上是完 全可以互换算的。
2 2 E0 ES 1 ES 1 2 K0 1
工程地质概论
为了方便土的压缩性可用图中割线的斜率表示
e e1 e2 a tan p p2 p1
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工程地质概论
土的压缩性的评定
1~2 ＜ 1~2
0.1MPa时，属低压缩性土；
0.1≤ 1~ 2 ＜0.5MPa 时，属中压缩性土； ≥0.5MPa时，属高压缩性土。 《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002) 第 4.2.5条。