一、基本理论部分
1、前言部分
岩土工程的概念1）土木工程的一个分支，一门技术性边缘学科；2）以水文地质学、工程地质学、岩体力学、土力学、材料力学、弹行力学、塑性力学、断裂力学、结构力学、建筑材料、钢筋混凝土结构学、地基基础工程学和力学试验分析等为理论与技术基础；3）解决与岩土体有关的工程技术问题，服务于工程建设和使用过程中的勘察与论证、设计与施工（监理）、监测与检测、营运维护与病害处理、加固与更新等。
建立的历史背景（1）国际背景二战后重建，（2）国内背景1）人口增加、耕地减少；
2）各种工程规模越来越大；3）可选择场地地质条件变得复杂；4）因岩土工程工作不到位造成的工程事故占总事故的70％以上；5）技术经济发展的需要。
特点工作对象的复杂性；工作成果的不可预见性；工作失误的难以弥补性；工作失误的严重性。
研究的对象（土体及岩体）
内容1)土地利用的可行性研究；2）工程勘察设计；3）地基基础方案经济技术比较；4）地基、边坡与隧道围岩的利用与处理；5）海岸场地评价及方案设计；6）环境工程； 7）地基土改良；8）监测和检测；9）工程抗震及地震工程等。
岩土工程的服务领域1）工业与民用建筑和市政工程；2）交通运输工程；3）水利水电与能源工程；4）环境保护与地质灾害防治；5）其它。
2、岩土工程勘察部分
基本任务场地稳定性评价：对各类建筑物适宜性的技术论证；弄清场地地层结构及各岩土层单元的工程性状参数；弄清施工过程中可能存在的问题；地基加固方案和基础形式的建议与论证；弄清或预测环境变化对场地及建筑物的影响，反过来建筑对环境的影响，即相互作用特征论证；已有土木工程安全性评价；病害工程加固处理方案论证；指导岩土工程长期观测。
基本前提 主管部门批文；规划或设计部门的任务书。
工作程序：资料搜集，现场工程地质测绘，弄清工程地质条件及问题；结合场地条件及工程特点分析，弄清存在的岩土工程问题；采用必要的勘探测试手段进行勘测，获得岩土体技术参数；岩土体最佳技术参数的估计；对特定的岩土工程问题作出分析论证和评价，为设计提出建设及整治方案；施工中，岩土工程条件的复检，必要时对设计变更提出建议；工程运营过程中的长期观测。
勘察工作重要性分级（三个级，由工程、场地、地基决定），1)分级考虑的因素：(1)工程安全等级：一级、二级和三级。(2)场地复杂程度：一级、二级和三级。(3)地基复杂程度：一级、二级和三级。2)勘察等级:一级岩土工程勘察：结构复杂、荷载大、要求特殊等。二级岩土工程勘察：常规结构、标准基础形式。三级岩土工程勘察：小型简单结构。
勘察阶段（4个，可研、初步、详细或技术设计、施工），1)选址勘察（又叫可行性研究勘察）：场地稳定性及适宜性问题。2)初步设计勘察：地层分布、岩土特征，不良岩土工程问题（布局）、基础类型等问题。3)详勘：参数问题4)施工勘察：符合性问题
勘察工作及步骤（6个方面，制定计划、地质测绘、勘探、测试及试验、观测和场地地基评价，得出结论。）1）勘察工作设计（即勘察大纲）：2)工程地质测绘与调查调查方法有：①穿越法；②追索法；③综合法及布点法3)勘探工作包括掘探、钻探、触探和物探4)测试：变形测试、强度测试和承载力测试等5)长期观测：变形位移及应变，应力及压力观测等6)岩土工程分析评价与成果报告
3、岩土体工程性质
1）土体：（1）特性：颗粒性、松散性、孔隙性、含水性、变形性（变形模量、压缩模量）、强弱性（抗剪强度）；（2）决定土体工程性质的因素:1.土的粒径组成；2,土的密实度；3.土的稠度，用IL来表示；4.粘性土的结构性；5.应力历史；（3）土体分类：粘性土与非粘性土；细粒土（砂质粉土、粘质粉土、粘性土、粉质粘土、粘土）、中粒土（砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂）和粗粒土（漂石或块石、卵石或碎石和圆砾及角砾）。
2）岩体：岩石、结构弱面与岩体（1）形成（形成的复杂性、久远性、成份多样性、结构的复杂性）；（2）特性：块体性、裂隙性、松动性、含水性、变形性、强弱性；（3）岩体组成：岩石+各种结构弱面的复杂组合。（4）岩体环境：水环境、热环境、应力环境和扰动环境。（5）岩石特性：变形性（初始模量、切线模量、割线模量）及强弱性（屈服强度、峰值强度、残余强度）；压力效应。（6）结构面特性：张开性（形态、宽度、充填（物质成分、充填形式或类型、充填度，胶结度及型式），变形性（法向及切向刚度），强弱性（抗剪强度）。（7）岩体特性：变形性（变形模量、弹性模量）和强弱性（屈服强度、峰值强度、残余强度）；压力效应。岩体与岩石强度的关系
（8）影响岩体工程稳定性或安全因素：地温环境、地下水环境（物理作用：加速岩体物理风化和软化岩土，工程性质变差。化学作用：加速岩体风化和劣化。力学作用：改变岩体内部应力状态，降低岩体整体工程性质。)天然地应力环境（地质构造形迹及大地构造分析法, 现场实测法：如解除法、恢复法、水压致裂法, 室内测试法：如Kaiser效应法、岩石变形曲线分析法 , 室内模拟法：如物理模拟、数值模拟计算）（9）岩体质量评价：因素(岩石特性RQD、结构弱面特性、结构弱面与岩石块体的组合特征-裂隙度及切割度)（10）岩体的工程分类（级）：普通分级，行业分级，工程类别分类（边坡、隧道）；考虑的主要因素：岩石、岩体结构即完整性、地下水
二、基本问题部分
1、地基工程
1）土体地基：
（1）一般土体地基：变形（变形模量、回弹模量、反应模量）和承载力（极限承载力、承载力标准值、承载力特征值）；
（2）影响地基土变形及强度的因素（土层土体类型、状态、含水性、级配及密实情况、基底深度宽度形状倾斜等）
（3）特殊土质地基：黄土地基（湿陷性）、红粘土地基（湿胀性和收缩性）、膨胀土地基（湿胀性和收缩性）；软弱土地基（处理方法：1密实法：振冲及夯压等,2置换法：换填等3复合地基法：4加筋法：5灌浆法：）
2）岩体地基：
（1）破坏特征（关键是结构弱面）、变形与承载力、岩体地基加固（排水、加固结构弱面）。
（2）山区与丘陵地区岩体地基（斜坡地基场地稳定性、斜坡地基场地环境安全性、不均匀变形问题、丘陵及山区地基处治与加固）。
2、深基坑工程
1）深基坑特点与土压力特点（1类似于边坡但具有空间性，周围环境复杂，失稳后果严重，2开挖基坑前为静止土压力；开挖的过程，土压力变为动态的主动土压力和被动土压力；3土压力的分布形态复杂，受支护形式、支护结构变形特征及土层分布和特性有关；4支护设计计算按一般极限状态理论；5实际计算时，常将土压力简化为梯形和三角形，采用三角形分布的形式较多一些。）
2）深基坑支护结构类型（重力与非重力式，连续型与非连续型,）弯曲结构包括：板桩挡墙和排桩挡墙；自立式水泥土挡墙；地下连续墙；组合式挡墙；沉井。 ）
3）深基坑排水（轻型密集井点法和深井井点法）。渗透系数中等的地区：轻型井点法和喷射井点法，渗透系数小的地区：电渗井点法 渗透系数大的地区：深井井点法
成都地区常用深井井点法。
4）高层建筑地基问题：
（1）特点和要求：1垂直荷载大，为准静荷载，要求地基有足够的承载力；2水平荷载巨大，包括风荷载和地震荷载，为随机性动荷载，要求建筑物基础基底和周围能够提供足够的反作用力来平衡水平荷载；3对地基不均匀沉降变形非常敏感，容易出现倾斜现象，一旦出现倾斜基底应力不均匀，这样就可能进入恶性循环过程；要求地基沉降变形均匀； 4对地基土的地震响应特性也非常敏感，要求测试与确定。
（垂直荷载大，相比水平荷载更突出、对地基变形和地震响应更为敏感，抗浮问题）
（2）基础特点及类型（整体性强，（1）加大基础埋置深度；一般要求基础埋深为建筑物总高度的1/12~1/8。（2）基础与地面以上建筑整体连接，并且基础结构更强；3）采用不同基础型式：箱型基础、桩-箱基础、筏型基础、桩-筏基础、桩-箱基础、锚杆-筏型基础）
5）山区建筑地基问题
（1）特点：地基变形及承载力明显不均、侧向变形影响地基变形和承载力。其安全受周围环境条件制约。（1）建筑物的安全与地基基础以外的场地有关（2）建筑物的安全与地基基础以外的周围边坡或斜坡稳定有关（3）建筑物安全与其位于的沟道有无泥石流灾害（4）建筑物所在场地附近（建筑物之上）陡涯是否有崩塌的危险（5）地基往往不均匀，其不均匀沉降变形和（或）侧向变形包括蠕滑变形对建筑物安全构成长期威胁（6）山区自然和工程洞穴威胁着建筑物的安全。
（2）解决措施：安全评估，回避与防护，观测。（1）勘察论证时对场地稳定及周围的安全性进行评估、评价和深入的论证；（2）论证结果若有安全隐患，则论证是采取调整选址位置，还是采取防护或治理措施；（3）将基础置于坚固地层中，或者适当削弱坚硬地基，强化相对软弱地基。（4）有针对性的加强建筑物结构（5）对建筑场地、周围环境、地基和建筑物进行长期监测或观测，以便出现异常现象及时长期处理措施。
3、边坡工程
1）土质边坡：
（1）勘察；土质边坡勘察的重点：土层分布及界面形态；土层成因；地下水及地表水特征；岩土体饱水力学参数；软弱土层分布形态。
（2）土质边坡破坏形式；塔落；旋转滑动；平移滑动；复合滑动；
（3）加固措施：土质边坡的支护方法：1。护坡：对于稳定土坡应进行保护，方法包括：帖坡；植草；抹（或喷）砼层；排水；覆盖。2. 支挡：对于可能的破坏面浅，可用挡土墙或者桩进行支挡。包括：挡土墙（重力式挡土墙，半重力式及悬臂（扶臂式）挡土墙，其它挡土墙：锚杆挡土墙，锚定板挡土墙，加筋挡土墙）3.锚固：较陡的土质可考虑用锚杆或锚索加固。
2）岩质边坡：
（1）勘察的重点：地层结构及产状；节理等软弱结构面空间形态及状态，以及与坡面关系；地下水特征；软弱面的物理力学参数
（2）破坏形式；平面滑动，包括单个平面和多个平面构成的折状滑面；空间平面滑动（折面）滑动；弧形面滑动；掉落；倾倒变形拉裂崩塌
（3）加固重点加固分四个方面：挡：用于破碎的或强风化的岩质边坡或滑动面缓；支：用于存在崩塌可能的陡峻坚硬或较坚硬边坡；锚：用于整体稳定的边坡防护，滑面陡浅及滑床岩体坚硬的治理，锚有锚索及锚杆。抗：利用抗剪及抗弯结构抵抗其变形或滑动。
（4）边坡防护措施：包括：抹面：包括局部抹面及全面抹面；锚喷：包括单独喷浆及锚固加喷浆；帖坡：片石、条石干砌或浆砌帖坡；拦截
4、滑坡及其治理
1）勘察：
（1）目的（4个，环境、规模、危害性、参数）1.了解滑坡形成的地质环境条件及水文与水文地质条件；2.了解滑坡规模；3.弄清滑坡的危害性；4.为滑坡的治理方案及设计提供有关参数。
（2）勘察方法与手段（5个，测绘、物探、钻探取样、试验和观测）；1.地面地质调查及测绘（解决范围、规模、机理）；2.物探（初步解决厚度）及坑槽探、以及动探；3.钻探取样（确定滑坡厚度及滑面与滑带物质）；4.试验（确定滑体结构及滑带物质物理力学特性）；5.观测（确定滑坡性态、参数反分析）。
（3）内容（8个，范围及规模、地质条件、形态及结构、形成机理及控制因素，评价参数，评价分析、支护力、支护方案及经济论证）。1.滑坡范围及规模；2.滑坡形成的地质条件（地形、岩性、构造、水文及水文地质条件）3.滑坡厚度及滑带位置与空间形态、滑坡结构4.滑坡形成机理及控制滑坡的因素（地形、地表水及工程活动）5.滑带力学参数；6.滑坡稳定现状评价分析7.保证滑坡整体稳定所需支持力（剩余下滑力）；8.滑坡治理方案及其经济性论证。
2）滑坡治理原则及措施：
（1）原则 包括：1.因地制宜：根据滑坡特性，采取有效措施。2.经济最优；3.技术方案及参数得当；4.以防为主“对症下药”；5.彻底根治，预防后患；6.充分利用岩土体的承载能力。
（2）治理途径 包括：1.终止及减轻诱发滑坡的外部条件（截流排水、防止工程活动对滑坡的影响）2.改善滑坡体及滑带物质力学性能及结构；3.采用人工结构直接阻止滑坡的发展，保持其稳定。
（3）治理措施 包括：回避；截流及排水：卸荷减载；滑坡表面防护；改善滑坡体结构及滑带土力学性质，增强滑体整体性、提高滑带物质力学参数；采取工程结构进行支挡或锚固。
3）监测
1）必要性 包括：对滑坡勘察认识的局限性；滑坡环境及诱发因素的复杂性及可变性；滑坡治理的经济性问题
2）目的 包括: 掌握滑动的现状及发展趋势；为是否治理或进一步加固提供依据；预测其灾害性和为减灾措施实施提供依据。
3）内容 包括: 滑动位移动态；地下水的活动情况；滑体差异变形位移观测。
5、地下工程
1）概述 地下工程是地下空间（洞室）及其有关开发与利用方面的人类工程活动。地下空间的总称按传统概念称为地下洞室。地下空间的利用可以减少地面土地的占用，并且具有隐蔽性。
（1）概念：
围岩：指的是隧道周围一定范围内，对洞身的稳定有影响的岩(土)体。
原岩：
围岩应力：周围岩体作用于隧道和地下洞室衬砌或支护上的荷载，也称地层压力。
围岩压力：洞室开挖后，围岩将产生变形或松动塌落，对支护结构产生压力
塑性区：
塑性区半径及形状：
围岩抗力系数：
（2）地下工程分类：（使用功能 : 军用地下工程；交通地下工程；城市地下设施；矿业地下采掘空间；地下仓库；地下厂房；地下民用设施（商场、旅馆等）。空间形态 ：管状：如交通地下工程，水利水电地下工程，市政工程等；群管状：地下核废料储存库，冷冻库及油库和地下厂房等；准椭球状。断面形状: 圆形或椭圆形；直墙圆拱顶形；曲墙圆拱顶形；矩形或梯形。周围介质: 岩体地下洞室；土体地下洞室。埋深: H/B≥2.5为深埋地下洞室；H/B＜2.5为浅埋地下洞室。）
（3）地下工程需要解决的问题：地下涌水及渗水，围岩大变形，围岩稳定性，围岩时效变形，支护结构的耐久性及腐蚀性。
（4）地下工程场址选择考虑的因素：使用功能及用途；地层特性及地质构造；场址天然地应力条件及地下水特征；施工方法及开挖对邻近建筑物的影响；洞轴线及洞口位置的选择。
2）圆形地下硐室围岩应力：
（1）原始地应力侧压力系数为1时，洞周切向应力最大并且均为压应力，法向应力为零，离洞壁足够远应力逐渐过渡到原始地应力状态，围岩应力分布是极对称的。
（2）原始地应力侧压力系数不为1时，洞周切向应力一般最大，法向应力为零，离洞壁足够远应力逐渐过渡到原始地应力相应方向的状态，围岩应力分布是轴对称的。当侧压力系数介于1/3至3时洞壁切向应力为压应力，当侧压力系数小于1/3或大于3时洞壁切向应力为拉应力。（3）围岩应力超过其屈服强度时会产生塑性变形，应力集中带会向内部转移。
3）椭圆形地下硐室围岩应力：洞壁周边法向应力为零，切向应力的大小及是否“正负”除与原始地应力大小和侧压力系数有关外，与硐室的轴比有关。当椭圆形硐室某一方向的半轴与另一方向半轴之比与其相应方向的地应力比时，洞周切向应力处处相等（轴变论）。
4）矩形硐室围岩应力：角点压应力明显集中，直边中点附近可能出现拉应力。应力分布是轴对称的。
5）硐室围岩压力：围岩压力类型 包括有形变围岩压力；松动围岩压力；冲击压力；隧道失稳或过大变形作用于衬砌结构上的力，完整坚硬围岩变形较大对衬砌结构的压力就小。形变围岩压力计算方法有：弹塑性理论计算，松动围岩压力计算方法有：（1）太沙基柱体模型计算法；（2）普氏压力拱计算法；（3）浅埋隧洞楔形体塌落模型计算法。
6）地下硐室支护原理：提供法向应力，减小应力差，提高围岩强度，使其稳定。
7）锚杆的三个作用：悬吊、挤压加固和组合梁。
8）岩爆的概念：坚硬围岩在高地应力下其围岩应力超过其强度，突然产生脆性爆裂，释放出的能量使破裂岩片抛射的现象。下载本文
