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1、工程地质学,第一章 绪论 第二章 岩石的成因类型及其工程地质特征 第三章 地质构造及其对工程的影响 第四章 土的工程性质与分类 第五章 地下水 第六章 不良地质现象的工程地质问题 第七章 工程地质原位测试 第八章 工程地质勘察,绪论,几个定义 工程地质学的基本任务 工程地质学的学科、研究内容及研究方法 工程地质学的发展历史 工程地质学的发展趋势,返回,几个定义,工程地质学 地质环境 工程地质条件 工程地质问题,返回,工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学，它以地学学科的理论为基础，应用数学、力学的知识与成就和工程学科的技术与方法来解决与工程规划、设计、施
2、工和运营有关的地质问题。,工程地质学的定义,工程地质学是将地质学的原理运用于解决工程地基稳定性问题的一门学问。工程地质学通过工程地质调查、勘察和研究建筑场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、岩土体工程特性、水文地质和地表地质作用现象等工程地质条件，预测和论证有关工程地质问题发生的可能性并采取必要防治措施以确保建筑物的安全、稳定和正常运行。,工程地质学的定义,返回,地质环境的定义,地质环境广泛的含义可理解为人类生存与活动进程中地壳表层的地形、地貌、岩土、水、地层构造、矿产资源、地壳稳定性等自然因素的总称。,地质环境对工程建设场地的选择和建筑物结构类型及施工方法的确定，起着决定性的影响。 水利水电工
3、程坝址、坝型及其它水工建筑物的选择；铁路、桥梁、隧道的选线和施工；软土地基上修建高层建筑地基基础方案的确定等，无一不与工程建设地区的地质环境有着密切的关系。 如：在坚硬岩基上，常可采用重力坝或重力拱坝方案；在河流两岸岩性坚硬均一，弹性模量高，常可采用拱坝方案；在坚硬岩基上如当地建筑土石料来源丰富，亦可采用土石坝方案。在软岩或松软土基上，常可采用柔性的土石坝。在淤泥质软基上修建高层建筑，常可采用桩基或人工加固地基，或者采用对不均匀沉降适应性较大的箱式基础及在建筑结构上采用工程加固措施等。,地质环境不良，一方面可能因需要采取地基处理措施而提高工程的造价；一方面可能会影响工程建筑的稳定、安全和正常使
4、用。 世界上大坝破坏和失事的事例中，至少有一半是由地质条件不良而引起的。,返回,在工程地质学中，对人类工程活动的地质环境常用工程地质条件来描述。 工程地质条件是一个综合性概念，可理解为与工程建筑有关的地质条件的总称。 一般认为，它包括工程建设地区的：岩土工程地质性质；地形地貌；地质构造；水文地质条件；物理地质现象; 地质物理环境（地应力及地热等）；天然建筑材料等七个方面的因素。,工程地质条件的定义,物理地质现象：或称为自然地质现象，是指由内外动力地质作用在地壳表层引起的一系列地质现象，如滑坡、崩塌、岩溶、泥石流、地震、岩体风化、冲沟等现象。 这些现象对工程建筑物的稳定、安全、经济和正常使用影响
5、很大。因此常列为工程地质条件的一个重要因素。实际上，当物理地质现象造成大规模的或区域性的岩土体失稳或破坏而对工程建筑物造成严重的威胁时，工程地区的物理地质现象已不仅属于“条件”，而应作为工程地质问题来研究。 工程地质现象（或作用）：指由于人类工程活动所产生的地质条件的变化，引起的地质现象。,工程地质条件因地而异，千变万化 平原地区与山区的工程地质条件就差异很大。 在平原地区，一般土层较厚，且简单和均匀。建筑物一般均匀沉降，当建筑物发生较大的沉降量时，只要建筑物荷重不超过地基土层的承载能力，地基仍是稳定的，不会导致建筑物的灾难性破坏。但若建筑物的荷重大大超出土层的承载能力，则地基将会破坏，土体从
6、基础下挤出，建筑物的安全就受到威胁。 因此，在平原地区，对于工程地质的任务来说，须查明土层的分布、厚度、均匀性和其物理力学性质以及地下水等的工程地质条件，并评估地基承载能力和建筑物沉降量以及土体被挤出的可能性,对于山区的建筑场址，地质条件就比较复杂。对于图示情形，将出现三个问题： （1）建筑物基础的不均匀沉降问题，将导致建筑物倾斜或开裂； （2）粘土层在基岩面上的稳定问题； （3）基岩滑坡问题。,因此，除了研究上述平原地区所必须的地质条件和评估地基的承载能力和变形外，尚需勘察清楚建筑物场址四周的地质环境，例如有否会造成影响建筑物稳定的滑坡、崩塌、岩土体的深部滑移、断层、溶洞等的有害地质现象。要
7、对这些有害地质现象进行研究分析，提出评价和治理的意见，以确保建筑物在地质上的稳定。,返回,在不同地区、不同工程类型、不同设计阶段解决不同问题时，上述各方面的重要性并不是等同的，而是有主有次。其中岩土的工程地质性质和地质构造往往起主导作用。但在某些情况下，地形地貌或水文地质条件也可能是首要因素。 工程地质条件所包括的各方面因素是相互联系、相互制约的。因此，在解决工程建设中的地质问题时，应该对各方面因素综合分析论证。,工程地质问题的定义,人类工程活动和自然地质作用会改变地质环境，影响工程地质条件的变化。当工程地质条件不能满足工程建筑上稳定、安全的要求时，亦即工程地质条件与工程建筑之间存在矛盾时，就
8、称为存在工程地质问题。 工程地质问题与工程建筑的类型和规模有着密切的关系。各类工程建筑，由于其结构类型和工作方式不同，存在着各种各样的工程地质问题。,工业与民用建筑常遇到的工程地质问题是地基的变形、强度和稳定问题。 铁路、道路工程常遇到的有路基边坡、隧洞围岩和桥墩桥台的稳定问题、道路的冻胀问题； 地下建筑工程常遇到的是围岩稳定、涌水及影响建筑施工的高地应力、高地热和有害气体问题、岩爆问题； 海港工程常遇到的是码头地基、岸坡的稳定、海浪侵蚀及回淤问题； 矿山工程常遇到的是露天矿边帮及地下巷道的稳定及涌水、采矿引起地面塌陷问题；,水利水电工程的工程地质问题更为复杂多样，除与其他工程相类似的区域地壳
9、稳定、坝基、边坡和地下洞室岩土体的稳定问题外，还有库坝区渗漏、水库库岸稳定、水库淤积、滨库地区浸没、水库诱发地震等问题； 在特种土地区如红土、黄土、淤泥、膨胀土等同样会遇到特殊的工程地质问题。 由于大量抽取地下水、石油及天然气而造成大范围地面沉降，放射性能源的应用而存在核废料的储存，采矿而产生的废矿渣的处理等则属于环境工程地质问题。,返回,工程地质学的基本任务,工程地质学的基本任务是评价工程建设地区的工程地质条件；预测和分析工程建设过程中及完成后工程地质条件可能发生的变化，亦即可能出现的工程地质问题。选择最佳工程场地和克服不良现象应采取的工程措施，包括环境的保护与利用和地基处理等问题。提供工程
10、规划、设计、施工所需的工程地质资料。 工程地质学的基本任务是查明工程建设环境内的工程地质条件，发现工程建设过程中潜在的工程地质问题。 工程地质学的基本任务就是为工程建设进行地质研究，提供工程规划、设计、施工所需的地质资料，回答工程上所遇到的各种地质问题，满足工程上对地质的要求，以保证建筑物的安全可靠、经济合理、运行正常。,返回,工程地质学的学科、研究内容和研究方法,工程地质学,工程岩土学,工程动力地质学 （工程地质问题分析）,工程地质勘察,区域工程地质学,学科,研究内容,工程岩土学是研究岩体和土体的工程地质性质及其形成和变化规律以及改善这些性质的科学。,工程动力地质学或称为工程地质问题分析，主
11、要研究各种工程地质问题产生的地质条件、力学机制和发展演化规律；结合工程规划、设计、施工的要求进行正确评价，并提出防治措施。,工程地质勘察是运用地质学、岩土力学、工程地质学的理论，按照科学的勘察程序与方法，利用有效的测试仪器和技术，调查工程地质条件，评价存在的工程地质问题，为工程的规划、设计、施工和运营提供地质资料。,区域工程地质学研究区域性工程地质条件形成的特点和规律，预报这些条件在人类活动影响下的变化，评价区域稳定性，阐述工程地质分区和编制区域工程地质图的原则，为国民经济建设规划及环境的开发、利用和保护提供依据。,岩土的工程地质性质包括岩土物理力学性质和与水渗透有关的性质，它们主要取决于岩土
12、的物质成分和结构构造。因此工程岩土学研究岩土的工程地质性质除采用专门的试验方法（取样试验和原位试验）外，还必须采用地质学的自然历史分析法，研究在漫长地质历史中，在内外动力地质作用下形成的岩土地质特征，并预测其变化和发展。,工程动力地质学实质上是结合工程建筑的特点来研究自然地质作用和工程地质作用，并由此产生的工程地质问题。,从上述工程地质学的研究内容来看，工程地质学是属于应用地质科学的范畴，与许多学科有密切的联系，其中与岩石力学、土力学和水文地质学的关系特别密切。工程地质学的基础理论课有动力地质学、矿物学、岩石学、构造地质学、地史及古生物学、地貌学及第四纪地质学等，并与应用地球物理、遥感测量学、
13、基础工程学等工程技术学科有密切联系。因此，可认为工程地质学是一门介于地质学与土木建筑、水利工程学之间的一门边缘科学。,研究方法,传统的自然历史分析法（地质学方法）、室内和现场试验、原位测试方法和经验判断法。,有限元法、边界元法及离散元法等数值方法,概率论和数理统计、模糊数学、灰色系统理论、分形几何等,系统科学的思维方法，包括系统论、控制论和信息论及其派生的新理论,地理信息系统（GIS）、遥感信息系统（RS）、计算机网络系统,返回,工程地质的发展历史,三个阶段,第二次世界大战后至20世纪60年代，以工程地质条件研究和质量评价为主要工作。一方面是作为工程建筑载体、工程建筑材料、工程建筑结构的地质体
14、质量评价，另一个方面是作为工程建筑环境的质量评价。,大体上开始于20世纪60年代末至80年代初，以开展地质体稳定性分析为特征的工程地质灾害预测研究阶段,80年代以来出现了许多新技术，可以对不良地质体进行改造，推动着工程地质发展进入第三阶段。工程地质发展第三阶段是以地质改造为主要课题的工程地质灾害及地质灾害防治、施工地质超前预报为特征的地质工程研究阶段，明确提出了地质控制施工法。,返回,工程地质的发展趋势,复杂地基上高坝和高层建筑的地基稳定研究 高边坡岩土体稳定分析 巨型地下洞室围岩稳定分析 海洋工程地质问题的研究 工程建设与环境保护、资源开发利用相结合 区域构造稳定性研究 研究地质物理环境（高地应力、高地热、地下水等）对岩土体力学性质及岩土工程施工的影响，岩土体工程地质分类综合指标。 不均匀、各向异性裂隙岩体中地下水渗流研究 深厚覆盖层上建坝、松软含水地层上地基、边坡、地下洞室的稳定研究 喀斯特发育规律、喀斯特渗流及防渗处理的研究；喀斯特地区地下洞室的涌水、涌泥（砂）、高外水压力问题的研究 综合勘测手段、遥感技术、工程物探和钻探新技术，原位测试技术的应用研究，以提高勘察的精度、速度和定量化程度 开展地质力学模型试验,返回,
