绪论、第一章-岩石及其工程地质性质

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1、绪论(Introduction),一、地质学的研究对象、内容及分科 1、研究对象 地质学是研究地球的物质组成、结构构造、发展历史、演化规律及应用的自然科学。,、研究内容及分科 （1）研究地球的物质组成。 分支学科有：矿物学、岩石学、矿床学、地球化学等。 （2）研究地球结构、构造及其演变规律。 如：构造地质学、大地构造学、地球物理学等。 （3）研究地球的形成历史和演化规律以及古生物演化特征。 如：古生物学、地史学、地层学、第四纪地质学等 （4）研究地质学应用问题。 如：水文地质学、工程地质学、地震地质学、环境地质学、石油地质学、煤田地质学等。 （5）研究地质学方法问题。 如：数学地质、遥感地质学

2、、同位素地质学等。 （6）综合性研究。,二、地质学学科特点和研究方法 (一）学科特点 1、时间漫长 2、空间广阔 3、现象复杂 4、无法再现,（二）地质学的研究方法 1、野外调查法 最基本、最重要的研究方法。 2、室内实验法 包括测试实验和模拟实验。 3、历史比较法 也称现实类比法。中心内容是“以今论古” 4、数字研究法 应用“3S”技术进行研究。(GPS、GIS、RS) 、部分与整体相结合（有些地质现象，涉及空间大，人们无法得到全部的空间资料，这时，对整体的现象了解必须与局部相结合） 、宏观与微观相结合（火山喷发是极其宏观的现象，但熔浆冷凝过程中矿物的形成又是结晶的微观现象。 ） 、定性与定

3、量相结合 、原始手段与新技术、新装置相结合（当今先进的科技条件下，“地质三大件”（锤子、罗盘、放大镜）仍不能放弃）,利用卫星进行的地球定位系统,仪器测定各种化学成分(常量元素、微量元素或同位素)及其动态变化 物理仪器测定地球上的温度、压力、运动速度，进行电磁场、重力场、幅射场以及地震波速的观测 生物生活性状观测并进而进行生物化学、生物分子学和生物遗传学的观测,三、地质学研究的目的,1、理论研究的目的： （）一方面满足人类认识自然，欣赏自然的精神需求。 （）另一方面也是满足人类物质需求的前提与基础。 、研究实践的目的： （）指导人类开发资源与能源。 （）保护地球环境,地质学发展简史,一、萌芽时期

4、（远古1450） 二、奠基时期（14501750） 这一时期，地球的历史开始有了比较科学的解释。达芬奇等人对化石的生物成因作了论证。李时珍在本草纲目中记载了200多种矿物、岩石、化石。 三、形成时期（17501840） 这一时期，学派之间的争论十分活跃。尤以关于地层以及岩石成因的水成论与火成论的争论在18世纪末期非常激烈。 四、发展时期（18401910） 这一时期使地质学从区域地质相劝求构造发展，推动了地质学各分支学科的迅速建立和发展。,五、20世纪地质学的发展（19101970） 这一时期形成许多独立的分支学科如：石油地质学、水文地质学等。同时由于各分支学科的相互渗透，一些基础学科与地质学

5、的结合，新技术方法的采用，因而出现了一系列边缘学科。 六、现代地质学的发展趋势 发展具有以下特点： （1）观察与研究的范围和领域日益扩大。 （2）研究精度与深度不断提升 （3）实验与模拟是其研究的重要手段。 （4）全球的构造理论不断得以补充完善。 （5）资源与环境是其服务社会的重要方面。 （6）国际合作成为现代地质学研究的必然趋势。,地质学与化学结合产生了地球化学 地质学与数学结合产生了数学地质 地质学与物理学结合产生了地球物理 地质学与天文学结合产生了天文地质学 地质学与医学结合产生了医学地质 地质学与遥感技术结合产生了遥感地质 地质学与风景旅游规划结合产生了旅游地质 地质学与环境保护结合产

6、生了环境地质学 地质学与建设工程结合产生了工程地质学,工程地质学（Engineering Geology）,一、工程地质学及其研究目的和主要内容 1、工程地质学：调查、研究、解决与各种工程活动有关的地质问题的科学。 2、工程地质学的研究目的和主要内容：查明各类工程建筑场区的地质条件；分析、预测在工程建筑物作用下，地质条件可能出现的变化；对工程建筑地区的各种地质问题进行综合评价，并提出解决不良地质问题的措施，以便保证对工程建筑物进行正确合理的选址、设计、施工和运营。 3、工程地质学的分支科学：工程岩土学、工程动力地质学、工程地质勘察、区域工程地质学、环境工程地质学。 4、与工程地质学关系密切的学

7、科：矿物学、岩石学、构造地质学、地史学、地貌学、水文地质学、材料力学、测量学等。,地基,上部建筑,基础,地基,工程,地质体,关于工程地质学科的尴尬,工程地质是工程建设的基础性学科，没有这个学科，一切工程建设均将成为空中楼阁 。这是常识性问题，我们在这里反复强调好象有些多于。然而，现实确让这一基础性学科处于一个十分尴尬的境地，主要表现在： 工程地质专业本身的特殊性、复杂性和实践性； 专业不景气，社会地位和经济地位与工程地质专业不相适应，工作环境、工作条件的局限，择业行为中的浮躁动机，专业本身的局限性；,规程规范存在的问题； 工程地质勘察技术的局限性； 相关专业对工程地质专业的轻视； 长官意志，某

8、些决策者对工程地质专业的无知或轻视； 世人对工程地质专业的不了解与不理解。,工程地质条件 自然环境地质因素对工程活动的制约和影响而产生的问题。这种环境地质因素通常称为工程地质条件，它们是自然历史发展演变的产物，主要有： 地形地貌； 岩土类型及其工程地质性质； 地质结构与地应力； 水文地质条件； 物理地质现象(滑坡、崩塌、泥石流、风化、侵蚀、岩 溶、地震等)； 天然建筑材料,地形地貌条件 地形地貌条件对建筑场地的选择，特别是对线性建筑如铁路公路，运河渠道等的线路方案选择意义最为重大。 如能合理利用地形地貌条件，不但能大量节省挖填方量，节约大量投资，而且对建筑物群体的合理布局、结构型式、规模以及施

9、工条件等也有直接影响。, 岩土类型及其工程地质性质 坚硬完整的岩石：花岗岩、厚层石英砂岩、花岗片麻岩等，强度高强度高，性质良好； 软弱岩石：页岩、粘土岩、炭质岩及泥质胶结的砂砾岩，以及遇水膨胀、易溶解的岩类，软弱易变，性质不良，断层岩和构造破碎岩更软弱。 松软土：如黄土、膨胀土、淤泥等需要特别注意。 岩土性质的优劣对建筑物的安全经济具有重要意义。软弱不良的岩土体工程事故不断、地质灾害多发，常需避开。,地质结构与地应力 地质构造确定了一个地区的构造格架、地貌特征和岩土分布。断层，尤其是活断层，工程人员最较为担心，确实给建筑带来过很大危害。在选择建筑物场地时必须注意断层的规模、产状及其活动情况。

10、土体结构主要是指不同土层的组合关系、厚度及其空间变化。 岩体结构除岩层构造外，更主要的是各种结构面的类型、特征和分布规律。不同结构类型的岩体其力学性质和变形破坏的力学机制是不同的。结构面愈发育，特别是含有软弱结构面的岩体，其性质愈差。 岩体的地应力状态对建筑物的施工和稳定性影响不容忽视。,水文地质条件 水文地质条件是决定工程地质条件优劣的重要因素。 地下水位较高一般对工程不利，地基土含水量大，黏性土处于塑态甚至流态，承载力降低，道路易发生冻害，水库常造成浸没，隧洞及基坑开挖需进行排水。 滑坡、地下建筑事故、水库渗漏、坝基渗透变形以及许多地质灾害的发生都与地下水的参与有关，甚至起到主导作用。,物

11、理（自然）地质现象 物理地质现象是指对建筑物有影响的自然地质作用与现象。 例如地震的破坏性很大；滑坡、崩塌、泥石流、冲沟的发生也给工程和环境造成无穷的灾难。 在这些物理地质现象面前，只考虑工程本身的坚固性是不行的，必须充分注意其周围有哪些物理地质现象存在，对工程的安全有何影响，如何防治。,（1） 河 流,长江虎跳峡,强烈下蚀的黄河上游龙羊峡,(2) 岩溶（喀斯特）,地下河出口,桂林芦笛岩溶洞,岩 溶 地 面 塌 陷,(3) 泥石流,(4) 地震,智利地震,河北唐山地震,地震对拦河坝的影响： 砂土、粉土质坝 会发生液化，导致土体流动破坏。 对于混凝土坝、混凝土面板堆石坝会引起开裂，从而引起渗漏。

12、,(5) 崩塌及滑坡,重庆武隆,某居住区后的山体滑坡,长江心滩大滑坡,天然建筑材料 天然建筑材料是指供建筑用的土料和石料。 土坝、路堤需用大量土料，海堤、石桥、堆石坝等需用大量石料，拌合混凝土需用砂、砾石作为骨料。为了节省运输费用，应该遵循“就地取材”的原则，用料量大的工程尤其应该如此。 所以天然建筑材料的有无，对工程的造价有较大的影响，其类型、质量、数量以及开采运输条件，往往成为选择场地，拟定工程结构类型的重要条件。,工程地质问题 一是工程地质条件 二是由工程活动而引起环境地质条件的变化，从而形成不利于工程建设的、新的地质作用，通常称为工程地质作用。主要有：建筑物荷载引起地基岩土体的沉陷变形

13、和剪切滑动；人工开挖造成边坡或地下洞室岩土体的变形和失稳破坏；水库诱发地震、渗漏、坍岸和浸没；砂土振动液化；以及潜蚀、流砂等。,工程地质条件是自然界客观存在的，它能否适应工程建设的需要，则一定要联系到工程建筑物的类型、结构和规模。不同类型、结构和规模的工程建筑物，由于工作方式和对地质体的负荷不同，对地质环境的要求是不同的。相同工程地质条件的场地建筑不同类型、结构和规模的建筑物，其所存在的工程地质问题也是不同的。因此，一定要将工程地质条件和建筑物这矛盾着的两个方面联系起来进行分析。工程地质问题是复杂多样的，不同类型的工程其所存在的工程地质问题也不相同。例如： 工业与民用建筑的主要工程地质问题是地

14、基承载力和变形问题； 地下洞室的主要工程地质问题是围岩稳定性问题； 露天采矿场的主要工程地质问题是采坑边坡的稳定性问题。 而水利水电建设中的工程地质问题更为复杂多样。,工程地质研究热点问题 (1)环境工程地质：地面沉降、地下水质恶化 (2)矿山工程地质 ：深部软岩、高地温、水害 (3)地震工程地质：水库诱发地震、地震预报 (4)海洋工程地质：海洋石油、天然气 (5)地质资源的新开发与利用：地源热泵,工程地质要面对现实着眼未来 水利水电部汪恕诚部长最近讲话强调：不能老修改设计，因为搞招投标尤其是国际合同，修改设计就意味着被索赔。修改一个设计，似乎节省了某一个工程量，而索赔量比这个还大，大量修改设

15、计怎么得了？汪部长的这段讲话似乎在批评设计，实则是水利水电工程地质的一个千载难逢的新的契机。 修改设计往往赖地质，我们当然可以理直气壮地说：前期地质工作投入不够，工程地质条件不清楚，地质基础资料不准确，工程地质分析出力不够或分析工作的深度不到家，工程地质问题的界定不明确或界定有错误，学术技术问题得不到广泛的讨论和争论，工程地质问题的真理有时往往掌握在少数人手里。 很明显，要想不修改设计，地质工作必须做到家，基本的地质工作量必须保证。作为地质师，既要尊重事实，坚持真理，实事求是，还要努力学习，开拓进取，勇于创新，更要勤于实践，不迷信权威，不违心唯上。工程地质专业的形象靠地质师们去树立，去维护；工

16、程地质专业在工程建设中的地位也只有靠地质师们自己去争取 地质师是当今社会最优秀的人才之一，许多人成不了地质师。 人类的进步，社会的发展，未来的世界，永远也离不开地质师! 忽略了地质工作，怠慢了地质师，人类社会将会受到大自然的无情惩罚！,工程地质学在水利水电工程建设中的主要任务： 1、选择工程地质条件最优良的建筑地址；（选址在工程地质条件良好的地址，可以节省投资、缩短工期、保证安全施工和运营） 2、查明建筑地区的工程地质条件和可能发生的不良工程地质作用；（没有足够的工程地质勘察资料，就不能进行设计；没有设计，就不能施工） 3、据选定地址的工程地质条件，提出枢纽布置、建筑物结构类型、施工方法及运营使用中应注意的事项； 4、提出改善和防治不良地质条件的方案措施。,水利工程中主要的工程地质问题有： 区域稳定问题：活断层、地震、水库诱发地震、砂土液化和地面沉降。掌握这些问题的规律性，对于选场或对地质环境的合理开发与妥善保护，具有重要意义； 岩（土）体稳