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1、工程地质学(Engineering Geology)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,工程地质勘察学,工程地质学基础,区域工程地质学,广义,狭义,土力学,岩石力学,土质学,研 究 对 象,浅表层地质环境 工程建筑物 1. 研究目的： 两者关系、适应性、矛盾转化、解决， 保证建筑物的安全、经济和正常使用。 2. 研究方法： 勘察、分析评价阐明条件、解决问题 满足建筑物的设计、施工、使用。,研 究 任 务,阐明场地工程地质条件； 评价工程地质问题； 场址选择与建筑物配置； 环境影响及对策建议； 建筑物结构和施工方法建议
2、； 地质灾害防治方案。 基本任务：查明工程地质条件 中心任务：工程地质问题的分析、评价,工程地质条件：与工程建筑物有关的地质条件的综合。,岩土类型及其工程性质 地质结构 地形地貌 水文地质 工程动力地质作用 天然建筑材料,由于不同地区的地质环境不同，工程地质条件不同，对工程建筑物有影响的地质因素的主次关系不同。,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。 房屋工程：地基承载力、沉降、基坑边坡变形 矿山开采：边坡稳定性、基坑突水、矿坑稳定 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 地
3、下工程：围岩稳定性、地应力、突水,研 究 内 容,1. 岩土工程性质的研究 研究与工程建筑物有关的岩土体的工程地质性质及其变化规律，即分布规律、成因类型、力学性质等 分支学科：工程岩土学 2. 工程动力地质作用的研究 研究工程动力地质作用的形成机制、规模、空间分布及发展趋势，对由此引起的工程地质问题进行评价、防治和改造 分支学科：工程动力地质学 3. 工程地质勘察理论和技术方法的研究 研究勘察方法的选择、工作的布置原则、工作量的分配，勘察技术、方法理论的改进。规范、手册为指南。 分支学科：工程地质勘察 、岩土工程勘察。,4. 区域工程地质研究 为工程规划设计提供地质依据，进行工程地质区划 分支
4、学科：区域工程地质学 5. 环境工程地质研究 研究人类工程活动和地质环境之间的联结模式，科学预测人类活动对地质环境的影响 分支学科：环境工程地质学,研 究 方 法,自然历史分析法 数学力学分析法 模型模拟试验法 工程地质类比法,第2章 活断层与地震,活断层基本特征 全新活动断裂，活断层的类型，活断层的活动方式。 2. 活断层的地质、地貌和水文地质标志 3. 地震的分类，地震震级，地震烈度 4. 地震效应 砂土液化机理,活断层一般是指现今正在活动的断层，或近期曾活动过、不久将来可能重新活动过的断层。后者也称为潜在活断层。 岩土工程勘察规范 全新活动断裂：全新世（10000）年内有过活动或近期正在
5、活动，在将来（100年）可能继续活动的断裂。 发震断裂：近期（500年）发生过5级以上地震，或在未来100年内预测可能发生5级以上地震的断裂。 水利水电工程地质勘察规范 活断层：最后一次错动距今10-15万年（晚更新世）的断层。,活断层的基本特征,按照位移方向与水平面的关系： （1）正断型活断层 差异升降活动为它的断陷盆地边缘。下降盘分支断层多见，形成地堑式的正断层组合。 特征：断层面较陡45（1直立，3水平）；断带宽，较破碎；活动性强，相关地震少；上盘性质差。 东非大裂谷、汾渭地堑、银川地堑等。,（2）逆断型活断层 多分布于板块碰撞挤压带。上盘变形带大，出现多分支断层。 断层面较缓，45（1
6、水平，3直立）；波状起伏；断带宽，破碎；大型，伴震；上盘性质差。 喜山、祁连山、天山山前逆冲断层等。 （3）走滑型活断层 常分布于大陆内部的地块之间的接触部位，水平错动量大，断层带宽度不大，很少分支断裂。 走滑（左旋、右旋）-断面窄，陡倾（ 1、3水平）；大型，伴震。 安德烈斯、安纳托里、小江、红河等。,活断层的活动方式,（1）粘滑型活断层 间歇性突然滑动，常伴有地震活动，也称为地震断层。 发生在强度较高的岩石中，断层带锁固能力强，危害大。 发震断裂特征：深断裂，裂谷，板块接触带。 （2）蠕滑型活断层 沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动 发生在强度较低的软岩中，断层带锁固能力弱 一般无震发生，有时
7、可伴有小震。,活断层的鉴别标志,地质方面 最新沉积物被错断 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。如位于汾渭地堑中段的平遥活断层，错断晚更新世中晚期的黄土，以及早中期更新世地层，断距4050m。 断层破碎带构造形迹 活动断层因其形成时间较晚，一般表现为构造带物质欠固结欠胶结状态，较为松散。另外，表现出脉体变形被切断，构造岩片理化，透镜化，断面新鲜无风化，第四系物质牵引弯折等。断层矿物的显微变形出现显微组构（如不等颗粒拉长，光轴微定向等）,地貌方面,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
8、崖、陡坎、垭口、“V型谷”等 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。,水文地质方面 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。,地震:在地壳表层,因弹性波传播所引起的振动作用或现象。,活断层区的建筑原则,建筑物场址一般应避开活动断裂带。 线路工程必须跨越活断层
9、时，尽量使其大角度相交，并尽量避开主断层。 必须在活断层地区兴建的建筑物，应尽可能地选择相对稳定地块即“安全岛”，尽量将重大建筑物布置在断层的下盘。 在活断层区兴建工程，应采用适当的抗震结构和建筑型式。,第二节 地 震 基 础 知 识 一、几个概念： 1、震源：地震发源地（能量E、深度H） 2、震中:震源在地表水平面上的垂直投影。 3、震中距：地面上任何一点到震中的直线距离. 4、震源深度：从震源到地面的垂直距离。 5、地震波：质点振动，弹性波，能量传播， 产生振动（地震力），破坏源动力，信息载体，透、反、折射传播。,体波,面波（L）,7.地震震级（earthquake magnitude,
10、M）：是衡量地震本身大小的尺度，由地震所释放出来的能量大小所决定。,MLOGA,A：距震中100公里处标准地震仪在地面所记录的震波最大振幅。（微米）,标准地震仪：自振周期0.8秒，阻尼比0.8，最大静力放大倍率为2800。,能量E（J）与震级（M)关系 ： 理论上M无上限，实际上，因地壳岩石强度有限，即累积应变能有限，目前最大M为8.9级。,logE=4.8+1.5M,8.地震烈度（earthquake intensity，I0 )：衡量地震所引起的某地地面震动强烈程度的尺度。,与地震释放的能量大小、震源深度、震中距、震域介质条件有关。 一次地震只有一个M，但有不同 I 。震中烈度用I0表示。
11、 震源深度和震中距越小，地表岩土越软弱，地震烈度越大。 浅源地震（据152次大震统计）震级与烈度的关系：,M=0.68I0+0.98,烈度是估算灾情，进行区划，抗震设计的直接依据。 震害大小取决于地震破坏力和地物本身抗震性两方面，烈度划分以两方面作为标准。目前全世界均是以一次地震造成一个地区的宏观震害（如房屋倒塌程度等），同时引入地震加速度等物理指标作为参考，划分烈度。 国际上有数十种划分标准，我国是国家地震局制定的标准，根据一个地区某一地震及代表性地质条件（一般二类土层）建筑破坏情况划分烈度。根据：人的感觉，房屋及器物地物震害程度，加速度和速度（参考）。 等级：I 级 几个烈度概念：,第三节
12、 地 震 效 应,取决于三方面：场地工程地质条件；震级、震中距；建筑物类型及结构。 地震效应地震作用影响所及的范围内，地表出现的各种震害和破坏。,振动破坏效应引起建筑物破坏 地面破坏效应地面破裂及地基液化、沉陷等 斜坡破坏效应滑坡、崩塌等,三种破坏 效应,二 地面破坏效应,地面破裂效应 地基基底效应,地震断层 地面裂缝 沉降 砂土液化 地基滑移,机理：饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。,1 液化机理： 砂土的抗剪强度：,砂基液化问题：,2.影响砂土液化的因素,1）土的类型及性质,粒度 粉、细砂土最易液化；高烈度时
13、，亚砂土、轻亚粘土、中砂也可液化。我国90%发生在粉组、砂、亚砂土中。粉粒含量40%时，极易液化；粘粒含量12.5%时，极难液化。极易液化土的特征是：平均粒度0.02-0.10mm，=2-8，粘粒含量10%,密实度 松砂极易液化，密砂不易液化。相对密度Dr80%时，不易液化。 成因及年代 多为冲积成因的粉细砂土，如滨海平原、河口三角洲等。 沉积年代较新：结构松散、含水量丰富、地下水位浅,2）饱和砂土的埋藏分布条件 埋藏条件包括：砂层厚度、上覆非液化土层厚度（即埋藏深度）、地下水埋深。,砂层上覆非液化土层愈厚，液化可能性愈小。一般埋深大于10-15m以下就难以液化了。,地下水位埋深愈大，愈不易液
14、化。实际上，地下水埋深3-4m时，液化现象很少，一般把液化最大地下水埋深定为5m。,砂层越厚越易液化。,3）地震活动的强度及历时 地震力（剪应力）是砂土液化的动力,地震愈强，历时愈长，则愈易引起砂土液化，而且波及范围愈广。 度以下地区很少有液化现象； 度区只能使疏松的粉、细砂层液化；而 度以上地区才能使粗粒及粘粒含量较高的土液化。强度很高的地区即震中区附近，因地振动以垂直为主，也不易产生液化。液化范围（液化最远点，以震中距R表示，Km）lgR=0.77M- 3.6,4.砂土液化的防护措施,（1）慎重选择场地,（2）选择基础类型,（3）地基处理,处理标准： 应处理至液化深度下限 处理后的土层标贯
15、击数实测值应大于临界值,压密 通过振动、夯击、爆破等手段，使砂土急剧液化排水，而达到压密，提高天然地基土的相对密度Dr,排渗法 通过排渗井等来消散因振动时而产生的孔隙水压力，防止液化,换土或盖重 用非液化土更换地表的液化土层，或在地表液化土层上覆盖填,土。,第3章 斜坡工程,地球科学大辞典 地质灾害是指地质动力活动或地质环境变异为主要成因的自然灾害。,地质灾害的概念,主要包括：火山、地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷和地裂缝等。,1、斜坡变形破坏的基本形式 拉裂，蠕滑，弯曲倾倒； 滑坡，崩塌； 2、滑坡的基本要素 3、崩塌的形成条件 4、斜坡稳定性影响因素 岩土类型与性质，岩体结构和
16、地质构造，地表水和地下水，地震，人类活动等。 5、滑坡的时间预报 岩土体蠕变理论 6、滑坡的防治措施,滑坡的基本要素 滑动带 ：滑坡体与滑坡床之间的分界面。形态可分为圆弧状、平面状和阶梯状等。 滑坡床 ：滑坡体之下未经过滑动的岩土体。 滑坡体 ：与母体脱离经过滑动的部分岩体。 滑坡周界 ：滑坡体与周围未变位岩土体在平面上的分界线。 滑坡壁 ：滑坡体后缘由于滑动作用所形成的母岩陡壁，其坡角多为35-80度，平面上多呈圈椅状。滑坡壁上常见铅直方向的擦痕。 滑坡台阶 ：滑坡体下滑时各部分运动速度不同而形成的错台。 滑坡舌 ：滑坡体前部伸出如舌状的部位。常伸入沟谷、河流。最前端滑坡面出露地表的部位，称滑坡剪出口。,滑坡洼地（湖) 主滑线 滑坡裂隙：滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和大小不同， 在各部位产生不同力学性质的裂隙。 拉张裂隙：位于滑体后部、滑床后壁，弧形分布，与滑动方向垂直； 剪切裂隙：羽状分布于滑坡体中前部
