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1、1东南大学土木工程工工 程程 地地 质质2参考教材参考教材3工程地质课程安排工程地质课程安排 （共（共1212学时）学时）绪论绪论 2 2构造地质基础构造地质基础1 1岩体的工程地质研究岩体的工程地质研究1 1土体的工程地质研究土体的工程地质研究1 1岩土的工程地质分类及工程特性岩土的工程地质分类及工程特性1 1地下水地下水1 1物理地质作用物理地质作用2 2工程地质勘察工程地质勘察3 34第第1章章 绪绪 论论第第1节节 地质学与工程地质学地质学与工程地质学第第2节节 工程地质学的任务和研究方法工程地质学的任务和研究方法第第3节节 土木工程对地基的基本要求土木工程对地基的基本要求第第4节节
2、工程地质条件和工程地质问题工程地质条件和工程地质问题5第第1节节 地质学与工程地质学地质学与工程地质学 地质学（地质学（ geology geology）是一门关于地球的科学。是一门关于地球的科学。它研究的对象主要是固体地球的表层（它研究的对象主要是固体地球的表层（地壳地壳）。）。 6地质学研究的主要内容有地质学研究的主要内容有: : 1.组成地球的物质组成地球的物质: :矿物学、岩石学、地矿物学、岩石学、地球化学等分支学科承担这方面的研究；球化学等分支学科承担这方面的研究； 2.地壳的构造特征地壳的构造特征，即岩石或岩石组合，即岩石或岩石组合的空间分布：构造地质学、区域地质学、地的空间分布：
3、构造地质学、区域地质学、地球物理学等分支学科承担这方面的研究；球物理学等分支学科承担这方面的研究； 3.地球的历史以及栖居在地质时期的生地球的历史以及栖居在地质时期的生物及其演变物及其演变：古生物学、地史学、岩相古地：古生物学、地史学、岩相古地理学等分支学科承担这方面的研究；理学等分支学科承担这方面的研究；7 4.地质学的研究方法与手段地质学的研究方法与手段：同位素地：同位素地质学、数学地质学及遥感地质学等分支学科质学、数学地质学及遥感地质学等分支学科承担这方面的研究；承担这方面的研究； 5.应用地质学以解决资源探寻、环境地应用地质学以解决资源探寻、环境地质分析和工程防灾问题质分析和工程防灾问
4、题： a.以地质学理论和方法指导人们寻找各以地质学理论和方法指导人们寻找各种矿产资源种矿产资源矿床学、煤田地质学、石油矿床学、煤田地质学、石油地质学、铀矿地质学等分支学科研究的主要地质学、铀矿地质学等分支学科研究的主要内容；内容；8 b.运用地质学理论和方法研究地质环境，运用地质学理论和方法研究地质环境，查明地质灾害的规律和防治对策，以确保工查明地质灾害的规律和防治对策，以确保工程建设安全、经济和正常运行程建设安全、经济和正常运行工程地质工程地质学学研究的主要内容。研究的主要内容。9工程地质学（工程地质学（Engineering geologyEngineering geology）是地质学的
5、重要分支学科，是研究是地质学的重要分支学科，是研究人类工程人类工程建设活动建设活动与与自然地质环境自然地质环境相互作用和相互影相互作用和相互影响的科学。响的科学。人类活动人类活动地质环境地质环境 相互相互相互相互 影响制约影响制约影响制约影响制约地地地地 球球球球10 地质环境地质环境 制约制约 工程建设工程建设 例：例：地震烈度限制城市发展地震烈度限制城市发展 滑坡迫使工程改线滑坡迫使工程改线 软土地基需处理软土地基需处理 工程建设工程建设 破坏破坏 地质环境地质环境 例：例：抽取地下水引起地面沉降、地面塌陷抽取地下水引起地面沉降、地面塌陷 开挖路堑引起山体滑坡开挖路堑引起山体滑坡 大坝蓄水
6、后引起山体滑坡大坝蓄水后引起山体滑坡11/8012/80长江新滩滑坡（长江新滩滑坡（19861986年）年）13/80地面塌陷地面塌陷14/80河道冲淤河道冲淤15 当前国际国内都存在这样一个问题：重当前国际国内都存在这样一个问题：重大建筑工程中出现的灾害性事故，与地质条大建筑工程中出现的灾害性事故，与地质条件有关的比例越来越大。出现这一情况的原件有关的比例越来越大。出现这一情况的原因有两个：因有两个： 1.工程地质勘察工作深度不够、质量不工程地质勘察工作深度不够、质量不高高； 2.设计、施工人员对工程地质勘察资料设计、施工人员对工程地质勘察资料认识不足，设计方案、施工措施与工程地质认识不足，
7、设计方案、施工措施与工程地质条件针对性不强条件针对性不强。16 问题的根源在于地质勘察与设计、施工问题的根源在于地质勘察与设计、施工相互脱节相互脱节。 a.由于地质勘察工作不够深入，对一些由于地质勘察工作不够深入，对一些不良的地质条件没有查清，或由于对所从事不良的地质条件没有查清，或由于对所从事的工作性质认识不深，对工程需要的地质资的工作性质认识不深，对工程需要的地质资料的要求认识不够，以致地质勘察取得的有料的要求认识不够，以致地质勘察取得的有用资料不够完全；用资料不够完全；17 b.在设计、施工上对所从事的工程性质在设计、施工上对所从事的工程性质认识不清，在工程对地质条件的重要依赖性认识不清
8、，在工程对地质条件的重要依赖性方面认识不足，或对地质勘察资料消化不够。方面认识不足，或对地质勘察资料消化不够。 上述问题应从两个方面来解决。上述问题应从两个方面来解决。 1.地质勘察人员应尽量提高对工程地质地质勘察人员应尽量提高对工程地质学的认识水平，提高地质勘察水平，提供丰学的认识水平，提高地质勘察水平，提供丰富、详尽的地质勘察资料，以便设计和施工富、详尽的地质勘察资料，以便设计和施工人员能充分运用地质勘察工作取得的成果；人员能充分运用地质勘察工作取得的成果；18 2.设计和施工人员要加强工程对地质条设计和施工人员要加强工程对地质条件依赖性的认识，重视对工程地质条件的分件依赖性的认识，重视对
9、工程地质条件的分析，以防止设计、施工与地质勘察脱节。析，以防止设计、施工与地质勘察脱节。19第第2节节 工程地质学的任务和研究方法工程地质学的任务和研究方法一、工程地质学的任务一、工程地质学的任务 1.工程地质学的基本任务工程地质学的基本任务 a. 区域稳定性研究与评价区域稳定性研究与评价( (地震安评地震安评) )； b. 地基稳定性研究与评价地基稳定性研究与评价（地基牢靠）（地基牢靠）； c. 环境影响评价环境影响评价（减小环境冲击）（减小环境冲击）。 202.工程地质学的具体任务工程地质学的具体任务 查明查明查明查明 -各类工程建筑场区的地质条件各类工程建筑场区的地质条件; ; 分析预测
10、分析预测分析预测分析预测-在工程建筑物作用下在工程建筑物作用下, ,地质条件可能出现变化地质条件可能出现变化; ; 综合评价综合评价综合评价综合评价-工程建筑地区的各种地质问题工程建筑地区的各种地质问题; ; 提出提出提出提出 -解决不良地质问题的措施；解决不良地质问题的措施； 确保确保确保确保 -建筑物的选址建筑物的选址, ,设计设计, ,施工正确合理和安全运营施工正确合理和安全运营.212.工程地质学的具体任务工程地质学的具体任务 a.评价工程地质条件，阐明地上和地下评价工程地质条件，阐明地上和地下建筑工程兴建和运行的有利和不利因素，选建筑工程兴建和运行的有利和不利因素，选择建筑场地和适宜
11、的建筑型式，保证规划、择建筑场地和适宜的建筑型式，保证规划、设计、施工和使用顺利进行；设计、施工和使用顺利进行； b.从地质条件与工程建筑相互作用的角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；的可能性、发生的规模和发展趋势；22 c.提出改善、防治或利用有关工程地质提出改善、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条件的措施、加固岩土体和防治地下水的方案；案； d.研究岩体、土体分类及区域性特点；研究岩体、土体分类及区域性特点； e.研究人类工程活动与地质环境之间的研究人类工程
12、活动与地质环境之间的相互作用与影响。相互作用与影响。23 工程地质学在工程规划、设计以及解决工程地质学在工程规划、设计以及解决各类工程建筑的具体问题时必须开展详细的各类工程建筑的具体问题时必须开展详细的工程地质勘察工程地质勘察工作。工作。 工程地质勘察的工程地质勘察的目的目的是为了取得有关建筑是为了取得有关建筑场地工程地质条件的基本资料并进行工程地场地工程地质条件的基本资料并进行工程地质论证。质论证。2425二、工程地质学的研究方法二、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，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所以其研究方法应是地质分析法地质分析法与与数学力
13、学数学力学分析法分析法、工程类比法工程类比法与与实验法实验法等的密切结合。等的密切结合。 换句话说，工程地质学的研究方法为换句话说，工程地质学的研究方法为定定性分析性分析与与定量分析定量分析相结合的综合研究方法。相结合的综合研究方法。26 1.定性分析定性分析 要查明工程建设地区工程地质条件的形成和发要查明工程建设地区工程地质条件的形成和发展，以及它在工程建筑作用下的发展变化，首先必展，以及它在工程建筑作用下的发展变化，首先必须以地质学和自然历史的观点分析研究周围其他自须以地质学和自然历史的观点分析研究周围其他自然因素和条件，了解它们在历史过程中对工程地质然因素和条件，了解它们在历史过程中对工
14、程地质条件的影响和制约程度，这样才有可能认识地质条条件的影响和制约程度，这样才有可能认识地质条件形成的原因和预测其发展趋势。件形成的原因和预测其发展趋势。 上述研究方法称为上述研究方法称为地质分析法地质分析法，它是工程地，它是工程地质学的基本研究方法，也是进一步定量分析评价的质学的基本研究方法，也是进一步定量分析评价的基础。基础。272.定量分析定量分析 从工程建筑物的设计和运用的要求出发，只从工程建筑物的设计和运用的要求出发，只有定性的论证是不够的，还要求对一些工程地质问有定性的论证是不够的，还要求对一些工程地质问题进行题进行定量定量预测和评价。预测和评价。 a.在阐明主要工程地质问题形成机
15、制的基础上，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，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。地面沉降量计算，地震液化可能性计算等。 b.当地质条件十分复杂时，还可根据条件类似当地质条件十分复杂时，还可根据条件类似地区的已有资料对研究区的问题进行定量预测，即地区的已有资料对研究区的问题进行定量预测，即采用采用工程类比法工程类比法进行评价。进行评价。28 c.采用定量分析方法论证地质问题时都采用定量分析方法论证地质问题时都需要采用需要采用实验测试方法实验测试方法，即通过室内或室外，即通过室内或室外现场试验，取得所
16、需要的岩土体的物理性质、现场试验，取得所需要的岩土体的物理性质、力学性质等数据。力学性质等数据。 综合应用上述定性分析和定量分析的方综合应用上述定性分析和定量分析的方法，才能取得可靠的结论，对可能发生的工法，才能取得可靠的结论，对可能发生的工程地质问题制定出合理的防治对策。程地质问题制定出合理的防治对策。29三、工程地质学的发展趋势三、工程地质学的发展趋势 1.在工程设计、施工、运营各阶段，工程地质在工程设计、施工、运营各阶段，工程地质将与将与岩土工程岩土工程（岩土力学岩土力学）更密切的结合；）更密切的结合； 2.在研究工程地质条件和选择工程设计、施工在研究工程地质条件和选择工程设计、施工中所
17、需要的地质参数时，将与中所需要的地质参数时，将与数学数学、力学力学、应用地应用地球物理学球物理学等相结合；等相结合； 3.在进行工程环境的综合评价及研究地质环境在进行工程环境的综合评价及研究地质环境的保护、利用和开发时，将与的保护、利用和开发时，将与水文地质学水文地质学相结合。相结合。30第第3节节 土木工程对地基的基本要求土木工程对地基的基本要求 地地基基：承承受受建建筑筑物物全全部部荷荷载载、受受建建筑筑物物影响的那部分地层。影响的那部分地层。 基基础础：又又称称为为建建筑筑物物的的下下部部结结构构，它它承承受建筑物的荷载并将之传递给地基。受建筑物的荷载并将之传递给地基。 基础和地基共同保
18、证建筑物的安全，基础和地基共同保证建筑物的安全，而地基在其中往往起着主导作用。而地基在其中往往起着主导作用。31 地基是否具有支承建筑物的能力，常用地基是否具有支承建筑物的能力，常用地基承载力地基承载力来表述。来表述。 地基承载力地基承载力：地基承受荷载的能力。：地基承受荷载的能力。 要确保地基的稳定性和满足建筑物正常要确保地基的稳定性和满足建筑物正常使用要求，建筑物的地基必须满足：使用要求，建筑物的地基必须满足： 1.具有足够的地基承载力，保证受荷后具有足够的地基承载力，保证受荷后不致因地基失稳而发生破坏；不致因地基失稳而发生破坏； 2.地基变形不能超过建筑物对地基要求地基变形不能超过建筑物
19、对地基要求的的容许变形值容许变形值。32第第4节节 工程地质条件和工程地质问题工程地质条件和工程地质问题 为了保证建筑物的安全，必须确保地为了保证建筑物的安全，必须确保地基稳定可靠，要求必须全面地研究地基及基稳定可靠，要求必须全面地研究地基及其周围地质环境的有关其周围地质环境的有关工程地质条件工程地质条件，以，以及当建筑物建成后，某些地质条件可能诱及当建筑物建成后，某些地质条件可能诱发的发的工程地质问题工程地质问题。33一、工程地质条件一、工程地质条件 工程地质条件工程地质条件：是指建筑物所在地区地：是指建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。质环境各项因素的综合。 这些因素包括：这些因素包括：
20、 1.地层岩土体性质；地层岩土体性质； 2.地质构造；地质构造； 3.水文地质条件；水文地质条件； 4.地表地质作用；地表地质作用； 5.地形地貌。地形地貌。34二、工程地质问题二、工程地质问题 已有的工程地质条件在工程建设和运行期已有的工程地质条件在工程建设和运行期间会产生一些新的变化和发展，对建筑物安全间会产生一些新的变化和发展，对建筑物安全构成威胁的地质问题称为构成威胁的地质问题称为工程地质问题工程地质问题。 由于工程地质条件复杂多变，不同类型的由于工程地质条件复杂多变，不同类型的工程对工程地质条件的要求又不尽相同，所以工程对工程地质条件的要求又不尽相同，所以工程地质问题是多种多样的。工
21、程地质问题是多种多样的。35 就土木工程而言，主要的工程地质问题就土木工程而言，主要的工程地质问题包括：包括： 1.地基稳定性问题地基稳定性问题，包括地基承载力和，包括地基承载力和变形两个方面；变形两个方面； 2.边坡稳定性问题；边坡稳定性问题； 3.洞室围岩稳定性问题；洞室围岩稳定性问题； 4.区域稳定性问题区域稳定性问题( (地震地震) )。36/80土木工程包括：土木工程包括：工民建、道桥、水利、港口、铁路等。工民建、道桥、水利、港口、铁路等。37/80各类工程地质问题：场地稳定性、地基承载力及变形问题场地稳定性、地基承载力及变形问题v工民建工民建38/80v道路工程道路工程山区滑坡、崩
22、塌、泥石山区滑坡、崩塌、泥石流问题。流问题。平原区软基处理问题。平原区软基处理问题。39/80硐室围岩稳定、硐室围岩稳定、承压水的危害问题承压水的危害问题v地下工程地下工程40/80 渗透问题、水平抗滑问题渗透问题、水平抗滑问题v水利工程水利工程41本课程的特点和学习要求本课程的特点和学习要求 1.特点：特点： 工程地质学内容十分丰富，涉及面很工程地质学内容十分丰富，涉及面很广。本课程着重介绍广。本课程着重介绍土木工程专业所涉及土木工程专业所涉及的工程地质学的基本理论和基本知识的工程地质学的基本理论和基本知识。42 2.学习要求：学习要求： a.系统学习和掌握工程地质学的基础知识和理系统学习和
23、掌握工程地质学的基础知识和理论；论； b.了解工程地质勘察的基本内容和工作方法；了解工程地质勘察的基本内容和工作方法； c.能正确提出勘察任务和要求，运用勘察数据能正确提出勘察任务和要求，运用勘察数据和资料进行设计与施工，以及依据工程地质勘察成和资料进行设计与施工，以及依据工程地质勘察成果进行一般的工程地质问题分析和采取处理措施。果进行一般的工程地质问题分析和采取处理措施。43工程地质课程安排工程地质课程安排 （共（共1212学时）学时）绪论绪论 2 2构造地质基础构造地质基础1 1岩体的工程地质研究岩体的工程地质研究1 1土体的工程地质研究土体的工程地质研究1 1岩土的工程地质分类及工程特性岩土的工程地质分类及工程特性1 1地下水地下水1 1物理地质作用物理地质作用2 2工程地质勘察工程地质勘察3 344参考教材参考教材
