現代科技綜述知識文庫：工程地質學

1、現代科技綜述系列工程地質學科技是人類區(qū)別于動物的重要文明之一，是人類對自然規(guī)律研究和利用的學科。本文提供對科技基本概念“工程地質學”的解讀，以供大家了解。工程地質學是隨著研究工程建設中的地質問題而逐漸興起的一門學科，是地質學的一個分支。工程地質學的任務是研究人類工程活動與地質環(huán)境的相互聯(lián)系、相互作用及相互制約關系，解決工程建設規(guī)劃、設計、施工以及運行過程中的地質問題，為合理開發(fā)利用地質環(huán)境，選擇有利建筑場址，優(yōu)化工程建筑設計，制訂合理施工方案和整治不良地質條件及害地質作用措施提供地質依據，達到保護地質環(huán)境、保證工程建筑物安全穩(wěn)定和建設資金經濟合理的目的。工程地質學的研究內容，最基本的是研究作為

2、工程建筑物地基、介質及材料的巖土的工程性質，以及影響工程建筑物安全穩(wěn)定的地質作用和地質環(huán)境。工程地質學實際上是由工程科學和地質科學共同發(fā)展起來的。19世紀，在土木工程師和采礦工程師研究巖土的性質時，地質學家也逐漸參與解決大型工程建設項目的地質問題。如英國的WSmith、美國的CBurkeley、俄國的NMye等，都曾參加解決運河、鐵路建設中的地質問題。1864年捷克的布拉格工業(yè)大學地質學教授JKraji首次開設工程地質學課程，給土木系學生結合工程建設的需要講授地質學的基本內容?，F今公認近代工程地質學形成于20世紀20年代。奠基人為美國的KTerzaghi教授和前蘇聯(lián)的p教授等，KTerzagh

3、i繼1925年出版建筑土力學提出著名的有效應力原理和滲透固結理論，奠定了近代土力學的基礎之后于1929年出版了第1本工程地質學教科書。ap等最早在大學地質系創(chuàng)設水文地質與工程地質專業(yè)，于1937年出版了更成型的工程地質教科書。明確界定工程地質學為地質學的一個分支學科，發(fā)展了俄國著名學者oye教授等關于巖土是自然的多組分的動態(tài)體系的理論，并提出了工程地質作用等新概念。40和50年代以來，工程地質學得到迅速發(fā)展，成為包括下列分支的一門綜合性學科。工程巖土學(土質學) 主要研究土體和巖體的組成成分、結構構造、狀態(tài)和物理力學性質，也包括巖土性質改良措施的研究。代表性著作有前蘇聯(lián)p的土質學(1949、1

4、952、1955)、epee的土質學(1952、1959、1975)和中國唐大雄、孔德坊分別主編的工程巖土學(1980、1987、1992)等。工程地質動力學(工程動力地質學) 主要研究與工程建設有關的各種自然地質作用與因人類工程經濟活動而產生的工程地質作用的發(fā)生原因、條件和發(fā)育分布及發(fā)展演變的規(guī)律，同時也研究其防御和整治措施。代表性著作有前蘇聯(lián)oo的工程地質學(1951、1959)、英國PBAttewell和IWFarmer的工程地質學原理(1974)、前蘇聯(lián)oae的工程地質動力學(1977)、英國FGBell的工程地質學基礎(1983)、前蘇聯(lián)Mo的工程地質作用(1985)和中國張綽元、王

5、士天、王蘭生的工程地質分析原理(1981)等。專門工程地質學(工程地質勘察) 是總結各類工程建筑地質勘察經驗，研究勘察原理原則、勘察工作內容和技術方法要求的一分支學科。代表著作有：捷克QZaruba和VMencl的工程地質學(1976)、oae的專門工程地質學(1978)和中國張咸恭主編的專門工程地質學等。區(qū)域工程地質學 是綜合各地區(qū)工程地質勘察研究成果，分析工程地質條件區(qū)域性變化規(guī)律、論述各區(qū)域工程地質特征的分支學科。代表性著作有oo的蘇聯(lián)工程地質學(1959)，劉明昌的中國區(qū)域工程地質學(1965)，德國WRDearman和俄國Eepree、a主編的全球地質學(1989)等。20世紀70年

6、代以來，人類工程活動范圍和建設規(guī)模越來越大，工程地質學的研究領域也進一步擴大，工程地質學在理論和研究方法上都取得了新的進展。一些新的分支學科正在突起和形成。首先是研究因人類工程經濟活動而產生的不良地質環(huán)境效應，特別是加劇或誘發(fā)的地質災害，而正在形成一門新的分支學科環(huán)境工程地質學。作為工程地質學和環(huán)境科學結合的這一邊緣學科，強調必須以地質環(huán)境作為研究對象，必須在勘查研究工程場地的地質條件，解決與工程設計施工有關地質問題的同時，調查研究建設地區(qū)地質環(huán)境特征及其在工程建設影響下可能發(fā)生的變化。80年代中期以來長春地質學院等已開設這門課程，編纂有關教材。這方面的研究成果，除結合一些大型工程建設項目完成

7、的專題研究報告外，英國Perry HRahn的教科書工程地質學環(huán)境的研究(1985)也是朝這方向努力的一本代表性著作。第二，是由于系統(tǒng)論、信息論、控制論以及突變論、協(xié)同論等最新理論，向工程地質研究的滲透和計算機技術的應用，使現代工程地質學呈現出新的面貌。不僅工程地質學工作全面計算機化，而且為工程地質體、工程地質環(huán)境和各類工程動力地質作用及地質災害的復雜性理論研究注入了新的生機，使工程地質問題評價、預測進一步向系統(tǒng)化、信息化、定量化標準化方向發(fā)展。這方面的代表性著作如最近出版的中國崔政權的系統(tǒng)工程地質導論(1989)等。該書將系統(tǒng)工程原理及概率分析原理與工程地質研究有機地結合起來，將工程地質研究

8、進一步推向動態(tài)分析、目標分析和預測分析的新階段。第三，在50和60年代出現的水利水電工程地質、工業(yè)及民用建筑工程地質、鐵路工程地質這3類工程建筑的工程地質學分支學科基礎上，由于經濟發(fā)展的需要，城市工程地質學、礦山工程地質學、近海及海岸工程地質學等新的分支學科也正在興起和形成。代表性著作有：英國RFLegget的城市與地質、俄國的礦床工程地質學(1991)以及有關的工作手冊等等。第四，工程地質學在理論和研究方法方面較有代表性的有：美國JKMitchell的著作土的特性原理(1976)和前蘇聯(lián)Eeee、等的粘性土強度和變形性質的本質(1979)，對土的物理力學性質與其成分結構，特別是與其微觀結構的

9、關系進行了深入研究和總結。美國REGoodman的不連續(xù)巖石的工程地質方法(1976)研究了巖體力學性質的基本規(guī)律。中國谷德振的巖體工程地質力學基礎(1979)，將地質力學、巖石力學和工程地質學有機結合起來，對工程巖體穩(wěn)定性問題進行了深入探討和全面總結。劉國昌及譚周地等的區(qū)域穩(wěn)定工程地質(1992)將地震地質學、地質力學和工程地質學有機結合起來，為以地震作用為中心的區(qū)域穩(wěn)定性工程地質研究奠定了基礎。巖體工程地質力學、區(qū)域穩(wěn)定工程地質學都已成為中國工程地質學的特色。分別強調巖體結構對巖體穩(wěn)定性、地殼結構對區(qū)域穩(wěn)定性的控制意義。前蘇聯(lián)Eepree主編的巖土工程地質研究方法手冊(1984)全面論述了

10、巖土成分、結構和工程特性的室內、野外研究方法，都具有代表性意義。當前的研究熱點是：(1)工程建設地質環(huán)境效應的研究，亦即工程設施地質環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調穩(wěn)定性的研究；(2)工程巖土體、工程動力地質作用和工程地質環(huán)境等復雜系統(tǒng)的非線性動力學研究；(3)巖土工程地質性質及其研究方法、工程地質體和工程動力地質作用的監(jiān)測及其方法的研究；(4)不良工程地質體和災害性地質作用預防及整治方法的研究等?！緟⒖嘉墨I】： 1 Zaruba Q,Mencl V. Engineering Geology. Praque,1976 2 Attewell P B, Farmer I W. Principes of Engineering Geology. London, 1976 3 Bell F G. Foundamentals of EngineeringGeology. London, 1983 4 Perry H. Rahn Engineering Geology - An Environmental Approach. New York, 1985 5 Dearman W R,Sergeev