1-工程地質(zhì)學(xué)緒論

1、緒 論一、 什么是工程地質(zhì)學(xué)二、 工程地質(zhì)學(xué)實(shí)例三、 工程地質(zhì)學(xué)研究的內(nèi)容 四、工程地質(zhì)勘察的根本概念五、工程地質(zhì)學(xué)的開展歷史1工程地質(zhì)學(xué) 地質(zhì)學(xué) 工程與技術(shù)科學(xué) 根底學(xué)科 是工程科學(xué)與地質(zhì)科學(xué)相互滲透、交叉而形成的一門邊緣科學(xué),從事人類工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境相互關(guān)系的研究,是效勞于工程建設(shè)的應(yīng)用科學(xué)。定義21.地質(zhì)環(huán)境對(duì)工程活動(dòng)的制約作用2.人類的各種工程活動(dòng),又會(huì)反響作用于地質(zhì)環(huán)境3.人類的工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境之之間,處于相互聯(lián)系、又相互制約的矛盾之中思考題1人類工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境相互關(guān)系3各種制約作用,歸結(jié)起來(lái)是從平安、經(jīng)濟(jì)和正常使用三個(gè)方面影響工程建筑物的。EXIT1. 地球上現(xiàn)有的工程建筑

2、物都建造于地殼表層一定的地質(zhì)環(huán)境中2. 地質(zhì)環(huán)境包括地殼表層以及深部的地質(zhì)條件,它們以一定的作 用方式影響工程建筑物。例如：1. 地球內(nèi)部構(gòu)造活動(dòng)導(dǎo)致的強(qiáng)烈地震,頃刻間可使較大地域內(nèi)的 各種建筑物和人類生命財(cái)產(chǎn)遭受消滅性的損失；2. 地殼外表的軟弱土體不適應(yīng)某些工業(yè)與民用建筑物荷載的要求, 需進(jìn)行專門的地基處理；3. 地質(zhì)時(shí)期內(nèi)形成的巖溶洞穴因嚴(yán)重滲漏,造成水庫(kù)和水電站不 能正常發(fā)揮效益,甚至完全喪失功能；4. 大規(guī)模的崩塌、滑坡,因難于治理而使鐵路改線等等。因此,工程地質(zhì)工程師必須要很好地研究建筑場(chǎng)址的地質(zhì)環(huán)境,尤其是對(duì)工程建筑物有嚴(yán)重制約作用的地質(zhì)作用和現(xiàn)象一定要進(jìn)行詳細(xì)、深入地研究 4例

3、如:1. 濱海城市大量抽汲地下水所引起的地面沉降造成海水入 侵、市政交通設(shè)施破壞和喪失效用、地下水質(zhì)惡比等。2. 大型水庫(kù)的興建,使河流上、下游大范圍內(nèi)水文和水文 地質(zhì)條件發(fā)生變化,引起庫(kù)岸再造、庫(kù)周浸沒、庫(kù)區(qū)淤 積、誘發(fā)地震等問題,甚至使生態(tài)環(huán)境惡化。EXIT工程地質(zhì)工程師應(yīng)充分預(yù)計(jì)到一項(xiàng)工程的興建,尤其是重大工程興建對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響,以便采取相應(yīng)的對(duì)策。使自然地質(zhì)條件發(fā)生變化,影響建筑物的穩(wěn)定和正常使用,甚至威脅到人類的生活和生存環(huán)境。5青藏鐵路是西部大開發(fā)的標(biāo)志性工程,它建成填補(bǔ)了我國(guó)西部鐵路網(wǎng)空白,形成北京蘭州拉薩的運(yùn)輸大通道,以當(dāng)今世界上海拔最高、線路最長(zhǎng)的高原凍士鐵路所具有的很高的

4、技術(shù)含量和學(xué)術(shù)價(jià)值倍受國(guó)內(nèi)外關(guān)注。青藏鐵路自西寧至拉薩全長(zhǎng)1956公里,其中新線建筑長(zhǎng)度1110公里,青海省境內(nèi)長(zhǎng)562公里,西藏境內(nèi)長(zhǎng)548公里。青藏鐵路的工程環(huán)境十分嚴(yán)酷,存在高寒缺氧、多年凍士、高地震烈度區(qū)和活動(dòng)斷裂、太陽(yáng)輻射強(qiáng),生態(tài)環(huán)境脆弱等特殊問題。 主要的工程地質(zhì)問題： 融沉（厚層地下冰及高含冰量?jī)鐾潦芴烊灰蛩睾透鞣N人為活動(dòng)的影響而融化,產(chǎn)生融沉,是多年凍土區(qū)路基變形和破壞的主要原因）； 凍脹；其它不良凍土現(xiàn)象,包括：凍椎、凍脹丘,融凍泥流和熱融滑坡,熱融湖塘和沼澤化濕地。 主要的工程措施：傾填片石路基。其工作原理是在寒冷空氣有較大的密度,在自重和風(fēng)的作用下下沉,將片石孔隙中的熱空

5、氣擠出,通過(guò)這種對(duì)流增加寒季冷量的輸入；而在暖季溫高,片石孔隙中的溫度低,與空氣對(duì)流強(qiáng)度減弱,從而減少暖季輸入根底的熱量。通過(guò)這種調(diào)控使多年凍土層冷儲(chǔ)量增大,以到達(dá)保持多年凍土處于凍結(jié)狀態(tài)的目的。青藏鐵路6地下建筑 地下建筑包括礦山坑道、鐵路隧道、水工隧洞、地下發(fā)電站廠房、地下鐵道與地下停車場(chǎng)、地下倉(cāng)庫(kù)、地下導(dǎo)彈發(fā)射井,以及地下飛機(jī)庫(kù)等多種類型。在不少人的心目中地下工程造價(jià)太高,競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)地面工程。這種傳統(tǒng)的觀念束縛著人們的頭腦,限制了地下工程的開展,在絕大多數(shù)開展中國(guó)家尤其如此。實(shí)際上這并不是一個(gè)普遍規(guī)律,對(duì)具體情況要做具體分析。如日本政府原方案采用全線高架方式建設(shè)東京外環(huán)高速公路,由于沿線居

6、民強(qiáng)烈反對(duì)這種嚴(yán)重污染環(huán)境的地面工程,一直不能付實(shí)施。2003年1月決定將高架高速公路改為地下高速公路方案。建設(shè)地下高速公路不用花拆遷費(fèi)和征地費(fèi),也無(wú)需給土地所有人支付補(bǔ)償,可以降低造價(jià)、縮短工期?？尚行匝芯空f(shuō)明,每公里的建設(shè)費(fèi)用大約為800億日?qǐng)A,比高架式公路節(jié)約20-30%,建設(shè)工期可以從15年縮短到8年。至于環(huán)境效益更不待言。7水利水電工程 半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),我國(guó)水利水電建設(shè)的開展快速。據(jù)1999年統(tǒng)計(jì),我國(guó)已建成壩高15米以上的壩24119座,其中壩高100米以上的69座,正在建設(shè)的壩高100米以上的有23座,三峽是世界是最大的水電站,裝機(jī)1820萬(wàn)KW。三峽全貌 8三峽電廠 9南水北調(diào)

7、工程南水北調(diào)三條線路：南水北調(diào)工程總體規(guī)劃提出東線、中線、和西線3條調(diào)水線路,分3 期實(shí)施。 東線工程：利用江蘇省已有的江水北調(diào)工程,從江都抽引長(zhǎng)江水,利用京杭大運(yùn)河及其平行的河道逐級(jí)提水北送,并連接起調(diào)蓄作用的洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖。出東平湖后分兩路輸水：一路向北,在位山附近經(jīng)隧洞穿過(guò)黃河；另一路向東,通過(guò)膠東地區(qū)輸水干線經(jīng)濟(jì)南輸水到煙臺(tái)、威海。規(guī)劃分為三期實(shí)施。 中線工程：從加壩擴(kuò)容后的丹江口水庫(kù)陶岔渠首閘引水,沿規(guī)劃線路開挖渠道輸水,沿唐白河流域西側(cè)過(guò)長(zhǎng)江流域與淮河流域的分水嶺方城埡口后,經(jīng)黃淮海平原西部邊緣在鄭州以西孤柏嘴處空過(guò)黃河,繼續(xù)沿京廣鐵路西側(cè)北上,可根本自流到北京、天

8、津。規(guī)劃分兩期實(shí)施。 西線工程：在長(zhǎng)江上游通天河、支流雅礱江和大渡河上游筑壩建庫(kù),開鑿穿過(guò)長(zhǎng)江與黃河的分水嶺巴顏喀拉山的輸水隧洞,調(diào)長(zhǎng)江水入黃河上游。EXIT10工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容 相關(guān)學(xué)科：工程地質(zhì)學(xué)還與工程應(yīng)用技術(shù)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、工程科學(xué)等有關(guān)。如水利水電建筑學(xué)、工業(yè)與民用建筑學(xué)、氣象學(xué),水文及水測(cè)驗(yàn)學(xué)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、地球物理勘探學(xué)、鉆探學(xué)等。根底學(xué)科：動(dòng)力地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地層學(xué)、第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、力學(xué)工程力學(xué)、彈塑性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)和巖體力學(xué)（1）巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的研究 工程巖土學(xué) （2）工程動(dòng)力地質(zhì)作用的研究 物理地質(zhì)現(xiàn)象

9、 （3）工程地質(zhì)勘察理論和技術(shù)方法的研究 工程地質(zhì)勘察 （4）區(qū)域工程地質(zhì)的研究 區(qū)域工程地質(zhì)學(xué) （5）環(huán)境工程地質(zhì)的研究 環(huán)境工程地質(zhì)學(xué) 111、土體工程地質(zhì)研究：（1） 成因和分布規(guī)律；（2） 土物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征；（3） 土體分類；（4） 土的物理力學(xué)性質(zhì)的形成、變化規(guī)律、測(cè)試技術(shù)方法；（5） 土質(zhì)改進(jìn)、土體加固。2、巖體工程地質(zhì)研究（1） 巖石類型、巖石物理力學(xué)性質(zhì)；（2） 巖體結(jié)構(gòu)類型,結(jié)構(gòu)面的成因、規(guī)模、充填情況、延續(xù)性和級(jí)序,特別是軟弱結(jié)構(gòu)面；（3） 巖體力學(xué)性質(zhì)及質(zhì)量評(píng)價(jià)；（4） 巖體分類。EXIT12EXIT作為工程地質(zhì)條件要素之一的工程動(dòng)力地質(zhì)作用,包括地球的內(nèi)力和外力成因

10、的,還有人類工程、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所產(chǎn)生的各種作用,往往制約著建筑物的穩(wěn)定性、造價(jià)和正常使用。研究工程動(dòng)力地質(zhì)作用（現(xiàn)象）的分布、規(guī)模、形成機(jī)制、開展演化規(guī)律,所產(chǎn)生的不良地質(zhì)問題,對(duì)之進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)以及提出有效的防治對(duì)策和措施等 （1） 滑坡：發(fā)生的原因、影響因素、變形破壞機(jī)制、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、防治措施；（2） 巖溶：形成條件、發(fā)育規(guī)律、水文地質(zhì)特征、工程地質(zhì)評(píng)價(jià)、防滲處理；（3） 地面沉降：形成機(jī)制與處理措施；（4） 泥石流：形成條件,發(fā)育過(guò)程,動(dòng)力學(xué)特性,預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法和防治措施；（5） 地震；（6） 凍脹、鹽脹等。13EXIT工程地質(zhì)學(xué)效勞于工程建設(shè)的具體工作就是要進(jìn)行工程地質(zhì)勘察。工程地

11、質(zhì)勘察的主要目的,就是為工程建筑物的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和使用,提供所需的地質(zhì)資料和各項(xiàng)數(shù)據(jù)。由于不同類型、結(jié)構(gòu)和規(guī)模的建筑物,對(duì)工程地質(zhì)條件的要求以及所產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題不同,因而勘察方法的選擇、勘察方案的布置以及工作量使用等也都不盡相同。為了做好勘察工作,就要在查明建筑場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)條件的根底上,對(duì)可能產(chǎn)生的主要工程地質(zhì)問題進(jìn)行確切的分析、評(píng)價(jià)。為了保證工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量和精度應(yīng)該制定適用于不同類型工程建筑的勘察標(biāo)準(zhǔn)或手冊(cè),作為工程勘察的指導(dǎo)性文件。我國(guó)有關(guān)部門已經(jīng)編制出或正在編制國(guó)家際準(zhǔn)的各類建筑工程的勘察標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程；并注意和推廣新穎的勘察理論和技術(shù)方法。工程地質(zhì)勘察理論與技術(shù)方法：（1） 工

12、程地質(zhì)勘察根本問題,包括勘察任務(wù)、階段劃分、技術(shù)方法（2） 工程地質(zhì)測(cè)繪（3） 工程物探（4） 工程地質(zhì)測(cè)試（5） 監(jiān)測(cè)、反分析及預(yù)測(cè)（6） 物理模擬與數(shù)值模擬14我國(guó)國(guó)士面積廣闊,自然地質(zhì)條件復(fù)雜,因此開展這方面的研究更顯重要。 EXIT不同地域的自然地質(zhì)條件不同,因而工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問題也有明顯的區(qū)域性分布規(guī)律和特點(diǎn)。為了國(guó)土資源開發(fā)利用和工程建設(shè)布局的優(yōu)化。就必須研究不同地域工程地質(zhì)條件的形成和分布規(guī)律,進(jìn)行區(qū)劃。區(qū)域工程地質(zhì)研究 研究工程地質(zhì)條件的區(qū)域性規(guī)律,例如巖土類型的分布規(guī)律,各種物理地質(zhì)現(xiàn)象的分布規(guī)律,特別是地質(zhì)構(gòu)造的變化規(guī)律等。15尤其在大型水利水電工程、城市建設(shè)和礦產(chǎn)

13、開發(fā)等方面要大力開展環(huán)境工程地質(zhì)研究。 由于人類工程、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的反響作用日趨廣泛和深刻,使地質(zhì)環(huán)境惡化,甚至地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),嚴(yán)重威脅著人類的生存和生活。為了合理開發(fā)利用和保護(hù)地質(zhì)環(huán)境,要建立起地質(zhì)環(huán)境與人類活動(dòng)之間的理論模式關(guān)系,科學(xué)地預(yù)測(cè)由于人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的負(fù)影響以及它的區(qū)域性變化。研究的目的在于合理開發(fā)利用地質(zhì)環(huán)境和治理、保護(hù)地質(zhì)環(huán)境。 EXIT環(huán)境工程地質(zhì)研究 16工程地質(zhì)勘察：勘察所取得的各項(xiàng)地質(zhì)資料和數(shù)據(jù), 提供給規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和使用部門使用 工程地質(zhì)勘察的主要任務(wù) 工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問題的含義以及它們之間的關(guān)系 思考題2思考題317（6）為擬定改善和防治不良地質(zhì)作

14、用的措施 方案提供地質(zhì)依據(jù)。（1）說(shuō)明建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件, 并指出對(duì)建筑物有利的和不利的因素；（2）論證建筑物所存在的工程地質(zhì)問題,進(jìn)行定性和 定量的評(píng)價(jià),作出確切結(jié)論；（3）選擇地質(zhì)條件優(yōu)良的建筑場(chǎng)地, 并根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件對(duì)建筑物配置提出建議；（4）研究工程建筑物興建后對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響, 預(yù)測(cè)其開展演比趨勢(shì),提出利用和保護(hù)地質(zhì)環(huán)境 的對(duì)策和措施；（5）根據(jù)所選定地點(diǎn)的工程地質(zhì)條件和存在的工程地 質(zhì)問題。提出有關(guān)建筑物類型、規(guī)模、結(jié)構(gòu)和施 工方法的合理建議,以及保證建筑物正常施工和 使用所應(yīng)注意的地質(zhì)要求；EXIT18*工程地質(zhì)條件是在自然地質(zhì)歷史開展演化過(guò)程中形成的,必須采用自然歷史

15、分析方法去研究它。 EXIT工程地質(zhì)條件指的是與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)因素的綜合,或是工程建筑物所在地質(zhì)環(huán)境的各項(xiàng)因素。這些因素包括:巖土類型及其工程性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地貌、水文地質(zhì)、工程動(dòng)力地質(zhì)作用和天然建筑材料等方面。*是一個(gè)綜合概念,其中的某一項(xiàng)因素不能概括為工程地質(zhì)條件,而只是工程地質(zhì)條件的某一因素。*直接影響到工程建筑物的平安、經(jīng)濟(jì)和正常使用。*興建任何類型的建筑物,首先就要查明建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件。它是工程地質(zhì)勘察的根本任務(wù)。*不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境不盡相同,對(duì)工程建筑物有影響的地質(zhì)因素主次也不同,工程地質(zhì)工程師應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)條件進(jìn)行具體分析,明確主次,并進(jìn)一步指出對(duì)工程建筑物有利的和

16、不利的方面。19工程地質(zhì)問題的分析、評(píng)價(jià),是工程地質(zhì)勘察工作的核心。對(duì)每一項(xiàng)工程的主要工程地質(zhì)問題,必須作出定性的或定量確實(shí)切結(jié)論。 工程地質(zhì)問題指的是工程地質(zhì)條件與工程建筑物之間所存在的矛盾或問題。工程地質(zhì)條件是自然界客觀存在的,能否適應(yīng)工程建設(shè)的需要,則一定要聯(lián)系到工程建筑物的類型、結(jié)構(gòu)和規(guī)模。工程地質(zhì)條件往往有一定的缺陷,對(duì)建筑物產(chǎn)生某種影響,甚至造成災(zāi)難性的后果。因此,一定要將工程地質(zhì)條件和建筑物這矛盾著的兩個(gè)方面聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行分析。不同類型結(jié)構(gòu)和規(guī)模的工程建筑物,由于工作方式和對(duì)地質(zhì)體的負(fù)荷不同,對(duì)地質(zhì)環(huán)境的要求是不同的。所以,工程地質(zhì)問題是復(fù)雜多樣的。例如:工業(yè)與民用建筑的地基承載力

17、和變形問題；地下洞室的是圍巖穩(wěn)定性問題；露天采礦場(chǎng)的采坑邊坡的穩(wěn)定性問題等。EXIT20工程地質(zhì)學(xué)的開展歷史 人類在遠(yuǎn)古時(shí)代,就懂得利用優(yōu)良的地質(zhì)條件興建各類建筑工程。但是,工程地質(zhì)學(xué)在國(guó)際上成為地質(zhì)學(xué)的一門獨(dú)立分支學(xué)科,則僅有60多年的歷史。工程地質(zhì)學(xué)作為一門獨(dú)立的科學(xué)體系還在不斷充實(shí)、完善,當(dāng)前又開辟了礦山工程地質(zhì)、地震工程地質(zhì)和海洋工程地質(zhì)等新的研究領(lǐng)域。此外,工程地質(zhì)學(xué)還引進(jìn)新興學(xué)科,如信息論、系統(tǒng)論、耗散結(jié)構(gòu)理論、灰色理論等理論和方法,使之更有效地效勞于工程建設(shè)。國(guó)外開展歷史國(guó)內(nèi)開展歷史211975年成立了國(guó)際工程地質(zhì)協(xié)會(huì)、國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)和國(guó)際土力學(xué)及根底工程學(xué)會(huì)這三個(gè)學(xué)會(huì)的秘書長(zhǎng)

18、聯(lián)席會(huì)議,以期成立綜合性的國(guó)際學(xué)術(shù)團(tuán)體。EXIT本世紀(jì)30年代初,原蘇聯(lián)開展大規(guī)模的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)促使了工程地質(zhì)學(xué)的萌生。1932年在莫斯科地質(zhì)勘探學(xué)院成立了由工程地質(zhì)教研室,奠定了工程地質(zhì)學(xué)的理論根底。此時(shí),歐美和日本等國(guó)家,在進(jìn)行水利工程和土木工程建筑中,也都開展了工程地質(zhì)工作,但它是附屬于建筑工程中的,主要研究一般地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)作用與工程建設(shè)的關(guān)系。巖土工程地質(zhì)性質(zhì)和力學(xué)問題的研究,則是由土質(zhì)學(xué)、土力學(xué)和巖石力學(xué)等學(xué)科承擔(dān)的。1968年在第23屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)上成立了國(guó)際地質(zhì)學(xué)會(huì)工程地質(zhì)分會(huì),后改名為國(guó)際工程地質(zhì)協(xié)會(huì)（IAEQ）。221989年成立了全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害研究會(huì),并辦有專門的學(xué)報(bào)。我國(guó)的工程地質(zhì)學(xué)是在新中國(guó)成立后才開展起來(lái)的。50年代初由于經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的需要,地質(zhì)部