工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)

1、*一* 10月9日 緒論1工程地質(zhì)學(xué)定義：是地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科，它研究與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)問(wèn)題、為工程建設(shè)服務(wù)，屬于應(yīng)用地質(zhì)學(xué)范疇。2研究對(duì)象：研究地質(zhì)環(huán)境與工程建筑物之間的關(guān)系，促使二者之間的矛盾轉(zhuǎn)化和解決。研究核心：工程建筑與地質(zhì)環(huán)境二者之間的相互制約和相互作用。3研究任務(wù)：1）闡明建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件，并指出對(duì)建筑物有利和不利的因素。2）論證建筑物所存在的工程地質(zhì)問(wèn)題，進(jìn)行定性和定量的評(píng)價(jià)，作出確切的結(jié)論。3）選擇地質(zhì)條件優(yōu)良的建筑場(chǎng)址，并根據(jù)場(chǎng)址地質(zhì)條件合理配置各個(gè)建筑物。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)其發(fā)展演化趨勢(shì)，并提出對(duì)地質(zhì)環(huán)境合理利用和保護(hù)建議。5）根據(jù)建筑物場(chǎng)

2、址的具體地質(zhì)條件，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，以保證建筑物正常使用所應(yīng)注意的地質(zhì)要求。6）為擬定防治和改善不良地質(zhì)作用的措施方案提供地質(zhì)依據(jù)。4工程地質(zhì)條件：與工程建筑有關(guān)的地質(zhì)因素的綜合。地質(zhì)因素包括：巖土類型及其工程性質(zhì)學(xué)科：土力學(xué)、巖體力學(xué) 地質(zhì)結(jié)構(gòu)（地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖體結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力） 地貌（地表形態(tài)） 水文地質(zhì)（地下水的儲(chǔ)存和運(yùn)移）學(xué)科：水文地質(zhì)學(xué) *工程動(dòng)力地質(zhì)作用（如：火山噴發(fā)、地震、滑坡 分為外/內(nèi)/人為） 天然建材5工程地質(zhì)問(wèn)題：工程地質(zhì)條件與建筑物之間所存在的矛盾。 如：巖土工程地基承載力、地基沉降量、降水水位、邊坡基坑問(wèn)題 礦山開采圍巖穩(wěn)定性、邊坡斜坡問(wèn)題

3、、水文問(wèn)題6研究?jī)?nèi)容：1）巖土工程性質(zhì)的研究2）工程動(dòng)力地質(zhì)作用的研究3）工程地質(zhì)勘查理論和技術(shù)方法的研究4）區(qū)域工程地質(zhì)的研究大范圍5）環(huán)境工程地質(zhì)的研究人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境地質(zhì)的影響7研究方法：自然歷史分析法（地質(zhì)學(xué)分析法） 定性，從地質(zhì)角度分析 數(shù)學(xué)力學(xué)分析發(fā)（定量分析計(jì)算評(píng)價(jià)） 定量研究方法 模型模擬試驗(yàn)法（仿實(shí)體演繹） 定量研究方法 工程地質(zhì)類比法（經(jīng)驗(yàn)借鑒類比法）常用 定性/半定量評(píng)價(jià)，較粗略8相關(guān)學(xué)科：1）地質(zhì)學(xué)分支學(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)、地史學(xué)、第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)2）高等數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、彈性力學(xué)、土力學(xué)、巖體力學(xué)3）物理學(xué)、普通化學(xué)、物理化

4、學(xué)、膠體化學(xué)4）工程建筑學(xué)、環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué) 9工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展及我國(guó)工程地質(zhì)學(xué)的成就 *二* 10月11日 工程地質(zhì)條件1舉例分析：高山峽谷地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，多斷層，甚至有活動(dòng)斷層。河谷深切，溝谷發(fā)育，地勢(shì)高聳，斜坡陡峭。地下水往往為埋藏較深的基巖裂隙水，富水程度較低，但地下水交替強(qiáng)烈，水質(zhì)多為低礦化而不具侵蝕性的淡水，但如遇有可溶性碳酸鹽巖或大的斷層破碎帶，則往往為強(qiáng)富水帶。崩塌、滑坡、泥石流廣泛發(fā)育，且規(guī)模往往很大。天然建材以石料、粗骨料豐富，細(xì)骨料土料貧乏為特征。2工程地質(zhì)條件成因演化論：工程地質(zhì)條件在長(zhǎng)期自然地質(zhì)歷史發(fā)展演化過(guò)程中形成，自然地質(zhì)歷史發(fā)展演化的區(qū)域性規(guī)律和自然地理環(huán)

5、境的分帶性規(guī)律控制著工程地質(zhì)條件及其空間分布與組合規(guī)律性，促使工程地質(zhì)條件形成、發(fā)展演化的是內(nèi)、外動(dòng)力地質(zhì)作用，它們相互依存而又相互制約，控制工程地質(zhì)條件的形成和演化。3工程地質(zhì)條件形成的控制因素：區(qū)域性、分帶性規(guī)律。1）內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用包括：構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿作用、變質(zhì)作用大地構(gòu)造2）外動(dòng)力地質(zhì)作用起源于地球外部能，表現(xiàn)為巖石圈表層與大氣圈、水圈和生物圈的相互作用。如風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積、固結(jié)成巖作用自然地理環(huán)境4中國(guó)工程地質(zhì)條件的分區(qū)分帶性：中國(guó)大地構(gòu)造環(huán)境1）緩變區(qū)：最厚：中國(guó)西部青藏高原，厚6070km地殼厚度緩變區(qū) 最薄：東部沿海平原，厚3035km地殼厚度緩變區(qū) 中等：甘新地殼厚度緩變

6、區(qū)，厚約50km 中國(guó)中部地殼厚度緩變區(qū)，厚3840km2）陡變帶：青藏高原周邊：喜馬拉雅陡變帶、昆侖-祁連陡變帶、賀蘭-龍門陡變帶 中等-最薄兩大區(qū)間：興安-太行-武夷陡變帶、 東南沿海地區(qū)陡變帶、臺(tái)灣東部地區(qū)陡變帶西北地區(qū)：阿爾泰陡變帶、天山地殼厚度陡變帶 3）四大陸間增生褶皺區(qū)或陸間褶皺造山帶 4）新構(gòu)造活動(dòng)帶：較近期的褶皺山區(qū)、新生代以來(lái)的斷陷盆地中國(guó)自然地理環(huán)境地貌輪廓的三級(jí)階梯：青藏高原-四川盆地-長(zhǎng)江中下游平原多樣性氣候分區(qū)：赤道、熱帶亞熱帶、暖溫帶、溫帶、寒溫帶 濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)、半干旱、干旱地殼表層沉積物：沙漠、黃土、膨脹土、紅土、淤泥質(zhì)軟土、常年凍土5中國(guó)工程地質(zhì)條件的組合類型

7、：高原凍土型、高山峽谷型、黃土高原型、紅色盆地型、巖溶高原型、沖積平原型、濱海平原型、河口三角洲型、丘陵與山間盆地型*三*10月14日 區(qū)域穩(wěn)定性理論（問(wèn)答）*1區(qū)域穩(wěn)定性定義是指在內(nèi)、外地質(zhì)動(dòng)力作用下，現(xiàn)今一定區(qū)域地殼表層的相對(duì)穩(wěn)定程度及其對(duì)工程建筑安全的影響程度。*2區(qū)域穩(wěn)定性與區(qū)域地殼穩(wěn)定性的區(qū)別前者包含后者，后者通常不包括區(qū)域性外動(dòng)力地質(zhì)作用的研究，而只是現(xiàn)代地殼活動(dòng)性及其對(duì)工程建設(shè)影響的研究與評(píng)價(jià)。*3區(qū)域穩(wěn)定性分析的代表性理論有哪些“安全島”理論、構(gòu)造控制理論、區(qū)域穩(wěn)定工程地質(zhì)理論。*4何謂“安全島”理論以李四光倡導(dǎo)的活動(dòng)構(gòu)造體系與“安全島”理論為主體，進(jìn)行區(qū)域地殼穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)。

8、其核心思想是在現(xiàn)今構(gòu)造活動(dòng)性強(qiáng)烈地區(qū)，尋找活動(dòng)相對(duì)微弱的“安全島”，而在現(xiàn)今構(gòu)造活動(dòng)性微弱地區(qū)，圈出活動(dòng)性相對(duì)較強(qiáng)的活動(dòng)帶。*5構(gòu)造控制理論的兩種研究思路強(qiáng)調(diào)構(gòu)造活動(dòng)和巖體結(jié)構(gòu)是控制區(qū)域地區(qū)穩(wěn)定性的主導(dǎo)因素，以斷裂活動(dòng)性、地震活動(dòng)性和斷塊穩(wěn)定性狀態(tài)分析評(píng)價(jià)為主的思路。構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)研究為主線，進(jìn)行區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。*6何謂區(qū)域穩(wěn)定工程地質(zhì)理論以區(qū)域穩(wěn)定性工程地質(zhì)評(píng)價(jià)為核心，將區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分為構(gòu)造穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、地面穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和地場(chǎng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)三個(gè)層次，在強(qiáng)調(diào)地球內(nèi)動(dòng)力作用是影響區(qū)域地殼穩(wěn)定性主導(dǎo)因素的同時(shí)，考慮外動(dòng)力和特殊物理地質(zhì)現(xiàn)象對(duì)地面和地場(chǎng)穩(wěn)定性的影響。7區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的目的，重點(diǎn)是什么目

9、的：穩(wěn)定性分級(jí)與分區(qū)。重點(diǎn)：構(gòu)造穩(wěn)定性評(píng)價(jià)研究8區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的指標(biāo)確定原則以構(gòu)造穩(wěn)定性指標(biāo)為主，以地面穩(wěn)定性和巖土介質(zhì)穩(wěn)定性指標(biāo)為輔。9區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，尤其是現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)*10區(qū)域穩(wěn)定性研究的基本內(nèi)容區(qū)域地殼結(jié)構(gòu)與組成研究 區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與應(yīng)力場(chǎng)研究 區(qū)域斷裂現(xiàn)今活動(dòng)性研究 區(qū)域地震活動(dòng)與火山活動(dòng)研究 區(qū)域重大地震災(zāi)害研究 區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)理論與技術(shù)方法研究11穩(wěn)定性分區(qū)與分級(jí)的四個(gè)級(jí)別是穩(wěn)定區(qū)、基本穩(wěn)定區(qū)、次穩(wěn)定區(qū)、不穩(wěn)定區(qū)12中國(guó)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造在近挽期的特點(diǎn)西部強(qiáng)烈隆升，東部相對(duì)下降和凹陷13區(qū)域穩(wěn)定性分區(qū)分級(jí)的目的將一個(gè)區(qū)域劃分成不同穩(wěn)定程度的區(qū)和塊，供工程設(shè)計(jì)部門利

10、用和決策，以便選擇條件較好的地區(qū)和制訂合理的建設(shè)、規(guī)劃方案。*14區(qū)域不穩(wěn)定性區(qū)內(nèi)有強(qiáng)烈活動(dòng)斷裂或附近強(qiáng)烈活動(dòng)斷裂、可能發(fā)生強(qiáng)震，影響該區(qū)烈度為IX度或IX度以上，可能引起區(qū)內(nèi)某些斷裂復(fù)活及山體失穩(wěn)、地表開裂，難以進(jìn)行建筑或需采取特別防護(hù)措施才能進(jìn)行建筑的區(qū)域。 區(qū)域次不穩(wěn)定性區(qū)內(nèi)或附近活動(dòng)斷裂發(fā)震、影響烈度為VII度VIII度，也可能引起某些坡體失穩(wěn)滑動(dòng)以及某些地段地面發(fā)生凹陷、變形破壞，建筑物必須進(jìn)行抗震設(shè)防的區(qū)域。 區(qū)域基本穩(wěn)定基本烈度為VI度，地震作用對(duì)巖土體穩(wěn)定無(wú)影響，除特殊重要建筑物外，一般建筑物都不可以進(jìn)行抗震設(shè)防的區(qū)域。 區(qū)域穩(wěn)定烈度為V度和V度以下，地殼及其表面處于穩(wěn)定狀態(tài)，

11、任何建筑物都不需抗震設(shè)防的區(qū)域。15一個(gè)區(qū)域的穩(wěn)定性由大到小可劃分為哪四級(jí)地區(qū)、地帶、地段、地點(diǎn)*16影響區(qū)域穩(wěn)定性的因素有哪些地質(zhì)因素（地質(zhì)體組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、形態(tài)和內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用）地球物理因素（重力場(chǎng)、地應(yīng)力場(chǎng)、地?zé)釄?chǎng)）自然因素（氣象、水文）人為因素（人類工程經(jīng)濟(jì)等各類活動(dòng)）17在進(jìn)行區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)對(duì)工程地質(zhì)問(wèn)題按不同層次可劃分為哪三類區(qū)域地殼穩(wěn)定性、建設(shè)地區(qū)地表穩(wěn)定性和工程場(chǎng)址巖土體穩(wěn)定性18地殼穩(wěn)定性主要在地球內(nèi)因，包括現(xiàn)代地殼運(yùn)動(dòng)、地震活動(dòng)、巖漿運(yùn)動(dòng)等引起的地殼及其表層的相對(duì)穩(wěn)定程度，也包括人類工程及其它活動(dòng)誘發(fā)的地震活動(dòng)、斷層活動(dòng)及火山活動(dòng)研究和預(yù)測(cè)。 地表穩(wěn)定性在地殼表面在地球

12、內(nèi)、外動(dòng)力地質(zhì)作用和人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響下的相對(duì)穩(wěn)定程度。如各種原因產(chǎn)生的地面沉降、塌陷、及地裂縫；各種斜坡、邊坡的變形和破壞現(xiàn)象；也包括濕陷性土、膨脹性土、易液化土、鹽漬土等土層性狀變化引起的地表變形等。地表變形可能直接引起工程巖土體失穩(wěn)。 工程巖土穩(wěn)定性工程建筑物影響范圍內(nèi)巖土體的穩(wěn)定性，如地基、邊坡、堤壩及硐室圍巖的穩(wěn)定性等。*19評(píng)價(jià)區(qū)域穩(wěn)定性的指標(biāo)有哪些地質(zhì)指標(biāo)（地殼結(jié)構(gòu)、深斷裂、活動(dòng)斷裂、第四紀(jì)地殼升降運(yùn)動(dòng)速率、疊加斷裂作用）地球物理指標(biāo)（重力梯度、地?zé)崃髦?、靜壓力差值、地震應(yīng)變能、地震震級(jí)、和地震烈度）20區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的步驟收集資料室內(nèi)對(duì)資料進(jìn)行分析野外調(diào)查研究室內(nèi)研究進(jìn)行論證

13、綜合所有研究資料進(jìn)行評(píng)價(jià)與區(qū)分*四*10月18日 巖體構(gòu)造控制論1巖石是巖體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是礦物的集合體。 巖石的定義： 一種或幾種礦物組成的地質(zhì)體。（巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖）2巖體是在地質(zhì)歷史時(shí)期形成的具有一定組分和結(jié)構(gòu)的地質(zhì)體。 分為：結(jié)構(gòu)體、結(jié)構(gòu)面（如：層理、裂隙、斷層） 與巖石的關(guān)系：任何巖體都要經(jīng)歷巖石的建造過(guò)程，巖石既是巖體的物質(zhì)基礎(chǔ)過(guò)程，也是各種原生結(jié)構(gòu)面與巖性組合的形成過(guò)程。3巖體結(jié)構(gòu)巖體中結(jié)構(gòu)體與結(jié)構(gòu)面的組合形式。 或定義為：不同類型的基本單元（結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體）在巖體內(nèi)組合、排列的形式稱為巖體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)面巖體中具有一定的方位和厚度、兩向延伸的地質(zhì)界面。（控制巖體結(jié)構(gòu)的主要工

14、程性質(zhì)） 分類：物質(zhì)分界面-層面、片理面、軟弱夾層、巖漿侵入接觸面、泥化夾層。充化夾層、沉積間斷面。 不連續(xù)面-錯(cuò)動(dòng)面、斷層、節(jié)理、風(fēng)化與卸荷裂隙。結(jié)構(gòu)體由不同結(jié)構(gòu)面分割所形成的巖塊。巖體結(jié)構(gòu)作用：巖體結(jié)構(gòu)不同，巖體物理力學(xué)性質(zhì)、工程巖體變形破壞的難易程度與方式也不同。 控制了巖體的水文地質(zhì)條件、風(fēng)化作用。 巖體結(jié)構(gòu)不同，巖體穩(wěn)定性特征完全不同。4對(duì)特殊的巖石建造（如：含煤建造、含鹽建造、以粘土巖為主的碎屑巖建造）巖體較軟，易變性，他們變形破壞與失穩(wěn)其巖性效應(yīng)十分突出。在巖性效應(yīng)中，水是一個(gè)不可忽視的因素。5巖石的形成過(guò)程及物理力學(xué)性質(zhì)對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的影響：巖石的成分與結(jié)構(gòu)：是巖石工程地質(zhì)性質(zhì)差異

15、的主要原因。巖石的成巖環(huán)境與巖相變化：決定巖石的均一性和各向異性。巖石的成層條件及厚度變化：對(duì)沉積巖及負(fù)變質(zhì)巖影響較大關(guān)系到巖體介質(zhì)的連續(xù)性與各向異性。巖石組合特征及其劃分依據(jù)：是研究巖體結(jié)構(gòu)物質(zhì)特征的基礎(chǔ)工作。巖石的物理力學(xué)性質(zhì)：對(duì)工程穩(wěn)定性有重要影響，6結(jié)構(gòu)面的成因類型：原生結(jié)構(gòu)面（沉積、火成、變質(zhì)結(jié)構(gòu)面） 原生結(jié)構(gòu)面 表生（次生）結(jié)構(gòu)面*結(jié)構(gòu)面成因類型成因地質(zhì)類型主要特征原生結(jié)構(gòu)面沉積結(jié)構(gòu)面層面、軟弱夾層、沉積間斷面產(chǎn)狀與巖層一致，一般延續(xù)性較強(qiáng)，易受構(gòu)造及次生作用而惡化火成結(jié)構(gòu)面火成接觸面、巖流層面、冷凝節(jié)理產(chǎn)狀受巖漿巖形態(tài)控制，接觸面一般延伸遠(yuǎn)，原生節(jié)理則較短小，火成巖流間可有泥質(zhì)物

16、填充變質(zhì)結(jié)構(gòu)面片理、軟弱夾層產(chǎn)狀有區(qū)域性，延續(xù)一般較差，在深部一般閉合原生結(jié)構(gòu)面劈理、節(jié)理、斷層、層間破碎夾層產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀有一定關(guān)系，特性和力學(xué)成因關(guān)系密切表生（次生）結(jié)構(gòu)面卸荷裂隙、風(fēng)化裂隙、風(fēng)化夾層、泥化夾層、層面及裂隙夾泥在地表部位發(fā)育，延續(xù)性不強(qiáng)，產(chǎn)狀變化大，結(jié)構(gòu)面常有泥質(zhì)物填充結(jié)構(gòu)面力學(xué)類型破裂、破碎、層狀、泥化結(jié)構(gòu)面。7結(jié)構(gòu)面的分級(jí)根據(jù)規(guī)模（發(fā)展趨勢(shì)、大小）劃分級(jí)序分級(jí)依據(jù)力學(xué)效應(yīng)力學(xué)屬性地質(zhì)構(gòu)造特征I級(jí)延展長(zhǎng)幾公里至幾十公里以上，貫通巖體，破碎帶寬度達(dá)數(shù)米至數(shù)十米形成巖體力學(xué)作用邊界控制巖體變形和破壞構(gòu)成獨(dú)立的力學(xué)介質(zhì)單元軟弱結(jié)構(gòu)面較大的斷層II級(jí)延展規(guī)模與研究的巖體相當(dāng)，破碎帶寬度比較窄，幾厘米到數(shù)米形成塊裂體邊界控制巖體變形和破壞方式構(gòu)成次級(jí)地應(yīng)力邊界軟弱結(jié)構(gòu)面小斷層，層