活斷層與地震課件

第一講緒論活斷層與地震主講：崔德山博士第一講緒論活斷層與地震主講：崔德山博士1１.緒論第一篇介紹工程地質(zhì)學(xué)基本理論，重點(diǎn)包括工程地質(zhì)成因演化論、區(qū)域穩(wěn)定性理論和巖體結(jié)構(gòu)控制論。第二篇介紹工程地質(zhì)問題研究，包括活斷層與地震、斜坡工程、地下工程、巖溶、泥石流、地面沉降和滲透變形。該篇以工程動(dòng)力學(xué)分析為主線展開論述。第三篇介紹工程地質(zhì)分析評(píng)價(jià)方法與技術(shù)，主要包括工程地質(zhì)評(píng)價(jià)方法、工程地質(zhì)測(cè)試與試驗(yàn)、工程地質(zhì)監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)和工程地質(zhì)信息技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求掌握對(duì)各種工程動(dòng)力地質(zhì)作用分析研究的思路和方法，以便在今后工作中能運(yùn)用來解決實(shí)際問題。１.緒論第一篇介紹工程地質(zhì)學(xué)基本理論，重點(diǎn)包括工程地質(zhì)成因演23334

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45556667778889意大利比薩基本資料：從地基到鐘樓的高度：58.4公尺，地基的直徑：19.6公尺，鐘塔向南的傾斜度：5.5度

(即塔頂偏離垂直線3.5米)。

9意大利比薩基本資料：從地基到鐘樓的高度：58.4公尺，地9102005年3月28日，印尼蘇門答臘島附近海域發(fā)生里氏8．5級(jí)強(qiáng)烈地震。102005年3月28日，印尼蘇門答臘島附近海域發(fā)生里氏8．10圖上的速度來自于位于該地區(qū)的GPS站點(diǎn)。藍(lán)色星號(hào)代表了2008年5月號(hào)四川地震的位置。11圖上的速度來自于位于該地區(qū)的GPS站點(diǎn)。藍(lán)色星號(hào)代表了20011斷裂區(qū)圖顯示了第一次地震的震中位置(黃色星號(hào)）以及地震后五天里余震（黃色圓圈）出現(xiàn)的位置。值得注意的是，余震（USGS速報(bào)）都是出現(xiàn)在由5月12日主震引起的斷裂線上或附近。白色箭頭顯示了位于這些區(qū)域的ＧＰＳ站點(diǎn)的水平位移，同時(shí)顯示了陸地的移動(dòng)。左手邊的箭頭比右手邊的長(zhǎng)，表示左邊的大陸塊正在追趕右邊的大陸塊。12斷裂區(qū)圖顯示了第一次地震的震中位置(黃色星號(hào)）以及地震后五天12插入式斷裂帶(侵入式滑斷層與大陸碰到一起)示意圖。兩個(gè)大陸各自向?qū)Ψ揭苿?dòng)，如紅色箭頭所示，一個(gè)大陸滑到另一個(gè)的上面。13插入式斷裂帶(侵入式滑斷層與大陸碰到一起)示意圖。兩個(gè)大陸各13１.１什么是工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)學(xué)（EngineeringGeology）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)問題、為工程建設(shè)服務(wù)，屬應(yīng)用地質(zhì)學(xué)的范疇。各種建筑的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行只有通過工程地質(zhì)研究，才能使工程建筑與地質(zhì)環(huán)境相互協(xié)調(diào)，既保證工程建筑安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行正常，又保證地質(zhì)環(huán)境不會(huì)因工程的興建而惡化。１.１什么是工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)學(xué)（Engineering14１.２工程地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象地球上一切工程建筑物都建造于地殼表層一定的地質(zhì)環(huán)境中。地質(zhì)環(huán)境以一定的作用，影響建筑物的安全、經(jīng)濟(jì)和正常使用；而建筑物的興建又反饋?zhàn)饔糜诘刭|(zhì)環(huán)境，使自然地質(zhì)條件發(fā)生變化，最終又影響到建筑物本身。二者就處于既相互聯(lián)系，又相互制約的矛盾之中。工程地質(zhì)學(xué)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。這一整套研究的核心是工程建筑與地質(zhì)環(huán)境二者之間的相互制約和相互作用，這就是工程地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象。１.２工程地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象地球上一切工程建筑物都建造于地15１.３工程地質(zhì)學(xué)的主要任務(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)，做出確切的結(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)址的地質(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)的建議；⑤根據(jù)建筑場(chǎng)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，以及保證建筑物正常使用所應(yīng)注意的地質(zhì)要求；⑥為擬定改善和防治不良地質(zhì)作用的措施方案提供地質(zhì)依據(jù)。１.３工程地質(zhì)學(xué)的主要任務(wù)①闡明建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件，16１.４工程建筑對(duì)地質(zhì)環(huán)境的作用工程建筑的類型很多，如工業(yè)民用建筑、鐵路、公路、水運(yùn)建筑、水利水電建筑、礦山建筑、海港工程和近海石油開采工程，以及國(guó)防工程等。每一類型建筑又由一系列建筑物群體組成，如高樓大廈、工業(yè)廠房、道路、橋梁、隧道、地鐵、運(yùn)河、海港、堤壩、電站、礦井、巷道、油庫(kù)、飛機(jī)場(chǎng)等。這些建筑物有的位于地面，有的埋于地下，都脫離不開地殼，無不與地質(zhì)環(huán)境息息相關(guān)。它們的型式不同、規(guī)模各異，對(duì)地質(zhì)環(huán)境的適應(yīng)性，以及對(duì)地質(zhì)環(huán)境的作用也均一樣。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程建筑物向著高、深、大、精變化，與地質(zhì)環(huán)境的相互作用也愈來愈強(qiáng)烈，愈來愈復(fù)雜。工程建筑對(duì)地質(zhì)環(huán)境的作用，主要通過應(yīng)力變化和地下水動(dòng)力特征變化而表現(xiàn)。建筑物自身重量對(duì)地基巖土體施加的荷載、壩體所受庫(kù)水的水平推力、開挖邊坡和基坑形成的卸荷效應(yīng)、地下洞室開挖對(duì)圍巖應(yīng)力的影響，都會(huì)引起巖土體內(nèi)的應(yīng)力狀況發(fā)生變化，使巖土體產(chǎn)生變形甚至破壞。一定量值的變形是允許的，過量的變形甚至破壞就要使建筑物失穩(wěn)。建筑物的施工和建成經(jīng)常引起地下水的變化，從而給工程和環(huán)境帶來危害，如產(chǎn)生巖土的軟化泥化、地基砂土液化、道路凍害、水庫(kù)浸沒、壩基滲透變形、隧道涌水、礦區(qū)地面塌陷等。顯然，工程建筑物對(duì)地質(zhì)環(huán)境作用的性質(zhì)和強(qiáng)度，取決于建筑物的類型、規(guī)模和結(jié)構(gòu)，同時(shí)也取決于場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，而工程地質(zhì)條件往往起決定性的作用。１.４工程建筑對(duì)地質(zhì)環(huán)境的作用工程建筑的類型很多，如工業(yè)17１.５工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件（Engineeringgeologicalcondition）是指與工程建筑有關(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)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、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，它是一個(gè)綜合概念。其中的某一因素不能概括為工程地質(zhì)條件，而只是工程地質(zhì)條件的某一方面。興建任何一類建筑物，首要的任務(wù)就是要查明和認(rèn)識(shí)建筑場(chǎng)區(qū)的工程地質(zhì)條件。由于不同地域的地質(zhì)環(huán)境不同，因此工程地質(zhì)條件不同，對(duì)工程建筑物有影響的地質(zhì)因素主次也不相同。工程地質(zhì)條件是在自然地質(zhì)歷史發(fā)展演化過程中形成的，它反映地質(zhì)發(fā)展過程及后生變化，即內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用的性質(zhì)和強(qiáng)度。工程地質(zhì)條件的形成受大地構(gòu)造、地形地勢(shì)、氣候、水文、植被等自然因素的控制。各地的自然因素不同、地質(zhì)發(fā)展過程不同，其工程地質(zhì)條件也就不同。工程地質(zhì)條件各要素之間是相互聯(lián)系、相互制約的，這是因?yàn)樗鼈兪苤坏刭|(zhì)發(fā)展歷史的控制，形成一定的組合模式。例如平原區(qū)必然是碎屑物質(zhì)的堆積場(chǎng)所，土層較厚，基巖出露較少，地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，物理地質(zhì)現(xiàn)象也不很發(fā)育，地下水以孔隙水為主，天然建筑材料土料豐富石料缺乏。不同的組合模式對(duì)建筑的適宜性相差甚遠(yuǎn)，存在的工程地質(zhì)問題也不一致。１.５工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件（Engineering18１.５工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣取決于其各個(gè)要素是否對(duì)工程有利。首先是巖土類型及其性質(zhì)的好壞。堅(jiān)硬完整的巖石如花崗巖、厚層石英砂巖等，強(qiáng)度高，性質(zhì)良好；頁(yè)巖、粘土巖、碳質(zhì)巖及泥質(zhì)膠結(jié)的砂礫巖、遇水膨脹、易溶解的巖類，軟弱易變，性質(zhì)不良，斷層巖和構(gòu)造破碎巖更軟弱，這類巖石都不利于地基穩(wěn)定。巖土性質(zhì)的優(yōu)劣對(duì)建筑物的安全經(jīng)濟(jì)具有重要意義，大型建筑物一般要建在性質(zhì)優(yōu)良的巖土體上，軟弱不良的巖土體常導(dǎo)致工程事故不斷、地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)。地形地貌條件對(duì)建筑場(chǎng)地的選擇，特別是對(duì)線性建筑如鐵路公路、運(yùn)河渠道等的線路方案選擇意義重大。如能合理利用地形地貌條件，不但能大量節(jié)省挖填方量，節(jié)約大量投資，而且對(duì)建筑物群體的合理布局、結(jié)構(gòu)型式、規(guī)模以及施工條件等也有直接影響。地質(zhì)結(jié)構(gòu)包含了地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、土體結(jié)構(gòu)及地應(yīng)力等，含義較廣。它是一項(xiàng)具有控制性意義的要素，對(duì)巖體尤為重要。地質(zhì)構(gòu)造控制了一個(gè)地區(qū)的構(gòu)造格架、地貌特征和巖土分布。斷層，尤其是活斷層，常給建筑帶來較大危害。在選擇建筑物場(chǎng)地時(shí)必須注意斷層的規(guī)模、產(chǎn)狀及其活動(dòng)性。土體結(jié)構(gòu)主要是指不同土層的組合關(guān)系、厚度及其空間變化。巖體結(jié)構(gòu)除構(gòu)造外，更主要的是各種結(jié)構(gòu)面的類型、特征和分布規(guī)律。不同結(jié)構(gòu)類型的巖體其力學(xué)性質(zhì)和變形破壞的力學(xué)機(jī)制各不相同。結(jié)構(gòu)面愈發(fā)育，特別是含有軟弱結(jié)構(gòu)面的巖體，其工程性質(zhì)愈差。水文地質(zhì)條件是決定工程地質(zhì)條件優(yōu)劣的重要因素。地下水位較高一般對(duì)工程不利，地基土含水量大，粘性土處于塑態(tài)甚至流態(tài)，容許承載力降低，道路易發(fā)生凍害、水庫(kù)常造成浸沒、隧洞及基坑開挖需進(jìn)行排水。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生多與地下水的參與有關(guān)，甚至起主導(dǎo)作用。物理地質(zhì)現(xiàn)象是指對(duì)建筑物有影響的自然地質(zhì)作用與現(xiàn)象。地殼表層經(jīng)常受到內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用和外動(dòng)力地質(zhì)作用的影響，這對(duì)建筑物的安全造成很大威脅，所造成的破壞往往是大規(guī)模的，甚至是區(qū)域性的。例如地震的破壞性很大；滑坡、泥石流的發(fā)生常給工程和環(huán)境帶來災(zāi)難。通常只考慮工程本身的堅(jiān)固性是不行的，必須充分注意其周圍有哪些物理地質(zhì)現(xiàn)象存在，對(duì)工程的安全有何影響，并研究其發(fā)生發(fā)展的規(guī)律，及時(shí)采取防治措施。天然建筑材料是指供建筑用的土料和石料。天然建筑材料的有無，對(duì)工程造價(jià)有較大的影響，其類型、質(zhì)量、數(shù)量以及開采運(yùn)輸條件，往往成為選擇場(chǎng)地，擬定工程結(jié)構(gòu)類型的重要條件。１.５工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣取決于其各個(gè)要素是否對(duì)19１.６工程地質(zhì)問題工程地質(zhì)問題（EngineeringgeologicalProblem）是指工程地質(zhì)條件與建筑物之間所存在的矛盾。優(yōu)良的工程地質(zhì)條件能適應(yīng)建筑物的安全、經(jīng)濟(jì)和正常使用的要求，其矛盾不會(huì)激化到對(duì)建筑物造成危害；然而工程地質(zhì)條件往往有一定的缺陷，而對(duì)建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重的甚至是災(zāi)難性的危害。所以，一定要將矛盾著的兩個(gè)方面聯(lián)系起來進(jìn)行分析。由于工程建筑的類型、結(jié)構(gòu)形式和規(guī)模不同，對(duì)地質(zhì)環(huán)境的要求不同，所以工程地質(zhì)問題復(fù)雜多樣。例如，工業(yè)與民用建筑的主要工程地質(zhì)問題是地基承載力和沉降問題，地下洞室的主要工程地質(zhì)問題是圍巖穩(wěn)定性和突水涌水問題；露天采礦場(chǎng)的主要工程地質(zhì)問題是采坑邊坡穩(wěn)定性問題；水利水電工程中，土石壩最需注意的是壩基滲透變形和滲漏問題，混凝重力壩是壩基抗滑穩(wěn)定問題，拱壩則是壩肩抗滑穩(wěn)定問題。工程地質(zhì)問題的分析、評(píng)價(jià)，是工程地質(zhì)工程師的重點(diǎn)任務(wù)。工程地質(zhì)問題分析一方面要了解工程意圖，即工程設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)和規(guī)模的構(gòu)想，以便了解工程的要求；另一方面要充分分析工程地質(zhì)條件，深入了解哪些因素是有利的，哪些是不利的，充分認(rèn)識(shí)客觀情況。工程地質(zhì)問題分析還能夠起到指導(dǎo)勘察的作用，為合理選用勘察手段，布置勘察工作量提供依據(jù)。１.６工程地質(zhì)問題工程地質(zhì)問題（Engineering20１.７由于工程地質(zhì)問題而導(dǎo)致的建筑事故例1美國(guó)加利福尼亞州圣弗朗西斯壩為一高70m的混凝土壩，修成蓄水后兩年，于1928年被沖垮。原因是壩基部分存在泥質(zhì)膠結(jié)并含有石膏脈的礫巖，遇水受溶蝕崩解，成為壩基巖體的軟弱部位。如果做好地質(zhì)工作，查清隱患，工程地質(zhì)問題是能夠予以妥善處理的。１.７由于工程地質(zhì)問題而導(dǎo)致的建筑事故例1美國(guó)加利福尼亞21１.７由于工程地質(zhì)問題而導(dǎo)致的建筑事故例2意大利瓦依昂水庫(kù)總庫(kù)容1.69億m3，壩高265.5m，為一混凝土雙曲拱壩。水庫(kù)左岸為潛在滑移區(qū)，施工中已發(fā)現(xiàn)岸坡不穩(wěn)定，并做過一些穩(wěn)定性研究工作，發(fā)現(xiàn)有蠕變現(xiàn)象，蓄水后又出現(xiàn)了局部崩塌，滑坡征兆是明顯的。但研究人員認(rèn)識(shí)不足，而且作了錯(cuò)誤的判斷，未能及時(shí)采取有效對(duì)策和措施。水庫(kù)蓄水三年后的1963年10月，左岸2.7~3.0億m3巖體突然下滑，巨大的滑體速度極快，沖力極大，落入水庫(kù)激起的涌浪，超過壩頂100m，溢過壩水流一瀉而下，沖毀了下游的5個(gè)村鎮(zhèn)，死亡近3000人，釀成了震驚世界的地質(zhì)災(zāi)害。水庫(kù)被滑坡體填滿，成為石庫(kù)，水庫(kù)完全失效報(bào)廢，舉世最高的混凝土拱壩則屹立無恙。究其原因還是由于工程地質(zhì)工作沒有做好。１.７由于工程地質(zhì)問題而導(dǎo)致的建筑事故例2意大利瓦依昂水22１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（1）巖土工程性質(zhì)的研究地球上任何建筑物均離不開巖土體，無論是分析工程地質(zhì)條件，或是評(píng)價(jià)工程地質(zhì)問題，首先要對(duì)巖土的工程性質(zhì)進(jìn)行研究。研究?jī)?nèi)容包括巖土的工程地質(zhì)性質(zhì)及其形成變化規(guī)律，各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試技術(shù)和方法，巖土體的類型和分布規(guī)律，以及對(duì)其不良性質(zhì)進(jìn)行改善等。有關(guān)這方面的研究，是由工程地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科工程巖土學(xué)來進(jìn)行的。１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（1）巖土工程性質(zhì)的研究地球23１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（2）工程動(dòng)力地質(zhì)作用的研究地殼表層由于受到各種自然營(yíng)力包括地球內(nèi)力和外力作用，還有人類的工程—經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，影響建筑物的穩(wěn)定和正常使用。這種對(duì)工程建筑有影響的地質(zhì)作用，即為工程動(dòng)力地質(zhì)作用。習(xí)慣上將由于自然營(yíng)力引起的各種地質(zhì)現(xiàn)象叫做物理地質(zhì)現(xiàn)象，由于人類工程—經(jīng)濟(jì)活動(dòng)引起的地質(zhì)現(xiàn)象叫做工程地質(zhì)現(xiàn)象。研究工程動(dòng)力地質(zhì)作用（現(xiàn)象）的形成機(jī)制、規(guī)模、分布、發(fā)展演化的規(guī)律，所產(chǎn)生的有關(guān)工程地質(zhì)問題，對(duì)它們進(jìn)行定性的和定量的評(píng)價(jià)，以及有效地進(jìn)行防治、改造，是工程地質(zhì)學(xué)的另一分支學(xué)科工程動(dòng)力地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容。１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（2）工程動(dòng)力地質(zhì)作用的研究24１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（3）工程地質(zhì)勘察理論和技術(shù)方法的研究為了查明建筑場(chǎng)區(qū)的工程地質(zhì)條件，論證工程地質(zhì)問題，正確地做出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，以提供建筑物設(shè)計(jì)、施工和使用所需的地質(zhì)資料，就需進(jìn)行工程地質(zhì)勘察。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)問題各不相同，因而勘察方法的選擇、工作的布置原則以及工作量的使用也不相同。為了保證各類建筑物的安全和正常使用，首先必須詳細(xì)而深入地研究可能產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題，在此基礎(chǔ)上安排勘察工作。應(yīng)制訂適用于不同類型工程建筑的各種勘察規(guī)范或工作手冊(cè)，作為勘察工作的指南，以保證工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量和精度。有關(guān)這方面的研究，是由專門工程地質(zhì)學(xué)這一分支學(xué)科來進(jìn)行的。１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（3）工程地質(zhì)勘察理論和技術(shù)方法25１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（4）區(qū)域工程地質(zhì)的研究不同地域由于自然地質(zhì)條件不同，因而工程地質(zhì)條件各異。認(rèn)識(shí)并掌握廣大地域工程地質(zhì)條件的形成和分布規(guī)律，預(yù)測(cè)這些條件在人類工程—經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響下的變化規(guī)律，并按工程地質(zhì)條件進(jìn)行區(qū)劃，做出工程地質(zhì)區(qū)劃圖，就是區(qū)域工程地質(zhì)研究的內(nèi)容。區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)即為這方面研究的分支學(xué)科。１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（4）區(qū)域工程地質(zhì)的研究不同26１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法工程地質(zhì)學(xué)的研究方法是與它的研究?jī)?nèi)容相適應(yīng)的，主要有自然歷史分析法、數(shù)學(xué)力學(xué)分析法、模型模擬試驗(yàn)法和工程地質(zhì)類比法等。（1）自然歷史分析法自然歷史分析法是工程地質(zhì)學(xué)最基本的一種研究方法。工程地質(zhì)學(xué)所研究的對(duì)象—地質(zhì)體和各種地質(zhì)現(xiàn)象，是自然地質(zhì)歷史過程中形成的，而且隨著所處條件的變化，還在不斷地發(fā)展演化著。所以對(duì)動(dòng)力地質(zhì)作用或建筑場(chǎng)地進(jìn)行工程地質(zhì)研究時(shí)，首先就要做好基礎(chǔ)地質(zhì)工作，查明自然地質(zhì)條件和各種地質(zhì)現(xiàn)象，以及它們之間的關(guān)系，預(yù)測(cè)其發(fā)展演化的趨勢(shì)。只有這樣，才能真正查明研究地區(qū)的工程地質(zhì)條件，并作為進(jìn)一步研究工程地質(zhì)問題的基礎(chǔ)。例如，對(duì)斜坡變形與破壞問題進(jìn)行研究時(shí)，要從形態(tài)研究入手，確定斜坡變形與破壞的類型、規(guī)模及邊界條件，分析斜坡變形、破壞的機(jī)制及各影響、控制因素，以展現(xiàn)其空間分布格局，進(jìn)而分析其形成、發(fā)展演化過程和發(fā)育階段。從空間分布和時(shí)間序列上揭示其內(nèi)在的規(guī)律；預(yù)測(cè)其在人類工程—經(jīng)濟(jì)活動(dòng)下的變化，為深入進(jìn)行斜坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。又如研究壩基抗滑穩(wěn)定性問題時(shí)，首先必須查明壩基巖體的地層巖性特點(diǎn)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地下水活動(dòng)條件，尤其要注意研究軟弱泥化夾層的存在和巖體中其它各種破裂結(jié)構(gòu)面的分布，及其組合關(guān)系，找出可能的滑移面和切割面以及它們與工程作用力的關(guān)系，研究滑移面的工程地質(zhì)習(xí)性，以作為進(jìn)一步研究壩基抗滑穩(wěn)定的基礎(chǔ)。然而，僅有地質(zhì)學(xué)的方法是不能完全滿足工程地質(zhì)評(píng)價(jià)的要求的，因?yàn)樗K究屬于定性研究的范疇。要深入研究某一工程地質(zhì)問題時(shí)，還必須采用定量研究的方法。數(shù)學(xué)力學(xué)分析法、模型模擬試驗(yàn)法即是定量研究的方法。１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法工程地質(zhì)學(xué)的研究方法是與它的研27１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法（2）數(shù)學(xué)力學(xué)分析法數(shù)學(xué)力學(xué)分析法是在自然歷史分析的基礎(chǔ)上開展的。對(duì)某一工程地質(zhì)問題或工程動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象，根據(jù)所確定的邊界條件和計(jì)算參數(shù)，運(yùn)用理論公式或經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行定量計(jì)算。例如在斜坡穩(wěn)定性計(jì)算中通常采用的剛體極限平衡理論法，就是在假定斜坡巖土體為剛體的前提下，將各種作用力以滑動(dòng)力和抗滑力的形式集中作用于可能的滑移破壞面上，求出該面上的穩(wěn)定性系數(shù)，作為定量評(píng)價(jià)的依據(jù)。為了搞清邊界條件和合理地選用各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)，就需要進(jìn)行工程地質(zhì)勘探、試驗(yàn)，有時(shí)需要耗費(fèi)巨大的資金和人力。所以除大型或重要的建筑物外，一般建筑物往往采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)類比進(jìn)行計(jì)算。由于自然地質(zhì)條件比較復(fù)雜，在計(jì)算時(shí)常需要把條件適當(dāng)簡(jiǎn)化，并將空間問題簡(jiǎn)化為平面問題來處理。一般的情況是，先建立地質(zhì)模型，隨后抽象為力學(xué)、數(shù)學(xué)模型，代入各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)前由于現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，各種數(shù)學(xué)、力學(xué)計(jì)算模型愈來愈多地運(yùn)用于工程地質(zhì)領(lǐng)域中。１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法（2）數(shù)學(xué)力學(xué)分析法28１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法（3）模型模擬試驗(yàn)法模型模擬試驗(yàn)法在工程地質(zhì)研究中也常被采用，它可以幫助我們探索自然地質(zhì)作用的規(guī)律，揭示工程動(dòng)力地質(zhì)作用或工程地質(zhì)問題產(chǎn)生的力學(xué)機(jī)制、發(fā)展演化的全過程，以便我們作出正確的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。有些自然規(guī)律或建筑物與地質(zhì)環(huán)境相互作用的關(guān)系可以用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)表達(dá)式來表示；而有些數(shù)學(xué)表達(dá)式則十分復(fù)雜而難解，甚至因不易發(fā)現(xiàn)其作用的規(guī)律而無法用數(shù)學(xué)表達(dá)式來表示，此時(shí)，模型模擬試驗(yàn)就十分有效。進(jìn)行模型模擬試驗(yàn)必須要有理論作指導(dǎo)，除了工程力學(xué)、巖體力學(xué)、土力學(xué)、水力學(xué)、地下水動(dòng)力學(xué)等理論外，還必須遵循量綱原理和相似原理。模型試驗(yàn)與模擬試驗(yàn)的區(qū)別在于試驗(yàn)所依據(jù)的基礎(chǔ)規(guī)律是否與實(shí)際作用的基礎(chǔ)規(guī)律一致。例如用滲流槽進(jìn)行壩基滲漏試驗(yàn)，屬于模型試驗(yàn)，因?yàn)樵囼?yàn)所依據(jù)的是達(dá)西定律，與實(shí)際控制壩基滲漏的基礎(chǔ)規(guī)律相同。若用電網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行這種試驗(yàn)，則屬于模擬試驗(yàn)，因?yàn)樵囼?yàn)是以電學(xué)中的歐姆定律為依據(jù)的；歐姆定律與達(dá)西定律形式上雖然相似，而本質(zhì)則根本不同。在工程地質(zhì)中常見的模型試驗(yàn)有地表流水和地下水滲流作用，斜坡穩(wěn)定性、地基穩(wěn)定性、水工建筑物抗滑穩(wěn)定性以及地下洞室圍巖穩(wěn)定性等試驗(yàn)。常用的模擬試驗(yàn)有光測(cè)彈性和光測(cè)塑性模擬試驗(yàn)，以及模擬地下水滲流的電網(wǎng)絡(luò)模擬試驗(yàn)等。１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法（3）模型模擬試驗(yàn)法29１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法（4）工程地質(zhì)類比法工程地質(zhì)類比法是另一種常用的工程地質(zhì)研究方法，可用于定性評(píng)價(jià)，也可作半定量評(píng)價(jià)。它是將已建建筑物工程地質(zhì)問題的評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用到自然地質(zhì)條件大致相同的擬建的同類建筑物中去。顯然，這種方法的基礎(chǔ)是相似性，即自然地質(zhì)條件、建筑物的工作方式、所預(yù)測(cè)的工程地質(zhì)問題都應(yīng)大致相同或近似。它往往受研究者的經(jīng)驗(yàn)所限制。由于自然地質(zhì)條件等不可能完全相同，類比時(shí)又往往把條件加以簡(jiǎn)化，所以這種方法是較為粗略的；一般適用于小型工程或初步評(píng)價(jià)。在斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中目前常用的“標(biāo)準(zhǔn)邊坡數(shù)據(jù)法”“標(biāo)準(zhǔn)邊坡數(shù)據(jù)法”即屬此法。上述四種研究方法各有特點(diǎn)，應(yīng)互為補(bǔ)充，綜合應(yīng)用。其中自然歷史分析法是最重要和最根本的研究方法，是其它研究方法的基礎(chǔ)。１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法（4）工程地質(zhì)類比法30１.１０工程地質(zhì)學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系由上述可知，工程地質(zhì)學(xué)所涉及的知識(shí)范圍是很廣泛的，它必須有許多學(xué)科的知識(shí)作為自己的理論基礎(chǔ)。地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科，如動(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)和水文地質(zhì)學(xué)等，都與工程地質(zhì)學(xué)關(guān)系密切。工程地質(zhì)研究沒有上述各學(xué)科的知識(shí)，是無法進(jìn)行的。在工程地質(zhì)研究中，各地質(zhì)學(xué)分支學(xué)科的理論和方法常為之應(yīng)用。但是，工程地質(zhì)學(xué)是為工程建設(shè)服務(wù)的，其研究目的性非常明確，所以在研究的目的和方法上與地質(zhì)學(xué)的其它分支學(xué)科有所不同。例如，動(dòng)力地質(zhì)作用是動(dòng)力地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)研究的對(duì)象，但前者主要是定性地研究其形態(tài)、分布、產(chǎn)生條件等，而后者不但要進(jìn)行定性的研究，而且還要更深入地研究其形成機(jī)制，定量地研究其發(fā)生、發(fā)展演化的規(guī)律，對(duì)工程建筑物的影響程度，以及有效的防治措施等。為定量評(píng)價(jià)工程地質(zhì)問題，工程地質(zhì)學(xué)需要以數(shù)學(xué)和力學(xué)知識(shí)作為它的基礎(chǔ)。所以，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)和巖體力學(xué)等都與工程地質(zhì)學(xué)有著十分密切的關(guān)系。工程地質(zhì)學(xué)中的大量計(jì)算問題，實(shí)際上也是土力學(xué)和巖體力學(xué)中所研究的課題。在廣義的工程地質(zhì)概念中，多將土力學(xué)和巖體力學(xué)包含進(jìn)去。土力學(xué)和巖體力學(xué)從力學(xué)的觀點(diǎn)研究土體和巖體工程地質(zhì)問題，屬力學(xué)分支學(xué)科。工程地質(zhì)學(xué)還以物理學(xué)、普通化學(xué)、物理化學(xué)和膠體化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科作為自己的基礎(chǔ)。此外，工程地質(zhì)學(xué)還與工程建筑學(xué)、環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)及其它應(yīng)用技術(shù)學(xué)科有密切的聯(lián)系。１.１０工程地質(zhì)學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系由上述可知，工程地質(zhì)學(xué)31１.１１工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展中國(guó)古代許多巨大的工程建設(shè)，初步具有一些工程地質(zhì)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。例如，公元前250年修建四川都江堰分水灌溉工程，地形的利用十分巧妙，并能按照河流侵蝕堆積的規(guī)律制定“深淘灘、低作堰”的治理法則，又使用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)方法，針對(duì)巖體結(jié)構(gòu)特征，開鑿出了寶瓶口輸水渠段，引岷江水灌溉川西平原，造福人民。公元前200多年在廣西興安縣修建的靈渠，溝通了湘江和漓江，是連接長(zhǎng)江和珠江的跨流域工程，2000多年以來航運(yùn)不斷，這一工程在地質(zhì)地貌的利用方面符合工程地質(zhì)原理。長(zhǎng)城選擇了山脊分水嶺，利用堅(jiān)硬巖石作為地基，既雄偉又穩(wěn)固。大運(yùn)河線路選擇別具匠心，把江河湖泊和平原洼地連接起來，減少挖方量，水體溝通，成為貫穿南北的大動(dòng)脈。古代許多橋梁、宮殿、廟宇、樓閣、院塔的修建，更是考慮到地震和地下水的問題，選定了良好的地基，進(jìn)行了合適的加固處理，采用了各種堅(jiān)固美觀的石料，使這些建筑物堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定，歷經(jīng)千百年而依然屹立。在國(guó)際上，工程地質(zhì)學(xué)作為地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科，獨(dú)立形成為一門學(xué)科，僅有70多年的歷史，因而它頗為年輕。本世紀(jì)30年代初，在蘇聯(lián)開展了大規(guī)模國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，促使地質(zhì)學(xué)與建筑工程科學(xué)的相互滲透，工程地質(zhì)學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科由此而萌生。1932年在莫斯科地質(zhì)勘探學(xué)院成立了由Ф.Ⅱ.薩瓦連斯基領(lǐng)導(dǎo)的工程地質(zhì)教研室，培養(yǎng)工程地質(zhì)專業(yè)人才，并奠定了工程地質(zhì)學(xué)的理論基礎(chǔ)。與此同時(shí)，在歐美國(guó)家中工程地質(zhì)工作也有所開展，但它是附屬于土木建筑工程中的，并未形成獨(dú)立完整的科學(xué)體系。他們主要從事一般地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)作用與工程建設(shè)關(guān)系的研究。有關(guān)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)和力學(xué)問題的研究則是由土力學(xué)和巖石力學(xué)來進(jìn)行的。１.１１工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展中國(guó)古代許多巨大的工程建設(shè)，初步32１.１１工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展工程地質(zhì)學(xué)經(jīng)過不斷的發(fā)展，學(xué)科體系逐漸完善，已形成為有多個(gè)分支學(xué)科的綜合性學(xué)科。在中國(guó)，丁文江于20世紀(jì)20年代進(jìn)行過天然建筑材料的地質(zhì)調(diào)查。爾后，李學(xué)清曾先后做過長(zhǎng)江三峽和四川龍溪河壩址地質(zhì)調(diào)查。30年代開展了川滇、滇緬、寶天、甘新線等公路和鐵路建設(shè)的地質(zhì)調(diào)查。林文英發(fā)表的《公路地質(zhì)學(xué)之初步研究》、《中國(guó)公路地質(zhì)概論》初步反映了這方面的工作經(jīng)驗(yàn)。40年代中后期，水利工程地質(zhì)調(diào)查有所開展，進(jìn)行了岷江、大渡河、黃河及其他江河的規(guī)劃考察，并對(duì)廣東翁江、臺(tái)灣大甲溪電站進(jìn)行了工程地質(zhì)調(diào)查。1946年在南京地質(zhì)調(diào)查所成立了工程地質(zhì)研究室。大學(xué)地質(zhì)系只為土木工程專業(yè)學(xué)生講授工程地質(zhì)學(xué)，內(nèi)容上基本為普通地質(zhì)學(xué)加上少量與工程有關(guān)的地質(zhì)知識(shí)。當(dāng)時(shí)還有一部分人從土工方向出發(fā)，應(yīng)用土力學(xué)和地基基礎(chǔ)的知識(shí)，為房屋、鐵路、水利等建筑工程進(jìn)行勘測(cè)、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工的工作。中國(guó)的工程地質(zhì)學(xué)是在解放以后才發(fā)展起來的，經(jīng)歷了從無到有、從小到大、從所知甚少到內(nèi)容豐富多彩，獨(dú)具特色，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)的過程。發(fā)展的動(dòng)力在于國(guó)家的大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)。五十多年來，我國(guó)各項(xiàng)工程建設(shè)得以順利進(jìn)行，與工程地質(zhì)工作密不可分。解放初期，大量工廠、礦山、鐵路、水利建設(shè)，根據(jù)蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn)，需要進(jìn)行地質(zhì)勘察，很多老地質(zhì)學(xué)者投入了這方面的工作。1952年地質(zhì)部成立，設(shè)立水文地質(zhì)工程地質(zhì)局。水利水電、鐵道、建筑、冶金、機(jī)械等部門也相繼設(shè)立了工程地質(zhì)處或勘測(cè)隊(duì)。1952年成立的北京地質(zhì)學(xué)院和長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院設(shè)有水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè)，1956年成立的成都地質(zhì)學(xué)院也設(shè)立水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè)。南京大學(xué)地質(zhì)系、同濟(jì)大學(xué)等高等學(xué)校也培養(yǎng)工程地質(zhì)人才?？蒲袡C(jī)構(gòu)相繼成立，1956年地質(zhì)部設(shè)立了水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所也設(shè)立了水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究室，許多工程部門的科學(xué)研究院也相繼設(shè)立了工程地質(zhì)研究室或土工組。生產(chǎn)、教學(xué)、科研相結(jié)合，團(tuán)結(jié)一致，推動(dòng)著中國(guó)工程地質(zhì)事業(yè)的發(fā)展。1979年在蘇州召開了首屆全國(guó)工程地質(zhì)大會(huì)，成立了中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)工程地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)。后來又建立了國(guó)際工程地質(zhì)學(xué)會(huì)中國(guó)國(guó)家小組，對(duì)工程地質(zhì)的發(fā)展起了重要的推動(dòng)作用。１.１１工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展工程地質(zhì)學(xué)經(jīng)過不斷的發(fā)展，學(xué)科體系33１.１２我國(guó)工程地質(zhì)學(xué)的成就我國(guó)廣大的工程地質(zhì)工作者艱苦奮斗，努力攻關(guān)，為工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，同時(shí)也在實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，取得了大量的成果，創(chuàng)造了具有中國(guó)特色的工程地質(zhì)學(xué)。解放后，在一系列國(guó)家重要工程建設(shè)中，工程地質(zhì)均發(fā)揮了重要作用。諸如治理準(zhǔn)河和治理海河的系列工程，長(zhǎng)江、黃河、珠江、黑龍江四大流域的水利水電開發(fā)，寶成、成昆、襄渝、湘黔、蘭新等鐵道干線的建設(shè)；武漢長(zhǎng)江大橋、南京長(zhǎng)江大橋和黃河大橋的修建，鞍鋼、武鋼、攀鋼、金川、白銀等礦山開采，以及石油、煤炭基地的建設(shè)；港口和海岸工程、國(guó)防及尖端技術(shù)工程建設(shè)，以及攀枝花、嘉峪關(guān)、白銀、三門峽、金昌、大慶等新興城市和大量城市的擴(kuò)建改建等。改革開放以來，工程建設(shè)的規(guī)模和數(shù)量不斷擴(kuò)大，工程地質(zhì)的作用更為明顯，如龍羊峽、烏江渡、魯布格、天生橋、五強(qiáng)溪、二灘、三峽等水利水電工程；秦山、水亞灣核電站焦柳線、黔桂線、大秦線、京九線等鐵道線路以及許多大橋、長(zhǎng)隧道工程；新的大型礦山油田建設(shè)；深圳和一大批經(jīng)濟(jì)開發(fā)城市建設(shè)；高速公路和高層建筑、立交橋的建設(shè)等。教學(xué)方面，隨著科研、生產(chǎn)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，編寫了一批我國(guó)自己的教材。第一部《工程地質(zhì)學(xué)》（上、下冊(cè)）是由北京地質(zhì)學(xué)院工程地質(zhì)教研室編寫的，于1964年正式出版。書中強(qiáng)調(diào)了以工程地質(zhì)問題分析為中心的學(xué)術(shù)思想。改革開放以后又連續(xù)編寫了一大批教材，如《工程地質(zhì)分析原理》、《工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》、《工程巖土學(xué)》、《土力學(xué)》、《巖體力學(xué)》、《專門工程地質(zhì)學(xué)》、《工程地質(zhì)學(xué)》等。這些教材對(duì)培養(yǎng)專業(yè)人才起了重要作用，也顯示了我國(guó)工程地質(zhì)學(xué)教育的水平。１.１２我國(guó)工程地質(zhì)學(xué)的成就我國(guó)廣大的工程地質(zhì)工作者艱苦34１.１２我國(guó)工程地質(zhì)學(xué)的成就谷德振和中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所的學(xué)者們根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行地質(zhì)和力學(xué)相結(jié)合的研究，創(chuàng)立了巖體工程地質(zhì)力學(xué)。提出了“巖體結(jié)構(gòu)”的概念，強(qiáng)調(diào)巖體結(jié)構(gòu)及其對(duì)巖體穩(wěn)定性的控制作用，形成了系統(tǒng)理論。我國(guó)在軟弱、破碎巖體的研究方面也取得較大進(jìn)展。例如斷層巖的分類及其物理力學(xué)特性和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的研究；泥化夾層的成因、特性和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法；膨脹巖的物質(zhì)與結(jié)構(gòu)特征，膨脹機(jī)理和處理措施等。區(qū)域地殼穩(wěn)定性研究取得重要進(jìn)展。在三峽、二灘等水利水電工程，蘇南、遼南、大埡灣等核電站工程中，發(fā)展了相對(duì)穩(wěn)定區(qū)和“安全島”等理論，其核心問題包括斷層發(fā)育情況與活動(dòng)性，地應(yīng)力狀況，以及區(qū)域地震危險(xiǎn)性分析。地質(zhì)災(zāi)害研究工作不斷加強(qiáng)?；?、泥石流、地裂縫、喀斯特地表塌陷及地面沉降、水庫(kù)誘發(fā)地震等地質(zhì)災(zāi)害的頻繁發(fā)生早已引起我國(guó)工程地質(zhì)界的注意。許多部門對(duì)不同災(zāi)種做了調(diào)查建檔工作，在全國(guó)重點(diǎn)地區(qū)系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及防治措施研究，取得較大進(jìn)展。工程地質(zhì)勘察質(zhì)量不斷提高。以長(zhǎng)江三峽為例，對(duì)這一舉世矚目的特大綜合性水利水電工程，在詳細(xì)可靠的基礎(chǔ)地質(zhì)工作和大量勘探試驗(yàn)工作的基礎(chǔ)上，使用各種新技術(shù)、新方法，做了較充分的地質(zhì)分析和定量評(píng)價(jià)。三峽工程的勘察研究在深度、廣度和質(zhì)量等方面均達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。在工程地質(zhì)制圖方面，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)繪制地質(zhì)柱狀圖、工程地質(zhì)平面圖、剖面圖、立體圖、等值線圖、統(tǒng)計(jì)分析圖等，不但準(zhǔn)確美觀，而且速度快，修改更新方便。GIS編圖技術(shù)更能把數(shù)據(jù)庫(kù)、專家系統(tǒng)與制圖技術(shù)綜合到一起，使資料信息得以充分利用，還可分類儲(chǔ)存，分類提取，配合相關(guān)軟件，繪制工程地質(zhì)圖系，如城市規(guī)劃圖、土地利用圖、災(zāi)害地質(zhì)圖等。１.１２我國(guó)工程地質(zhì)學(xué)的成就谷德振和中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所的35２活斷層與地震活斷層（Activefault）和地震（Earthquake）是兩種密切相關(guān)的工程動(dòng)力地質(zhì)作用。在工程地質(zhì)領(lǐng)域，將活斷層和地震活動(dòng)所產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題稱為“區(qū)域地殼穩(wěn)定性問題”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上90%以上的地震是由于斷層活動(dòng)而引起的。地球的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可以使地殼和上地幔中積累構(gòu)造應(yīng)力，當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力增大并超過介質(zhì)強(qiáng)度時(shí)，多表現(xiàn)為活斷層的突然錯(cuò)動(dòng)，并釋放應(yīng)變能，以彈性波的形式在地殼表層傳播，從而引發(fā)地震。但是，活斷層活動(dòng)時(shí)并不一定都表現(xiàn)為地震。因此就有必要研究活斷層的活動(dòng)方式和活動(dòng)特點(diǎn)，并將活斷層劃分為蠕滑斷層和粘滑斷層。一般而言，粘滑斷層會(huì)發(fā)生地震，因此可稱之為地震斷層。蠕滑斷層和粘滑斷層的活動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致工程建筑物的直接損害，而后者的損害往往更為嚴(yán)重。人們對(duì)地震的認(rèn)識(shí)和研究已有3000多年的歷史，然而活斷層的研究歷史只有100多年，而且也是從研究地震斷層開始的。1891年日本濃尾地震（8.4級(jí)）和1906年美國(guó)舊金山大地震（8.3級(jí)），都產(chǎn)生了明顯的地表錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象，從而推動(dòng)了對(duì)活斷層的研究。地震的危害盡人皆知，一次強(qiáng)烈地震頃刻之間可對(duì)較大地域內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重危害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年大約發(fā)生500萬次地震，其中絕大多數(shù)是不為人們感知的小地震，而破壞性地震約1000次，其中強(qiáng)烈破壞性地震有十幾次。我國(guó)自然地質(zhì)條件復(fù)雜，地處環(huán)太平洋地震帶和地中海-喜馬拉雅地震帶這兩個(gè)世界上最強(qiáng)的地震帶之間，是世界上最大的一塊大陸地震區(qū)。近數(shù)百年來世界上災(zāi)害最重的震例，大多數(shù)發(fā)生在中國(guó)，使我國(guó)深受地震災(zāi)害之苦。1976年唐山7.8級(jí)大地震，使該市市區(qū)夷為廢墟，死亡24萬人，是二十世紀(jì)世界上最為慘重的地震災(zāi)害之一。２活斷層與地震活斷層（Activefault）和地震（36２.１活斷層自二十世紀(jì)20年代Willis和Wood提出活斷層的概念以來，活斷層一直是地球科學(xué)研究中一個(gè)重要領(lǐng)域。不僅因?yàn)榛顢鄬邮堑刭|(zhì)歷史中最新活動(dòng)的產(chǎn)物，為研究現(xiàn)今地殼動(dòng)力學(xué)提供了最為重要和直接的證據(jù)；而且還由于活斷層與災(zāi)害，尤其是地震災(zāi)害有著密切的聯(lián)系；活斷層的存在還直接影響著工程的安全。因此，活斷層研究一直受到各種國(guó)際地學(xué)組織、地球科學(xué)家和工程地震學(xué)家們的高度重視?；顢鄬拥墓こ淘u(píng)價(jià)是建立在活斷層研究基礎(chǔ)之上的?；顢鄬友芯侩m然早已被人們所重視，但長(zhǎng)期停留在描述性和定性研究階段。自20世紀(jì)70年代開始，由于它在地震和工程研究中的特殊地位，獲得了飛躍的發(fā)展。80年代以來，關(guān)于“斷裂分段研究”又把活斷層的研究推進(jìn)了一步，活斷層研究也與工程安全性評(píng)價(jià)更加密切結(jié)合起來，如李起彤（1991）對(duì)活斷層的特征、研究方法和工程評(píng)價(jià)方面，進(jìn)行了全面的論述；鄧起東等（1992）對(duì)活動(dòng)斷裂工程安全性評(píng)價(jià)和位錯(cuò)量的定量評(píng)估做了深入分析；張培震等（1998）對(duì)重大工程地震安全性評(píng)價(jià)中活動(dòng)斷裂分段準(zhǔn)則進(jìn)行了歸納；周本剛等（1997）對(duì)如何應(yīng)用活動(dòng)斷裂的活動(dòng)時(shí)代、規(guī)模、傾向和不同類型發(fā)震構(gòu)造的深淺構(gòu)造關(guān)系來合理劃分潛在震源區(qū)與確定震級(jí)上限作了探討；建立在活動(dòng)斷裂研究基礎(chǔ)上的斷裂地震危險(xiǎn)性評(píng)估也取得了很大的進(jìn)展（聞學(xué)澤等，1999）。90年代以來，隨著淺層探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，也由于許多震例表明，城市直下型地震是造成城市巨大災(zāi)害的直接因素，國(guó)際上對(duì)城市隱伏活動(dòng)斷裂的探測(cè)越來越重視，如美國(guó)國(guó)家減災(zāi)計(jì)劃（NEHRP）在新馬德里地震區(qū)開展了一系列探測(cè)試驗(yàn)（R.A.Williams，etal.，1995）；我國(guó)在2002年也在福州市開展了城市活斷層試驗(yàn)探測(cè)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究，其他城市的探測(cè)工作也陸續(xù)展開。２.１活斷層自二十世紀(jì)20年代Willis和Wood提出37２.１.１活斷層的概念及研究意義活斷層是指目前正在活動(dòng)著的斷層，或是近期曾有過活動(dòng)而不久的將來可能會(huì)重新活動(dòng)的斷層。后一種情況也可稱為潛在活斷層。研究活斷層有著重要的工程意義，在進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)盡可能避開活斷層，或采取較合理的措施以預(yù)防其可能造成的損害。２.１.１活斷層的概念及研究意義活斷層是指目前正在活動(dòng)著38２.１.２活斷層的基本特征１.活斷層的繼承性與反復(fù)性２.活斷層是深大斷裂復(fù)活運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物３.活斷層的活動(dòng)方式２.１.２活斷層的基本特征１.活斷層的繼承性與反復(fù)性39２.１.３活斷層參數(shù)的研究活斷層在時(shí)空域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的參數(shù)有：活斷層的產(chǎn)狀、長(zhǎng)度、斷距、錯(cuò)動(dòng)速率、錯(cuò)動(dòng)周期和活動(dòng)年齡等。這些參數(shù)是在活斷層區(qū)進(jìn)行地震預(yù)報(bào)和設(shè)防的重要資料，對(duì)它們的了解和分析有助于把握活動(dòng)斷裂的活動(dòng)規(guī)律性，也是評(píng)價(jià)建設(shè)場(chǎng)地區(qū)域地殼穩(wěn)定性的重要依據(jù)。２.１.３活斷層參數(shù)的研究活斷層在時(shí)空域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的參數(shù)有：40活斷層與地震課件41２.１.４活斷層的鑒別活斷層的鑒別是對(duì)其進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。由于活斷層是第四紀(jì)以來構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的反映，它便顯示出新的構(gòu)造活動(dòng)行跡。所以，我們可以借助地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、地震地質(zhì)學(xué)以及現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)等方法和手段，定性和定量地鑒別。２.１.４活斷層的鑒別活斷層的鑒別是對(duì)其進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)42２.１.５活斷層工程地質(zhì)評(píng)價(jià)活斷層的地面錯(cuò)動(dòng)或突發(fā)地震，都會(huì)對(duì)工程建筑物帶來直接損害，所以在活斷層發(fā)育地區(qū)建設(shè)城市和興建重要建筑物時(shí)，為設(shè)防的需要，就要專門對(duì)活斷層進(jìn)行工程地質(zhì)研究和評(píng)價(jià)，主要包括：活動(dòng)斷層的研究方法、對(duì)工程安全性的影響與工程安全性對(duì)策?；顢鄬拥难芯糠椒?、活動(dòng)斷層對(duì)工程安全性的影響、工程安全性評(píng)估、活斷層區(qū)的建筑原則。２.１.５活斷層工程地質(zhì)評(píng)價(jià)活斷層的地面錯(cuò)動(dòng)或突發(fā)地震，43２.２地震在地殼表層，因彈性波傳播所引起的振動(dòng)作用或現(xiàn)象，稱為地震。地震按其發(fā)生的原因，可分為構(gòu)造地震、火山地震和陷落地震。此外，還有因水庫(kù)蓄水、深井注水和核爆炸等導(dǎo)致的誘發(fā)地震。由地殼運(yùn)動(dòng)引起的構(gòu)造地震，是地球上規(guī)模最大、數(shù)量最多、危害最嚴(yán)重的一類地震。本節(jié)即是研究這類地震。工程地質(zhì)學(xué)對(duì)地震的研究，著重于研究地震波對(duì)建筑物的破壞作用，不同工程地質(zhì)條件場(chǎng)地的地震效應(yīng)、地震小區(qū)劃、地震建筑場(chǎng)地的選擇以及抗震措施的工程地質(zhì)論證等問題，為地震區(qū)的城市和各類工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)提供依據(jù)。２.２地震在地殼表層，因彈性波傳播所引起的振動(dòng)作用或現(xiàn)象44２.２.１地震地質(zhì)及地震波基礎(chǔ)地震發(fā)生的地質(zhì)條件及分類地震波震源機(jī)制和震源參數(shù)２.２.１地震地質(zhì)及地震波基礎(chǔ)地震發(fā)生的地質(zhì)條件及分類45活斷層與地震課件46２.２.２地震的震級(jí)及地震烈度地震的震級(jí)和烈度，是衡量地震的強(qiáng)度，即地震大小對(duì)建筑物破壞程度的標(biāo)準(zhǔn)尺度。兩者含義不同，但相互間有一定的關(guān)聯(lián)。２.２.２地震的震級(jí)及地震烈度地震的震級(jí)和烈度，是衡量地47２.２.２地震的震級(jí)及地震烈度按李希特（C·F·Richter）1935年所給出的原始定義，震級(jí)（M）是指距震中100km處的標(biāo)準(zhǔn)地震儀在地面所記錄的微米表示的最大振幅A的對(duì)數(shù)值，即：

M=lgA

標(biāo)準(zhǔn)地震儀的自振周期0.8s，阻尼比0.8，最大靜力放大倍率2800。如果在距震中100km處標(biāo)準(zhǔn)地震儀記錄的最大振幅為10cm（即105μm）。則M=5，是5級(jí)地震。實(shí)際上距震中100km處不一定有地震儀，而且地震儀也并非上述的標(biāo)準(zhǔn)地震儀，此時(shí)震采用經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)修正而確定震級(jí)。我國(guó)地震部門所使用的是非標(biāo)準(zhǔn)型的地震儀，所以規(guī)定計(jì)算近震（震中距Δ<1000km）用地方震級(jí)ML，計(jì)算遠(yuǎn)震（震中距Δ>1000km）用面波震級(jí)Ms。它們的經(jīng)驗(yàn)公式為：

式中：Aμ為以微米表示的實(shí)際地動(dòng)位移；R（Δ）為起算函數(shù)，震中距Δ和地震儀不同，此值不同，可由相應(yīng)的表格中查出；T為面波周期；σ（Δ）為面波起算函數(shù)；C為臺(tái)站校正值（上述兩項(xiàng)均可從已制表格中查出）。上述關(guān)系僅適用于淺源地震。根據(jù)李希特實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)求得的震源釋放能量與震級(jí)之間有如下關(guān)系：

式中：E為能量，單位為焦耳（J）。２.２.２地震的震級(jí)及地震烈度按李希特（C·F·Richt48２.２.２地震的震級(jí)及地震烈度地震烈度是衡量地震所引起的地面震動(dòng)強(qiáng)烈程度的尺度。它不僅取決于地震能量，同時(shí)也受震源深度、震中距、地震波傳播介質(zhì)的性質(zhì)等因素的影響。一次地震只有一個(gè)震級(jí)，但在不同地點(diǎn)，烈度大小可以是不一樣的。一般地說，震源深度和震中距愈小，地震烈度愈大；在震源深度和震中距相同的條件下，則堅(jiān)硬基巖石的場(chǎng)所（地基）較之松軟土烈度要小些。因此，烈度是不能與震級(jí)混淆的。２.２.２地震的震級(jí)及地震烈度地震烈度是衡量地震所引起的地49２.２.３地震效應(yīng)在地震作用影響所及的范圍內(nèi)，于地面出現(xiàn)的各種震害或破壞，稱之為地震效應(yīng)。其與場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、震源大小及震中距等因素有關(guān)，也與建筑物的類型和結(jié)構(gòu)有關(guān)。地震效應(yīng)主要有振動(dòng)破壞效應(yīng)、地面破壞效應(yīng)兩種類型，在地震效應(yīng)中振動(dòng)破壞效應(yīng)是最主要的。下面將重點(diǎn)討論振動(dòng)破壞效應(yīng)和地面破壞效應(yīng)。1振動(dòng)破壞效應(yīng)地震發(fā)生時(shí)，地震波在巖土體中傳播，而引起強(qiáng)烈的地面運(yùn)動(dòng)，使建筑物的地基、基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)都發(fā)生振動(dòng)，亦即給建筑物施加了一個(gè)附加荷載，即地震力。當(dāng)?shù)卣鹆_(dá)到某一限度時(shí)，建筑物即發(fā)生破壞。這種由于地震力作用直接引起建筑物的破壞，稱為振動(dòng)破壞效應(yīng)。一次強(qiáng)烈地震發(fā)生時(shí)，建筑物的破壞、傾倒，主要是由于地震力的直接作用引起的。破壞的主要原因是：承重結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠和結(jié)構(gòu)剛度或整體性不足。2地面破壞效應(yīng)地面破壞效應(yīng)可分為破裂效應(yīng)和地基效應(yīng)兩種基本類型。這兩種地面破壞效應(yīng)對(duì)工程建設(shè)意義重大。1、地面破裂效應(yīng)地面破裂效應(yīng)指的是強(qiáng)震導(dǎo)致地面巖土體直接出現(xiàn)破裂和位移，從而引起跨越破裂帶及其附近的建筑物變形或破壞。強(qiáng)烈地震發(fā)生時(shí)，在地表一般都會(huì)出現(xiàn)地震斷層和地裂縫。在宏觀上，它仍沿著一定方向展布在一個(gè)狹長(zhǎng)地帶內(nèi)，綿延數(shù)十至數(shù)百公里，對(duì)工程建設(shè)意義重大。2、地基基底效應(yīng)地基基底效應(yīng)指的是地震使松軟土體震陷、砂土液化、淤泥塑流變形等，而導(dǎo)致地基失效，使上部建筑物破壞。２.２.３地震效應(yīng)在地震作用影響所及的范圍內(nèi)，于地面出現(xiàn)50活斷層與地震課件51２.２.４地震的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)場(chǎng)地地震效應(yīng)受許多因素的制約，其中場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件對(duì)宏觀震害影響尤為顯著。從國(guó)內(nèi)外大量宏觀震害調(diào)查資料看出，在一個(gè)范圍較大的場(chǎng)地內(nèi)（例如一個(gè)城市），對(duì)震害有重大影響的工程地質(zhì)條件為：巖土類型及性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌條件及地下水。為了更好地為場(chǎng)地防震抗震設(shè)計(jì)服務(wù)，就應(yīng)詳細(xì)了解強(qiáng)震區(qū)巖土體破壞特點(diǎn)，具體分析震害與場(chǎng)地工程地質(zhì)條件的關(guān)系，并以其差異性為基礎(chǔ)進(jìn)行地震小區(qū)劃，最后采取場(chǎng)區(qū)的抗震原則而采取相應(yīng)的抗震措施。1強(qiáng)震區(qū)巖土體破壞特點(diǎn)2震害與場(chǎng)地工程地質(zhì)條件的關(guān)系3地震小區(qū)劃4地震區(qū)抗震設(shè)計(jì)原則和建筑物抗震措施２.２.４地震的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)場(chǎng)地地震效應(yīng)受許多因素的制52３水庫(kù)誘發(fā)地震因水庫(kù)蓄水所引起的地震，稱之為水庫(kù)誘發(fā)地震。水庫(kù)誘發(fā)地震的震級(jí)較其他誘發(fā)地震高，甚至招致嚴(yán)重的破壞，因此是誘發(fā)地震研究的主要對(duì)象。人們也是從水庫(kù)誘發(fā)地震開始認(rèn)識(shí)誘發(fā)地震的。水庫(kù)誘發(fā)地震事件最早發(fā)現(xiàn)于希臘的馬拉松水庫(kù)（1931年），震級(jí)最高（Ｍs=6.5）和損失最大的是印度的科伊納水庫(kù)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界上已建成的10萬余座水庫(kù)中，有100來座在庫(kù)區(qū)誘發(fā)了地震活動(dòng)，其中我國(guó)有15座水庫(kù)。公認(rèn)的6級(jí)以上震例有4處（表4-8）。我國(guó)新豐江水庫(kù)自1959年10月開始蓄水時(shí)，庫(kù)區(qū)內(nèi)即發(fā)生地震活動(dòng)；隨著蓄水位的提高，地震的頻度和強(qiáng)度明顯加大。1961年9月滿庫(kù)，于1963年3月18日發(fā)生了6.1級(jí)主震，震中烈度Ⅶ度，引起壩體開裂及其他建筑物破壞，之后余震不斷。新豐江水庫(kù)地震的強(qiáng)度超過了當(dāng)?shù)氐臍v史天然地震３水庫(kù)誘發(fā)地震因水庫(kù)蓄水所引起的地震，稱之為水庫(kù)誘發(fā)地53３.１水庫(kù)誘發(fā)地震的基本特征1空間分布特征2地震活動(dòng)與庫(kù)水位的相關(guān)性特征3水庫(kù)誘發(fā)地震的序列特征３.１水庫(kù)誘發(fā)地震的基本特征1空間分布特征54３.２水庫(kù)誘發(fā)地震的工程地質(zhì)研究對(duì)誘發(fā)地震的調(diào)查研究應(yīng)結(jié)合有關(guān)工程對(duì)象進(jìn)行。一般應(yīng)在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，初步判定可能產(chǎn)生誘發(fā)地震的地區(qū)范圍及可能成因。然后進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪及其它必要的勘察工作，以查明區(qū)域地質(zhì)背景及地區(qū)發(fā)震條件。調(diào)查中應(yīng)特別注意區(qū)域構(gòu)造及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形跡，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，地區(qū)的巖性、構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及動(dòng)力地質(zhì)作用的類型及發(fā)育程度等因素，在地震地質(zhì)調(diào)查研究工作的基礎(chǔ)上，對(duì)可能出現(xiàn)的誘發(fā)地震成因類型做出初步分析判定。水庫(kù)誘發(fā)地震的工程地質(zhì)研究工作在水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的前期階段即應(yīng)開始進(jìn)行，其主要研究?jī)?nèi)容如下：1建庫(kù)前的地震地質(zhì)研究2建庫(kù)發(fā)震后的工程地質(zhì)研究３.２水庫(kù)誘發(fā)地震的工程地質(zhì)研究對(duì)誘發(fā)地震的調(diào)查研究應(yīng)55第一講緒論活斷層與地震主講：崔德山博士第一講緒論活斷層與地震主講：崔德山博士56１.緒論第一篇介紹工程地質(zhì)學(xué)基本理論，重點(diǎn)包括工程地質(zhì)成因演化論、區(qū)域穩(wěn)定性理論和巖體結(jié)構(gòu)控制論。第二篇介紹工程地質(zhì)問題研究，包括活斷層與地震、斜坡工程、地下工程、巖溶、泥石流、地面沉降和滲透變形。該篇以工程動(dòng)力學(xué)分析為主線展開論述。第三篇介紹工程地質(zhì)分析評(píng)價(jià)方法與技術(shù)，主要包括工程地質(zhì)評(píng)價(jià)方法、工程地質(zhì)測(cè)試與試驗(yàn)、工程地質(zhì)監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)和工程地質(zhì)信息技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求掌握對(duì)各種工程動(dòng)力地質(zhì)作用分析研究的思路和方法，以便在今后工作中能運(yùn)用來解決實(shí)際問題。１.緒論第一篇介紹工程地質(zhì)學(xué)基本理論，重點(diǎn)包括工程地質(zhì)成因演575835859

4

596056061661627626386364意大利比薩基本資料：從地基到鐘樓的高度：58.4公尺，地基的直徑：19.6公尺，鐘塔向南的傾斜度：5.5度

(即塔頂偏離垂直線3.5米)。

9意大利比薩基本資料：從地基到鐘樓的高度：58.4公尺，地64652005年3月28日，印尼蘇門答臘島附近海域發(fā)生里氏8．5級(jí)強(qiáng)烈地震。102005年3月28日，印尼蘇門答臘島附近海域發(fā)生里氏8．65圖上的速度來自于位于該地區(qū)的GPS站點(diǎn)。藍(lán)色星號(hào)代表了2008年5月號(hào)四川地震的位置。66圖上的速度來自于位于該地區(qū)的GPS站點(diǎn)。藍(lán)色星號(hào)代表了20066斷裂區(qū)圖顯示了第一次地震的震中位置(黃色星號(hào)）以及地震后五天里余震（黃色圓圈）出現(xiàn)的位置。值得注意的是，余震（USGS速報(bào)）都是出現(xiàn)在由5月12日主震引起的斷裂線上或附近。白色箭頭顯示了位于這些區(qū)域的ＧＰＳ站點(diǎn)的水平位移，同時(shí)顯示了陸地的移動(dòng)。左手邊的箭頭比右手邊的長(zhǎng)，表示左邊的大陸塊正在追趕右邊的大陸塊。67斷裂區(qū)圖顯示了第一次地震的震中位置(黃色星號(hào)）以及地震后五天67插入式斷裂帶(侵入式滑斷層與大陸碰到一起)示意圖。兩個(gè)大陸各自向?qū)Ψ揭苿?dòng)，如紅色箭頭所示，一個(gè)大陸滑到另一個(gè)的上面。68插入式斷裂帶(侵入式滑斷層與大陸碰到一起)示意圖。兩個(gè)大陸各68１.１什么是工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)學(xué)（EngineeringGeology）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)問題、為工程建設(shè)服務(wù)，屬應(yīng)用地質(zhì)學(xué)的范疇。各種建筑的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行只有通過工程地質(zhì)研究，才能使工程建筑與地質(zhì)環(huán)境相互協(xié)調(diào)，既保證工程建筑安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行正常，又保證地質(zhì)環(huán)境不會(huì)因工程的興建而惡化。１.１什么是工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)學(xué)（Engineering69１.２工程地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象地球上一切工程建筑物都建造于地殼表層一定的地質(zhì)環(huán)境中。地質(zhì)環(huán)境以一定的作用，影響建筑物的安全、經(jīng)濟(jì)和正常使用；而建筑物的興建又反饋?zhàn)饔糜诘刭|(zhì)環(huán)境，使自然地質(zhì)條件發(fā)生變化，最終又影響到建筑物本身。二者就處于既相互聯(lián)系，又相互制約的矛盾之中。工程地質(zhì)學(xué)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。這一整套研究的核心是工程建筑與地質(zhì)環(huán)境二者之間的相互制約和相互作用，這就是工程地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象。１.２工程地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象地球上一切工程建筑物都建造于地70１.３工程地質(zhì)學(xué)的主要任務(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)，做出確切的結(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)址的地質(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)的建議；⑤根據(jù)建筑場(chǎng)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，以及保證建筑物正常使用所應(yīng)注意的地質(zhì)要求；⑥為擬定改善和防治不良地質(zhì)作用的措施方案提供地質(zhì)依據(jù)。１.３工程地質(zhì)學(xué)的主要任務(wù)①闡明建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件，71１.４工程建筑對(duì)地質(zhì)環(huán)境的作用工程建筑的類型很多，如工業(yè)民用建筑、鐵路、公路、水運(yùn)建筑、水利水電建筑、礦山建筑、海港工程和近海石油開采工程，以及國(guó)防工程等。每一類型建筑又由一系列建筑物群體組成，如高樓大廈、工業(yè)廠房、道路、橋梁、隧道、地鐵、運(yùn)河、海港、堤壩、電站、礦井、巷道、油庫(kù)、飛機(jī)場(chǎng)等。這些建筑物有的位于地面，有的埋于地下，都脫離不開地殼，無不與地質(zhì)環(huán)境息息相關(guān)。它們的型式不同、規(guī)模各異，對(duì)地質(zhì)環(huán)境的適應(yīng)性，以及對(duì)地質(zhì)環(huán)境的作用也均一樣。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程建筑物向著高、深、大、精變化，與地質(zhì)環(huán)境的相互作用也愈來愈強(qiáng)烈，愈來愈復(fù)雜。工程建筑對(duì)地質(zhì)環(huán)境的作用，主要通過應(yīng)力變化和地下水動(dòng)力特征變化而表現(xiàn)。建筑物自身重量對(duì)地基巖土體施加的荷載、壩體所受庫(kù)水的水平推力、開挖邊坡和基坑形成的卸荷效應(yīng)、地下洞室開挖對(duì)圍巖應(yīng)力的影響，都會(huì)引起巖土體內(nèi)的應(yīng)力狀況發(fā)生變化，使巖土體產(chǎn)生變形甚至破壞。一定量值的變形是允許的，過量的變形甚至破壞就要使建筑物失穩(wěn)。建筑物的施工和建成經(jīng)常引起地下水的變化，從而給工程和環(huán)境帶來危害，如產(chǎn)生巖土的軟化泥化、地基砂土液化、道路凍害、水庫(kù)浸沒、壩基滲透變形、隧道涌水、礦區(qū)地面塌陷等。顯然，工程建筑物對(duì)地質(zhì)環(huán)境作用的性質(zhì)和強(qiáng)度，取決于建筑物的類型、規(guī)模和結(jié)構(gòu)，同時(shí)也取決于場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，而工程地質(zhì)條件往往起決定性的作用。１.４工程建筑對(duì)地質(zhì)環(huán)境的作用工程建筑的類型很多，如工業(yè)72１.５工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件（Engineeringgeologicalcondition）是指與工程建筑有關(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)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、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，它是一個(gè)綜合概念。其中的某一因素不能概括為工程地質(zhì)條件，而只是工程地質(zhì)條件的某一方面。興建任何一類建筑物，首要的任務(wù)就是要查明和認(rèn)識(shí)建筑場(chǎng)區(qū)的工程地質(zhì)條件。由于不同地域的地質(zhì)環(huán)境不同，因此工程地質(zhì)條件不同，對(duì)工程建筑物有影響的地質(zhì)因素主次也不相同。工程地質(zhì)條件是在自然地質(zhì)歷史發(fā)展演化過程中形成的，它反映地質(zhì)發(fā)展過程及后生變化，即內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用的性質(zhì)和強(qiáng)度。工程地質(zhì)條件的形成受大地構(gòu)造、地形地勢(shì)、氣候、水文、植被等自然因素的控制。各地的自然因素不同、地質(zhì)發(fā)展過程不同，其工程地質(zhì)條件也就不同。工程地質(zhì)條件各要素之間是相互聯(lián)系、相互制約的，這是因?yàn)樗鼈兪苤坏刭|(zhì)發(fā)展歷史的控制，形成一定的組合模式。例如平原區(qū)必然是碎屑物質(zhì)的堆積場(chǎng)所，土層較厚，基巖出露較少，地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，物理地質(zhì)現(xiàn)象也不很發(fā)育，地下水以孔隙水為主，天然建筑材料土料豐富石料缺乏。不同的組合模式對(duì)建筑的適宜性相差甚遠(yuǎn)，存在的工程地質(zhì)問題也不一致。１.５工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件（Engineering73１.５工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣取決于其各個(gè)要素是否對(duì)工程有利。首先是巖土類型及其性質(zhì)的好壞。堅(jiān)硬完整的巖石如花崗巖、厚層石英砂巖等，強(qiáng)度高，性質(zhì)良好；頁(yè)巖、粘土巖、碳質(zhì)巖及泥質(zhì)膠結(jié)的砂礫巖、遇水膨脹、易溶解的巖類，軟弱易變，性質(zhì)不良，斷層巖和構(gòu)造破碎巖更軟弱，這類巖石都不利于地基穩(wěn)定。巖土性質(zhì)的優(yōu)劣對(duì)建筑物的安全經(jīng)濟(jì)具有重要意義，大型建筑物一般要建在性質(zhì)優(yōu)良的巖土體上，軟弱不良的巖土體常導(dǎo)致工程事故不斷、地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)。地形地貌條件對(duì)建筑場(chǎng)地的選擇，特別是對(duì)線性建筑如鐵路公路、運(yùn)河渠道等的線路方案選擇意義重大。如能合理利用地形地貌條件，不但能大量節(jié)省挖填方量，節(jié)約大量投資，而且對(duì)建筑物群體的合理布局、結(jié)構(gòu)型式、規(guī)模以及施工條件等也有直接影響。地質(zhì)結(jié)構(gòu)包含了地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、土體結(jié)構(gòu)及地應(yīng)力等，含義較廣。它是一項(xiàng)具有控制性意義的要素，對(duì)巖體尤為重要。地質(zhì)構(gòu)造控制了一個(gè)地區(qū)的構(gòu)造格架、地貌特征和巖土分布。斷層，尤其是活斷層，常給建筑帶來較大危害。在選擇建筑物場(chǎng)地時(shí)必須注意斷層的規(guī)模、產(chǎn)狀及其活動(dòng)性。土體結(jié)構(gòu)主要是指不同土層的組合關(guān)系、厚度及其空間變化。巖體結(jié)構(gòu)除構(gòu)造外，更主要的是各種結(jié)構(gòu)面的類型、特征和分布規(guī)律。不同結(jié)構(gòu)類型的巖體其力學(xué)性質(zhì)和變形破壞的力學(xué)機(jī)制各不相同。結(jié)構(gòu)面愈發(fā)育，特別是含有軟弱結(jié)構(gòu)面的巖體，其工程性質(zhì)愈差。水文地質(zhì)條件是決定工程地質(zhì)條件優(yōu)劣的重要因素。地下水位較高一般對(duì)工程不利，地基土含水量大，粘性土處于塑態(tài)甚至流態(tài)，容許承載力降低，道路易發(fā)生凍害、水庫(kù)常造成浸沒、隧洞及基坑開挖需進(jìn)行排水。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生多與地下水的參與有關(guān)，甚至起主導(dǎo)作用。物理地質(zhì)現(xiàn)象是指對(duì)建筑物有影響的自然地質(zhì)作用與現(xiàn)象。地殼表層經(jīng)常受到內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用和外動(dòng)力地質(zhì)作用的影響，這對(duì)建筑物的安全造成很大威脅，所造成的破壞往往是大規(guī)模的，甚至是區(qū)域性的。例如地震的破壞性很大；滑坡、泥石流的發(fā)生常給工程和環(huán)境帶來災(zāi)難。通常只考慮工程本身的堅(jiān)固性是不行的，必須充分注意其周圍有哪些物理地質(zhì)現(xiàn)象存在，對(duì)工程的安全有何影響，并研究其發(fā)生發(fā)展的規(guī)律，及時(shí)采取防治措施。天然建筑材料是指供建筑用的土料和石料。天然建筑材料的有無，對(duì)工程造價(jià)有較大的影響，其類型、質(zhì)量、數(shù)量以及開采運(yùn)輸條件，往往成為選擇場(chǎng)地，擬定工程結(jié)構(gòu)類型的重要條件。１.５工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣取決于其各個(gè)要素是否對(duì)74１.６工程地質(zhì)問題工程地質(zhì)問題（EngineeringgeologicalProblem）是指工程地質(zhì)條件與建筑物之間所存在的矛盾。優(yōu)良的工程地質(zhì)條件能適應(yīng)建筑物的安全、經(jīng)濟(jì)和正常使用的要求，其矛盾不會(huì)激化到對(duì)建筑物造成危害；然而工程地質(zhì)條件往往有一定的缺陷，而對(duì)建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重的甚至是災(zāi)難性的危害。所以，一定要將矛盾著的兩個(gè)方面聯(lián)系起來進(jìn)行分析。由于工程建筑的類型、結(jié)構(gòu)形式和規(guī)模不同，對(duì)地質(zhì)環(huán)境的要求不同，所以工程地質(zhì)問題復(fù)雜多樣。例如，工業(yè)與民用建筑的主要工程地質(zhì)問題是地基承載力和沉降問題，地下洞室的主要工程地質(zhì)問題是圍巖穩(wěn)定性和突水涌水問題；露天采礦場(chǎng)的主要工程地質(zhì)問題是采坑邊坡穩(wěn)定性問題；水利水電工程中，土石壩最需注意的是壩基滲透變形和滲漏問題，混凝重力壩是壩基抗滑穩(wěn)定問題，拱壩則是壩肩抗滑穩(wěn)定問題。工程地質(zhì)問題的分析、評(píng)價(jià)，是工程地質(zhì)工程師的重點(diǎn)任務(wù)。工程地質(zhì)問題分析一方面要了解工程意圖，即工程設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)和規(guī)模的構(gòu)想，以便了解工程的要求；另一方面要充分分析工程地質(zhì)條件，深入了解哪些因素是有利的，哪些是不利的，充分認(rèn)識(shí)客觀情況。工程地質(zhì)問題分析還能夠起到指導(dǎo)勘察的作用，為合理選用勘察手段，布置勘察工作量提供依據(jù)。１.６工程地質(zhì)問題工程地質(zhì)問題（Engineering75１.７由于工程地質(zhì)問題而導(dǎo)致的建筑事故例1美國(guó)加利福尼亞州圣弗朗西斯壩為一高70m的混凝土壩，修成蓄水后兩年，于1928年被沖垮。原因是壩基部分存在泥質(zhì)膠結(jié)并含有石膏脈的礫巖，遇水受溶蝕崩解，成為壩基巖體的軟弱部位。如果做好地質(zhì)工作，查清隱患，工程地質(zhì)問題是能夠予以妥善處理的。１.７由于工程地質(zhì)問題而導(dǎo)致的建筑事故例1美國(guó)加利福尼亞76１.７由于工程地質(zhì)問題而導(dǎo)致的建筑事故例2意大利瓦依昂水庫(kù)總庫(kù)容1.69億m3，壩高265.5m，為一混凝土雙曲拱壩。水庫(kù)左岸為潛在滑移區(qū)，施工中已發(fā)現(xiàn)岸坡不穩(wěn)定，并做過一些穩(wěn)定性研究工作，發(fā)現(xiàn)有蠕變現(xiàn)象，蓄水后又出現(xiàn)了局部崩塌，滑坡征兆是明顯的。但研究人員認(rèn)識(shí)不足，而且作了錯(cuò)誤的判斷，未能及時(shí)采取有效對(duì)策和措施。水庫(kù)蓄水三年后的1963年10月，左岸2.7~3.0億m3巖體突然下滑，巨大的滑體速度極快，沖力極大，落入水庫(kù)激起的涌浪，超過壩頂100m，溢過壩水流一瀉而下，沖毀了下游的5個(gè)村鎮(zhèn)，死亡近3000人，釀成了震驚世界的地質(zhì)災(zāi)害。水庫(kù)被滑坡體填滿，成為石庫(kù)，水庫(kù)完全失效報(bào)廢，舉世最高的混凝土拱壩則屹立無恙。究其原因還是由于工程地質(zhì)工作沒有做好。１.７由于工程地質(zhì)問題而導(dǎo)致的建筑事故例2意大利瓦依昂水77１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（1）巖土工程性質(zhì)的研究地球上任何建筑物均離不開巖土體，無論是分析工程地質(zhì)條件，或是評(píng)價(jià)工程地質(zhì)問題，首先要對(duì)巖土的工程性質(zhì)進(jìn)行研究。研究?jī)?nèi)容包括巖土的工程地質(zhì)性質(zhì)及其形成變化規(guī)律，各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試技術(shù)和方法，巖土體的類型和分布規(guī)律，以及對(duì)其不良性質(zhì)進(jìn)行改善等。有關(guān)這方面的研究，是由工程地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科工程巖土學(xué)來進(jìn)行的。１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（1）巖土工程性質(zhì)的研究地球78１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（2）工程動(dòng)力地質(zhì)作用的研究地殼表層由于受到各種自然營(yíng)力包括地球內(nèi)力和外力作用，還有人類的工程—經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，影響建筑物的穩(wěn)定和正常使用。這種對(duì)工程建筑有影響的地質(zhì)作用，即為工程動(dòng)力地質(zhì)作用。習(xí)慣上將由于自然營(yíng)力引起的各種地質(zhì)現(xiàn)象叫做物理地質(zhì)現(xiàn)象，由于人類工程—經(jīng)濟(jì)活動(dòng)引起的地質(zhì)現(xiàn)象叫做工程地質(zhì)現(xiàn)象。研究工程動(dòng)力地質(zhì)作用（現(xiàn)象）的形成機(jī)制、規(guī)模、分布、發(fā)展演化的規(guī)律，所產(chǎn)生的有關(guān)工程地質(zhì)問題，對(duì)它們進(jìn)行定性的和定量的評(píng)價(jià)，以及有效地進(jìn)行防治、改造，是工程地質(zhì)學(xué)的另一分支學(xué)科工程動(dòng)力地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容。１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（2）工程動(dòng)力地質(zhì)作用的研究79１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（3）工程地質(zhì)勘察理論和技術(shù)方法的研究為了查明建筑場(chǎng)區(qū)的工程地質(zhì)條件，論證工程地質(zhì)問題，正確地做出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，以提供建筑物設(shè)計(jì)、施工和使用所需的地質(zhì)資料，就需進(jìn)行工程地質(zhì)勘察。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)問題各不相同，因而勘察方法的選擇、工作的布置原則以及工作量的使用也不相同。為了保證各類建筑物的安全和正常使用，首先必須詳細(xì)而深入地研究可能產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題，在此基礎(chǔ)上安排勘察工作。應(yīng)制訂適用于不同類型工程建筑的各種勘察規(guī)范或工作手冊(cè)，作為勘察工作的指南，以保證工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量和精度。有關(guān)這方面的研究，是由專門工程地質(zhì)學(xué)這一分支學(xué)科來進(jìn)行的。１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（3）工程地質(zhì)勘察理論和技術(shù)方法80１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（4）區(qū)域工程地質(zhì)的研究不同地域由于自然地質(zhì)條件不同，因而工程地質(zhì)條件各異。認(rèn)識(shí)并掌握廣大地域工程地質(zhì)條件的形成和分布規(guī)律，預(yù)測(cè)這些條件在人類工程—經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響下的變化規(guī)律，并按工程地質(zhì)條件進(jìn)行區(qū)劃，做出工程地質(zhì)區(qū)劃圖，就是區(qū)域工程地質(zhì)研究的內(nèi)容。區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)即為這方面研究的分支學(xué)科。１.８工程地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容（4）區(qū)域工程地質(zhì)的研究不同81１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法工程地質(zhì)學(xué)的研究方法是與它的研究?jī)?nèi)容相適應(yīng)的，主要有自然歷史分析法、數(shù)學(xué)力學(xué)分析法、模型模擬試驗(yàn)法和工程地質(zhì)類比法等。（1）自然歷史分析法自然歷史分析法是工程地質(zhì)學(xué)最基本的一種研究方法。工程地質(zhì)學(xué)所研究的對(duì)象—地質(zhì)體和各種地質(zhì)現(xiàn)象，是自然地質(zhì)歷史過程中形成的，而且隨著所處條件的變化，還在不斷地發(fā)展演化著。所以對(duì)動(dòng)力地質(zhì)作用或建筑場(chǎng)地進(jìn)行工程地質(zhì)研究時(shí)，首先就要做好基礎(chǔ)地質(zhì)工作，查明自然地質(zhì)條件和各種地質(zhì)現(xiàn)象，以及它們之間的關(guān)系，預(yù)測(cè)其發(fā)展演化的趨勢(shì)。只有這樣，才能真正查明研究地區(qū)的工程地質(zhì)條件，并作為進(jìn)一步研究工程地質(zhì)問題的基礎(chǔ)。例如，對(duì)斜坡變形與破壞問題進(jìn)行研究時(shí)，要從形態(tài)研究入手，確定斜坡變形與破壞的類型、規(guī)模及邊界條件，分析斜坡變形、破壞的機(jī)制及各影響、控制因素，以展現(xiàn)其空間分布格局，進(jìn)而分析其形成、發(fā)展演化過程和發(fā)育階段。從空間分布和時(shí)間序列上揭示其內(nèi)在的規(guī)律；預(yù)測(cè)其在人類工程—經(jīng)濟(jì)活動(dòng)下的變化，為深入進(jìn)行斜坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。又如研究壩基抗滑穩(wěn)定性問題時(shí)，首先必須查明壩基巖體的地層巖性特點(diǎn)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地下水活動(dòng)條件，尤其要注意研究軟弱泥化夾層的存在和巖體中其它各種破裂結(jié)構(gòu)面的分布，及其組合關(guān)系，找出可能的滑移面和切割面以及它們與工程作用力的關(guān)系，研究滑移面的工程地質(zhì)習(xí)性，以作為進(jìn)一步研究壩基抗滑穩(wěn)定的基礎(chǔ)。然而，僅有地質(zhì)學(xué)的方法是不能完全滿足工程地質(zhì)評(píng)價(jià)的要求的，因?yàn)樗K究屬于定性研究的范疇。要深入研究某一工程地質(zhì)問題時(shí)，還必須采用定量研究的方法。數(shù)學(xué)力學(xué)分析法、模型模擬試驗(yàn)法即是定量研究的方法。１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法工程地質(zhì)學(xué)的研究方法是與它的研82１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法（2）數(shù)學(xué)力學(xué)分析法數(shù)學(xué)力學(xué)分析法是在自然歷史分析的基礎(chǔ)上開展的。對(duì)某一工程地質(zhì)問題或工程動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象，根據(jù)所確定的邊界條件和計(jì)算參數(shù)，運(yùn)用理論公式或經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行定量計(jì)算。例如在斜坡穩(wěn)定性計(jì)算中通常采用的剛體極限平衡理論法，就是在假定斜坡巖土體為剛體的前提下，將各種作用力以滑動(dòng)力和抗滑力的形式集中作用于可能的滑移破壞面上，求出該面上的穩(wěn)定性系數(shù)，作為定量評(píng)價(jià)的依據(jù)。為了搞清邊界條件和合理地選用各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)，就需要進(jìn)行工程地質(zhì)勘探、試驗(yàn)，有時(shí)需要耗費(fèi)巨大的資金和人力。所以除大型或重要的建筑物外，一般建筑物往往采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)類比進(jìn)行計(jì)算。由于自然地質(zhì)條件比較復(fù)雜，在計(jì)算時(shí)常需要把條件適當(dāng)簡(jiǎn)化，并將空間問題簡(jiǎn)化為平面問題來處理。一般的情況是，先建立地質(zhì)模型，隨后抽象為力學(xué)、數(shù)學(xué)模型，代入各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)前由于現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，各種數(shù)學(xué)、力學(xué)計(jì)算模型愈來愈多地運(yùn)用于工程地質(zhì)領(lǐng)域中。１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法（2）數(shù)學(xué)力學(xué)分析法83１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法（3）模型模擬試驗(yàn)法模型模擬試驗(yàn)法在工程地質(zhì)研究中也常被采用，它可以幫助我們探索自然地質(zhì)作用的規(guī)律，揭示工程動(dòng)力地質(zhì)作用或工程地質(zhì)問題產(chǎn)生的力學(xué)機(jī)制、發(fā)展演化的全過程，以便我們作出正確的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。有些自然規(guī)律或建筑物與地質(zhì)環(huán)境相互作用的關(guān)系可以用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)表達(dá)式來表示；而有些數(shù)學(xué)表達(dá)式則十分復(fù)雜而難解，甚至因不易發(fā)現(xiàn)其作用的規(guī)律而無法用數(shù)學(xué)表達(dá)式來表示，此時(shí)，模型模擬試驗(yàn)就十分有效。進(jìn)行模型模擬試驗(yàn)必須要有理論作指導(dǎo)，除了工程力學(xué)、巖體力學(xué)、土力學(xué)、水力學(xué)、地下水動(dòng)力學(xué)等理論外，還必須遵循量綱原理和相似原理。模型試驗(yàn)與模擬試驗(yàn)的區(qū)別在于試驗(yàn)所依據(jù)的基礎(chǔ)規(guī)律是否與實(shí)際作用的基礎(chǔ)規(guī)律一致。例如用滲流槽進(jìn)行壩基滲漏試驗(yàn)，屬于模型試驗(yàn)，因?yàn)樵囼?yàn)所依據(jù)的是達(dá)西定律，與實(shí)際控制壩基滲漏的基礎(chǔ)規(guī)律相同。若用電網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行這種試驗(yàn)，則屬于模擬試驗(yàn)，因?yàn)樵囼?yàn)是以電學(xué)中的歐姆定律為依據(jù)的；歐姆定律與達(dá)西定律形式上雖然相似，而本質(zhì)則根本不同。在工程地質(zhì)中常見的模型試驗(yàn)有地表流水和地下水滲流作用，斜坡穩(wěn)定性、地基穩(wěn)定性、水工建筑物抗滑穩(wěn)定性以及地下洞室圍巖穩(wěn)定性等試驗(yàn)。常用的模擬試驗(yàn)有光測(cè)彈性和光測(cè)塑性模擬試驗(yàn)，以及模擬地下水滲流的電網(wǎng)絡(luò)模擬試驗(yàn)等。１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法（3）模型模擬試驗(yàn)法84１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法（4）工程地質(zhì)類比法工程地質(zhì)類比法是另一種常用的工程地質(zhì)研究方法，可用于定性評(píng)價(jià)，也可作半定量評(píng)價(jià)。它是將已建建筑物工程地質(zhì)問題的評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用到自然地質(zhì)條件大致相同的擬建的同類建筑物中去。顯然，這種方法的基礎(chǔ)是相似性，即自然地質(zhì)條件、建筑物的工作方式、所預(yù)測(cè)的工程地質(zhì)問題都應(yīng)大致相同或近似。它往往受研究者的經(jīng)驗(yàn)所限制。由于自然地質(zhì)條件等不可能完全相同，類比時(shí)又往往把條件加以簡(jiǎn)化，所以這種方法是較為粗略的；一般適用于小型工程或初步評(píng)價(jià)。在斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中目前常用的“標(biāo)準(zhǔn)邊坡數(shù)據(jù)法”“標(biāo)準(zhǔn)邊坡數(shù)據(jù)法”即屬此法。上述四種研究方法各有特點(diǎn)，應(yīng)互為補(bǔ)充，綜合應(yīng)用。其中自然歷史分析法是最重要和最根本的研究方法，是其它研究方法的基礎(chǔ)。１.９工程地質(zhì)學(xué)的研究方法（4）工程地質(zhì)類比法85１.１０工程地質(zhì)學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系由上述可知，工程地質(zhì)學(xué)所涉及的知識(shí)范圍是很廣泛的，它必須有許多學(xué)科的知識(shí)作為自己的理論基礎(chǔ)。地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科，如動(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)和水文地質(zhì)學(xué)等，都與工程地質(zhì)學(xué)關(guān)系密切。工程地質(zhì)研究沒有上述各學(xué)科的知識(shí)，是無法進(jìn)行的。在工程地質(zhì)研究中，各地質(zhì)學(xué)分支學(xué)科的理論和方法常為之應(yīng)用。但是，工程地質(zhì)學(xué)是為工程建設(shè)服務(wù)的，其研究目的性非常明確，所以在研究的目的和方法上與地質(zhì)學(xué)的其它分支學(xué)科有所不同。例如，動(dòng)力地質(zhì)作用是動(dòng)力地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)研究的對(duì)象，但前者主要是定性地研究其形態(tài)、分布、產(chǎn)生條件等，而后者不但要進(jìn)行定性的研究，而且還要更深入地研究其形成機(jī)制，定量地研究其發(fā)生、發(fā)展演化的規(guī)律，對(duì)工程建筑物的影響程度，以及有效的防治措施等。為定量評(píng)價(jià)工程地質(zhì)問題，工程地質(zhì)學(xué)需要以數(shù)學(xué)和力學(xué)知識(shí)作為它的基礎(chǔ)。所以，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)和巖體力學(xué)等都與工程地質(zhì)學(xué)有著十分密切的關(guān)系。工程地質(zhì)學(xué)中的大量計(jì)算問題，實(shí)際上也是土力學(xué)和巖體力學(xué)中所研究的課題。在廣義的工程地質(zhì)概念中，多將土力學(xué)和巖體力學(xué)包含進(jìn)去。土力學(xué)和巖體力學(xué)從力學(xué)的觀點(diǎn)研究土體和巖體工程地質(zhì)問題，屬力學(xué)分支學(xué)科。工程地質(zhì)學(xué)還以物理學(xué)、普通化學(xué)、物理化學(xué)和膠體化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科作為自己的基礎(chǔ)。此外，工程地質(zhì)學(xué)還與工程建筑學(xué)、環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)及其它應(yīng)用技術(shù)