工程地質(zhì)條件成因演化論工程地質(zhì)學(xué)課件

第一篇

工程地質(zhì)學(xué)基本理論授課：諶會芹石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院勘查技術(shù)與工程學(xué)院12/27/20221工程地質(zhì)學(xué)第一篇

工程地質(zhì)學(xué)基本理論授課：諶會芹12/19/2022主要內(nèi)容

第1章工程地質(zhì)條件成因演化論第2章區(qū)域穩(wěn)定性理論第3章巖體結(jié)構(gòu)控制論12/27/20222工程地質(zhì)學(xué)主要內(nèi)容第1章工程地質(zhì)條件成因演化論12/19/20一、概述二、工程地質(zhì)條件形成的控制因素三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶四、工程地質(zhì)條件的組合類型五、工程地質(zhì)條件成因演化論12/27/20223工程地質(zhì)學(xué)一、概述12/19/20223工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)條件的成因演化論揭示了工程地質(zhì)條件的形成與演化規(guī)律的本質(zhì)因素，是工程地質(zhì)工作者理論研究與工程實踐的系統(tǒng)總結(jié)。工程地質(zhì)條件的相互組合及其分布有其特定的規(guī)律性，如高山峽谷地帶、沖積平原地帶各有特點。一、概述12/27/20224工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)條件的成因演化論揭示了工程地質(zhì)條件的形成與復(fù)習(xí)地球的基本知識地球的構(gòu)造：地球內(nèi)圈：12/27/20225工程地質(zhì)學(xué)復(fù)習(xí)地球的基本知識地球的構(gòu)造：地球內(nèi)圈：12/19/20221909年莫霍羅維奇：33km；第一個地震波不連續(xù)面：莫霍面；1914年古騰堡：2898km；第二個地震波不連續(xù)面；古騰堡面、地殼、地幔及地核。莫霍面莫霍面古登堡面12/27/20226工程地質(zhì)學(xué)1909年莫霍羅維奇：33km；第一個地震波不連續(xù)面：莫霍地殼(crust)：由固體巖石構(gòu)成，平均厚度33km,分硅鋁層(花崗巖層)和硅鎂層(玄武巖層)。地幔(mantle)：厚度約2865公里，主要由致密的造巖物質(zhì)構(gòu)成，是地球內(nèi)部體積最大、質(zhì)量最大的一層。可分成上地幔和下地幔兩層。上地幔頂部存在一個地震波傳播速度減慢的層（莫霍面），巖石圈（巖石圈指地殼和上層地幔頂部）以下稱為軟流層，上地幔是熔融狀態(tài)物質(zhì),可能是巖漿的發(fā)源地；下地幔主要是由鐵鎂氧化物和硫化物組成。地核(core)：由比重較大的鐵鎳合金組成，平均密度大于10g/cm3。外核是液態(tài)的,內(nèi)核是固態(tài)。地殼運(yùn)動主要起因于地幔物質(zhì)的對流。復(fù)習(xí)地球的基本知識12/27/20227工程地質(zhì)學(xué)地殼(crust)：由固體巖石構(gòu)成，平均厚度33km,分硅地球外圈：12/27/20228工程地質(zhì)學(xué)地球外圈：12/19/20228工程地質(zhì)學(xué)復(fù)習(xí)地球的基本知識大氣圈(atmosphere)：是地球以外的空間,它提供生物需要的CO2和O2，對地貌形態(tài)變化起著極大的影響。水圈(hydrosphere)：由大氣圈的水蒸氣凝結(jié)降雨形成海洋和湖泊沼澤及地下水。水與地表巖石相互作用，作為最活躍的地質(zhì)營力促進(jìn)各種地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育。生物圈(biosphere)：滲透在水圈、大氣圈下層和地殼表層的范圍之中，對于改變地球的形態(tài)起著重要的作用。12/27/20229工程地質(zhì)學(xué)復(fù)習(xí)地球的基本知識大氣圈(atmosphere)：是地球以外二、工程地質(zhì)條件形成的控制因素內(nèi)、外動力地質(zhì)作用1.內(nèi)動力地質(zhì)作用：由地球內(nèi)部能（旋轉(zhuǎn)能、重力能、輻射熱能）引起。12/27/202210工程地質(zhì)學(xué)二、工程地質(zhì)條件形成的控制因素內(nèi)、外動力地質(zhì)作用1.內(nèi)動力地1）地殼運(yùn)動：水平和升降運(yùn)動。12/27/202211工程地質(zhì)學(xué)1）地殼運(yùn)動：水平和升降運(yùn)動。12/19/202211工程地2）巖漿作用：巖漿形成、運(yùn)動、演化、冷凝。巖漿在地殼內(nèi)部活動、演化直至冷凝成巖的過程稱為侵入作用，噴出地表后冷凝成巖的過程稱為巖漿噴出作用

12/27/202212工程地質(zhì)學(xué)2）巖漿作用：巖漿形成、運(yùn)動、演化、冷凝。巖漿在地殼內(nèi)部活動3）變質(zhì)作用：在高溫、高壓并有化學(xué)物質(zhì)參與下，巖石發(fā)生成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的變化沉積巖方解石與白云石大于50%12/27/202213工程地質(zhì)學(xué)3）變質(zhì)作用：在高溫、高壓并有化學(xué)物質(zhì)參與下，巖石發(fā)生成分、4）地震作用地殼內(nèi)機(jī)械能突然釋放，以彈性波的形式傳播到地表引起猛烈沖擊

是一種快速、短暫、突發(fā)的構(gòu)造運(yùn)動。是地殼運(yùn)動或構(gòu)造運(yùn)動的一種特殊形式。1976年7月28日，河北省唐山、豐南一帶發(fā)生7.8級強(qiáng)烈地震。唐山市河北礦冶學(xué)院圖書館，三層高的閱覽室，系裝配式純框架結(jié)構(gòu)，西頭倒毀、東頭框架幸存。（為唐山地震重點保護(hù)遺跡之一。）12/27/202214工程地質(zhì)學(xué)4）地震作用地殼內(nèi)機(jī)械能突然釋放，以彈性波的形式傳播到地表引12/27/202215工程地質(zhì)學(xué)12/19/202215工程地質(zhì)學(xué)地震造成建筑物破裂，道路堵塞，并引發(fā)滑坡，使多數(shù)房屋倒塌12/27/202216工程地質(zhì)學(xué)地震造成建筑物破裂，道路堵塞，并引發(fā)滑坡，使多數(shù)房屋倒塌12小結(jié)：各種內(nèi)力地質(zhì)作用是相互關(guān)連的構(gòu)造運(yùn)動形成斷裂，引起地震，并為巖漿活動創(chuàng)造通道。構(gòu)造運(yùn)動和巖漿活動引起變質(zhì)作用。地殼運(yùn)動在內(nèi)力地質(zhì)作用中起主導(dǎo)地位。12/27/202217工程地質(zhì)學(xué)小結(jié)：各種內(nèi)力地質(zhì)作用是相互關(guān)連的構(gòu)造運(yùn)動形成斷裂，引起地震2.外力地質(zhì)作用：由太陽輻射能引起，產(chǎn)生大氣環(huán)流，形成水的循環(huán)，動植物生長，在運(yùn)動的過程中改造地表.12/27/202218工程地質(zhì)學(xué)2.外力地質(zhì)作用：由太陽輻射能引起，產(chǎn)生大氣環(huán)流，形成水的循外力地質(zhì)作用的營力：河流的侵蝕；地下水的潛蝕；風(fēng)的吹蝕；冰川的刨蝕；湖泊海洋的沖蝕等。12/27/202219工程地質(zhì)學(xué)外力地質(zhì)作用的營力：河流的侵蝕；地下水的潛蝕；風(fēng)的吹蝕；冰川一般按風(fēng)化→剝蝕→搬運(yùn)→沉積→硬結(jié)成巖的程序進(jìn)行風(fēng)化：在地表環(huán)境下，由于大氣、水、生物等作用，巖石在原地分解和破壞。剝蝕：各種地質(zhì)營力，在運(yùn)動過程中對地表巖石產(chǎn)生破壞，并把破碎分解了的產(chǎn)物剝離原地。搬運(yùn)拖曳搬運(yùn)懸浮搬運(yùn)溶解搬運(yùn)硬結(jié)成巖壓實膠結(jié)重結(jié)晶沉積機(jī)械沉積化學(xué)沉積生物化學(xué)沉積12/27/202220工程地質(zhì)學(xué)一般按風(fēng)化→剝蝕→搬運(yùn)→沉積→硬結(jié)成巖的程序進(jìn)行風(fēng)化：在地美國西部風(fēng)蝕地貌(劉煥杰攝，1989)外力地質(zhì)作用——風(fēng)化作用12/27/202221工程地質(zhì)學(xué)美國西部風(fēng)蝕地貌(劉煥杰攝，1989)外力地質(zhì)作用——風(fēng)化作風(fēng)蝕巖—美國猶他州Goblin峽谷風(fēng)化作用12/27/202222工程地質(zhì)學(xué)風(fēng)蝕巖—美國猶他州Goblin峽谷風(fēng)化作用12/19/202外力地質(zhì)作用——剝蝕作用河流的底侵蝕作用——雅魯藏布江“V”形下切河谷，其形成背景與強(qiáng)烈的構(gòu)造抬升作用有關(guān)12/27/202223工程地質(zhì)學(xué)外力地質(zhì)作用——剝蝕作用河流的底侵蝕作用——雅魯藏布江“V”美國科羅拉多大峽谷景觀河流侵蝕地貌12/27/202224工程地質(zhì)學(xué)美國科羅拉多大峽谷景觀河流侵蝕地貌12/19/202224工砂泥質(zhì)源源不斷地搬運(yùn)至異地黃河穿越黃土高原將其負(fù)載的外力地質(zhì)作用——搬運(yùn)作用12/27/202225工程地質(zhì)學(xué)砂泥質(zhì)源源不斷地搬運(yùn)至異地外力地質(zhì)作用——搬運(yùn)作用12/19正在蠶食人類樂園的風(fēng)沉積物——沙漠外力地質(zhì)作用——沉積作用12/27/202226工程地質(zhì)學(xué)正在蠶食人類樂園的風(fēng)沉積物——沙漠外力地質(zhì)作用——沉積作用1外力地質(zhì)作用——固結(jié)成巖作用12/27/202227工程地質(zhì)學(xué)外力地質(zhì)作用——固結(jié)成巖作用12/19/202227工程地質(zhì)內(nèi)力和外力地質(zhì)作用的關(guān)系：內(nèi)力地質(zhì)作用決定地表的基本形態(tài)和內(nèi)部構(gòu)造。—地表形態(tài)的塑造者。外力地質(zhì)作用破壞和重塑地表形態(tài)?！乇硇螒B(tài)的雕刻者。地殼上升時，遭受剝蝕。地殼下降時，接受沉積。高山峽谷、山間盆地、沖積平原、河口三角洲、濱海平原等地貌形態(tài)，各有其特有的工程地質(zhì)條件組合。12/27/202228工程地質(zhì)學(xué)內(nèi)力和外力地質(zhì)作用的關(guān)系：高山峽谷、山間盆地、沖積平原、河口大陸以剝蝕為主，海洋以沉積為主。山區(qū)以剝蝕為主，平原以沉積為主。12/27/202229工程地質(zhì)學(xué)大陸以剝蝕為主，海洋以沉積為主。12/19/202229工程12/27/202230工程地質(zhì)學(xué)12/19/202230工程地質(zhì)學(xué)12/27/202231工程地質(zhì)學(xué)12/19/202231工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)條件的動力演化機(jī)制、地球內(nèi)外的動態(tài)平衡，是一個漫長的地質(zhì)歷史過程，而人類的壽命和修建建筑物的歷時比較短暫，因而工程地質(zhì)工作者更關(guān)心的是工程地質(zhì)條件的組合分布規(guī)律現(xiàn)實狀態(tài)和適合工程建筑的地質(zhì)條件。也即是應(yīng)用地質(zhì)學(xué)的成果。工程地質(zhì)條件的形成起到關(guān)鍵作用的是大地構(gòu)造與自然地理環(huán)境12/27/202232工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)條件的動力演化機(jī)制、地球內(nèi)外的動態(tài)平衡，是一1、大地構(gòu)造大地構(gòu)造環(huán)境的復(fù)雜程度和內(nèi)動力地質(zhì)作用關(guān)系密切，活動大陸邊緣，內(nèi)動力作用最強(qiáng)烈，洋殼向陸殼俯沖，形成擠壓褶皺、逆沖斷裂、巖漿作用等的地質(zhì)條件。一般來說，褶皺造山時代越新，固化越弱，內(nèi)動力作用越強(qiáng)。地槽與地臺學(xué)說地質(zhì)力學(xué)板塊構(gòu)造學(xué)說大地構(gòu)造12/27/202233工程地質(zhì)學(xué)1、大地構(gòu)造大地構(gòu)造環(huán)境的復(fù)雜程度和內(nèi)動力地質(zhì)作用地槽與地臺學(xué)說：地槽區(qū)是巨大的狹長的拗陷地帶，發(fā)展前期表現(xiàn)為強(qiáng)烈的地殼沉降作用，后期表現(xiàn)為強(qiáng)烈的地殼上升運(yùn)動，同時伴隨有大規(guī)模的巖漿侵入活動和火山噴發(fā)活動，以及大范圍的區(qū)域變質(zhì)作用。地槽回返上升的晚期，巖層擠壓褶皺隆起上升，形成褶皺帶。地臺區(qū)多是具有雙層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定地塊，其下部為褶皺基底，上部為沉積蓋層，沒有沉積蓋層的地臺稱為地盾。地臺區(qū)升降運(yùn)動的幅度小，沉積物的厚度較小，巖相比較穩(wěn)定。

致命缺陷：地殼運(yùn)動方向錯誤（垂直為主），驅(qū)動力解釋不清，分布解釋不清(重力分異作用)。12/27/202234工程地質(zhì)學(xué)地槽與地臺學(xué)說：地槽區(qū)是巨大的狹長的拗陷地帶，發(fā)展前期表現(xiàn)為地質(zhì)力學(xué)是李四光（1889—1971）創(chuàng)立，是地質(zhì)學(xué)的一門分支學(xué)科。1926年和1928年李四光發(fā)表的《地球表面形象變遷之主因》及《晚古生代以后海水進(jìn)退規(guī)程》等，從理論上探討自水圈運(yùn)動到巖石圈變形，自大陸運(yùn)動到構(gòu)造形跡等問題，1929年提出構(gòu)造體系這一重要概念，建立了一系列構(gòu)造體系類型。李四光把地球自動調(diào)節(jié)自轉(zhuǎn)速度變化的作用稱為“大陸車閥作用”，因而把這一假說稱為“大陸車閥假說，但是忽視了一個重要問題，地球引力分布問題

。12/27/202235工程地質(zhì)學(xué)地質(zhì)力學(xué)是李四光（1889—1971）創(chuàng)立，是地質(zhì)1912年，德國人魏格納創(chuàng)立大陸漂移假說，限于地球科學(xué)當(dāng)時的水平，大陸漂移思想未被普遍接受。到60年代，地球物理學(xué)等學(xué)科研究的許多成果，有力支持了這個假說，赫斯等人進(jìn)一步發(fā)展，提出海底擴(kuò)張說，大陸漂移和海底擴(kuò)張思想為板塊構(gòu)造說打堅實基礎(chǔ)板塊構(gòu)造學(xué)說：A大陸漂移說B海底擴(kuò)張說的提出C板塊構(gòu)造學(xué)說12/27/202236工程地質(zhì)學(xué)1912年，德國人魏格納創(chuàng)立大陸漂移假說，限于地球構(gòu)造運(yùn)動使大陸地殼在地表分布格局上發(fā)生重要的變化。如褶皺山系、海盆島弧、海溝裂谷、深海軟泥沉積等一系列的變化與有規(guī)律的分布大地構(gòu)造環(huán)境控制構(gòu)造應(yīng)力場的分布控制外動力地質(zhì)作用的性質(zhì)和強(qiáng)度非洲中東部布隆迪共和國的首都，舊名烏松布拉莫桑比克第二大經(jīng)濟(jì)中心和主要港口。約旦和巴勒斯坦交界，是世界上最低的湖泊，湖面海拔負(fù)422米，死海的湖岸是地球上已露出陸地的最低點12/27/202237工程地質(zhì)學(xué)構(gòu)造運(yùn)動使大陸地殼在地表分布格局上發(fā)生重要的變化。如褶皺山系2、自然地理環(huán)境一系列的外動力地質(zhì)作用既然形成于特定的地理環(huán)境中，因而外動力地質(zhì)作用的強(qiáng)度與性質(zhì)受自然地理環(huán)境的制約，自然地理環(huán)境對工程地質(zhì)所關(guān)心的土壤、水、植被等變化具有重要作用。氣候分帶：熱帶、亞熱帶、溫帶、寒帶等氣候緯度分帶干濕度地帶分異：海陸分布、濕潤、半濕潤、干旱地貌的區(qū)域性變化：高山、山地、丘陵、盆地、平原12/27/202238工程地質(zhì)學(xué)2、自然地理環(huán)境一系列的外動力地質(zhì)作用既然形成于特定的地理環(huán)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性1、中國大地構(gòu)造環(huán)境地殼厚度：地殼最厚、中等、最薄與地形最高、中等、最低相對應(yīng)；最厚60~70km，中等是40~50km，最薄是30~35km；青藏高原—海拉爾盆地、內(nèi)蒙古中部、四川盆地、云貴高原—東部沿海平原。12/27/202239工程地質(zhì)學(xué)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性1、中國大地構(gòu)造環(huán)境地

穩(wěn)定地臺與褶皺造山帶的基本輪廓：3個最大的地臺：華北、揚(yáng)子和塔里木地臺自北向南有4個陸間褶皺帶：a)準(zhǔn)葛爾-興安褶皺區(qū)；b)秦嶺祁連山-昆侖山褶皺區(qū)；c)青藏-滇西褶皺區(qū)；d)喜馬拉雅褶皺系。三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性1、中國大地構(gòu)造環(huán)境12/27/202240工程地質(zhì)學(xué)穩(wěn)定地臺與褶皺造山帶的基本輪廓：三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分12/27/202241工程地質(zhì)學(xué)12/19/202241工程地質(zhì)學(xué)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性1、中國大地構(gòu)造環(huán)境3)新構(gòu)造活動帶：近期的褶皺山區(qū)和新生代以來的裂陷盆地。a)喜馬拉雅山與臺灣地區(qū)中央山系是新生代形成的褶皺山系；b)強(qiáng)構(gòu)造活動主要分布在中國的西部，由于受印度板塊的擠壓；c)東部處于拉張的地球動力環(huán)境，多地塹。其中華北地區(qū)是新構(gòu)造活動最為強(qiáng)烈地區(qū)，強(qiáng)烈的地震分布在郯廬斷裂帶、鄂爾多斯周邊裂陷地塹及華北平原局部裂陷內(nèi)。東北地區(qū)、華南地區(qū)大新構(gòu)造運(yùn)動相對較弱12/27/202242工程地質(zhì)學(xué)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性1、中國大地構(gòu)造環(huán)境3)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性2、中國自然地理環(huán)境1)地貌輪廓的基本特征中國地貌的總體輪廓是西高東低，可分為明顯的三個階梯：青藏高原(4500m)大興安嶺、太行山、巫山、雪峰山(1000~2000m)以東的寬廣平原和丘陵(500m以下)。詳見p18圖格局是由燕山運(yùn)動太平洋板塊擠壓造成的，地勢的差異是喜馬拉雅運(yùn)動印支板塊俯沖的結(jié)果。12/27/202243工程地質(zhì)學(xué)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性2、中國自然地理環(huán)境1)2)氣候分區(qū)特征根據(jù)熱量分為赤道帶、熱帶、亞熱帶、暖溫帶、溫帶和寒帶。根據(jù)水分條件分為濕潤、半濕潤、半干旱和干旱三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性2、中國自然地理環(huán)境12/27/202244工程地質(zhì)學(xué)2)氣候分區(qū)特征三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性2、中國三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性2、中國自然地理環(huán)境3)地殼表層沉積物第四紀(jì)沉積物自北向南沙漠(連同戈壁總面積為128×104km2，厚度達(dá)200~400m)黃土(面積為30×104km2，厚度達(dá)100~200m)、膨脹土(主要由基性火成巖、泥巖、粘土巖或頁巖組成，多為殘積、坡積成因，分布在中南各省)、紅土(分布在西南各省，殘積、坡積成因，厚度10m左右)、淤泥質(zhì)軟土(分布在東南沿海，經(jīng)生物化學(xué)作用形成的，厚度往往很大)。12/27/202245工程地質(zhì)學(xué)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性2、中國自然地理環(huán)境3)4)區(qū)域水文地質(zhì)特征孔隙含水層主要分布在中國東部平原，裂隙含水層主要分布在西部山區(qū)，巖溶含水層廣泛分布于西南各省，青藏高原的凍結(jié)水文地質(zhì)條件。三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性2、中國自然地理環(huán)境12/27/202246工程地質(zhì)學(xué)4)區(qū)域水文地質(zhì)特征三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性2、三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性2、中國自然地理環(huán)境5）物理地質(zhì)現(xiàn)象的區(qū)域分布規(guī)律西北地區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象為流動沙丘，隨風(fēng)移動；黃土高原地帶由于沖溝下切數(shù)十米，且由垂直節(jié)理發(fā)育，多發(fā)生滑坡；中西部山區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象多為大型基巖崩落及滑坡，在大型斷裂帶兩側(cè)更為密集；東北高緯度地區(qū)與青藏高原物理地質(zhì)現(xiàn)象有熱融滑塌，熱融沉陷等；以秦嶺為界限劃分的南方與北方，巖溶各有特點，北方地下巖溶為網(wǎng)狀裂隙體系為主，南方地下有發(fā)育的管道。12/27/202247工程地質(zhì)學(xué)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性2、中國自然地理環(huán)境5）四、中國工程地質(zhì)條件的組合類型決定于大地構(gòu)造環(huán)境和自然地理環(huán)境，主要包括類型：第一階梯：最西部青藏高原為新生代大陸碰撞帶，海拔高，地表100多米為凍土層，工程地質(zhì)組條件組合為高原凍土型。青藏高原周邊是一圈規(guī)模宏大的地殼厚度陡變帶，地表形貌為高山帶，大型山崩、滑坡相當(dāng)發(fā)育，此處可概括為高山峽谷型。第二階梯：可分為大型盆地和高原，最北、最西為干旱內(nèi)陸盆地型，依次向南為黃土高原型、紅色盆地型和巖溶高原型。第三階梯：自西向東由大陸向沿海地表覆蓋層厚度增大，水文地質(zhì)條件和地表土層性質(zhì)也都有所變化，因而可以劃分出沖積平原、濱海平原、河口三角洲等幾個不同的組合類型。12/27/202248工程地質(zhì)學(xué)四、中國工程地質(zhì)條件的組合類型決定于大地構(gòu)造環(huán)境和自然地理環(huán)五、工程地質(zhì)條件的成因演化論工程地質(zhì)條件成因演化論可以概括為：工程地質(zhì)條件是在長期的自然地質(zhì)歷史發(fā)展演化過程中形成，受內(nèi)外動力地質(zhì)作用控制。大地構(gòu)造環(huán)境控制著內(nèi)動力的作用性質(zhì)和強(qiáng)度，如果掌握大地構(gòu)造環(huán)境，就能從宏觀上把握一個地區(qū)的地質(zhì)特性外動力地質(zhì)作用受自然地理環(huán)境的制約。如果知道自然地理環(huán)境，也可以從宏觀上把握巖土體的工程特性。12/27/202249工程地質(zhì)學(xué)五、工程地質(zhì)條件的成因演化論工程地質(zhì)條件成因演化論可以概括為主要內(nèi)容一、概念：工程地質(zhì)學(xué)條件成因演化論二、簡答工程地質(zhì)條件形成的控制因素是什么？簡述中國大地構(gòu)造環(huán)境？簡述中國地貌輪廓的基本特征？中國工程地質(zhì)條件的組合類型有那幾類？三、了解中國地殼表層沉積物的分布區(qū)域？12/27/202250工程地質(zhì)學(xué)主要內(nèi)容一、概念：12/19/202250工程地質(zhì)學(xué)第一篇

工程地質(zhì)學(xué)基本理論授課：諶會芹石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院勘查技術(shù)與工程學(xué)院12/27/202251工程地質(zhì)學(xué)第一篇

工程地質(zhì)學(xué)基本理論授課：諶會芹12/19/2022主要內(nèi)容

第1章工程地質(zhì)條件成因演化論第2章區(qū)域穩(wěn)定性理論第3章巖體結(jié)構(gòu)控制論12/27/202252工程地質(zhì)學(xué)主要內(nèi)容第1章工程地質(zhì)條件成因演化論12/19/20一、概述二、工程地質(zhì)條件形成的控制因素三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶四、工程地質(zhì)條件的組合類型五、工程地質(zhì)條件成因演化論12/27/202253工程地質(zhì)學(xué)一、概述12/19/20223工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)條件的成因演化論揭示了工程地質(zhì)條件的形成與演化規(guī)律的本質(zhì)因素，是工程地質(zhì)工作者理論研究與工程實踐的系統(tǒng)總結(jié)。工程地質(zhì)條件的相互組合及其分布有其特定的規(guī)律性，如高山峽谷地帶、沖積平原地帶各有特點。一、概述12/27/202254工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)條件的成因演化論揭示了工程地質(zhì)條件的形成與復(fù)習(xí)地球的基本知識地球的構(gòu)造：地球內(nèi)圈：12/27/202255工程地質(zhì)學(xué)復(fù)習(xí)地球的基本知識地球的構(gòu)造：地球內(nèi)圈：12/19/20221909年莫霍羅維奇：33km；第一個地震波不連續(xù)面：莫霍面；1914年古騰堡：2898km；第二個地震波不連續(xù)面；古騰堡面、地殼、地幔及地核。莫霍面莫霍面古登堡面12/27/202256工程地質(zhì)學(xué)1909年莫霍羅維奇：33km；第一個地震波不連續(xù)面：莫霍地殼(crust)：由固體巖石構(gòu)成，平均厚度33km,分硅鋁層(花崗巖層)和硅鎂層(玄武巖層)。地幔(mantle)：厚度約2865公里，主要由致密的造巖物質(zhì)構(gòu)成，是地球內(nèi)部體積最大、質(zhì)量最大的一層。可分成上地幔和下地幔兩層。上地幔頂部存在一個地震波傳播速度減慢的層（莫霍面），巖石圈（巖石圈指地殼和上層地幔頂部）以下稱為軟流層，上地幔是熔融狀態(tài)物質(zhì),可能是巖漿的發(fā)源地；下地幔主要是由鐵鎂氧化物和硫化物組成。地核(core)：由比重較大的鐵鎳合金組成，平均密度大于10g/cm3。外核是液態(tài)的,內(nèi)核是固態(tài)。地殼運(yùn)動主要起因于地幔物質(zhì)的對流。復(fù)習(xí)地球的基本知識12/27/202257工程地質(zhì)學(xué)地殼(crust)：由固體巖石構(gòu)成，平均厚度33km,分硅地球外圈：12/27/202258工程地質(zhì)學(xué)地球外圈：12/19/20228工程地質(zhì)學(xué)復(fù)習(xí)地球的基本知識大氣圈(atmosphere)：是地球以外的空間,它提供生物需要的CO2和O2，對地貌形態(tài)變化起著極大的影響。水圈(hydrosphere)：由大氣圈的水蒸氣凝結(jié)降雨形成海洋和湖泊沼澤及地下水。水與地表巖石相互作用，作為最活躍的地質(zhì)營力促進(jìn)各種地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育。生物圈(biosphere)：滲透在水圈、大氣圈下層和地殼表層的范圍之中，對于改變地球的形態(tài)起著重要的作用。12/27/202259工程地質(zhì)學(xué)復(fù)習(xí)地球的基本知識大氣圈(atmosphere)：是地球以外二、工程地質(zhì)條件形成的控制因素內(nèi)、外動力地質(zhì)作用1.內(nèi)動力地質(zhì)作用：由地球內(nèi)部能（旋轉(zhuǎn)能、重力能、輻射熱能）引起。12/27/202260工程地質(zhì)學(xué)二、工程地質(zhì)條件形成的控制因素內(nèi)、外動力地質(zhì)作用1.內(nèi)動力地1）地殼運(yùn)動：水平和升降運(yùn)動。12/27/202261工程地質(zhì)學(xué)1）地殼運(yùn)動：水平和升降運(yùn)動。12/19/202211工程地2）巖漿作用：巖漿形成、運(yùn)動、演化、冷凝。巖漿在地殼內(nèi)部活動、演化直至冷凝成巖的過程稱為侵入作用，噴出地表后冷凝成巖的過程稱為巖漿噴出作用

12/27/202262工程地質(zhì)學(xué)2）巖漿作用：巖漿形成、運(yùn)動、演化、冷凝。巖漿在地殼內(nèi)部活動3）變質(zhì)作用：在高溫、高壓并有化學(xué)物質(zhì)參與下，巖石發(fā)生成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的變化沉積巖方解石與白云石大于50%12/27/202263工程地質(zhì)學(xué)3）變質(zhì)作用：在高溫、高壓并有化學(xué)物質(zhì)參與下，巖石發(fā)生成分、4）地震作用地殼內(nèi)機(jī)械能突然釋放，以彈性波的形式傳播到地表引起猛烈沖擊

是一種快速、短暫、突發(fā)的構(gòu)造運(yùn)動。是地殼運(yùn)動或構(gòu)造運(yùn)動的一種特殊形式。1976年7月28日，河北省唐山、豐南一帶發(fā)生7.8級強(qiáng)烈地震。唐山市河北礦冶學(xué)院圖書館，三層高的閱覽室，系裝配式純框架結(jié)構(gòu)，西頭倒毀、東頭框架幸存。（為唐山地震重點保護(hù)遺跡之一。）12/27/202264工程地質(zhì)學(xué)4）地震作用地殼內(nèi)機(jī)械能突然釋放，以彈性波的形式傳播到地表引12/27/202265工程地質(zhì)學(xué)12/19/202215工程地質(zhì)學(xué)地震造成建筑物破裂，道路堵塞，并引發(fā)滑坡，使多數(shù)房屋倒塌12/27/202266工程地質(zhì)學(xué)地震造成建筑物破裂，道路堵塞，并引發(fā)滑坡，使多數(shù)房屋倒塌12小結(jié)：各種內(nèi)力地質(zhì)作用是相互關(guān)連的構(gòu)造運(yùn)動形成斷裂，引起地震，并為巖漿活動創(chuàng)造通道。構(gòu)造運(yùn)動和巖漿活動引起變質(zhì)作用。地殼運(yùn)動在內(nèi)力地質(zhì)作用中起主導(dǎo)地位。12/27/202267工程地質(zhì)學(xué)小結(jié)：各種內(nèi)力地質(zhì)作用是相互關(guān)連的構(gòu)造運(yùn)動形成斷裂，引起地震2.外力地質(zhì)作用：由太陽輻射能引起，產(chǎn)生大氣環(huán)流，形成水的循環(huán)，動植物生長，在運(yùn)動的過程中改造地表.12/27/202268工程地質(zhì)學(xué)2.外力地質(zhì)作用：由太陽輻射能引起，產(chǎn)生大氣環(huán)流，形成水的循外力地質(zhì)作用的營力：河流的侵蝕；地下水的潛蝕；風(fēng)的吹蝕；冰川的刨蝕；湖泊海洋的沖蝕等。12/27/202269工程地質(zhì)學(xué)外力地質(zhì)作用的營力：河流的侵蝕；地下水的潛蝕；風(fēng)的吹蝕；冰川一般按風(fēng)化→剝蝕→搬運(yùn)→沉積→硬結(jié)成巖的程序進(jìn)行風(fēng)化：在地表環(huán)境下，由于大氣、水、生物等作用，巖石在原地分解和破壞。剝蝕：各種地質(zhì)營力，在運(yùn)動過程中對地表巖石產(chǎn)生破壞，并把破碎分解了的產(chǎn)物剝離原地。搬運(yùn)拖曳搬運(yùn)懸浮搬運(yùn)溶解搬運(yùn)硬結(jié)成巖壓實膠結(jié)重結(jié)晶沉積機(jī)械沉積化學(xué)沉積生物化學(xué)沉積12/27/202270工程地質(zhì)學(xué)一般按風(fēng)化→剝蝕→搬運(yùn)→沉積→硬結(jié)成巖的程序進(jìn)行風(fēng)化：在地美國西部風(fēng)蝕地貌(劉煥杰攝，1989)外力地質(zhì)作用——風(fēng)化作用12/27/202271工程地質(zhì)學(xué)美國西部風(fēng)蝕地貌(劉煥杰攝，1989)外力地質(zhì)作用——風(fēng)化作風(fēng)蝕巖—美國猶他州Goblin峽谷風(fēng)化作用12/27/202272工程地質(zhì)學(xué)風(fēng)蝕巖—美國猶他州Goblin峽谷風(fēng)化作用12/19/202外力地質(zhì)作用——剝蝕作用河流的底侵蝕作用——雅魯藏布江“V”形下切河谷，其形成背景與強(qiáng)烈的構(gòu)造抬升作用有關(guān)12/27/202273工程地質(zhì)學(xué)外力地質(zhì)作用——剝蝕作用河流的底侵蝕作用——雅魯藏布江“V”美國科羅拉多大峽谷景觀河流侵蝕地貌12/27/202274工程地質(zhì)學(xué)美國科羅拉多大峽谷景觀河流侵蝕地貌12/19/202224工砂泥質(zhì)源源不斷地搬運(yùn)至異地黃河穿越黃土高原將其負(fù)載的外力地質(zhì)作用——搬運(yùn)作用12/27/202275工程地質(zhì)學(xué)砂泥質(zhì)源源不斷地搬運(yùn)至異地外力地質(zhì)作用——搬運(yùn)作用12/19正在蠶食人類樂園的風(fēng)沉積物——沙漠外力地質(zhì)作用——沉積作用12/27/202276工程地質(zhì)學(xué)正在蠶食人類樂園的風(fēng)沉積物——沙漠外力地質(zhì)作用——沉積作用1外力地質(zhì)作用——固結(jié)成巖作用12/27/202277工程地質(zhì)學(xué)外力地質(zhì)作用——固結(jié)成巖作用12/19/202227工程地質(zhì)內(nèi)力和外力地質(zhì)作用的關(guān)系：內(nèi)力地質(zhì)作用決定地表的基本形態(tài)和內(nèi)部構(gòu)造。—地表形態(tài)的塑造者。外力地質(zhì)作用破壞和重塑地表形態(tài)?！乇硇螒B(tài)的雕刻者。地殼上升時，遭受剝蝕。地殼下降時，接受沉積。高山峽谷、山間盆地、沖積平原、河口三角洲、濱海平原等地貌形態(tài)，各有其特有的工程地質(zhì)條件組合。12/27/202278工程地質(zhì)學(xué)內(nèi)力和外力地質(zhì)作用的關(guān)系：高山峽谷、山間盆地、沖積平原、河口大陸以剝蝕為主，海洋以沉積為主。山區(qū)以剝蝕為主，平原以沉積為主。12/27/202279工程地質(zhì)學(xué)大陸以剝蝕為主，海洋以沉積為主。12/19/202229工程12/27/202280工程地質(zhì)學(xué)12/19/202230工程地質(zhì)學(xué)12/27/202281工程地質(zhì)學(xué)12/19/202231工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)條件的動力演化機(jī)制、地球內(nèi)外的動態(tài)平衡，是一個漫長的地質(zhì)歷史過程，而人類的壽命和修建建筑物的歷時比較短暫，因而工程地質(zhì)工作者更關(guān)心的是工程地質(zhì)條件的組合分布規(guī)律現(xiàn)實狀態(tài)和適合工程建筑的地質(zhì)條件。也即是應(yīng)用地質(zhì)學(xué)的成果。工程地質(zhì)條件的形成起到關(guān)鍵作用的是大地構(gòu)造與自然地理環(huán)境12/27/202282工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)條件的動力演化機(jī)制、地球內(nèi)外的動態(tài)平衡，是一1、大地構(gòu)造大地構(gòu)造環(huán)境的復(fù)雜程度和內(nèi)動力地質(zhì)作用關(guān)系密切，活動大陸邊緣，內(nèi)動力作用最強(qiáng)烈，洋殼向陸殼俯沖，形成擠壓褶皺、逆沖斷裂、巖漿作用等的地質(zhì)條件。一般來說，褶皺造山時代越新，固化越弱，內(nèi)動力作用越強(qiáng)。地槽與地臺學(xué)說地質(zhì)力學(xué)板塊構(gòu)造學(xué)說大地構(gòu)造12/27/202283工程地質(zhì)學(xué)1、大地構(gòu)造大地構(gòu)造環(huán)境的復(fù)雜程度和內(nèi)動力地質(zhì)作用地槽與地臺學(xué)說：地槽區(qū)是巨大的狹長的拗陷地帶，發(fā)展前期表現(xiàn)為強(qiáng)烈的地殼沉降作用，后期表現(xiàn)為強(qiáng)烈的地殼上升運(yùn)動，同時伴隨有大規(guī)模的巖漿侵入活動和火山噴發(fā)活動，以及大范圍的區(qū)域變質(zhì)作用。地槽回返上升的晚期，巖層擠壓褶皺隆起上升，形成褶皺帶。地臺區(qū)多是具有雙層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定地塊，其下部為褶皺基底，上部為沉積蓋層，沒有沉積蓋層的地臺稱為地盾。地臺區(qū)升降運(yùn)動的幅度小，沉積物的厚度較小，巖相比較穩(wěn)定。

致命缺陷：地殼運(yùn)動方向錯誤（垂直為主），驅(qū)動力解釋不清，分布解釋不清(重力分異作用)。12/27/202284工程地質(zhì)學(xué)地槽與地臺學(xué)說：地槽區(qū)是巨大的狹長的拗陷地帶，發(fā)展前期表現(xiàn)為地質(zhì)力學(xué)是李四光（1889—1971）創(chuàng)立，是地質(zhì)學(xué)的一門分支學(xué)科。1926年和1928年李四光發(fā)表的《地球表面形象變遷之主因》及《晚古生代以后海水進(jìn)退規(guī)程》等，從理論上探討自水圈運(yùn)動到巖石圈變形，自大陸運(yùn)動到構(gòu)造形跡等問題，1929年提出構(gòu)造體系這一重要概念，建立了一系列構(gòu)造體系類型。李四光把地球自動調(diào)節(jié)自轉(zhuǎn)速度變化的作用稱為“大陸車閥作用”，因而把這一假說稱為“大陸車閥假說，但是忽視了一個重要問題，地球引力分布問題

。12/27/202285工程地質(zhì)學(xué)地質(zhì)力學(xué)是李四光（1889—1971）創(chuàng)立，是地質(zhì)1912年，德國人魏格納創(chuàng)立大陸漂移假說，限于地球科學(xué)當(dāng)時的水平，大陸漂移思想未被普遍接受。到60年代，地球物理學(xué)等學(xué)科研究的許多成果，有力支持了這個假說，赫斯等人進(jìn)一步發(fā)展，提出海底擴(kuò)張說，大陸漂移和海底擴(kuò)張思想為板塊構(gòu)造說打堅實基礎(chǔ)板塊構(gòu)造學(xué)說：A大陸漂移說B海底擴(kuò)張說的提出C板塊構(gòu)造學(xué)說12/27/202286工程地質(zhì)學(xué)1912年，德國人魏格納創(chuàng)立大陸漂移假說，限于地球構(gòu)造運(yùn)動使大陸地殼在地表分布格局上發(fā)生重要的變化。如褶皺山系、海盆島弧、海溝裂谷、深海軟泥沉積等一系列的變化與有規(guī)律的分布大地構(gòu)造環(huán)境控制構(gòu)造應(yīng)力場的分布控制外動力地質(zhì)作用的性質(zhì)和強(qiáng)度非洲中東部布隆迪共和國的首都，舊名烏松布拉莫桑比克第二大經(jīng)濟(jì)中心和主要港口。約旦和巴勒斯坦交界，是世界上最低的湖泊，湖面海拔負(fù)422米，死海的湖岸是地球上已露出陸地的最低點12/27/202287工程地質(zhì)學(xué)構(gòu)造運(yùn)動使大陸地殼在地表分布格局上發(fā)生重要的變化。如褶皺山系2、自然地理環(huán)境一系列的外動力地質(zhì)作用既然形成于特定的地理環(huán)境中，因而外動力地質(zhì)作用的強(qiáng)度與性質(zhì)受自然地理環(huán)境的制約，自然地理環(huán)境對工程地質(zhì)所關(guān)心的土壤、水、植被等變化具有重要作用。氣候分帶：熱帶、亞熱帶、溫帶、寒帶等氣候緯度分帶干濕度地帶分異：海陸分布、濕潤、半濕潤、干旱地貌的區(qū)域性變化：高山、山地、丘陵、盆地、平原12/27/202288工程地質(zhì)學(xué)2、自然地理環(huán)境一系列的外動力地質(zhì)作用既然形成于特定的地理環(huán)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性1、中國大地構(gòu)造環(huán)境地殼厚度：地殼最厚、中等、最薄與地形最高、中等、最低相對應(yīng)；最厚60~70km，中等是40~50km，最薄是30~35km；青藏高原—海拉爾盆地、內(nèi)蒙古中部、四川盆地、云貴高原—東部沿海平原。12/27/202289工程地質(zhì)學(xué)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性1、中國大地構(gòu)造環(huán)境地

穩(wěn)定地臺與褶皺造山帶的基本輪廓：3個最大的地臺：華北、揚(yáng)子和塔里木地臺自北向南有4個陸間褶皺帶：a)準(zhǔn)葛爾-興安褶皺區(qū)；b)秦嶺祁連山-昆侖山褶皺區(qū)；c)青藏-滇西褶皺區(qū)；d)喜馬拉雅褶皺系。三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性1、中國大地構(gòu)造環(huán)境12/27/202290工程地質(zhì)學(xué)穩(wěn)定地臺與褶皺造山帶的基本輪廓：三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分12/27/202291工程地質(zhì)學(xué)12/19/202241工程地質(zhì)學(xué)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性1、中國大地構(gòu)造環(huán)境3)新構(gòu)造活動帶：近期的褶皺山區(qū)和新生代以來的裂陷盆地。a)喜馬拉雅山與臺灣地區(qū)中央山系是新生代形成的褶皺山系；b)強(qiáng)構(gòu)造活動主要分布在中國的西部，由于受印度板塊的擠壓；c)東部處于拉張的地球動力環(huán)境，多地塹。其中華北地區(qū)是新構(gòu)造活動最為強(qiáng)烈地區(qū)，強(qiáng)烈的地震分布在郯廬斷裂帶、鄂爾多斯周邊裂陷地塹及華北平原局部裂陷內(nèi)。東北地區(qū)、華南地區(qū)大新構(gòu)造運(yùn)動相對較弱12/27/202292工程地質(zhì)學(xué)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性1、中國大地構(gòu)造環(huán)境3)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性2、中國自然地理環(huán)境1)地貌輪廓的基本特征中國地貌的總體輪廓是西高東低，可分為明顯的三個階梯：青藏高原(4500m)大興安嶺、太行山、巫山、雪峰山(1000~2000m)以東的寬廣平原和丘陵(500m以下)。詳見p18圖格局是由燕山運(yùn)動太平洋板塊擠壓造成的，地勢的差異是喜馬拉雅運(yùn)動印支板塊俯沖的結(jié)果。12/27/202293工程地質(zhì)學(xué)三、中國工程地質(zhì)條件分區(qū)分帶的規(guī)律性2、中國自然地理環(huán)境1)2)氣候分區(qū)特征根據(jù)熱量分為赤道帶、熱帶、亞熱帶、暖溫帶、溫帶和寒帶。