《工程動力地質(zhì)學(xué)》課程教學(xué)大綱

《工程動力地質(zhì)學(xué)》教學(xué)大綱課程編號：632027課程名稱：工程動力地質(zhì)學(xué)課程英文名稱：DynamicEngineeringGeology課程類別：專業(yè)教育課程性質(zhì)：必修課學(xué)時（理論+實踐）：48學(xué)時（講課44學(xué)時，實驗4學(xué)時）學(xué)分：3開課學(xué)期：第7學(xué)期選用教材：《工程地質(zhì)分析原理》張倬元、王士天、王蘭生、黃潤秋等編著，地質(zhì)出版社，2009年6月第三版主要參考書：《環(huán)境地質(zhì)與工程》陳劍平主編、地質(zhì)出版社，2003年《工程地質(zhì)學(xué)》（上冊），武漢地質(zhì)學(xué)院工程地質(zhì)教研室，1980年，內(nèi)部教材《工程地質(zhì)學(xué)》胡廣韜、楊文遠，地質(zhì)出版社、1984年一、中英文課程簡介隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)政策的大力實施和地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)形勢的日益嚴峻，人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境之間的矛盾日益突出?！豆こ痰刭|(zhì)分析原理》即是研究人類的工程活動與地質(zhì)環(huán)境之間的相互作用，是研究如何認識、評價、改造和保護地質(zhì)環(huán)境的科學(xué)，是地質(zhì)學(xué)的一個分支。本課程《工程動力地質(zhì)學(xué)》就是專門講授《工程地質(zhì)分析原理》中有關(guān)動力地質(zhì)作用的部分，課程系統(tǒng)論述了如何分析與評價人類工程活動中經(jīng)常遇到的一些主要工程地質(zhì)問題，包括區(qū)域穩(wěn)定性、工程巖(土)體穩(wěn)定性問題，與地下水滲流有關(guān)及與河、海、湖侵蝕堆積有關(guān)的工程地質(zhì)問題.。采用地質(zhì)分析與力學(xué)機制分析并重、定性評價與定量評價相結(jié)合的工程地質(zhì)問題分析與評價的技術(shù)途徑，反映了現(xiàn)代工程地質(zhì)學(xué)在地質(zhì)學(xué)與土力學(xué)、巖體力學(xué)等結(jié)合的基礎(chǔ)上，廣泛吸收數(shù)學(xué)、力學(xué)的最新成就,充分運用現(xiàn)代測試技術(shù)與現(xiàn)代計算技術(shù)。本課程是地質(zhì)工程專業(yè)四年制本科的專業(yè)主干課程，是關(guān)于工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)分析問題思想和分析方法的核心理論課程，是工程地質(zhì)學(xué)的重要組成部分。其理論涉及地質(zhì)學(xué)、力學(xué)和專業(yè)基礎(chǔ)課，須在學(xué)習(xí)地質(zhì)學(xué)和力學(xué)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)《水文地質(zhì)學(xué)》、《工程巖土學(xué)》、《土力學(xué)》、《巖石力學(xué)》等課程后學(xué)習(xí)本課程，其后續(xù)課程是《工程地質(zhì)勘察》，一般授課對象是大學(xué)三年級或大學(xué)四年級學(xué)生。本課程的課程負責(zé)人是陳劍平教授，團隊成員有，徐佩華副教授、秦勝伍副教授、張文講師。陳劍平教授，博士生導(dǎo)師，工程地質(zhì)系主任。現(xiàn)任中國地質(zhì)災(zāi)害防治工程行業(yè)協(xié)會專家，國家自然科學(xué)基金委員會第12屆專家評審組成員，地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室學(xué)術(shù)委員會委員。主要從事地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境教學(xué)和科研，主持國家自然科學(xué)基金重點基金1項及面上項目4項，教育部優(yōu)秀年輕教師基金1項等多項省部委科研項目。發(fā)表論文240余篇，其中三大檢索論文百余篇，出版專著2部，獲吉林省自然科學(xué)成果獎一等獎1項，省部級科技進步獎二等獎3項、三等獎2項。Withthedevelopofourcountry’sbaseinstallationandtheseriousinstitutionofpreventionandreductionofgeologicaldisaster,thecontradictionbetweenhumanengineeringandgeologicalenvironmentstandoutdaybyday.The《EngineeringGeologyAnalysisPrinciple》isthestudyofhumanengineeringactivitiesandgeologicalenvironmentinteractions,istostudyhowtorealizeandevaluation,reconstructionandprotectionofgeologicalenvironmentscience,isabranchofgeology."DynamicEngineeringGeology"isspecializedintheteachingof《EngineeringGeologicalAnalysis》ofthedynamicgeologicalprocess,itdiscusshowtoanalysisandevaluatehumanengineeringactivitiesinsomeofthemajorengineeringgeologicalproblemsoftenencountered,includingregionalstability,thestabilityofengineeringrock(soil)mass,thegeologicalproblemswhichrelatedtothegroundwaterseepageanderosion,sea,lakeandriveraccumulation.Thiscoursetakesthetechnologicalapproachesofthecombinationofgeologicalanalysisandmechanism,thecombinationofqualitative

evaluationandquantitativeevaluation.Thecoursereflectsthatmodernengineeringgeologycombinesthelatestachievementsofmathematicandmechanicandfullyappliesthemoderntestingtechnologyandmoderncomputingmethodonthebaseofgeology,soilmechanics,rockmechanics.ThiscourseisthemaincourseofseniorwhoaremajorinGeologicalEngineering.Itistheengineeringgeologicalconditionsandtheanalysisofengineeringgeologicalproblemthoughtandanalysismethodofcoretheorycourses,isanimportantpartofengineeringgeology.Thetheoryisrelatedtogeology,mechanics,andspecializedfundamentalcourses.Solearningthislessonmustbebasedonthestudyofgeologyandmechanics,studythehydrologicgeology,theengineeringgeologicalstudy,thesoilmechanics,rockmechanicsandothercourseafterlearningthiscourse,thesubsequentcourseistheengineeringgeologicalinvestigation,thegeneralteachingobjectisjuniorandsenior.二、課程目的、性質(zhì)與任務(wù)《工程動力地質(zhì)學(xué)》之目的是使四年級的本科生在學(xué)完上述要求的基礎(chǔ)與專業(yè)基礎(chǔ)前置課程的基礎(chǔ)上，通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠較全面地認識對人類工程活動有害的與地質(zhì)環(huán)境直接相關(guān)的工程動力地質(zhì)現(xiàn)象，以及人類工程活動可能造成的環(huán)境地質(zhì)負效應(yīng)的各種工程地質(zhì)問題，建立各類工程地質(zhì)問題的基本概念，學(xué)會各類工程地質(zhì)問題成因機制分析的基本方法和科學(xué)思維。確立人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境相互影響、相互制約的基本理念，并能將所學(xué)的知識與技能應(yīng)用與工程建設(shè)的設(shè)計與施工過程中，減少各類工程地質(zhì)災(zāi)害對經(jīng)濟建設(shè)的影響。三、教學(xué)基本要求1、了解各主要工程地質(zhì)問題的研究意義和防治措施2、掌握主要工程地質(zhì)問題的形成條件、力學(xué)機制、影響因素3、了解和掌握有關(guān)的實驗技巧，意義。4、注重培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，采用理論與實踐相結(jié)合的方法進行教學(xué)，培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生完成本門課程的學(xué)習(xí)任務(wù)之后，能夠自覺地對工程實踐中存在的工程地質(zhì)問題進行分析研究并提出解決辦法。四、各章節(jié)內(nèi)容及學(xué)時分配緒論（2學(xué)時）人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境的相互關(guān)系。工程動力地質(zhì)學(xué)的研究對象與分科。工程地質(zhì)分析的基本方法。工程地質(zhì)分析原理的內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法第一篇與區(qū)域穩(wěn)定有關(guān)的工程地質(zhì)問題第一章地殼巖體的天然應(yīng)力狀態(tài)（3學(xué)時）教學(xué)目的與要求主要介紹天然地應(yīng)力的基本概念、巖體中地應(yīng)力分布的幾種觀點、表現(xiàn)形式、影響因素等。教學(xué)內(nèi)容1、基本概念及研究意義地殼巖體內(nèi)的天然應(yīng)力狀態(tài)，感生應(yīng)力。2、巖體天然應(yīng)力狀態(tài)的類型靜水應(yīng)力分布式的觀點垂直應(yīng)力為主的觀點水平應(yīng)力為主的觀點3、巖體天然應(yīng)力狀態(tài)的表現(xiàn)形式基坑底鼓、爆裂和沿已有的傾斜結(jié)構(gòu)面逆沖錯動。邊墻向臨空面方向的水平位移和沿已有的近水平的結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切錯動邊墻或邊坡巖體的傾倒，如拱裂縫掉塊、邊墻內(nèi)鼓張裂、縮徑等。4、影響天然應(yīng)力狀態(tài)的主要因素及其作用巖體的巖性及結(jié)構(gòu)特征對巖體天然應(yīng)力狀態(tài)的影響構(gòu)造作用及其演化歷史對巖體天然應(yīng)力狀態(tài)形成的影響區(qū)域卸荷作用對地殼表層巖體應(yīng)力狀態(tài)形成的影響5、巖體內(nèi)自由臨空面附近的應(yīng)力重分布及應(yīng)力集中作用應(yīng)力集中現(xiàn)象：應(yīng)力集中系數(shù)：應(yīng)力集中的一般規(guī)律：6、地殼表層巖體應(yīng)力狀態(tài)的復(fù)雜性垂直應(yīng)力的分布的復(fù)雜性水平應(yīng)力的分布的復(fù)雜性7、高地應(yīng)力區(qū)及其地質(zhì)地貌標志與天然應(yīng)力條件下高水平應(yīng)力釋放有關(guān)的淺、表生時效變形現(xiàn)象：與鉆進有關(guān)的巖體應(yīng)力釋放及伴生的現(xiàn)象：考核要求了解：天然地應(yīng)力的基本概念，產(chǎn)生的條件理解：地應(yīng)力的類型與狀態(tài)，特別是人類工程活動對地應(yīng)力場改造的特點掌握：天然地應(yīng)力的與殘余應(yīng)力之間的關(guān)系，能夠?qū)ΜF(xiàn)場的地應(yīng)力表現(xiàn)有所認識第二章地震的工程地質(zhì)研究（6學(xué)時）教學(xué)目的與要求主要介紹天然地震的基本概念、地震的幾種類型、地震波的基礎(chǔ)知識，地震場地效應(yīng)的特點、地震區(qū)劃的發(fā)展?fàn)顩r等。教學(xué)內(nèi)容1、本概念及研究意義何謂地震(Earthqauke)；何謂活斷層（ActiveFault）；活斷層的特性；何謂粘滑；何謂穩(wěn)滑；何謂震源（EarthquakeFocus）；何謂震中（EarthquakeEpicenter）；何謂震源深度；研究地震的意義。2、地震及地震波的基本知識：地震類型：按震源濃度分類淺層地震，中源地震，深源地震，按地震成因分類；地震波，面波與體波之間的不同之處；震源機制和震源參數(shù)；震級；烈度；基本烈度；地震發(fā)展的一般過程和地震序列。3、我國地震地質(zhì)的基本特征我國板塊邊緣地震區(qū)地震地質(zhì)特征、我國板內(nèi)活動地震區(qū)地震構(gòu)造背景。4、地震區(qū)劃及地震危險性分析地震區(qū)劃；潛在震源區(qū)的劃分；地震活動性參數(shù)的確定；地震危險性評價。5、場地地震反應(yīng)及地震小區(qū)劃場地地震效應(yīng)及地震小區(qū)劃類型；何謂場地地震效應(yīng)；場地破壞效應(yīng)；地面破裂效應(yīng)；地基失效；斜坡破壞；強烈地震動；振幅；持續(xù)時間。場地條件對震害和地震動的影響；卓越周期；地基土性質(zhì)不同對震害的影響；斷層對震害的影響；局部地形對震害影響顯著；砂土液化對震害的影響有雙重性。調(diào)整反應(yīng)譜小區(qū)劃；標準反應(yīng)譜；設(shè)計反應(yīng)譜；設(shè)計地震動小區(qū)劃。6、地震區(qū)抗震設(shè)計原則場地和地基的選擇；適宜的持力層和基礎(chǔ)方案；建筑物合理布置和結(jié)構(gòu)選型?？己艘罅私猓禾烊坏卣鸬幕靖拍睿a(chǎn)生的條件理解：地震小區(qū)劃的及其演進特點，地震危險性分析掌握：天然地震及地震波的基本知識第三章水庫誘發(fā)地震活動的工程地質(zhì)分析（5學(xué)時）教學(xué)目的與要求主要介紹水庫誘發(fā)地震的基本概念、不同成因水庫誘發(fā)地震的典型特征、水庫誘發(fā)地震的機制，水庫誘發(fā)地震的影響因素。教學(xué)內(nèi)容1、概述何謂水庫誘發(fā)地震（Reservoir-inducedseismicity）及其主要有研究意義。2、水庫誘發(fā)地震活動性變化的幾種典型情況蓄水后地震活動性增強型：卡里巴——科列馬斯塔型；科因納——新豐江——黑部川型。蓄水后地震活動性減弱型：蓄水后地震活動性一般性地減少；蓄水后地震活動性以特定的形勢減少。3、水庫誘發(fā)地震的共同特點地震活動與水庫的空間聯(lián)系；誘發(fā)地震活動與庫水位及水荷載隨時間變化的相關(guān)性；水庫誘發(fā)地震序列的特點；水庫誘發(fā)地震的震源機制解。4、水庫誘發(fā)地震的誘發(fā)機制水庫蓄水對庫底巖體的各種效應(yīng)；水的物理化學(xué)效應(yīng)；水庫荷載效應(yīng)；空隙水壓力效應(yīng)；各種天然應(yīng)力狀態(tài)下的誘發(fā)機制，莫爾園機制解釋。5、水庫范圍有限且水位變動對水庫荷載效應(yīng)及空隙水壓力效應(yīng)的變化無限延伸水庫荷載應(yīng)力特征；有限延伸水庫荷載應(yīng)力特征。6、產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震的地質(zhì)條件大地構(gòu)造條件；區(qū)域地質(zhì)條件。7、關(guān)于地震的人為控制問題考核要求了解：水庫誘發(fā)地震的基本概念，產(chǎn)生的條件理解：水庫誘發(fā)地震活動的幾種典型特征和共同特點掌握：水庫誘發(fā)地震的產(chǎn)生機制第四章地震導(dǎo)致的區(qū)域性砂土液化（共6學(xué)時，講授4學(xué)時，實驗2學(xué)時）教學(xué)目的與要求主要介紹地震砂土液化的成因機制，形成條件與判定標準。教學(xué)內(nèi)容1、概述基本概念和研究的主要意義。2、地震時砂土液化的機制砂土地震液化機制比較復(fù)雜，它包括了先后相繼發(fā)生的振動液化和滲流液化兩個過程，振動液化；滲流液化。3、區(qū)域性地震砂土液化的形成條件砂土特性和飽水砂層埋藏條件及成因時代特征；砂土特性；砂土的相對密度；砂土的粒度和級配；飽水砂土層的埋藏條件；飽水砂層的成因和時代；地震強度及持續(xù)時間。4、砂土地震液化可能性的判定標準引起液化的剪應(yīng)力；標準貫入擊數(shù)；綜合性判別指標?？己艘罅私猓旱卣饘?dǎo)致砂土液化產(chǎn)生的條件，和三軸儀砂土液化實驗過程理解：砂土地震液化可能性的差別標準掌握：砂土地震液化的形成機制第五章地面沉降與地裂縫的工程地質(zhì)分析（3學(xué)時）教學(xué)目的與要求主要介紹地面沉降的形成機制、產(chǎn)生條件以及地面沉降的計算與預(yù)測方法。教學(xué)內(nèi)容1、概述基本概念和研究的主要意義，地面沉降、地裂縫的幾個主要地質(zhì)現(xiàn)象。2、地面沉降的形成機制、產(chǎn)生條件及其特點主要講授三層土層結(jié)構(gòu)條件下單層抽水引起的有效應(yīng)力變化而導(dǎo)致的砂土層和粘性土層壓密變形，既地面沉降的形成過程和機理。地面沉降的產(chǎn)生條件，即地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和土層內(nèi)應(yīng)力轉(zhuǎn)變的基本條件。3、地面沉降與地裂縫地裂縫的成因機制類型、構(gòu)造活動與地面沉降關(guān)系及地裂縫基本模式；地面沉降與地裂縫的地質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測及評價預(yù)測系統(tǒng)考核要求了解：地面沉降產(chǎn)生的條件及其特點；地裂縫的典型實例理解：地面沉降的計算與預(yù)測；構(gòu)造活動與地裂縫關(guān)系掌握：地面沉降的形成機制第二篇與巖土體穩(wěn)定性相關(guān)的工程地質(zhì)問題第六章斜坡巖（土）體穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析（10學(xué)時，講授10學(xué)時，選做實驗2學(xué)時）教學(xué)目的與要求主要介紹斜坡巖體應(yīng)力頒布特征、斜坡變形、破壞基本類型及一般特征、斜坡變形破壞的演進過程、滑坡的基本要素、滑坡的類型、滑坡的形成條件與影響因素、斜坡穩(wěn)定性的評價方法。教學(xué)內(nèi)容1、基本概念及研究意義自然斜坡、人工斜坡的定義，斜坡變形與破壞與人類工程活動的關(guān)系，研究斜坡變形與破壞的主要意義。2、斜坡巖體應(yīng)力分布特征斜坡成坡后應(yīng)力狀態(tài)的變化；影響斜坡巖體應(yīng)力分布的主要因素，原始地應(yīng)力狀態(tài)，坡形，斜坡巖體特性和結(jié)構(gòu)特性。3、斜坡變形、破壞的基本類型及一般特征斜坡的卸荷回彈和斜坡的蠕變：坡體卸荷帶和變形影響范圍，斜坡變形的基本組合形式。斜坡破壞的主要類型及特征：崩塌、滑坡、傾倒、土石流動、側(cè)向擴離。4、斜坡變形破壞的演變過程蠕滑——拉裂，滑移——壓致拉裂，彎曲——拉裂，塑流——拉裂，滑移——彎曲地質(zhì)力學(xué)模型，主要講授上述五種模式的演變過程及他們的變形組合形式。5、滑坡要素介紹滑坡的概貌，講授滑坡的基本形態(tài)和基本要素，使學(xué)生對斜坡有一個理性上的認識。6、滑坡分類簡要介紹不同部門，不同出發(fā)點對滑坡進行的各種分類，以加深對滑坡的認識。7、滑坡的形成條件與影響因素促進斜坡變形破壞的主導(dǎo)因素及營力活躍集中帶，風(fēng)化作用，地下水作用，斜坡變形破壞的觸發(fā)因素，地震與人工爆破，特大暴雨和異常洪水，水擊機制。8、斜坡穩(wěn)定性評價演變歷史分析法，根據(jù)周期性規(guī)律判定促進斜坡演變的主導(dǎo)因素，斜坡穩(wěn)定性的區(qū)域性評價，極限平衡理論計算方法，因素敏感性分析，工程地質(zhì)類比法，斜坡破壞時間預(yù)報及下滑速度預(yù)測?？己艘罅私猓盒逼伦冃纹茐牡幕绢愋团c特征、滑坡分類與影響因素理解：滑坡要素、滑坡形成條件與斜坡穩(wěn)定性評價掌握：斜坡變形破壞演化過程機制第七章巖溶及巖溶滲漏的工程地質(zhì)分析（4學(xué)時）教學(xué)目的與要求主要介紹巖溶的基本定義、碳酸鹽類的溶蝕作用機理、水循環(huán)條件及其巖溶發(fā)育規(guī)律、巖溶發(fā)育的歷史階段性、巖溶的工程地質(zhì)問題分析、巖溶的利用與防治。教學(xué)內(nèi)容1、概念及研究的意義介紹巖溶——喀期特（Karst）的基本定義，古巖溶的定義以及研究巖溶對人類工程活動的意義。2、碳酸鹽巖類的溶蝕作用機理碳酸鹽溶蝕的復(fù)雜反應(yīng)過程，影響碳酸鹽溶蝕反應(yīng)的各種因素，不同介質(zhì)中CO2含量的變化，影響CO2溶解的各種因素，次生溶蝕效應(yīng)，溶液中其他離了的影響，混合溶蝕效應(yīng)，可溶性巖體的成分、結(jié)構(gòu)及其與巖溶發(fā)育的關(guān)系。3、水循環(huán)交替條件及其巖溶發(fā)育的關(guān)系地形地貌條件，巖溶基準面，地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件包括地質(zhì)構(gòu)造的巖層組合。4、巖溶發(fā)育的歷史及階段性排水谷無明顯變化時巖溶發(fā)育的階段性，水文網(wǎng)變動與巖溶發(fā)育史，河谷發(fā)育史與巖溶發(fā)育史。5、巖溶工程地質(zhì)問題的分析巖溶滲漏問題，巖溶地基穩(wěn)定性問題，巖溶區(qū)地下洞庫、隧道的工程地質(zhì)問題。6、巖溶的利用與防治介紹一般常用的基本方法，以達到防治的目的?？己艘罅私猓貉芯繋r溶的意義與必要性理解：巖溶發(fā)育的歷史及階段性掌握：巖溶的溶蝕作用機理、水循環(huán)交替條件用其發(fā)育的關(guān)系、巖溶工程地質(zhì)問題的分析第八章滲透變形的工程地質(zhì)分析（5學(xué)時，講授3學(xué)時，實驗2學(xué)時）教學(xué)目的與要求主要介紹滲透變形的基本概念、形成機制、土石滲透變形的產(chǎn)生條件、滲透變形可能性的判定及防治措施。教學(xué)內(nèi)容1、概念及研究的意義介紹滲透變形或滲透破壞的基本定義，幾種不同滲透作用形式，以及滲透破壞產(chǎn)生的災(zāi)害。2、土石滲透變形的產(chǎn)生條件介紹滲透變形產(chǎn)生的水動力條件、土石結(jié)構(gòu)及顆粒成分條件、滲流出口條件。3、滲透變形可能性的判定依據(jù)顆分曲線判別滲透變形類型、確定壩基各點實際水利梯度方法