不良地质现象的工程地质问题

一、 工程地质的相关概念 1.地质学 是对地球的起源、物质组成、 内部构造、外部特征、各层圈之间 的相互作用和演变历史进行研究的学科。 2.工程地质学 研究与工程建筑活动有关的地质问题的学科，就是 研究在工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合理地处 理与正确地使用自然地质条件和改造不良地质条件等地质 问题。 工程地质学是地质学的分支，主要研究人类工程活动 和地质环境之间的关系。 二、工程地质的研究的内容和任务 （ 1）岩土体工程地质性质方面的研究： 建筑物地基是离不开地表岩土体。 （ 2）工程动力地质作用方面的研究： 地质作用对建筑物的建设、稳定性和安 全使用有巨大的影响。 （ 3）岩土工程勘查方面的研究： 为工程建筑的规划、设计、施工和安全 使用提供所需的地质资料。 （ 4）环境工程地质的研究： 合理开发和保护地质环境。 工程地质通过考察来为工程建设服务， 因此勘察工作首当其冲有以下主要任务： 1、查明工程建筑所在地区的工程地质条件， 并对可能存在的工程地质问题进行定性和定量的 评价； 2、根据工程地质条件选择优良的建筑场地， 并对建筑物类型、规模和施工方法提出合理建议 . 保证其正常施工； 3、预测建筑物兴建后可能出现的问题及其发 展趋势，并提出相应的有效措施； 4、在有确切地质依据的基础上，拟定改善和 防治不良后果的实施方案。 三、工程地质的研究及发展概况 人类从很早以前就开始利用优良地质条 件兴建各种建筑物，但工程地质学在国际 章成为一门独立的学科还仅仅只有 70多年 的历史。 建国后，国内在工程地质事业方面取得 了初步的发展，我国在水力水电、桥梁、 铁路、公路、工民建和国防工程等方面都 进行了大量的工程地质工作，并取得了显 著的成就。 四、本书内容及学习方法 本书是地质等相关专业学生开设的综合性工 程地质教材。 第一、二、三章是：关于岩土体工程地质性质 方面的研究； 第四、五、六章：是关于工程动力地质作用方面 的研究； 第七章：是岩土工程勘察方面的研究； 第八章：是关于采矿活动引起的地质灾害问题的 研究。 附：参考 在工程地质学中，对人类工程活动的地质环境常 用 工程地质条件 来描述。 工程地质条件 是一个综合性概念，可理解为与工 程建筑有关的地质条件的总称。 一般认为，它包括工程建设地区的：地层岩性； 地质构造；水文地质条件；地表地质作用；地形 地貌等。 工程地质条件的定义 工程地质条件与工程地质问题 对于山区的建筑场址，地质条件就比较 复杂。对于图示情形，将出现三个问题： （ 1）建筑物基础的不均匀沉降问题，将导致 建筑物倾斜或开裂； （ 2）粘土层在基岩面上的稳定问题； （ 3）基岩滑坡问题。 工程地质条件因地而异，千变万化。 在平原地区，一般土层较厚，且简单和 均匀。 建筑物一般均匀沉降，只有当建筑物的 荷重大大超出土层的承载能力，则地基将会 破坏，土体从基础下 挤出，建筑物的安全 受到威胁。 思考： 平原地区与山区的 工程地质条件的差异。 工程地质的任务 在平原地区，须查明土层的分布、厚度、均 匀性和其物理力学性质以及地下水等的工程地质 条件，并评估地基承载能力和建筑物沉降量以及 土体被挤出的可能性 。 在山区，除了研究上述平原地区所必须的地 质条件和评估地基的承载能力和变形外，尚需勘 察清楚建筑物场址四周的地质环境。 例如： 有否会造成影响建筑物稳定的滑坡、 崩塌、岩土体的深部滑移、断层、溶洞等 的有害地质现象。要对这些有害地质现象 进行研究分析，提出评价和治理的意见， 以确保建筑物在地质上的稳定。 工程地质问题的定义 人类工程活动和自然地质作用会改变地 质环境，影响工程地质条件的变化。 当工程地质条件不能满足工程建筑上稳 定、安全的要求时，亦即工程地质条件与工 程建筑之间存在矛盾时，就称为存在 工程地 质问题 。 工程地质问题与 工程建筑的类型和规模有着密 切的关系 。 工业与民用建筑常遇到的工程地质问题是 地基的变形 、 强度和稳定问题 。 铁路 、 道路工程常遇到的有路基边坡 、 隧洞 围岩和桥墩桥台的稳定问题 、 道路的冻胀 问题； 地下建筑工程常遇到的是围岩稳定 、 涌水 及影响建筑施工的高地应力 、 高地热和 有害气体问题 、 岩爆问题； 海港工程常遇到的是码头地基、岸坡的稳 定、海浪侵蚀及回淤问题； 矿山工程常遇到的是露天矿边帮及地下巷 道的稳定及涌水、采矿引起地面塌陷问 题； 水利水电工程的工程地质问题更为复杂多 样 ， 除与其他工程相类似的区域地壳稳定 、 坝基 、 边坡和地下洞室岩土体的稳定问题 外 ， 还有库坝区渗漏 、 水库库岸稳定 、 水库 淤积 、 滨库地区浸没 、 水库诱发地震等问题 . 在特种土地区如红土、黄土、淤泥、膨胀 土等同样会遇到特殊的工程地质问题。 由于大量抽取地下水、石油及天然气而造 成大范围地面沉降， 放射性能源的应用而存在核废料的储存 采矿而产生的废矿渣的处理等则属于环境 工程地质问题。 工程地质学的学科、研究内容和研究方法 工程地质学 工 程 岩 土 学 工 程 动 力 地 质 学 工 程 地 质 勘 察 区 域 工 程 地 质 学 学 科 研究内容 工程岩土学 是研究岩体和土体的工程地质 性质及其形成和变化规律以及改善这些性质 的科学 。 工程动力地质学 或称为工程地质问题 分析 ， 主要研究各种工程地质问题产生的地 质条件 、 力学机制和发展演化规律；结合工 程规划 、 设计 、 施工的要求进行正确评价 ， 并提出防治措施 。 工程地质勘察 是运用地质学、岩土力学、工 程地 质学的理论，按照科学的勘察程序与方法， 利用有效的测试仪器和技术，调查工程地质条件， 评价存在的工程地质问题，为工程的规划、设计、 施工和运营提供地质资料。 区域工程地质学 研究区域性工程地质条件形 成的特点和规律，预报这些条件在人类活动影响 下的变化，评价区域稳定性，阐述工程地质分区 和编制区域工程地质图的原则，为国民经济建设 规划及环境的开发、利用和保护提供依据。 一、 我国工程地质学的发展历程 第一阶段 1952年，工程地质专业和地质部的建立 。 第二阶段 1978年至今，取得了重大发展 .走进国际先进行列 . 60年代，学科进入独立发展阶段。 第三阶段 50年来的科研成就： （ 1）岩体工程地质力学的建立与岩体力学研究 （ 2）土体研究 （ 3）区域工程地质研究 （ 4）区域地壳稳定性研究 （ 5）环境工程地质与地质灾害研究 1.1 工程地质课程简介 1.2 工程地质学的主要任务和研究方法 1.2.1 工程地质学的主要任务 1.2.2 工程地质学的研究方法 电子计算机在工程地质学领域中的应用， 不仅使 复杂计算成为可能 ，而且使 计算 过程变得简单 。 研 究 方 法 传统的自然历史分析法 （ 地质学方法 ） 、 室 内和现场试验 、 原位测试方法和经验判断法 。 有限元法 、 边界元法及离散元法等数值方法 概率论和数理统计 、 模糊数学 、 灰色系统理 论 、 分形几何等 系统科学的思维方法 ， 包括系统论 、 控制论 和信息论及其派生的新理论 地理信息系统 （ GIS） 、 遥感信息系统 （ RS） 、 计算机网络系统 3.好的学习效果 321 ,)( MMMfe f f e c te 1M 正确的学习动力 （ motivation) 2M 勤奋的学习态度 （ manner) 3M 科学的学习方法 （ method) 1.3 工程地质学的特点和学习要求 1.工程地质学的特点 介于地学与工程学之间的一门 边缘交叉学科 。是为了解决 地质条件与人类活动之间矛盾的一门 实用性很强 的学科。 2.学习要求 (参见教材并思考 ）