工程地质学绪论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,教师：徐国栋,手机：,Email:,工 程 地 质 学,1,二本规范：,（,1,）岩土工程勘察规范（,GB 50021-2010,）,（,2,）建筑抗震设计规范（,GB 50011-2010,）,相关课程：,（,1,）土力学,（,2,）地质与地貌学,（,3,）岩土工程勘察,2,第,1,章 绪论,概念,工程地质学（,Engineering Geology,）是,一门研究,与工程建设有关的地质问题,，研究人类工程建设活动与自然地质环境的相互关系，为,工程建设服务的,地质学科,，是,地质学的分支学科，属于,应用地质学,的范畴,。,是各类土木工程可行性评价、选址、设计、施工和监测的基础；,是岩土工程的重要组成部分。,3,地质学,关于地球的科学,包罗万象：它研究的对象主要是固体地球的上层,研究组成地球的物质；,阐明地壳及地球的构造特征；,研究地球的历史以及栖居在地质时期的生物及其演变；,地质学的研究方法与手段；,研究应用地质学以解决资源探寻、环境地质分析、地质灾害等。,工程地质学,研究工程建设与地质环境两者之间的相互制约关系，促使矛盾转化和解决，即保障工程安全、经济和正常使用，又,合理开发和利用,地质环境。,运用地质学理论和方法研究地质环境，查明地质灾害发生的规律和防治对策，以确保工程建设安全、经济和正常运行。,4,土木工程师与地质学家之间的沟通问题,土木工程师：数字、计算,（定量化较多），侧重于解决工程实际问题,地质学家：描述性的语言（定性化、描述性较多）,岩石强度：,MPa, kN/cm,2,坚硬：软弱,时间尺度：,10,年,百万年,比例尺度：,1/100-1/200,1/1000,1/50000,5,工程地质工作是通过,工程地质勘察,来实现,通过地质调查,测绘、勘探、试验,、观测、理论分析等，查明建设场地的,工程地质条件,，论证可能存在的,工程地质问题,，选择最佳的建设场地，对不良地质条件采取有效的工程措施，预测工程修建后对地质环境的影响，提出保证建筑工程安全、经济和正常使用的合理建议。,6,工程地质条件,指工程活动的地质环境，它包括岩土类型及性质、地质结构与构造、地形地貌、水文地质、不良地质作用、天然建筑材料等，是一个综合概念。,工程地质条件,岩土类型及性质,地质结构与构造,地形地貌,水文地质条件,不良地质作用（动力地质作用）,天然建筑材料,7,工程地质问题,指工程地质条件与工程建筑物之间所存在的矛盾或问题。,对于场地工程地质条件不同，建筑物内容不同，所出现的工程地质问题也各不相同：,岩土工程：地基承载力、沉降、基坑边坡问题、地下洞室稳定性问题,矿山开采：边坡稳定性、基坑突水、矿坑稳定,水利水电工程：渗透变形、水库渗漏 、斜坡稳定性、坝体抗滑稳定性,由于不同地区的地质环境不同，工程地质条件不同，对工程建筑物有影响的地质因素的主次关系不同：,平原地区建筑物：地基稳定性问题,山区建筑物：斜坡稳定性问题,8,不良地质作用（地质作用）,内力地质作用,:,地壳运动、岩浆作用、变质作用、地震作用等；表现形式：动力变质带、活断层等,外力地质作用,:,风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、成岩作用。表现形式：滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷、渗透变形等。,工程活动诱发的地质作用,:,人工边坡失稳、采空塌陷、抽水引起的地面沉降等。,9,工程地质学,工程岩土学,工程动力地质学,（工程地质问题分析）,工程地质勘察,区域工程地质学,工程地质学研究内容,10,岩土工程性质的研究,研究与工程建筑物有关的岩土体的,工程性质及其变化规律,，即分布规律、成因类型、力学性质等,分支学科：工程岩土学,工程动力地质作用的研究,研究工程动力地质作用的形成机制、规模、空间分布及发展趋势，对由此引起的工程地质问题进行评价、防治和改造,分支学科：工程动力地质学,工程地质勘察理论和技术方法的研究,研究勘察方法的选择、工作的布置原则、工作量的分配，勘察技术、方法理论的改进。相关规范、手册为指南。,分支学科：工程地质勘察 、岩土工程勘察。,11,区域,工程地质研究,为,工程,规划和选址提供,地质依据，进行工程地质区划,分支,学科：区域工程地质学,环境工程地质研究,研究,人类工程活动和地质环境之间的联结模式，科学预测人类活动对地质环境的影响,分支,学科：环境工程地质学,工程地质学研究的基本任务：,区域稳定性研究与评价；,地基稳定性研究与评价；,环境影响评价。,12,工程地质学具体任务：,评价工程地质条件，阐明地上和地下建筑工程兴建和运行的有利和不利因素，,选定合理的建筑场地和适宜的建筑型式,，保证规划、设计、施工、使用、维修顺利进行；,从地质条件与工程建筑相互作用的角度出发，,论证和预测有关工程地质问题发生的可能性,、发生的规模和发展趋势；,提出及建议改善、防治或利用有关,工程地质条件的措施,，加固岩土体和防治地下水的方案；,研究岩体、土体分类和分区及区域性特点；,研究人类活动与地质环境之间的相互作用与影响。,13,研究方法,工程地质学的研究对象是复杂的地质体，所以其研究方法应采用定性分析与定量分析相结合的综合研究方法。,地质分析法与力学分析法,工程类比法与实验法,定性分析,定量分析,自然历史分析法,数学力学分析法,模型模拟试验法,工程地质类比法,14,自然历史分析法,地质学分析,研究地质体、地质现象、自然地质历史形成演化。地质基础工作。基本的研究方法。,例如：斜体变形破坏研究,。,数学力学分析法,定量分析计算、评价,针对某一具体问题。地质分析为基础,地质模型,数学模型（理论经验公式等）,代入有关参数进行计算。,例如：刚体极限平衡法、弹塑性理论方法、数论统计方法、数值分析方法。还如，灰色理论、逻辑信息、摸糊数学、分形、神经网络等。,15,模型与模拟实验法,仿实体演绎,模型实验：如渗流、斜坡、地基渗透变形、洞室稳定等方面都可以进行。,模拟实验：如光弹实验、电网络模拟（欧姆定律,渗流达西定律）、结构的网络模拟等。,工程地质类比法,经验借鉴、对比,基础是相似性（地质条件与建筑工作方法）,如：专家判断、经验参数使用。,上述方法各有特点，相互补充，综合应用。,16,相关的分支学科,地质学分支,矿物学、岩石学、构造地质学、地史学、第四系地质与地貌地质学、水文地质学、动力地质学等。,专业基础学科,土质学、土力学、岩体力学。,其它基础学科,数学、物理学、工程力学、弹塑性力学、材料力学、工程建筑学、环境科学等。,17,中央电视台新台,建筑构型 ！,地基,+,基础 ？,18,世界上最高的建筑,建成的是台北,101,大楼 被称为“台北新地标”的,101,大楼于,1998,年,1,月动工，主体工程于,2003,年,10,月完工。有世界最大且最重的“风阻尼器”，还有两台世界最高速的电梯，从一楼到,89,楼，只要,39,秒的时间。 在世界高楼协会颁发的证书里，台北,101,大楼拿下了“世界高楼”四项指标中的三项世界之最，即“最高建筑物”,(508,米,),、“最高使用楼层”,(438,米,),和“最高屋顶高度”,(448,米,),。,迪拜塔，又称迪拜大厦，位于阿拉伯联合酋长国的迪拜，于,2004,年,9,月,21,日动工，总建筑师是芝加哥,SOM,公司的亚德里安,史密斯。迪拜塔在,2008,年,9,月,1,日高度达到了,688,米，,160,层，成为历史上世界最高的结构建筑。,19,杭州湾跨海大桥,桥墩基础,+,地基 ？,20,三峡大坝,河谷,基础选址,21,隧 道,开挖 围岩,22,交通工程,选线 施工,23,香港赤蜡角机场,填海工程,24,25,加拿大特朗斯康谷仓,地基整体剪切破坏,建于,1914,年。为钢筋混凝土筏板基础，事前不了解基础下,埋藏有厚达,16m,的软粘土层,，谷仓建成后初次贮存谷物达,27000t,后，发现谷仓明显下沉，结果谷仓西侧突然陷入土中,7.3m,，东侧上抬,1.5m,，仓身倾斜近,27,o,。后查明,谷仓基础底面单位面积压力超过,300kPa,，而地基中的软粘土层极限承载力才约,250kPa,，因此造成地基产生,整体剪切破坏,并引发谷仓严重倾斜。该谷仓由于整体刚度极大，因此虽倾斜极为严重，但谷仓本身却完好无损。,26,比萨斜塔,地基不均匀沉降,1173,年动工修建，当塔修建至,24m,高时发生倾斜，一百年后续建该塔至塔顶，建成后塔高,54.5m,。目前塔北侧沉降一米多，南侧沉降近三米，塔顶偏离中心线约,5.54m,（倾斜约,5.8,o,）。,27,28,圣母教堂,因不均匀下沉使其发生严重倾斜，并成为危房,29,这两个筒仓是农场用来储存饲料的，建于加拿大红河谷的 粘土层，由于两筒之间的距离过近，在地基中产生的应力发生叠加，使得两筒之间地基土层的应力水平较高，从而导致,内侧沉降大于外侧沉降，仓筒向内倾斜。,30,城市人口密集。,1850,年开始抽取地下水，,1891,1973,年，整个老城下沉达,8.7m,造成地面道路、建筑及其他建筑设施的破坏。土层中地下水位的下降，使有效应力增加，使地基进一步固结沉降,墨,西,哥,城,的,下,沉,31,32,33,新澙地震,-,地震引起的砂土液化,34,龙羊峡库岸滑坡,35,2005,年,7,月,21,日在广州海珠区江南大道南海珠广场深基坑南边发生滑坡,36,37,La Conchita,滑坡,1996,年发生在美国加州的,La Conchita,，因居民已提前撤离固未造成人员伤亡,38,边坡支护工程照片,39,Santa Tecla,滑坡,2001,年,1,月,13,日，萨尔瓦多发生了,7.6,级的强震，震中位于,Santa Miguel,西南,60,英里。因此在,Santa Tecla,造成 山体滑坡，最终导致,700,多人遇难,40,Santa Tecla,滑坡,41,工程跨越活断层时采取应对措施,美国一石油管道工程因在活断层位置安装管道滑移设施，地震造成断层错动而管道安然无恙。,42,汶川,8.0,级地震破裂过程模拟,由汶川映秀扩展到北川、青川,断层，破裂长度达,300KM,43,关,于,汶,川,地,震,村庄处于低谷河滩,王家岩滑坡,新北川中学滑坡,老县城,新县城,44,泥石流,北川县城老城区,45,复习题：,（,1,）什么是内力地质作用？它包括哪些作用类型？,（,2,）什么是外力地质作用？它包括哪些作用类型？,（,3,）什么是工程地质问题？工程地质条件和工程地质问题的区别是什么？,46,