1-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,*,*,绪 论,一、,什么是工程地质学,二、,工程地质学实例,三、,工程地质学研究的内容,四、工程地质勘察的根本概念,五、工程地质学的开展历史,1,工程地质学,地质学,工程与技术科学,根底学科,是工程科学与地质科学相互渗透、交叉而形成的,一门边缘科学,从事人类工程活动与地质环境相,互关系的研究,是效劳于工程建设的应用科学。,定义,2,1.地质环境对工程活动的制约作用,2.人类的各种工程活动,又会反响作用于地质环境,3.人类的工程活动与地质环境之之间,处于相互联系、又相互制约的矛盾之中,思考题1,人类工程活动与地质环境,相互关系,3,各种制约作用,归结起来是从平安、经济和正常使用三个方面影,响工程建筑物的。,EXIT,1.地球上现有的工程建筑物都建造于地壳表层一定的地质环境中,2.地质环境包括地壳表层以及深部的地质条件,它们以一定的作,用方式影响工程建筑物。,例如：,1.地球内部构造活动导致的强烈地震,顷刻间可使较大地域内的,各种建筑物和人类生命财产遭受消灭性的损失；,2.地壳外表的软弱土体不适应某些工业与民用建筑物荷载的要求,需进行专门的地基处理；,3.地质时期内形成的岩溶洞穴因严重渗漏,造成水库和水电站不,能正常发挥效益,甚至完全丧失功能；,4.大规模的崩塌、滑坡,因难于治理而使铁路改线等等。,因此,工程地质工程师必须要很好地研究建筑场址的地质环境,尤其是对工程建筑物有严重制约作用的地质作用和现象一定要进,行详细、深入地研究,4,例如:,1.滨海城市大量抽汲地下水所引起的地面沉降造成海水入,侵、市政交通设施破坏和丧失效用、地下水质恶比等。,2.大型水库的兴建,使河流上、下游大范围内水文和水文,地质条件发生变化,引起库岸再造、库周浸没、库区淤,积、诱发地震等问题,甚至使生态环境恶化。,EXIT,工程地质工程师应充分预计到一项工程的兴建,尤其是重,大工程兴建对地质环境的影响,以便采取相应的对策。,使自然地质条件发生变化,影响建筑物的稳定和正常使用,甚至威胁到人类的生活和生存环境。,5,青藏铁路是西部大开发的标志性工程,它建成填补了我国西部铁路网空白,形成北京兰州拉萨的运输大通道,以当今世界上海拔最高、线路最长的高原冻士铁路所具有的很高的技术含量和学术价值倍受国内外关注。青藏铁路自西宁至拉萨全长1956公里,其中新线建筑长度1110公里,青海省境内长562公里,西藏境内长548公里。,青藏铁路的工程环境十分严酷,存在高寒缺氧、多年冻士、高地震烈度区和活动断裂、太阳辐射强,生态环境脆弱等特殊问题。,主要的工程地质问题：,融沉（厚层地下冰及高含冰量冻土受天然因素和各种人为活动的影响而融化,产生融沉,是多年冻土区路基变形和破坏的主要原因）；冻胀；其它不良冻土现象,包括：冻椎、冻胀丘,融冻泥流和热融滑坡,热融湖塘和沼泽化湿地。,主要的工程措施：倾填片石路基。其工作原理是在寒冷空气有较大的密度,在自重和风的作用下下沉,将片石孔隙中的热空气挤出,通过这种对流增加寒季冷量的输入；而在暖季温高,片石孔隙中的温度低,与空气对流强度减弱,从而减少暖季输入根底的热量。通过这种调控使多年冻土层冷储量增大,以到达保持多年冻土处于冻结状态的目的。,青藏铁路,6,地下建筑,地下建筑包括矿山坑道、铁路隧道、水工隧洞、地下发电站厂房、地下铁道与地下停车场、地下仓库、地下导弹发射井,以及地下飞机库等多种类型。在不少人的心目中地下工程造价太高,竞争不过地面工程。这种传统的观念束缚着人们的头脑,限制了地下工程的开展,在绝大多数开展中国家尤其如此。实际上这并不是一个普遍规律,对具体情况要做具体分析。,如日本政府原方案采用全线高架方式建设东京外环高速公路,由于沿线居民强烈反对这种严重污染环境的地面工程,一直不能付实施。2003年1月决定将高架高速公路改为地下高速公路方案。建设地下高速公路不用花拆迁费和征地费,也无需给土地所有人支付补偿,可以降低造价、缩短工期。可行性研究说明,每公里的建设费用大约为800亿日圆,比高架式公路节约20-30%,建设工期可以从15年缩短到8年。至于环境效益更不待言。,7,水利水电工程,半个多世纪以来,我国水利水电建设的开展快速。据1999年统计,我国已建成坝高15米以上的坝24119座,其中坝高100米以上的69座,正在建设的坝高100米以上的有23座,三峡是世界是最大的水电站,装机1820万KW。,三峡全貌,8,三峡电厂,9,南水北调工程,南水北调三条线路：南水北调工程总体规划提出东线、中线、和西线3条调水线路,分3 期实施。,东线工程：利用江苏省已有的江水北调工程,从江都抽引长江水,利用京杭大运河及其平行的河道逐级提水北送,并连接起调蓄作用的洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖。出东平湖后分两路输水：一路向北,在位山附近经隧洞穿过黄河；另一路向东,通过胶东地区输水干线经济南输水到烟台、威海。规划分为三期实施。,中线工程：从加坝扩容后的丹江口水库陶岔渠首闸引水,沿规划线路开挖渠道输水,沿唐白河流域西侧过长江流域与淮河流域的分水岭方城垭口后,经黄淮海平原西部边缘在郑州以西孤柏嘴处空过黄河,继续沿京广铁路西侧北上,可根本自流到北京、天津。规划分两期实施。,西线工程：在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库,开凿穿过长江与黄河的分水岭巴颜喀拉山的输水隧洞,调长江水入黄河上游。,EXIT,10,工程地质学的研究内容,相关学科：,工程地质学还与工程应用技术科学、环境科学、工程科学等有关。,如水利水电建筑学、工业与民用建筑学、气象学,水文及水测验学、,电子计算机技术、地球物理勘探学、钻探学等。,根底学科：,动力地质学、矿物学、岩石学、构造地质学、地层学、,第四纪地质学、地貌学和水文地质学,数学、物理学、化学、力学,工程力学、弹塑性力学、结构力学、土力学和岩体力学,（1）,岩土工程地质性质的研究,工程岩土学,（2）,工程动力地质作用的研究,物理地质现象,（3）,工程地质勘察理论和技术方法的研究,工程地质勘察,（4）,区域工程地质的研究,区域工程地质学,（5）,环境工程地质的研究,环境工程地质学,11,1、土体工程地质研究：,（1）成因和分布规律；（2）土物质组成、结构特征；（3）土体分类；,（4）土的物理力学性质的形成、变化规律、测试技术方法；（5）土质改进、土体加固。,2、岩体工程地质研究,（1）岩石类型、岩石物理力学性质；（2）岩体结构类型,结构面的成因、规模、充填情况、延续性和级序,特别是软弱结构面；（3）岩体力学性质及质量评价；（4）岩体分类。,EXIT,12,EXIT,作为工程地质条件要素之一的工程动力地质作用,包括地球的内力和外力成因的,还有人类工程、经济活动所产生的各种作用,往往制约着建筑物的稳定性、造价和正常使用。研究工程动力地质作用（现象）的分布、规模、形成机制、开展演化规律,所产生的不良地质问题,对之进行分析、评价以及提出有效的防治对策和措施等,（1）滑坡：发生的原因、影响因素、变形破坏机制、稳定性评价、监测预报、防治措施；（2）岩溶：形成条件、发育规律、水文地质特征、工程地质评价、防渗处理；（3）地面沉降：形成机制与处理措施；（4）泥石流：形成条件,发育过程,动力学特性,预测预报方法和防治措施；（5）地震；（6）冻胀、盐胀等。,13,EXIT,工程地质学效劳于工程建设的具体工作就是要进行工程地质勘察。,工程地质勘察的主要目的,就是为工程建筑物的规划、设计、施,工和使用,提供所需的地质资料和各项数据。,由于不同类型、结构和规模的建筑物,对工程地质条件的要求以,及所产生的工程地质问题不同,因而勘察方法的选择、勘察方案,的布置以及工作量使用等也都不尽相同。,为了做好勘察工作,就要在查明建筑场区工程地质条件的根底上,对可能产生的主要工程地质问题进行确切的分析、评价。,为了保证工程地质勘察的质量和精度应该制定适用于不同类型工程,建筑的勘察标准或手册,作为工程勘察的指导性文件。我国有关部,门已经编制出或正在编制国家际准的各类建筑工程的勘察标准或规,程；并注意和推广新颖的勘察理论和技术方法。,工程地质勘察理论与技术方法：,（1）工程地质勘察根本问题,包括勘察任务、阶段划分、技术方法（2）工程地质测绘（3）工程物探（4）工程地质测试（5）监测、反分析及预测（6）物理模拟与数值模拟,14,我国国士面积广阔,自然地质条件复杂,因此开展这方面的研究更显重要。,EXIT,不同地域的自然地质条件不同,因而工程地质条件和工程地质问题也有明显的区域性分布规律和特点。,为了国土资源开发利用和工程建设布局的优化。就必须研究不同地域工程地质条件的形成和分布规律,进行区划。,区域工程地质研究,研究工程地质条件的区域性规律,例如岩土类型的分布规律,各种物理地质现象的分布规律,特别是地质构造的变化规律等。,15,尤其在大型水利水电工程、城市建设和矿产开发等方,面要大力开展环境工程地质研究。,由于人类工程、经济活动对地质环境的反响作用日趋,广泛和深刻,使地质环境恶化,甚至地质灾害频发,严重威胁着人类的生存和生活。,为了合理开发利用和保护地质环境,要建立起地质环,境与人类活动之间的理论模式关系,科学地预测由于,人类活动对地质环境的负影响以及它的区域性变化。,研究的目的在于合理开发利用地质环境和治理、保护地质环境。,EXIT,环境工程地质研究,16,工程地质勘察：,勘察所取得的各项地质资料和数据,提供给规划、设计、施工和使用部门使用,工程地质勘察的主要任务,工程地质条件,和,工程地质问题,的含义以及它们之间的关系,思考题2,思考题3,17,（6）为拟定改善和防治不良地质作用的措施,方案提供地质依据。,（1）说明建筑地区的工程地质条件,并指出对建筑物有利的和不利的因素；,（2）论证建筑物所存在的工程地质问题,进行定性和,定量的评价,作出确切结论；,（3）选择地质条件优良的建筑场地,并根据场地工程地质条件对建筑物配置提出建议；,（4）研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响,预测其开展演比趋势,提出利用和保护地质环境,的对策和措施；,（5）根据所选定地点的工程地质条件和存在的工程地,质问题。提出有关建筑物类型、规模、结构和施,工方法的合理建议,以及保证建筑物正常施工和,使用所应注意的地质要求；,EXIT,18,*工程地质条件是在自然地质历史开展演化过程中形成的,必须采用自然历史分析方法去研究它。,EXIT,工程地质条件指的是与工程建设有关的地质因素的综合,或是工程建筑物所在地质环境的各项因素。这些因素包括:岩土类型及其工程性质、地质构造、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面。,*,*是一个综合概念,其中的某一项因素不能概括为工程地质条件,而只是工程地质条件的某一因素。,*直接影响到工程建筑物的平安、经济和正常使用。,*兴建任何类型的建筑物,首先就要查明建筑场地的工程地质条件。它是工程地质勘察的根本任务。,*不同地区的地质环境不尽相同,对工程建筑物有影响的地质因素主次也不同,工程地质工程师应对当地的工程地质条件进行具体分析,明确主次,并进一步指出对工程建筑物有利的和不利的方面。,19,工程地质问题的分析、评价,是工程地质勘察工作的核心。对每一项工程的主要工程地质问题,必须作出定性的或定量确实切结论。,工程地质问题指的是工程地质条件与工程建筑物之间所存在的矛盾或问题。,工程地质条件是自然界客观存在的,能否适应工程建设的需要,则一定要联系到工程建筑物的类型、结构和规模。,工程地质条件往往有一定的缺陷,对建筑物产生某种影响,甚至造成灾难性的后果。,因此,一定要将工程地质条件和建筑物这矛盾着的两个方面联系起来进行分析。不同类型结构和规模的工程建筑物,由于工作方式和对地质体的负荷不同,对地质环境的要求是不同的。所以,工程地质问题是复杂多样的。,例如:,工业与民用建筑的地基承载力和变形问题；,地下洞室的是围岩稳定性问题；,露天采矿场的采坑边坡的稳定性问题等。,EXIT,20,工程地质学