工程地质08355Word文件下载.docx

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工程地质学的产生和发展同人类的基本建设和经济发展密切相关。

现代工程地质学的研究热点和发展前沿包括：

1）环境工程地质研究。

2）矿山工程地质研究。

3）地震工程地质研究。

4）海洋工程地质研究。

1.2工程地质学学科方向和研究方法

1、工程地质学学科方向

工程地质学的学科方向主要有以下几个方面：

1）工程岩土地质学。

2）工程动力地质学。

3）工程地质勘察理论和技术方法。

4）区域工程地质的研究。

5）工程环境地质学。

2、工程地质学的研究方法

工程地质学的研究方法主要有自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟试验法和工程地质类比法。

四种研究方法各有特点，互为补充，综合应用。

其中自然历史分析法是最重要和最根本的研究方法，是其它研究方法的基础。

　　1）自然历史分析法

　　自然历史分析法即为地质学的方法，它是工程地质学最基本的一种研究方法。

地质体和各种地质现象是自然地质历史过程中形成的，而且随着所处条件的变化，还在不断地发展演化。

所以对动力地质作用或建筑场地进行工程地质研究时，首先要作好基础地质工作，查明各项自然地质条件和各种地质现象，研究查明工程地质条件以及它们之间的关系，为进一步研究工程地质问题，预测其发展演化的趋势及结果。

2）数学力学分析法

数学力学分析法是在自然历史分析的基础上开展的。

对某一工程地质问题或工程动力地质现象，在进行自然历史分析之后，根据所确定的边界条件和计算参数，运用理论公式或经验公式进行定量计算。

3）模型模拟试验法

在工程地质中常见的模型试验有:

地表流水和地下水渗流作用，斜坡稳定、地基稳定、水工建筑物抗滑稳定以及地下洞室围岩稳定等工程岩土体稳定性的试验。

常用的模拟试验有:

光测弹性和光测塑性模拟试验、模拟地下水渗流的电网络模拟试验等。

4）工程地质类比法

　　工程地质类比法在工程地质研究中可以用于定性评价，也可作半定量评价。

它是将已建建筑物工程地质问题的评价经验运用到自然地质条件与之大致相同的拟建的同类建筑物中去。

目前在评价斜坡稳定性中常用的“标准边坡数据法”“标准边坡数据法”即属此法，它往往受研究者的经验所限制。

1.3工程地质学与其它学科关系

工程地质学所涉及的知识范围广泛，它必须有许多学科的知识作为自己的理论基础。

动力地质学、矿物学、岩石学、构造地质学、地史学、第四纪地质学、地貌学和水文地质学等地质学的分支学科，都是工程地质分析的基础学科。

1.4工程地质条件与工程地质问题

1、工程地质条件

由于地质因素对工程建筑的利用和改造有影响，工程地质条件是与工程建设有关的地质因素的综合。

包括建筑场地及其邻近地区的岩土类型及其工程性质、地层岩性与地质结构、地形地貌、水文地质、各种不良地质作用和天然建筑材料等方面。

　2、工程地质问题

　　工程地质问题是指工程建筑与工程地质条件（地质环境）相互作用、相互制约引起的，对建筑本身的顺利施工和正常运行或对周围环境可能产生影响的地质问题。

如：

地基的稳定性：

沉降、开裂、地陷、溶洞等；

边坡稳定性：

滑坡、崩塌、泥石流；

洞室围岩稳定性：

地下工程安全稳定；

区域稳定性：

地震、震陷、震动地基液化

1.5工程建设活动与地质环境相互关系

地球上现有的一切工程建筑物都建造于地壳表层或内部浅层一定的地质环境中，地壳表层和深部的地质环境影响建筑物的安全、经济和正常使用；

而一切工程建设活动又反馈作用于地质环境，使自然地质条件发生变化，最终又影响到建筑物本身安全。

二者处于相互联系、相互影响，又相互制约的矛盾之中。

1.6工程地质在工程建设中的作用

　　土木工程涉及房屋建筑、水利水电、公路路铁交通工程、桥梁隧道、岩土与地下工程、市政工程等。

一般建筑工程分上部结构、中部基础、下部地基、地表和地下地质环境等四部分。

上部结构工程、中部基础工程、下部地基工程、周边的地质环境工程。

四个组成部分只要一个方面出现安全问题，工程就不安全。

2、影响建筑物的地基安全稳定的因素

强度及稳定性、压缩与不均匀沉降、地下水流失、潜蚀和管涌、液化、失稳和震陷等因素。

3、软土地基对土建工程影响

承载力低，工程无法进行；

变形大，特别是不均匀变形大，而且变形稳定时间很长，几年甚至几十年。

造成建筑物沉降大且不均匀，造成建筑物开裂，倾斜等。

工程建设环境影响，变形失稳破坏，造成严重岩土工程事故和重大地质灾害，直接或间接威胁工程安全。

沉降、塌陷、大塌方等

4、据调查统计：

世界各国各种土建，水利、交通等类的工程事故中，因地基问题造成的工程事故的比例最大。

软基处理恰当与否，关系到整个工程质量、投资和进度，其重要性已越来越多的被人们所认识。

可见，工程中软土地基处理的重要性和必要性。

工程地质在房屋建筑工程、道路桥梁交通工程、岩土与地下工程、水利水电工程、能源开发与资源开采等工程建设中的主要作用有：

①阐明建筑地区的工程地质条件，并指出对建筑工程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，作出确切的结论；

③选择地质条件优良的建筑场址，并根据场址的地质条件合理配置各个建筑物；

④研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响，预测其发展演化趋势，并提出对地质环境合理利用和保护的建议；

⑤根据建筑场址的具体地质条件，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使用所应注意的地质要求；

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。

　一些建筑工程因工程地质问题而造成严重事故。

1、工程地质学的主要研究任务是什么？

　　2、什么是工程地质条件？

　　3、什么是工程地质问题？

　　4、工程地质学的研究方法有哪些？

　　5、工程地质学在土木工程建设中的作用？

第二章

2.1地球的总体特征

1、地球的基本形状

地球是一个实心的不规则的旋转椭球体，两极稍扁平，赤道部分略向外突出，极半径约为6365.863km，赤道半径约为6378.245km，平均半径约为6371km，总质量9.7万亿吨。

大陆架：

近陆浅水海底平原，地势平坦，坡度小于0.1°

一般指水深大于200米的水域。

　　　大陆坡：

大陆架外缘的倾斜部分，平均坡度4.3°

（最大20°

），宽度20～90Km，平均28Km，常见横切大陆坡的海底峡谷。

　　大陆基：

大陆坡与大洋盆地之间比较平坦的地区，大面积覆盖了堆积物。

　　海沟与岛弧：

无大陆基发育的海底（太平洋北、西部）常发育一系列岛屿，无论岛屿本身形态还是把它们连接起来都成弧形，称为岛屿，在岛弧靠大洋一侧，常发育几乎平行的巨形凹地，深约6000米，称海沟。

岛弧与海沟总是平等伴生。

　　大洋中脊：

是绵延在大洋中部（或内部）的巨型海底山脉，具有很强的构造活动性，经常发生地震和火山活动。

大洋中脊轴部常有一条纵向延伸的裂隙状深谷，称中央裂谷。

大洋盆地：

是介于大陆边缘与大洋中脊之间的较平坦地带，平均水深4000至5000m。

主要分为深海丘陵和深海平原两类次级地形。

2、陆地与海底地形

1）陆地表面地形

山地：

是海拔高度在500m以上的低山、1000m以上的中山、3500m以上的高山分布地区的总称。

线状延伸的山体称山脉，成因上相联系的若干相邻山脉称山系。

丘陵：

是指海拔小于500m、顶部浑圆、坡度较缓、坡脚不明显的低矮山丘群

平原：

海拔低于200m、宽广平坦或略有起伏的地区，如我国的华北平原。

高原：

海拔高度在500m以上、面积大、顶部较为平坦或略有起伏的地区

盆地：

四周为山地或高原、中央低平的地区

　2）海底地形

大陆边缘：

是大陆与大洋盆地之间的过渡地带。

由海岸向深海方向，常包括大陆架、大陆坡和大陆基。

有时在大陆边缘出现岛弧与海沟地形。

根据发育特征不同可以分为大西洋型和太平洋型。

3、地球的物理性质

1）地球的重力：

主要由于万有引力造成。

假定地球物质密度横向均一，那么赤道附近距离最大，引力最小，重力值最小；

两极附近距离最小，引力最大，重力值最大。

因此，地表重力值，随纬度增加而增大，随地表高度的增加而减小。

　　2）地球密度：

地球密度随地壳深度增大而增加，地球的平均密度：

5.516g/cm3，地表岩石平均密度2.7g/cm3。

地心的密度13g/cm3

3）地球的温度：

人们可以火山和温泉意识到地下深处是热的，地球的温度总体上是从地表向地内逐渐增高。

4）地球的磁性：

地球如同一个巨大的磁铁，有磁南、磁北极。

2.2地球的圈层构造

　1、地球的内部圈层构造

　　一般将地球内部分为地壳、地幔、地核三个基本圈层。

地壳与地幔的分界面为莫霍界面，地幔与地核的分界面为古登堡界面。

2、地球的外部圈层构造

在固体地球之外还存在大气圈、水圈、生物圈,地球表层有岩土圈和人类活动智慧圈等圈层。

地球的内、外部圈层关系示意图。

2.3地质作用

2.3.1地质作用定义与分类

　1、地质作用

地质作用就是由自然动力作用导致地球物质组成成分、地表形状及岩层结构构造发生变化的一切自然作用称为地质作用。

　2、地质作用分类

　　按照地质作用动力来源和作用部位不同，分为内力地质作用、外动力地质作用。

2.3.2内力地质作用形式

1、地壳运动（构造运动）

　　1）地壳运动的概念

地壳运动又称构造运动，主要是指由地球内能、地球自转速度的改变等原因引起岩石圈的变形、变位并改变其相对位置和内部构造，以及洋底的增生和消亡的机械运动。

人们常把晚第三纪以来发生的构造运动称为新构造运动；

把晚第三纪以前发生的构造运动称为古构造运动；

把人类历史时期到现在所发生的构造运动称为现代构造运动。

　　2）地壳运动的基本形式

　　地壳运动的基本方式有水平运动和垂直运动。

水平运动就是地壳或岩石圈大致沿地球表面切线方向的运动，形成高原或造山，又称为造山运动。

其表现为岩石圈的水平挤压、拉伸、拖曳或旋转，引起岩层的褶皱和断裂，可形成巨大的褶皱山系、裂谷、地堑、沟谷和大陆漂移等。

2、岩浆作用

　　1）岩浆及岩浆作用

岩浆是形成于地下深处，以硅酸盐为主和挥发组分的一种高温熔融物质。

岩浆作用就是岩浆形成、演化、运动、直到冷凝成岩浆岩的全