《工程地质分析原理》教学大纲Word格式文档下载.docx

1、（开卷/闭卷/写论文/其它）：闭卷/案例分析评价教学目标培养学生认识“地质体”与“人类工程活动”的相互作用规律，并采用定量方法评价地质体的稳定性本课程在专业课程体系中的地位和作用本课程是勘查技术与工程专业四年制本科的专业主干课程和学位课程，是关于工程地质条件和工程地质问题分析思想和分析方法的核心理论课程，是工程地质学的重要组成部分。本课程的理论涉及地质学、力学和专业基础课，须在学习地质学和力学的基础上，学习水文地质学、工程岩土学、土力学、岩石力学等课程之后学习本课程，其后续课程是工程地质勘察。二、课程内容与学时分配表序 号 章 节 内 容关键知识点及学时分配学时关键知识点1绪论2（1）工程活动

2、与地质环境的相互作用的特点和形式；（2）工程地质条件和工程地质问题基本概念；（3）工程地质分析的基本思想方法；模块1：地壳岩体结构特征的工程地质分析6（1）岩体结构面的主要类型及特征；（2）岩体结构面的特征描述与统计分析方法；（3）岩体结构构造改造的地质力学分析;（4）岩体原生结构特征的岩相分析理论与方法；（5）应用岩相分析法和地质力学法对岩体结构特征预测；3模块2： 地壳岩体的天然应力状态（1）天然地应力的基本类型及一般分布规律；（2）地壳表层高地应力地区的地质地貌标志；（3）我国地应力场空间分布的一般规律；（4）构造应力场的演变史及现今地应力场的基本特征；4模块3： 岩体的变形与破坏（1）

3、岩体变形-破坏的基本过程和阶段划分；（2）岩体变形-破坏的机制与过程；（3）结构面在岩体变形破坏中的控制作用及岩体结构力学效应；（4）岩体卸荷变形破坏的空间组合模式模块4： 活断层的工程地质研究（1）活动断层的类型与活动方式；（2）活断层的时空不均匀性；（3）活断层区内规划设计建筑物的基本原则。（4）我国各类活断层的空间分布特征；（5）确定活断层错动速率的地质学方法。模块5： 地震的工程地质研究（1）场地地震效应与场地条件对震害和地震动的影响；（2）地基岩土体的自振周期及其对建筑物的影响；（3）地震危险性分析7模块6： 水库诱发地震活动的工程地质分析自学（1）水库诱发地震活动性变化的几种典型类

4、型；（2）水库诱发地震的共同特点；（3）水库诱发地震的诱发机制；（4）产生水库诱发地震的地质条件；（5）水库诱发地震工程地质研究的基本原则；8模块7： 地震导致的区域性砂土液化（1） 砂土液化的基本概念，砂土液化引起的破坏形式；（2） 地震时砂土液化的形成机制；（3） 砂土地震液化的形成条件；（4） 砂土地震液化的主要判别方法；（5） 砂土地震液化的防护措施；9模块8： 地面沉降的工程地质分析（1） 地面沉降与地裂缝的概念和基本类型；（2） 我国区域性地面沉降与地裂缝的发育分布状况；（3） 地下水开采引起的地面沉降的形成机制；（4） 地面沉降与地裂缝的成因机制及基本模式；（5） 地面沉降与地裂

5、缝的防治原则与措施；10模块9： 斜坡岩体稳定性的工程地质问题12（1） 斜坡岩体应力分布的基本特征；（2） 斜坡变形破坏的基本类型及一般特征；（3） 斜坡变形破坏的地质力学模式及其形成与演化特征；（4） 斜坡破坏后的运动特征、机制和形成条件。（5） 内外营力作用与斜坡变形破坏的关系；（6） 斜坡稳定性评价与预测的基本方法；（7） 防治斜坡变形破坏的基本原则及主要措施；11模块10： 地下洞室围岩稳定性的工程地质分析（1） 地下洞室、围岩、应力重分布等基本概念；（2） 地下开挖后围岩应力重分布的一般特征；（3） 围岩变形破坏的一般规律；（4） 影响围岩稳定性的主要因素，稳定性分析评价方法；（5

6、） 地下洞室围岩稳定性的支护类型与措施；模块11： 地基岩体稳定性的工程地质分析（1） 地基岩体稳定性的基本概念；（2） 地基岩体在竖向荷载与斜向荷载作用下的应力分布特征；（3） 地基岩体的变形破坏类型、特征、成因及产生条件；（4） 坝基（肩）岩体稳定性分析、评价的内容与方法；（5） 改善坝基稳定条件的方法与措施；13模块12： 岩溶及岩溶渗漏的工程地质分析（1） 岩溶、古岩溶、混合混蚀效应等基本概念；（2） 碳酸盐岩溶蚀的物理化学过程和机理；（3） 岩溶发育的基本条件；（4） 岩溶发育的阶段性及演化过程；（5） 岩溶渗漏的分析方法及渗漏产生的水文地质条件；（6） 岩溶区坝址选择的一般原则与岩

7、溶渗漏的防渗处理措施；（7） 岩溶区地面塌陷灾害的产生条件及形成机制及防治措施；14模块13： 渗透变形的工程地质分析（1） 渗透变形、机械潜蚀与化学潜蚀、渗透压力等基本概念；（2） 渗透变形的产生水动力条件及形成机理；（3） 渗透变形可能性的判定与评价方法；（4） 渗透变形的一般防治措施；15模块14： 河流侵蚀、淤积规律的工程地质分析（1） 河流侵蚀、搬运及堆积的一般概念；（2） 河流水动力学的基本特征及其对河床的蚀、淤作用；（3） 河床侵蚀、淤积的一般规律； （4） 水库淤积对水库运行的影响；（5） 河流开发治理的一般原则；16模块15： 海（湖）边岸磨蚀与堆积的工程地质分析（1） 海（

8、湖）边岸磨蚀与堆积作用的基本概念；（2） 波浪与岸流的一般动力特征及其对边岸的磨蚀、冲刷作用；（3） 海（湖）岸磨蚀与堆积的基本规律；（4） 边岸再造的基本模式、边岸再造的范围、滑体涌浪预测；（5） 海（湖）岸及沿岸建筑物的防护原则与措施；合 计三、教学内容及基本要求 绪 论教学目的：主要讲述工程地质学的研究对象、任务与分科，介绍人类工程活动与地质环境的相互作用和相互制约关系，工程地质分析的基本方法以及工程地质分析原理的学习内容及学习方法。教学重点和难点：本章重点：（1）类工程活动与地质环境的相互的特点和形式；（3）工程地质分析的基本思想方法。本章难点：（1）“工程地质条件以及人类工程活动与地

9、质环境之间相互制约”特点和形式的认识与理解；（2）工程地质条件和工程地质问题的多样性和复杂性及其相互关系。主要教学内容及要求：（1）掌握人类工程活动与地质环境的相互作用和相互制约关系，工程地质学的基本任务、研究对象及分科，（2）了解学习本课程的目的。（3）掌握工程地质条件及其内容、工程地质问题等基本概念。（4）理解地质分析或自然历史分析方法和地质过程机制分析定量评价方法。第一篇 区域稳定及岩体稳定分析的几个基本问题第一章 地壳岩体结构特征的工程地质分析主要讲述结构面的主要类型及特征，岩体结构的形成，岩体结构特征的岩相分析，岩体结构特征的地质力学分析以及岩体结构特征的统计研究分析方法。（1）岩体

10、结构概念，岩体结构的形成及演化规律；（2）岩体结构类型划分及其研究意义、岩体结构类型的实用价值；（3）岩体结构的统计方法路线精测法。（1）结构面成因类型的空间分布特征，岩体结构分类。（2）岩体结构介质模型应用。按介质的连续性特征，不同的力学理论适用于不同的岩体结构介质。（1）掌握岩体、岩体结构、结构面、结构体的基本概念，建造和改造在岩体结构形成中的作用，研究岩体结构的意义；（2）掌握结构面的成因类型，了解其主要特征，岩体结构分类和岩体质量分类的代表性方案；（3）了解岩体原生结构特征的成因及特征，岩体结构的岩相分析方法；（4）了解岩体结构特征的改造以及岩体结构特征改造研究的地质力学分析方法；（5

11、）掌握结构面统计调查的路线精测法及其资料校正方法，岩体结构特征定量化研究的程序，了解岩体结构统计分析的意义及作用。第二章 地壳岩体的天然应力状态本章主要讲述影响岩体天然应力状态的主要因素及其作用；我国地应力场的分布及随时间的变化规律；地壳表层岩体应力状态的复杂性以及岩体应力及区域地应力场研究方法。（1）地表岩体应力状态的复杂性；（2）残余应力的成因及其效应；（3）岩体应力-应变形状与应变速率的关系，岩体的应变速率决定着粘弹性力学介质的力学性状。（1）地表岩体应力状态的复杂性，不仅表现在其大小、方向不同，还表现在其空间变化和随时间的变化。（2）残余应力效应，特别是在自由临空面附近，差异性岩体卸荷

12、是造成残余应力的主要原因，并造成了临空面附近复杂的浅生和表生时效变形现象。（1）掌握岩体变形和破坏、岩体应力的概念；（2）了解地表岩体应力状态的复杂性，了解大地应力场的特征及分布规律；（3）理解地壳岩体的应力应变特征与应变速率的关系，临界应变速率的概念；地应力随时间变化的一般规律。（4）掌握利用大地应力场特征判定一个地区可能产生的最新活动断裂活动的运动方向和错动方式；（5）掌握岩体天然应力状态与地区地质条件和岩体的地质历史的关系，天然应力比值系数N的概念，河谷附近应力重分布及应力集中的一般规律，不连续面附近应力集中的一般规律，地表高应力场的判别标志；理解岩体切割面附近的残余应力的成因及其效应。

13、（6）了解岩体天然应力状态的研究和评价方法。第三章 岩体的变形与破坏本章主要讲述岩体在加荷过程中的变形与破坏; 岩体在卸荷过程中的变形与破坏; 岩体在动荷载条件下的变形破坏; 岩体变形破坏过程中的时间效应; 孔隙水压力变化对岩体变形破坏的影响；岩体变形破坏的地质力学模式。（1）岩体的应力-应变关系，岩体变形-破坏的基本过程和阶段划分；（2）岩体材料破坏与岩体结构破坏的概念，岩体变形-破坏的机制与过程；（4）岩体卸荷变形破坏的空间组合模式。充分理解岩体结构破坏与岩体材料破坏的本质不同，岩体结构破坏中结构面起着控制性作用。岩体结构变形-破坏评价方法必须与岩体结构变形-破坏组合形式相适应。（1）掌握

14、岩体变形破坏的基本概念，基本过程和阶段划分，岩体破坏的基本形式，岩体的长期强度概念，岩体变形破坏的研究意义。（2）掌握岩体在加荷过程中的变形与破坏及相关概念。（3）掌握岩体在卸荷过程中的变形与破坏及相关概念。（4）了解岩体在动荷载条件下的变形破坏及相关概念。（5）了解岩体变形破坏过程中的时间效应及相关概念（6）掌握有效应力原理及其在岩体中的应用性，孔隙水压力变化对岩体变形破坏的影响，“膨胀强化”的概念。（7）掌握岩体变形的四种基本单元和五种基本组合地质模式。第二篇 与区域稳定性有关的工程地质问题第四章 活断层的工程地质研究本章主要讲述活断层的特性；活断层活动的时空不均匀性；有活断层活动的区域内

15、规划设计建筑物的原则；活断层的调查监测与研究。（1）我国活断层带分布及划分；（2）震源机制概念，断层活动的震源机制断层面解；（3）活断层的活动特性及判别标志。活断层的判别标志，分三方面判别标志：即地质地貌判别标志；文献记录判别标志和大地测量判别标志。（1）掌握活断层的基本概念及研究意义；（2）掌握活断层的类型及特征、错动速率和活动周期，活断层活动的时空不均一性，震源机制及震源机制断层面解；（3）了解活断层区内规划设计建筑物的基本原则；（4）掌握活断层的判别标志，活断层的调查、监测与研究方法。第五章 地震的工程地质研究本章主要讲述地震与地震波的基础知识；我国地震地质的基本特征；地震区划和地震危险

16、性分析；场地地震效应、地震小区划及地震区抗震设计原则。（1）场地地震效应和地震力的静力分析方法；（2）地基岩（土）体的自振周期（卓越周期、特征周期）及其对建筑物的影响；（3）地震区划和地震小区划的划分方法。（1）地基土特征周期，又叫卓越周期。由于地基土对震源传来的地震波具有选择性放大的作用，由此使表层土中某些波多而长，当这类波与建筑物的自振周期相近时，建筑物与地基土发生共振，建筑物振幅达到最大。（2）地震区划和地震烈度小区划分。发展过程、现状及发展趋势。（1）掌握地震及地震波的基础知识及研究意义；（2）了解我国地震地质的基本特征；（3）掌握地震力的静力分析方法，了解地震力的动力分析方法，地震区

17、建筑物的破坏方式；（4）理解场地地质条件对震害的影响，了解抗震设计中考虑场地影响的途径。（5）了解地震区抗震设计基本原则。第六章 水库诱发地震活动的工程地质分析本章通过世界上几个典型实例，主要讲述水库诱发地震的共同特点，水库诱发地震的诱发机制，产生水库诱发地震的地质条件以及水库诱发地震工程地质研究的基本原则。水库诱发地震产生的工程地质条件和水库诱发地震的诱发机制。水库诱发地震的诱发机制，充分理解“水库诱发地震不是水体和在直接造成的”这句陈述的基本含义。没有水库的其他作用因素的叠加，仅水体作用是难以造成地震的。（1）.掌握水库诱发地震的基本概念及其研究意义；（2）了解水库诱发地震活动性变化的几种

18、典型类型；（3）掌握水库诱发地震的共同特点；（4）理解水库诱发地震的诱发机制；（5）掌握产生水库诱发地震的地质条件；（6）掌握水库诱发地震工程地质研究的基本原则；（7）了解地震的人为控制问题，基本原则。第七章 地震导致的区域性砂土液化（自学）本章主要讲述沙土液化的概念；地震时沙土液化机制；区域性沙土地震液化的形成条件；沙土地震液化的判别及沙土地震液化的防护措施。（1）地震砂土液化的形成机制；（2）地震砂土液化可能性判别标准及防护措施，特别要强调地震砂土液化可能性综合判别方法。砂土震动液化与砂土渗透液化的区别；（1）掌握砂土液化的基本概念及研究意义；（2）了解地震时砂土液化的形成机制；（3）掌握

19、砂土地震液化可能性的判别标准；（4）掌握砂土地震液化的防护措施；第三篇 与岩体稳定性有关的工程地质问题第九章 斜坡岩体稳定性的工程地质问题本章主要讲述斜坡岩体应力分布特征；斜坡变形破坏的基本类型及一般特征；斜坡变形破坏机制；斜坡变形破坏后运动学特征；斜坡变形破坏与内外应力的关系；斜坡稳定性评价与预测；防治斜坡变形破坏的基本原则及主要措施。（1）斜坡岩体应力分布特征，斜坡形成后引起岩体内应力的重分布，致使主应力大小和方向发生变化，坡脚应力集中，形成对斜坡稳定性不利的应力组合。注重坡顶拉应力、坡面附近近似于单向应力分布、坡脚剪应力集中的应力分布特征；（2）斜坡变形破坏方式及形成机制，分变形和破坏两

20、方面讲述。斜坡变形的基本形式是卸荷和蠕变变形，而实际的斜坡变形往往是多种基本变形形式的组合。斜坡的破坏常见基本形式是崩塌和滑坡。要求掌握滑坡识别标志滑坡要素。（3）斜坡变形破坏的演变过程，要求掌握斜坡变形破坏的六种地质力学模式及建模的思想方法。分析斜坡变形的组合方式。（4）斜坡稳定性评价的演变历史分析方法，其核心是将斜坡的变形和破坏纳入地质历史长河，在地质历史发展演化背景条件下研究斜坡变形破坏发生、发展、演化全过程，并预测其发展趋势。（1）斜坡斜坡变形破坏的基本类型。其力学作用方式和变形形式的演变和转化，微裂纹扩展和总体滑面形成贯通过程。（2） 演变历史分析方法。实质是利用斜坡变形、破坏的基本

21、规律，通过追溯胁迫演变的全过程，对斜坡稳定性发展总趋势和区域特征作出评价和预测。（1）掌握斜坡和人工边坡的基本概念，斜坡变形破坏方式及研究意义；（2）掌握斜坡岩体应力分布特征；（3）掌握斜坡变形破坏的基本类型及一般特征；（4）掌握斜坡变形破坏的演变过程；（5）理解内外营力对斜坡变形破坏的作用；（6）掌握斜坡稳定性评价的基本方法；（7）防治斜坡变形破坏的基本原则及主要措施。第十章 地下洞室围岩稳定性的工程地质分析本章主要讲述地下洞室围岩的基本概念；地下开挖后围岩应力的重分布；洞室围岩的变形破坏及山岩压力问题；地下洞室和压力隧洞围岩稳定性的分析评价；地下洞室围岩变形的量测方法及应用以及地下洞室围岩

22、的支护措施。（1）地基岩体的变形与破坏的类型和条件。分表面滑动、浅层滑动和深层滑动三种情况，其产生条件各不相同；（2）坝肩岩体稳定性评价，岩体结构对坝肩岩体稳定性的控制作用，坝肩岩体稳定性评价方法块体极限平衡分析方法。表面滑动、浅层滑动和深层滑动破坏的岩性条件、岩体结构条件和地貌条件。（1）掌握地下洞室围岩稳定性的基本概念及研究意义；（2）掌握地下开挖后围岩应力的重分布；（1） 掌握洞室围岩的变形破坏及山岩压力问题；（2） 掌握地下洞室和压力隧洞围岩稳定性的分析评价方法；（3） 了解地下洞室围岩稳定性的处理措施。第十一章 地基岩体稳定性的工程地质分析本章主要讲述地基岩体稳定性的基本概念；地基岩

23、体内的应力分布特征；地基岩体的变形与破坏；坝基（肩）岩体稳定性工程地质评价方法；改善坝基稳定条件的措施。（1）掌握地基岩体稳定性的基本概念及研究意义；（2）掌握地基岩体内的应力分布特征；（3）掌握地基岩体的变形与破坏类型和条件；（4）理解坝基（肩）岩体稳定性工程地质评价方法；（5）了解改善坝基稳定条件的措施。第十二章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质分析（自学）本章主要讲述因岩溶发育对工程建设产生的工程地质问题，包括岩溶形成的理论基础；地下水对碳酸盐岩的溶蚀机理；岩溶形成的物理化学条件和地质条件；地下水循环规律与岩溶发育过程；岩溶渗漏与防渗处理。本章有关岩溶形成理论和形成条件等内容与水文地质学相关内容

24、多又重复，可视情况选择性讲述。而岩溶塌陷、土洞对工程建设的影响等内容可适当增补。岩溶渗漏分析。主要从岩溶形成的岩性条件和地下水渗透循环条件两个方面进行分析。岩溶的形成条件与岩溶渗漏分析的结合。应结合岩溶形成的条件的分析来评价岩溶渗漏的可能性，进而分析防渗处理的技术可行性。（1）掌握岩溶的基本概念，了解岩溶对工程建设的影响；（2）岩溶形成的物理化学条件与地质条件，包括地下水的溶蚀能力及循环交替条件，岩体的可溶性及其透水性等两个方面；（3）岩溶渗漏分析与防渗处理。第十三章 渗透变形的工程地质分析本章主要讲述在地下水渗透过程中，因渗透压力增大，从而导致土颗粒或土颗粒集团随地下水带出，使土体的强度降低

25、甚至破坏。本章介绍了渗透变形的基本概念及研究意义，渗透变形产生条件、判定方法和评价方法以及防治措施。（1）渗透变形产生的水动力条件，既当地下流动水流的渗透压力等与土颗粒的水下重度时，将形成机械潜蚀，从而产生渗透变形。（2）渗透变形可能性的评价方法。如不均匀系数评价方法、临界水力梯度评价方法等。防治措施思想方法包括加大水流的渗透路径（降低水力梯度）和形成反滤层以阻止潜蚀进一步发生等。（1）渗透变形的产生条件理论；（2）反滤层结构及其功能。（1）掌握渗透变形、机械潜蚀与化学潜蚀、渗透压力、临界水力梯度与允许水力梯度等基本概念；（2）掌握渗透变形产生的水动力条件和形成机理；（3）掌握渗透变形可能性的

26、评价方法及防治措施。第十四章 河流侵蚀、淤积的工程地质分析（自学）本章主要讲述河流的侵蚀作用、搬运作用和堆积作用以及在这些作用过程中形成的工程地质问题，包括水流对河床的冲刷作用与河床的稳定性，河床侵蚀与淤积基本规律，水库淤积及坝下游河床再造及河流整治。水库淤积造成的雍水淤积、异重流淤积、淤积末端上延等淤积现象，以及坝下游因强水流冲刷形成的河床再造。河流淤积整治的一般原则。目前对河谷淤积尚无有效的整治手段，主要是利用淤积段屯沙造田，利用洪峰坝前冲沙，以保证进水口安全。（1）掌握河流侵蚀、搬运及堆积的一般概念，了解河谷侵蚀、淤积研究的意义；（2）了解河谷侵蚀、淤积的一般规律；了解边滩移动、心滩冲淤

27、和沙洲下移的一般规律；了解河谷改道的一般规律；（3）了解水库淤积对水库运行的影响。第十五章 海（湖）边岸磨蚀与堆积的工程地质分析（自学）本章主要讲述由于波浪或岸流的作用，海岸或湖岸被不断地被磨蚀、冲击，同时，岸流又不断地将冲蚀下来的物质带走，使海（湖）岸线产生进退，水下岸坡坡度和水深也发生变化。在此过程中产生一系列工程地质问题。本章介绍波浪和岸流的作用规律和边岸在磨蚀与堆积中发生变化的基本规律，边岸再造及滑体涌浪计算，海（湖）岸防护措施等内容。（1）海（湖）岸磨蚀与堆积的基本规律，岸坡的演变过程；（2）滑体涌浪预测。（1）边岸再造，注重水下斜坡、水位变幅带岸坡和最高洪水位以上岸坡坡脚的不同评价方法及新形成岸坡宽度的预测；（2）滑体涌浪高度计算及其危险性评价，也可介绍涌浪传播距离的评价，评价的思想方法。（1）掌握波浪和岸流运动规律及其对边岸的磨蚀、冲刷作用理论；（2）掌握海（湖）岸磨蚀与堆积的基本规律，岸坡的演变过程；（3）掌握边岸再