中国区域工程地质1.ppt

1、工程地质学研究内容土体工程地质粘土矿物特殊土岩体工程地质岩体结构控制论、优势结构面软弱结构面破碎岩体工程动力地质作用与地质灾害工程地质勘察理论与技术方法区域工程地质（工程选址、规划）环境工程地质（生态保护、环境影响评估）大亚湾大亚湾中微子实验隧道工程地质勘察中微子实验隧道工程地质勘察尚彦军尚彦军中科院地质与地球物理所(IGG)2006年7月5日中科院高能所IHEP1.目的目的通过可行性研究阶段工程地质勘察，为大亚湾中微子实验隧道工程初步设计提供地质依据2.勘察工作内容(1)地形测绘(2)踏勘(3)地质填图(4)地球物理勘探(5)钻探和编录(6)孔内测试 (地应力,渗透性,钻孔电视,声波测井)(

2、7)室内实验(化学/矿物/物理/力学)(8)结果综合分析3.勘察方法和仪器设备项目仪器和方法地形测绘徕卡 TCA 2003,灵瑞 S80 GPS地质填图Venture GPS of Garmin,笔记本电脑,数码相机,罗盘地球物理勘探McOHM-21 高密度电法,OYO,地震折射 Mc-f170 s24,微重力仪 CG-3钻探钻机型号 XY-100,XY-150声波测井RSST01C 超声波测井仪钻孔电视ABI40 超声波成图成像地应力测试水压致裂测试系统室内实验Fluke PM6306 RCL电阻率仪一台、YTD-200型电子式压力实验机一台、WEP-600型微机控制屏显万能试验机一台、飞利

3、普PW2404X射线荧光光谱仪一台(2)地质填图手持 GPS(3)地质勘探 物探 钻探(1)地形图测绘Leica TCA 2003 全站仪精度:角度:0.5，距离:1mm1ppm 高密度电阻率法地震折射法微重力法可控源音频大地电磁法（CSAMT）中远厅地球物理解释剖面微重力勘探地质解释剖面显示风化囊和断层的地球物理解释剖面钻孔ZK1深度:213.1m综合工程地质图A线工程地质剖面图物探与工程地质地表地质调查、物探和钻探构成地下工程勘察工作的主要内容和技术方法有利于掌握线上和面上的地质结构变化，节约钻探工作量对深埋地下工程，物探的意义更为突出，因为高山上钻探难度大，有时是唯一有效的手段物探物探相

4、信一半？假异常多解性综合物探物探需要和地质结合地球物理人员需要学习了解工程地质孙玉军（地球物理博士 中科院研究生院）20080311地应力 地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数地应力在绝大部分地区是以水平应力为主的三向不等压应力场三个主应力的大小和方向是随着空间和时间而变化的，因而它是个非稳定的应力场 地应力地应力测量测量原始地应力就是确定存在于拟开挖岩体及其周围区域的末受扰动的三维应力状态这种测量通常是通过一点一点的量测来完成的地应力测量方法根据测量手段：构造法、变形法、电磁法、地震法、放射性法五类根据测量原理的不同分为：应力恢复法、应力解除法、应变恢复法、应变解除

5、法、水压致裂法、声发射法、x射线法、重力法共八类依据基本原理：直接法和间接法。I=(1+2)/2 +(1 -2)cos 21 (1)II=(1+2)/2 +(1 -2)cos 2(1+45o)=(1+2)/2 +(1 -2)sin 21 (2)III=(1+2)/2 +(1 -2)cos 2(1+90o)=(1+2)/2 -(1 -2)cos 21 (3)应力解除法地应力测量方法我做过的一些工作山东泰安地震台站中设置各种仪器，记录地应变和地倾斜等，以此相应来获取地壳变形信息，预测地震的发生。外界的干扰因素很多，需要排除干扰因素，突然异常。36421170746.10”251m30.13”47.

6、91”261m30.05”44.14”242m30.19”41.96”235m30.34”39.78”231m30.16”256m246m236m230m46.16”250m27.56”44.07”243m27.54”42.07”238m27.51”HoleABCD采用的方程热传导方程平衡方程平衡方程几何方程几何方程采用的方程热传导方程平衡方程平衡方程几何方程几何方程地倾斜结果计算值观测值地应变结果计算值观测值工程选址工程目的（地面、地下基坑、边坡、坝基重要程度）工作阶段（预可研、可行性初步勘察、详细勘察、施工勘察）因素（自然、经济、环境、社会）区域工程地质山体结构岩体结构（多层次）区域稳定性

7、山体稳定性岩体稳定性地质条件（新构造运动、岩性、地震）工程地质条件（多因素）边坡工程：岩体结构控制地下工程：地应力和岩性原则：顺应原则（适应自然）、协调原则（改造、加固）工程地质条件（工程地质勘察）工程地质问题（分析、预测）工程地质评价（服务于工程设计、施工）工程地质研究核心工程建筑与地质环境两者之间相互制约、相互作用第1章 中国区域工程地质研究第2章 区域地壳稳定性分析第3章不良地质作用研究（活断层与地震）第4章 新的研究思路和技术方法尚彦军 中科院地质与地球物理所主 攻：施工地质灾害、软岩硬土、TBM施工地质电子邮件：第第1节节 涵义及研究概况涵义及研究概况第第2节节 中国工程地质环境形成

8、的制约因素中国工程地质环境形成的制约因素第第3节节 中国工程地质区域划分中国工程地质区域划分第第4节节 中国工程地质环境问题的基本特征中国工程地质环境问题的基本特征第1章 中国区域工程地质研究研究较大地域的工程地质特征，为工程规划布局或工程地质勘察提供区域性地质资料任务：任务：认识并掌握区域工程地质条件的形成和分布规律，并预测这些条件在人类工程-经济活动影响下的变化规律以及可能产生的工程地质问题。按工程地质条件和预测可能产生工程地质问题的相似性和差异性，遵循一定的原则和方法进行区划，做出工程地质区划图，更详细地研究所划分的各级单元的工程地质特征，为各类工程的规划布局和进一步工程地质研究指明方向

9、。分类：比例尺用途：行政区、流域、地质灾害类型、区域稳定（据张咸恭 王思敬 李智毅 2005.工程地质学概论.地震出版社）第第1节节 涵义及研究概况涵义及研究概况1.我国最初的一幅区域工程地质图最初的一幅区域工程地质图是由谷德振谷德振等于20世纪50年代中期编制的“1：100万长江流域工程地质分区图”2.50年代后期和60年代初、中期是我国区域工程地质研究最为活跃的时期（1）1957年 刘国昌撰写了中国区域工程地质纲要一文，并附有 “1：200万中国工程地质分区略图”一幅（2）刘国昌 1964中国区域工程地质学教材，中国工业出版社（3）郑象铣 陈维辉 1958 中国工程地质分区一文，附有 “1

10、：800万中国区域工程地质图”（4）1959年地质部水文地质工程地质局姜达权主编1：400万中国综合工程地质图（5）60年代初期胡海涛主编1：300万中国工程地质图（6）1960年北京地质学院张咸恭编撰了中国区域工程地质概论（7）1965年地质部水文地质工程地质研究所张宗祜主编 “1：100万中国黄土类土工程地质图”及说明书，中国工业出版社我国区域工程地质研究史我国区域工程地质研究史3.改革开放后结合开发区开展区域工程地质工作（8）我国正式出版的第一幅全国性工程地质图：1990年中国地质科学院水文地质工程地质研究所 任国林主编“1：400万中国工程地质图万中国工程地质图”及说明书及说明书，中国

11、地图出版社（9）1991年地质矿产部成都水文地质工程地质中心葛中远主编 “1：500万中国地质灾害类型图”（10）1992年中国水文地质工程勘查院段永侯主编“1：600万中国环境地质图系”，中国地图出版社区域工程地质的一项重要内容：区域地壳稳定性研究相当活跃李兴唐 1987.区域地壳稳定性研究理论与方法.地质出版社地质矿产部水文地质工程地质司主持编写组著1991.深圳市区域稳定性评价.地质出版社刘国昌著1993.区域稳定工程地质.吉林大学出版社第2节 中国工程地质环境形成的制约因素大洋板块与大陆板块相互作用制约着挽近地质时期以来地质地形地貌气候一、地质因素一、地质因素燕山运动奠定了中国大陆基本

12、的构造格架白垩纪得名于英吉利海峡上由白垩土形成的白色断壁。挽近时期中国大陆附近板块活动及大陆现代构造应力场特征岩土体类型及其工程地质性质岩体土体印度大陆印度大陆青藏高原青藏高原三江地区三江地区印度印度 NE20,速率速率4042mm/a喜马拉雅喜马拉雅 NE30,速率速率2931mm/a拉萨地块拉萨地块 NE3047,速率速率2730mm/a羌塘地块羌塘地块 NE60,速率速率285mm/a昆仑山昆仑山 NE61,速率速率21mm/a柴达木柴达木 NE61,速率速率1214mm/a全全全全球球球球构构构构造造造造（板板板板块块块块构构构构造造造造）理理理理论论论论的的的的基基基基本本本本点点点

13、点是是是是，全全全全球球球球划划划划分分分分为为为为六六六六个个个个刚刚刚刚性性性性的的的的岩岩岩岩石石石石圈圈圈圈板板板板块块块块在在在在软软软软流流流流层层层层之之之之上上上上漂漂漂漂移移移移，不不不不断断断断地地地地运运运运动动动动（包括转动）（包括转动）（包括转动）（包括转动）板板板板块块块块的的的的变变变变形形形形主主主主要要要要集集集集中在块体的边界中在块体的边界中在块体的边界中在块体的边界上上世世纪纪6060年年代代从从大大洋洋研研究究中中提提出出的的板板块块构构造造理理论论，较较好好地地解解释释了了现现今今板板块块的的几几何何学学和和运运动动学学。到到了了上上世世纪纪7070年

14、年代代，“板板块块构构造造上上陆陆”，即即用用“活活动动论论”观观点点探探寻寻2 2亿亿年年前前的的大大陆陆构构造造形形成成历历史，遇到了很大的挑战。史，遇到了很大的挑战。地地球球形形成成历历史史约约46亿亿年年，经经过过多多期演化历史期演化历史大大陆陆岩岩石石圈圈形形成成远远比比大大洋洋岩岩石石圈圈复杂复杂假假定定板板块块是是刚刚体体，其其变变形形和和运运动动主主要要集集中中在在边边界界上上，而而大大陆陆变变形形是弥散型是弥散型大大陆陆可可以以分分割割成成不不同同尺尺度度的的次次级级块块体体，变变形形主主要要集集中中在在块块体体的的边边界界，中中国国大大陆陆上上的的一一系系列列地地震震带带就

15、是典型的例子就是典型的例子在研究某一在研究某一在研究某一在研究某一个地域的大个地域的大个地域的大个地域的大陆构造变形陆构造变形陆构造变形陆构造变形时需要从活时需要从活时需要从活时需要从活动论的观点，动论的观点，动论的观点，动论的观点，从全球构造从全球构造从全球构造从全球构造框架或区域框架或区域框架或区域框架或区域构造框架来构造框架来构造框架来构造框架来研考研考研考研考【全球四大构造系统（马宗晋，全球四大构造系统（马宗晋，20012001）】GPSGPS结果揭示的现今构造变形运动场结果揭示的现今构造变形运动场结果揭示的现今构造变形运动场结果揭示的现今构造变形运动场挟持于几大板块之间的中国大陆地块

16、成为现代板内构造活动最强烈的地域之一板块相互作用导致了中国大陆由西往东形成各不相同的大地构造格架和现代构造应力场，它对中国不同地域的工程地质环境起着主导的控制作用，首先控制了区域地壳稳定性控制了区域地壳稳定性；【GPS观测到的中国大陆现今构造背景场的水平分量（张培震，观测到的中国大陆现今构造背景场的水平分量（张培震，2002）】来自板来自板来自板来自板块边界块边界块边界块边界的作用的作用的作用的作用力是中力是中力是中力是中国大陆国大陆国大陆国大陆新生代新生代新生代新生代和现今和现今和现今和现今构造变构造变构造变构造变形的主形的主形的主形的主要动力要动力要动力要动力源源源源 板板板板块块块块边边边边界界界界的的的的作作作作用用用用力力力力是是是是中中中中国国国国大大大大陆陆陆陆新新新新生生生生代代代代和和和和现现现现今今今今构构构构造造造造变变变变形形形形的主要动力源。的主要动力源。的主要动力源。的主要动力源。变变变变形形形形呈呈呈呈弥弥弥弥散散散散型型型型 (千千千千公公公公里里里里以以以以上上上上)，集集集集中中中中在在在在不不不不同同同同次次次次级级级级块块块块体体体体的的的的边界