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文檔簡(jiǎn)介

1、工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)學(xué) 緒 論概述需要進(jìn)行工程地質(zhì):工業(yè)及民用建筑水利水電建設(shè)鐵路和公路交通礦山開發(fā)及國防工程工作。 一、含義工程地質(zhì)學(xué)是一門研究與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)問題,為工程建設(shè)服務(wù)的地質(zhì)學(xué)科,它是地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科,屬于應(yīng)用地質(zhì)學(xué)的范疇。 特點(diǎn):1. 地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支科學(xué)2. 屬于應(yīng)用地質(zhì)學(xué)范疇(一)工程地質(zhì)工作的任務(wù)查明各類工程建筑場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)條件。對(duì)場(chǎng)區(qū)及其有關(guān)的各種地質(zhì)問題進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析、預(yù)測(cè)在工程建筑作用下地質(zhì)條件可能出現(xiàn)的變化和作用。為建筑選擇適宜的建筑場(chǎng)地。對(duì)不良地質(zhì)條件提出防治和改造措施。為保證工程合理設(shè)計(jì),順理施工及正常使用提供可靠的科學(xué)依據(jù)。(二)應(yīng)用領(lǐng)域城市規(guī)劃與工業(yè)民用

2、建筑水利水電建設(shè)方面鐵路建設(shè)方面采礦國防建設(shè)二、幾個(gè)概念1. 工程地質(zhì)條件:各種對(duì)工程建筑有影響的地質(zhì)因素的總稱。地形地貌地層巖性地質(zhì)構(gòu)造水文地質(zhì)條件物理地質(zhì)現(xiàn)象2. 工程地質(zhì)問題工程建筑與地質(zhì)環(huán)境相互作用、相互矛盾而引起的,對(duì)建筑物本身順理施工和正常運(yùn)行或?qū)χ車h(huán)境可能產(chǎn)生影響的地質(zhì)問題。工民建地基穩(wěn)定道路邊坡、路基穩(wěn)定水利工程壩區(qū):穩(wěn)定(壩基、壩肩) 庫區(qū):塌岸、滲漏、浸沒、淤積工程地質(zhì)研究的基本任務(wù): A區(qū)域穩(wěn)定性研究與評(píng)價(jià),是指由內(nèi)力地質(zhì)作用引起的斷裂活動(dòng),地震對(duì)工程建設(shè)地區(qū)穩(wěn)定性的影響; B地基穩(wěn)定性研究與評(píng)價(jià),是指地基的牢固、堅(jiān)實(shí)性; C環(huán)境影響評(píng)價(jià),是指人類工程活動(dòng)對(duì)環(huán)境造成的影

3、響。 第一章:緒論研究具體任務(wù)1.查明各類工程建筑場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)條件。建筑場(chǎng)區(qū)地質(zhì)條件的好壞,對(duì)建筑物的安全穩(wěn)定有直接影響,在進(jìn)行建筑前,必須查明場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)條件。2.對(duì)場(chǎng)區(qū)及其有關(guān)的各種地質(zhì)問題進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。例如,修建水庫要對(duì)庫岸、壩基穩(wěn)定問題、庫區(qū)和壩基滲漏等問題作出評(píng)價(jià)。3.分析、預(yù)料在工程建筑作用下,地質(zhì)條件可能出現(xiàn)的變化和作用。例如,在土基上修建建筑物后,可能產(chǎn)生最大沉降量是多少,能否出現(xiàn)不均勻沉降等。4.為建筑物選擇適宜的建筑場(chǎng)址。包括為工業(yè)與民用建筑物選擇場(chǎng)地、為水庫選擇壩址和為鐵路、公路選擇線路等。在選擇場(chǎng)址時(shí),同時(shí)要考慮場(chǎng)地的地質(zhì)條件,使用條件和經(jīng)濟(jì)條件,就是說既要安全,又要經(jīng)濟(jì)、

4、合理。5.對(duì)不良地質(zhì)條件提出防治和改造措施。大部分建筑物場(chǎng)地的地質(zhì)條件都不是理想的建筑環(huán)境,有些條件不能滿足工程建筑要求,這就需要針對(duì)不良的地質(zhì)條件對(duì)不良地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行防治和對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行合理的改造。6.為保證工程合理設(shè)計(jì),順利施工為正常使用提供可靠的技術(shù)參數(shù)。例如,為工業(yè)與民用建筑工程提出地基承載力值,為水庫大壩設(shè)計(jì)提供壩基巖體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)及人工邊坡設(shè)計(jì)提供安全邊坡的最大坡角等。7.制訂保護(hù)地質(zhì)環(huán)境的措施。人類工程活動(dòng)在利用地質(zhì)環(huán)境,改造地質(zhì)環(huán)境方面取得了巨大效益,但是,也會(huì)產(chǎn)生一系列不利于人類生活與生產(chǎn)的地質(zhì)環(huán)境問題。因而,工程地質(zhì)工作除了保證工程本身的安全、經(jīng)濟(jì)之外,還應(yīng)把保護(hù)地質(zhì)環(huán)境作為一

5、項(xiàng)重要任務(wù)。查明工程地質(zhì)條件是基本任務(wù),工程地質(zhì)問題的分析、評(píng)價(jià)是中心任務(wù)。第一章:緒論工程地質(zhì)條件是指工程建筑物所在地區(qū)地質(zhì)環(huán)境各項(xiàng)因素的綜合,這些因素包括: A地層巖性:是最基本的工程地質(zhì)因素,包括它們的成因、時(shí)代、巖性、產(chǎn)狀、成巖作用特點(diǎn)、變質(zhì)程度、風(fēng)化特征、軟弱夾層和接觸帶以及物理力學(xué)性質(zhì)等; B地質(zhì)構(gòu)造:工程地質(zhì)工作研究的基本對(duì)象,包括褶皺、斷層、節(jié)理構(gòu)造的分布和特征;地質(zhì)構(gòu)造,特別是形成時(shí)代新、規(guī)模大的優(yōu)勢(shì)斷裂,對(duì)地震等災(zāi)害具有控制作用,因而對(duì)建筑物的安全穩(wěn)定、沉降變形等具有重要意義; C水文地質(zhì)條件:重要的工程地質(zhì)因素,包括地下水的成因、埋藏、分布、動(dòng)態(tài)和化學(xué)成分等;第一章:緒論

6、D地表地質(zhì)作用:是現(xiàn)代地表地質(zhì)作用的反映,與建筑區(qū)地形、氣候、巖性、構(gòu)造、地下水和地表水作用密切相關(guān),主要包括滑坡、崩塌、巖溶、泥石流、風(fēng)沙移動(dòng)、河流沖刷與沉積等等,對(duì)評(píng)價(jià)建筑物的穩(wěn)定性和預(yù)測(cè)工程地質(zhì)條件的變化意義重大;(物理地質(zhì)現(xiàn)象) E地形地貌:地形是指地表高低起伏狀況、山坡陡緩程度與溝谷寬窄及形態(tài)特征等,地貌則說明地形形成的原因、過程和時(shí)代;平原區(qū)、丘陵區(qū)和山岳地區(qū)的地形起伏、土層厚薄和基巖出露情況、地下水埋藏特征和地表地質(zhì)作用現(xiàn)象都具有不同的特征,這些因素都直接影響到建筑場(chǎng)地和線路的選擇。F. 天然建筑材料:工程地質(zhì)條件(續(xù)1)由于不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境不同,工程地質(zhì)條件不同,對(duì)工程建筑物

7、有影響的地質(zhì)因素的主次關(guān)系不同: 平原地區(qū)建筑物:地基穩(wěn)定性問題 山區(qū)建筑物:斜坡穩(wěn)定性問題工程地質(zhì)問題的定義 人類工程活動(dòng)和自然地質(zhì)作用會(huì)改變地質(zhì)環(huán)境,影響工程地質(zhì)條件的變化。當(dāng)工程地質(zhì)條件不能滿足工程建筑上穩(wěn)定、安全的要求時(shí),亦即工程地質(zhì)條件與工程建筑之間存在矛盾時(shí),就稱為存在工程地質(zhì)問題。 工程地質(zhì)問題與工程建筑的類型和規(guī)模有著密切的關(guān)系。各類工程建筑,由于其結(jié)構(gòu)類型和工作方式不同,存在著各種各樣的工程地質(zhì)問題。工業(yè)與民用建筑常遇到的工程地質(zhì)問題是地基的變形、強(qiáng)度和穩(wěn)定問題。鐵路、道路工程常遇到的有路基邊坡、隧洞圍巖和橋墩橋臺(tái)的穩(wěn)定問題、道路的凍脹問題;地下建筑工程常遇到的是圍巖穩(wěn)定、涌

8、水及影響建筑施工的高地應(yīng)力、高地?zé)岷陀泻怏w問題、巖爆問題;海港工程常遇到的是碼頭地基、岸坡的穩(wěn)定、海浪侵蝕及回淤問題;礦山工程常遇到的是露天礦邊幫及地下巷道的穩(wěn)定及涌水、采礦引起地面塌陷問題;水利水電工程的工程地質(zhì)問題更為復(fù)雜多樣,除與其他工程相類似的區(qū)域地殼穩(wěn)定、壩基、邊坡和地下洞室?guī)r土體的穩(wěn)定問題外,還有庫壩區(qū)滲漏、水庫庫岸穩(wěn)定、水庫淤積、濱庫地區(qū)浸沒、水庫誘發(fā)地震等問題;在特種土地區(qū)如紅土、黃土、淤泥、膨脹土等同樣會(huì)遇到特殊的工程地質(zhì)問題。由于大量抽取地下水、石油及天然氣而造成大范圍地面沉降,放射性能源的應(yīng)用而存在核廢料的儲(chǔ)存,采礦而產(chǎn)生的廢礦渣的處理等則屬于環(huán)境工程地質(zhì)問題。三、研究

9、主要內(nèi)容巖土工程性質(zhì)的研究 研究與工程建筑物有關(guān)的巖土體的工程地質(zhì)性質(zhì)及其變化規(guī)律,即分布規(guī)律、成因類型、力學(xué)性質(zhì)、測(cè)試技術(shù)等 分支學(xué)科:工程巖土學(xué) 工程動(dòng)力地質(zhì)作用的研究 研究工程動(dòng)力地質(zhì)作用的形成機(jī)制、規(guī)模、空間分布及發(fā)展趨勢(shì),對(duì)由此引起的工程地質(zhì)問題進(jìn)行評(píng)價(jià)、防治和改造 分支學(xué)科:工程動(dòng)力地質(zhì)學(xué)研究內(nèi)容(續(xù)1) 工程地質(zhì)勘察理論和技術(shù)方法的研究 研究勘察方法的選擇、工作的布置原則、工作量的分配、勘察質(zhì)量和精度的檢測(cè),勘察技術(shù)、方法理論的改進(jìn) 分支學(xué)科:工程地質(zhì)勘察 、巖土工程勘察、專門工程地質(zhì)學(xué)巖土體力學(xué)性質(zhì)研究研究巖土體在外力作用下的變形破壞規(guī)律分支學(xué)科:土力學(xué)、巖體力學(xué)研究內(nèi)容(續(xù)2

10、)區(qū)域工程地質(zhì)研究 為工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù),進(jìn)行工程地質(zhì)區(qū)劃 分支學(xué)科:區(qū)域工程地質(zhì)學(xué) 環(huán)境工程地質(zhì)研究 研究人類工程活動(dòng)和地質(zhì)環(huán)境之間的聯(lián)結(jié)模式,科學(xué)預(yù)測(cè)人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響 分支學(xué)科:環(huán)境工程地質(zhì)學(xué) 研究內(nèi)容(續(xù)3)區(qū)域工程地質(zhì)研究 為工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù),進(jìn)行工程地質(zhì)區(qū)劃 分支學(xué)科:區(qū)域工程地質(zhì)學(xué) 環(huán)境工程地質(zhì)研究 研究人類工程活動(dòng)和地質(zhì)環(huán)境之間的聯(lián)結(jié)模式,科學(xué)預(yù)測(cè)人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響 分支學(xué)科:環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)概述(多學(xué)科) 從上述工程地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容來看,工程地質(zhì)學(xué)是屬于應(yīng)用地質(zhì)科學(xué)的范疇,與許多學(xué)科有密切的聯(lián)系,其中與巖石力學(xué)、土力學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)的關(guān)系特別密切。工程地

11、質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)理論課有動(dòng)力地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地史及古生物學(xué)、地貌學(xué)及第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)等,并與應(yīng)用地球物理、遙感測(cè)量學(xué)、基礎(chǔ)工程學(xué)等工程技術(shù)學(xué)科有密切聯(lián)系。因此,可認(rèn)為工程地質(zhì)學(xué)是一門介于地質(zhì)學(xué)與土木建筑、水利工程學(xué)之間的一門邊緣科學(xué)。研究方法 傳統(tǒng)的自然歷史分析法(地質(zhì)學(xué)方法)、室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、原位測(cè)試方法和經(jīng)驗(yàn)判斷法。有限元法、邊界元法及離散元法等數(shù)值方法 概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)、模糊數(shù)學(xué)、灰色系統(tǒng)理論、分形幾何等 系統(tǒng)科學(xué)的思維方法,包括系統(tǒng)論、控制論和信息論及其派生的新理論 地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感信息系統(tǒng)(RS)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 工程地質(zhì)的發(fā)展歷史三個(gè)階段第二次世界大戰(zhàn)后至20

12、世紀(jì)60年代,以工程地質(zhì)條件研究和質(zhì)量評(píng)價(jià)為主要工作。一方面是作為工程建筑載體、工程建筑材料、工程建筑結(jié)構(gòu)的地質(zhì)體質(zhì)量評(píng)價(jià),另一個(gè)方面是作為工程建筑環(huán)境的質(zhì)量評(píng)價(jià)。大體上開始于20世紀(jì)60年代末至80年代初,以開展地質(zhì)體穩(wěn)定性分析為特征的工程地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)研究階段 80年代以來出現(xiàn)了許多新技術(shù),可以對(duì)不良地質(zhì)體進(jìn)行改造,推動(dòng)著工程地質(zhì)發(fā)展進(jìn)入第三階段。工程地質(zhì)發(fā)展第三階段是以地質(zhì)改造為主要課題的工程地質(zhì)災(zāi)害及地質(zhì)災(zāi)害防治、施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)為特征的地質(zhì)工程研究階段,明確提出了地質(zhì)控制施工法。 工程地質(zhì)的發(fā)展趨勢(shì)復(fù)雜地基上高壩和高層建筑的地基穩(wěn)定研究 高邊坡巖土體穩(wěn)定分析 巨型地下洞室圍巖穩(wěn)定分析 海洋工程地質(zhì)問題的研究 工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)、資源開發(fā)利用相結(jié)合區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性研究 研究地質(zhì)物理環(huán)境(高地應(yīng)力、高地?zé)?、地下水等)?duì)巖土體力學(xué)性質(zhì)及巖土工程施工的影響,巖土體工程地質(zhì)分類綜合指標(biāo)。不均勻、各向異性裂隙巖體中地下水滲流研究 深厚覆蓋層上建壩、松軟含水地層上地基、邊坡、地下洞室的穩(wěn)定研究 喀斯特發(fā)育規(guī)律、喀斯特滲流及防滲處理的研究;喀斯特地區(qū)地下洞室的涌水、涌泥(砂)、高外水壓力問題的研究綜合勘測(cè)手段、遙感技術(shù)、工程物探和鉆探新技術(shù),原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用研究,以

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