工程地质学 第一章 绪论

工程地质
叶洪东 河北工程大学土木工程学院
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教材及参考书
1.《工程地质学》
孔宪立 石振明 主编 中国建筑工业出版社
2.《工程地质学概论》
李智毅 杨裕云 主编 中国地质大学出版社
3.《工程地质基础》
许兆义 王连俊 杨成永 中国铁道出版社 编
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主要参考资料
1.《工程地质手册》(第四版) 《工程地质手册》编写委员会 中国建筑工业出版社 2.《岩土工程手册》 《岩土工程手册》编写委员会 中国建筑工业出版社 3.《水文地质工程地质》(双月刊) 4.《工程地质学报》(季刊) 5.《岩土工程学报》(双月刊)
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综上所述，可以发现工程活动与地质环境是相互作用， 相互制约的。这就需要我们在实际工程中根据具体的工程类 型和地质环境特征，事先预测到两者之间相互作用的程度和 相互制约的基本形式，然后进行工程地质问题的分析、评
价，直至问题的解决。达到合理开发、利用和保护地质环
境，保证工程的安全、经济和正常运行。怎样解决这两者之 间的相互关系正是工程地质学所面临的问题。 研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约，并保证 这种制约关系向良性方向发展的科学称之为工程地质学
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四、工程地质在土木工程建设中的作用
建筑场地工程地质条件的优劣直接影响到工
程的设计方案类型、施工工期的长短和工程投资
的大小。
重视工程地质工作就能使设计、施工顺利进
行，忽视工程地质工作，则会给工程带来不同程 度的影响。 可见工程地质对土木工程建设具有重要作用。
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五、工程地质学的发展概况
工程地质学是一门实践性很强的应用科学,是在人类工程 活动实践中逐渐形成的。
石油采深已超过3000m。
工程规模增大，意味着将来面临的工程地质问题更复杂， 对工程地质工作必将提出更高的要求。
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六、学习目的、方法
1. 学习目的 (1)了解和掌握工程地质学的基本概念,基本原理和 基本工作方法，对工程地质学科有一个系统的基本 的认识。 (2)能用所学理论和方法，判断、分析、解决简单 的实际工程地质问题。 2.学习方法 在理解的基础上掌握基本概念、方法、原理，而 不是死记某些条文。要具体问题具体分析，不能死 搬硬套，主要应掌握解决工程地质问题的思路和方 法,以便在以后的实际工作中用以解决所遇到的问 题。 32
公元前250年四川灌县修建的都江堰;
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公元前221年修建文明世界的万里长城; 古代的庙宇、宫殿、宝塔、寺院及桥梁、地下古墓等.
上述工地基或围岩的处理,以及天然建筑材料的合理 选用 , 至今仍为世人惊叹 . 但 , 这些方面的经验没有得到很 好的总结和升华,更未上升到理论,形成一门科学.
人类在远古时代，就懂得利用优良的地质条件兴建各类 建筑工程,但是,早期人类工程活动规模小且形式比较简单，涉 及地质问题不突出，有关工程地质方面的工作大多是由地质学 家或地理学家来完成的。
工程地质学在国际上成为地质学的一门独立分支学科， 则是20世纪30年代左右,仅有80多年的历史． 工 程 地质学 的 理论稚形 形成 应该 以 1925 年 K.Tezhigi 发表的 《建筑土力学》为标志； •1929年美国科学家发表第一部《工程地质学》（engineering geology）。
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③地质条件复杂的地区修建建筑 如：沿海、三角洲地区城市修建高层建筑，往往由于 软基需要深基坑或桩基或筏式基础而增加造价。 高烈度地区建造巨型电站因考虑高烈度而使造价大幅 度提高。
实际工程中究竟表现为哪种形式，主要取决于地质环 境的特点和工程类型及规模。
2、 人类活动对地质环境的影响
人类工程活动对地表的改造已达到不可忽视的程度， 到目前为止人类活动已涉及到地表80％的地区。
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块状运动
松动解脱
弯曲折断
塑性变形
几种围岩破坏失稳形式
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B、地质条件不具备而使工程造价提高
场地选择不当（选择了地质条件较复杂的场地），往往 需要进行加固处理： ①隧道（硐室）位臵选择： 如：当隧道轴线与褶皱轴向平行 时，不同位臵稳定性不同。 3
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岩层层面
褶皱部位选线 ②坝基坐落在断层破碎带上（需要进行坝基处理）
工程地质学的定义：
教科书对工程地质学的几种定义： ——是研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约关 系，以便科学评价、合理利用、有效改造和妥善保护地 质环境的科学；是地质学的一个分支。它是工程科学与 地质科学相互渗透、交叉而形成的一门边缘科学，是服 务于工程建设的应用科学． ——是研究与工程有关的地质问题的科学； ——是研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学；
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到上世纪 30 年代初，原苏联开展大规模的国民经济建 设,促使了工程地质学的萌生．著名工程地质学家萨瓦连斯 基、卡明斯基、波波夫等在工程岩土学、工程地质学等方 面做了大量的理论与实际奠基工作，从而使工程地质学在 三十年代从前苏联开始形成了一门独立的学科。 1932 年原苏联莫斯科地质学院成立第一个“工程地质研究 室” 此时，欧美和日本等国家，在进行水利工程和土木工 程建筑中，也都开展了工程地质工作和理论研究。 我国是个文明古国,从古至今在许多巨大复杂工程建设 中积累了大量工程地质方面丰富的知识和经验. 如:公元前485年修建的全长1700公里的京杭大运河;
水库蓄水诱发地震
较大区域建筑受到破坏
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贵州洪家渡
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滑坡堰塞湖—易贡湖
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漫湾滑坡1989年1月8日
坡高103m 地质：流纹岩中有强风化的密集节理，还包括一个小型不连续 面。 20 事故：电站厂房比计划推迟一年，修复时安装了大量预应力锚索。
露 天 矿
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库岸坍塌
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3.工程活动与地质环境之间的相互制约 例如：在岩土体稳定性差的地区修建水库 一方面，因岩土体稳定性差使工程造价升高； 另一方面,水库的修建使近坝、库岸岸坡的稳定性降 低，尤其是水位骤然升降经常引起岸坡失稳，蓄水引起 水库诱发地震等等。
在我国,工程地质学的发展主要是在建国初期,随着国 民经济恢复和国家基本建设的需要 ,50 年代将苏联的有关 工程地质的教科书、技术规范、标准等全面引进 , 才逐步 成为一门独立的科学，至今已形成一门有中国特色的工程 地质学科。
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由于工程地质是一门应用地质科学，它的发展与工程建 设密切相关。 随着我国改革开放的不断深入，经济建设迅猛发展，各 类工程的规模日益增大，对工程地质的研究要求越来越高， 大大促进了工程地质水平的提高。如： 大坝高度已超过300m； 边坡高度已接近1000m； 隧道埋深已达2-2.5km； 矿山开采深度已超过1200m；
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例如： ①在上游修建梯级电站，改变河流的地质作用； ②道路修建中不合理削坡使坡体稳定性降低； ③房屋建筑 ④采矿工程 地基沉降变形；斜坡上的建筑 地面沉降、塌陷；露天矿边坡失稳 区域性地面沉降、开裂 影响地面 滑坡；
⑤过量抽汲地下水 建筑；
⑥高坝水库
区域水文地质条件发生改变
坍塌或浸没；
区域性的
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本课程内容
• • • • • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 绪论 矿物与岩石 地质构造及其对工程的影响； 土的工程性质与分类 地下水及其对工程的影响 不良地质现象及其工程地质问题 工程地质原位测试 工程地质勘察
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第一章 绪论
• • • • • • 一、工程地质学的研究对象和任务 二、人类工程活动与地质环境的关系 三、工程地质学的研究内容与分支学科 四、工程地质在土木工程建设中的作用 五、工程地质学的发展概况 六、本课程的学习目的、方法
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三、工程地质学的研究内容、与分支学科
工程地质学，按其研究内容，可分为五个组成部分： ①工程岩土学—研究岩土的工程性质（物理、力学性质）； ②工程地质勘察—研究查明场地工程地质条件的方法和手段； ③工程地质分析—研究工程地质条件与工程活动相互作用、 制约的表现形式—工程地质问题，研究它们产生的地质环境、 力学机制、发展与演化趋势； 上述三个专门分支学科是工程地质学的理论基础。 ④区域工程地质—研究各种工程地质条件在空间区域的分布 规律和特征； ⑤环境工程地质—研究工程地质环境及其问题的学科；
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二、人类工程活动与地质环境的关系
1、 地质环境对工程活动的制约： A、 地质环境影响工程的安全稳定或正常使用 例如：① 在活断层和强烈地震区修建工程建筑
如果场地选择不当或建筑类型、结构不合理，断层活动 或强烈地震会使建筑物倾斜、开裂、倒塌，轻者影响正常使 用，重者使工程彻底报废，甚至造成人员伤亡。 汶川地震----北川县迁址
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第一章 绪 论
一、工程地质学的研究对象和任务
人类工程活动：工民建、采矿、水利水电、道路桥梁、港口、
码头等工程。
地质环境（工程地质条件）：地形地貌、地层岩性、地质构 造 、 不 良 地 质 条 件 （ 滑 坡 、 崩 塌 、 泥 石 流 、 岩溶、砂土液化等）、地震效应、水文地质条件、岩土体的工 程性质和天然建筑材料等方面。 工程地质问题—工程活动与地质环境相互制约的表现形式或 与工程有关的地质问题。 如：区域稳定，岩土体稳定 , 地下洞室稳定 , 坝基渗漏问题， 河流的侵蚀淤积问题，地震液化问题，地面沉降问题等。 6
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② 在岩溶地区（石灰岩区）修建水利工程 如果未查明岩溶发育及分布规律，并采取适当工程措施， 岩溶洞穴会造成水库漏水，甚至无法蓄水 ③ 地表开挖工程（如露天矿） 地表开挖，边坡应力重分布，忽视地质作用或稳定性判 断错误，会导致大规模的崩塌、滑坡。 ④ 地下开挖工程（如地下洞室） 开挖造成围岩变形，应力重分布，地质环境影响围岩稳 定、支护类型、施工方法和施工安全。
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从以上定义的实质中均不难看出，工程地质学强调的工 程和地质的关系，研究的是人类工程活动与自然地质环境的 相互作用。 工程地质学的研究对象： 是与工程活动有关的地质环境(工 程地质条件)或与工程有关的岩土体. 工程地质学的研究任务:人类的工程活动与地质环境之间处于 相互联系、又相互制约的矛盾之中．研究地质环境与人类工 程活动之间的关系，促使两者之间的矛盾转化和解决，就成 了工程地质学的基本任务．