工程地质学 教师简介： 杨志双 副教授 1990年毕业于长春地质学院 获硕士学位 1992-1993年到日本京都大学访问学习 杨志双 副教授 1990年毕业于长春地质学院 获硕士学位 1992-1993年到日本京都大学访问学习 2003年毕业于吉林大学 获博士学位 2006年北京大学地质学博士后出站

工程地质学 绪 论

概述 需要进行工程地质: 工业及民用建筑 水利水电建设 铁路和公路交通 矿山开发及国防工程工作。

工程地质学是一门研究与工程建设有关的地质问题，为工程建设服务的地质学科，它是地质学的分支学科，属于应用地质学的范畴。 一、含义 工程地质学是一门研究与工程建设有关的地质问题，为工程建设服务的地质学科，它是地质学的分支学科，属于应用地质学的范畴。 特点: 1. 地质学的一个分支科学 2. 属于应用地质学范畴

（一）工程地质工作的任务 查明各类工程建筑场区的地质条件。 对场区及其有关的各种地质问题进行综合评价 分析、预测在工程建筑作用下地质条件可能出现的变化和作用。 为建筑选择适宜的建筑场地。 对不良地质条件提出防治和改造措施。 为保证工程合理设计，顺理施工及正常使用提供可靠的科学依据。

（二）应用领域 城市规划与工业民用建筑 水利水电建设方面 铁路建设方面 采矿 国防建设

二、几个概念 1. 工程地质条件：各种对工程建筑有影响的地质因素的总称。 地形地貌 地层岩性 地质构造 水文地质条件 物理地质现象

2. 工程地质问题 工程建筑与地质环境相互作用、相互矛盾而引起的，对建筑物本身顺理施工和正常运行或对周围环境可能产生影响的地质问题。 工民建－－地基稳定 道路－－－边坡、路基稳定 水利工程－坝区：稳定（坝基、坝肩） 库区：塌岸、渗漏、浸没、淤积

第一章：绪论 工程地质研究的基本任务：       A．区域稳定性研究与评价，是指由内力地质作用引起的断裂活动，地震对工程建设地区稳定性的影响；       B．地基稳定性研究与评价，是指地基的牢固、坚实性；       C．环境影响评价，是指人类工程活动对环境造成的影响。

研究具体任务 2.对场区及其有关的各种地质问题进行综合评价。例如，修建水库要对库岸、坝基稳定问题、库区和坝基渗漏等问题作出评价。 1.查明各类工程建筑场区的地质条件。建筑场区地质条件的好坏，对建筑物的安全稳定有直接影响，在进行建筑前，必须查明场区的地质条件。 2.对场区及其有关的各种地质问题进行综合评价。例如，修建水库要对库岸、坝基稳定问题、库区和坝基渗漏等问题作出评价。 3.分析、预料在工程建筑作用下，地质条件可能出现的变化和作用。例如，在土基上修建建筑物后，可能产生最大沉降量是多少，能否出现不均匀沉降等。 4.为建筑物选择适宜的建筑场址。包括为工业与民用建筑物选择场地、为水库选择坝址和为铁路、公路选择线路等。在选择场址时，同时要考虑场地的地质条件，使用条件和经济条件，就是说既要安全，又要经济、合理。 5.对不良地质条件提出防治和改造措施。大部分建筑物场地的地质条件都不是理想的建筑环境，有些条件不能满足工程建筑要求，这就需要针对不良的地质条件对不良地质现象进行防治和对场地进行合理的改造。 6.为保证工程合理设计，顺利施工为正常使用提供可靠的技术参数。例如，为工业与民用建筑工程提出地基承载力值，为水库大坝设计提供坝基岩体的抗剪强度指标及人工边坡设计提供安全边坡的最大坡角等。 7.制订保护地质环境的措施。人类工程活动在利用地质环境，改造地质环境方面取得了巨大效益，但是，也会产生一系列不利于人类生活与生产的地质环境问题。因而，工程地质工作除了保证工程本身的安全、经济之外，还应把保护地质环境作为一项重要任务。 　　查明工程地质条件是基本任务，工程地质问题的分析、评价是中心任务。

第一章：绪论 工程地质条件是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合，这些因素包括：      A．地层岩性：是最基本的工程地质因素，包括它们的成因、时代、岩性、产状、成岩作用特点、变质程度、风化特征、软弱夹层和接触带以及物理力学性质等；      B．地质构造：工程地质工作研究的基本对象，包括褶皱、断层、节理构造的分布和特征；地质构造，特别是形成时代新、规模大的优势断裂，对地震等灾害具有控制作用，因而对建筑物的安全稳定、沉降变形等具有重要意义；      C．水文地质条件：重要的工程地质因素，包括地下水的成因、埋藏、分布、动态和化学成分等；

第一章：绪论 D．地表地质作用：是现代地表地质作用的反映，与建筑区地形、气候、岩性、构造、地下水和地表水作用密切相关，主要包括滑坡、崩塌、岩溶、泥石流、风沙移动、河流冲刷与沉积等等，对评价建筑物的稳定性和预测工程地质条件的变化意义重大；（物理地质现象） E．地形地貌：地形是指地表高低起伏状况、山坡陡缓程度与沟谷宽窄及形态特征等，地貌则说明地形形成的原因、过程和时代；平原区、丘陵区和山岳地区的地形起伏、土层厚薄和基岩出露情况、地下水埋藏特征和地表地质作用现象都具有不同的特征，这些因素都直接影响到建筑场地和线路的选择。 F. 天然建筑材料：

工程地质条件（续1） 由于不同地区的地质环境不同，工程地质条件不同，对工程建筑物有影响的地质因素的主次关系不同： 平原地区建筑物：地基稳定性问题 山区建筑物：斜坡稳定性问题

工程地质问题的定义 人类工程活动和自然地质作用会改变地质环境，影响工程地质条件的变化。当工程地质条件不能满足工程建筑上稳定、安全的要求时，亦即工程地质条件与工程建筑之间存在矛盾时，就称为存在工程地质问题。 工程地质问题与工程建筑的类型和规模有着密切的关系。各类工程建筑，由于其结构类型和工作方式不同，存在着各种各样的工程地质问题。

工业与民用建筑常遇到的工程地质问题是地基的变形、强度和稳定问题。 铁路、道路工程常遇到的有路基边坡、隧洞围岩和桥墩桥台的稳定问题、道路的冻胀问题； 地下建筑工程常遇到的是围岩稳定、涌水及影响建筑施工的高地应力、高地热和有害气体问题、岩爆问题； 海港工程常遇到的是码头地基、岸坡的稳定、海浪侵蚀及回淤问题； 矿山工程常遇到的是露天矿边帮及地下巷道的稳定及涌水、采矿引起地面塌陷问题；  

水利水电工程的工程地质问题更为复杂多样，除与其他工程相类似的区域地壳稳定、坝基、边坡和地下洞室岩土体的稳定问题外，还有库坝区渗漏、水库库岸稳定、水库淤积、滨库地区浸没、水库诱发地震等问题； 在特种土地区如红土、黄土、淤泥、膨胀土等同样会遇到特殊的工程地质问题。 由于大量抽取地下水、石油及天然气而造成大范围地面沉降，放射性能源的应用而存在核废料的储存，采矿而产生的废矿渣的处理等则属于环境工程地质问题。

三、研究主要内容 岩土工程性质的研究 工程动力地质作用的研究 研究与工程建筑物有关的岩土体的工程地质性质及其变化规律，即分布规律、成因类型、力学性质、测试技术等 分支学科：工程岩土学 工程动力地质作用的研究 研究工程动力地质作用的形成机制、规模、空间分布及发展趋势，对由此引起的工程地质问题进行评价、防治和改造 分支学科：工程动力地质学

研究内容（续1） 工程地质勘察理论和技术方法的研究 岩土体力学性质研究 研究勘察方法的选择、工作的布置原则、工作量的分配、勘察质量和精度的检测，勘察技术、方法理论的改进 分支学科：工程地质勘察 、岩土工程勘察、专门工程地质学 岩土体力学性质研究 研究岩土体在外力作用下的变形破坏规律 分支学科：土力学、岩体力学

研究内容（续2） 区域工程地质研究 环境工程地质研究 为工程规划设计提供地质依据，进行工程地质区划 分支学科：区域工程地质学 研究人类工程活动和地质环境之间的联结模式，科学预测人类活动对地质环境的影响 分支学科：环境工程地质学

研究内容（续3） 区域工程地质研究 环境工程地质研究 为工程规划设计提供地质依据，进行工程地质区划 分支学科：区域工程地质学 研究人类工程活动和地质环境之间的联结模式，科学预测人类活动对地质环境的影响 分支学科：环境工程地质学

概述（多学科） 从上述工程地质学的研究内容来看，工程地质学是属于应用地质科学的范畴，与许多学科有密切的联系，其中与岩石力学、土力学和水文地质学的关系特别密切。工程地质学的基础理论课有动力地质学、矿物学、岩石学、构造地质学、地史及古生物学、地貌学及第四纪地质学等，并与应用地球物理、遥感测量学、基础工程学等工程技术学科有密切联系。因此，可认为工程地质学是一门介于地质学与土木建筑、水利工程学之间的一门边缘科学。

研究方法 传统的自然历史分析法（地质学方法）、室内和现场试验、原位测试方法和经验判断法。 有限元法、边界元法及离散元法等数值方法 概率论和数理统计、模糊数学、灰色系统理论、分形几何等 系统科学的思维方法，包括系统论、控制论和信息论及其派生的新理论 地理信息系统（GIS）、遥感信息系统（RS）、计算机网络系统

工程地质的发展历史 第二次世界大战后至20世纪60年代，以工程地质条件研究和质量评价为主要工作。一方面是作为工程建筑载体、工程建筑材料、工程建筑结构的地质体质量评价，另一个方面是作为工程建筑环境的质量评价。 三个阶段 大体上开始于20世纪60年代末至80年代初，以开展地质体稳定性分析为特征的工程地质灾害预测研究阶段． 80年代以来出现了许多新技术，可以对不良地质体进行改造，推动着工程地质发展进入第三阶段。工程地质发展第三阶段是以地质改造为主要课题的工程地质灾害及地质灾害防治、施工地质超前预报为特征的地质工程研究阶段，明确提出了地质控制施工法。

工程地质的发展趋势 复杂地基上高坝和高层建筑的地基稳定研究 高边坡岩土体稳定分析 巨型地下洞室围岩稳定分析 海洋工程地质问题的研究 工程建设与环境保护、资源开发利用相结合 区域构造稳定性研究 研究地质物理环境（高地应力、高地热、地下水等）对岩土体力学性质及岩土工程施工的影响，岩土体工程地质分类综合指标。 不均匀、各向异性裂隙岩体中地下水渗流研究 深厚覆盖层上建坝、松软含水地层上地基、边坡、地下洞室的稳定研究 喀斯特发育规律、喀斯特渗流及防渗处理的研究；喀斯特地区地下洞室的涌水、涌泥（砂）、高外水压力问题的研究 综合勘测手段、遥感技术、工程物探和钻探新技术，原位测试技术的应用研究，以提高勘察的精度、速度和定量化程度 开展地质力学模型试验

主要讲课内容 绪论 2学时 第一章土的物质组成与结构 2学时 第二章土的物理性质 2学时 第三章土的力学性质 4学时 绪论 2学时 第一章土的物质组成与结构 2学时 第二章土的物理性质 2学时 第三章土的力学性质 4学时 第四章岩石工程地质 4学时 第五章活断层（区域稳定） 4学时 第六章斜坡变形破坏 3学时 第七章岩溶工程地质研究 3学时 第八章建筑物工程地质勘察 4学时 机动 2学时

本课程安排和要求 教学环节 课堂讲授 课堂表现及作业 考核及成绩 80％ （期末考试） 20％