第二章第二章岩石与岩体的工程地质性质岩石与岩体的工程地质性质一、一、 工程地质的相关概念工程地质的相关概念1.地质学地质学 是是对地球的起源、物地球的起源、物质组成、成、内部构造、外部特征、各内部构造、外部特征、各层圈之圈之间的相互作用和演的相互作用和演变历史史进行研究的学科。行研究的学科。 2.工程地质学工程地质学 研究与工程建筑活动有关的地质问题的学科，就是研究与工程建筑活动有关的地质问题的学科，就是研究在工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合理地处研究在工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合理地处理与正确地使用自然地质条件和改造不良地质条件等地质理与正确地使用自然地质条件和改造不良地质条件等地质问题。问题。 工程地质学是地质学的分支，主要研究人类工程活动和地质环境工程地质学是地质学的分支，主要研究人类工程活动和地质环境工程地质学是地质学的分支，主要研究人类工程活动和地质环境工程地质学是地质学的分支，主要研究人类工程活动和地质环境之间的关系。之间的关系。之间的关系。之间的关系。 二、工程地质的研究的内容和任务二、工程地质的研究的内容和任务 （1 1岩土体工程地质性质方面的研究：岩土体工程地质性质方面的研究： 建筑物地基是离不开地表岩土体。建筑物地基是离不开地表岩土体。 （2 2工程动力地质作用方面的研究：工程动力地质作用方面的研究： 地质作用对建筑物的建设、稳定性地质作用对建筑物的建设、稳定性和安和安 全使用有巨大的影响。全使用有巨大的影响。 （3 3岩土工程勘查方面的研究：岩土工程勘查方面的研究： 为工程建筑的规划、设计、施工和为工程建筑的规划、设计、施工和安全安全 使用提供所需的地质资料。使用提供所需的地质资料。 （4 4环境工程地质的研究：环境工程地质的研究： 合理开发和保护地质环境。合理开发和保护地质环境。工程地质通过考察来为工程建设服务，工程地质通过考察来为工程建设服务，因此勘察工作首当其冲有以下主要任务：因此勘察工作首当其冲有以下主要任务： 1、查明工程建筑所在地区的工程地质条、查明工程建筑所在地区的工程地质条件，并对可能存在的工程地质问题进行定性件，并对可能存在的工程地质问题进行定性和定量的评价；和定量的评价； 2、根据工程地质条件选择优良的建筑场地，、根据工程地质条件选择优良的建筑场地，并对建筑物类型、规模和施工方法提出合理并对建筑物类型、规模和施工方法提出合理建议建议.保证其正常施工；保证其正常施工； 3、预测建筑物兴建后可能出现的问题及其、预测建筑物兴建后可能出现的问题及其发展趋势，并提出相应的有效措施；发展趋势，并提出相应的有效措施； 4、在有确切地质依据的基础上，拟定改善、在有确切地质依据的基础上，拟定改善和防治不良后果的实施方案。和防治不良后果的实施方案。 三、工程地质的研究及发展概况 人类从很早以前就开始利用优良地质条件兴建各种建筑物，但工程地质学在国际章成为一门独立的学科还仅仅只有70多年的历史。建国后，国内在工程地质事业方面取得了初步的发展，我国在水力水电、桥梁、铁路、公路、工民建和国防工程等方面都进行了大量的工程地质工作，并取得了显著的成就。 四、本书内容及学习方法四、本书内容及学习方法 本书是地质等相关专业学生开设的综合本书是地质等相关专业学生开设的综合性工程地质教材。性工程地质教材。第一、二、三章是：关于岩土体工程地质性第一、二、三章是：关于岩土体工程地质性质质方面的研究；方面的研究；第四、五、六章：是关于工程动力地质作用第四、五、六章：是关于工程动力地质作用方面方面的研究；的研究；第七章：是岩土工程勘察方面的研究；第七章：是岩土工程勘察方面的研究；第八章：是关于采矿活动引起的地质灾害问第八章：是关于采矿活动引起的地质灾害问题的题的研讨。研讨。 附：参考附：参考在工程地在工程地质学中，学中，对人人类工程活工程活动的地的地质环境常境常用工程地用工程地质条件来描述。条件来描述。工程地工程地质条件是一个条件是一个综合性概念，可理解合性概念，可理解为与工与工程建筑有关的地程建筑有关的地质条件的条件的总称。称。一般一般认为，它包括工程建，它包括工程建设地区的：地地区的：地层岩性；岩性；地地质构造；水文地构造；水文地质条件；地表地条件；地表地质作用；地形作用；地形地貌等。地貌等。工程地质条件的定义工程地质条件的定义工程地质条件的定义工程地质条件的定义工程地质条件与工程地质问题工程地质条件与工程地质问题 对于山区的建筑场址，地质条件对于山区的建筑场址，地质条件就比较复杂。对于图示情形，将出现就比较复杂。对于图示情形，将出现三个问题：三个问题：（1建筑物基础的不均匀沉降问题，建筑物基础的不均匀沉降问题，将导致将导致 建筑物倾斜或开裂；建筑物倾斜或开裂；（2粘土层在基岩面上的稳定问题；粘土层在基岩面上的稳定问题；（3基岩滑坡问题。基岩滑坡问题。 工程地质条件因地而异，千变万化。工程地质条件因地而异，千变万化。在平原地区，一般土层较厚，且简单和在平原地区，一般土层较厚，且简单和均匀。均匀。建筑物一般均匀沉降，只有当建筑物的建筑物一般均匀沉降，只有当建筑物的荷重大大超出土层的承载能力，则地基将会荷重大大超出土层的承载能力，则地基将会破坏，土体从基础下破坏，土体从基础下挤出，建筑物的安全挤出，建筑物的安全受到威胁。受到威胁。思索：思索：平原地区与山区的平原地区与山区的工程地质条件的差异。工程地质条件的差异。工程地质的任务工程地质的任务在平原地区，须查明土层的分布、厚度、在平原地区，须查明土层的分布、厚度、均匀性和其物理力学性质以及地下水等的工均匀性和其物理力学性质以及地下水等的工程地质条件，并评估地基承载能力和建筑物程地质条件，并评估地基承载能力和建筑物沉降量以及土体被挤出的可能性。沉降量以及土体被挤出的可能性。 在山区，除了研究上述平原地区所必须在山区，除了研究上述平原地区所必须的地质条件和评估地基的承载能力和变形外，的地质条件和评估地基的承载能力和变形外，尚需勘察清楚建筑物场址四周的地质环境。尚需勘察清楚建筑物场址四周的地质环境。例如：例如： 有否会造成影响建筑物稳定的滑坡、有否会造成影响建筑物稳定的滑坡、崩塌、岩土体的深部滑移、断层、溶洞等崩塌、岩土体的深部滑移、断层、溶洞等的有害地质现象。要对这些有害地质现象的有害地质现象。要对这些有害地质现象进行研究分析，提出评价和治理的意见，进行研究分析，提出评价和治理的意见，以确保建筑物在地质上的稳定。以确保建筑物在地质上的稳定。工程地质问题的定义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。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，就称为存在工程地程建筑之间存在矛盾时，就称为存在工程地质问题。质问题。 工程地质问题与工程建筑的类型和规模有工程地质问题与工程建筑的类型和规模有着密切的关系。着密切的关系。工工业与民用建筑常遇到的工程地与民用建筑常遇到的工程地质问题是是地基的地基的变形、形、强度和度和稳定定问题。铁路、道路工程常遇到的有路基路、道路工程常遇到的有路基边坡、隧洞坡、隧洞 围岩和岩和桥墩墩桥台的台的稳定定问题、道路的、道路的冻胀问题；地下建筑工程常遇到的是地下建筑工程常遇到的是围岩岩稳定、涌水定、涌水及影响建筑施工的高地及影响建筑施工的高地应力、高地力、高地热和和有害气体有害气体问题、岩爆、岩爆问题；海港工程常遇到的是海港工程常遇到的是码头地基、岸坡的地基、岸坡的稳定、海浪侵定、海浪侵蚀及回淤及回淤问题；矿山工程常遇到的是露天山工程常遇到的是露天矿边帮及地下巷帮及地下巷道的道的稳定及涌水、采定及涌水、采矿引起地面塌陷引起地面塌陷问题； 水利水水利水电工程的工程地工程的工程地质问题更更为复复杂多多样，除与其他工程相，除与其他工程相类似的区域地壳似的区域地壳稳定、定、坝基、基、边坡和地下洞室岩土体的坡和地下洞室岩土体的稳定定问题外，外，还有有库坝区渗漏、水区渗漏、水库库岸岸稳定、水定、水库淤淤积、滨库地区浸没、水地区浸没、水库诱发地震等地震等问题. .在特种土地区如在特种土地区如红土、黄土、淤泥、膨土、黄土、淤泥、膨胀土等同土等同样会遇到特殊的工程地会遇到特殊的工程地质问题。由于大量抽取地下水、石油及天然气而造由于大量抽取地下水、石油及天然气而造成大范成大范围地面沉降，地面沉降，放射性能源的放射性能源的应用而存在核用而存在核废料的料的储存存采采矿而而产生的生的废矿渣的渣的处理等理等则属于属于环境境工程地工程地质问题。工程地质学的学科、研究内容和研究方法工程地质学的学科、研究内容和研究方法工程地质学的学科、研究内容和研究方法工程地质学的学科、研究内容和研究方法工程地质学工程地质学工工程程岩岩土土学学工工程程动动力力地地质质学学工工程程地地质质勘勘察察区区域域工工程程地地质质学学学学科科研究内容研究内容 工工工工程程程程岩岩岩岩土土土土学学学学是是是是研研研研究究究究岩岩岩岩体体体体和和和和土土土土体体体体的的的的工工工工程程程程地地地地质质性性性性质质及及及及其其其其形形形形成成成成和和和和变变化化化化规规律律律律以以以以及及及及改改改改善善善善这这些性些性些性些性质质的科学。的科学。的科学。的科学。工程工程工程工程动动力地力地力地力地质质学或称学或称学或称学或称为为工程地工程地工程地工程地质问题质问题分析，主要研究各种工程地分析，主要研究各种工程地分析，主要研究各种工程地分析，主要研究各种工程地质问题产质问题产生的地生的地生的地生的地质质条件、力学机制和条件、力学机制和条件、力学机制和条件、力学机制和发发展演化展演化展演化展演化规规律；律；律；律；结结合工合工合工合工程程程程规规划、划、划、划、设计设计、施工的要求、施工的要求、施工的要求、施工的要求进进行正确行正确行正确行正确评评价，价，价，价，并提出防治措施。并提出防治措施。并提出防治措施。并提出防治措施。 工程地质勘察是运用地质学、岩土力学、工工程地质勘察是运用地质学、岩土力学、工程地程地 质学的理论，按照科学的勘察程序与方法，质学的理论，按照科学的勘察程序与方法，利用有效的测试仪器和技术，调查工程地质条件，利用有效的测试仪器和技术，调查工程地质条件，评价存在的工程地质问题，为工程的规划、设计、评价存在的工程地质问题，为工程的规划、设计、施工和运营提供地质资料。施工和运营提供地质资料。区域工程地质学研究区域性工程地质条件形区域工程地质学研究区域性工程地质条件形成的特点和规律，预报这些条件在人类活动影响下成的特点和规律，预报这些条件在人类活动影响下的变化，评价区域稳定性，阐述工程地质分区和编的变化，评价区域稳定性，阐述工程地质分区和编制区域工程地质图的原则，为国民经济建设规划及制区域工程地质图的原则，为国民经济建设规划及环境的开发、利用和保护提供依据。环境的开发、利用和保护提供依据。 一、一、 我国工程地质学的发展历程我国工程地质学的发展历程第一阶段第一阶段1952年，工程地年，工程地质专业质专业和地和地质质部的建立。部的建立。 第二阶段第二阶段 1978年至今，取得了重大年至今，取得了重大发发展展.走走进进国国际际先先进进行列行列 . 60年代，学科年代，学科进进入独立入独立发发展展阶阶段。段。第三阶段第三阶段 50年来的科研成就：年来的科研成就：（1 岩体工程地岩体工程地质质力学的建立与岩体力学研究力学的建立与岩体力学研究（2 土体研究土体研究（3 区域工程地区域工程地质质研究研究（4 区域地壳区域地壳稳稳定性研究定性研究（5 环环境工程地境工程地质质与地与地质质灾害研究灾害研究1.1 工程地质课程简介工程地质课程简介 1.1 工程地质课程简介工程地质课程简介 1.2 1.2 工程地质学的主要任务和研究方法工程地质学的主要任务和研究方法1.2.1 工程地质学的主要任务工程地质学的主要任务1.2.2 工程地质学的研究方法工程地质学的研究方法电子计算机在工程地质学领域中的应用，电子计算机在工程地质学领域中的应用，不仅使复杂计算成为可能，而且使计算不仅使复杂计算成为可能，而且使计算过程变得简单。过程变得简单。研研究究方方法法 传传统统的的的的自自自自然然然然历历史史史史分分分分析析析析法法法法地地地地质质学学学学方方方方法法法法）、室室室室内内内内和和和和现现场场试验试验、原位、原位、原位、原位测试测试方法和方法和方法和方法和经验经验判断法。判断法。判断法。判断法。有限元法、有限元法、边界元法及离散元法等数界元法及离散元法等数值方法方法 概概概概率率率率论论和和和和数数数数理理理理统统计计、模模模模糊糊糊糊数数数数学学学学、灰灰灰灰色色色色系系系系统统理理理理论论、分分分分形形形形几何等几何等几何等几何等 系系系系统统科科科科学学学学的的的的思思思思维维方方方方法法法法，包包包包括括括括系系系系统统论论、控控控控制制制制论论和和和和信信信信息息息息论论及其派生的新理及其派生的新理及其派生的新理及其派生的新理论论 地地地地理理理理信信信信息息息息系系系系统统GISGISGISGIS）、遥遥遥遥感感感感信信信信息息息息系系系系统统RSRSRSRS）、计计算算算算机网机网机网机网络络系系系系统统 3.好的学习效果正确的学习动力正确的学习动力motivation)勤奋的学习态度勤奋的学习态度manner)科学的学习方法科学的学习方法method)1.3 1.3 工程地质学的特点和学习要求工程地质学的特点和学习要求1.工程地质学的特点介于地学与工程学之间的一门边缘交叉学科。是为了解决介于地学与工程学之间的一门边缘交叉学科。是为了解决地质条件与人类活动之间矛盾的一门实用性很强的学科。地质条件与人类活动之间矛盾的一门实用性很强的学科。2.学习要求(参见教材并思考）