工程地质学绪论.pptx
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1、绪绪论论一、一、什么是工程地质学什么是工程地质学二、二、工程地质学实例工程地质学实例三、三、工程地质学研究的内容工程地质学研究的内容四、四、工程地质勘察的根本概念工程地质勘察的根本概念五、五、工程地质学的开展历史工程地质学的开展历史工程地质学工程地质学地质学地质学工程与技术科学工程与技术科学根底学科根底学科是工程科学与地质科学相互渗透、交叉而形成的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,从事人类工程活动与地质环境相一门边缘科学,从事人类工程活动与地质环境相互关系的研究,是效劳于工程建设的应用科学。互关系的研究,是效劳于工程建设的应用科学。定义定义1.地质环境对工程活动的制约作用
2、地质环境对工程活动的制约作用2.人类的各种工程活动,又会反响作用于地质环境人类的各种工程活动,又会反响作用于地质环境3.人类的工程活动与地质环境之之间,处于相互联人类的工程活动与地质环境之之间,处于相互联系、又相互制约的矛盾之中系、又相互制约的矛盾之中思考题思考题1人类工程活动与地质环境人类工程活动与地质环境相互关系相互关系各种制约作用,归结起来是从平安、经济和正常使用三个方面影各种制约作用,归结起来是从平安、经济和正常使用三个方面影响工程建筑物的。响工程建筑物的。EXIT1.地球上现有的工程建筑物都建造于地壳表层一定的地质环境中地球上现有的工程建筑物都建造于地壳表层一定的地质环境中2.地质环
3、境包括地壳表层以及深部的地质条件,它们以一定的作地质环境包括地壳表层以及深部的地质条件,它们以一定的作用方式影响工程建筑物。用方式影响工程建筑物。例如:例如:1.地球内部构造活动导致的强烈地震,顷刻间可使较大地域内的地球内部构造活动导致的强烈地震,顷刻间可使较大地域内的各种建筑物和人类生命财产遭受消灭性的损失;各种建筑物和人类生命财产遭受消灭性的损失;2.地壳外表的软弱土体不适应某些工业与民用建筑物荷载的要求,地壳外表的软弱土体不适应某些工业与民用建筑物荷载的要求,需进行专门的地基处理;需进行专门的地基处理;3.地质时期内形成的岩溶洞穴因严峻渗漏,造成水库和水电站不地质时期内形成的岩溶洞穴因严
4、峻渗漏,造成水库和水电站不能正常发挥效益,甚至完全丧失功能;能正常发挥效益,甚至完全丧失功能;4.大规模的崩塌、滑坡,因难于治理而使铁路改线等等。大规模的崩塌、滑坡,因难于治理而使铁路改线等等。因此,工程地质工程师必须要很好地研究建筑场址的地质环境,因此,工程地质工程师必须要很好地研究建筑场址的地质环境,尤其是对工程建筑物有严峻制约作用的地质作用和现象一定要进尤其是对工程建筑物有严峻制约作用的地质作用和现象一定要进行详细、深入地研究行详细、深入地研究例如例如:1.滨海城市大量抽汲地下水所引起的地面沉降造成海水入滨海城市大量抽汲地下水所引起的地面沉降造成海水入侵、市政交通设施破坏和丧失效用、地下
5、水质恶比等。侵、市政交通设施破坏和丧失效用、地下水质恶比等。2.大型水库的兴建,使河流上、下游大范围内水文和水文大型水库的兴建,使河流上、下游大范围内水文和水文地质条件发生变化,引起库岸再造、库周浸没、库区淤地质条件发生变化,引起库岸再造、库周浸没、库区淤积、诱发地震等问题,甚至使生态环境恶化。积、诱发地震等问题,甚至使生态环境恶化。EXIT工程地质工程师应充分预计到一项工程的兴建,尤其是重工程地质工程师应充分预计到一项工程的兴建,尤其是重大工程兴建对地质环境的影响,以便采取相应的对策。大工程兴建对地质环境的影响,以便采取相应的对策。使自然地质条件发生变化,影响建筑物的稳定和正常使用,使自然地
6、质条件发生变化,影响建筑物的稳定和正常使用,甚至威胁到人类的生活和生存环境。甚至威胁到人类的生活和生存环境。青藏铁路是西部大开辟的标志性工程,它建成填补了我国西部铁路青藏铁路是西部大开辟的标志性工程,它建成填补了我国西部铁路网空白,形成北京网空白,形成北京兰州兰州拉萨的运输大通道,以当今世界上海拔最拉萨的运输大通道,以当今世界上海拔最高、线路最长的高原冻士铁路所具有的很高的技术含量和学术价值高、线路最长的高原冻士铁路所具有的很高的技术含量和学术价值倍受国内外关注。青藏铁路自西宁至拉萨全长倍受国内外关注。青藏铁路自西宁至拉萨全长1956公里,其中新线公里,其中新线建筑长度建筑长度1110公里,青
7、海省境内长公里,青海省境内长562公里,西藏境内长公里,西藏境内长548公里。公里。青藏铁路的工程环境十分严酷,存在高寒缺氧、多年冻士、高地震青藏铁路的工程环境十分严酷,存在高寒缺氧、多年冻士、高地震烈度区和活动断裂、太阳辐射强,生态环境脆弱等特殊问题。烈度区和活动断裂、太阳辐射强,生态环境脆弱等特殊问题。主要的工程地质问题:主要的工程地质问题:融沉(厚层地下冰及高含冰量冻土受天然因素和各种人为活动的融沉(厚层地下冰及高含冰量冻土受天然因素和各种人为活动的影响而融化,产生融沉,是多年冻土区路基变形和破坏的主要原因)影响而融化,产生融沉,是多年冻土区路基变形和破坏的主要原因);冻胀;其它不良冻土
8、现象,包括:冻椎、冻胀丘,融冻泥流和热冻胀;其它不良冻土现象,包括:冻椎、冻胀丘,融冻泥流和热融滑坡,热融湖塘和沼泽化湿地。融滑坡,热融湖塘和沼泽化湿地。主要的工程措施:倾填片石路基。其工作原理是在寒冷空气有较主要的工程措施:倾填片石路基。其工作原理是在寒冷空气有较大的密度,在自重和风的作用下下沉,将片石孔隙中的热空气挤出,大的密度,在自重和风的作用下下沉,将片石孔隙中的热空气挤出,通过这种对流增加寒季冷量的输入;而在暖季温高,片石孔隙中的通过这种对流增加寒季冷量的输入;而在暖季温高,片石孔隙中的温度低,与空气对流强度减弱,从而减少暖季输入根底的热量。通温度低,与空气对流强度减弱,从而减少暖季
9、输入根底的热量。通过这种调控使多年冻土层冷储量增大,以到达保持多年冻土处于冻过这种调控使多年冻土层冷储量增大,以到达保持多年冻土处于冻结状态的目的。结状态的目的。青藏铁路青藏铁路地下建筑地下建筑地下建筑包括矿山坑道、铁路隧道、水工隧洞、地下发电站厂房、地下建筑包括矿山坑道、铁路隧道、水工隧洞、地下发电站厂房、地下铁道与地下停车场、地下仓库、地下导弹发射井,以及地下地下铁道与地下停车场、地下仓库、地下导弹发射井,以及地下飞机库等多种类型。在不少人的心目中地下工程造价太高,竞争飞机库等多种类型。在不少人的心目中地下工程造价太高,竞争不过地面工程。这种传统的观念束缚着人们的头脑,限制了地下不过地面工
10、程。这种传统的观念束缚着人们的头脑,限制了地下工程的开展,在绝大多数开展中国家尤其如此。实际上这并不是工程的开展,在绝大多数开展中国家尤其如此。实际上这并不是一个普遍规律,对具体情况要做具体分析。一个普遍规律,对具体情况要做具体分析。如如政府原方案采用全线高架方式建设东京外环高速公路,由于政府原方案采用全线高架方式建设东京外环高速公路,由于沿线居民强烈反对这种严峻污染环境的地面工程,一直不能付实沿线居民强烈反对这种严峻污染环境的地面工程,一直不能付实施。施。2003年年1月决定将高架高速公路改为地下高速公路方案。建月决定将高架高速公路改为地下高速公路方案。建设地下高速公路不用花拆迁费和征地费,
11、也无需给土地所有人支设地下高速公路不用花拆迁费和征地费,也无需给土地所有人支付补偿,可以降低造价、缩短工期。可行性研究说明,每公里的付补偿,可以降低造价、缩短工期。可行性研究说明,每公里的建设费用大约为建设费用大约为800亿日圆,比高架式公路节约亿日圆,比高架式公路节约20-30%,建设工,建设工期可以从期可以从15年缩短到年缩短到8年。至于环境效益更不待言。年。至于环境效益更不待言。水利水电工程水利水电工程半个多世纪以来,我国水利水电建设的开展快速。据半个多世纪以来,我国水利水电建设的开展快速。据1999年统年统计,我国已建成坝高计,我国已建成坝高15米以上的坝米以上的坝24119座,其中坝
12、高座,其中坝高100米以上米以上的的69座,正在建设的坝高座,正在建设的坝高100米以上的有米以上的有23座,三峡是世界是最座,三峡是世界是最大的水电站,装机大的水电站,装机1820万万KW。三峡全貌三峡电厂南水北调工程南水北调工程南水北调三条线路:南水北调工程总体规划提出东线、中线、和西南水北调三条线路:南水北调工程总体规划提出东线、中线、和西线线3条调水线路,分条调水线路,分3期实施。期实施。东线工程:利用江苏省已有的江水北调工程,从江都抽引长江水,东线工程:利用江苏省已有的江水北调工程,从江都抽引长江水,利用京杭大运河及其平行的河道逐级提水北送,并连接起调蓄作用利用京杭大运河及其平行的河
13、道逐级提水北送,并连接起调蓄作用的洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖。出东平湖后分两路输水:一的洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖。出东平湖后分两路输水:一路向北,在位山附近经隧洞穿过黄河;另一路向东,通过胶东地区路向北,在位山附近经隧洞穿过黄河;另一路向东,通过胶东地区输水干线经济南输水到烟台、威海。规划分为三期实施。输水干线经济南输水到烟台、威海。规划分为三期实施。中线工程:从加坝扩容后的丹江口水库陶岔渠首闸引水,沿规划中线工程:从加坝扩容后的丹江口水库陶岔渠首闸引水,沿规划线路开挖渠道输水,沿唐白河流域西侧过长江流域与淮河流域的分线路开挖渠道输水,沿唐白河流域西侧过长江流域与淮河流域的分水岭方城
14、垭口后,经黄淮海平原西部边缘在郑州以西孤柏嘴处空过水岭方城垭口后,经黄淮海平原西部边缘在郑州以西孤柏嘴处空过黄河,继续沿京广铁路西侧北上,可根本自流到北京、天津。规划黄河,继续沿京广铁路西侧北上,可根本自流到北京、天津。规划分两期实施。分两期实施。西线工程:在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建西线工程:在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库,开凿穿过长江与黄河的分水岭巴颜喀拉山的输水隧洞,调长江库,开凿穿过长江与黄河的分水岭巴颜喀拉山的输水隧洞,调长江水入黄河上游。水入黄河上游。EXIT工程地质学的研究内容工程地质学的研究内容相关学科:相关学科:工程地质学还与工程应用技术科
15、学、环境科学、工程科学等有关。工程地质学还与工程应用技术科学、环境科学、工程科学等有关。如水利水电建筑学、工业与民用建筑学、气象学,水文及水测验学、如水利水电建筑学、工业与民用建筑学、气象学,水文及水测验学、电子计算机技术、地球物理勘探学、钻探学等。电子计算机技术、地球物理勘探学、钻探学等。根底学科:根底学科:动力地质学、矿物学、岩石学、构造地质学、地层学、动力地质学、矿物学、岩石学、构造地质学、地层学、第四纪地质学、地貌学和水文地质学第四纪地质学、地貌学和水文地质学数学、物理学、化学、力学数学、物理学、化学、力学工程力学、弹塑性力学、结构力学、土力学和岩体力学工程力学、弹塑性力学、结构力学、
16、土力学和岩体力学(1)岩土工程地质性质的研究岩土工程地质性质的研究工程岩土学工程岩土学(2)工程动力地质作用的研究工程动力地质作用的研究物理地质现象物理地质现象(3)工程地质勘察理论和技术方法的研究工程地质勘察理论和技术方法的研究工程地质勘察工程地质勘察(4)区域工程地质的研究区域工程地质的研究区域工程地质学区域工程地质学(5)环境工程地质的研究环境工程地质的研究环境工程地质学环境工程地质学1、土体工程地质研究:、土体工程地质研究:(1)成因和分布规律;成因和分布规律;(2)土物质组成、结构特征;土物质组成、结构特征;(3)土体分类;土体分类;(4)土的物理力学性质的形成、变化规律、测试技术土
17、的物理力学性质的形成、变化规律、测试技术方法;方法;(5)土质改进、土体加固。土质改进、土体加固。2、岩体工程地质研究、岩体工程地质研究(1)岩石类型、岩石物理力学性质;岩石类型、岩石物理力学性质;(2)岩体结构类型,结构面的成因、规模、充填情况、岩体结构类型,结构面的成因、规模、充填情况、连续性和级序,特别是软弱结构面;连续性和级序,特别是软弱结构面;(3)岩体力学性质及质量评价;岩体力学性质及质量评价;(4)岩体分类。岩体分类。EXITEXIT作为工程地质条件要素之一的工程动力地质作用,包括地球作为工程地质条件要素之一的工程动力地质作用,包括地球的内力和外力成因的,还有人类工程、经济活动所
18、产生的各的内力和外力成因的,还有人类工程、经济活动所产生的各种作用,往往制约着建筑物的稳定性、造价和正常使用。研种作用,往往制约着建筑物的稳定性、造价和正常使用。研究工程动力地质作用(现象)的分布、规模、形成机制、开究工程动力地质作用(现象)的分布、规模、形成机制、开展演化规律,所产生的不良地质问题,对之进行分析、评价展演化规律,所产生的不良地质问题,对之进行分析、评价以及提出有效的防治对策和措施等以及提出有效的防治对策和措施等(1)滑坡:发生的原因、影响因素、变形破坏机制、稳滑坡:发生的原因、影响因素、变形破坏机制、稳定性评价、监测预报、防治措施;定性评价、监测预报、防治措施;(2)岩溶:形
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