工程地质学-教学大纲

《工程地质学》课程教学大纲

【英文译名】：Engineering Geology

【适用专业】：地质工程

【学分数】：2.5

【总学时】：40

【实践学时】：8

一、本课程教学目的和课程性质

本课程是为地质工程专业本科开设的一门专业基础课，必修课。课程系统地讲授岩土工程地质性质及工程动力地质作用。系统概括了工程地质学最基本的原理和方法。在教学过程中适量安排一定时间的参观及试验。通过本课程教学，培养学生掌握工程地质学最基本的原理与方法，了解国内外工程地质学领域的研究动态，能从系统的、动态的角度认识人类工程活动与地质环境的相互关系，为今后研究与解决工程地质、水文地质、地震地质、环境地质等方面有关的工程问题奠定坚实的基础。

二、本课程的基本要求

通过本课程的学习，使学生掌握岩土的工程地质性质、工程动力地质作用等工程地质学最基本的原理和方法，并能初步应用工程地质学的基本原理分析工程地质问题，能运用力学原理进行工程地质问题的定量评价等。为学习后继课程以及从事工程地质工作和科学研究打下一定的基础。在教学过程中，应注意培养学生对工程地质问题分析中的地质思维逻辑，辩证唯物主义的科学思维方法和实事求是、严谨认真的工作作风。

三、本课程与其他课程的关系

本课程学习前必须学习《动力地质学》、《矿物学》、《岩石学》、《构造地质学》、《水文地质学》、《地层学》、《地貌及第四纪地质学》、《工程力学》等课程。

四、课程内容

绪论

一、工程地质学的研究对象与任务

二、工程地质学的研究内容、分科及其与其它学科的关系

三、工程地质学的发展历史

四、本课程的内容与学习方法

重点了解工程地质学的研究对象和任务，工程地质学的研究内容；了解工程地质学分科及其与其它学科的关系，工程地质学的发展历史。

重点：工程地质学、工程地质条件及工程地质问题的概念；工程地质学的意义

第一章土的物质组成与结构、构造

第一节土的粒度成分

粒径、粒组概念；粒组划分；粒度成分测定与表示；土按粒度成分分类；

第二节土的矿物成分

土中矿物成分类型；矿物成分与粒度成分的关系；粘土矿物的类型及其工程地质特征第一节土中的水与气体

土中水的基本类型与特征；土中的气体

第四节土的构造与构造

土的结构的概念；土粒间的连结关系；土的结构类型；土的构造的概念；土的构造

本章要求掌握有关的基本概念，并了解有关土的粒度成分；土的矿物成分；土中的水和气体；及土的结构、构造。

重点：粒度、粒组及土的组成及其与性质之间的关系。

第二章土的物理性质

第一节土的基本物理性质

土的三相组成；土粒密度；土的密度；土的含水性；土的孔隙性；土的基本物理性质间的关系

第二节细粒土的稠度与可塑性

细粒土的稠度状态；界限含水率；塑限与液限；细粒土的可塑性；塑性指数；液性指数；塑性图

第三节细粒土的胀缩性与崩解性

细粒土的胀缩性；收缩性、膨胀性的概念；表征胀缩性的指标；细粒土崩解性及其表征第四节土的透水性与毛细性

土的透水性概念；渗透系数；影响土透水性的因素；土的毛细水及其表征；影响土毛细性的因素

本章要求掌握有关土的物理性质的基本概念及其测定方法；重点了解土的基本物理性质、细粒土的稠度和可塑性、胀缩性和崩解性及土的透水性和毛细性以及这些性质对土工程地质性质的影响。

重点：土的含水性、固体颗粒的组成及其孔隙性的有关的性质；各基本物性之间的换算。

实验：颗粒分析、含水量、密度及比重、塑限及液限、渗透及击实实验等土的基本物理性质实验共四次。

第三章土的力学性质

第一节土的压缩性

土的力学性质的概念；土压缩性概念；土压缩变形的特点与机理；压缩试验与压缩定律；压缩曲线；土的变形模量；土的侧膨胀系数与侧压力系数；土的前期固结压力第二节土的抗剪性

抗剪强度的概念；直剪试验与库仑定律；直剪试验的优缺点；三轴剪切试验及其优缺点；土的抗剪强度指标的确定

第三节土的击实性

击实性含义；击实试验；击实曲线；交不出最优含水率；最大干密度

本章要求掌握有关的概念有：土的压缩性、土的变形模量、土的抗剪性及土的击实性。重点了解土的压缩变形特点及机理；压缩定律、土的变形模量；土的抗剪性试验和抗剪强度；土的击实性。

重点：土的力学性质及其影响因素。

第四章各类土的工程地质特征

第一节一般土的工程地质特征

砾类土的工程地质特征；砂类土的工程地质特征；细粒土的工程地质特征

第二节几种特殊土的工程地质特征

淤泥类土的含义；淤泥类土的成因与分布；淤泥类土的成分及结构特征；淤泥类土工程地质性质的基本特点；黄土的概念；黄土的分布；黄土的成分与结构特征；黄土的一般工程地质性质；黄土湿陷性的含义；黄土湿陷性的评价；膨胀土的含义；膨胀土的分布；膨胀土的成分结构特征；膨胀土的一般工程地质特征；膨胀土胀缩性评价；膨胀土地基变形计算与分级；红粘土含义；红粘土分布；红粘土成分结构特征；红粘土工程地质性质的基本特点本章要求掌握淤泥类土、黄土、膨胀土及红粘土的概念。重点了解一般土的工程地质特征和几种特殊土的工程地质特征和评价。

重点：土的工程地质特征的影响因素及其工程意义

第五章岩石的工程地质性质

第一节岩石与土工程地质性质的差别

岩石与土间的相互转化；岩石与土工程地质性质的差别

第二节岩石的物理性质

岩石的密度（颗粒密度及块体密度）；岩石的空隙性；空隙率及空隙比；岩石的吸水性及其表征参数；岩石的软化性及软化系数；岩石的抗冻性及抗冻系数、质量损失率；影响抗冻性的因素；岩石的透水性与渗透系数；岩石的热学性质

第三节岩石的力学性质

岩石力学性质概念；单向受压条件下的岩石变形；应力应变曲线；变形过程的6个阶段；应力应变曲线类型；岩石的变形参数（变形模量及泊松比）；循环荷载条件下的岩石变形特征；单向受力条件下的岩石强度；岩石的抗压强度、抗拉强度及抗剪强度；三向条件下的岩石变形与强度；三轴实验；岩石的蠕变特征

本章要求掌握的概念有：岩石的密度、岩石的空隙性、岩石的吸水性、岩石的软化性、岩石的抗冻性和岩石的透水性。重点了解岩石与土工程地质性质差别；岩石的物理性质；岩石的力学性质。

重点：岩石的工程地质性质对工程的意义

第六章岩体的工程地质性质及岩体的工程分类

第一节岩体的结构特征

结构面、结构体、岩体结构及岩体的概念；结构面的类型；结构面特征及其对岩体力学性质的影响；软弱夹层的概念及其特征；结构体特征；岩体的结构类型划分（4大类、8大亚类）

第二节岩体的力学性质

岩体的变形性质；结构面的变形特征；岩体变形参数的测定及变形曲线类型；节理化岩体变形模量的估算；岩体的强度性质；结构面的剪切强度；岩体的剪切强度；节理化岩体强度的估算

第三节岩体的工程分类

分类原则与依据；RQD分类；节理岩体的RMR分类；巴顿岩体质量（Q）分类；岩体质量指标（RMQ）分类

第四节风化岩体的工程地质特征

岩体风化过程；风化带的划分及特征

本章要求了解岩体的结构特征：岩体的力学性质；岩体的工程分类及风化岩体的工程地质特征。

重点：分类的目的及意义

第七章活断层和地震工程地质研究

第一节概述

第二节活断层

活断层的含义及研究意义；活断层的基本特征；活断层参数的定量研究；活断层的鉴别；活断层区的建筑原则

第三节地震

本章要求掌握地震的含义；地震分类；地震地质及地震波基础；地震的震级与烈度；地震效应；场地工程地质条件对震害的影响；地震区抗震设计原则与建筑物防震抗震措施；了解我国地震分布及地震地质的基本特征；

第四节诱发地震

诱发地震的概念；诱发地震与天然地震的区别

本章要求掌握的概念有：活断层、地震、地震效应和诱发地震；了解活断层的基本特征、鉴别和活断层参数的定量研究；地震的震级和烈度、我国地震的分布及地震地质的基本特征、场地工程地质条件对震害的影响和地震区抗震设计原则和建筑物防震、抗震措施。

重点：断层及地震的评价方法及其工程意义

第八章斜坡变形破坏工程地质研究

＊第一节概述

斜坡的概念；斜坡的组成要素；斜坡变形破坏的机理与过程

第二节斜坡中的应力分布特征

斜坡中应力状态的变化；影响斜坡应力分布的因素（初始应力、坡形及岩土体结构与性质）

第三节斜坡变形破坏的类型

斜坡变形的形式（拉裂、蠕滑与弯折倾倒）；斜坡破坏斜坡形式（崩塌及滑坡）

第四节崩塌

崩塌的形成条件（岩性、构造、地形、风化作用及触发因素）；崩塌的运动学特征（速度、动能及运动方程）

第五节滑坡

滑坡的形态要素（滑体、滑床、滑面、滑坡周界、滑坡壁、滑坡台阶、滑舌及滑坡裂隙等）；滑坡的识别（遥感信息、地面地质测绘及勘察试验）；滑坡标志；滑坡滑动的阶段性

（蠕滑阶段、滑动阶段、剧滑阶段、稳定阶段）；滑坡分类（按滑面与岩层层面关系分类：无层滑坡、顺层滑坡及切层滑坡；按滑动始滑部位分类：推动式、牵引式、混合式及平移式；按岩土类形分为土质滑坡与岩质滑坡）

第六节影响斜坡稳定性的因素

岩土类型与性质；岩土结构与地质构造；地形地貌条件；水的作用；地震

第七节斜坡稳定评价方法

自然历史分析法；力学计算法；图解法；工程地质类比法

第八节滑坡的预测预报

滑坡预测、预报的概念；滑坡预测的类型；滑坡预测的方法（因子叠加法及综合指标法）；滑坡预报的类型；滑坡预报的方法（宏观征兆预报及观测资料预报）

第九节斜坡变形破坏的防治

斜坡变形破坏的防治的原则；支挡工程；排水；减荷反压；其它措施

本章要求掌握的概念有：斜坡、崩塌、滑坡；了解斜坡中应力分布特征、崩塌形成条件和运动学特征；滑坡的预测预报；掌握斜坡变形破坏的类型；滑坡的形态要素；滑坡的识别；滑坡分类；影响斜坡稳定性的因素；斜坡稳定性的评价方法及斜坡变形破坏的防治。

重点：斜坡变形的评价方法、研究现状及其意义

第九章岩溶工程地质研究

第一节概述

岩溶作用、岩溶概念；岩溶作用的结果；岩溶与工程建设的关系

第二节碳酸盐岩的溶蚀机理

碳酸盐岩的溶蚀过程；混合溶蚀效应；离子作用

第三节影响岩溶发育的因素

岩溶发育的基本条件；碳酸盐岩岩性的影响；气候的影响；地形地貌的影响；地质构造的影响；新构造运动的影响

第四节岩溶区水库渗漏问题

渗漏的形式；影响水库渗漏的因素；岩溶渗漏的防治

第五节岩溶地基稳定问题

岩溶地基变形破坏的主要形式；地表塌陷的成因与分布特征；岩溶地基稳定性评价；岩溶地基的处理措施

本章要求掌握的概念有；岩溶、比溶蚀度、比溶解度；了解碳酸盐岩的溶蚀机理；影响岩溶发育的因素；岩溶区水库渗漏问题及岩溶地基稳定问题；

重点：岩溶工程地质的评价方法及其工程意义

第十章渗透变形工程地质研究

第一节概述

渗透压力、渗透变形的概念；渗透变形的危害

第二节渗透变形的类型与特点

潜蚀的概念；潜蚀的种类；管涌的概念；流土概念；潜蚀与流土的转化

第三节渗透变形产生的条件

渗流的动水压力及临界水力梯度；土的抗渗强度

第四节渗透变形的预测

渗透变形预测的步骤；渗透变形可能性及类型的判定；坝基实际水力梯度的确定；临界水力梯度与允许水力梯度的确定

第五节渗透变形的防治

建筑物基坑及地下巷道施工时流砂的防治措施；汲水井防治管涌的措施；土石坝防治渗透变形的措施

本章要求掌握的概念有：渗透压、渗透破坏、潜蚀、流土；了解渗透变形的类型与特点；渗透变形产生的条件；渗透变形的预测及渗透变形的防治。

重点：渗透变形的评价方法及其工程意义

第十一章泥石流工程地质研究

第一节概述

泥石流概念；泥石流活动特点；泥石流的危害

第二节泥石流形成条件

地形条件；地质条件；气象水文条件

第三节泥石流特征

泥石流的密度；泥石流的结构；泥石流的流态；泥石流的直进性；泥石流的脉动性

第四节泥石流分类

按泥石流流域形态分类（标准型泥石流、河谷型泥石流、山坡型泥石流）；按泥石流物质组成分类（水石流型泥石流、泥石流型泥石流、泥水流型泥石流）；按泥石流流体性质分类（粘性泥石流及稀性泥石流）

第五节泥石流的防治措施

泥石流的防治原则；泥石流的防治措施

本章要求掌握的概念有：泥石流；了解泥石流的形成条件；泥石流的特征；泥石流的分类及泥石流的防治措施

重点：泥石流的评价方法、研究现状及其意义

第十二章河流侵蚀和淤积的工程地质研究

第一节概述

影响河流侵蚀与淤积的因素；表征水流特征的要素；表征河床特征的要素；水流与河床的矛盾关系；流侵蚀与淤积的危害

第二节河流的动力学特征

河流的紊流特征；横向环流特征；

第三节岩土的临界流速及河床的稳定性

临界流速；河床的稳定性指标

第四节山区与平原河流侵淤作用的特征

山区河流的侵淤特征；平原河流的侵淤特征

第五节与河流侵淤作用有关的工程地质问题

与河流侵蚀有关的工程地质问题；与河流淤积有关的工程地质问题－水库淤积

第六节河流的开发与整治

河流的全面开发治理；河流的局部整治

本章要求了解河流的动力学特征；山区和平原河流侵蚀作用的某些特征；重点：岩土的临界流速及河床的稳定性；与河流侵淤作用有关的工程地质问题及河流的开发与整治。

重点：河流侵蚀和淤积的工程意义

另：本课程的教学在完成基本的教学内容后，组织学生进行实地考察，并组织1-2次课堂讨论，主要以具体的实例进行，并要求学生写一篇读书报告。

五、教学方法建议

建议采用多媒体教学，以课堂教学、实验课教学和现场参观教学相结合。。

六、考核方式

本课程采用结构评分：理论考试（闭卷笔试）70%，实验20%，平时成绩（作业考勤等）10%。

七、其它说明

每章均有习题或作业。土的力学性质实验在《土力学》课程进行；岩石的力学性质实验在《岩石力学》课程进行。

八、选用教材及主要参考书

1、教材

《工程地质学概论》，李智毅、杨裕云，中国地质大学出版社，1994

2、参考书

《工程地质学》，胡广韬等，地质出版社，1984

《工程地质分析原理》，张倬元等，地质出版社，1981

《工程地质学基础》，李智毅等，中国地质大学出版社，1990

九、学时分配

《工程地质学》课程实验教学计划

一、本课程实验教学的目的和要求

本课程是地质工程专业的一门主要专业课，土工实验是工程地质学课程的重要实践环节。实验的目的是要求学生按土工试验规范独立完成土体的各项物理性质的测试，并能进行实验数据处理和分析，最终达到对岩土体工程性质做出综合评价，同时也为今后的学习和工作打下坚实的基础。

本实验课程的基本要求：

1、实验按新的土工试验方法标准（GB/T50123--1999）

2、独立制备供实验测试的各种土样

3、熟练掌握仪器原理、特点及使用方法

4、认真完成各项测试并能进行实验数据处理

5、通过土的各种物理性质参数的测试对土的工程性质做出评价

二、本课程实验内容体系和实验类型

三、实验项目内容安排

四、实验报告及成绩评定

实验报告采用绘图、计算及书面报告形式。实验成绩以实验报告、数据处理与分析、做图等情况给定，占课程总成绩的20%。