工程地质学基础

*一* 10月9日绪论

1．工程地质学定义：是地质学的分支学科，它研究与工程建设有关的地质问题、为工程建设服务，属于应用地质学范畴。

2．研究对象：研究地质环境与工程建筑物之间的关系，促使二者之间的矛盾转化和解决。

研究核心：工程建筑与地质环境二者之间的相互制约和相互作用。

3．研究任务：1）阐明建筑地区的工程地质条件，并指出对建筑物有利和不利的因素。

2）论证建筑物所存在的工程地质问题，进行定性和定量的评价，作出确切的结论。

3）选择地质条件优良的建筑场址，并根据场址地质条件合理配置各个建筑物。

4）研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响，预测其发展演化趋势，并提出对地质环境合理利用和保护建议。

5）根据建筑物场址的具体地质条件，提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议，以保证建筑物正常使用所应注意的地质要求。

6）为拟定防治和改善不良地质作用的措施方案提供地质依据。

4．工程地质条件：与工程建筑有关的地质因素的综合。

地质因素包括：岩土类型及其工程性质——学科：土力学、岩体力学

地质结构（地质结构、岩体结构、地应力）

地貌（地表形态）

水文地质（地下水的储存和运移）——学科：水文地质学

**工程动力地质作用（如：火山喷发、地震、滑坡分为外/内/人为）

天然建材

5．工程地质问题：工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾。

如：岩土工程——地基承载力、地基沉降量、降水水位、边坡基坑问题

矿山开采——围岩稳定性、边坡斜坡问题、水文问题

6．研究内容：1）岩土工程性质的研究

2）工程动力地质作用的研究

3）工程地质勘查理论和技术方法的研究

4）区域工程地质的研究——大范围

5）环境工程地质的研究——人类活动对环境地质的影响

7．研究方法：自然历史分析法（地质学分析法）定性，从地质角度分析

数学力学分析发（定量分析计算评价）定量研究方法

模型模拟试验法（仿实体演绎）定量研究方法

工程地质类比法（经验借鉴类比法）常用定性/半定量评价，较粗略8．相关学科：1）地质学分支学科——动力地质学、矿物学、岩石学、构造地质学、地史学、第四纪地质学、地貌学、水文地质学

2）高等数学、应用数学、工程力学、弹性力学、土力学、岩体力学

3）物理学、普通化学、物理化学、胶体化学

4）工程建筑学、环境学、生态学

9．工程地质学的发展及我国工程地质学的成就

*二* 10月11日工程地质条件

1．举例分析：高山峡谷地区——地质结构往往很复杂，多断层，甚至有活动断层。河谷深切，沟谷发育，地势高耸，斜坡陡峭。地下水往往为埋藏较深的基岩裂隙水，富水程度较低，但地下水交替强烈，水质多为低矿化而不具侵蚀性的淡水，但如遇有可溶性碳酸盐岩或大的断层破碎带，则往往为强富水带。崩塌、滑坡、泥石流广泛发育，且规模往往很大。天然建材以石料、粗骨料丰富，细骨料土料贫乏为特征。

2．工程地质条件成因演化论：工程地质条件在长期自然地质历史发展演化过程中形成，自然地质历史发展演化的区域性规律和自然地理环境的分带性规律控制着工程地质条件及其空间分布与组合规律性，促使工程地质条件形成、发展演化的是内、外动力地质作用，它们相互依存而又相互制约，控制工程地质条件的形成和演化。

3．工程地质条件形成的控制因素：区域性、分带性规律。

1）内动力地质作用包括：构造运动、岩浆作用、变质作用——大地构造

2）外动力地质作用起源于地球外部能，表现为岩石圈表层与大气圈、水圈和生物圈的相互作用。如风化、剥蚀、搬运、沉积、固结成岩作用——自然地理环境

4．中国工程地质条件的分区分带性：

中国大地构造环境——

1）缓变区：最厚：中国西部青藏高原，厚60~70km——地壳厚度缓变区

最薄：东部沿海平原，厚30~35km——地壳厚度缓变区

中等：甘新地壳厚度缓变区，厚约50km

中国中部地壳厚度缓变区，厚38~40km

2）陡变带：青藏高原周边：喜马拉雅陡变带、昆仑-祁连陡变带、贺兰-龙门陡变带

中等-最薄两大区间：兴安-太行-武夷陡变带、

东南沿海地区陡变带、台湾东部地区陡变带

西北地区：阿尔泰陡变带、天山地壳厚度陡变带

3）四大陆间增生褶皱区或陆间褶皱造山带

4）新构造活动带：较近期的褶皱山区、新生代以来的断陷盆地

中国自然地理环境——

地貌轮廓的三级阶梯：青藏高原-四川盆地-长江中下游平原

多样性气候分区：赤道、热带亚热带、暖温带、温带、寒温带

湿润、半湿润、半干旱、干旱

地壳表层沉积物：沙漠、黄土、膨胀土、红土、淤泥质软土、常年冻土

5．中国工程地质条件的组合类型：高原冻土型、高山峡谷型、黄土高原型、红色盆地型、岩溶高原型、冲积平原型、滨海平原型、河口三角洲型、丘陵与山间盆地型

*三*10月14日区域稳定性理论（问答）

**1．区域稳定性定义——是指在内、外地质动力作用下，现今一定区域地壳表层的相对稳定程度及其对工程建筑安全的影响程度。

**2．区域稳定性与区域地壳稳定性的区别——前者包含后者，后者通常不包括区域性外动力地质作用的研究，而只是现代地壳活动性及其对工程建设影响的研究与评价。

**3．区域稳定性分析的代表性理论有哪些——“安全岛”理论、构造控制理论、区域稳定工程地质理论。

*4．何谓“安全岛”理论——以李四光倡导的活动构造体系与“安全岛”理论为主体，进行区域地壳稳定性分析评价。其核心思想是在现今构造活动性强烈地区，寻找活动相对微弱的“安全岛”，而在现今构造活动性微弱地区，圈出活动性相对较强的活动带。

*5．构造控制理论的两种研究思路——①强调构造活动和岩体结构是控制区域地区稳定性的主导因素，以断裂活动性、地震活动性和断块稳定性状态分析评价为主的思路。②构造应力场研究为主线，进行区域地壳稳定性评价。

*6．何谓区域稳定工程地质理论——以区域稳定性工程地质评价为核心，将区域地壳稳定性评价分为构造稳定性评价、地面稳定性评价和地场稳定性评价三个层次，在强调地球内动力作用是影响区域地壳稳定性主导因素的同时，考虑外动力和特殊物理地质现象对地面和地场稳定性的影响。

7．区域稳定性评价的目的，重点是什么——目的：稳定性分级与分区。重点：构造稳定性评价研究8．区域稳定性评价的指标确定原则——以构造稳定性指标为主，以地面稳定性和岩土介质稳定性指标为辅。

9．区域稳定性评价的重要内容——构造应力场，尤其是现今构造应力场

*10．区域稳定性研究的基本内容——①区域地壳结构与组成研究②区域新构造运动与应力场研究③区域断裂现今活动性研究④区域地震活动与火山活动研究⑤区域重大地震灾害研究⑥区域稳定性评价理论与技术方法研究

11．稳定性分区与分级的四个级别是——稳定区、基本稳定区、次稳定区、不稳定区

12．中国区域地质构造在近挽期的特点——西部强烈隆升，东部相对下降和凹陷

13．区域稳定性分区分级的目的——将一个区域划分成不同稳定程度的区和块，供工程设计部门利用和决策，以便选择条件较好的地区和制订合理的建设、规划方案。

*14．区域不稳定性——区内有强烈活动断裂或附近强烈活动断裂、可能发生强震，影响该区烈度为IX度或IX度以上，可能引起区内某些断裂复活及山体失稳、地表开裂，难以进行建筑或需采取特别防护措施才能进行建筑的区域。

区域次不稳定性——区内或附近活动断裂发震、影响烈度为VII度~VIII度，也可能引起某些坡体失稳滑动以及某些地段地面发生凹陷、变形破坏，建筑物必须进行抗震设防的区域。

区域基本稳定——基本烈度为VI度，地震作用对岩土体稳定无影响，除特殊重要建筑物外，一般建筑物都不可以进行抗震设防的区域。

区域稳定——烈度为V度和V度以下，地壳及其表面处于稳定状态，任何建筑物都不需抗震设防的区域。

15．一个区域的稳定性由大到小可划分为哪四级——地区、地带、地段、地点

**16．影响区域稳定性的因素有哪些——①地质因素（地质体组成、结构、构造、形态和内外动力地质作用）②地球物理因素（重力场、地应力场、地热场）③自然因素（气象、水文）④人为因素（人类工程经济等各类活动）

17．在进行区域稳定性评价对工程地质问题按不同层次可划分为哪三类——区域地壳稳定性、建设地区地表稳定性和工程场址岩土体稳定性

18．地壳稳定性——主要在地球内因，包括现代地壳运动、地震活动、岩浆运动等引起的地壳及其表层的相对稳定程度，也包括人类工程及其它活动诱发的地震活动、断层活动及火山活动研究和预测。

地表稳定性——在地壳表面在地球内、外动力地质作用和人类工程经济活动影响下的相对稳定程度。如各种原因产生的地面沉降、塌陷、及地裂缝；各种斜坡、边坡的变形和破坏现象；也包括湿陷性土、膨胀性土、易液化土、盐渍土等土层性状变化引起的地表变形等。地表变形可能直接引起工程岩土体失稳。

工程岩土稳定性——工程建筑物影响范围内岩土体的稳定性，如地基、边坡、堤坝及硐室围岩的稳定性等。

*19．评价区域稳定性的指标有哪些——地质指标（地壳结构、深断裂、活动断裂、第四纪地壳升降运动速率、叠加断裂作用）地球物理指标（重力梯度、地热流值、静压力差值、地震应变能、地震震级、和地震烈度）

20．区域稳定性评价的步骤——①收集资料②室内对资料进行分析③野外调查研究④室内研究⑤进行论证⑦综合所有研究资料进行评价与区分

*四*10月18日岩体构造控制论

1．岩石——是岩体结构的物质基础，是矿物的集合体。

岩石的定义：一种或几种矿物组成的地质体。（岩浆岩、沉积岩、变质岩）2．岩体——是在地质历史时期形成的具有一定组分和结构的地质体。

分为：结构体、结构面（如：层理、裂隙、断层）

与岩石的关系：任何岩体都要经历岩石的建造过程，岩石既是岩体的物质基础过程，也是各种原生结构面与岩性组合的形成过程。

3．岩体结构——岩体中结构体与结构面的组合形式。

或定义为：不同类型的基本单元（结构面和结构体）在岩体内组合、排列的形式称为岩体结构。

结构面——岩体中具有一定的方位和厚度、两向延伸的地质界面。（控制岩体结构的主要工程性质）分类：①物质分界面-层面、片理面、软弱夹层、岩浆侵入接触面、泥化夹层。充化夹层、沉积间断面。

②不连续面-错动面、断层、节理、风化与卸荷裂隙。

结构体——由不同结构面分割所形成的岩块。

岩体结构作用：①岩体结构不同，岩体物理力学性质、工程岩体变形破坏的难易程度与方式也不同。

②控制了岩体的水文地质条件、风化作用。

③岩体结构不同，岩体稳定性特征完全不同。

4．对特殊的岩石建造（如：含煤建造、含盐建造、以粘土岩为主的碎屑岩建造）岩体较软，易变性，他们变形破坏与失稳其岩性效应十分突出。

在岩性效应中，水是一个不可忽视的因素。

5．岩石的形成过程及物理力学性质对岩体结构的影响：

①岩石的成分与结构：是岩石工程地质性质差异的主要原因。

②岩石的成岩环境与岩相变化：决定岩石的均一性和各向异性。

③岩石的成层条件及厚度变化：对沉积岩及负变质岩影响较大关系到岩体介质的连续性与各向异性。

④岩石组合特征及其划分依据：是研究岩体结构物质特征的基础工作。

⑤岩石的物理力学性质：对工程稳定性有重要影响，

6．结构面的成因类型：①原生结构面（沉积、火成、变质结构面）

②原生结构面

③表生（次生）结构面

**结构面成因类型

结构面力学类型——破裂、破碎、层状、泥化结构面。7．结构面的分级——根据规模（发展趋势、大小）划分

8.岩体结构的基本类型——整体块状、层状、碎裂、散体结构