环境工程地质学介绍
环境工程地质学
主要特点
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总体性
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目的性
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区域性
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综合性
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能动性
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预测性
由于环境工程地质学是工程地质学的发展,因此,它必然和工程地质学有许多共同点。这主要表现在环境工 程地质学的理论基础,仍然是工程地质学的基本原理和方法。环境工程地质学与工程地质学的区别,主要表现在 它的以下五个特点上:
值得指出的是,由于自然地质环境与一定的地质、地理和气候单元相,不同地区人类工程-经济活动的类型、 组合和特点不同,因此区域性环境工程地质研究在不同地区将有不同的问题和特色。
例如,在农业地区,环境问题涉及土地利用、水土保持、水土资源开发、森林保护与开发以及工业发展而造 成的土地退化和污染等。
在城市地区,工业、人口集中,人类工程-经济活动对环境影响很严重。同时,由于环境恶化而造成的灾害, 对城市建设造成严重的威胁和损失。例如,香港城市建筑导致大量滑坡;罗马城下火山岩大量洞挖开采造成城市 建筑物地基失稳;上海和天津过量提取地下水引起地面沉降;西安地面沉降引起地裂缝等。这些都是城市地区引 人注目的环境工程地质问题。
以上研究方法具有区域性、综合性、预测性的特点。通过环境工程地质调查和制图,可以为地质环境的合理 开发、工程设施的合理规划及减少地质灾害的影响等,提供区域背景和基础工程地质资料。
理论体系形成
经过多年实践,逐渐体会到:工程建筑与其所在的地质环境之间存在着相互制约、相互作用的关系,这就是 环境工程地质学研究的对象。前面已经谈到工程地质问题的定义,当时还没有抓住本质,还没有认识到二者相互 制约、相互作用的关系这种哲学高度上来进行考察。最初我们把注意的重点放在工程地质条件对建筑物的适宜性 方面,以后才注意到二者的相互作用所引发的工程地质问题。在开展环境问题研究之后才理解到,不单工程地质 条件制约着工程建筑,而且工程建筑也制约着地质环境,引起环境工程地质问题。这就明确了:不论工程地质问 题,还是环境工程地质问题,都是由工程建筑和地质环境(可由工程地质条件来表征)二者相互制约和相互作用 的矛盾关系引发出来的。抓住这个纲,才能以辩证唯物主义的哲学思想指导工程地研究方向。以此作为研究对象, 就涵盖了工程地质的整个研究范畴。在这种矛盾关系中工程地质条件是基本的,它制约着工程建筑,尤其是其中 的薄弱环节,取不利的因素,对工程建筑的规模和类型起着控制作用。因为建筑物的规模愈大,则其所施加于地 质体的应力愈强,建筑物的不同,其施加应力的方向和形式也就不同,地质体在不同应务作用下所引起的变形大 小和表现方式也随之不同。变形过大超过地质体的容许能力,变形发展为破坏,建筑物也随之失宣布是发生事故, 这就是工程地质问题。由建筑物破坏而造成的灾害,以及建筑物作用于地质环境而直接造成的灾害,就成为环境 问题。
环境工程地质学
环境工程地质学环境工程地质学是研究地质环境与土壤地质工程问题相结合的一门学科。
它主要研究地质环境与土壤地质对环境保护和工程建设的影响,以及如何利用地质原理和方法来解决环境问题和工程地质难题。
本文将从环境工程地质学的定义、研究内容、应用领域等方面来探讨这门学科的重要性和作用。
环境工程地质学的定义:环境工程地质学是研究地质环境与土壤地质工程问题相结合的一门学科,它主要研究地质环境与土壤地质对环境保护和工程建设的影响,以及如何利用地质原理和方法来解决环境问题和工程地质难题。
研究内容:环境工程地质学的研究内容非常广泛。
首先,它研究地质环境对环境污染和生态系统的影响。
地质环境包括地下水、土壤、地表水、大气等。
通过研究地质环境的特点和变化规律,可以评估和预测地下水和土壤的污染程度,为环境保护提供科学依据。
环境工程地质学还研究土壤地质工程问题。
土壤地质是工程建设中不可忽视的因素,它直接影响着建筑物的稳定性、地基的承载力以及地下工程的施工难度。
通过研究土壤的物理性质、工程特性和力学行为,可以提供工程设计和施工的参考依据,避免工程地质灾害的发生。
应用领域:环境工程地质学的应用领域非常广泛。
首先,在环境保护方面,它可以应用于地下水污染治理、土壤修复、废弃物处置等环境工程项目。
通过研究地下水和土壤的污染程度和扩散规律,可以制定科学合理的治理措施,保护环境的可持续发展。
在工程建设方面,环境工程地质学可以应用于隧道、地下管线、水库、堤坝等地下工程项目。
通过研究地质环境和土壤地质的特征,可以选择合适的工程方案,并采取相应的施工措施,保证工程的安全性和稳定性。
环境工程地质学还可以应用于地震灾害评估、地质灾害防治等方面。
通过研究地质环境和土壤地质的特征,可以预测地震的危害程度,并制定相应的减灾措施。
同时,对于地质灾害如滑坡、泥石流等,环境工程地质学可以提供相应的防治措施,减少灾害的损失。
总结:环境工程地质学作为一门综合性学科,研究地质环境与土壤地质对环境保护和工程建设的影响。
环境地质学权威复习资料
第一章1、环境地质学是应用地质科学、环境科学以及其他相关学科的理论与方法,研究地质环境的基本特性、功能和演变规律及其与人类活动之间相互作用、相互制约的关系的一门学科。
其研究对象是人类社会与地质环境组成的复杂系统。
第二章1、地质环境:狭义上是指岩石圈及其表层风化产物与大气、生物、水相互作用最直接,与人类活动关系最密切的这部分岩石圈称为地质环境。
广义上是由岩石圈、生物圈和大气圈的下部组成的体系。
包含物质组成、地质结构和动力作用三种基本要素。
2、地质环境的上限是地表或岩石圈的表层;3、对地质环境下限位置的确定,目前有多种意见,大致可分为两类:一类是从人类活动对环境影响的角度衡量,把下限定为人类的科学技术水平和生产活动的能力所能达到的地壳深部;另一类则是从环境对人类和其他生物的适宜性来衡量,其下限达到与区域地壳稳定程度有关的地壳深部甚至地幔。
4、地质作用:地质环境与大气圈、水圈和生物圈及宇宙环境进行着密切的物质交换和能量流动。
这种物质循环与能量交换的关系常称为“地质作用”。
5、地质环境的作用:①是人类生存和发展的基本场所;②提供地质资源;③接纳人类排放的废物。
6、地质环境的容量:即某个特定地质空间可能承受人类社会经济发展的最大潜能。
7、地质资源,指地质环境系统内可供人类利用的一切物质(取决于贮藏量和更新速度)。
在现阶段,至少有下列几个方面:①矿物资源;②能源资源;③建筑材料资源;④土地资源;⑤地下水资源;⑥地质景观资源;⑦地质空间资源等。
8、地质环境对人类排放的有害废弃物的容纳能力,取决于地下水、土壤和岩石对污染物的净化能力。
9、地质环境的质量,在一定程度上由地球物理因素和地球化学因素决定,地质环境质量的好坏可以由以下几个方面的条件来评定:①自然地质条件的稳定性:自然地质条件是决定地质环境质量的主要因素,其中最重要的有:地质构造的稳定性、地形稳定性、地基稳定件、岩层性质以及地质灾害发育情况。
②原生地球化学背景:环境的地球化学背景值是地质环境质量的一个重要标志。
工程地质学复习资料
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,也称为工程地质环境。
主要内容包括:地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、自然地质现象、天然建筑材料。
2、工程地质问题:研究与人类工程建设活动有关的地址问题的学科,是地质学的一个分支。
工程地质学可分为:工程地质分析、工程岩土学、工程地质勘察三个分支。
3、工程地质的主要研究方法包括地质学方法、实验和测试方法、计算方法和模拟方法。
4、工程地质问题:与人类活动有关的地质问题。
5、地质学:以地球为研究对象的一门自然科学,当前,地质学主要是研究固体地球表层——岩石圈,研究其物质组成,形成,分布,及演化规律;研究地球内部结构,地表形态及其他发展演化的规律性。
第一章地质作用6、内动力地质作用:地球的旋转能、重力能和地球内部的热能、化学能等引起的整个地壳物质成分、内部构造、地质形态发生变化的地质作用。
它包括地壳运动、地震作用、岩浆作用和变质作用。
7、地壳运动主要是指由于地球内部动力引起的地壳的机械运动。
地壳运动按其运动方向分为水平运动和垂直运动。
水平运动:平行于地表,即沿地球切线方向的运动。
垂直运动:垂直地表,即沿地球半径方向的上升和下降运动。
会产生海退和海浸现象。
8、地震作用:地球内部机械能的突然释放,以弹性波的形式传播到地表引起的猛烈冲击。
地震按其发生原因可分为构造地震(90%)、火山地震(7%)、陷落地震(3%)和人工触发地震。
9、岩浆作用:岩浆从形成、运动、演化直到冷凝成岩的过程。
岩浆作用的方式有两种:喷出作用(火山作用)、浸入作用。
喷出作用:岩浆喷出地表形成火山、熔岩、台地以及其他有关地质现象的作用,岩浆冷凝后形成火山岩。
浸入作用:岩浆未上升到地表,而在地下冷却凝固,在这个过程中发生一系类的地质作用,形成浸入岩。
10、变质作用:地下深处固态岩石在高温高压和化学活动性流体作用下,引起岩石的结构、构造或化学成分发生变化,形成新岩石的一种地质作用。
环境地质学 重点
1、环境地质学定义:环境地质学是应用地质科学的理论与方法,研究地质环境的基本特征、功能和自身演变规律的学科,侧重研究人类工程技术经济活动与地质环境相互作用、相互影响、相互制约的关系。
2、环境地质学研究对象:人类社会与地质环境组成的复杂系统。
环境地质学任务:研究人类活动与地质环境的相互关系,揭示趋势,全面评价地质环境质量,提出对策与方法,提供科学依据。
4、地质环境指的是与人类关系最为直接最为密切的岩石圈之表层,是人类生存和城市可持续发展的基础。
5、地质环境基本要素:物质组成地质结构动力作用6、地质环境的容量:是指区域地质环境或环境要素(如土地、水体等)对资源开发或环境地质问题与地质灾害的容许承受量或负荷量。
7、地质环境的相容性:地质环境对人类施加的某种干扰的适应性。
8地质灾害自然的变异和人为的作用都可能导致地质环境或地质体发生变化,当这种变化达到一定程度、其产生的后果便给人类和社会造成危害,称为地质灾害9、崩塌定义:是较陡斜坡上的部分岩土体在以重力为主的力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象。
10、滑坡:斜坡上的岩体由于种种原因在重力作用下沿一定的软弱面(或软弱带)整体地向下滑动的现象。
11、泥石流:泥石流是山区沟谷中,由暴雨、冰雪融水等水源激发的、含有大量泥沙石块的特殊洪流。
12、水土流失:在水力、风力、重力及冻融等自然营力和人类活动作用下,水土资源和土地生产能力的破坏和损失,包括土地表层侵蚀及水的损失。
13、荒漠化是指包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化。
14、盐渍化是一种渐变性地质灾害,它是盐分在地表土层当中逐渐富集的结果(含盐量超过0.3%)。
15、水资源开发的负环境效应:(1)区域地下水位下降:原因是地下水多年平均开采量超过多年平均补给量,破坏了地下水的动态均衡状态,消耗含水层的“储存量”,其结果就是出现了直观上的地下水位逐年下降。
环境地质学总结2
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2.3 地质循环
在地球演变的历史长河中,各种物理、化学和 生物化学过程创造、维持、毁灭、重建了地球 表层的物质,形成了人类赖以生存的物质基 础,这些过程被统称为地质循环(Geologic cycle)。地质循环是由多个次循环组成,包 括:
构造循环(Tectonic cycle), 水文循环(Hydrologic cycle), 岩石循环(Rock cycle)和 生物地球化学循环(Biogeochemical cycle)。
聚敛边界(Convergent boundary),板块俯 冲,碰撞;
转换边界(Transform boundary),滑动,越 过,剪切,比如美国加利福尼亚的圣安德列斯断 层(San Andreas Fault)就是巨大的太平洋板 块与北美板块相互作用的结果。
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要很长时间研究积累。
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地质学定性描述快速发展到更多的定量研究
数学应用更广,参数趋于定量化;
各种模型都有了长足发展,如仿真、数值化、概念、 物理模型等
实验手段科学化,实验设备先进化;
探测地球内部变化及地球运行轨迹的应用装置更为 先进;
平衡—非平衡体系的边界条件、压力、受力极限等 概念在模拟、评价、管理环境系统中越来越重要。
塑性:一旦外力作用消失而物体不能完全恢复到 初始状态;
脆性:如果岩石在外力作用下无明显变形而是立 刻破碎.
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环境地质学相关知识整理
地震发生时间的预报:地震预报是对未来破坏性地震发生的时间、地点和震级及地震影响的预测,预报分长期预报、中期预报、短期预报和临震预报。
地震前兆是与地震孕育和发生相关联的异常现象。
第六讲
滑坡
滑坡:滑坡是斜坡上的岩体或土体,在重力作用下沿某一软弱面或软弱带整体滑移的现象和过程。
第七讲泥石流灾害
泥石流:泥石流又称山洪泥流,是发生在山区中一种含大量泥沙、石块的介于洪水和土石滑体之间的暂时性流体。
泥石型:这是由浆体和石块共同组成的特殊流体,固体成分从粒径小于0.005毫米的粘土粉砂到几米至10~20米的大漂砾。
泥流型:是指发育在我国黄土高原地区,以细粒泥石流为主要固体成分的泥质流。泥流中粘粒含量大于石质山区的泥石流。泥流含少量碎石、岩屑,粘度大,呈稠泥状,结构比泥石流更为明显。
滞后:当某一信号输入时刻与其响应的初始时刻存在时间差的现象称为滞后现象。
延迟:某一输入信号所产生响应历时是长期的,将会持续一定的时间,这种现象称为延迟现象。
叠加效应:不同时刻的输入所形成的多个延迟过程会在时间和空间上叠加,这称为叠加效应。
协同作用:任何一种输入表面上可能被视为物理作用,其实是物理的、化学的乃至生物方面的全方位冲击。而且其中任一状态的变化结果,又会反过来影响其它状态,构成互为因果、连锁式的动力学过程,这种现象称为协同作用。
7、我国地质灾害分布广泛损失严重的原因是人们环境保护意识淡薄。
这种说法是不全面的,我国是世界上受地质灾害困扰最严重的国家之一。之所以如此,与我国独特的地质环境条件有关,包括特殊的地质背景、气候和人文背景。即:新构造运动活跃、特殊的地形和地质条件、特殊的气候条件、人口过多,资源不足。所以人们环境保护意识淡薄只是造成地质灾害的部分因素。
环境工程地质概述
环境工程地质概述工程—经济活动所引起(或诱发)的区域性和有害的工程地质作用的科学,这些有害的地质作用会诱发地震、滑坡、泥石流等。
环境工程地质,就是研究这些作用产生的条件和机制,提出减弱或消除它的工程措施,为制定、保护和改造地质环境方案提出依据。
环境工程地质的产生是经济活动不断加剧的必然产物,也就是说,在现代科学技术条件下,人类的工程创造给人类带来了极大利益,同时也给人类环境带来极大影响,出现了各种不良的工程地质现象,直接或间接地对人类环境产生反作用。
为解决这个问题开展了环境工程地质研究,它的主要研究目标,是为了合理地进行工程开发,在满足人类发展需要的同时,保护地质环境,使人类工程活动与地质环境保持良好的协调关系,更有利于人类的生存生活和生产的发展。
目前,我国正处于西部大开发时期,对开发西部而言,工程设施建设是关键,西部地区是我国三级地地势的第一级,高海拔高原,山地占绝对优势,从某种意义上说开发西部地区也就是山区城市的开发,山区城市环境的最大特点是环境脆弱,对人类开发活动敏感、忍耐力低、生态系统易受损,由其是在西部山区城市的道工程建设中,因受特殊地形、地层岩性、地质构造等因系的影响,自然环境地质灾害类型众多,因此,不仅要论证工程设施的可靠性和工程建设的经济效益,而且必须考虑和合理利用地质环境的问题,做到既能使城市基础设施建设安全、经济稳定,又能合理开发和保护城市地质环境。
水利水电工程是人类工程经济活动对地质环境的影响最广泛者,其环境工程地质问题类型多、影响面广、问题复杂。
水库的环境工程地质问题主要包括:(1)水库诱发地震:大型水库蓄水后,由于载荷作用和孔隙水压力的影响,使得岩石体内已经积蓄的临界应力发生突变,从而产生水库诱发地震。
一般来说,这种地展的震级是不会太高的。
但是,由于一些水库地处中强震构造活动带,积累能量高,可能产生少量中强震。
(2)水库边岸再造:水库蓄水后,在自然因素作用下所形成的边岸又产生新的平衡,这就是由于水升高和风浪作用,在水库运行水范内,壁岸土壤和岩石遭受新的坍塌,又经风浪及沿岸水流作用,使库岸发生再造作用,对水库造成附加淤积,对沿岸地区造成破坏,既影响生态环境,又对沿岸的人民生活、生产及交通产生制约作用。
工程地质学
工程地质学1、工程地质学的定义工程地质学是研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约关系,以便科学评价、合理利用、有效改造和妥善保护地质环境的科学;是地质科学与工程科学相互渗透、相互交叉的一门边缘学科,是地质学的一个分支。
2、工程地质条件:指与工程建设有关的地质条件的总和,包括地层岩性、地质构造、地貌、水文地质条件、岩土体的工程性质、物理地质现象和天然建筑材料等方面。
3、工程地质学的主要研究方法:地质学方法、实验和测试方法、计算方法和模拟方法。
4、结构面——岩体中的物质分异面、破裂面及软弱夹层等力学不连续面。
5、结构体——岩体被结构面切割成的不同形状和大小的岩块。
6、岩体的结构特征——岩体中结构面、结构体的形状、规模、性质及其组合关系的特征。
7、影响岩石力学性质的因素●矿物成分①矿物硬度的影响:矿物硬度大,岩石的弹性越明显,强度越高②不稳定矿物的影响:化学性质不稳定的矿物,如黄铁矿、霞石以及易溶于水的盐类,如石膏、滑石、钾盐等,具有易变性和溶解性。
含有这些矿物的岩石其力学性质随时间而变化。
③粘土矿物的影响:含有粘土矿物(蒙脱石、伊利石、高岭石等)的岩石,遇水时发生膨胀和软化,强度降低很大。
●岩石的结构、构造①岩石中晶粒或岩石颗粒的大小、形状以及结合方式等结构的差异对岩石力学性质的影响②岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其他组成部分之间的排列方式及充填方式对岩石力学性质的影响。
●水水对岩石力学性质的影响与岩石的孔隙性和水理性(吸水性、软化性、崩解性、膨胀性、抗冻性)有关。
水对岩石力学性质的影响主要体现在5个方面:连结作用、润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜蚀作用。
具有充填物的软弱结构面的特性●温度①不同温度下岩石的变形特征和强度:一般而言,随着温度的增高,岩石的延性加大,屈服点降低,强度也降低。
②高温高压下岩石的破坏机理:岩石在高温高压下产生微裂隙。
●加载速度加载速度越快,测得的弹性模量越大,强度指标越高。
环境工程地质
一是保护自然环境,合理利用资源;二是改善人类生存条件,提高环境质 量。
世界进入了可持续发展的时代。从20世纪50年代开始,随着工业经济的 快速发展,一系列污染事件发生,形成了第一轮环境问题。80年代,新 一轮经济的快速发展便环境与发展的矛盾再次突出。随着人类工程和经 济活动的规模和范围日益扩大从而引起了具有代表性的问题—环境工程 地质问题,人们必须解决工程活动对地质环境的作用所产生的新问题, 这就形成现代工程地质学的新分支——环境工程地质。
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当前世界面临的七大环境问题
气候变暖、 土壤流失与土地沙漠化、森林资源日益减少、臭 氧层耗损、生物种加速灭绝、淡水资源不足、空气污染。
当前中国的环境问题: 水土流失严重、沙漠化迅速蔓延、森林资源匮乏、生物 种加速灭绝、地下水位下降、水体污染严重、大气污染加重、 固体废弃物处理不利、垃圾包围城市、环境污染向农村蔓延。
201921932自然环境自然灾害系列岩石圈地震火山滑坡泥石流崩塌等沙漠化土滑坡地裂缝水土流失地面沉降等水圈洪水暴雨雪灾冻灾海啸海水入侵等大气圈飓风沙暴酷热严寒干旱等生物圈虫灾火灾植物退化等自然环境与自然灾害关系201921933第二节地质灾害一地质灾害概述我国是一个幅员辽阔地质和地理条件复杂气候条件各地区变化较大的国家加之工农业城市交通水利的迅速发展每年都会发生一些不同类型的自然灾害其中地质灾害在自然灾害中占有很大的比例
合理地进行工程开发,在满足人类发展需要的同时,保护地质环境,使人 类工程活动与地质环境保持良好的协调关系,更有利于人类的生存、生活 和生产的发展。
环境工程地质的主要研究内容: 在查明工程地质条件和自然地质作用的基础上,探索人类工程与地质环境 相互作用,从定性分析到定量评价,由静态认识到动态观测,着重于研究 各种工程环境系统的演化和它的发展趋势,提出合理利用、经济的防治措 施,为制定人类工程一经济活动发展规划提供科学依据 。 因此,环境工程地质是一门应用型科学,是工程地质学与环境科学之间的 边缘学科,也是现代工程地质学的一门分支学科。
动力地质作用环境地质
动力地质作用地质学把自然界中各种动力引起的岩石圈的物质组成、内部结构和构造及地表形态的等变化和发展的作用称为动力地质作用,或简称为地质作用(geological process),把引起这些变化的各种自然动力称为地质营力。
地质作用的能量来源比较复杂,一般认为地球以外的能量称外来能量,而地球内部的能量称为内生能量。
外来能量主要是太阳辐射能和宇宙空间能。
太阳辐射能引起大气圈、水圈、生物圈的物质循环运动。
内生能量主要有地球的热能、重力能及地球自转和转速变化的动能。
内生能源可以促使岩石圈运动。
地质学中一般根据动力来源不同,将地质作用分为内动力地质作用和外动力地质作用两种基本类型。
但是许多地质作用并不仅仅是由所谓外来能量(外力)和内生能量(内力)引起的,而是各种内外力联合起来作用的综合结果。
在地球中,岩石圈表面即地表,是一个非常重要的界面。
在这个界面的上下,地球的空间特征和物质状态有着非常显著的差异:其上是大气圈物质的存在和活动的主要范围;其下则是岩石圈和软流圈等。
同时,在研究方法上也存在差异,对地表以上的地质作用可用直接观察和测量的方式加以研究;对地表以下的部分只能用简洁的方式进行研究。
由此,我们可以用地表这个界面将地质作用分为地表的动力地质作用和岩石圈动力地质作用。
凡发生于地表界面以上的地质作用及发生于极为接近于地表界面的岩石圈表层的动力地质作用,称为地表动力地质作用(简称地表地质作用)。
发生于地表界面以下岩石圈中的地质作用,称为岩石圈动力地质作用(简称岩石圈地质作用)。
地表地质作用的程序一般是按照风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和硬结成岩作用这样的顺序进行的。
岩石圈动力地质作用是发生在岩石圈内,主要由内生能源引起的一系列地质作用,岩石圈动力地质作用可以划分为三种类型:构造运动、岩浆作用以及变质作用。
[1]环境工程地质学学科:工程地质学词目:环境工程地质学英文:environmental engineering geology释文:环境工程地质学是工程地质学的一个分支,是研究由于人类工程活动所引起的区域性环境变化和有害的工程地质作用的学科。
工程地质ppt课件
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。
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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。
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。
研
有限元法、边界元法及离散元法等数值方法
究 概率论和数理统计、模糊数学、灰色系统理论、分形几 方 何等
法 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
工程地质条件因地而异,千变万化
平原地区与山区的工程地质条件就差异很大。
在平原地区,一般土层较厚,且简单和均匀。 建筑物一般均匀沉降,当建筑物发生较大的沉 降量时,只要建筑物荷重不超过地基土层的承 载能力,地基仍是稳定的,不会导致建筑物的 灾难性破坏。但若建筑物的荷重大大超出土层 的承载能力,则地基将会破坏,土体从基础下 挤出,建筑物的安全就受到威胁。
环境地质学复习资料
环境地质学复习资料环境地质学复习资料第一章绪论环境地质学1、定义:环境地质学是地质科学中一门新兴的分支学科,也是环境科学的重要组成部分。
它是应用地质科学、环境科学以及其它相关学科的理论与方法,研究地质环境的基本特性、功能和演变规律及其与人类活动之间相互作用、相互制约的关系的一门学科。
2、2、研究对象:人类社会与地质环境组成的复杂系统。
环境地质学主要研究人类活动与地质环境的相互作用,包括①地质作用(因素)引起的环境地质问题,如火山爆发、地震、山崩、滑坡、泥石流等灾害,以及因地壳表面化学元素分配不均匀,其丰度和赋存状态对生物生存与发展的影响(地方病)等。
②由人类活动引起的环境地质问题,包括化学污染引起的环境地质问题、大型工程和资源开发引起的环境地质问题,以及城市化引起的环境问题等3、研究内容:一切与人类有关的地质环境问题都属于环境地质学的研究范畴。
全球变化的研究(基础性研究)区域环境地质问题的研究(重要内容)资源开发环境地质问题的研究地质灾害研究与防治城市环境地质研究重大工程建设的环境地质研究医学环境地质研究生态环境地质研究现代科学技术在环境地质学中的应用研究4、任务:在分析地质环境组成要素的特征和变化规律的基础上,研究人类活动与地质环境的相互关系,揭示环境地质问题的发生、发展和演化趋势,全面评价地质环境质量,提出地质环境合理开发、利用和保护的对策与方法,为实现人类社会、经济的可持续发展提供科学依据。
环境地质评价方法环境地质评价的目的是通过揭示环境地质问题的发生和发展规律,评价其危险性及其对人类造成的破坏损失,分析人类社会在现有经济技术条件下减灾的能力,运用经济学原理评价灾害防治和污染治理的经济投入及其环境效益、经济效益和社会效益。
现代科学技术方法总之,环境地质学研究以系统分析法为主线,以信息方法贯穿始终,通过重点区域实地考察、综合观测、模拟实验、剖析典型地质事件和生态环境事件等途径,直接获取环境变化的大量信息,并利用计算机进行信息加工处理,揭示地球表层系统与人类社会系统的演化规律和控制因素,阐明地球表层各圈层相互作用的机制,预测地球表层未来变化的趋势。
环境地质学
1环境地质学:是地质科学中一门新兴的分支学科,也是环境科学的重要组成部分。
他是应用地质科学、环境科学以及其他学科的理论与方法,研究地质环境的基本特征、功能和演变规律及其与人类活动之间的相互作用、相互制约的关系的一门学科。
其研究对象是人类社会与地质环境组成的复杂系统。
核心问题是研究地质环境的反馈作用。
2环境地质作用:主要指人类与地质环境间的相互作用,包括各种自然地质因素、自然地质现象对人类的作用,即自然地质作用;人类活动对地质环境的作用与反作用,即认为地质作用及上述地质环境的反馈作用。
3人地关系与可持续发展:反映了现阶段人类社会状况和科技水平;可持续发展的定义是既满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展;‘持续性包含生态、经济、社会三个方面;可持续发展除反映在时间维度上,还具有空间维度的含义,即在水平方向上从全球到区域的变化,在垂直方向上从自然圈层到人类活动各部的变换,这些空间即相互独立又相互作用;’可持续发展的本质就是优化人地关系和人与人的关系,可持续发展的概念也为仁弟关系研究提出了一条新的思路。
4土地:具有一定面积的确定边界的地理单位,包括地质地貌、土壤、植被、微生物、温热状况等自然要素、具有两个基本属性,面积、质量‘土壤:是位于陆地表面具有肥力的疏松土壤。
具有两个功能:具有肥力,具有同化和代谢外界输入物质的能力。
土地土壤的区别与联系:土壤组成疏松,强调的是成分如PH值,土地可用于耕种建筑。
土壤是土地表层的重要组成部分,两者是整体与部分的关系,除个别土地类型外,绝大多数土地表层发育有厚薄不一、组成各异、肥沃程度不同的土壤层。
5水土流失:地球陆地表层土壤、成土母质及岩石碎屑,在风力水力重力和冻融等外力作用下,发生各种形式的剥蚀、搬运和再堆积过程。
原因:自然因素有气候土壤地形地质植被等,是水土流失发生、发展的潜在条件;人为因素是加速水土流失的诱发动力,主要包括不合理的土地利用方式、毁林毁草、滥垦滥伐、开垦扩种、顺坡耕种、开矿修路及弃土弃渣等。
工程地质学(精品)
工程地质学:工程地质学是地质学的分支学科。
它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科学,属应用地质学范畴。
工程地质条件(Engineering geological condition):指与工程建设有关的地质因素的综合。
它是自然地质历史发展演化过程中形成的,是客观存在。
地质因素包括岩土类型及其工程性质、地质结构、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面,它是一个综合概念。
工程地质问题(Engineering geological problem):指工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾或问题。
工程地质环境:是人类生活与活动的客观物理环境,是一个综合的概念,多成分的系统。
工程地质环境是人类从事活动的地质环境。
包括工程建设的的适宜性和敏感性两方面。
同时表现为工程建设地质环境系统的协调稳定性。
工程地质学的主要任务:基本任务:查明工程地质条件;中心任务:工程地质问题的分析、评价1、我国地质环境的基本特征?中国大陆自西向东的地势可分为四大阶梯下降。
第一级阶梯是青藏高原;第二级阶梯是青藏高原的北缘与东缘到大兴安岭、太行山、巫山、雪峰山之间;第三级阶梯是更东的低山丘陵和大平原;第四级阶梯从鸭缘江口至广西壮族自治区的北仑河口,是一条婉蜒曲折的海岸带。
这四个阶梯具有不同的地质环境特征,它们对工程活动的制约也各有不同的持点。
第一阶梯,主要有两种地貌单元制约着人类的工程活动,即青藏高原的高原环境和其周边地区的深切峡谷地貌。
第二阶梯由多个大型盆地和高原组成。
由于自北而南,白西而东气候带由寒变暖,由干变湿,外动力地质作用的营力、水文地质条件和自然地质作用都随之而改变,所以这一广阔地带又可分为多个各具特点的地质环境。
第三阶梯和第四阶梯,由于东北、华北、华南现代构造活动性及地表沉积层厚又各有不同,故可将之划分为华南,华北,东北三个不同的地质环境区。
2、内动力地质作用是指由地球内能的积累与释放所产生的一系列动力作用,如构造运动、地震、岩浆活动和变质作用等,其中构造运动是一种最为普遍的内动力地质作用,对工程活动的影响最大。
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环境工程地质学介绍胡经国作者说明该文发表于1985年3月出版的《重庆水利》总第8期。
该刊由重庆市水利学会和重庆市水利电力科技情报网编辑、出版。
当时该刊不定期出版,内部发行。
该文是作者于1978年10月来重庆市水利电力学校任教以来,在市级以上学术刊物上发表的第一篇学术论文。
该文在1985年9月召开的重庆市水利学会第四次会员代表大会暨学术年会上,被列为交流论文,并被评为表扬论文。
下面是正文一、环境工程地质学的逐步形成近十余年来,随着科学技术的飞跃发展,人类工程-经济活动的广度和深度与日俱增。
人类工程-经济活动已成为一种强大的地质营力。
这种地质营力正在以越来越大的规模和强度改变着岩石圈表部——地质环境,造成不少区域性或地段性的地质灾害。
例如,由于工业发展而引起的农业地区土地退化和污染,由于人类砍伐和耕种而引起的水土流失,由于过量抽取地下水而引起的地面沉降,由水库和大型引水工程引起的水库区淤积、塌岸、浸没等。
各种地质灾害反过来又对人类工程-经济活动以及人类的生活、生存产生巨大的影响。
值得指出的是,人类工程-经济活动对地质环境的作用强度,现在已不亚于自然地质营力。
例如,全世界铁路、公路路基石料的用量,可以与全球近代河流堆积物的数量相比较。
目前,人类每年从地壳中提取的矿产约为1000亿吨,平均每人25吨。
规模如此巨大的石料、矿产开发活动,必然使地质环境产生深刻的变化。
同时,自然环境中的诸因素是相互联系、相互制约的统一体。
岩石圈的变化,必然引起大气圈、水圈和生物圈的变化,从而造成多方面的环境问题。
如果不对人类工程-经济活动与地质环境的相互作用进行研究,不是合理地开发、利用和保护地质环境,不是合理地规划人类工程-经济活动,控制其对地质环境的不利影响,那么环境工程地质问题以及其他环境问题就不可能从根本上得到解决。
因此,国民经济规划地区地质环境的评价以及合理开发、利用和保护的工程地质研究,日益引起国际上的普遍重视。
这正是环境工程地质学赖以开始逐步形成的强大动力。
环境工程地质学是传统工程地质学的一个重大发展,同时又是工程地质学与环境科学或环境地质学之间的一门边缘学科。
也就是说,它是在工程地质学和环境地质学的基础上,当然主要是在工程地质学的基本原理和方法的基础上,开始逐步形成的。
工程地质学成为一门独立的学科已是本世纪30年代的事。
在70年代初,国际上环境保护问题提上了议事日程。
开始,比较偏重于大气圈和水圈的问题,但很快就涉及到岩石圈。
并且,从1970~1981年,相继出版了几本环境地质学专著。
1980年,在巴黎召开的工程地质协会全体会议,提出了进行环境评价和开发的工程地质研究的任务。
1982年,在新德里召开的第四届国际工程地质大会,列出了“环境评价和开发的工程地质研究”这一专题进行学术交流和讨论,出现了一批实例性和方法性的论文。
可以认为,这次大会是环境工程地质学开始逐步形成的起点。
我国的环境工程地质学研究起步较晚。
1982年,全国环境工程地质专题学术座谈会是一个良好的开端。
会议着重讨论了环境工程地质学的科学概念和研究方法以及我国当前的研究重点,并交流了已有的工作经验。
对我国环境工程地质工作的开展,有较大的推动和指导作用。
1984年3月,在成都召开的第二届全国工程地质大会,收到了与环境评价和开发有关的文章达119篇。
这表明我国环境工程地质学的研究取得了新的成果。
二、环境工程地质学的科学概念目前,环境工程地质学正处于逐步形成的阶段,尚难给它下一个严密的科学定义。
一般认为,地质环境是指在人类影响下的岩石圈上部(也有人说成地壳上部)。
它的上限是地表面,下限是人类作用于地壳的深度。
在我国有不少人认为,环境工程地质学不可能把整个地质环境包括在自己的研究范围内,只能研究其中的工程地质环境。
对工程地质环境的定义有两种看法。
一种认为,工程地质环境是指:处于人类活动影响下的那部分地质环境中的、自然地质及工程地质作用和现象与人类工程-经济活动的相互作用及其所发生的变化等。
目前影响的深度仅几十米乃至几百米。
但是,随着人类工程-经济活动不断向深部发展,其影响深度将不断增大。
另一种认为,工程地质环境是指:由经过人类工程-经济活动所改变了的地质环境所形成的、新的地质环境。
例如,黄河在郑州以下的河道,是人工河道,就是一种工程地质环境。
环境工程地质学的研究基础是区域工程地质条件(包括自然地质作用)。
关于环境工程地质学的研究对象,有三种不同的认识。
第一种认为,是研究人类工程-经济活动与地质环境之间的相互作用和相互影响。
第二种认为,是研究人类工程-经济活动引起的地质环境的变化及其对人类总环境造成的影响。
并认为,第一种认识与传统工程地质学的研究对象没有差别。
第三种认为,是研究地质灾害。
而且,对地质灾害的研究范围又有两种不同的看法。
一种认为,自然地质灾害和人为地质灾害都要研究,并把灾害地质学简单定义为防灾的地质学。
另一种认为,主要研究与工程建筑有关的地质灾害。
环境工程地质学的研究目的是预测地质环境的变化趋势和强度,为合理开发、利用、保护和改造地质环境提供工程地质论证资料。
由于环境工程地质学是工程地质学的发展,因此,它必然和工程地质学有许多共同点。
这主要表现在环境工程地质学的理论基础,仍然是工程地质学的基本原理和方法。
环境工程地质学与工程地质学的区别,主要表现在它的以下五个特点上:⑴、目的性环境工程地质研究的着眼点是在开发、利用地质环境时,注意在较大区域内防止工程地质条件的恶化,保护有利的工程地质环境,或者通过对地质环境的利用和改造,创造出对人类有利的新的地质环境。
⑵、区域性工程地质学侧重研究各个具体工程场地的工程地质条件,而环境工程地质学则主要研究人类活动影响下的区域性工程地质环境的变化。
值得指出的是,由于自然地质环境与一定的地质、地理和气候单元相联系,不同地区人类工程-经济活动的类型、组合和特点不同,因此区域性环境工程地质研究在不同地区将有不同的问题和特色。
例如,在农业地区,环境问题涉及土地利用、水土保持、水土资源开发、森林保护与开发以及工业发展而造成的土地退化和污染等。
在城市地区,工业、人口集中,人类工程-经济活动对环境影响很严重。
同时,由于环境恶化而造成的灾害,对城市建设造成严重的威胁和损失。
例如,香港城市建筑导致大量滑坡;罗马城下火山岩大量洞挖开采造成城市建筑物地基失稳;上海和天津过量提取地下水引起地面沉降;西安地面沉降引起地裂缝等。
这些都是城市地区引人注目的环境工程地质问题。
在河谷地区,河流开发的环境工程地质问题,主要与水力资源开发、水利水电工程活动有关。
大面积地下水动态变化带来许多问题。
这就要求在进行水工建筑物可行性论证的同时,进行多学科的、系统的环境可行性论证,包括水库地震、水位抬高的影响、淹没和移民、森林砍伐、开挖土石的堆存等。
从而,使河流开发利用和工程规划方案比较合理。
在山区,地质条件复杂,地质灾害突出。
山区开发必须建立在很好的环境工程地质研究的基础上。
山城、矿冶、水电、道路、森林维护和采伐、木材加工业的发展,都要求有综合的环境评价。
在山区建设中,山坡开挖导致的滑坡、泥石流的大量增加,是一种重要的山区环境工程地质问题。
对重庆市而言,以上几种地区的环境工程地质研究,都具有重要意义。
⑶、综合性一方面要全面考虑研究区内多种工程-经济活动对地质环境的综合影响;一方面要广泛应用多学科(包括社会经济学、数学、力学、物理化学、地质学等)的理论和方法,综合研究环境工程地质问题。
⑷、预测性研究和总结过去和现在,在人类工程经济活动的影响下地质环境的变化,其目的在于预测未来地质环境的可能变化。
要预测其变化趋势,尽力做到在时间上、空间上和强度上进行定量预测。
预测的目的在于控制和防御。
为此,要继续揭露与各类工程-经济活动有关的环境工程地质问题的表现形式,研究其发生、发展规律。
对已掌握的各种环境工程地质问题,要在继续研究、总结发育规律的基础上,研究其形成机制和预测方法。
当其形成机制较为清楚时,要进行定量预测理论和方法的研究。
开展系统的环境工程地质观测,将有助于地质环境变化趋势和环境工程地质问题发展趋势的定量预测。
⑸、能动性主动提出改造和治理地质环境的各种工程措施和其他措施,使之形成更有利于人类的、良好的地质环境。
三、环境工程地质学的研究方法环境工程地质学的研究方法,主要有环境工程地质调查和制图、地质灾害调查、环境工程地质观测、类比和模拟以及预测评价等。
环境工程地质调查是环境工程地质研究的基础工作。
通过区域性工程地质条件以及地质环境在自然地质作用和人类工程-经济活动影响下的变化的调查研究,进行环境工程地质预测。
环境工程地质图件,既要反映区域性工程地质条件,又要反映、预测规划的工程项目可能引起的工程地质环境的变化。
为此,要对环境工程地质图的编制原则和方法进行研究。
法国M·Arnold(阿诺)教授提出了编制地质环境系列图的建议。
图件比例尺为1∶5万至1∶20万。
其内容包括土层、岩层、岩土特性、土壤、地貌、水文、地下水、气候、外生及内生自然灾害、天然资源、土地利用、人类活动影响等。
印度在几个地区,为了进行土地利用的自然环境潜力评价,编制了反映环境特征的地质、地貌、坡度形态、岩土工程地质性质、土壤及土地利用等专题性图件(比例尺1∶10万~1∶20万)。
制图方法主要是利用航片解释和遥测,结合有限的现场查证。
我国“河南省郑州地区环境工程地质图(1∶2.5万)”、“河南平顶山市环境工程地质图”(1∶2.5万)的编制,也是环境工程制图的新探索。
以上研究方法具有区域性、综合性、预测性的特点。
通过环境工程地质调查和制图,可以为地质环境的合理开发、工程设施的合理规划及减少地质灾害的影响等,提供区域背景和基础工程地质资料。
各种地质灾害,诸如地面沉降、地裂缝、地面塌陷、滑坡、崩塌、泥石流,水库淤积、塌岸、浸没、盐碱化、沼泽化、水土流失、地表水和地下水的枯竭等的调查研究,都包含着环境工程地质研究的内容。
主要研究其形成条件、发生原因和机制、发育规律、对人类生产、生活环境的危害及防治措施。
环境工程地质研究特别是定量预测,要求开展系统的环境工程地质观测(或监测),即利用各种先进技术和方法对地质环境的变化和环境工程地质问题的发展进行专门观测。
例如,规模巨大的葛洲坝水利枢纽工程,势必对当地的工程地质环境产生巨大的影响。
如果进行系统的观测,及时取得工程地质环境变化过程的信息和这种变化与有关因素的相关关系,将有助于环境工程地质定量预测,有利于环境保护。
又如,对西北、西南滑坡、泥石流比较集中且影响到交通安全的地区,可利用航空摄影和遥感技术进行普查和检测,每隔三、五年进行一次,以便对其发展趋势进行预测。
对已建的大型工程和城市建设中出现的环境工程地质问题,如三门峡水库的淤积、边岸再造和浸没,上海等城市的地面沉降等,要从环境工程地质的角度进行系统总结,为今后类似地区的工程建设提供类比的借鉴,为环境工程地质类比法的应用创造条件。