土木工程地质综述

土木工程地质综述

摘要：土木工程地质学是调查、研究、解决与人类活动及各类工程建筑相关的地质问题的科学，是20世纪才建立和发展起来的一门地球科学。土木工程地质研究的主要内容有确定岩土组分、组织结构、物理、化学与力学性质（特别是强度及应变）及其对建筑工程稳定性的影响，进行岩土工程地质分类，提出改良岩土的建筑性能的方法等东西。土木工程地质学在工程建设中具有十分重要的位臵。特别是负责工程监督的监理员更应掌握好这门科学，因为土木工程地质工作的质量，对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生，轻则修改设计延误工期，严重时造成工程失事给人民生命财产带来重大损失。因而，作为未来监理人员的我们不仅要学习好这门科学，更应将它落实到实地工程建设当中去。关键词：土木工程地质发展历程主要内容重要性

一、土木工程地质学的起源与发展

土木工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地球科学。20世纪初，为了适应兴建各种工厂、水坝、铁路、运河等工程建设的需要，地质学家开始介入解决工程建设中与地质有关的工程问题，不断地进行着艰苦的工程实践和开拓性的理论探索，首次出版了“工程地质学”专著，工程地质学开始成为地球科学的一个独立分支学科，工程地质勘察则成为工程建设中不可缺少的一个重要组成部分。二次世界大战以后，全世界有了一个较为稳定的和平环境，工程建设的发展十分迅速，土木工程地质学在

这个阶段迅速成长起来了。经过半个多世纪的工程实践和理论探索，土木工程地质学大为长进，内涵和外延都焕然一新，成为了现代科学技术行列中的重要分支学科。

中国的工程地质事业在解放前基本上是空白，建国后才有了长足的进步和发展。50年代初开始引进苏联工程地质学理论和方法，走过了我们自己的工程实践和理论创新的辉煌历程，形成了有自己特色的工程地质学体系。特别是在水利水电行业，举世瞩目的三峡、小浪底等特大型水利枢纽工程的开工建设，澜沧江、红水河、雅砻江、乌江、黄河等大江大河众多大型梯级水电站的兴建，以及若干正在开展前期工作的其它水利水电工程，充分积累了在各类岩性地区和各种复杂地质条件下进行地质工作的丰富经验，建立了一套比较完整的工程地质勘察规程规范。重大工程建设不断地将数理学科的新成就和高新技术及时吸收进来，极大地丰富了工程地质学科的内容，有力地促进了工程地质学科的发展，使我国工程地质学达到现代科技水准，逐渐成为国际工程地质界的重要成员之一。

今天，工程地质专业学科的内涵已经远远超出了传统工程地质定性描述和定性评价的范畴，发展成为集多种勘探手段去获取基础性地质资料，并对这些资料进行归类汇总、整理分析、定性评价、定量评价、地质预测、工程措施的建议等等既特殊又复杂的综合性专业。任何一个成熟的设计师，都会清楚地意识到工程地质专业在工程设计中的重要位臵。无数重大工程成败的实例足以证明工程地质专业在工程建设中的权威性。

二、土木工程地质学的主要內容

土木工程地质学主要阐述了其基本原理，地质作用与地质灾害防治、工程地质勘察及土木工程中地质问题评价，包括地质作用、矿物岩石、土的类型、地质构造、水岩作用、常见地质灾害；工程地质勘察内容、方法及应用；工程地质在土木工程中的实例分析等。下面将就几个方面着重介绍：

1.矿物与岩石

岩石根据各自形成的原因分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩。岩浆岩是岩浆作用的产物。岩浆岩的主要矿物成分包括：石英、正长石、斜长石、辉石、角闪石、黑云母等。沉积岩是在地表环境下，先成岩石经一系列地质作用形成的岩石。沉积岩的主要物质成分组成包括碎屑物质，黏土矿物如高岭石、蒙脱石等，化学沉积矿物如方解石、白云石、石膏等，有机物质及生物残骸如珊瑚礁、泥炭等。沉积岩特有的结构包括碎屑结构、泥质结构和生物结构。沉积岩特有的构造包括层理结构、层面构造和化石。常见的沉积岩有砾岩、砂岩、页岩、泥岩、石灰岩及白云岩。变质岩是由变质作用形成的岩石。变质岩特有的矿物有绿泥石、绿帘石、绢云母、滑石、石墨等。常见的变质岩有片麻岩、片岩、板岩、千枚岩、大理岩和石英岩。

岩石的工程地质性质包括岩石的物理性质，水理性质和力学性质；常见的物理性质指标有重度和孔隙率等；常见的水理性质指标有吸水率、饱水率、饱水系数、渗透系数、软化系数及质量损失率等；常见的力学性质指标有抗压强度、抗剪强度和抗拉强度等；影响岩石

工程地质性质的主要因素有矿物成分、结构、构造、水的影响及风化程度等。

2.地质构造

地壳运动的结果形成了各种不同的构造形迹，如褶皱、断裂等，称为地质构造。构造运动有水平运动和垂直运动，构造运动的结果是使原始水平状态连续产出的岩层发生变形变位，形成地质构造。

地质构造的形成主要是地质作用导致的。下面有几种常见的地质作用：①风化作用是指使岩石的物理和化学性质发生变化的作用。主要有物理风化、化学风化、生物风化等几种分类。岩石的风化会使工程建筑物的地基承载力降低，岩石的边坡不稳定。此外，其风化程度对工程设计和施工都有直接影响，如矿山建设，大桥桥基，公路和铁路路基，场址选择和水库坝基等地基开挖深度，浇灌基础应达到的深度和厚度，边坡开挖的坡度以及防护或加固的方法等，都将随岩石风化程度的不同而已。因此，工程建设前必须对岩石的风化程度，速度，深度和分布情况进行调查和研究。②地表流水的地质作用主要分为以下几种：暂时流水的地质作用、冲沟、洪积层、河流的地质作用。③河流的侵蚀、搬运与沉积作用主要有：侵蚀作用、搬运作用、沉积作用三种。④冲积层的类型分为：山区河谷冲击层和平原河谷冲击层。正是由于这些不同种类的地质作用，地球上才形成了许多各式各样的地质构造和结构。

在地球上最为显著的地质构造就是褶皱和断裂。在许多名山大川中，我们会很容易发现这些地质构造。这些地质构造的形成对我们人

类的日常生活生产有利也有弊。只要我们能够认真探明具体构造，就能避害趋利，不仅保护了生态环境，也保护了我们人类的生产和生命安全。

3.常见的地质灾害

地质灾害是指由于地质作用对人类生存和发展造成的危害。地质灾害也包括自然地质灾害和人为地质灾害。自然地质灾害是自然地质作用引起的灾害。而人为地质灾害是由于人类工程活动使周围地质环境发生恶化而诱发的地质灾害。随着人类社会的进步和发展，人类工程活动的数量、速度和规模越来越大，已逐渐接近甚至超过某些自然地质作用的效应。因此，必须大力加强人类工程活动与地质环境互馈作用机理及对策的研究，不仅研究现有地质环境对于待修工程建筑物的作用，还必须重视研究工程建筑的修建和使用对地质环境的影响和改变，预测这种变化的趋势和结果，从而不仅保证了工程建筑物的稳定和正常使用，同时要使地质环境向良好、平衡方向发展，而不致诱发新的地质灾害，使人类工程建设达到可持续发展的目标。

一般而言，常见的地质灾害主要有滑坡、崩塌、泥石流、水土流失、土地沙漠化等等。而这一系列的地质灾害对人类的生活带来了许多损失甚至灾难。据估计我国由地质灾害造成的损失占各种灾害总损失的的35%，每年因地质灾害产生的直接经济损失约200亿元。因而，加大对地质灾害的研究至关重要。

当然，土木工程地质学还介绍了第四纪地质、地下水、地下溶洞围岩稳定性分析、公路地质勘察方法、城市规划和建设工程地质勘察、