工程地质学基础ppt课件
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中国地质大学工程地质学基础精品PPT课件
早在十八世纪，人们从地震活 动与断层活动的关系渐渐意识 到断层的活动性特征，经过几 个世纪的研究，对活断层的特 征有了比较深入的认识。
• 活断层受控于板块构造
• 全球构造（板块构造）理论的基本点是， 全球划分为六个刚性的岩石圈板块。板块 在软流层之上漂移，不断地运动。
• 板块边界的作用力是中国 大陆新生代和现今构造变 形的主要动力源。
研究夷平面、阶地、水系、断崖、土层等，通过测量错 动量及相对年龄，可以计算出平均错动速率。
等级
错动速率 (㎜/a) 活动性
AA >10 极强
A
B
C
D
1－10 0.1－1 0.01－0.1 <0.01
强
弱
微
非活动
2、错动周期
断层两次错动之间的时间间隔定义为活断层错动周期R。 断层运动是地质体能量积累释放的结果，显然能量积累 要经历一个时期，积累的过程断层处于平静期（休眠期）， 释放的过程为活动期。断层表现为活动——平衡——再活动 的周期恢复。断层应变速率、锁固段深度等不同，表现了不 同的错动周期。对于粘滑型断层，一次错动对应的是一次地 震活动。
（3）沿该断裂发生过 蠕动或微震活动
活断层工程地质研究意义
• 活断层的活动可视为一类地质病害，可以 对建筑物产生破坏作用而致害。从这个意 义上讲，活断层的工程地质研究就是要研 究活断层与工程建筑的关系，评价其对建 筑物的破坏作用。
• 活断层错动变形对建筑物的直接破坏;活断 层对区域地质环境的影响，如地震、区域 地壳稳定、水库地震等。
二、活断层的活动方式
（1）粘滑型活断层 间歇性突然滑动，常伴有地震活动，也称为地震断层。 发生在强度较高的岩石中，断层带锁固能力强，危害大。 发震断裂特征：深断裂，裂谷，板块接触带。
• 活断层受控于板块构造
• 全球构造（板块构造）理论的基本点是， 全球划分为六个刚性的岩石圈板块。板块 在软流层之上漂移，不断地运动。
• 板块边界的作用力是中国 大陆新生代和现今构造变 形的主要动力源。
研究夷平面、阶地、水系、断崖、土层等，通过测量错 动量及相对年龄，可以计算出平均错动速率。
等级
错动速率 (㎜/a) 活动性
AA >10 极强
A
B
C
D
1－10 0.1－1 0.01－0.1 <0.01
强
弱
微
非活动
2、错动周期
断层两次错动之间的时间间隔定义为活断层错动周期R。 断层运动是地质体能量积累释放的结果，显然能量积累 要经历一个时期，积累的过程断层处于平静期（休眠期）， 释放的过程为活动期。断层表现为活动——平衡——再活动 的周期恢复。断层应变速率、锁固段深度等不同，表现了不 同的错动周期。对于粘滑型断层，一次错动对应的是一次地 震活动。
（3）沿该断裂发生过 蠕动或微震活动
活断层工程地质研究意义
• 活断层的活动可视为一类地质病害，可以 对建筑物产生破坏作用而致害。从这个意 义上讲，活断层的工程地质研究就是要研 究活断层与工程建筑的关系，评价其对建 筑物的破坏作用。
• 活断层错动变形对建筑物的直接破坏;活断 层对区域地质环境的影响，如地震、区域 地壳稳定、水库地震等。
二、活断层的活动方式
（1）粘滑型活断层 间歇性突然滑动，常伴有地震活动，也称为地震断层。 发生在强度较高的岩石中，断层带锁固能力强，危害大。 发震断裂特征：深断裂，裂谷，板块接触带。
地质学基础PPT课件全文
2024/8/31
8
第89页/共45页
第一节 地球概况
二、地球的物理性质
（一）地球的密度和重力
布格校正
2024/8/31
地壳均衡说
9
第第190页页/共/共4455页页
第一节 地球概况
二、地球的物理性质 （二）地磁
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10
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第一节 地球概况
二、地球的物理性质 （二）地磁
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26
第267页/共45页
第二节 地球的结构
二、地球的内部圈层 （一）地壳
2.地壳的厚度和结构
陆壳：约占地壳面积的 1/3多一点，陆壳具有 明显的双层 结构，即存 在上、下地壳。
洋壳：位于海洋之下， 约占地壳面积2/3少一 点，其上为 约4km厚的 海水，洋壳缺失上地壳
2024/8/31
第一节 地球概况 一、地球的形状和大小
大地水准体” （Geoid）
2024/8/31
1
第12页/共45页
第一节 地球概况 一、地球的形状和大小
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2
第23页/共45页
第一节 地球概况
一、地球的形状和大小
地球赤道半经（α）：6378137m 地球极半经（с）：6356752m
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用以计算岩石的年龄的公式为：
t＝ln(1＋D/N）/λ
λ为衰变常数；D为子体同位素含量；N为母体同位素含量。 目前用放射性同位素方法测得地球上最古老岩石的年龄为40－ 43亿年； 对来自外星球的陨石及月岩的测定，获得的最大年龄为45－ 47亿年。 据此，确定地球的年龄为至少有45亿年。
2024/8/31
工程地质学第1章 岩石及其工程地质性质PPT
• 〔5〕岩石的抗冻性
• 岩石空隙中有水存在时，水一结冰，体积 膨胀，就产生巨大的膨胀力，使岩石的构 造和联结受到破坏，假设岩石经反复循环 冻融，那么会导致其强度降低。岩石抵抗 冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。
• 一些常见岩石的物理性质的主要指标，见 表1.3。
• 〔1〕岩石的变形特性
应力-应变曲线
• 1.2 岩石的类型及其特征
• 〔1〕岩浆岩的矿物成分 • 〔2〕岩浆岩的构造与构造 • ①岩浆岩的构造 • 按结晶程度，岩浆岩的构造可分为： • a.全晶质构造〔crystalline〕 • b.非晶质构造〔glassy〕 • c.半晶质构造〔subcrystalline〕
• 按矿物颗粒大小，岩浆岩的构造可分为： • a．等粒构造〔equigranular〕
• 〔1〕变质岩的矿物成分 • 〔2〕变质岩的构造与构造 • ①变质岩的构造 • a.变晶构造〔crystalloblastic〕 • b.变余构造〔palimpsest〕 • ②变质岩的构造 • a.板状构造〔platy〕 • b.千枚状构造〔phyllitic〕 • c.片状构造〔schistose〕 • d.片麻状构造〔gneissic〕
• 可将岩石变形过程划分为4个阶段： • ①微裂隙压密阶段（图中的Oa段）
• ab段〕
• bc段〕
• c点以后〕
• 〔2〕岩石的强度
• 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强 度〔strength〕。岩石的强度单位用Pa表示。 岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石 受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形 式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强 度和抗剪强度等。
• ①珍珠光泽 • ②丝绢光泽
• ③油脂光泽 • ④蜡状光泽 • ⑤土状光泽 • 〔4〕矿物的解理与断口 • 矿物受力后沿一定方向规那么裂开的性质称
• 岩石空隙中有水存在时，水一结冰，体积 膨胀，就产生巨大的膨胀力，使岩石的构 造和联结受到破坏，假设岩石经反复循环 冻融，那么会导致其强度降低。岩石抵抗 冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。
• 一些常见岩石的物理性质的主要指标，见 表1.3。
• 〔1〕岩石的变形特性
应力-应变曲线
• 1.2 岩石的类型及其特征
• 〔1〕岩浆岩的矿物成分 • 〔2〕岩浆岩的构造与构造 • ①岩浆岩的构造 • 按结晶程度，岩浆岩的构造可分为： • a.全晶质构造〔crystalline〕 • b.非晶质构造〔glassy〕 • c.半晶质构造〔subcrystalline〕
• 按矿物颗粒大小，岩浆岩的构造可分为： • a．等粒构造〔equigranular〕
• 〔1〕变质岩的矿物成分 • 〔2〕变质岩的构造与构造 • ①变质岩的构造 • a.变晶构造〔crystalloblastic〕 • b.变余构造〔palimpsest〕 • ②变质岩的构造 • a.板状构造〔platy〕 • b.千枚状构造〔phyllitic〕 • c.片状构造〔schistose〕 • d.片麻状构造〔gneissic〕
• 可将岩石变形过程划分为4个阶段： • ①微裂隙压密阶段（图中的Oa段）
• ab段〕
• bc段〕
• c点以后〕
• 〔2〕岩石的强度
• 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强 度〔strength〕。岩石的强度单位用Pa表示。 岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石 受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形 式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强 度和抗剪强度等。
• ①珍珠光泽 • ②丝绢光泽
• ③油脂光泽 • ④蜡状光泽 • ⑤土状光泽 • 〔4〕矿物的解理与断口 • 矿物受力后沿一定方向规那么裂开的性质称
第一篇工程地质基础知识PPT课件
第14页/共54页
a点离填土面的深度z0常称为临界深度，在填土面无荷 载的条件下，可求得z0值，即：
a z0Ka 2c Ka 0
得
z0
2c Ka
第15页/共54页
如取单位墙长计算，则主动土压力为 ：
Ea
1 2
(H
z0
)
HKa 2c
Ka
将式（4－9）代入上式后得
Ea
1
2
H 2Ka
2cH
第39页/共54页
第40页/共54页
4—6 土坡稳定分析 一、土坡稳定分析
土坡的滑动——般系指土坡在一定范围内整 体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳 定性。土坡的失稳常常是在外界的不利因素影 响下触发和加剧的。
土坡的滑动原因： (1)土坡作用力发生变化：例如由于在坡顶堆
放材料或建造建筑物使坡顶受荷。或由于打桩 、车辆行驶、爆破、地震等引起的振动改变了 原来的平衡状态；
第31页/共54页
第32页/共54页
第33页/共54页
(二)悬臂式挡土墙 悬臂式挡土墙一般用钢筋混凝上建造，它由三
个悬臂板组成，即立臂，墙趾悬臂和墙踵悬臂，如 图4—20(b)所示。墙的稳定主要靠墙踵底板上的土 重，而墙体内的拉应力则由钢筋承担。 (三)扶壁式挡土墙
当墙后填土比较高时，为了增强悬臂式挡土墙 中立臂的抗弯性能，常沿墙的纵向每隔一定距离设 一道扶壁[图4—20(c)]，故称为扶壁式挡土墙。
第11页/共54页
1、无粘性土的主动土压力 无粘性土的主动土压力强度与z成正比，沿墙高 的压力分布为三角形，如图所示，如取单位墙长计算 ，则主动土压力为：
Ea
1
2
H 2Ka
Ea 通过三角形的形心，即作用在离墙底H／3处
a点离填土面的深度z0常称为临界深度，在填土面无荷 载的条件下，可求得z0值，即：
a z0Ka 2c Ka 0
得
z0
2c Ka
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如取单位墙长计算，则主动土压力为 ：
Ea
1 2
(H
z0
)
HKa 2c
Ka
将式（4－9）代入上式后得
Ea
1
2
H 2Ka
2cH
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4—6 土坡稳定分析 一、土坡稳定分析
土坡的滑动——般系指土坡在一定范围内整 体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳 定性。土坡的失稳常常是在外界的不利因素影 响下触发和加剧的。
土坡的滑动原因： (1)土坡作用力发生变化：例如由于在坡顶堆
放材料或建造建筑物使坡顶受荷。或由于打桩 、车辆行驶、爆破、地震等引起的振动改变了 原来的平衡状态；
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(二)悬臂式挡土墙 悬臂式挡土墙一般用钢筋混凝上建造，它由三
个悬臂板组成，即立臂，墙趾悬臂和墙踵悬臂，如 图4—20(b)所示。墙的稳定主要靠墙踵底板上的土 重，而墙体内的拉应力则由钢筋承担。 (三)扶壁式挡土墙
当墙后填土比较高时，为了增强悬臂式挡土墙 中立臂的抗弯性能，常沿墙的纵向每隔一定距离设 一道扶壁[图4—20(c)]，故称为扶壁式挡土墙。
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1、无粘性土的主动土压力 无粘性土的主动土压力强度与z成正比，沿墙高 的压力分布为三角形，如图所示，如取单位墙长计算 ，则主动土压力为：
Ea
1
2
H 2Ka
Ea 通过三角形的形心，即作用在离墙底H／3处
工程地质学 ppt课件
指岩层倾角为0°的岩层。绝对水平的岩层很少见， 习惯上将倾角小于5°的岩层都称为水平岩层，又称水 平构造。
岩层沉积之初顶面总是保持水平的，所以水平岩层一 般出现在构造运动轻微的地区或大范围内均匀抬升、下 降的地区，一般分布在平原、高原或盆地中部。
水平岩层中新岩层总是位于老岩层之上，当岩层受切 割时，老岩层出露在河谷低洼区，新岩层出露于高岗上 。岩层顶面在上，底面在下。在同一高程的不同地点， 出露的是同一岩层 。
图中1，2，3，4表示从老到新的地层
ppt课件
30
B
地层相对年代的确定（地层层序倒转时）
A—原始褶皱时的地层p；pt课B件—遭受剥蚀后的地层。
31
二、古生物法（生物演化律）
生物演化是由简单到复杂，由低级到高级，生物 种属由少到多，而且这种演化和发展是不可逆的。
可依据岩石中的化石种属来确定岩石的新老关系 。化石结构越简单，地层时代越老，化石结构越 复杂，地层时代越新。如寒武纪的三叶虫、奥陶 纪的珠角石、志留纪的笔石、泥盆纪的石燕、二 迭纪的大羽羊齿、侏罗纪的恐龙等。
段：段为组的组成部分，由同一岩性特征构成。组 不一定都划分出段。 层：指段中具有显著特征，可区别于相邻岩层的单 层或复层。
ppt课件
52
第四节 褶皱构造
1、基本概念 2、褶曲要素 3、褶曲的分类 4、褶皱岩层的分布与判别 5、褶皱构造的类型
ppt课件
53
1、基本概念 褶皱构造：在构造运动作用下岩层在未丧失连续
ppt课件
50
ppt课件
51
我国在区域地质调查中常采用多重地层划分原则 ，即除上述地层单位外，主要使用岩石地层单位。 岩石地层单位是以岩石学特征及其相对应的地层位 置为基础的地层单位。 群：包括两个以上的组。群以重大沉积间断或不整 合界面划分。
岩层沉积之初顶面总是保持水平的，所以水平岩层一 般出现在构造运动轻微的地区或大范围内均匀抬升、下 降的地区，一般分布在平原、高原或盆地中部。
水平岩层中新岩层总是位于老岩层之上，当岩层受切 割时，老岩层出露在河谷低洼区，新岩层出露于高岗上 。岩层顶面在上，底面在下。在同一高程的不同地点， 出露的是同一岩层 。
图中1，2，3，4表示从老到新的地层
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30
B
地层相对年代的确定（地层层序倒转时）
A—原始褶皱时的地层p；pt课B件—遭受剥蚀后的地层。
31
二、古生物法（生物演化律）
生物演化是由简单到复杂，由低级到高级，生物 种属由少到多，而且这种演化和发展是不可逆的。
可依据岩石中的化石种属来确定岩石的新老关系 。化石结构越简单，地层时代越老，化石结构越 复杂，地层时代越新。如寒武纪的三叶虫、奥陶 纪的珠角石、志留纪的笔石、泥盆纪的石燕、二 迭纪的大羽羊齿、侏罗纪的恐龙等。
段：段为组的组成部分，由同一岩性特征构成。组 不一定都划分出段。 层：指段中具有显著特征，可区别于相邻岩层的单 层或复层。
ppt课件
52
第四节 褶皱构造
1、基本概念 2、褶曲要素 3、褶曲的分类 4、褶皱岩层的分布与判别 5、褶皱构造的类型
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53
1、基本概念 褶皱构造：在构造运动作用下岩层在未丧失连续
ppt课件
50
ppt课件
51
我国在区域地质调查中常采用多重地层划分原则 ，即除上述地层单位外，主要使用岩石地层单位。 岩石地层单位是以岩石学特征及其相对应的地层位 置为基础的地层单位。 群：包括两个以上的组。群以重大沉积间断或不整 合界面划分。
03941_《工程地质学》ppt课件
11
地质构造类型及特征
褶皱构造
岩层在地质作用下形成的波状弯 曲，包括背斜和向斜两种基本形
态。
2024/1/24
断裂构造
岩石受力发生破裂，两侧岩块沿破 裂面发生明显位移的构造，包括断 层和节理。
岩浆岩构造
由岩浆冷凝形成的岩石，常具有特 殊的结构和构造，如喷出岩的气孔 和杏仁构造。
12
地质构造对工程稳定性的影响
水文地质物探
利用地球物理勘探方法，探测 地下水的分布、埋藏条件等。
18
05
不良地质现象及防治措 施
2024/1/24
19
滑坡、崩塌、泥石流等灾害现象
2024/1/24
滑坡
滑坡是指斜坡上的土体或岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响， 在重力作用下，沿着一定的软弱面或软弱带，整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。
2024/1/24
21
不良地质现象的防治措施
滑坡防治措施
消除或减轻水的危害，改变滑坡体外形，设置抗滑建筑物。
崩塌防治措施
遮挡斜坡上部的崩塌物，修建支挡墙或支挡桩等。
2024/1/24
泥石流防治措施
生物措施，林业措施是防治水土流失的根本措施之一；工程措施，主要是修建拦挡坝，用以控制泥石流
的固体物质和暴雨、洪水径流，削弱泥石流的流量、下泄量和能量，以减少泥石流对下游建筑工程的冲
《工程地质学》ppt课 件
2024/1/24
1
目录
• 工程地质学概述 • 岩石与土的物理性质 • 地质构造与工程稳定性 • 水文地质条件与工程问题 • 不良地质现象及防治措施 • 工程地质勘察方法与技术
2024/1/24
2
工程地质学基础ppt课件
裂隙水
赋存于岩石裂隙中的地下水，其运动 受裂隙发育程度控制。
承压水
充满于两个隔水层之间的含水层中的 地下水，具有承压性质，可以沿隔水 层顶面倾斜方向流动。
岩溶水
赋存于可溶性岩石的溶蚀裂隙和溶洞 中的地下水，水量丰富，运动复杂。
地下水运动规律
渗流定律
描述地下水在孔隙介质中 的渗流规律，包括达西定 律和非达西定律。
地下水流网
表示地下水流动路径的图 形，由等水位线和流线组 成。
地下水流速
单位时间内地下水流动的 距离，与渗透系数、水力 梯度等因素有关。
水文地质条件对工程影响
01
02
03
04
工程选址
水文地质条件直接影响工程选 址，如避开活动断裂、岩溶发
育区等。
工程设计
根据水文地质条件进行工程设 计，如基础埋深、地下室防水
环境科学是研究人类活动与环境相互关系 的科学，工程地质学在工程建设对环境的 影响及环境保护方面与环境科学有交叉。
02
岩石与土体性质
岩石类型及特征
岩浆岩
由岩浆冷却凝固形成，包括深成岩、 浅成岩和喷出岩。具有结晶结构，常 见矿物有石英、长石、云母等。
沉积岩
变质岩
由已形成的岩石在高温、高压环境下 发生变质作用形成。具有片理构造， 常见岩石有大理岩、石英岩、片麻岩 等。
工程地质学研究内容
岩石与土的物理力学性质
研究岩石与土的成因、结构、物理力 学性质及其在工程中的行为。
地质构造与地壳稳定性
研究区域地质构造、地壳稳定性及其 对工程建设的影响。
水文地质条件
研究地下水的分布、运动规律及其对 工程建设的影响。
岩土工程地质问题
研究各类工程建设中遇到的岩土工程 地质问题，如地基承载力、边坡稳定 性、隧道围岩稳定性等。
赋存于岩石裂隙中的地下水，其运动 受裂隙发育程度控制。
承压水
充满于两个隔水层之间的含水层中的 地下水，具有承压性质，可以沿隔水 层顶面倾斜方向流动。
岩溶水
赋存于可溶性岩石的溶蚀裂隙和溶洞 中的地下水，水量丰富，运动复杂。
地下水运动规律
渗流定律
描述地下水在孔隙介质中 的渗流规律，包括达西定 律和非达西定律。
地下水流网
表示地下水流动路径的图 形，由等水位线和流线组 成。
地下水流速
单位时间内地下水流动的 距离，与渗透系数、水力 梯度等因素有关。
水文地质条件对工程影响
01
02
03
04
工程选址
水文地质条件直接影响工程选 址，如避开活动断裂、岩溶发
育区等。
工程设计
根据水文地质条件进行工程设 计，如基础埋深、地下室防水
环境科学是研究人类活动与环境相互关系 的科学，工程地质学在工程建设对环境的 影响及环境保护方面与环境科学有交叉。
02
岩石与土体性质
岩石类型及特征
岩浆岩
由岩浆冷却凝固形成，包括深成岩、 浅成岩和喷出岩。具有结晶结构，常 见矿物有石英、长石、云母等。
沉积岩
变质岩
由已形成的岩石在高温、高压环境下 发生变质作用形成。具有片理构造， 常见岩石有大理岩、石英岩、片麻岩 等。
工程地质学研究内容
岩石与土的物理力学性质
研究岩石与土的成因、结构、物理力 学性质及其在工程中的行为。
地质构造与地壳稳定性
研究区域地质构造、地壳稳定性及其 对工程建设的影响。
水文地质条件
研究地下水的分布、运动规律及其对 工程建设的影响。
岩土工程地质问题
研究各类工程建设中遇到的岩土工程 地质问题，如地基承载力、边坡稳定 性、隧道围岩稳定性等。
工程地质学基础》ppt课件讲义
D．区域稳定性问题：地震、震陷和液化以及活断层对工 程稳定性的影响，自1976年唐山地震后越来越引起岩土工程界 的注意；对于大型水电工程、地下工程以及建筑群密布的城市 地区，区域稳定性问题应该是需要首先论证的问题。
1.3 工程地质在岩土工程中的应用
1.3.1 基本概念 （1）建筑物：其含义广泛，可分为房屋建筑和构筑物两大类， 住宅和公用建筑称为建筑物，而为专门生产工艺使用的建筑物，如 发电站、水塔、车间、桥梁、烟囱等称为构筑物。 （2）建筑场地：指工程建设所直接占有并直接使用的有限面积 的土地，大体相当于厂区、居民点和自然村的区域范围的建筑物所 在地；从工程勘察角度分析，场地的概念不仅代表着所划定的土地 范围，还应涉及建筑物所处的工程地质环境与岩土体的稳定问题。 （3）建筑物地基：指在土和岩层中修建建筑物，承受建筑物全 部重量的那部分土和岩层；建筑物的基础是其下部的组成部分，又 称做下部结构；基础承受整个建筑物的重量并将它们传递给地基； 地基又分成持力层与下卧层两部分，直接与基础接触的土层叫持力 层，持力层下部的土层叫下卧层。 （4）天然地基：指未经加固处理、直接支承基础的地基。 （5）软弱地基：指主要由淤泥、淤泥质土、松散的砂土、冲填 土、杂填土或其他高压缩性土层所构成的地基。
1.1 地质学与工程地质学
1.1.1 地质学
地质学是一门关于地球的科学，它研究的对象主要是固体地球 的上层，主要有以下方面内容：
（1）研究组成地球的物质：矿物学、岩石学、地球化学等分支 学科；
（2）阐明地壳及地球的构造特征：即研究岩石或岩石组合的空 间分布，如构造地质学、区域地质学、地球物理学等分支学科；
（6）人工地基：若地基土层较软弱，建筑物的荷重又较大，地 基承载力和变形都不能满足设计要求时，需对地基进行人工加固处 理，这种地基称为人工地基。
1.3 工程地质在岩土工程中的应用
1.3.1 基本概念 （1）建筑物：其含义广泛，可分为房屋建筑和构筑物两大类， 住宅和公用建筑称为建筑物，而为专门生产工艺使用的建筑物，如 发电站、水塔、车间、桥梁、烟囱等称为构筑物。 （2）建筑场地：指工程建设所直接占有并直接使用的有限面积 的土地，大体相当于厂区、居民点和自然村的区域范围的建筑物所 在地；从工程勘察角度分析，场地的概念不仅代表着所划定的土地 范围，还应涉及建筑物所处的工程地质环境与岩土体的稳定问题。 （3）建筑物地基：指在土和岩层中修建建筑物，承受建筑物全 部重量的那部分土和岩层；建筑物的基础是其下部的组成部分，又 称做下部结构；基础承受整个建筑物的重量并将它们传递给地基； 地基又分成持力层与下卧层两部分，直接与基础接触的土层叫持力 层，持力层下部的土层叫下卧层。 （4）天然地基：指未经加固处理、直接支承基础的地基。 （5）软弱地基：指主要由淤泥、淤泥质土、松散的砂土、冲填 土、杂填土或其他高压缩性土层所构成的地基。
1.1 地质学与工程地质学
1.1.1 地质学
地质学是一门关于地球的科学，它研究的对象主要是固体地球 的上层，主要有以下方面内容：
（1）研究组成地球的物质：矿物学、岩石学、地球化学等分支 学科；
（2）阐明地壳及地球的构造特征：即研究岩石或岩石组合的空 间分布，如构造地质学、区域地质学、地球物理学等分支学科；
（6）人工地基：若地基土层较软弱，建筑物的荷重又较大，地 基承载力和变形都不能满足设计要求时，需对地基进行人工加固处 理，这种地基称为人工地基。
工程地质-课件
• ②砂质结构 碎屑粒径介于2~0.05 mm之间。 • ③粉砂质结构：碎屑粒径介于0.05~0.005 mm。 • 按胶结物的成分，可分为： • ①硅质胶结
• ②铁质胶结
• ③钙质胶结
• ④泥质胶结
• （2）泥质结构 • （3）结晶结构 • （4）生物结构 • 2.沉积岩的构造 • 沉积岩的构造是指其组成部分的空间分布及其相互
•
•
图1-9岩层的几种形态
• （a） 正常层；（b） 夹层；（c） 变薄；（d） 尖灭；（e） 透镜体
• 在沉积岩中还可看到化石
• 沉积岩的层理构造、层面特征和含有化石是沉积岩 在构造上区别于岩浆岩的重要特征。
• （三）沉积岩的分类及常见的沉积岩
• 三、变质岩
• 变质岩的成因
• 地壳中的原岩受到温度、压力及化学活动性流体 的影响，在固体状态下发生剧烈变化后形成的新 的岩石称变质岩（如图1-10所示）。
• 按其成因可将地壳的岩石分为三大类：岩浆岩、沉 积岩和变质岩。
• 一、岩浆岩（火成岩）
• 岩浆岩是由岩浆冷凝形成的岩石 。 （见下页图）
• 依冷凝成岩浆岩的地质环境的不同，将岩浆岩分三 大类：
• （1）深成岩： • （2）浅成岩：
• （3）喷出岩：
• 岩浆岩的产状可以反映岩体空间位置与围岩 的相互关系及其形态特征。岩浆岩产状大致 有下列几种（如图1-4所示）。
• 工程活动也会以各种方式影响地质环境。如房屋 引起地基土的压密沉降，桥梁使局部河段冲刷淤积 发生变化等。在城市过量抽取地下水，可能导致大 规模的地面沉降。
• 三、工程地质学的研究方法
• 1.地质法：
• 2.试验方法：
• 3.计算方法：
第一章 造岩矿物与岩石
• ②铁质胶结
• ③钙质胶结
• ④泥质胶结
• （2）泥质结构 • （3）结晶结构 • （4）生物结构 • 2.沉积岩的构造 • 沉积岩的构造是指其组成部分的空间分布及其相互
•
•
图1-9岩层的几种形态
• （a） 正常层；（b） 夹层；（c） 变薄；（d） 尖灭；（e） 透镜体
• 在沉积岩中还可看到化石
• 沉积岩的层理构造、层面特征和含有化石是沉积岩 在构造上区别于岩浆岩的重要特征。
• （三）沉积岩的分类及常见的沉积岩
• 三、变质岩
• 变质岩的成因
• 地壳中的原岩受到温度、压力及化学活动性流体 的影响，在固体状态下发生剧烈变化后形成的新 的岩石称变质岩（如图1-10所示）。
• 按其成因可将地壳的岩石分为三大类：岩浆岩、沉 积岩和变质岩。
• 一、岩浆岩（火成岩）
• 岩浆岩是由岩浆冷凝形成的岩石 。 （见下页图）
• 依冷凝成岩浆岩的地质环境的不同，将岩浆岩分三 大类：
• （1）深成岩： • （2）浅成岩：
• （3）喷出岩：
• 岩浆岩的产状可以反映岩体空间位置与围岩 的相互关系及其形态特征。岩浆岩产状大致 有下列几种（如图1-4所示）。
• 工程活动也会以各种方式影响地质环境。如房屋 引起地基土的压密沉降，桥梁使局部河段冲刷淤积 发生变化等。在城市过量抽取地下水，可能导致大 规模的地面沉降。
• 三、工程地质学的研究方法
• 1.地质法：
• 2.试验方法：
• 3.计算方法：
第一章 造岩矿物与岩石
工程地质基础知识PPT课件
工程地质概论202010336电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义2以标准贯入试验锤击数n评价砂土的密实度工程地质概论202010337电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义3以野外鉴别的方法评价碎石的密实度工程地质概论202010338电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义第四节粘性土的物理特征一粘性土的界限含水量粘性土由于其含水量的不同而分别处于固态半固态可塑状态及流动状态粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量叫做界限含水量
土的三相草图（见下图）。 一、土的物理性质指标的定义 （一）基本物理指标
2020/11/7
18
工程地质概论
s W Ws s W a V
2020/11/7
19
工程地质概论
1、土粒比重(土粒相对密度) d s
土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比，称 为土粒比重(无量纲)，即：
s
ds
ms Vs
1
w1
称为土的饱和度，以百分率计，即：
Sr
Vw Vv
100%
2020/11/7
27
工程地质概论
8、土的重度（四个） 在实际应用中，经常采用土的容重，即土
的重力密度，其数值上等于相应土密度与重 力加速度的乘积，分为四个：
天然容重γ： g
干容重γd： d dg
饱和容重γsat： sat sag t
有效容重γˊ：'s at w
自由水按其移动所受作用力的不同，可以分 为重力水和毛细水。
土的三相草图（见下图）。 一、土的物理性质指标的定义 （一）基本物理指标
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工程地质概论
s W Ws s W a V
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工程地质概论
1、土粒比重(土粒相对密度) d s
土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比，称 为土粒比重(无量纲)，即：
s
ds
ms Vs
1
w1
称为土的饱和度，以百分率计，即：
Sr
Vw Vv
100%
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工程地质概论
8、土的重度（四个） 在实际应用中，经常采用土的容重，即土
的重力密度，其数值上等于相应土密度与重 力加速度的乘积，分为四个：
天然容重γ： g
干容重γd： d dg
饱和容重γsat： sat sag t
有效容重γˊ：'s at w
自由水按其移动所受作用力的不同，可以分 为重力水和毛细水。
工程地质学课件PPT
2、力学强度降低，压缩性变大。
12
风化壳垂直剖面
岩石风化后的产物在地 表形成的个不连续的岩土层 称为风化壳(crust of weathering).
土壤 残积层
半风化 岩石
基岩
13
岩石风化程度划分：
岩土工程勘察规范（GB 50021—2001） 和《 建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）的 划分方案：全、强、中、微、未风化带.
时间增长强度能部分恢复的性能。
51
52
膨胀土(expansive soil)：
是种富含亲水性黏土矿 物,且随含水量的增减体积 发生显著胀缩变形的硬塑性 黏土.
分布：
全国。云南、广西、贵州、 湖北最具代表性。一般位于 山前丘陵地区或河谷高阶地 上。
图 3-27 因外墙基土收缩、基础 向外扭转,墙体呈水平裂缝
洪积层外围的细碎屑沉积地段， 在沉积过程中受到周期性的干燥， 粘土颗粒凝聚并析出可溶岩时， 则洪积层结构较牢固承载力比较 高。上述两地段之间过度地带， 由于经常有地下水溢出，土质弱， 承载力低，作为建筑物地基时应 慎重对待。
山前洪积扇剖面图
4
26
河流侵蚀作用方式：以机械磨蚀为主, 化学蚀为辅.
河流侵蚀作用方向： 下蚀
4
第节 风化作用及残积土
风化作用(weathering)：在地表条件下,自然界的岩
石受大气、水、生物等因素影响，在原地发生机械崩解 或化学分解，形成松散堆积物的过程.
风化类型：
物理风化 化学风化 生物风化
5
物理风化 (physical weathering)
• 温差风化
球状风化图解
6
摄于三峡工程工区
46
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风化壳垂直剖面
岩石风化后的产物在地 表形成的个不连续的岩土层 称为风化壳(crust of weathering).
土壤 残积层
半风化 岩石
基岩
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岩石风化程度划分：
岩土工程勘察规范（GB 50021—2001） 和《 建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）的 划分方案：全、强、中、微、未风化带.
时间增长强度能部分恢复的性能。
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膨胀土(expansive soil)：
是种富含亲水性黏土矿 物,且随含水量的增减体积 发生显著胀缩变形的硬塑性 黏土.
分布：
全国。云南、广西、贵州、 湖北最具代表性。一般位于 山前丘陵地区或河谷高阶地 上。
图 3-27 因外墙基土收缩、基础 向外扭转,墙体呈水平裂缝
洪积层外围的细碎屑沉积地段， 在沉积过程中受到周期性的干燥， 粘土颗粒凝聚并析出可溶岩时， 则洪积层结构较牢固承载力比较 高。上述两地段之间过度地带， 由于经常有地下水溢出，土质弱， 承载力低，作为建筑物地基时应 慎重对待。
山前洪积扇剖面图
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河流侵蚀作用方式：以机械磨蚀为主, 化学蚀为辅.
河流侵蚀作用方向： 下蚀
4
第节 风化作用及残积土
风化作用(weathering)：在地表条件下,自然界的岩
石受大气、水、生物等因素影响，在原地发生机械崩解 或化学分解，形成松散堆积物的过程.
风化类型：
物理风化 化学风化 生物风化
5
物理风化 (physical weathering)
• 温差风化
球状风化图解
6
摄于三峡工程工区
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E．地形地貌：地形是指地表高低起伏状况、山坡陡缓程度与 沟谷宽窄及形态特征等，地貌则说明地形形成的原因、过程和时代； 平原区、丘陵区和山岳地区的地形起伏、土层厚薄和基岩出露情况、 地下水埋藏特征和地表地质作用现象都具有不同的特征，这些因素 都直接影响到建筑场地和线路的选择。
1.2.2 工程地质问题 已有的工程地质条件在工程建筑和运行期间会产生一些新的变 化和发展，构成威胁影响工程建筑安全的地质问题称为工程地质问 题。主要的工程地质问题包括：
1.1 地质学与工程地质学
1.1.1 地质学
地质学是一门关于地球的科学，它研究的对象主要是固体地球 的上层，主要有以下方面内容：
（1）研究组成地球的物质：矿物学、岩石学、地球化学等分支 学科；
（2）阐明地壳及地球的构造特征：即研究岩石或岩石组合的空 间分布，如构造地质学、区域地质学、地球物理学等分支学科；
综合应用上述定性分析和定量分析方法，才能取得可靠的结论， 并对可能发生的工程地质问题制定出合理的防治对策。
1.2 工程地质条件与工程地质问题
1.2.1 工程地质条件 工程地质条件是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综 合，这些因素包括： A．地层岩性：是最基本的工程地质因素，包括它们的成因、 时代、岩性、产状、成岩作用特点、变质程度、风化特征、软弱 夹层和接触带以及物理力学性质等； B．地质构造：工程地质工作研究的基本对象，包括褶皱、断 层、节理构造的分布和特征；地质构造，特别是形成时代新、规 模大的优势断裂，对地震等灾害具有控制作用，因而对建筑物的 安全稳定、沉降变形等具有重要意义；
（3）工程地质学的研究方法 工程地质学的研究对象是复杂的地质体，所以其研究方法应是
地质分析法与力学分析法、工程类比法与实验法等的密切结合，即 通常所说的定性分析与定量分析相结合的综合研究方法。
要查明建筑区工程地质条件的形成和发展，以及它在工程建筑
物作用下的发展变化，首先必须以地质学和自然历史的观点分析研 究周围其它自然因素和条件，了解在历史过程中对它的影响和制约 程度，从而才有可能认识它形成的原因和预测其发展趋势和变化， 这就是地质分析法。在阐明主要工程地质问题形成机制的基础上， 建立模型进行计算和预测，例如地基稳定性分析，地面沉降量计算， 地震液化可能性计算等，这就属于力学分析法。当地质条件十分复 杂时，可根据条件类似地区已有资料对研究区的问题进行定量预测， 即采用类比法进行评价。采用定量分析方法论证地质问题时都需要 采用实验测试方法，即通过室内或野外现场试验，取得所需要的岩 土的物理性质、水理性质、力学性质数据，通过长期观测地质现象 的发展速度也是常用的试验方法。
1.1.2 工程地质学（Engineering geology） 工程地质学是地质学的重要分支学科，是把地质学原理应用于
工程实际的一门学问，它研究岩土工程中的地质问题，即在工程 建筑设计、施工和运营的实施过程中合理地处理和正确地使用自 然地质条件和改造不良地质条件。
（1）工程地质学的发展 工程地质学在经济建设和国防建设中应用非常广泛，早在20世 纪30年代就获得迅速发展，并成为一门独立的学科。我国工程地 质学的发展，建立了具有我国特色的学科体系。 随着生产的发展和研究的深入，形成一些新的分支学科，如环境 工程地质、海洋工程地质与地震工程地质等。人类工程活动作为 环境演化的积极而活动的因素及工程和环境的密切关联性已成为 当今研究的重要方向。
C．水文地质条件：重要的工程地质因素，包括地下水的成因、 埋藏、分布、动态和化学成分等；
D．地表地质作用：是现代地表地质作用的反映，与建筑区地 形、气候、岩性、构造、地下水和地表水作用密切相关，主要包括 滑坡、崩塌、岩溶、泥石流、风沙移动、河流冲刷与沉积等等，对 评价建筑物的稳定性和预测工程地质条件的变化意义重大；
A．地基稳定性问题：是工业与民用建筑工程常遇到的主要工 程地质问题，它包括强度和变形两个方面，另外岩溶、土洞等不良 地质作用和现象都会影响地基稳定，铁路、公路等工程建筑则会遇 到路基稳定性问题；
B．斜坡稳定性问题：自然界的天然斜坡是经受长期地表地质 作用达到相对协调平衡的产物，人类工程活动尤其是道路工程需开 挖和填筑人工边坡(路堑、路堤、堤坝、基坑等)，斜坡稳定对防止 地质灾害发生及保证地基稳定十分重要；斜坡地层岩性、地质构造 特征是影响其稳定性的物质基础，风化作用、地应力、地震、地表 水和地下水等对斜坡软弱结构面的作用往往破坏斜坡稳定，而地形 地貌和气候条件是影响其稳定的重要因素；
（3）研究地球的历史以及栖居在地质时期的生物及其演变：如 古生物学、地史学、岩相古地理学等；
（4）地质学的研究方法与手段，如同位素地质学、数学地质学 及遥感地质学等；
（5）研究应用地质学以解决资源探寻、环境地质分析和工程防 灾问题：主要有两方面，一是以地质学理论和方法指导人们寻找各 种矿产资源，如矿床学、煤田地质学、石油地质学等；二是运用地 质学理论和方法研究地质环境，查明地质灾害的规律和防治对策， 以确保工程建设安全、经济和正常运行。
（2）工程地质学的主要任务 工程地质研究的基本任务，可归结为三方面： A．区域稳定性研究与评价，是指由内力地质作用引起的断裂
活动，地震对工程建设地区稳定性的影响； B．地基稳定性研究与评价，是指地基的牢固、坚实性； C．环境影响评价，是指人类工程活动对环境造成的影响。
工程地质学的具体任务是： A．评价工程地质条件，阐明地上和地下建筑工程兴建和运行 的有利和不利因素，选定建筑场地和适宜的建筑型式，保证规划、 设计、施工、使用、维修顺利进行； B．从地质条件与工程建筑相互作用的角度出发，论证和预测 有关工程地质问题发生的可能性、发生的规模和发展趋势； C．提出及建议改善、防治或利用有关工程地质条件的措施、 加固岩土体和防治地下水的方案； D．研究岩体、土体分类和分区及区域性特点； E．研究人类工程活动与地质环境之间的相互作用与影响。
绪论
地球是太阳系族中的一个行星，地球体的表 层，即地壳，是各种地质作用进行的场所，是人 类赖以生活和活动的场所，一切工程建(构)筑物 都建筑在地壳上,同时，也是建筑材料和矿产资源 的主要来源地。因此，地壳是地球科学研究的主 要对象，构成人类生存和工程建筑的环境和物质 基础。我们这些未来的工程师有必要了解和掌握 这方面的有关知识。
1.2.2 工程地质问题 已有的工程地质条件在工程建筑和运行期间会产生一些新的变 化和发展，构成威胁影响工程建筑安全的地质问题称为工程地质问 题。主要的工程地质问题包括：
1.1 地质学与工程地质学
1.1.1 地质学
地质学是一门关于地球的科学，它研究的对象主要是固体地球 的上层，主要有以下方面内容：
（1）研究组成地球的物质：矿物学、岩石学、地球化学等分支 学科；
（2）阐明地壳及地球的构造特征：即研究岩石或岩石组合的空 间分布，如构造地质学、区域地质学、地球物理学等分支学科；
综合应用上述定性分析和定量分析方法，才能取得可靠的结论， 并对可能发生的工程地质问题制定出合理的防治对策。
1.2 工程地质条件与工程地质问题
1.2.1 工程地质条件 工程地质条件是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综 合，这些因素包括： A．地层岩性：是最基本的工程地质因素，包括它们的成因、 时代、岩性、产状、成岩作用特点、变质程度、风化特征、软弱 夹层和接触带以及物理力学性质等； B．地质构造：工程地质工作研究的基本对象，包括褶皱、断 层、节理构造的分布和特征；地质构造，特别是形成时代新、规 模大的优势断裂，对地震等灾害具有控制作用，因而对建筑物的 安全稳定、沉降变形等具有重要意义；
（3）工程地质学的研究方法 工程地质学的研究对象是复杂的地质体，所以其研究方法应是
地质分析法与力学分析法、工程类比法与实验法等的密切结合，即 通常所说的定性分析与定量分析相结合的综合研究方法。
要查明建筑区工程地质条件的形成和发展，以及它在工程建筑
物作用下的发展变化，首先必须以地质学和自然历史的观点分析研 究周围其它自然因素和条件，了解在历史过程中对它的影响和制约 程度，从而才有可能认识它形成的原因和预测其发展趋势和变化， 这就是地质分析法。在阐明主要工程地质问题形成机制的基础上， 建立模型进行计算和预测，例如地基稳定性分析，地面沉降量计算， 地震液化可能性计算等，这就属于力学分析法。当地质条件十分复 杂时，可根据条件类似地区已有资料对研究区的问题进行定量预测， 即采用类比法进行评价。采用定量分析方法论证地质问题时都需要 采用实验测试方法，即通过室内或野外现场试验，取得所需要的岩 土的物理性质、水理性质、力学性质数据，通过长期观测地质现象 的发展速度也是常用的试验方法。
1.1.2 工程地质学（Engineering geology） 工程地质学是地质学的重要分支学科，是把地质学原理应用于
工程实际的一门学问，它研究岩土工程中的地质问题，即在工程 建筑设计、施工和运营的实施过程中合理地处理和正确地使用自 然地质条件和改造不良地质条件。
（1）工程地质学的发展 工程地质学在经济建设和国防建设中应用非常广泛，早在20世 纪30年代就获得迅速发展，并成为一门独立的学科。我国工程地 质学的发展，建立了具有我国特色的学科体系。 随着生产的发展和研究的深入，形成一些新的分支学科，如环境 工程地质、海洋工程地质与地震工程地质等。人类工程活动作为 环境演化的积极而活动的因素及工程和环境的密切关联性已成为 当今研究的重要方向。
C．水文地质条件：重要的工程地质因素，包括地下水的成因、 埋藏、分布、动态和化学成分等；
D．地表地质作用：是现代地表地质作用的反映，与建筑区地 形、气候、岩性、构造、地下水和地表水作用密切相关，主要包括 滑坡、崩塌、岩溶、泥石流、风沙移动、河流冲刷与沉积等等，对 评价建筑物的稳定性和预测工程地质条件的变化意义重大；
A．地基稳定性问题：是工业与民用建筑工程常遇到的主要工 程地质问题，它包括强度和变形两个方面，另外岩溶、土洞等不良 地质作用和现象都会影响地基稳定，铁路、公路等工程建筑则会遇 到路基稳定性问题；
B．斜坡稳定性问题：自然界的天然斜坡是经受长期地表地质 作用达到相对协调平衡的产物，人类工程活动尤其是道路工程需开 挖和填筑人工边坡(路堑、路堤、堤坝、基坑等)，斜坡稳定对防止 地质灾害发生及保证地基稳定十分重要；斜坡地层岩性、地质构造 特征是影响其稳定性的物质基础，风化作用、地应力、地震、地表 水和地下水等对斜坡软弱结构面的作用往往破坏斜坡稳定，而地形 地貌和气候条件是影响其稳定的重要因素；
（3）研究地球的历史以及栖居在地质时期的生物及其演变：如 古生物学、地史学、岩相古地理学等；
（4）地质学的研究方法与手段，如同位素地质学、数学地质学 及遥感地质学等；
（5）研究应用地质学以解决资源探寻、环境地质分析和工程防 灾问题：主要有两方面，一是以地质学理论和方法指导人们寻找各 种矿产资源，如矿床学、煤田地质学、石油地质学等；二是运用地 质学理论和方法研究地质环境，查明地质灾害的规律和防治对策， 以确保工程建设安全、经济和正常运行。
（2）工程地质学的主要任务 工程地质研究的基本任务，可归结为三方面： A．区域稳定性研究与评价，是指由内力地质作用引起的断裂
活动，地震对工程建设地区稳定性的影响； B．地基稳定性研究与评价，是指地基的牢固、坚实性； C．环境影响评价，是指人类工程活动对环境造成的影响。
工程地质学的具体任务是： A．评价工程地质条件，阐明地上和地下建筑工程兴建和运行 的有利和不利因素，选定建筑场地和适宜的建筑型式，保证规划、 设计、施工、使用、维修顺利进行； B．从地质条件与工程建筑相互作用的角度出发，论证和预测 有关工程地质问题发生的可能性、发生的规模和发展趋势； C．提出及建议改善、防治或利用有关工程地质条件的措施、 加固岩土体和防治地下水的方案； D．研究岩体、土体分类和分区及区域性特点； E．研究人类工程活动与地质环境之间的相互作用与影响。
绪论
地球是太阳系族中的一个行星，地球体的表 层，即地壳，是各种地质作用进行的场所，是人 类赖以生活和活动的场所，一切工程建(构)筑物 都建筑在地壳上,同时，也是建筑材料和矿产资源 的主要来源地。因此，地壳是地球科学研究的主 要对象，构成人类生存和工程建筑的环境和物质 基础。我们这些未来的工程师有必要了解和掌握 这方面的有关知识。