001工程地质学-绪论001

势，对由此引起的工程地质问题进行评价、防治和改造 分支学科：工程动力地质学
❖工程地质勘察理论和技术方法的研究 研究勘察方法的选择、工作的布置原则、工作量的分配，勘察
技术、方法理论的改进。相关规范、手册为指南。 分支学科：工程地质勘察 、岩土工程勘察。
❖区域工程地质研究 为工程规划和选址提供地质依据，进行工程地质区划 分支学科：区域工程地质学
❖环境工程地质研究 研究人类工程活动和地质环境之间的联结模式，科学预测人类活
动对地质环境的影响 分支学科：环境工程地质学
工程地质学研究的基本任务：
①区域稳定性研究与评价； ②地基稳定性研究与评价； ③环境影响评价。
工程地质学具体任务：
①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，选定合理的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；
比萨斜塔 ——地基不均匀沉降
1173年动工修建，当塔 修建至24m高时发生倾斜， 一百年后续建该塔至塔顶， 建成后塔高54.5m。目前塔 北侧沉降一米多，南侧沉降 近三米，塔顶偏离中心线约 5.54m（倾斜约5.8o）。
圣母教堂
因不均匀下沉 使其发生严重倾斜， 并成为危房
这两个筒仓是农
场用来储存饲料的， 建于加拿大红河谷的
工程地质学研究内容
工程地质学
（
工 程 岩 土 学
工 程 地 质 问 题 分 析
工 程 动 力 地 质 学
）
区 域 工 程 地 质 学
工 程 地 质 勘 察
❖岩土工程性质的研究 研究与工程建筑物有关的岩土体的工程性质及其变化规律，即
分布规律、成因类型、力学性质等 分支学科：工程岩土学
❖工程动力地质作用的研究 研究工程动力地质作用的形成机制、规模、空间分布及发展趋
平原地区建筑物：地基稳定性问题 山区建筑物：斜坡稳定性问题
不良地质作用（地质作用）
➢内力地质作用:地壳运动、岩浆作用、变质作用、地震作用等；表 现形式：动力变质带、活断层等
➢外力地质作用:风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、成岩 作用。表现形式：滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷、渗透变形等。
➢工程活动诱发的地质作用:人工边坡失稳、采空塌陷、抽水引起的 地面沉降等。
模拟实验：如光弹实验、电网络模拟（欧姆定律—渗流达 西定律）、结构的网络模拟等。
❖工程地质类比法 — 经验借鉴、对比
基础是相似性（地质条件与建筑工作方法） 如：专家判断、经验参数使用。
上述方法各有特点，相互补充，综合应用。
相关的分支学科
❖ 地质学分支 — 矿物学、岩石学、构造地质学、地史学、 第四系地质与地貌地质学、水文地质学、动力地质学等。
粘土层，由于两筒之 间的距离过近，在地 基中产生的应力发生 叠加，使得两筒之间 地基土层的应力水平 较高，从而导致
内侧沉降大于外侧沉 降，仓筒向内倾斜。
墨 西 哥 城 的 下 沉
城市人口密集。1850年开始抽取地下水，1891－1973年， 整个老城下沉达8.7m造成地面道路、建筑及其他建筑设施的 破坏。土层中地下水位的下降，使有效应力增加，使地基进一 步固结沉降
指工程活动的地质环境，它包括岩土类型及性质、地质结构与构造、 地形地貌、水文地质、不良地质作用、天然建筑材料等，是一个综合概念。
工程地质条件
岩土类型及性质 地质结构与构造 地形地貌 水文地质条件 不良地质作用（动力地质作用） 天然建筑材料
➢ 工程地质问题
指工程地质条件与工程建筑物之间所存在的矛盾或问题。
迪拜塔，又称迪拜大厦，位于阿拉伯联合酋长国的迪拜，于2004年9月21日 动工，总建筑师是芝加哥SOM公司的亚德里安·史密斯。迪拜塔在2008年9月1日 高度达到了688米，160层，成为历史上世界最高的结构建筑。
杭州湾跨海大桥 桥墩基础+地基 ？？？
河谷 基础选址
三峡大坝
开挖 围岩
隧道
交通工程
由汶川映秀扩展到北川、青川断层，破裂长度达300KM
汶川8.0级地震破裂过程模拟
村庄处于低谷河滩
新县城
新北川中学滑坡
关
于
汶
川
老北川县城老城区
再见！
2001年1月13日，萨尔 瓦多发生了7.6级的强震， 震中位于Santa Miguel西南 60英里。因此在Santa Tecla 造成 山体滑坡，最终导致 700多人遇难
Santa Tecla 滑坡
工程跨越活断层时采取应对措施
美国一石油管道工程因在活断层位置安装管道滑移设施，地震造成断 层错动而管道安然无恙。
❖ 专业基础学科 — 土质学、土力学、岩体力学。
❖ 其它基础学科 — 数学、物理学、工程力学、弹塑性力学、 材料力学、工程建筑学、环境科学等。
中央电视台新台 建筑构型 ！ 地基+基础 ？？？
世界上最高的建筑
建成的是台北101大楼 被称为“台北新地标”的101大楼于 1998年1月动工， 主体工程于2003年10月完工。有世界最大且最重的“风阻尼器”，还有两台世界 最高速的电梯，从一楼到89楼，只要39秒的时间。 在世界高楼协会颁发的证书 里，台北101大楼拿下了“世界高楼”四项指标中的三项世界之最，即“最高建 筑物”(508米)、“最高使用楼层”(438米)和“最高屋顶高度”(448米)。
定性分析 定量分析
地质分析法与力学分析法 工程类比法与实验法
❖ 自然历史分析法 ❖ 数学力学分析法 ❖ 模型模拟试验法 ❖ 工程地质类比法
❖自然历史分析法 — 地质学分析
研究地质体、地质现象、自然地质历史形成演化。地质基础 工作。基本的研究方法。
例如：斜体变形破坏研究。
❖ 数学力学分析法 — 定量分析计算、评价
➢工程地质工作是通过工程地质勘察来实现
通过地质调查测绘、勘探、试验、观测、理论分析等， 查明建设场地的工程地质条件，论证可能存在的工程地质问 题，选择最佳的建设场地，对不良地质条件采取有效的工程 措施，预测工程修建后对地质环境的影响，提出保证建筑工 程安全、经济和正常使用的合理建议。
➢ 工程地质条件
针对某一具体问题。地质分析为基础— 地质模型— 数学模型 （理论经验公式等）— 代入有关参数进行计算。
例如：刚体极限平衡法、弹塑性理论方法、数论统计方法、数值 分析方法。还如，灰色理论、逻辑信息、摸糊数学、分形、神经网 络等。
❖模型与模拟实验法 — 仿实体演绎
模型实验：如渗流、斜坡、地基渗透变形、洞室稳定等方 面都可以进行。
对于场地工程地质条件不同，建筑物内容不同，所出现的工 程地质问题也各不相同：
岩土工程：地基承载力、沉降、基坑边坡问题、地下洞室稳 定性问题……
矿山开采：边坡稳定性、基坑突水、矿坑稳定…… 水利水电工程：渗透变形、水库渗漏 、斜坡稳定性、坝体抗 滑稳定性……
由于不同地区的地质环境不同，工程地质条件不同，对工程 建筑物有影响的地质因素的主次关系不同：
选线 施工
香港赤蜡角机场 填海工程
加拿大特朗斯康谷仓 ——地基整体剪切破坏
建于1914年。为钢筋混凝土 筏板基础，事前不了解基础 下埋藏有厚达16m的软粘土 层，谷仓建成后初次贮存谷 物达27000t后，发现谷仓明 显下沉，结果谷仓西侧突然 陷入土中7.3m，东侧上抬 1.5m，仓身倾斜近27o。后查 明谷仓基础底面单位面积压 力超过300kPa，而地基中的 软粘土层极限承载力才约 250kPa，因此造成地基产生 整体剪切破坏并引发谷仓严 重倾斜。该谷仓由于整体刚 度极大，因此虽倾斜极为严 重，但谷仓本身却完好无损。
②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；
③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；
④研究岩体、土体分类和分区及区域性特点；
⑤研究人类活动与地质环境之间的相互作用与影响。
➢ 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 方法应采用定性分析与定量分析相结合的综合研究方法。
新澙地震 -- 地震引起的砂土液化
龙羊峡库岸滑坡
2005年7 月21日在 广州海珠 区江南大 道南海珠 广场深基 坑南边发 生滑坡
La Conchita 滑坡
1996年发生在美国加州 的La Conchita ，因居民已提 前撤离固未造成人员伤亡
边坡支护工程照片
Santa Tecla 滑坡