工程地质学与水文地质学讲义

§1 绪论

教学目标：使学生掌握工程地质学与水文地质学的基本概念，了解它们在地质学学科中的地位，了解它们的主要研究内容及研究意义。

重点、难点及解决办法：地质学各分支学科的关系，通过引入具体工程实践问题，针对各分支学科研究内容及解决实际问题的不同，加深对基本概念的理解。

教学内容：

§1.1 地球科学、地质学、工程地质学与水文地质学

——提问：让学生回忆中学时所学地质学知识，谈谈自己对地质学的认识？（如基本的地质现象，著名地质学家的认识等等）

一、地球科学与地质学概念

1、地球科学：简称地学，是人类认识、利用和改造人类目前唯一生存环境的关于地球的基础科学。它包括了地理学、天文学、气象学、海洋学、生态学和地质学等多个分支学科。

2、地质学：一门研究地球的科学，目前主要研究固体地球的上层，即地壳和地幔的上部。（简单介绍地球的形状及特点，包括形状、大小、形成时间）

二、工程地质学与水文地质学的概念及研究对象

◆对工程地质学与水文地质学的发展历史进行简要介绍

1、工程地质学：是介于地学与工程学之间的一门边缘交叉学科，它是一门研究与工程建设有关的地质问题的学科。——目的就是使工程建筑与地质环境互相协调，既要保证工程建筑安全可靠、经济合理、运行正常，又要保证地质环境不会因工程的兴建而恶化，造成对工程建筑本身以及周围环境的危害。

——————对地质工程与工程地质的区别要进行必要介绍

2、水文地质学：

水圈、生物圈以及人类活动）影响下，数量和质量在时间和空间上的变化规律，并在此基础上，研究如何应用这一规律有效地利用地下水和调节地下水以兴利避害。

“找水”“地下水资源”“水与环境”

——工程地质学和水文地质学是地质学的分之学科，研究的是地质学的应用问题。

◆介绍相关的水文地质灾害问题（注重故事性，避免纯粹的专业问题，提高

学生学习兴趣）

§1.2 工程地质条件与工程地质问题

一、工程地质条件

1、定义：与工程建筑有关的地质要素之综合，包括地形地貌条件、岩土类型及其工程地质性质、地质构造与地应力、水文地质条件、物理（自然）地质现象、以及天然建筑材料等六个要素。

2、工程地质条件是一个综合的概念，任何一个单一要素，或单独一两个要素不能称之为工程地质条件。一地的工程地质条件各要素之是相互联系、相互制约的，这是因为它们受着同一地质发展历史的控制，形成一定的组合模式。

——认识工程地质条件必须从基础地质入手，了解地区的地质发展历史，各要素的特征及其组合的规律性

二、工程地质问题

1、定义：工程建筑与工程地质条件（地质环境）相互作用、相互制约引起的，对建筑本身的顺利施工和正常运行或对周围环境可能产生影响的地质问题称之为工程地质问题。

2、工程地质评价，工程地质结论，处理措施方案都是通过工程地质问题分析才能得出，可以说工程地质问题分析是工程地质工作的中心环节。

3、工程地质问题要“吃透两头”：一头是“工程意图”，即工程设计人员对建筑物的机构和规模的构想，以便了解工程的要求；另一头是工程地质条件，哪些因素是有利的，哪些是不利的，深刻认识客观情况。

4、各类建筑物的结构型式不同，其工作条件和工程作用力的大小方向不同，与地质环境的相互作用的特点亦不同，因为各有其工程地质问题。

§1.3 工程地质学的任务与实际意义

一、工程地质学的任务：

1、为工程建设进行地质研究，提供工程规划、设计、施工所需的地质资料，回答工程上所遇到的各种地质问题，满足工程上对地质的要求，以保证建筑物的安全可靠、经济合理、运行正常。

2、施工之前必须先进行设计，设计之前必须先进行勘察，而勘察是贯穿于整个工程的。

3、要完成工程地质学的基本任务，还需通过下列具体勘察任务：

（1）研究建筑地区的工程地质条件，指出有利因素和不利因素，阐明工程地质条件特征及其变化规律；

（2）分析存在的工程地质问题，做出定性分析，并在此基础上进行定量分析；

（3）选择地质条件较为优越的建筑场地；

（4）对选定的建筑场地做出工程地质评价；

（5）预测工程兴建后对周围地质环境造成的影响，做出环境质量评价；

（6）改造地质环境，进行工程地质处理，提高岩土体稳定性，保护环境质量。

二、工程地质学的实际意义

工程建筑的最基本要求就是安全可靠，不受破坏，看几个实例：

1、美国加利福尼亚州的圣弗朗西斯坝为一高70米的混凝土坝，修成蓄水两年，于1928年被冲垮。原因就是坝基部分存在泥质胶结的并含有石膏脉的砾石，遇水易受溶蚀崩解，成为坝基的弱点。如果做好地质工作，弱点是可以查清的，也可以避免悲剧的发生。———岩体稳定性问题。

2、我国有一个工厂修建的很好，但是由于工程地质勘察工作做的不够，整个工厂位于滑坡上，建厂后滑坡活动加剧，建筑物受到破坏，无法正常生产。（用图说明）

◆布置书后作业

◆参考教材：

《普通地质学》，1995，夏邦栋主编，地质出版社；

《水文地质学基础》，1986，王大纯，地质出版社；

《工程地质学》，2001，孙宪立主编，中国建筑工业出版社

《工程地质与水文地质》，1997，王家鼎，陕西人民出版社

§2 地球的基本知识

教学目标：使学生了解地球的一般特征，掌握固体地球的层圈结构，理解地壳及地质作用

重点、难点及解决办法：本章重点在于对地球基本结构的认识；难点为对内外地质作用的理解。

解决办法：结合现有的地质作用及其结果解释地质作用的存在与特征，启发学生利用“将今论古”‘“以故论今”的思维方式考虑问题。

教学内容：

§2.1 地球的形状

提问：抛开现有对地球的了解，我们如何认识地球，如何猜测和证明地球的形状？

一、人类对地球形状的认识

1、最早预测地球的形状和大小的人：公元前3世纪，古希腊的厄拉多塞。基于同一时间位于埃及的两个距离800公里的城市，太阳照射的角度是不同的，于是他推测地球是球体。

2、我国最早，战国时期的哲学家惠施，提出地球是圆的。

3、1519年，葡萄牙航海家麦哲伦环球航行，人类第一次证实了地球是个球体。

二、地球的形状

通过实测和分析，终于得到确切的数据：地球的平均赤道半径为6738.14公里，极半径为6356.76公里，赤道周长和子午线方向的周长分别为40075公里和39941公里。测量还发现，北极地区约高出18.9米，南极地区则低下24～30米。

看起来，地球形状像一只梨子：它的赤道部分鼓起，是它的“梨身”；北极有点放尖，像个“梨蒂”；南极有点凹进去，像个“梨脐”，整个地球像个梨形的旋转体，因此人们称它为“梨形地球” 。其实地球确切地说，是个三轴椭球体。

§2.2 地球的圈层构造

地球不是一个均质体，而是一个具有圈层构造的球体。

以地表为界，分为外圈层和内圈层：

一、外圈层