工程地质学 第一章 绪论
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工程地质
叶洪东 河北工程大学土木工程学院
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教材及参考书
1.《工程地质学》
孔宪立 石振明 主编 中国建筑工业出版社
2.《工程地质学概论》
李智毅 杨裕云 主编 中国地质大学出版社
3.《工程地质基础》
许兆义 王连俊 杨成永 中国铁道出版社 编
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主要参考资料
1.《工程地质手册》(第四版) 《工程地质手册》编写委员会 中国建筑工业出版社 2.《岩土工程手册》 《岩土工程手册》编写委员会 中国建筑工业出版社 3.《水文地质工程地质》(双月刊) 4.《工程地质学报》(季刊) 5.《岩土工程学报》(双月刊)
24
综上所述，可以发现工程活动与地质环境是相互作用， 相互制约的。这就需要我们在实际工程中根据具体的工程类 型和地质环境特征，事先预测到两者之间相互作用的程度和 相互制约的基本形式，然后进行工程地质问题的分析、评
价，直至问题的解决。达到合理开发、利用和保护地质环
境，保证工程的安全、经济和正常运行。怎样解决这两者之 间的相互关系正是工程地质学所面临的问题。 研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约，并保证 这种制约关系向良性方向发展的科学称之为工程地质学
26
四、工程地质在土木工程建设中的作用
建筑场地工程地质条件的优劣直接影响到工
程的设计方案类型、施工工期的长短和工程投资
的大小。
重视工程地质工作就能使设计、施工顺利进
行，忽视工程地质工作，则会给工程带来不同程 度的影响。 可见工程地质对土木工程建设具有重要作用。
27
五、工程地质学的发展概况
工程地质学是一门实践性很强的应用科学,是在人类工程 活动实践中逐渐形成的。
石油采深已超过3000m。
工程规模增大，意味着将来面临的工程地质问题更复杂， 对工程地质工作必将提出更高的要求。
31
六、学习目的、方法
1. 学习目的 (1)了解和掌握工程地质学的基本概念,基本原理和 基本工作方法，对工程地质学科有一个系统的基本 的认识。 (2)能用所学理论和方法，判断、分析、解决简单 的实际工程地质问题。 2.学习方法 在理解的基础上掌握基本概念、方法、原理，而 不是死记某些条文。要具体问题具体分析，不能死 搬硬套，主要应掌握解决工程地质问题的思路和方 法,以便在以后的实际工作中用以解决所遇到的问 题。 32
公元前250年四川灌县修建的都江堰;
29
公元前221年修建文明世界的万里长城; 古代的庙宇、宫殿、宝塔、寺院及桥梁、地下古墓等.
上述工地基或围岩的处理,以及天然建筑材料的合理 选用 , 至今仍为世人惊叹 . 但 , 这些方面的经验没有得到很 好的总结和升华,更未上升到理论,形成一门科学.
人类在远古时代，就懂得利用优良的地质条件兴建各类 建筑工程,但是,早期人类工程活动规模小且形式比较简单，涉 及地质问题不突出，有关工程地质方面的工作大多是由地质学 家或地理学家来完成的。
工程地质学在国际上成为地质学的一门独立分支学科， 则是20世纪30年代左右,仅有80多年的历史． 工 程 地质学 的 理论稚形 形成 应该 以 1925 年 K.Tezhigi 发表的 《建筑土力学》为标志； •1929年美国科学家发表第一部《工程地质学》（engineering geology）。
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13
③地质条件复杂的地区修建建筑 如：沿海、三角洲地区城市修建高层建筑，往往由于 软基需要深基坑或桩基或筏式基础而增加造价。 高烈度地区建造巨型电站因考虑高烈度而使造价大幅 度提高。
实际工程中究竟表现为哪种形式，主要取决于地质环 境的特点和工程类型及规模。
2、 人类活动对地质环境的影响
人类工程活动对地表的改造已达到不可忽视的程度， 到目前为止人类活动已涉及到地表80％的地区。
10
块状运动
松动解脱
弯曲折断
塑性变形
几种围岩破坏失稳形式
11
B、地质条件不具备而使工程造价提高
场地选择不当（选择了地质条件较复杂的场地），往往 需要进行加固处理： ①隧道（硐室）位臵选择： 如：当隧道轴线与褶皱轴向平行 时，不同位臵稳定性不同。 3
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1
岩层层面
褶皱部位选线 ②坝基坐落在断层破碎带上（需要进行坝基处理）
工程地质学的定义：
教科书对工程地质学的几种定义： ——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；是地质学的一个分支。它是工程科学与 地质科学相互渗透、交叉而形成的一门边缘科学，是服 务于工程建设的应用科学． ——是研究与工程有关的地质问题的科学； ——是研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学；
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到上世纪 30 年代初，原苏联开展大规模的国民经济建 设,促使了工程地质学的萌生．著名工程地质学家萨瓦连斯 基、卡明斯基、波波夫等在工程岩土学、工程地质学等方 面做了大量的理论与实际奠基工作，从而使工程地质学在 三十年代从前苏联开始形成了一门独立的学科。 1932 年原苏联莫斯科地质学院成立第一个“工程地质研究 室” 此时，欧美和日本等国家，在进行水利工程和土木工 程建筑中，也都开展了工程地质工作和理论研究。 我国是个文明古国,从古至今在许多巨大复杂工程建设 中积累了大量工程地质方面丰富的知识和经验. 如:公元前485年修建的全长1700公里的京杭大运河;
水库蓄水诱发地震
较大区域建筑受到破坏
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贵州洪家渡
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滑坡堰塞湖—易贡湖
19
漫湾滑坡1989年1月8日
坡高103m 地质：流纹岩中有强风化的密集节理，还包括一个小型不连续 面。 20 事故：电站厂房比计划推迟一年，修复时安装了大量预应力锚索。
露 天 矿
21
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库岸坍塌
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3.工程活动与地质环境之间的相互制约 例如：在岩土体稳定性差的地区修建水库 一方面，因岩土体稳定性差使工程造价升高； 另一方面,水库的修建使近坝、库岸岸坡的稳定性降 低，尤其是水位骤然升降经常引起岸坡失稳，蓄水引起 水库诱发地震等等。
在我国,工程地质学的发展主要是在建国初期,随着国 民经济恢复和国家基本建设的需要 ,50 年代将苏联的有关 工程地质的教科书、技术规范、标准等全面引进 , 才逐步 成为一门独立的科学，至今已形成一门有中国特色的工程 地质学科。
30
由于工程地质是一门应用地质科学，它的发展与工程建 设密切相关。 随着我国改革开放的不断深入，经济建设迅猛发展，各 类工程的规模日益增大，对工程地质的研究要求越来越高， 大大促进了工程地质水平的提高。如： 大坝高度已超过300m； 边坡高度已接近1000m； 隧道埋深已达2-2.5km； 矿山开采深度已超过1200m；
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例如： ①在上游修建梯级电站，改变河流的地质作用； ②道路修建中不合理削坡使坡体稳定性降低； ③房屋建筑 ④采矿工程 地基沉降变形；斜坡上的建筑 地面沉降、塌陷；露天矿边坡失稳 区域性地面沉降、开裂 影响地面 滑坡；
⑤过量抽汲地下水 建筑；
⑥高坝水库
区域水文地质条件发生改变
坍塌或浸没；
区域性的
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本课程内容
• • • • • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 绪论 矿物与岩石 地质构造及其对工程的影响； 土的工程性质与分类 地下水及其对工程的影响 不良地质现象及其工程地质问题 工程地质原位测试 工程地质勘察
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第一章 绪论
• • • • • • 一、工程地质学的研究对象和任务 二、人类工程活动与地质环境的关系 三、工程地质学的研究内容与分支学科 四、工程地质在土木工程建设中的作用 五、工程地质学的发展概况 六、本课程的学习目的、方法
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三、工程地质学的研究内容、与分支学科
工程地质学，按其研究内容，可分为五个组成部分： ①工程岩土学—研究岩土的工程性质（物理、力学性质）； ②工程地质勘察—研究查明场地工程地质条件的方法和手段； ③工程地质分析—研究工程地质条件与工程活动相互作用、 制约的表现形式—工程地质问题，研究它们产生的地质环境、 力学机制、发展与演化趋势； 上述三个专门分支学科是工程地质学的理论基础。 ④区域工程地质—研究各种工程地质条件在空间区域的分布 规律和特征； ⑤环境工程地质—研究工程地质环境及其问题的学科；
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二、人类工程活动与地质环境的关系
1、 地质环境对工程活动的制约： A、 地质环境影响工程的安全稳定或正常使用 例如：① 在活断层和强烈地震区修建工程建筑
如果场地选择不当或建筑类型、结构不合理，断层活动 或强烈地震会使建筑物倾斜、开裂、倒塌，轻者影响正常使 用，重者使工程彻底报废，甚至造成人员伤亡。 汶川地震----北川县迁址
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第一章 绪 论
一、工程地质学的研究对象和任务
人类工程活动：工民建、采矿、水利水电、道路桥梁、港口、
码头等工程。
地质环境（工程地质条件）：地形地貌、地层岩性、地质构 造 、 不 良 地 质 条 件 （ 滑 坡 、 崩 塌 、 泥 石 流 、 岩溶、砂土液化等）、地震效应、水文地质条件、岩土体的工 程性质和天然建筑材料等方面。 工程地质问题—工程活动与地质环境相互制约的表现形式或 与工程有关的地质问题。 如：区域稳定，岩土体稳定 , 地下洞室稳定 , 坝基渗漏问题， 河流的侵蚀淤积问题，地震液化问题，地面沉降问题等。 6
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② 在岩溶地区（石灰岩区）修建水利工程 如果未查明岩溶发育及分布规律，并采取适当工程措施， 岩溶洞穴会造成水库漏水，甚至无法蓄水 ③ 地表开挖工程（如露天矿） 地表开挖，边坡应力重分布，忽视地质作用或稳定性判 断错误，会导致大规模的崩塌、滑坡。 ④ 地下开挖工程（如地下洞室） 开挖造成围岩变形，应力重分布，地质环境影响围岩稳 定、支护类型、施工方法和施工安全。
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从以上定义的实质中均不难看出，工程地质学强调的工 程和地质的关系，研究的是人类工程活动与自然地质环境的 相互作用。 工程地质学的研究对象： 是与工程活动有关的地质环境(工 程地质条件)或与工程有关的岩土体. 工程地质学的研究任务:人类的工程活动与地质环境之间处于 相互联系、又相互制约的矛盾之中．研究地质环境与人类工 程活动之间的关系，促使两者之间的矛盾转化和解决，就成 了工程地质学的基本任务．
叶洪东 河北工程大学土木工程学院
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教材及参考书
1.《工程地质学》
孔宪立 石振明 主编 中国建筑工业出版社
2.《工程地质学概论》
李智毅 杨裕云 主编 中国地质大学出版社
3.《工程地质基础》
许兆义 王连俊 杨成永 中国铁道出版社 编
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主要参考资料
1.《工程地质手册》(第四版) 《工程地质手册》编写委员会 中国建筑工业出版社 2.《岩土工程手册》 《岩土工程手册》编写委员会 中国建筑工业出版社 3.《水文地质工程地质》(双月刊) 4.《工程地质学报》(季刊) 5.《岩土工程学报》(双月刊)
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综上所述，可以发现工程活动与地质环境是相互作用， 相互制约的。这就需要我们在实际工程中根据具体的工程类 型和地质环境特征，事先预测到两者之间相互作用的程度和 相互制约的基本形式，然后进行工程地质问题的分析、评
价，直至问题的解决。达到合理开发、利用和保护地质环
境，保证工程的安全、经济和正常运行。怎样解决这两者之 间的相互关系正是工程地质学所面临的问题。 研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约，并保证 这种制约关系向良性方向发展的科学称之为工程地质学
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四、工程地质在土木工程建设中的作用
建筑场地工程地质条件的优劣直接影响到工
程的设计方案类型、施工工期的长短和工程投资
的大小。
重视工程地质工作就能使设计、施工顺利进
行，忽视工程地质工作，则会给工程带来不同程 度的影响。 可见工程地质对土木工程建设具有重要作用。
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五、工程地质学的发展概况
工程地质学是一门实践性很强的应用科学,是在人类工程 活动实践中逐渐形成的。
石油采深已超过3000m。
工程规模增大，意味着将来面临的工程地质问题更复杂， 对工程地质工作必将提出更高的要求。
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六、学习目的、方法
1. 学习目的 (1)了解和掌握工程地质学的基本概念,基本原理和 基本工作方法，对工程地质学科有一个系统的基本 的认识。 (2)能用所学理论和方法，判断、分析、解决简单 的实际工程地质问题。 2.学习方法 在理解的基础上掌握基本概念、方法、原理，而 不是死记某些条文。要具体问题具体分析，不能死 搬硬套，主要应掌握解决工程地质问题的思路和方 法,以便在以后的实际工作中用以解决所遇到的问 题。 32
公元前250年四川灌县修建的都江堰;
29
公元前221年修建文明世界的万里长城; 古代的庙宇、宫殿、宝塔、寺院及桥梁、地下古墓等.
上述工地基或围岩的处理,以及天然建筑材料的合理 选用 , 至今仍为世人惊叹 . 但 , 这些方面的经验没有得到很 好的总结和升华,更未上升到理论,形成一门科学.
人类在远古时代，就懂得利用优良的地质条件兴建各类 建筑工程,但是,早期人类工程活动规模小且形式比较简单，涉 及地质问题不突出，有关工程地质方面的工作大多是由地质学 家或地理学家来完成的。
工程地质学在国际上成为地质学的一门独立分支学科， 则是20世纪30年代左右,仅有80多年的历史． 工 程 地质学 的 理论稚形 形成 应该 以 1925 年 K.Tezhigi 发表的 《建筑土力学》为标志； •1929年美国科学家发表第一部《工程地质学》（engineering geology）。
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13
③地质条件复杂的地区修建建筑 如：沿海、三角洲地区城市修建高层建筑，往往由于 软基需要深基坑或桩基或筏式基础而增加造价。 高烈度地区建造巨型电站因考虑高烈度而使造价大幅 度提高。
实际工程中究竟表现为哪种形式，主要取决于地质环 境的特点和工程类型及规模。
2、 人类活动对地质环境的影响
人类工程活动对地表的改造已达到不可忽视的程度， 到目前为止人类活动已涉及到地表80％的地区。
10
块状运动
松动解脱
弯曲折断
塑性变形
几种围岩破坏失稳形式
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B、地质条件不具备而使工程造价提高
场地选择不当（选择了地质条件较复杂的场地），往往 需要进行加固处理： ①隧道（硐室）位臵选择： 如：当隧道轴线与褶皱轴向平行 时，不同位臵稳定性不同。 3
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岩层层面
褶皱部位选线 ②坝基坐落在断层破碎带上（需要进行坝基处理）
工程地质学的定义：
教科书对工程地质学的几种定义： ——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；是地质学的一个分支。它是工程科学与 地质科学相互渗透、交叉而形成的一门边缘科学，是服 务于工程建设的应用科学． ——是研究与工程有关的地质问题的科学； ——是研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学；
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到上世纪 30 年代初，原苏联开展大规模的国民经济建 设,促使了工程地质学的萌生．著名工程地质学家萨瓦连斯 基、卡明斯基、波波夫等在工程岩土学、工程地质学等方 面做了大量的理论与实际奠基工作，从而使工程地质学在 三十年代从前苏联开始形成了一门独立的学科。 1932 年原苏联莫斯科地质学院成立第一个“工程地质研究 室” 此时，欧美和日本等国家，在进行水利工程和土木工 程建筑中，也都开展了工程地质工作和理论研究。 我国是个文明古国,从古至今在许多巨大复杂工程建设 中积累了大量工程地质方面丰富的知识和经验. 如:公元前485年修建的全长1700公里的京杭大运河;
水库蓄水诱发地震
较大区域建筑受到破坏
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贵州洪家渡
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滑坡堰塞湖—易贡湖
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漫湾滑坡1989年1月8日
坡高103m 地质：流纹岩中有强风化的密集节理，还包括一个小型不连续 面。 20 事故：电站厂房比计划推迟一年，修复时安装了大量预应力锚索。
露 天 矿
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库岸坍塌
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3.工程活动与地质环境之间的相互制约 例如：在岩土体稳定性差的地区修建水库 一方面，因岩土体稳定性差使工程造价升高； 另一方面,水库的修建使近坝、库岸岸坡的稳定性降 低，尤其是水位骤然升降经常引起岸坡失稳，蓄水引起 水库诱发地震等等。
在我国,工程地质学的发展主要是在建国初期,随着国 民经济恢复和国家基本建设的需要 ,50 年代将苏联的有关 工程地质的教科书、技术规范、标准等全面引进 , 才逐步 成为一门独立的科学，至今已形成一门有中国特色的工程 地质学科。
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由于工程地质是一门应用地质科学，它的发展与工程建 设密切相关。 随着我国改革开放的不断深入，经济建设迅猛发展，各 类工程的规模日益增大，对工程地质的研究要求越来越高， 大大促进了工程地质水平的提高。如： 大坝高度已超过300m； 边坡高度已接近1000m； 隧道埋深已达2-2.5km； 矿山开采深度已超过1200m；
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例如： ①在上游修建梯级电站，改变河流的地质作用； ②道路修建中不合理削坡使坡体稳定性降低； ③房屋建筑 ④采矿工程 地基沉降变形；斜坡上的建筑 地面沉降、塌陷；露天矿边坡失稳 区域性地面沉降、开裂 影响地面 滑坡；
⑤过量抽汲地下水 建筑；
⑥高坝水库
区域水文地质条件发生改变
坍塌或浸没；
区域性的
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本课程内容
• • • • • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 绪论 矿物与岩石 地质构造及其对工程的影响； 土的工程性质与分类 地下水及其对工程的影响 不良地质现象及其工程地质问题 工程地质原位测试 工程地质勘察
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第一章 绪论
• • • • • • 一、工程地质学的研究对象和任务 二、人类工程活动与地质环境的关系 三、工程地质学的研究内容与分支学科 四、工程地质在土木工程建设中的作用 五、工程地质学的发展概况 六、本课程的学习目的、方法
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三、工程地质学的研究内容、与分支学科
工程地质学，按其研究内容，可分为五个组成部分： ①工程岩土学—研究岩土的工程性质（物理、力学性质）； ②工程地质勘察—研究查明场地工程地质条件的方法和手段； ③工程地质分析—研究工程地质条件与工程活动相互作用、 制约的表现形式—工程地质问题，研究它们产生的地质环境、 力学机制、发展与演化趋势； 上述三个专门分支学科是工程地质学的理论基础。 ④区域工程地质—研究各种工程地质条件在空间区域的分布 规律和特征； ⑤环境工程地质—研究工程地质环境及其问题的学科；
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二、人类工程活动与地质环境的关系
1、 地质环境对工程活动的制约： A、 地质环境影响工程的安全稳定或正常使用 例如：① 在活断层和强烈地震区修建工程建筑
如果场地选择不当或建筑类型、结构不合理，断层活动 或强烈地震会使建筑物倾斜、开裂、倒塌，轻者影响正常使 用，重者使工程彻底报废，甚至造成人员伤亡。 汶川地震----北川县迁址
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第一章 绪 论
一、工程地质学的研究对象和任务
人类工程活动：工民建、采矿、水利水电、道路桥梁、港口、
码头等工程。
地质环境（工程地质条件）：地形地貌、地层岩性、地质构 造 、 不 良 地 质 条 件 （ 滑 坡 、 崩 塌 、 泥 石 流 、 岩溶、砂土液化等）、地震效应、水文地质条件、岩土体的工 程性质和天然建筑材料等方面。 工程地质问题—工程活动与地质环境相互制约的表现形式或 与工程有关的地质问题。 如：区域稳定，岩土体稳定 , 地下洞室稳定 , 坝基渗漏问题， 河流的侵蚀淤积问题，地震液化问题，地面沉降问题等。 6
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② 在岩溶地区（石灰岩区）修建水利工程 如果未查明岩溶发育及分布规律，并采取适当工程措施， 岩溶洞穴会造成水库漏水，甚至无法蓄水 ③ 地表开挖工程（如露天矿） 地表开挖，边坡应力重分布，忽视地质作用或稳定性判 断错误，会导致大规模的崩塌、滑坡。 ④ 地下开挖工程（如地下洞室） 开挖造成围岩变形，应力重分布，地质环境影响围岩稳 定、支护类型、施工方法和施工安全。
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从以上定义的实质中均不难看出，工程地质学强调的工 程和地质的关系，研究的是人类工程活动与自然地质环境的 相互作用。 工程地质学的研究对象： 是与工程活动有关的地质环境(工 程地质条件)或与工程有关的岩土体. 工程地质学的研究任务:人类的工程活动与地质环境之间处于 相互联系、又相互制约的矛盾之中．研究地质环境与人类工 程活动之间的关系，促使两者之间的矛盾转化和解决，就成 了工程地质学的基本任务．