土木工程地质学_1_绪论.ppt
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1、土木工程地质学Geology in Civil Engineering,1.1 地质学与工程地质学 1.1.1 地质学 1.1.2 工程地质学1.2 工程地质学的任务和研究方法 1.2.1地质环境影响人类工程活动 1.2.2人类工程活动对地质环境的作用1.3 工程地质学的分类 1.4 工程地质条件与工程地质问题 1.4.1工程地质条件 1.4.2工程地质问题 1.5 工程地质在土木工程建设中的作用 1.5.1地基与基础 1.5.2地基承载力 1.5.3工程地质在土木工程中的作用 1.6 本章小结,绪论,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。它的主要研究对象
2、是地球的固体表层地壳,研究内容主要有以下方面: 研究地壳的物质组成,由矿物学、岩石学、地球化学等分支学科承担; 研究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,研究这方面的分支学科有构造地质学、区域地质学、地球物理学等; 研究地球的历史以及栖居在地质时期的生物及其演变,研究这方面问题的有古生物学、地史学、岩相古地理学等; 地质学的研究方法与手段的研究,如同位素地质学、数学地质及遥感地质学等; 研究应用地质学的理论和方法解决资源探寻、环境地质分析和工程灾害防治等问题。,从应用方面来说,地质学对人类社会担负着重大使命,主要有两方面:一、以地质学的理论和方法为指导,寻找各种矿产资源,这是矿
3、床学、煤田地质学、石油地质学等研究的主要内容;二、运用地质学的理论和方法研究工程地质环境,查明地质灾害的发生、发展及其分布规律,提出科学、合理的防治对策,以确保工程建设安全、经济和正常运行,这是工程地质学研究的主要内容。,1.1.2 工程地质学 工程地质学是研究与工程建设有关的地质问题的科学,是为工程建设服务的,属地质学的一个分支学科。工程地质学的研究对象就是工程建筑与地质环境之间的相互制约和相互作用,研究的目的是促使二者之间矛盾的转化和解决。 工程地质学为工程建设服务是通过工程地质勘察来实现的。通过勘察和分析研究,阐明建筑地区的工程地质条件,指出并评价存在的问题,为建筑物的设计、施工和使用提
4、供所需的地质资料。 工程地质学的基本任务可概括为三方面: 一、区域稳定性研究与评价; 二、地基稳定性研究与评价; 三、环境影响评价。,工程地质学的具体任务包括: 研究建筑地区工程地质条件,指出有利因素和不利因素,阐明工程地质条件的特征及其变化规律; 分析存在的工程地质问题,进行定性和定量评价,预测发生的可能性、发生的规模和发展趋势,作出确切结论; 选择地质条件较为优越的建筑场地,并根据场址的工程地质条件合理配置各个建筑物; 研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响,预测其发展演化趋势,并提出对地质环境合理利用和保护的建议; 提出改善、防治或利用有关工程地质条件,加固岩土体和防治地下水的建议方案。,
5、工程地质学把地质学的理论、方法应用于工程实际,通过工程地质调查、勘察和研究建筑场地的地形地貌、地层岩性及其工程地质性质、地质构造、水文地质和物理地质作用等工程地质条件,预测和论证有关工程地质问题发生的可能性,并采取必要防治措施加以防治。工程勘察和减灾防灾是工程地质学的主要任务。,(土木)工程地质学:地质学的分支学科,研究人类在(土木)工程建设活动中产生的地质问题,特别是不良地质问题的应用学科。,地质学:研究地球性质的科学。,它研究人类工程活动与地质环境相互关系,是地质学与工程紧密结合的学科。,简单的说:,大地表面的岩石和土,和人类密切相关。,作为工程建设的地基,软还是硬? 完整还是破碎?透水与
6、否? 等等工程性质;作为人类生产生活的环境,其性质和演变规律。受人类活动的影响?对人类环境的影响?是否产生危害?,岩土的工程地质性质过去我们对大地的认识可能是这样的:硬的:岩石软的:土,实际上远没这么简单,a. 矿物及岩石的强度,差异大滑石,高岭石,比指甲的硬度还小;长石,石英,比玻璃的硬度还大。,石英岩,花岗岩,玄武岩:300MPa;滑石片岩,泥质岩: 30MPa。,b. 土的软硬差异也很大:不同的成因,不同的年代,不同的成分。,河流上游冲积物砾石或石英砂为主,河流下游及河口冲积物粘土矿物为主。,c. 岩土的水理性质,透水性:岩石的透水性在水库选址中是比较重要的一个因素;软化性:含粘土矿物的
7、岩石,饱水或遇水时发生软化,强度降低(可达一半)左右,变形大大增加。可溶性:可溶性矿物:方解石,石膏,岩盐等。最广布的易溶蚀岩石:石灰岩。,1.2 工程地质学的任务与研究方法 1.2.1 工程地质学的研究内容 任何工程地质问题均是从下面三个角度考虑: (1)区域稳定性研究与评价,是指内力地质作用引起的断裂活动,以及地震队工程建设地区稳定性的影响。即大环境,地区性因素对工程的影响。 (2)地基稳定性研究与评价,是指地基的牢固、坚实性。即小环境,工程覆盖范围内及工程本身因素对工程的影响。 (3)环境影响评价,是指人类工程活动对环境造成的影响。即工程对环境的影响。,具体地来说,是以下五点:1.评价工
8、程地质条件,阐明地上和底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形式,保证规划、设计、施工、使用、维修顺利进行;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、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.研究人类工程活动与地质环境之间的相互作用与影响。,1.2.2 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,所以其研究方法是包括地质分析法、力学分析法、实验法和工程类比法等方法的密切结合,即通常所说的定性分析与定量分析相结合
9、的综合研究方法。 (1)地质分析法:即自然历史分析法。是运用地质学的理论,查明工程地质条件和地质现象的空间分布以及它在工程建筑物作用下的发展变化,用自然历史的观点分析研究其产生过程和发展趋势,进行定性的判断。它是工程地质研究的基本方法,也是其他研究方法的基础。 (2)力学分析法:可分为物理模拟和数值模拟,故其也称模拟方法。它们是在通过地质研究,深入认识地质原型,查明各种边界条件,并通过实验研究获得有关参数的基础上,结合建筑物的实际作用,正确地抽象出工程地质模型,利用相似材料或各种数学方法,再现和预测地质作用的发生和发展过程。,(3)实验和测试方法:包括测定岩、土体特性参数的实验,对地应力的量级
10、和方向的测试,对地质作用随时间延续而发展的监测。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。长期观测地质现象的发展速度也是常用的试验方法之一。 (4)工程类比法:根据实践经验和工程地质条件对围岩进行分类,然后按不同围岩分类确定所需的支护系统以定量地评价工程地质问题。类似于借鉴母型工程对类似的工程进行设计。,是工程地质学了基本研究方法,也是进一步定量分析的基础。,地质(自然历史)分析法力学分析法工程类比法实验法,研究方法,进一步预测和评价,试验验证与模拟,工程地质工作中,必须综合运用上述定性分析和定量分析方法,才能取得可靠的结论,对可能发生的工程地质问题制订出合
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