工程地质绪论课件.ppt

0,工程地质Engineering Geology,土木系与建筑工程学院 岩土教研室 李 立,1,教学目的： 培养学生初步掌握与土木工程技术有关的、必要的工程地质的基础理论知识，为从事土木工程规划、设计、施工、管理等工作打下坚实的基础。,课程性质: 本课程是土木工程专业的一门专业基础课，是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学，它以地质学的理论为基础，应用数学、力学等学科的知识与成就和工程学科的技术与方法来解决与工程规划、设计、施工和运营有关的地质问题。,一、课程性质与目的,2,二、课程的基本教学内容 第一章 绪 论 第二章 组成地壳的物质-矿物与岩石 第三章 地质年代与第四纪地质 第四章 地质构造 第五章 阅读地质图 第六章 地貌 第七章 地下水地质作用 第八章 外力地质作用 第九章 不良地质现象和工程地质问题 第十章 工程地质勘察,3,三、学时安排,第七章 地下水地质作用,1,1,1,4,1、常见矿物的肉眼鉴定;,2、常见岩石的肉眼鉴定;,四、实践教学环节,3、分析地质图件;,4、地质构造模型分析;,5、野外地质实习。,5,主要参考书： 1、钱让清等公路工程地质第2版中国科技大学出版社，2005.07 2、孙家齐工程地质第2版武汉理工大学出版社，2003.06 3、张忠苗工程地质学中国建筑工业出版社，2007 4、刘红军等工程地质学东北林业大学出版社 5、窦明健.公路工程地质.第三版.人民交通出版社，2004.12,教材： 工程地质学（第二版） 石振明 孔宪立 主编 中国建筑工业出版社，2011.2,五、教材及主要参考文献,6,六、本课程的要求及成绩评定方法,1、严禁迟到、早退、缺席，有事提前凭导员开具的请假条请假；2、遵守课堂纪律；3、作业严禁抄袭，并按时提交。,要求：,成绩评定方法：,最终成绩由出勤（10%）、课堂表现（20%）、作业（20%）、期末考试（50%）组成，根据总分评定为优、良、中、及格、不及格。,7,六、本课程安排和要求,教学环节 课堂讲授 (16次 32学时 2学分) 实验 (自主安排)课堂表现、出勤及课内、外作业,考核及成绩 知识能力（作业等） 30% 应用能力（考试） 40% 学习态度（课堂表现） 20% 道德修养（出勤） 10,8,六、本课程安排和要求,学习态度、道德修养,1、考核出勤情况；2、作业：应独立完成，保证质量，适当创新；3、提问：老师了解授课效果及学生学习情况，改进教学，达到该课程培养目标要求；4、答疑：了解学习态度，完善教学手段。,9,知识能力、应用能力,学习知识点 对掌握深度的概括,了解,基本方法,掌握,考核内容 对知识广度的概括,基本理论,理解,基本技能,考核目标 对认知能力的概括,识记,理解,简单应用,综合运用,识记：指记住并能表达原意。 例如：基本概念、定义、专业术语、符号等。 理解：指领会学习的主要内容和要点，能用自己的语言表述。 例如：某一工程地质内容的主要性质等。 简单应用：指在知识背景或资料限制的条件下，能运用一、二个知识点，正确解答一般问题。 例如：某一地质现象的影响因素等。 综合运用：指能将多个知识点或全部知识综合起来正确解答比较复杂的问题。 例如：判释地质图，解释地质灾害的成因、特点和防治方法等。,11,第一章 绪 论,一、工程地质学的基础理论,三、工程地质条件与工程地质问题,主要内容,二、工程地质的研究任务及方法,四、工程地质与土木工程的关系,五、工程地质学发展简史,12,一、工程地质学的基础理论,地质学：地质学是研究地球及其演变的一门综合性自然科学。目前主要是研究固体地球的上层既岩石圈。,1、研究地球的过去，恢复地球的历史。,2、查明地质体、矿产资源和提供地质资料。,3、查明和预测影响人类活动的地震、火山活动、地面沉降、滑坡以及生物大量灭绝等地质事件的时间、地点、性质和规模。,地质学的任务：,第一章绪论 1. 工程地质学的基础理论,13,地质学的研究内容：,1、研究地壳物质组成。（地球化学、结晶学、矿物学、岩石学等）,2、研究地壳发展历史以及古生物演化规律。（古生物学、地史学、地层学、同位素地质学、岩相古地理）,绪论 1. 工程地质学的基础理论,14,3、研究构造运动、变化和发展规律。（动力地质学、构造地质学、大地构造学、地球物理学）,绪论 1. 工程地质学的基础理论,15,5、研究地质条件与工程建筑之间的关系。（工程地质学）,4、研究地下水的形成、运动和分布规律。（水文地质学）,6、研究地质环境与人 类相互关系。（环境地质学）,绪论 1. 工程地质学的基础理论,16,地质环境 工程建设例：地震烈度限制城市发展 滑坡迫使工程改线 软土地基需处理,工程建设 地质环境例：抽取地下水引起地面沉降、地面塌陷 开挖路堑引起山体滑坡 桥梁的修建使局部河段发生冲淤变形,绪论 2.工程地质学的研究任务和方法,二、工程地质学的研究任务和方法,制约,破坏,17,（一）工程地质学的基本任务,绪论 2.工程地质学的研究任务和方法,研究工程建设与地质环境两者之间的相互制约关系，促使矛盾转化和解决。既保证工程安全、经济、正常使用，又合理开发和利用地质环境。可归纳为以下四个方面：,1、区域稳定性问题；,2、硐室围岩稳定性与评价；,3、地基稳定性研究与评价；,4、环境影响与评价。,18,（二）工程地质学的具体任务,绪论 2.工程地质学的研究任务和方法,1、是评价工程建设地区的工程地质条件；查明工程建设环境内的工程地质条件，工程建设过程中潜在的工程地质问题。2、预测和分析工程建设过程中及完成后工程地质条件可能发生的变化及可能出现的工程地质问题。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特点；5、研究人类活动和地质环境之间的相互作用与影响。,19,工程地质是将地质学的原理运用于解决工程建筑活动有关的地质问题的学科。,（三）工程地质学,工程地质学的研究目的在于通过地质调勘和研究建设地区、建筑物场地的（地形地貌、地层岩性、地质构造、岩土体的工程特性、水文地质条件和地质作用等）工程地质条件，分析、预测、评价和论证有关工程地质问题发生的可能性、地质灾害的规律性以及对建筑环境的影响和危害，并采取必要的防治措施，以保证建筑物的安全、稳定、经济和正常运营。,绪论 1. 工程地质学的研究任务和方法,20,（四）工程地质研究方法,1、传统的自然历史分析法（地质学方法）、室内和现场试验、原位测试方法和经验判断法。,2、工程地质建模与计算（阐明主要工程地质问题形成机制上）。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。,3、工程类比法（地质条件十分复杂时尤其建设初期及资料不足时）。,4、地理信息系统（GIS）、遥感信息系统（RS）、计算机网络系统 。,绪论 2.工程地质的研究任务和方法,21,三、工程地质条件与工程地质问题,（一）工程地质条件,在工程地质学中，对人类工程活动的地质环境常用工程地质条件来描述。 工程地质条件是一个综合性概念，可理解为与工程建筑有关的地质条件的总称。 一般认为，它包括工程建设地区的岩土类型及其工程地质性质；地形地貌；地质构造；水文地质条件；各种地质作用；不良地质现象；天然建筑材料等几个方面的因素。,绪论 3.工程地质条件与工程地质问题,22,工程地质条件复杂多变 平原地区与山区的工程地质条件就差异很大。 在平原地区，一般土层较厚，且简单和均匀。建筑物一般均匀沉降，当建筑物发生较大的沉降量时，只要建筑物荷载不超过地基土层的承载能力，地基仍是稳定的，不会导致建筑物的灾难性破坏。但若建筑物的荷载大大超出土层的承载能力，则地基将会破坏，土体从基础下挤出，建筑物的安全就受到威胁。 因此，在平原地区，进行工程建设，须查明土层的分布、厚度、均匀性和其物理力学性质以及地下水等的工程地质条件，并评估地基承载能力和建筑物沉降量以及土体被挤出的可能性。,绪论 3.工程地质条件与工程地质问题,23,对于山区的建筑场址，地质条件就比较复杂。对于图示情形，将出现三个问题：,绪论 3.工程地质条件与工程地质问题,（1）建筑物基础的不均匀沉降问题，将导致建筑物倾斜或开裂；（2）粘土层在基岩面上的稳定问题；（3）基岩滑坡问题。,斜坡上建筑的稳定分析图,1-砂页岩；2-坡残积粘土；3-建筑物；4-挡土墙,24,因此，除了研究上述平原地区所必须的地质条件和评估地基的承载能力和变形外，还要勘察清楚建筑物场址四周的地质环境，例如：是 否会造成影响建筑物稳定的滑坡、崩塌、岩土体的深部滑移、断层、溶洞等的有害地质现象。要对这些有害地质现象进行研究分析，提出评价和治理的意见，以确保建筑物在地质上的稳定。,绪论 3.工程地质条件与工程地质问题,25,在不同地区、不同工程类型、不同设计阶段解决不同问题时，上述各方面的重要性并不是等同的，而是有主有次。其中岩土的工程地质性质和地质构造往往起主导作用。但在某些情况下，地形地貌或水文地质条件也可能是首要因素。 工程地质条件所包括的各方面因素是相互联系、相互制约的。因此，在解决工程建设中的地质问题时，应该对各方面因素综合分析论证。,绪论 3.工程地质条件与工程地质问题,在工程地质中，一般可以将岩土类型分为基岩、松散堆积体、土体等。基岩大多形成于数千万年以前，稳定性通常较好；松散堆积体成因复杂，如由滑坡、崩塌、泥石流等形成的堆积体稳定性差，切坡或排水等人为扰动后易形成新的滑动；土体可分为黄土、红粘土、残坡积土等多种类型，一般来讲，分布在平缓地带的土体稳定性较好，不会发生严重的滑坡等突发性地质灾害，但是，分布在斜坡地带的土体稳定性往往较差，特别是开挖，或在暴雨期间，易产生严重的灾害。,岩土体因素,房屋可选择在反向坡坡上、坡下,斜坡发育有断层、节理裂隙等不连续面时，将岩体切割成大小不等的分离体，具备向下滑动的条件。因此，在村镇选址中，应注意观察构造面的组合和分离体的分布特征。当这种不连续面顺斜坡分布时，边坡岩体稳定性差，最易发生滑坡和崩塌等灾害。,地质构造,房屋选址应尽可能避开顺层滑坡,28,（二）工程地质问题,绪论 3.工程地质条件与工程地质问题,人类工程活动和自然地质作用会改变地质环境，影响工程地质条件的变化。当工程地质条件不能满足工程建筑上稳定、安全的要求时，工程地质条件就与工程建筑之间存在矛盾时，就称为存在工程地质问题。 工程地质问题与工程建筑的类型和规模有着密切的关系。各类工程建筑，由于其结构类型和工作方式不同，存在着各种各样的工程地质问题。,29,工业与民用建筑常遇到的工程地质问题是地基的变形、强度和稳定问题。 铁路、道路工程常遇到的有路基边坡、隧洞围岩和桥墩、桥台的稳定问题、道路的冻胀问题； 地下建筑工程常遇到的是围岩稳定、涌水及影响建筑施工的高地应力、高地热和有害气体问题、岩爆问题； 海港工程常遇到的是码头地基、岸坡的稳定、海浪侵蚀及回淤问题；,绪论 3.工程地质条件与工程地质问题,30,水利水电工程的工程地质问题更为复杂多样，除与其他工程相类似的区域地壳稳定、坝基、边坡和地下洞室岩土体的稳定问题外，还有库坝区渗漏、水库库岸稳定、水库淤积、滨库地区浸没、水库诱发地震等问题； 在特种土地区如红土、黄土、淤泥、膨胀土等同样会遇到特殊的工程地质问题。 由于大量抽取地下水、石油及天然气而造成大范围地面沉降，放射性能源的应用而存在核废料的储存，采矿而产生的废矿渣的处理等则属于环境工程地质问。,绪论 3.工程地质条件与工程地质问题,.路基主要工程地质问题,绪论 3.工程地质条件与工程地质问题,.桥梁的工程地质问题,.隧道和地下硐室工程地质问题,.抗剪强度问题（稳定）.变形问题.渗透破坏问题,32,四、工程地质与土木工程的关系,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。,绪论 4.工程地质与土木工程的关系,33,四、工程地质与土木工程的关系,抗剪强度问题（稳定） 地基破坏、液化 边坡（人工或天然）失稳 挡土墙破坏 基坑倒塌,绪论 4.工程地质与土木工程的关系,变形问题 地基的沉降与不均匀沉降,渗透破坏问题 流砂、管涌 冻胀 溶蚀,