地质常见的不良地质现象及其防治.ppt

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1、2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,陆地环境在地质作用的长期影响下不断变化着。陆地环境的变化有时表现得异常强烈，当这些自然现象破坏了人类生存的环境，危及人类生命财产的时候，便形成地质灾害。如果发生在无人区，没有危及人类生命财产安全时，也算地质灾害吗？不算地质灾害，只能作为不良地质现象。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,地质灾害是指自然地质作用和人类活动造成的恶化地质环境，降低环境质量，直接或间接危害人类的安全，并给社会和经济建设造成损失的地质事件，也称为不良地质现象。常见的有岩石

2、的风化、崩塌、滑坡、泥石流、水土流失、喀斯特、地震等。我国地域辽阔，地质条件十分复杂，山地、高原和丘陵占国土面积的69%，气象条件在时间、空间上的差异很大，这就决定了我国是一个地质灾害多发的国家，地质灾害种类多，分布广，危害大。仅1999年，全国就发生较大规模突发性的地质灾害320起，因灾害产生的直接经济损失每年占国内生产总值（GNP）的3%6%。如长江三峡库区范围内，共有2458处危害较大的崩滑体地质灾害，急需防治的有957处。到2003年6月三峡工程实现蓄水、发电、通航这前，国家将投入40亿元，用于治理三峡库区地质灾害。地质灾害的防治，是关系到人民群众生命财产安全和子孙后代的大事，也是保证

3、水利工程建设顺利进行并发挥正常效益的大事。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,不良地质现象及地质灾害,（一）崩塌和落石（二）岩溶（三）滑坡和泥石流（四）火山喷发（五）地震,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,崩塌和落石,一、崩塌、落石及其形成条件和影响因素,崩塌、落石的定义 陡坡上的岩体或土体在重力或其他外力作用下，突然向下崩落的现象叫崩塌。崩塌的岩体顺坡猛烈地翻滚、跳跃、相互撞击，最后堆积于坡脚。落石是陡坡上的个别岩石块体在重力或其他外力作用下，突然向下滚落的现象。,崩塌、落石的形成条件和影响因素 1.地形地貌条件 2.岩性条件 3.地质构造条件 4.降雨和地下水对崩塌

4、、落石的影响 5.地震对崩塌、落石的影响,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,图7-1 岩性、节理与崩塌的关系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,二、崩塌的形成机理,崩塌的规模大小、物质组成、结构构造、活动方式、运动途径、堆积情况、破坏能力等千差万别，但形成机理是有规律的。常见的有五种 1.倾倒崩塌 2.滑移崩塌 3.鼓胀崩塌 4.拉裂崩塌 5.错断崩塌,三、崩塌的防治,1.绕避 2.加固山坡和路堑边坡 3.修筑栏挡建筑物 4.清除危岩 5.做好排水工程,崩塌的防治,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,图7-2 崩塌的防治,明洞,御坍棚 采用砌石护面防止风化,2

5、023/5/31,山东理工大学 土木工程系,对于可能发生的崩塌体主要根据坡体的地形地貌和地质结构的特征进行识别。通常，可能发生崩塌的坡体在宏观上有如下特征：（1）、坡度大于45度，且高差较大，或坡体成弧立山嘴，或为凹形陡坡；（2）、坡体内部裂隙发育，尤其垂直和平行斜坡延伸方向的陡裂缝发育，并且切割坡体的裂隙、裂缝即将可能贯通，使之与母体（山体）形成了分离之势。（3）、坡体前部存在临空空间，或有崩塌物发育，这说明曾经发生过崩塌，今后还可能再次发生。具备了上述特征的坡体，即是可能发生的崩塌体。尤其当上部拉张裂缝不断扩展、加宽，速度突增，小型坠落不断发生时，预示着崩塌很快就会发生，处于一触即发状态之

6、中。,四、如何识别可能的崩塌体,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,一、岩溶的概念 岩溶是指地表水和地下水对可溶岩石以溶蚀为主的长期地质作用及其形成的各种岩溶现象的总称。南斯拉夫的喀斯特高原是岩溶现象的典型地区，国际上最早在此开展工作，并用此地名代表岩溶现象，称为喀斯特。我国是可溶岩石分布极其广泛的国家之一。因此，是一个岩溶十分发育的国家。全国陆地碳酸盐岩分布面积344.3万平方公里，出露面积90.7万平方公里。,二、岩溶发育的基本条件 1.可溶性岩石 2.岩石的透水性 3.水的溶蚀性 4.水的流动性,岩溶,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,三、岩溶地貌,（1）含义 岩溶

7、地貌景观是指在地下、地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用及其形成景观，在国外称喀斯特景观。可溶性岩是主要由有：石灰岩、白云岩、泥灰岩、石膏等。受地带性控制，我国南北方的岩溶各具特点。南方岩溶为热带和亚热带岩溶，喀斯特化过程比较充分、完善，因而形成石林或峰林和溶洞等最具观赏价值的岩溶景观。北方岩溶作用则以地下洞穴为特色。,（2）类型,地表岩溶类型：峰林、峰丛、漏斗、天窗、洼地、盲谷、石林、石芽及边石坝、泉华等 地下岩溶类型：地下河、洞穴、石钟乳、石笋、石幔、石帷幕、边石坝等,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,图7-3 岩溶形态示意图1-石林；2-溶沟；3-漏斗；4-落水洞；5-溶洞；6

8、-暗河；7-钟乳石；8-石笋,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,四、岩溶图片赏析,（1）特性 俊秀、多变、多姿、多态、易变(2)类型 地下岩溶类型 地表岩溶类型（3）针对工程而言就不利了，岩性破坏强烈、稳定性差。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,喀斯特洼地一,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,喀斯特洼地二,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,石林一,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,石林二,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023

9、/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,美国猛犸洞世界最大,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,冠岩幽洞,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,边石坝一,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,边石坝二,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,边石坝三,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,石 幔,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,石柱,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,贵州神仙洞石柱,2023/5

10、/31,山东理工大学 土木工程系,白岩脚洞内石林,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,石笋,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,石瀑布,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,火山喷发一、成因：地下深处的高温岩浆及气体、碎屑从地壳中喷出的现象。二、构造：火山口、火山锥、火山通道三、分布：与地质构造有关，主要分布在环太平洋带、地中海喜玛拉雅带、东非裂谷带等断层地带。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,四、按其活动情况分：（一）活火山：在人类历史时期作周期性喷发的火山 台湾和新疆境内（二）死火山：在人类历史以前喷发过，迄今为止没有重新喷发过的火山 山西的死火山

11、群（三）休眠火山：在人类历史时期长期熄灭，有时又突然喷发的火山 黑龙江的五大连池,五、危害：对附近地区的建筑和生态环境产生破坏,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,火山喷发会带来这么大的灾害，但会不会对人类活动产生有利的影响?,太平洋上的夏威夷群岛就是由于火山喷发形成的；在印度尼西亚人们愿意在火山周围进行农业生产，因为火山喷发后的土壤变得比较肥沃。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,现在让我们来看一些 中国的火山,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,火山锥,2023/5/

12、31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,长白山天池火山,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,大同火 山,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,海南琼北火山,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,黑龙江镜泊湖火山,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,一、滑坡（一）概念及其分类 是斜坡上的部分岩体在重力作用及其他因素的影响下，沿着一定的软弱面，发生整体下滑的现象。组成滑坡的主要要素有三个，即滑坡体、滑动面和滑坡床（见图）。滑坡的分类见

13、下表。（二）分布及危害 山区。毁坏或淹埋农田、建筑物、道路。（三）滑坡形成的条件 1、地形地貌条件 2、地层岩性条件 3、地质构造条件 4、水文地质条件。（四）滑坡的野外识别 在野外，从宏观角度观察滑坡体，可以根据一些外衣表迹象和特征，粗略地判断它的稳定性如何。,滑坡和泥石流,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,滑坡形态和构造示意图1-滑坡体；2-滑动面；3-滑动带；4-滑坡床；5-滑坡后壁；6-滑坡台地；7-滑坡台地陡坎；8-滑坡舌；9-拉张裂缝；10-坡坡鼓丘；11-扇形张裂缝；12-剪切裂缝,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,表7-1 滑坡类型及其特征表,2023/

14、5/31,山东理工大学 土木工程系,滑坡与地质构造关系a-均质滑坡；b-沿岩层面层面滑坡；c-沿坡积层与基岩交界面滑坡；d-切层滑坡,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,已稳定的堆积层老滑坡体有以下特征：（1）后壁较高，长满了树木，找不到擦痕，且十分稳定；（2）滑坡平台宽、大、且已夷平，土体密实无沉陷现象；（3）滑坡前缘的斜坡较缓，土体密实，长满树木，无松散坍塌现象。前缘迎河部分有被河水冲刷过的迹象；（4）目前的河水已远离滑坡舌部，甚至在舌部外已有漫滩、阶地分布；（5）滑坡体两侧的自然冲刷沟切割很深，甚至已达基岩；（6）滑坡体舌部的坡脚有清晰的泉水流出等等。,不稳定的滑坡一般情况下具

15、有下列迹象：（1）滑坡体表面总体坡度较陡，而且延伸较长，坡面高低不平；（2）有滑坡平台，面积不大，且不向下缓倾和未夷平现象；（3）滑坡表面有泉水、湿地，且有新生冲沟；（4）滑坡体表面有不均匀沉陷的局部平台，参差不齐；（5）滑坡前缘土石松散，小型坍塌时有发生，并面临河水冲刷的危险（6）滑坡体上无巨大直立树木。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,(a)醉林(b)马刀树 醉林与马刀树,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,(a)平面滑动(b)圆弧滑动 滑坡力学平衡示意图,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,折线滑面的滑坡稳定计算示意图,2023/5/31,山东理工大学

16、土木工程系,（六）滑坡的力学分析及影响因素（1）力学分析：平面滑动、弧面滑动、折面滑动（2）影响因素：斜坡外形、岩性、构造、水、地震、人为因素等,（七）滑坡的治理 治理以防为主，整治为辅。具体措施有排水、支挡、减重及改善滑动面的岩土性质,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,树枝状排水系统,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,地下排水(a)盲沟截水布置图(b)渗水沟（小盲沟）示意剖面,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,滑坡的支挡加固,修筑挡土墙,抗滑桩或用锚杆加固,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,二、泥石流（一）概念：泥石流，是一种含有大量泥沙、石块

17、等固体物质，突然爆发，来势凶猛，历时短暂，具有强大破坏力的特殊洪流。其中固体物质的体积含量一般大于10%，最高达80%，流速一般为57m/s，最高可达7080m/s。泥石流因流速快，黏度大，其侵蚀、搬运、堆积过程特别迅速，在数分钟到数十分钟内即可将数十万立方米至数千万立方米土石搬出沟口，并摧毁或掩埋沿途房屋、道路、农田及一切工程设施，造成重大地质灾害。（二）分布：降水丰富的山区（三）危害：堵塞江河，摧毁城镇村庄，破坏森林、农田、道路,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,泥石流流域分区示意图,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,（四）泥石流产生的条件与防治,泥石流的流域，从上

18、游到下游可分为形成区、流通区和堆积区三个区（图5-20）。泥石流的形成条件概括起来有三条：一是有便于集水、集物的陡峻的地形；二是有大量松散物质的堆积区和来源；三是有足够的水分，并能在短时间内获得，其主要来源是暴雨和冰雪急剧融化。（1）、地形地貌条件：在地形上具备山高沟深、地势陡峻，沟床纵坡降大、流域形态便于水流汇集。在地貌上，泥石流的地貌一般可分为形成区、流通区和堆积区三部分。上游形成区的地形多为三面环山、一面出口的瓢状或漏斗状、地形比较开阔、周围山高坡陡、山体破碎、植被生长不良，这样的地形有利于水和碎屑物质的集中；中游流通区的地形多为狭窄陡深的峡谷，谷床纵坡降大，使泥石流能够迅猛直泻；下游堆

19、积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶地，使碎屑物有堆积场所。（2）、松散物质来源条件：泥石流常发生于地质构造复杂，断裂褶皱发育、新构造活动强烈、地震烈度较高的地区。地表岩层破碎，滑坡、崩塌、错落等不良地质现象发育，为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源；另外，岩层结构疏松软弱、易于风化、节理发育，或软硬相同成层地区，因易受破坏，也能为泥石流提供丰富的碎屑物来源；一些人类工程经济活动，如滥伐森林造成水土流失，开山采矿、采石弃渣等，往往也为泥石流提供大量的物质来源。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,（3）、水源条件：水既是泥石流的重要组成部分，又是泥石流的重要激发条件和搬运介质（动

20、力来源）。泥石流的水源有暴雨。冰雪融水和水库（池）溃决水体等形成。我国泥石流的水源主要是暴雨、长时间的连续降雨等。泥石流发生和发展的原因是多方面的，因此对泥石流的防治应采取综合措施。一方面在可能发生泥石流的地区植树造林，修筑排水沟系统和支挡工程；另一方面在泥石流沟谷区修筑拦截、滞流、利导和输排工程，尽量减少产生新的泥石流的可能性。此外，在选择工程建筑场地或线路时，宜采取绕避方案，当必须建筑时应采取治理措施。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,泥石流的排导措施,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,滑坡和泥石流发生过程的异同？,它们发生过程的相同点表现在：主要是重力作用影响下

21、形成的；在一定坡度上物质向下运动；人类活动可诱其发生。滑坡和泥石流主要发生在地表起伏较大的地区，如山区。在地表植被差及地表结构遭到严重破坏的地区，它们容易发生。两者的不同处表现在：运动物质的体积大小不同；形成泥石流必须有水的参与。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,四川省涪陵小西坝滑坡 1998年，发生滑坡使楼和公路下滑10米（图中右侧，左则可见原路基），滑坡体积约2万方。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,湖北省巴东白岩沟滑坡,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,地震

22、,在地质作用的影响下，地球内部缓慢积累的能量突然释放引起的地球表层的震动叫地震。由于地球不断运动和变化，地球板块之间的相互作用，不同部位受到挤压、拉伸、旋扭等力的作用，逐渐积累了能量，一旦从地壳的脆弱地带以地震波的形式释放时就引起地震。地震是一种破坏力很强的自然灾害，除了地震直接引起的山崩、地裂、房屋倒塌、砂土液化、喷砂冒水外，还会引起其他的灾害。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,地震的成因类型及其特点,地震按成因类型可分为人工地震和天然地震。天然地震可分为构造地震、火山地震和陷落地震三大类。构造地震：由地壳运动引起的，发生次数最多，破坏性最大。火山地震：有火山喷发引起的，一般强

23、度较大，但受震范围较小。陷落地震：有地层塌陷、山崩、巨型滑坡等引起的，其主要发生在岩溶地区。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,关于地震的基本概念,震源：地球内部直接发生破裂地方；震中：地面上正对着地震震源的地方;震源深度：震源到震中的距离；震中距：震中到地面上任一观测点的距离；震级：震级是地震大小的一种度量，根据地震释放能量的多少来划分，用“级”来表示。地震烈度：烈度是表示地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度，用“度”来表示。我国将地震烈度划分为12度。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,地震按震级大小的分类,弱震：震级小于3级的地震；有感地震：震级等于或大于3级、小于

24、或等于4.5级的地震;中强地震：震级大于4.5级，小于6级的地震；强地震：震级大于6级的地震；巨大地震：震级大于或等于8级的地震；,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,我国地震的分布及其特点,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,中国位于世界两大地震带环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分发育。20世纪以来，中国共发生6级以上地震近800次，遍布除贵州、浙江两省和香港特别行政区以外所有的省、自治区、直辖市。中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。1900年以来，中国死于地震的人数达55万之多，占全球

25、地震死亡人数的53%；1949年以来，100多次破坏性地震袭击了22个省(自治区、直辖市)，其中涉及东部地区14个省份，造成27万余人丧生，占全国各类灾害死亡人数的54%，地震成灾面积达30多万平方公里，房屋倒塌达700万间。地震及其他自然灾害的严重性构成中国的基本国情之一。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,我国的地震活动主要分布在五个地区的23条地震带上。我国的地震活动主要分布在五个地区的23条地震带上。这五个地区是：台湾省及其附近海域；西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部；西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓；华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-

26、燕山一带、山东中部和渤海湾；东南沿海的广东、福建等地。我国的台湾省位于环太平洋地震带上，西藏、新疆、云南、四川、青海等省区位于喜马拉雅-地中海地震带上，其他省区处于相关的地震带上。中国地震带的分布是制定中国地震重点监视防御区的重要依据。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,地面塌陷,地面塌陷在我国可分为岩溶塌陷、采空塌陷及黄土湿陷3种：（1）岩溶塌陷：主要分布于辽宁、河北、江西、湖南、四川、贵州、云南、广东、广西等24个省区。全国岩溶塌陷总数为2841处，塌陷坑33192个，塌陷面积332.28km2。（2）采空塌陷：黑龙江、山西、安徽、江苏、山东等省是采空塌陷的严重发育区，但几乎都

27、发生在采矿区内。在全国20个省区内，共发生采空塌陷180处以上，塌坑超过1595个，塌陷面积大于1150km2.（3）黄土湿陷：主要见于黄土分布省区，塌陷面积仅河南省就达4.53km2。地面塌陷危害主要表现在突然毁坏城镇设施、工程建筑、农田，干扰破坏交通线路，造成人员伤亡。造成地面塌陷的主要因素是人为因素。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,目前全国共有上海、天津、江苏、浙江、陕西等16个省（区、市）的46个城市（地段）、县城出现了地面沉降问题，总沉降面积达4.87万km2；地裂缝出现在陕西、河北、山东、广东、河南等17个省（区、市），共434处，1073条以上，总长超过346.7

28、8km。地面沉降主要分布于：长江下游三角洲平原地区；河北平原；环渤海地区；东南沿海平原；河谷平原和山间平地。从成因上看，绝大多数由地下水的超量开采所致，个别的有地壳运动、石油开采引发的，但同时都伴随有地下水过量开采的因素。从规模（面积）和程度来看，以天津、上海、苏锡常、沧州、西安、阜阳、太原等市最为严重（最大累积沉降均在1m以上）。地面沉降的基本危害：损失地面标高造成雨季地表积水，防泄洪能力下降；造成建筑物地基破坏；桥下净空变小影响泄洪和航运。地裂缝的主要危害是造成房屋开裂、破坏地面设施和农田漏水。,地面沉降和地裂缝,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,以上四种地质灾害之间相互有什么

29、联系?,地质灾害的关联性,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,成因上的关联性：一个地域内若干种地质灾害成因上有关联 在地壳活动强烈的地区，火山、地震频发，地面破碎，加之气象影响，滑坡、泥石流也经常突发。如我国西南川、滇、黔接壤的地区。过程上的群发性：一个灾害中，原发性主灾诱发其他灾害 这种联系是十分广泛的，并不局限于地质灾害。如火山喷发引发森林火灾，地震可引发山崩、海啸、滑坡、泥石流，可阻断山区交通等群发性灾害，形成恶性循环的灾害链。人类不合理的活动可诱发地质灾害 如山区滥伐森林，雨季可诱发滑坡和泥石流,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,地质灾害防治的基本要领是什么？,首

30、先，在日常的工程经济活动中，特别是在易于诱发地质灾害的环境条件下，尽可能避免破坏，并注意增强地质环境的原有安全稳定状态，以免诱发地质灾害。避免受灾对象与致灾作用遭遇。分为主动和被动两种情况，就是指主动的躲避与被动式的撤离。对于处于危险区的工程及人员，所采用的方法是：预防、躲避、撤离、治理，这四个环节每一个都含有很大的防灾减灾的机会。对于本地区而言，在一些山坡脚下的民宅，要特别注意到：一是排水设施要科学；二是有可能的削坡、减载；三是加修防洪挡土墙；四是用树桩作简易的观察。地质灾害的防治工作实施需要专业队伍与当地群众相结合、技术业务与行政措施并重。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,加

31、强地质灾 害的科学研 究，建立灾 情监测预警 系统 加强地质灾 害的科学管理，建立健全减灾工作的政策法规体系 实施一些预防措施,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,总 结 陆地环境所产生的给人类活动带来不利影响的一些现象，我们统称为地质灾害。这些地质灾害包括地震、火山喷发、滑坡和泥石流等，都是地质作用的结果。而地质作用过程一般极其缓慢，并且由量变到质变。即使地质灾害这些突发现象，也是经过长期能量积累后突变的。各种地质作用过程都有一定的规律，只要我们认识自然，掌握其发展规律，就能利用其有利因素，克服不利因素，为人类造福。我国在这方面的研究预报工作在世界上还是比较先进的，但是还需要我们继续努力。,2023/5/31,山东理工大学 土木工程系,THE END,