工程地質應用
A. 在工程地質調查中的應用
一、在水利工程中的應用
水利工程有堤壩、堤岸、渠道、輸水洞等。地球物理方法在水利工程中的應用，一方面用於工程場地的選址勘查，查明被選區域的岩溶發育情況、覆蓋層厚度、風化層厚度以及地質構造等情況，對擬建工程場址的穩定性和建築適宜性作出評價；另一方面用於水利工程的質量隱患檢測，查明壩體是否存在有裂縫、空洞、動物巢穴、管涌等工程質量隱患，為水利工程的消險加固提供依據。目前，常用於水利工程隱患檢測的物探方法有地質雷達、自然電位法、高密度電阻率法、人工地震勘探以及聲波測試等方法。
1.探測堤壩蟻巢與洞穴
土體堤壩中因碾壓不實、庫水浸透或動物危害等因素，在壩體中常出現土洞、動物巢穴等危害壩體安全的隱患。在我國南方各省（區）水利工程中白蟻巢穴是一種常見的隱患，白蟻主巢直徑一般在40～60 cm，大者可達數米，主巢周圍分布著幾十個甚至數百個衛星菌圃，其間由四通八達的蟻道溝通，且有的貫穿堤壩的內處坡。因此，深藏於堤壩中的白蟻危害造成的堤壩險情和潰堤率遠高於其他原因，找出堤壩白蟻巢是消除堤壩白蟻隱患的關鍵。地質雷達和高密度電法是對壩體中的土洞、動物巢穴探測的有效方法。圖5-1-1是埋深約3m的白蟻主巢的地質雷達圖像，白蟻巢在圖像上的反射波形態特徵為多重強弱交錯的凸形條紋區，與周圍土壤有明顯的分界。
圖5-1-1 某堤壩白蟻巢穴的地質雷達圖像
2.水壩滲漏的地球物理探測
滲漏是水壩常見的隱患，是造成水壩發生事故的主要原因。水壩滲漏可分為壩基滲漏和壩體及附屬結構滲漏，壩基滲漏較為常見。造成水壩滲漏的原因與水壩基礎處理的好壞、壩體施工質量、壩基下方地質構造等因素有關。
自然電位法探測水壩滲漏點和滲漏通道是一程常用的方法。由於庫水具有天然吸附帶電離子的能力，當水庫發生滲漏時，帶電離子也一起運動，形成電流場，在滲漏位置上自然電位出現負異常，其負異常的大小與滲漏水量有關。圖5-1-2是利用自然電場法確定地下水和地表水補給關系的實例。當地下水補給地表水時，在地面上觀測到自然電位正異常。圖5-1-2（a）為灰岩和花崗岩接觸帶上的上升泉的自電正異常；圖5-1-2（b）為水庫滲漏地點上出現的自然電位負異常。
圖5-1-2 用自然電位法確定地下水與地表水的補給關系
地質雷達方法用於探測水壩滲漏點和滲漏通道也具有較好的效果。滲漏部位土體的含水量變大，與未發生滲漏的土體形成明顯的介電常數上的差異，為採用地質雷達方法探測水壩滲漏位置提供了地球物理條件。黑龍江省某水壩為均質土壩，1998年遭受百年不遇的洪水後，在水壩後坡出現多處面積不等的漏水點。為了查明漏水點在壩體內的分布情況，採用地質雷達在壩頂、壩前坡和後坡進行了探測。圖5-1-3為壩頂測線K0+240—K0+400的地質雷達剖面。圖中強振幅異常推斷為壩體內受到水浸較重的部位，異常埋深為10～12 m。鑽探結果表明地質雷達推斷的異常區域是發生滲漏的嚴重區段。
圖5-1-3 黑龍江省某水壩地質雷達探測剖
3.壩基帷幕灌漿效果檢測
對病險水庫的維護處理一般採用帷幕灌漿等方法，灌漿效果的好壞需要採用物探方法檢查。某電站大壩岩基帷幕灌漿前後進行超聲波探測，圖5-1-4是質量檢查孔在灌漿前、後的超聲波檢測曲線，圖中可見，在檢查孔中上部，灌漿前和灌漿後的波速值差異非常明顯，灌漿前岩體的裂隙率高，波速較低；灌漿後岩體裂隙被水泥漿填充，且粘結牢固，波速明顯升高。在檢查孔的下部，灌漿前和灌漿後波速差異微小，波速較高，這說明岩體本身比較完整，滲透性小。
圖5-1-4 質量檢查孔灌漿前後聲波檢測結果
地質雷達對水壩帷幕灌漿質量檢測也有較好的探測效果，根據地質雷達圖像上灌漿物的影像可計算出有效灌漿深度和水泥漿擴散半徑。根據壩體土體和基岩處的強反射弧形影像，可判別已被灌漿物充填的溶洞的大小、形態和深度以及未被灌漿物充填的溶洞、土洞等隱患。
4.古河道的地球物理勘查
古河道常引起大量滲漏，在水庫建壩時需對壩基下古河道的地質情況進行詳細勘查，了解古河道的分布范圍，埋深以及砂礫石厚度等。探測古河道常用的物探方法是電測深法、自然電位法、地震勘探和地質雷達等方法。
圖5-1-5 用對稱四極剖面法追索古河道的ρs剖面平面圖
圖5-1-6 橫穿古河道的對稱四極剖面ρs曲線
圖5-1-5和圖5-1-6為對稱四極剖面法探測和追索古河道的實例。由圖5-1-5中各對稱四極剖面特徵可以看出，在低阻背景上有一高阻異常帶。該高阻異常帶推斷為古河道的反映，該河道由一條主流和一條支流組成。此外，利用ρs曲線特徵可大致確定出古河道的形態、中心位置和寬度。若ρs曲線具有對稱性，ρs曲線極大值對應於古河床最深的中心位置。若ρs曲線不對稱，可根據曲線兩翼陡緩推斷古河道兩岸坡度的大小（圖5-1-6），其視寬度可由ρs曲線的拐點位置大致確定。通過等ρs斷面圖上的等值線形狀可反映出古河道的斷面形態。由圖5-1-7可見，在371號點附近ρs等值線呈高阻閉合圈。結合當地的水文地質條件，推斷該異常為一淺層古河道引起。經ZK8、ZK10、ZK11孔驗證，證實了古河道的存在，ZK11打到了富含地下水的砂礫石層。
圖5-1-7 雲南某地尋找淺層砂礫石富水地段（古河道）成果圖
圖5-1-8為地震橫波法探測古河道的實例剖面圖。根據鑽探資料推測該區域一帶有一條古河道，河道埋深為20～30 m，為了查明古河道的位置，採用橫波地震勘探。圖中可見，40 ms左右的同相軸為第四系地層內部的反射，同相軸連續性好、起伏小；140～220 ms為古河道及兩岸附近地層的反射，同相軸連續性好、起伏較大，其形態特徵反映了古河道的形態，河道埋深為28 m左右，視寬度約為130 m。
圖5-1-8 橫波t0時間剖面
二、在交通建設和維護中的應用
1.公路質量檢測
公路質量檢測的原始方法是採用鑽探取心法，該方法不僅效率低、代表性差，而且對公路有破壞。為了快速、准確和科學地評價公路質量，必須採用無損檢測方法。目前，常用於公路檢測的物探方法有地質雷達、瞬態面波法、高密度電阻率法和人工地震等方法。在這些物探方法中，由於地質雷達方法具有快速、連續、無損檢測的特點。因此，在公路質量檢測中得到更加廣泛的應用。
圖5-1-9 電磁波在公路剖面中的傳播
高速公路是由土基礎、二灰土、二灰碎石、面層等構成，由於空氣、瀝青面層、二灰碎石、土壤等介質的介電常數不同，電磁波將在其介質發生變化的界面產生反射波。圖5-1-9為電磁波在公路剖面中各界面的傳播、反射途經示意圖。圖5-1-10為電磁波在公路剖面中各界面的掃描示意圖。
圖5-1-10 電磁波在公路剖面中各界面的掃描
長春至四平高速公路採用瀝青路面，路面下為碎石墊層。路面分三次鋪設完成，設計路面厚度為25 cm。在工程竣工前採用地質雷達進行了路面厚度檢測。
工作中使用的地質雷達為SIR-2型，工作天線頻率為900 MHz。圖5-1-11為長春至四平高速公路上某段路面的地質雷達檢測剖面圖，圖中5.8 ns附近的強反射為瀝青面層與碎石墊層界面的反射，根據反射界面的雙程走時和電磁波在瀝青路面中的傳播速度計算出路面厚度。瀝青路面的電磁波速度採用實驗標定並進行統計後得到。檢測結果表明，由於二灰石墊層凸凹不平，導致瀝青路面厚度有較大變化，最薄為26 cm，最厚為43 cm。達到了設計的要求。路面厚度評價按國家公路路面結構層厚度評價標准進行。在經數據處理後的地質雷達剖面中讀取電磁波在面層中的反射波雙程走時，計算出面層厚度並作出厚度評價結果。
地質雷達方法在公路質量檢測中除可進行路面厚度檢測外，還可進行路基隱患（脫空、裂縫等）的檢測以及橋涵的質量檢測。有些學者開展了地質雷達對公路壓實度、強度及含水量的檢測研究，也取得了較好的檢測效果。
圖5-1-11 長春至四平高速公路某段路面的地質雷達檢測剖面
2.鐵路路基病害勘查
鐵路路基病害一般指鐵路路基平台頂部結構不堅實而且滲水，以及原填充物的不均勻性，經長期雨水沖刷和滲透，行車振動等所形成的一定規模的充坑，洞穴或渣石填充物。路基病害比較隱蔽，一旦受到外界因素影響造成塌陷，將直接威脅行車安全，因此，鐵路病害的勘查十分重要。
路基勘查中，由於受到電磁干擾、鐵軌干擾及行車震動干擾的影響，限制了一些地球物理方法的應用。因此，目前常用於對鐵路病害檢測的物探方法是微重力測量。
由於路基的病害地段和完整地段有一定的密度差異，為微重力測量提供了前提。圖5-1-12是法國波爾多至塞特鐵路線上路堤下喀斯特溶洞的微重力異常等值線圖，測量位置位於鐵路線巴爾薩克處，勘查對象是5 m高的路堤和路基部。圖中可見，在該帶中部有一處密度較大的地段（異常達3×10-1g.u.），這是一處過去曾進行過灌漿處理的地段。在過去處理時，由於突然塌陷，未能進行專門研究。在地段兩端出現-2×10-1～-6×10-1g.u.兩處異常，位於邊坡基部並向路基底下延伸。經對異常的解釋和鑽探驗證，證實在路基下3～6 m深處的灰岩中存在喀斯特溶洞。
圖5-1-12 波爾多至塞特鐵路線上路堤下喀斯特溶洞的測定和處理
鐵路路基多是用耕土堆墊壓實而成，如果出現路基病害，必將引起電性差異。路基位於地面以上（或潛水面以上），所以無論是洞穴或渣石充填物都可使勘探體積所涉及范圍內的視電阻率增大，由此對稱四極剖面會出現高阻異常。路基病害越嚴重，規模越大，高阻異常越明顯。例如，圖5-1-13是隴海路某段採用對稱四極剖面法實測曲線，採用AB=7 m，MN=1 m裝置，由圖可見，全線有三種病害形式：①較大洞穴或渣石填充物的嚴重病害段，視電阻率曲線值很高；②病害較重段，視電阻率曲線呈高低交錯；③輕度病害段，視電阻率較高，視電阻率曲線呈高低交錯。病害嚴重段的影響可至路基外側鋼軌下，是亟需處理部位。輕度病害段，短期內不會形成大的病害，可作為今後雨季的防範對象。
根據物探測量和鑽孔所提供的資料，可以確定出需要灌漿地帶，得出最佳的工程計劃。灌漿處理後，除打鑽檢查外，還可以進行微重力測量，以圈出灌漿不足或灌漿過量的地層。圖5-1-14是在一已知灌漿地帶，對灌漿後地層的重力異常變化，與計算機根據模型（用灌漿前的鑽孔資料製作的地質模型）計算出來的理論異常曲線對比圖5-1-14（a），可以看出，該地帶的右半部灌注未超出預計范圍，也未出現重力異常。在模型左半部出現剩餘異常，表明灌漿不足。圖5-1-14（b）是灌漿容量對比圖，圖5-1-14（c）是地質模型（沿Ⅰ號測線的剖面）。
圖5-1-13 路基勘查剖面圖（選段）
圖5-1-14 巴黎—斯特拉斯堡鐵路線上瓦朗吉維爾處
近年來，使用瞬態面波進行鐵路路基承載力的檢測也取得了較好的結果，為路基病害的確定和治理提供了可靠數據。
利用瞬態瑞雷面波法測試線路路基承載力時，由於受到行車影響，在測線布置時只能在枕軌外側或路肩上進行。由於瑞雷面波是一個體波，具有體積勘探的特點，因此可代表路基道心的實際情況。瞬態面波數據採集時使用面波儀和低頻檢波器測量。震源採用18磅大錘和鐵板。道間距隨著勘探深度的增大而相應增大。數據處理主要是求取頻率—速度頻散曲線，對頻散曲線經過反演擬合並結合路基的實際情況進行分層，計算出各層厚度及瑞雷波的層速度。通過頻散曲線上vR數值的大小可以定性地判斷測點處瑞雷波速度隨深度的變化情況和路基的相對強度特徵，vR較高區域反映路基強度較高，vR較低區域反映路基強度較低。
在部分瑞雷波測點上作輕型動力觸探（N10）值，根據鐵道部輕型動力觸探技術規定（TBJ18—87）將N10值換算為乘承載力σ0（σ0=8N10-20），然後將瑞雷面波速度vR與相對應測點的輕型動力觸探（N10）擊數進行數學統計分析，得到vR與N10的相關關系式：
環境地球物理教程
式中A、B為常數。當相關系數r＞0.7時，說明vR與N10是相關的，可用vR代替N10來計算承載力σ0的大小，即：
環境地球物理教程
根據此式可用vR定量計算路基的承載力。
圖5-1-15 承載力等值線圖
圖5-1-15為京廣線部分區段K2011+170—K2100+270段路基瑞雷波測試，並按上述換算關系（取A=91.07913，B=2.940517）換算得到的承載力等值線圖。圖中在K2011+230附近路基的承載力偏低，約為80 kPa。而在其兩側的路基的承載力相對偏高，約為180 kPa。此結果與現場實際的情況非常吻合。
3.隧道掌子面前方地質情況預報
在隧道挖掘過程中常因掌子面前地質情況不詳，在不良地質地段經常出現塌方、涌水等現象，嚴重時會造成人身傷亡和設備損壞等重大事故，造成巨大的經濟損失。因此，在隧道掘進過程中及時了解掌子面前方地質情況，特別是斷層、破碎帶等不良地質構造的規模和特徵，這對確保施工安全、合理安排掘進方案、掘進速度和支護措施至關重要。
隧道掌子面前方地質情況預報可分為中長距離預報和短距離預報，中長距離預報採用的物探方法一般是人工地震，短距離預報可採用地質雷達或聲波探測。
吉林省某公路隧道岩石以花崗岩為主，其中穿插有角閃岩及綠泥角閃岩破碎帶，岩石節理裂隙發育。在掘進方向上有兩組斷裂（走向為NNE及NNW）交替出現，與EW向小斷層及破碎帶相切割，形成屋頂形，易產生大塊脫落體。為了施工安全及合理設計掘進方案，採用人工地震和地質雷達相結合進行掌子面前方地質情況預報。人工地震方法的實施是在掌子面不同高程上水平布置幾條地震測線，用石膏在掌子面上等距離粘接檢波器，使用大錘在測線兩側激發和接收地震波。地質雷達方法的實施是在掌子面兩側洞壁及掌子面上水平布置雷達測線，使用100MHz天線等距離點測採集。
圖5-1-16為在樁號K241+138掌子面上人工地震中長距離預報的解釋結果，在K241+138—K241+063段有斷層3處，岩性異常帶一處。推斷位置為K241+115、K241+120、K241+136和K241+068。挖掘證明，有斷層2條（F115、F136），出露位置與推測位置相差1 m左右，走向近EW，斷距0.3 m。樁號K241+068處為破碎帶，寬度約10 m，系由偉晶岩及角閃岩多次侵入造成。
圖5-1-16 樁號K241+138地震中期預報結果示意圖
圖5-1-17 樁號K241+247雷達短期預報結果示意圖
圖5-1-17為K241+247掌子面上地質雷達短距離預報的解釋結果。洞兩壁檢測到斷層3條（F1、F2、F3），走向為NNE和NNW。按幾何關系推測，F1與F3在掌子面前方10 m附近相互交會，F2與F3在掌子面前方約35 m附近相互交會。掌子面上測量到前方斷裂5條，分別為F242、F239、F235、F230、F225，走向近EW，與F1和F3斷層相切割，洞頂極易形成塌落的塊體，對施工安全有嚴重危害。挖掘證明，掌子面上地震與地雷達探測所預報的結果與地質構造出露位置接近。根據預報的結果，施工單位及時調整掘進方案和掘進速度，採取了更合理的安全防範措施。
4.隧道襯砌質量檢測
隧道襯砌後，受諸多因素影響，襯砌混凝土可能出現厚度未達到設計要求或有脫空等質量問題。為及時發現襯砌質量問題，需對隧道襯砌質量進行快速和高解析度的檢測，為隧道工程的科學管理提供依據。在隧道質量檢測中最常用的地球物理方法是地質雷達方法。
地質雷達法進行隧道襯砌質量檢測的主要內容是混凝土密實性、脫空和襯砌厚度。檢測中一般採用500 MHz 或900 MHz高頻天線，檢測厚度可達幾十厘米。測線一般布置在隧道的拱頂、拱腰及邊牆三個部位（圖5-1-18），拱頂為隧道的正頂部附近，拱腰為隧道的起拱線以上1 m左右，邊牆為排水蓋板以上1.5 m左右。測量方式採用剖面法，測點間隔一般為幾厘米～幾十厘米，由測量輪跟蹤測量里程。
圖5-1-18 測線分布圖
隧道襯砌厚度檢測中，相關介質的物理參數如表5-1-1所示。
襯砌厚度評價，首先在地質雷達剖面上確認出混凝土與岩石界面間的反射波同相軸，讀取反射波雙程旅行時間，按公式h=v×計算出混凝土襯砌厚度，速度V可通過明洞地段或鑽孔資料標定。密實度的評價可根據探地雷達剖面反射波振幅、相位和頻率特徵劃分為密實和不密實兩種類型。不密實的混凝土體在雷達剖面上波形雜亂，同相軸錯斷；脫空體在雷達剖面上在混凝土與圍岩交接面處反射波同相軸呈弧形，與相鄰道之間發生錯位，依此特徵可計算出空洞的范圍。由於爆破使圍岩表面凹凸不平，因此，在確定脫空時應對剖面上的異常加以細致的分析和確認。
表5-1-1 隧道襯砌厚度檢測中相關介質的物理參數表
某公路隧道全長約1.6 km，為全面了解襯砌質量，在隧道即將貫通前開展了地質雷達檢測。該隧道襯砌類型有：Sm3、Sm4、Sm5，設計襯砌厚度分別為40 cm、35 cm、30 cm。圖5-1-19為里程號K21+390—K21+430區段邊牆測線的地質雷達剖面。該區段襯砌類型為Sm5。圖中10 ns附近起伏變化的同相軸為圍岩界面反射波同相軸，圖5-1-20為計算出的混凝土襯砌厚度曲線。
圖5-1-19 K21+390K21+430區段邊牆測線的地質雷達剖面
圖5-1-20 K21+390K21+430區段邊牆測線混凝土襯砌厚度解釋曲線
B. TDR技術及其工程地質應用
史彥新張青孟憲瑋楊麗萍
（中國地質調查局水文地質工程地質技術方法研究所，河北保定，071051）
【摘要】時間域反射測試技術（Time Domain Reflectometry）是一種電子測量技術，許多年來，一直用於各種物體的空間定位和形態特徵的測量。本文簡要描述了TDR的原理，介紹了其在水位監測、岩石及土壤變形監測、土壤濕度測量方面的應用，提出了TDR技術應用於滑坡監測的技術方法。
【關鍵詞】時間域反射測試技術同軸電纜工程地質滑坡監測
1前言
時間域反射測試技術（Time Domain Reflectometry）簡稱TDR，是一種電子測量技術，許多年來，一直被用於各種物體形態特徵的測量和空間定位。早在20世紀30年代，美國的研究人員開始運用時間域反射測試技術檢測通訊電纜的通斷情況。在80年代初期，國外的研究人員將時間域反射測試技術用於工程地質勘查和監測工作，尤其在煤田地質方面應用較為廣泛，常用於監測地下煤層和岩層的變形位移等。到90年代中期，美國的研究人員將時間域反射測試技術開始用於滑坡等地質災害變形監測的研究，針對岩石和土體滑坡曾經做過許多的試驗研究[1]。在國外，TDR技術的應用研究已經引起研究人員的廣泛關注和政府部門的極大重視；國內在這方面的研究工作尚屬於起步階段。
2TDR的原理
TDR的早期形式是雷達，可以追溯到19世紀30年代，多數人比較熟悉。雷達通常由無線電發送裝置、天線和無線電接收裝置三部分組成，發射裝置向外發射電磁波短脈沖，接收裝置接收從被測物體返回的反射波，通過測量入射波與反射波的間隔時間，就能判定該物體的空間位置；對反射波進行細致的分析（例如振幅分析），可以得出更多的關於被測物體的信息。時間域反射測試（TDR）就是採用電纜中的「雷達」測試技術（Andrews,1994），在電纜中發射脈沖信號，同時進行反射信號的監測。
在TDR中，一個脈沖波（快速的階躍信號）被發射入同軸電纜（如圖1所示）中，脈沖信號在同軸電纜中傳播的過程中，能夠反映同軸電纜的阻抗特性。電纜的特性阻抗是電纜固有的屬性，它取決於電纜內部的介質以及電纜的直徑等因素。當電纜發生扭絞、拉長、中斷等變形或者遇到像水之類的外界物質時，它的特性阻抗將發生變化。當測試脈沖遇到電纜的特性阻抗變化時，就會產生反射波。對入射波與反射波進行比較，根據兩者的異常情況就可以判別同軸電纜的狀態（斷路、短路以及變形等）。如果TDR測試脈沖信號在測試電纜中的傳播速度為Vp，發射信號與反射信號的時間間隔為Td，那麼電纜至變形處的距離 d可由式（1）來表示：
圖1同軸電纜示意圖
地質災害調查與監測技術方法論文集
由此可以推斷出同軸電纜的狀態發生變化的位置。
另外，如果測試脈沖信號為V1，反射信號為V2，那麼其反射系數為：
地質災害調查與監測技術方法論文集
根據線性傳輸理論，可以知道：式中：Rt——變形後電纜的阻抗；
地質災害調查與監測技術方法論文集
R0——變形前電纜的阻抗。
由（3）式可以得出：
地質災害調查與監測技術方法論文集
因此可以得出結論：①當 p=0時，Rt=R0，表示電纜的特徵阻抗與電纜末端等效阻抗相匹配，發射信號得到了很好的傳輸，沒有反射信號產生。②當ρ＝+1時，Rt→∞，表示電纜末端處於開路狀態，發射信號完全被反射。③當 p=-1時，Rt=0，表示電纜末端處於短路狀態，發射信號完全被吸收。④當－1＜p＜＋1（ρ≠0）時，表示電纜發生變形，並且產生反射波信號。這樣，通過測量反射系數ρ，即測量反射信號的振幅，就可以判定電纜變形量的大小。
3TDR技術在工程地質中的應用
根據TDR測試信號遇到電纜阻抗發生變化時產生反射波的原理，可把TDR用於工程地質的很多方面。
3.1TDR用於監測水位的變化[2]
選擇空氣作填充介質的電纜，把電纜安裝在監測井內，在空氣與水的接觸面，電纜的特性阻抗會大大減小。若向電纜內發射TDR測試脈沖，在空氣與水的接觸面處，就會產生反射波。測量反射波的時間，就可以推算出水位。當井內水位發生變化時，反射波到達的時間也發生變化：當水位上升，反射波到達的時間提前；當水位下降，反射波到達的時間延長（如圖2所示）。這樣通過監測反射信號的變化，就可以達到監測水位的目的。3.2 TDR用於監測岩石及土的變形
圖2TDR監測水位
把電纜澆鑄在鑽孔中，使之與周圍地層緊密結合。當周圍岩石或土發生位移時，會對電纜進行剪切，使電纜發生變形，通過測量電纜變形的位置及變形量，就可判定周圍地層發生形變的位置及位移量。
向電纜中發射TDR測試脈沖，當測試脈沖遇到電纜變形處時，就會產生反射波。通過測量反射波到達的時間和幅度，就可知電纜變形的位置及變形量，進而判定周圍岩石及土的變形。
3.3 TDR用於測量土壤濕度[3]
TDR用於測量土壤濕度，是基於電纜中TDR測試信號的傳播速度對電纜所接觸的外界環境敏感的特性。由於水、空氣、土壤顆粒的相對介電常數有很大差別，所以含水率不同的土壤，其介電常數是不同的，TDR信號在其中傳播的速度也就不同。通過測量TDR反射波到達的時間，又已知同軸電纜感測器探桿的長度，就可求出TDR信號的傳播速度，進而求出土壤的介電常數，這樣，根據土壤介電常數與含水率的對應關系，就可以確定土壤的濕度。
4 TDR用於滑坡監測
在自然地質作用和人類活動造成地質環境惡化的條件下，斜坡發生變形破壞乃至整體移動就會產生滑坡。為了分析滑坡的形成機理、活動狀態及其發展趨勢，位移與變形的長期觀測是滑坡動態監測的重要組成部分。由於TDR技術可用於監測岩石及土的變形，因此採用TDR技術對滑坡進行監測，就可以了解和掌握滑坡深部的位移與變形的動態變化過程。從理論上來說，TDR技術可以完成大量程的滑坡監測，其量程的大小隻與測試電纜的特性有關，與監測鑽孔的受損壞程度無關。
在滑坡的長期監測過程中，根據滑坡的實際情況，用鑽孔打穿滑動面後直達穩定的地層，並且將同軸電纜放入監測鑽孔，然後回填鑽孔，使同軸電纜與周圍地層緊密結合，對滑坡進行深部定位監測，以確定滑動面位置及其上部不同深度滑坡體的位移動態（如圖3所示）。
在安放好測試電纜之後，滑坡體一旦產生滑移，其位移就會引起電纜產生形變，電纜變形導致電纜阻抗特性的變化，這時，安裝在地面的滑坡監測系統對鑽孔內測試電纜的這種形變進行監測。在發射測試脈沖信號的同時，對反射波信號進行數據自動採集，通過對監測數據（包括時間和幅度等）進行分析和自動處理，就能得到電纜變形處地層的變化過程，實現對滑坡的動態監測，為滑坡預測、預報、評價以及防治研究等提供可靠的數據基礎。
圖3TDR滑坡監測示意圖
5結束語
由上可見，根據TDR技術的基本原理，可將其用於工程地質的許多方面。中國地質調查局水文地質工程地質研究所在潛心研究TDR技術原理的基礎上，研製了TDR滑坡監測系統，並應用到長江三峽地質災害監測的實際工程中，取得了不錯的效果。
參考文獻
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[2]史彥新，張青.TDR技術監測地下水位.嚴重缺水地區地下水勘查論文集（第2集），北京：地質出版社，2003
[3]孫玉龍，郝振純.TDR技術及其在土壤水分及土壤溶質測定方面的應用.灌溉排水，2000,（2）
C. 舉例說明RS,GIS想結合在工程地質中的應用有哪些方面
GIS應用於工程地質，應該主要側重於其空間分析和三維設計兩個方面。
1、空間分析版，這是GIS特有的優勢，特別權是針對空間位置的分析，而相關研究主題的空間位置也是工程地質研究的重要內容。
2、三維設計，GIS的另一優勢就是良好的可視化表達，工程地質的研究成果可以經由GIS軟體予以體現。
至於遙感，在工程地質中的應用主要有以下兩個方面：
1、地質調查，利用高光譜遙感技術，可以實現對特定區域的地表岩層進行某些精細的分析，從而為地質研究提供有效的數據支持，減少人力與物力的投入，可以不到現場就可以詳細指導當地的信息。
2、地質監測，可以對大范圍區域的地質災害等進行調查與檢測……等
對於兩者的結合那是顯而易見的，GIS與RS不分家，RS是GIS重要的數據元。
D. CAD在地質工程的應用
應用十分廣泛：地質平面圖，邊坡剖面圖，勘探點布置圖等等``幾乎所有需要畫圖的程序都在cad上完成。
E. 求一篇有關工程地質的論文
工程地質學是世紀才建立和發展起來的一門地球科學。工程地質專業在工程建設中具有十分重要的位置。工程地質工作的質量，對工程方案的決策和工程建設的順利進行至關重要。由於地質問題引起的工程事故時有發生，輕則修改設計延誤工期，嚴重時造成工程失事給人民生命財產帶來重大損失。近年來，工程地質勘察質量有下滑現象，工程地質分析不夠深入，有的甚至出現工程地質評價的結論性錯誤。今後十年,將有可能成為水利水電工程建設的又一個事故高發期。工程地質對地球環境的保護要發揮重要作用。工程地質面臨著新的機遇和挑戰。關鍵詞 。
關鍵詞：工程地質 水利水電 勘察 環境 分析 人才 機遇
工程地質對於工程師來說並不陌生。然而，由於人類工程活動引起地質環境的改變，工程地質問題造成工程建設的被動與失敗的若干實例證實，許多人對工程地質又是陌生的。
人類歷史剛剛翻開新千年新世紀的第一頁，一場以高新技術為前導的產業革命卻早已開始了，工程地質學科必將在這場革命中獲得新生。當然，我們更應該看到技術的每一次革命性進步，都伴隨著矛盾與沖突，特別是體制和機制問題，是生產力與生產關系的相互作用，需要協調與適應，改革就成為必然。
當前，工程地質學科正在經歷著前所未有的挑戰，工程地質專業正面臨著新的發展機遇。人類與自然的關系不是斗爭而是相互作用和相互影響；人類工程活動不是改造自然而是如何順應自然。人類賴以生存的地球環境問題，工程地質學家和地質師都要認真關注，並勇敢地承擔起應盡的職責。
1 工程地質學科的起源與發展
工程地質學是研究人類工程建設活動與自然地質環境相互作用和相互影響的一門地球科學。20世紀初，為了適應興建各種工廠、水壩、鐵路、運河等工程建設的需要，地質學家開始介入解決工程建設中與地質有關的工程問題，不斷地進行著艱苦的工程實踐和開拓性的理論探索，首次出版了「工程地質學」專著，工程地質學開始成為地球科學的一個獨立分支學科，工程地質勘察則成為工程建設中不可缺少的一個重要組成部分。二次世界大戰以後，全世界有了一個較為穩定的和平環境，工程建設的發展十分迅速，工程地質學在這個階段迅速成長起來了。經過半個多世紀的工程實踐和理論探索，工程地質學大為長進，內涵和外延都煥然一新，成為了現代科學技術行列中的重要分支學科。
中國的工程地質事業在解放前基本上是空白，建國後才有了長足的進步和發展。50年代初開始引進蘇聯工程地質學理論和方法，走過了我們自己的工程實踐和理論創新的輝煌歷程，形成了有自己特色的工程地質學體系。特別是在水利水電行業，舉世矚目的三峽、小浪底等特大型水利樞紐工程的開工建設，瀾滄江、紅水河、雅礱江、烏江、黃河等大江大河眾多大型梯級水電站的興建，以及若干正在開展前期工作的其它水利水電工程，充分積累了在各類岩性地區和各種復雜地質條件下進行地質工作的豐富經驗，建立了一套比較完整的工程地質勘察規程規范。重大工程建設不斷地將數理學科的新成就和高新技術及時吸收進來，極大地豐富了工程地質學科的內容，有力地促進了工程地質學科的發展，使我國工程地質學達到現代科技水準，逐漸成為國際工程地質界的重要成員之一。
今天，工程地質專業學科的內涵已經遠遠超出了傳統工程地質定性描述和定性評價的范疇，發展成為集多種勘探手段去獲取基礎性地質資料，並對這些資料進行歸類匯總、整理分析、定性評價、定量評價、地質預測、工程措施的建議等等既特殊又復雜的綜合性專業。任何一個成熟的設計師，都會清楚地意識到工程地質專業在工程設計中的重要位置。無數重大工程成敗的實例足以證明工程地質專業在工程建設中的權威性。
在學術界，有國際工程地質學會，國內的中國地質學會、中國水利學會和水力發電工程學會等全國性學術組織都專門設立有工程地質專業委員會，水利水電行業中全國性的學術組織還有「水利水電工程地質信息網」。此外，全國性的勘測技術協會主要還是工程地質專業。這些學術組織為我國各行各業的工程建設作出了重大貢獻，發揮了巨大作用。
2 水利水電工程地質的特點
2.1 特殊性與復雜性
在水利水電、電力、工民建、交通、港航、航天、航空、地礦、市政建設等等凡是存在土建工程，要與地質體(地基)打交道的行業，都有工程地質專業，因此，我們稱工程地質專業是工程建設的基礎性專業，是不必爭議的。由於水利水電工程建設自身的特殊性和復雜性，使得水利水電工程地質又是所有這些不同行業的工程地質專業中涉及面最廣、問題最復雜、任務最艱巨、聲望最高、最具權威性的業界龍頭。
水利水電工程建設的特殊性首先表現在工程建築物的特殊性。工業與民用建築到處可以見到基本相同甚至完全相同的建築物，可以部分或全部套用標准設計圖紙。而水工建築物則不然，世界上有成千上萬座水庫大壩，你就很難找到兩座完全相同的大壩。決定大壩的規模、壩型、結構等工程要素的自然條件很復雜，而工程地質條件則是最主要的自然條件之一。水工建築物的第二個特殊性是與水打交道，所承受的主要荷載是水荷載。水利水電工程不允許失事，一旦失事，損失將十分慘重。
水利水電工程建設的復雜性主要表現在工程規模大，專業多，涉及面廣，投資大，工期長，建築物的形式、結構、功能、荷載組合等等都十分復雜，特別是大型特大型水利水電工程更是如此。例如舉世矚目的三峽水利樞紐工程，涉及到中國的政治、經濟、社會、資源、環境、文化等方方面面，你很難找到其它基建工程可以等同於這樣的水利水電工程。因此，水利水電工程地質專業的特殊性與復雜性是由水利水電工程建設的特殊性和復雜性所決定的，同時，工程區自然地質環境的復雜性也決定了這個專業的技術難度。
2.2 實踐性與經驗性
水利水電工程地質的另一特點是強烈的實踐性與經驗性。在中國水利學會勘測專委會1999年度學術研討會上，工程地質界知名前輩專家天津院的李仲春教授語重心長地警示工程界：工程地質這個專業太難了，工程地質決策不是通過計算和試驗所能左右的，很大程度上取決於我們的工程經驗，即是十分成功的工程，也很難證明它既安全可靠又經濟合理。李仲春教授的肺腑之言充分表達了工程地質專業的實踐性與經驗性的深刻含義。
工程地質理論上的任何一項新進展，新方法，新技術，都必須通過大量試驗研究、分析論證和工程實踐的檢驗。例如，近二十年來隨著數理基礎學科和計算機技術的發展，壩基、洞室和邊坡穩定性分析計算的理論和方法有了長足的進展，但是這些計算成果仍然只能是工程設計和決策的一種參考，因此在工程界有一種通用說法：不可不信也不可全信。許多工程實例足以說明採取慎重態度的必要性。有些工程從分析計算上看是安全的，實際上卻出了問題；而另一些工程通過計算認為不安全，但卻安全運行了數十年。因此我們搞工程建設，工程經驗往往又是起決定作用的。
2.3 工程地質問題的長期性與隱伏性
水利水電工程地質的第三大特點：在地質體中留下的工程隱患具有長期性和隱伏性，甚至具有不可預見性。法國Malpasset拱壩失事和義大利Vajont水庫大滑坡，均為水工史上震驚世界的慘痛教訓，其地質隱患在整個勘測設計施工的全過程中沒有絲毫警覺。葛州壩工程壩基軟弱夾層問題導致工程停工，重新補充勘探並對設計進行重大修改。南盤江天生橋二級水電站廠房建在一個古滑坡上，開工後實在施工不下去了，搬出滑坡體後又位於另一個滑坡體的腳下。該電站的引水隧洞工程地質條件更是復雜得令建設者們防不勝防。由於地質體中留下的工程隱患造成的工程事故，輕則修改設計，重則工程報廢，或造成生命財產的重大損失，這樣的例子實在太多，舉不勝數。
2.4 工程地質測不準原理
著名的量子力學測不準原理：「不能同時測准粒子在某一瞬間的速度和位置」。我們不妨借用這個原理來揭示工程地質的一些本質性問題。事實上，地質體中的某些性質的確是測不準的。例如某一組結構面的產狀，你只能用一個區間值來表述，如果僅用一個確定值來表述則肯定不符合客觀實際。又如工程地基岩體的物理力學參數，它只能是一個區間值或統計值，因為地質體中每一點的性質都可能是變化的。地質參數精確到某一個具體數值的時候，千萬不要把它當成是絕對准確的，否則會誤導精確評價的可信性。據此，我們可以將工程地質測不準原理表述為：「地質體的工程性質不可能用絕對准確的參數來確定，它們只能是通過地質測繪、勘探、試驗、分析、統計和經驗判斷後提出一個建議區間值，供設計師根據建築物的性質在這個區間值中選取設計採用值」。近二十年來，概率統計、模糊數學、灰色理論等數理學科廣泛應用於工程地質分析領域，可以說是對工程地質測不準原理的有力支持。有些設計師不能理解地質師為什麼只能提出區間值，而不提出確定的數值，當他們對測不準原理透徹理解之後，這種疑問將會自然消除。3 工程地質的技術進步
工程地質勘察技術近二十年來有了長足的進展。測量、物探、鑽探、試驗等在儀器、設備、新技術、新方法、新手段方面不斷推陳出新，為工程地質提供了強有力的技術依託。由於有了各種新技術的支持，工程地質分析從定性到定量就成為可能。定量分析的新理論層出不窮，在學術界十分活躍。
計算機技術的發展對工程地質來說是一場真正的技術革命，從外業資料收集和內業資料整理的工作程序、工作方法、產品成果、質量標准等等均與傳統的工程地質有較大的差異，應用前景振奮人心。「工程地質計算機應用技術協作網」業已正式成立，必將對工程地質技術進步起到積極的推動作用。工程地質計算機應用主要包括六大課題：①數值計算；②制圖；③資料庫；④文檔管理；⑤專家系統；⑥網路系統。這六大課題既是多年來本專業計算機應用的實踐，也是我們將繼續探討的主要課題，還需要在今後的實踐中賦予新的內涵。
4 工程地質專業的任務與責任
工程地質專業的主要任務是：①選址，選擇在地質條件上相對最優的工程建築地區或場地；②評價，闡明工程建築區或場地的工程地質條件，進行定性和定量的工程地質評價，准確界定工程地質問題；③預測工程建築物興建和運用過程中地質條件的可能變化，為研究改善和治理工程地質缺陷的措施提供依據；④調查工程建築物所需的天然建築材料等。歸納起來的表述：為工程建設提供基礎性和專門性地質資料，為工程選址、建築物設計以及不良地質條件的工程處理提供技術依據，同時對地質環境的變化作出預測。
為了完成以上任務，需要針對工程建築物區進行工程地質勘察和工程地質分析，界定和研究主要工程地質問題。工程地質勘察需要勘察目的明確，工程概念清晰，勘察手段多樣，勘探精度滿足要求。工程地質分析要求方法正確，計算可靠，參數可信，建議措施符合工程實際。工程設計最關心的是建築物地基的工程地質條件和物理力學性質，因此工程地質工作的最終體現是工程地質定性和定量評價。
工程地質專業只對提交給設計採用的地質資料負責，其物理力學參數也僅僅是建議值，不在建議值范圍之內的設計採用值和不適應地質條件的設計方案，地質師不負責。但是，地質師有責任對不符合或不適應地質條件的設計方案提出質疑，對可能存在的工程隱患要與設計師充分交底，對不良工程地質缺陷有責任提出工程處理措施的建議。
一般說來，正規勘測設計院的勘測隊伍，已經過幾十年工程實踐的檢驗，在正常情況下都可以完成以上任務並盡到地質專業的責任。本文以下章節列出的工程地質工作中存在的若干問題，是歸納了筆者從事工程地質工作十多年來的所見所聞，供地質師們分析問題時參考。
5 工程地質工作存在的問題與對策
5.1 工程地質勘察的質量問題
在工程地質勘察過程中，一般問題較多的是工程概念不清，勘探側重點不明確，針對性不強，方法不當，手段落後；工程地質分析工作中所選擇的理論、方法、計算公式等與實際情況有較大出入，其適應條件的物理意義混淆不清；地質報告中基本地質條件不清楚，主要工程地質問題界定不準確或論證不充分，有問題遺漏甚至結論性錯誤；有些地質報告沒有地質結論，也有些工程沒有做多少地質工作就先下結論，極不嚴肅。此類問題往往造成階段性工程審查不能一次性通過，可能延誤開發時機；或者盡管通過了審查，但卻給工程留下了隱患，這種情況的危險性更大。
5.2 相關專業的理解問題
一種情況是地質師對其它專業不理解，這需要加強跨專業的學習。另一類現象是設計施工等相關專業對工程地質的不理解。有的不懂地質卻偏要提出一些不切實際的勘探要求，有的工程由設計人員來布置地質勘探工作；有的設計人員對地質專業知其然不知其所以然，自以為是包打天下，不結合地質條件設計不當；也有的是不尊重自然地質規律，野蠻施工，嚴重破壞地質體的自然結構，造成重大工程事故。所有這些非地質專業的問題，往往在出了問題之後又向地質專業推卸責任，令地質師們不知所雲。工程地質界知名專家學者孫廣忠教授指出:「實際上，在地質工程實踐中脫離地質實際的實例隨手可拾，可以說，地質工程施工中出現事故的絕大部分是設計和施工脫離地質實際的結果，或者是對工程地質條件沒有搞清楚或認識不清的結果，如果離開了地質基礎，則其理論必將脫離地質實際必將作出錯誤的結論」。
潘家崢院士等前輩專家早已強調過地質學水工，水工學地質。足以可見專業之間的交叉滲透問題，早已被專家們的真知灼見道出了關鍵，就看我們作何行動。
5.3 勘測周期不合理的問題
從工程地質勘察到地質報告的提交需要一定的工作周期，這是再簡單不過的道理。但有些工程沒有基礎性的前期投入，一旦要報項目，立即就要求提交地質報告；還有些工程是今天提交了可研報告，明天就提交初設報告。此類情況多為地方性工程，一般國家投資的大型工程出現這種局面的不多。沒有足夠的勘測周期所造成的後果是嚴重的，地質條件不清楚，投資控制不住，施工後修改設計，或由於地質問題造成承包商巨額索賠等等。更可怕的是留下了工程隱患，可能造成重大工程事故。
5.4 規程規范的問題
規程規范的問題較多，甚至產生了一些混亂。水利系統與水電系統的勘測設計階段不一致，規程規范也有區別。歷經十多年的編寫報批，1999年才頒布的國家標准《水利水電工程地質勘察規范》，在勘測程序和新技術的應用方面都已經明顯地落後於時代的發展，一經頒布實施就難以把握。更為令人難以理解的是另一部國標《岩土工程勘察規范》並不完全適合於水利水電工程地質，而建設部的一些工程勘察監督機構則以此為依據對水利水電勘測設計單位實施質量檢查，使勘測單位不得不準備滿足兩種規范的兩套地質報告分別對付審查和檢查。規程規范的修訂和出台周期太長，完全不能滿足工程建設的需要。水利與水電分家之後，對於工程地質這個專業來說其工作性質是一樣的，但卻存在不同的技術標准和勘測程序，這種情況還要繼續下去，需要尋求解決或協調方案。
5.5 人才問題
文革十年造成的人才斷層已經出現。有豐富工程實踐經驗的前輩地質師相繼離崗，各勘測設計院明顯缺地質總工人才，八十年代期間各院比較整齊的地質副院長和院級地質總工，近年來在一些勘測設計院已經相繼斷檔，或後繼無人，或後備人才尚不成熟。勘測行業不景氣，社會地位和經濟地位與工程地質專業不相適應，工作環境、工作條件的局限，人才資源開發機制的問題，擇業行為中的浮躁動機等等，都不同程度地影響著優秀地質師的成長。
高質量高水平的工程地質分析成果，出自於高水平高素質的地質師。有人說二、三年就可以培養出地質專家，實屬無知。要培養出一個具有工程地質分析能力，能夠解決復雜問題的地質師，沒有十年以上的功夫，大量的工程實踐，自身的敬業精神，理論聯系實際，相關學科專業的學習和滲透，是決不可能的。十年樹木百年樹人，在地質師的培養過程中可以充分體現出來。培養優秀地質師的難度可以說遠遠超過培養博士、研究員和教授的難度。
社會的發展和日趨激烈的競爭市場，對地質師素質的要求也將越來越高，最好是跨專業的復合型人才。競爭的實質是人才的競爭。勘測隊伍要走向市場，必須重視高素質人才的培養，重視人才資源的開發。
5.6 技術管理問題
工程地質勘察質量的控制，技術管理是主要環節之一。近年來一些單位提交的勘測設計報告中的地質章節不是地質師寫的，報告的編制人中沒有地質專業負責人，或地質報告沒有院級地質負責人審查把關，報告和圖紙中的錯誤較多。這種情況給總院增加了審查難度，同時也有損勘測設計單位的質量和水平形象，還會延誤工程報批的時機。當然也有上級單位工程審查把關不嚴，助長了這種技術責任心不強的現象。
5.7 其它問題
前期工作投入不夠，有些地方部門長期拖欠勘測經費；體制問題，市場競爭不規范，非水利水電勘測單位從事水利水電勘測工作存在工作方法、技術要求和工程地質評價等方面的差異；勘測工作經費仍然按落後的實物工作量計算，造成多勘探多爭錢，地質分析多出力多賠本的事實上的不合理現象，長期以來得不到解決。勘測技術的科技含量低，新技術新方法投入少，不能滿足現代工程技術發展的要求。
5.8 今後十年將進入工程事故的高發期
鑒於對以上若干問題的擔憂，今後十年有可能是我國水利水電工程事故的又一個高發期，這一悲觀性預測有些危言聳聽，但願不要成為被不幸言中的事實。
5.9 解決問題的對策
解決問題首先要分清責任。規程規范和部分技術管理方面的問題應該由總院負責；勘測周期不合理，前期工作投入不夠等問題應該是地方部門或者計劃部門負責；質量、人才、相關專業的協調等問題自然應該由勘測設計單位負責；其它問題大家都有責任，但主要還是取決於大環境。
責任分清楚了，落實到要有人來抓，所有問題雖然我們不敢說都能很好地得到全面解決，但至少可以前進一大步。最可怕的是大家都在暢談必要性重要性，結果都是紙上談兵，沒有實際行動。筆者在這里也就是誇誇其談而已，不可能提出可以操作的具體解決方案，這種方案也不該我們提，該誰提？當然應該是誰負責抓，誰就提方案追落實精指揮勤檢查，最終歸結到誰領導的關鍵問題上。到此為此，我們的對策就算出台了。
其實，我們這里列出來的眾多實際問題，本質上和深層次的是體制和機制問題，需要通過改革才能從根本上解決。隨著勘測設計市場化進程的加快，新技術與舊管理的沖突，老觀念與新思想的交鋒，既是矛盾又是改革的動力，這是不難理解的。
6 工程地質要抓住機遇迎接挑戰
汪恕誠部長曾經講話強調：「不能老修改設計，因為搞招投標尤其是國際合同，修改設計就意味著被索賠」。少修改或不修改設計，是對工程地質提出的更高要求。基本地質資料不準，修改設計就是必須的。高標准嚴要求就是挑戰和機遇。
人類社會的進步與發展，實際上又是一部人與自然相互協調和相互影響的壯麗史詩。以前我們把人與自然的關系當成是與天斗與地斗的斗爭關系，實踐證明，人與大自然斗爭的結果，雖然取得了一些局部性的小勝利，而大自然反過來對人類的懲罰卻是災難性的。人類的每一次產業革命，無不與工程建設有直接關系，與地質環境有直接或間接關系。建國以來，我國的基本建設此起彼伏，水利水電工程建設從無到有，新一輪的建設高潮正在興起。在多專業組成的基建隊伍這個龐大樂團中，地質師要起到指揮和首席演奏家的作用，甚至還要擔負起獨奏華彩樂章的作用。
盡管工程地質學科正在經歷著前所未有的挑戰，工程地質工作也存在著這樣那樣的問題和難題，然而這更是機遇。抓住機遇迎接挑戰，順應自然，保護環境，防止災害，造福人類，是工程地質學家和地質師的艱巨任務和不可推卸的責任。主要參考文獻：
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10 瑞德尼克[蘇],《量子力學史》科學出版社，1979年9月轉貼於 中國論文下載中心 http://www.studa.net[首頁]
F. 舉例說明工程地質學應用的領域
工程地質學主復要研究建設地區和制建築場地中的岩體、土體的空間分布規律和工程地質性質，控制這些性質的岩石和土的成分和結構，以及在自然條件和工程作用下這些性質的變化趨向；制定岩石和土的工程地質分類。由於各類工程建築物的結構、作用、所在空間范圍內的環境不同，所以可能發生的地質作用和工程地質問題也不同。據此，工程地質學往往分為水利水電工程地質學、道路工程地質學、采礦工程地質學、海港和海洋工程地質學和城市工程地質學等。工程地質學的研究方法有運用地質學理論和方法查明工程地質條件和地質現象空間分布、發展趨向的地質學方法；有測定岩、土體物理、化學特性，測試地應力等的實驗、測試方法；有利用測試數據，定量分析評價工程地質問題的計算方法；有利用相似材料和各種數理方法，再現和預測地質作用的發生、發展過程的模擬方法。隨著計算機技術應用的普及和發展，工程地質專家系統也在逐步建立。
至於其應用的領域，主要是鐵路、高速公路、隧道、橋梁、工業與民用建築、水利工程等。
G. 工程地質有哪些常用的研究方法
工程地質研究的主內容有：確定岩土組分、組織結構（微觀結構）、物理、化學與力學性質（特別是強度及應變）及其對建築工程穩定性的影響，進行岩土工程地質分類，提出改良岩土的建築性能的方法；研究由於人類工程活動的影響而破壞的自然環境的平衡，以及自然發生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地質作用對工程建築的危害及其預測、評價和防治措施；研究解決各類工程建築中的地基穩定性，如邊坡、路基、壩基、橋墩、硐室，以及黃土的濕陷、岩石的裂隙的破壞等，制定一套科學的勘察程序、方法和手段，直接為各類工程的設計、施工提供地質依據；研究建築場區地下水運動規律及其對工程建築的影響，制定必要的利用和防護方案；研究區域工程地質條件的特徵，預報人類工程活動對其影響而產生的變化，作出區域穩定性評價，進行工程地質分區和編圖。隨著大規模工程建設的發展，其研究領域日益擴大。除了岩土學和工程動力地質學、專門工程地質學和區域工程地質學外，一些新的分支學科正在逐漸形成，如礦山工程地質學、海洋工程地質學、城市工程地質及環境工程地質學、工程地震學。
1工程地質與岩土工程的區別工程地質是研究與工程建設有關地質問題的科學(張咸恭等著《中國工程地質學》)。工程地質學的應用性很強,各種工程的規劃、設計、施工和運行都要做工程地質研究,才能使工程與地質相互協調,既保證工程的安全可靠、經濟合理、正常運行,又保證地質環境不因工程建設而惡化,造成對工程本身或地質環境的危害。工程地質學研究的內容有:土體工程地質研究、岩體工程地質研究、工程動力地質作用與地質災害的研究、工程地質勘察理論與技術方法的研究、區域工程地質研究、環境工程地質研究等。岩土工程是土木工程中涉及岩石和土的利用、處理或改良的科學技術(國家標准《岩土工程基本術語標准》)。岩土工程的理論基礎主要是工程地質學、岩石力學和土力學;研究內容涉及岩土體作為工程的承載體、作為工程荷載、作為工程材料、作為傳導介質或環境介質等諸多方面;包括岩土工程的勘察、設計、施工、檢測和監測等等。由此可見,工程地質是地質學的一個分支,其本質是一門應用科學;岩土工程是土木工程的一個分支,其本質是一種工程技術。從事工程地質工作的是地質專家(地質師),側重於地質現象、地質成因和演化、地質規律、地質與工程相互作用的研究;從事岩土工程的是工程師,關心的是如何根據工程目標和地質條件,建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設中的岩土技術問題。2工程地質與岩土工程的關系雖然工程地質與岩土工程分屬地質學和土木工程,但關系非常密切,這是不言而喻的。有人說:工程地質是岩土工程的基礎,岩土工程是工程地質的延伸,是有一定道理的。工程地質學的產生源於土木工程的需要,作為土木工程分支的岩土工程,是以傳統的力學理論為基礎發展起來的。但單純的力學計算不能解決實際問題,從一開始就和工程地質結下了不解之緣。與結構工程比較,結構工程面臨的是混凝土、鋼材等人工製造的材料,材質相對均勻,材料和結構都是工程師自己選定或設計的,可控的。計算條件十分明確,因而建立在材料力學、結構力學基礎上的計算是可信的。而岩土材料,無論性能或結構,都是自然形成,都是經過了漫長的地質歷史時期,在多種復雜地質作用下的產物,對其材質和結構,工程師不能任意選用和控制,只能通過勘察查明,而實際上又不可能完全查清。岩土工程師不敢相信單純的計算結果,單純的計算是不可靠的,原因就在於工程地質條件的不確知性和岩土參數的不確定性,不同程度地存在計算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然土力學、岩石力學、計算技術取得了長足進步,並在岩土工程設計中發揮了重要作用,但由於計算假定、計算模式、計算方法、計算參數等與實際之間存在很多不一致,計算結果總是與工程實際有相當大的差別,需要進行綜合判斷。
H. 工程地質學都在什麼領域應用
工程地質學主要研究建設地區和建築場地中的岩體、土體的空間分布規律和工程地專質性質，控制這些性質屬的岩石和土的成分和結構，以及在自然條件和工程作用下這些性質的變化趨向；制定岩石和土的工程地質分類。由於各類工程建築物的結構、作用、所在空間范圍內的環境不同，所以可能發生的地質作用和工程地質問題也不同。據此，工程地質學往往分為水利水電工程地質學、道路工程地質學、采礦工程地質學、海港和海洋工程地質學和城市工程地質學等。工程地質學的研究方法有運用地質學理論和方法查明工程地質條件和地質現象空間分布、發展趨向的地質學方法；有測定岩、土體物理、化學特性，測試地應力等的實驗、測試方法；有利用測試數據，定量分析評價工程地質問題的計算方法；有利用相似材料和各種數理方法，再現和預測地質作用的發生、發展過程的模擬方法。隨著計算機技術應用的普及和發展，工程地質專家系統也在逐步建立。
I. 舉例說明工程地質學應用的領域 簡述滑坡的主要影響因素
2、簡述滑坡的主要影來響因素。（自30分）
答：滑坡是斜坡上土體 、岩體或其他碎屑堆積物沿一定的滑動面作整體下滑的現象。
影響滑坡的主要因素：
1.岩性：鬆散堆積層的滑坡主要和粘土有關。基岩滑坡主要與遇水容易軟化的岩石有關；
2.構造：滑坡與構造的關系主要有兩個方面：一是與軟弱結構面的關系，不論是鬆散堆積層還是基岩，滑動面常常發生在順坡的層面、節理面、不整和接觸面、斷面層（帶）及劈理頁理面上；二是與上部透水層和下部不透水層的構成特徵有關。
3.地貌：滑坡與地貌的關系主要是通過臨空面、坡度和坡地基部收沖刷來體現的。
4.氣候：氣候主要是通過降雨和溫度對滑坡產生影響。
5.地下水：絕大多數滑坡都是沿飽含地下水的岩體軟弱面發生的。
6.地震：地震可通過松動斜坡岩土體結構、造成破裂面和引起弱面錯位等多種方式，降低斜坡的穩定性。另外，地震作用力突然施加還會對斜坡的破壞產生觸發效應。
7.人為因素：人工切坡過陡、用大爆破方法施工等人為因素促使滑坡發生。為了了解滑坡的穩定性，要查明滑坡形態、范圍、結構特徵等。
J. 工程地質中的應用
大型建設工程(如核電站、港口、水庫、工廠等)、高層建築以及經濟技術開發區的選址工作必須考慮到地質條件，這里主要指的是區域的穩定性、城市供水條件以及環境的污染狀況等。
在城市開展地質工作，必須盡可能地避免對地表造成的破壞，為此，物探方法更受到人們的青睞。但是，在城市工作，工作場所受到很大的局限，接地條件差、已有建築物的阻擋、工業電磁場的影響、振動及雜訊干擾等，使得一些在野外行之有效的物探方法，在城市應用時，常感到束手無策。相反，放射性方法受上述不利因素的影響很小或完全無影響，近年來逐漸受到人們的重視。
應用放射性方法解決工程地質的地球物理前提是：不同的地質體或研究對象，其放射性元素的含量是不相同的，通過測定它們的放射性元素的含量、濃度或它們輻射出的放射性射線照射量率，就可以解決有關的工程地質任務。
(一)北京市區域穩定性研究
首都北京，是我國的政治、經濟和文化中心。城市發展十分迅速，市區范圍不斷擴大。城區人口密集，高層建築星羅棋布。然而，北京在歷史上是地震活動區，因此，研究北京市區域穩定性具有極為重要的意義。
北京市位於華北平原北端，覆蓋厚達數百米以上。因此，在北京市區內開展地質工作，必須更多地藉助於物探手段。但是，市內建築櫛比，道路縱橫，電網林立，管道密布。電磁干擾、振動、雜訊的影響相當嚴重，致使電法、磁法、地震等物探方法難以施展；重力測量只能在夜深人靜之時開展工作。相反，放射性方法不受上述因素影響，能正常進行。為驗證並追索航磁推斷的三條隱伏大斷裂，在測區內投入了γ總量、靜電α卡法及α杯法；測線總長度達數十千米。
在圖7-34中，0～600m之間，α卡、α杯法均出現明顯異常，峰位與已知F1斷裂相吻合，在推斷的F2斷裂附近，α卡、α杯所獲異常明顯，為F2斷裂的存在提供了證據；曲線表明，異常密度大，反映了F2斷裂破碎范圍較寬。在剖面0～1600m之間，α卡及α杯測定值跳變強烈，異常呈多峰狀，這可能反映該處構造發育，岩石破碎。可能是由F1以及F2影響所致。
在推斷斷裂F3及F4處，即剖面2400m及3600m處，α杯、α卡法均有異常顯示。但2400m處為高異常峰，而3600m處異常幅度則小得多。F4斷裂是否存在值得進一步研究。
(二)深圳市區區域穩定性研究
深圳市為我國重要經濟開放城市。從已有地質資料上分析，區內分布有一組北東東向的羅湖斷裂。過去曾認為羅湖斷裂縱貫市區，將是市區建築的不利因素。為查明區內構造格架的基本特徵，布置了400km2的靜電α卡法及甚低頻法等。
圖7-34 放射性勘探剖面
圖7-35是該區構造格架示意圖。工作查明區內除分布有羅湖斷裂外，新發現蓮花山斷裂和走向北西的斷裂，蓮花山斷裂是市內主幹斷裂，它位於羅湖鬧市區以北約5.6km處，並延伸入海。它對市政建設影響甚小。羅湖斷裂則是蓮花山斷裂的次級構造，且被後期北西向斷裂截成數段，使其難以再次發生較大活動。由此認為，深圳市的區域穩定性較好，為該市的城市規劃提供了重要的地質依據。
圖7-35 構造格架示意圖