低地應力及其工程地質意義
㈠ 地應力的影響
地應力活動會影響或產生地質構造。劇烈的地應力活動會引起地震。地應力活動還可內影響地殼容內岩石﹑礦物的物理性質和化學性質。因此﹐也可以利用這種物理和化學性質的改變來分析地應力的活動情況。
地應力是引起采礦、水利水電、土木建築、鐵道、公路、軍事和其他各種地下或露天岩土開挖工程變形和破壞的根本作用力，是確定工程岩土力學屬性，進行圍岩穩定性分析，實現岩土工程開挖設計和決策科學化的必要前提。
地應力狀態對地震預報、區域地殼穩定性評價、油田油井的穩定性、核廢料的儲存、岩爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球動力學的研究等也具有重要意義。
㈡ 地形，岩性，地質構造，地下水及地應力等，對隧道和地下硐室選址有何影響
洞室（隧道）圍岩穩定性問題（公路、鐵路等交通隧道，地鐵隧道，引水隧道，地下硐室）； 地下洞室包圍於岩土體介質中，在洞室開挖與建設中破 壞了岩體原始平衡條件，會出現一系列工程地質問題， 如塌方、突水、冒頂、片幫、底鼓等。因此，在規劃與 選址階段，需要進行穩定性評價。
1，地層岩性－成因、時代、岩性、產 狀、成岩作用特點、變質特點、風化特徵、 軟弱夾層、接觸帶、物理力學性質等；
2，地 質構造：褶皺、斷層、節理的分布與特徵。 對於形成時代新、規模大的優勢斷裂，對地 震等災害具有控製作用，對建築安全影響較 大，需要詳細而深入研究；
3，水文地質條件 －要查明成因、埋藏、分布、動態變化、化 學成分等；
4，地表地質作用－是現代地表地質作用的反 映，與建築區地形、氣候、岩性、構造、地下水 和地表水相互作用密切相關，主要包括滑坡、崩 塌、岩溶、泥石流、風砂移動、河流沖刷與沉積 等，對評價建築物穩定性與預測工程地質條件變 化意義重大；
5，地形地貌－地形指地表高低起 伏狀況、山坡陡緩程度、溝谷寬窄程度等，地貌 指形成的原因、過程與時代。如平原區、丘陵區， 如地形起伏、土層薄厚情況、地下水埋藏特徵與 地表地質作用均具有不同特徵，影響建築物場地 與線路選擇。
㈢ 岩體地質工程設計問題
著者曾提出地質工程基礎理論是地質控制論，也就是說，地質工程作用的規律是受地質規律控制的，如地質環境和地殼穩定性是受大地構造特徵控制的，岩體質量是受岩體結構和岩體賦存環境條件控制的，岩體力學作用和岩體力學性質也是受岩體結構和岩體賦存環境條件控制的，地質體改造實際上是岩體力學作用改造，也受岩體結構和岩體賦存環境條件控制，岩體地質工程設計和施工必須在地質控制思想指導下進行。這是岩體地質工程建設的基本指導思想，因此在進行岩體地質工程工作中最重要的是查清工程地質條件，否則的話，必將造成失敗，這就是著者一再強調的地質工程必須以地質為基礎，一刻也離不開地質，這是岩體地質工程工作的一條重要定理。
一般來說，地質是有規律的，地質體特性是有規律的，是可以掌握的，但在實際工程中，想靠地質勘察一次性地搞清楚地質結構、岩體賦存環境條件和岩體力學特性是很難的。解決這個問題的有效方法是在施工過程中繼續進行地質勘察和地質超前預報，根據勘察和預報結果，及時修改設計，這一方法又稱為信息反饋設計或地質監控施工，通俗地稱為「三邊方針」，即邊勘察、邊設計、邊施工、邊勘察……這第二個邊勘察包括補充勘察和施工地質超前預報，這是比較有效的方法。
岩體地質工程設計的基本原則和其他工程設計一樣，其基本原則是為保證建成的工程安全穩定、技術可行、經濟合理，既要防止工程地質災害發生，又要節省投資，還要施工技術可能做到。這里經常涉及工程選線、選址和工程選型問題，這兩個問題往往是由工程規劃、工程運營條件和投資經濟決定。不是僅靠地質體自身穩定能力決定的，如長江三峽工程船閘邊坡下部是根據工程需要選用直立邊坡，上部邊坡則根據地質體自穩能力和施工要求改用斜坡，設計的任務就是採取岩體改造措施，保證總邊坡安全穩定。
為了保證地質工程穩定性，設計的任務就是採取地質體改造措施，減小岩體內的主應力差、地下水壓或提高岩體強度，保證岩體地質工程穩定性。判斷岩體地質工程穩定性有三個重要的技術問題：①岩體結構和力學模型；②岩體力學參數；③岩體穩定性分析方法。其中最關鍵的問題是抓岩體結構。解決岩體地質工程十分關鍵的問題有4個工程地質條件：①岩體結構；②地應力；③地下水；④岩體力學參數。
1.岩體結構
關於岩體結構從理論上講可以劃分為若干種類型，可是在實踐中如何確定岩體結構類型是很難的。不得不採取模糊的辦法來處理，按幾種可能的力學模型來試。岩體力學模型有的是隨機的，有的是具有確定模型的，比較容易鑒別的有4種力學模型：①連續介質力學模型，它對於結構面分布具有隨機特徵的岩體比較適用；②碎裂介質力學模型，在低地應力條件下的碎裂結構岩體具有這種力學模型特性；③塊裂介質力學模型，在斷層、長大節理或層間錯動面切割成塊體的岩體具有這種力學模型；④板裂介質力學模型，在結構面單組發育或與最大主應力平行分布時或層間錯動極發育的岩體具有這種力學模型，還有一種情況是，高地應力地區的高邊牆地下洞室邊牆圍岩極易產生板裂化，在力學模型上也屬於板裂介質。在實際岩體地質工程穩定性分析時，要對這4種力學模型仔細診斷，選擇應用。用單一的連續介質力學模型分析所有的岩體地質工程穩定性是不符合地質實際的。如地下洞室施工中出現破壞概率最大的是塊體塌方，可是用連續介質力學是解決不了這個問題的，必須採用塊裂介質岩體力學方法進行分析才行。岩體穩定性分析工作中關鍵是岩體結構鑒別問題，而這個問題是很難在施工掘進之前作出明確的判斷的，要在施工過程中通過補充勘察和地質超前預報最後確定。
2.地應力
地應力也是比較復雜的問題，地應力測量結果只能代表測點的地應力狀況。由於岩體結構十分復雜，有的部位破碎，有的部位完整，有的部位含水，有的部位不含水，對於岩體地質工程來說不是僅涉及一小塊岩石，而是涉及包含有完整岩體和破碎岩體，有的含水，有的不含水，有的部位地應力高，有的部位地應力低的這樣一種復雜的地應力體系。在這種情況下，如何確定地應力大小，是比較難的。我們常常在談到地應力場時，習慣上用一個確定數表示地應力場特徵，實際上它不是一個確定數，而是與岩體彈性模量和岩體抗壓強度有關的。從地應力絕對值來說，不是一個常數，而是有大有小的分布密度不等的雲狀分布狀態，應該採用一種分布函數來表徵地應力場特徵。在岩體力學分析時應該給出變形破壞的分布概率，採用概率概念進行岩體地質工程設計，這是由地質結構的復雜性決定的。
3.地下水
地下水同樣也是地質工程設計中必須考慮的一個重要因素，我們經常遇到在岩體地質工程設計中，對地下水的處理具有很大盲目性。對地下水補給、排泄渠道，對地下水量、水壓及其動態並不清楚。如目前在滑坡防治地質工程設計中如何進行排水設計，如何布置地表排水系統和地下排水系統，只是根據經驗或主觀判斷，缺乏理論依據，因此所設計的工程防治效果也是帶有很大的盲目性。在岩體地質工程設計時，必須對地下水狀態有一個明確的認識，因為它是岩體地質工程變形破壞的重要影響因素。
4.岩體力學參數
岩體地質工程穩定性分析工作中，困難的問題是岩體力學參數選擇。岩體力學參數選取得是否符合實際，是影響岩體地質工程設計成敗的關鍵因素之一。目前岩體地質工程設計多數是保守的，個別的也有冒險的，這里蘊藏著巨大的浪費，關鍵在於岩體力學參數選取不符合地質實際。岩體力學參數取值與選用什麼力學判據密切有關，在選用岩體力學參數之前必須正確選擇力學判據，有了力學判據才能確定岩體力學參數。這是岩體力學測試之前必須首先解決的問題。可是目前對這個問題還不夠明確，不管岩體變形、破壞機制如何，一律採用楊氏法則、庫侖莫爾定律作為變形破壞判據，實際上並不完全符合實際。這也是目前岩體地質工程穩定性分析結果不符合實際的原因之一。著者在（1998）里曾提出了修正的楊氏法則和岩體破壞判據體系，為解決這個問題提供了依據，可供選用岩體力學判據參考。目前在岩體力學參數選取上有三種方法：①根據試驗結果取值；②利用變形監測反分析結果取值；③利用類比分析方法取值。盡管這樣，也很不容易取得符合實際的岩體力學參數。因為在根據試驗結果取值中存在一個尺寸效應和地應力效應改正問題很難處理，同時，在利用試驗結果取值中常用統計分析方法，也不盡合理，因為岩體力學參數有的是隨機的，有的是具有確定模型的，不能一概都用隨機原理進行統計分析；在變形監測反分析中，反分析的力學模型選擇是否符合地質實際，對分析結果是否符合實際具有很大影響；工程類比分析中地質模型是否具有可比性，如地質結構、地應力條件、地下水條件等是否有可比性在進行類比分析中是至關重要的。對岩體來說，岩體力學性質中最重要的有三個參數，即岩體變形模量、岩體強度、結構面強度。它們都具有明顯的尺寸效應，圖3-16是著者總結整理成的岩體強度尺寸效應與地應力效應關系圖。這個資料對根據試驗結果進行岩體力學參數取值是比較有用的。
地質工程設計中另一個重要問題是確定地質體改造技術問題，關於這個問題著者在地質體改造原理、技術和方法部分里已經談了很多，不再重復。
㈣ 高地應力地區與低地應力地區的地質標志
下面我們來討論高地應力地區和低地應力地區的地質標志問題。這里所說的高地應力和低地應力是指水平地應力與垂直地應力比較而言。地應力測量一般投資很大，是否實測是需要慎重權衡的，但如果地應力在這項工程中處的位置很重要，而且它可能處於卸荷帶以下，不能利用自重進行估算，這就必須進行地應力測量。特別是那些對地下工程位於可能引起工程破壞、出現大變形的高地應力地區內時，這就一定要進行地應力測量，否則可能作出錯誤的設計，給施工帶來麻煩，甚至造成返工的重大浪費事故。作者總結了所接觸到的高地應力地區和低地應力地區的一些地質現象，提出了高地應力地區和低地應力地區的一些地質標志。這里歸納出來的高地應力地區和低地應力地區的地質標志並不是全面的，也不一定都合適，但是它可以幫助大家思考，大家也可以補充完善它，這里可以起到一個拋磚引玉的作用。現在概括地將我們歸納的高地應力地區和低地應力地區的地質標志列於表5-3。
表5-3 高地應力地區和低地應力地區的地質標志
1.高地應力地區地質標志
第一種，開挖探洞時或開挖隧道時出現岩爆，有的不出現岩爆而出現剝離現象，其位置多在兩個邊牆拐角處。有時剝離現象也看不見，用錘子敲擊洞壁時出現有啞聲，這是存在高地應力的現象。有時在開挖正洞時不出現，而在開挖支洞的入口處出現。我們在二灘作原位岩體力學試驗挖試驗洞時，就遇到過這種現象。可以利用這個現象分析這個地區地應力的大小，與此相應的還有基坑開挖時出現岩爆現象，葛洲壩電站的二江電廠基坑開挖時就曾出現過這種現象。有的地方在邊坡開挖中也出現過剝離現象，這也是高地應力地區的一種地質標志。1978年我們在河南工作時，河南省金剛台壩基開挖時不斷的出現剝離現象，這是高地應力地區的地質現象。松潘地震發生前，有人報告曾見到過地面岩爆現象，這說明這個地方的地應力在集中，醞釀著地震。隧道中的剝離現象見得很多，南桐礦務局井下大巷裡也見到過種現象，他們為了文明施工把巷道噴了白灰，噴過白灰的洞壁上就可以看到一塊一塊的黑斑，這是洞壁剝離現象。在十三陵水庫蓄能電站的探洞里，1989年我們去考察時也見到過這種現象。在這個探洞施工以後，沒有用水沖刷洞壁，洞壁附著的粉塵是灰色的，岩爆剝離後留下黑斑，在洞子的交叉口處，出現黑斑更多。
第二種，是收斂變形特別大，特別是軟岩地區更為顯著。金川二礦區井下500m深度處，1975年我們下去時巷道收斂變形後僅剩一個人可以爬過去的空間，這個地區的岩石的單軸抗壓強度僅30～50MPa，而這個地區的地應力經過測量高達20MPa以上，顯然這樣大的收斂變形是地應力引起的。山西省汾西礦務局的一個水浴礦，有一個巷道埋深並不大，埋深大體上也就是百十米左右。這個巷道位於鋁土頁岩中，開拓時建的雙軌礦車運輸巷道，1984年我們去考察時單軌礦車也通不過去了。開拓時是用素混凝土襯砌的，經過一段時間以後在收斂變形應力作用下素混凝土被壓碎了；後改為砂岩塊石襯砌，結果又被壓碎了；再改為用輝綠岩襯砌，我們去考察時看到又被壓成了碎片兒，巷道斷面已經縮小到單軌礦車都通不過去了，已經無法再進行維護，結果這條巷道被放棄了。這明顯的是地應力高的徵兆，這種現象在我們國內經常見到，特別是在煤炭礦山中尤為多見。收斂變形除了上述岩石流變成分外，有時還見到有結構變形成分參與，前面我們說的魯布革電站地下廠房邊牆板裂化就是一個例子。像這樣的例子在岷江上的中灘堡電站的地下廠房內也見到過，這種變形一般不是均勻收斂變形，而多數是邊牆中部收斂變形大。
第三種，是軟弱夾層擠出，隧道施工中叫它「吐舌頭」。這也是地應力高的現象。與此相似的還有一種軟弱夾層較薄，構成一種軟弱結構面，邊坡開挖時，出現沿著軟弱結構面臨空的岩體向外錯動的現象。這種現象在葛洲壩電站二江電廠基坑開挖時曾出現過，在天生橋二級電站調壓井開挖時也出現過，與此相應地在邊坡岩體內可以拉開比較寬的縫、洞現象，這些現象都可以作為判斷這一地區有較高地應力的參考依據。
第四種，是餅狀岩心。餅狀岩心出現的范圍相當廣，餅的厚度與岩心直徑和地應力大小有關，直徑越大厚度越大，直徑越小厚度越小，地應力越大餅越薄，地應力越小餅越厚。在鑽探過程中要仔細觀察有無餅狀岩心，在二灘電站見到的餅狀岩心比較薄；在大冶鐵礦見到的餅狀岩心也比較薄，但是它的位置深度比較大，大約在鑽孔深300～400m處以下出現；在金川和白雲鄂博都見到過餅狀岩心，白雲鄂博是在打水平鑽時出現的，鑽孔離地面深度約70m。保定冶金勘探公司在八達嶺作交通洞勘探時，打鑽在地面下30m處也見到過餅狀岩心，這都是高地應力現象。利用餅狀岩心我們也可以分析該地區的地應力狀況。
第五種，水下開挖隧洞時沒有滲水現象。這是地應力比較高，把所有的節理、裂隙擠壓閉合的結果。
第六種現象是開挖過程中有瓦斯突出。有瓦斯突出地段就不會有突水。因為瓦斯突出需要有高的地應力將瓦斯封閉在岩體里。地應力高，節理、縫裂被封閉，也就沒有水的存在條件，無水可突。這也是高地應力地區的一個重要標志。
2.低地應力地區地質標志
低地應力地區的一些地質現象的問題是我們在進行軍都山隧道施工地質超前預報工作中覺察到的。過去我們主要研究了高地應力地區的地質標志，而在軍都山隧道施工初期塌方、涌水現象比較嚴重。經過分析發現這個地區水平地應力低，由此我們總結出來地下開挖中圍岩松動、塌方、掉塊及圍岩滲水等是低地應力地區的地質標志。現將接觸到的一些事實歸納成如下幾種低地應力地區地質標志。
第一種，在開挖隧洞時頻繁地出現圍岩松動、塌方、掉塊現象。
第二種，圍岩滲水現象。如果在地下洞室里有兩組主要節理，而追蹤這兩組主要節理都有滲水現象時，這表明該地區是低地應力地區。如果僅一組出水，另一組不出水，這表明這個地區最大主應力方向與出水線方向是垂直的。這還不能證明這個地區是低地應力地區，只能證明第一水平主應力與第二水平主應力差值比較大。
第三種，節理面內有夾泥現象。這表明它位於卸荷帶內，夾泥是由地表滲透水帶下去的，這是節理開裂的表現，高地應力地區水是滲透不下去的。
第四種，岩脈內岩塊松動或強風化。
第五種，節理面內有次生礦物與空洞。如果兩組節理與斷層都有這種現象，這可以肯定它是處於卸荷帶內，是處於低地應力狀態。如果僅有一組存在有這種現象，這表明這個地區最大主應力方向與這組節理垂直，最小水平主應力比較小。
上面這些標志可以作為判斷這個地區地應力水平高低的參考資料，可幫助我們下決心作出該不該測量地應力的決策。
㈤ 軟弱夾層的工程地質意義~
位於地殼岩體中的軟弱夾層，是工程地質性質1最差的不連續面，也是控制岩體穩定專性的重要邊1界 ．軟弱夾屬層的工程地質性質既與岩體應力、1地下水等環境條件有關，也與其成因性質、粘粒含量和粘土礦物成分等有關．在軟弱夾層形成後的地質1歷史中，地應力使其壓密、固結，且延緩地下水的滲1流，從而改善其工程地質性質．因此，研究軟弱夾層1的工程地質性質時，應充分考慮地應力這一環境因1素．但對於成因相同、粘土礦物成分一致、粘粒含量1變化不大的軟弱層帶而言，在受到不同壓應力作用1時，其物理力學參數必然與之有一定的對應關系．1而受降雨和水文地質條件的影響，軟弱夾層的飽水1狀態是不一樣的．在非雨季，地下水位線低，軟弱夾1層常處於非飽和狀態；在雨季，地下水位線升高，地1下水滲流加劇，軟弱夾層多處於飽和狀態．
㈥ 試論述工程地質勘察工作建設中的地位與作用，工程地質勘查基本內容有哪些 求高手解決
為查明影響工程建築物的地質因素而進行的地質調查研究工作。所需勘察的地質因素包括地質結構或地質構造：地貌、水文地質條件、土和岩石的物理力學性質，自然（物理）地質現象和天然建築材料等。這些通常稱為工程地質條件。查明工程地質條件後，需根據設計建築物的結構和運行特點，預測工程建築物與地質環境相互作用（即工程地質作用）的方式、特點和規模，並作出正確的評價，為確定保證建築物穩定與正常使用的防護措施提供依據。
按工程建設的階段，工程地質勘察一般分為規劃選點至選址的工程地質勘察、初步設計工程地質勘察和施工圖設計工程地質勘察。
工程地質勘察方法或手段，包括工程地質測繪、工程地質勘探、實驗室或現場試驗、長期觀測（或監測）等。
工程地質測繪 在一定范圍內調查研究與工程建設活動有關的各種工程地質條件，測製成一定比例尺的工程地質圖，分析可能產生的工程地質作用及其對設計建築物的影響，並為勘探、試驗、觀測等工作的布置提供依據。它是工程地質勘察的一項基礎性工作。測繪范圍和比例尺的選擇，既取決於建築區地質條件的復雜程度和已有研究程度，也取決於建築物的類型、規模和設計階段。規劃選點階段，區域性工程地質測繪用小比例尺（1:10萬，1:5萬）；設計階段,水庫區測繪大多用中比例尺（1:2.5萬，1:1萬）,壩址、廠址則用大比例尺(1:5000，1:2000,1:1000,1:500)。工程地質測繪所需調研的內容有地層岩性、地質構造、地貌及第四紀地質、水文地質條件、天然建築材料、自然（物理）地質現象及工程地質現象。對所有地質條件的研究，都必須以論證或預測工程活動與地質條件的相互作用或相互制約為目的，緊密結合該項工程活動的特點。當露頭不好或這些條件在深部分布不明時，需配合以試坑、探槽、鑽孔、平洞、豎井等勘探工作進行必要的揭露。
工程地質測繪通常是以一定比例尺的地形圖為底圖，以儀器測量方法來測制。採用衛星像片、航空像片和陸地攝影像片，通過室內判讀調繪成草圖，到現場有目的地復查，與進一步的照片判讀反復驗證，可以測制出更精確的工程地質圖。並可提高測繪的精度和效率，減少地面調查的工作量。
工程地質勘探 包括工程地球物理勘探、鑽探和坑探工程等內容。
①工程地球物理勘探。簡稱工程物探，其目的是利用專門儀器，測定各類岩、土體或地質體的密度、導電性、彈性、磁性、放射性等物理性質的差別，通過分析解釋判斷地面下的工程地質條件。它是在測繪工作的基礎上探測地下工程地質條件的一種間接勘探方法。按工作條件分為地面物探和井下物探（測井）；按被探測的物理性質可分為電法、地震、聲波、重力、磁法、放射性等方法。工程地質勘察中最常用的地面物探為電法中的視電阻率法，地震勘探中的淺層折射法，聲波勘探等；測井則多採用綜合測井。
物探的優點在於能經濟而迅速地探測較大范圍，且通過不同方向的多個剖面獲得的資料是三維的。以這些資料為基礎，在控制點和異常點上布置勘探、試驗工作，既可減少盲目性，又可提高精度。測井則可增補鑽探工作所得資料並提高其質量。開展多種方法綜合物探，根據綜合成果進行對比分析，可以顯著提高地質解釋的質量，擴大物探解決問題的范圍，縮短工程地質勘探周期並降低其成本。由於物探需要間接解釋，所以只有地質體之間的物理狀態（如破碎程度、含水率、喀斯特化程度）或某種物理性質有顯著差異，才能取得良好效果。
②鑽探和坑探。採用鑽探機械鑽進或礦山掘進法，直接揭露建築物布置范圍和影響深度內的工程地質條件，為工程設計提供准確的工程地質剖面的勘察方法。其任務是：查明建築物影響范圍內的地質構造，了解岩層的完整性或破壞情況，為建築物探尋良好的持力層（承受建築物附加荷載的主要部分的岩土層）和查明對建築物穩定性有不利影響的岩體結構或結構面（如軟弱夾層、斷層與裂隙）;揭露地下水並觀測其動態;採取試驗用的岩土試樣；為現場測試或長期觀測提供鑽孔或坑道。
鑽探比坑探工效高，受地面水、地下水及探測深度的影響較小，故廣為採用。但不易取得軟弱夾層岩心和河床卵礫石層樣品，鑽孔也不能用來進行大型現場試驗。因此,有時需採用大孔徑鑽探技術,或在鑽孔中運用鑽孔攝影，孔內電視或採用綜合物探測井以彌補其不足。但在關鍵部位還需採用便於直接觀察和測試目的層的平洞、斜井、豎井等坑探工程。
鑽探和坑探的工作成本高，故應在工程地質測繪和物探工作的基礎上，根據不同工程地質勘探階段需要查明的問題，合理設計洞、坑、孔的數量、位置、深度、方向和結構，以盡可能少的工作量取得盡可能多的地質資料，並保證必要的精度。
實驗室試驗及現場原位測試 獲得工程地質設計和施工參數，定量評價工程地質條件和工程地質問題的手段，是工程地質勘察的組成部分。室內試驗包括：岩、土體樣品的物理性質、水理性質和力學性質參數的測定。現場原位測試包括：觸探試驗、承壓板載荷試驗、原位直剪試驗以及地應力量測等（見岩土試驗、工程地質力學模擬）。
設計建築物規模較小，或大型建築物的早期設計階段，且易於取得岩、土體試樣的情況下，往往採用實驗室試驗。但室內試驗試樣小，缺乏代表性，且難以保持天然結構。所以，為重要建築物的初步設計至施工圖設計提供上述各種參數，必須在現場對有代表性的天然結構的大型試樣或對含水層進行測試。要獲取液態軟粘土、疏鬆含水細砂、強裂隙化岩體之類的、不能得到原狀結構試樣的岩土體的物理力學參數，必須進行現場原位測試。
長期觀測 用專門的觀測儀器對建築區工程地質條件各要素或對工程建築活動有重要影響的自然(物理)地質作用和某些重要的工程地質作用隨時間的發展變化，進行長時期的重復測量的工作。觀測的主要內容有：岩、土體位移范圍、速度、方向；岩、土體內地下水位變化；岩體內破壞面上的壓力；爆破引起的質點速度；峰值質點加速度；人工加固系統的載荷變化等。此項工作主要是在論證建築物的施工設計的詳細勘察階段進行，工程地質作用的觀測則往往在施工和建築物使用期間進行。長期觀測取得的資料經整理分析，可直接用於工程地質評價，檢驗工程地質預測的准確性，對不良地質作用及時採取防治措施，確保工程安全。
㈦ 地應力資料在地質工程中的應用
地應力資料對地質工程來說是比較重要的，尤其是對地下工程來說，必須考慮地應力。
對於地應力資料在地質工程中怎樣應用的問題，還存在兩種不同的看法。以隧道工程為例，只把隧道襯砌看成是工程，而把隧道上覆岩體自重看作是作用於圍岩上的荷載，或把圍岩看成是在自重作用下冒落作用於襯砌上的荷載，這是一套荷載支護體系觀點。隧道工程實際上是以地質體做環境，以地質體做材料，以地質體做結構的一項特殊工程。它的穩定性主要受控於環境應力及岩體特性，環境應力是主要作用力，洞體圍岩是抵抗地應力的基本結構和材料。地質體是有自穩能力的，當洞壁應力差大於圍岩強度時，就會出現變形和破壞。為保證洞體穩定，可採用地質體改造的辦法提高洞體穩定性。這是一種地質工程觀點。在這一觀點指導下進行地下洞室設計時，必須有地應力資料和岩體強度資料。作為一種最簡單例子，現在取均勻地應力場圓形洞室洞壁圍岩穩定性判據來說明：
地質工程學原理
式中：K為穩定性系數；σc為岩體抗壓強度；P0為地應力值。
式（5-1）表明，洞壁圍岩穩定性系數大小主要決定於岩體抗壓強度及地應力P0。當岩體強度太低或地應力太高時洞體首先從洞壁開始破壞，從而導致洞體失穩。根據這一觀點，當岩體強度不足以抵抗地應力作用時，可以採取加固圍岩、採用支護提高σ3或採取弱化洞壁圍岩中應力等岩體改造的辦法來提高圍岩穩定性。而對於荷載支護觀點來說，當支護強度不夠時維護支護穩定性的辦法，則要增加支護厚度和提高支護強度等，這完全是兩條路子。上述表明，地應力是地下工程設計中必不可少的一個基本資料。正確的地下工程設計必須有地應力資料。
地應力對地質工程的影響是多方面的，下面先從總的輪廓上討論一下，即地應力的力學效應。前面討論了岩體結構力學效應，現在討論地應力的力學效應。地應力的力學效應總的來說有如表5-4所示的一些內容。下面簡單展開地談一下。
表5-4 地應力的力學效應（地應力由低到高）
第一，對完整結構岩體來說，地應力可以改變岩體破壞機制。脆性岩體在高地應力條件下可以轉化為塑性，而且其破壞強度隨著地應力增高而增高，但它不是無限制地增大，達到塑性狀態以後，它將保持一個穩定值。有一些岩石在高壓下還可以轉變為流體，其強度不僅不增高，而且還降低。這在比較高的壓力條件下的地球深部和核爆炸的爆炸腔里可以看到。地下核爆炸腔周圍的最外部成彈性變形，往裡變為脆性破壞，再往裡有一圈緻密的，實際上是塑性化圈，在爆心裏面呈流體狀態。在隕石坑裡也可以看到岩石呈流體狀態，隕石坑裡的岩石都呈玻璃質狀態，其摩擦角接近於零，內聚力也很低，這是一種特殊狀況。一般的地質工程中見不到。變形模量也存在這種現象，隨著地應力增高變形模量增大。完整岩體里或多或少都存在有裂隙，這樣岩體在低圍壓條件下的變形是結構面變形為主，即結構面變形為岩體變形的主要部分；隨著圍壓增高結構面變形逐漸減小，當應力達到一定水平，大約為8MPa，結構面就全部閉合了。壓力再增高時岩體變形則為岩石材料變形，但隨壓力增高彈性模量就接近於一個常數，而不變。這些現象表明，測量岩體力學性質時必須考慮環境應力水平。現在有些規程、規范規定試驗載入到多少多少，實際上是不對的。正確的做法應該是根據工程作用的最大應力水平確定最大試驗壓力，一般來說，試驗壓力應該高於工程作用壓力，這對於試驗成果分析來講是十分重要的。
第二，對碎裂結構岩體來講，地應力力學效應可以反映在以下六個方面：
（1）碎裂結構岩體內結構面在低地應力條件下起作用，而隨著地應力增高，結構面的作用逐漸減弱，而在高地應力條件下結構面便不起作用了，這個應力條件大體上是8MPa。
（2）在低地應力條件下，碎裂結構岩體力學性質的結構應十分顯著，而隨著地應力水平逐漸增高，力學性質的結構效應逐漸消失，這個條件大體上為岩體抗壓強度的1/2。
（3）隨著地應力增高，岩體破壞機制由受結構面控制逐漸轉變為受岩塊控制，即變為受結構體控制。
（4）隨著地應力增高，岩體破壞強度的結構效應逐漸消失，圖5-14是一個很好的例子，左圖是在單軸壓（無圍壓）條件下用劈裂法（巴西法）作的石灰岩岩塊劈裂強度與試塊尺寸關系，右圖為高圍壓條件下的試驗結果。試驗結果表明，無圍壓時試驗塊力學性質具有明顯尺寸效應，而在高圍壓條件下尺寸效應消失了。
圖5-14 不同圍壓條件下巴西法試塊試驗結果
（5）隨著地應力增高，岩體彈性模量的尺寸效應也逐漸消失。
（6）隨著地應力增高，岩體力學介質類型也在發生變化。低地應力條件下呈碎裂介質；高地應力條件下則轉化為連續介質，也就是說結構面不起作用了，起始轉化的應力條件大約為岩塊抗壓強度的1/2。
第三，塊裂結構岩體隨著地應力增高，其地應力效應反映在岩體力學性質和破壞機制的改變上。這就是隨著法向應力增加，其強度增大，結構面由滑動破壞轉化為啃斷破壞。但是作為一種力學介質來說，在工程所及的地應力條件下，其介質類型一般不會產生變化。
上述事實表明，我們在作岩體力學研究時，不要把岩體看成是孤立的，不變的。而它是隨著環境應力改變而不斷的變化著。特別是岩體內存在堅硬結構面時，這種變化十分明顯，也可以說岩體力學與其他連續介質力學的不同就在於岩體內存在有結構面。岩體力學規律所以千變萬化，就是因為岩體內存在有大量結構面。岩體的變形規律、破壞機制及力學性質與其他材料的區別，就在於岩體內有結構面作用。隨此，便產生了地應力的力學效應。所以我們把岩體結構力學效應與岩體力學基本規律等同看待。
第四，板裂結構岩體的板裂體實際上都屬於碎裂結構，隨地應力增高，切割板裂體的結構面力學作用消失，轉化為完整結構岩體；分割板裂體的軟弱結構面的力學作用很難消失，只是結構面強度逐漸增加，起伏的結構面則由爬坡轉化為啃斷。
下面進一步來討論地應力與地下工程的關系。很多人經常遇到這樣一個問題，地應力測了很多，在地下工程中怎麼用?實際上它與地下工程建築觀點有關。早期的地下工程建築觀點是荷載支護體系，這個觀念認為地下工程中的圍岩破壞塌落下來的地質體是作用於襯砌上的荷載，維護地下工程穩定的措施是襯砌。那麼作用於襯砌上的荷載怎麼求?基本的概念是圍岩不能自穩，在自重作用下是要塌落的，想方設法要找到塌落體高度，把塌落體的自重作為作用於襯砌上的荷載，來設計襯砌。這就是地下工程建築早期的荷載支護體系觀念，統治隧道設計理論達半個世紀以上的普氏理論是這一觀念的代表性觀點。隨著隧道建築經驗的不斷增加，許多人提出了異議，看出了普氏理論在地下工程中應用的不合理性。我國20世紀70年代曾出現過批判普氏理論的潮流，可是由於沒有找到合理的理論取代它，批判歸批判，使用歸使用，問題沒有得到解決。應當指出，普氏理論對土體力學還是適用的，對於岩體力學就不適用了。80年代以後，越來越多的人接受了厚壁圓筒理論在地下工程建築中的應用，逐漸地取代了普氏理論。應當指出厚壁圓筒理論在地下工程中的應用並非是從80年代開始的，錢令希教授在40年代就提出了厚壁圓筒理論在地下工程中的應用問題，不過當時是將自重作為岩體中的應力而應用，因此效果不好。80年以來採用了實測地應力作為環境應力，從而建立起了新的理論體系，今天已經取代了普氏理論。厚壁圓筒理論的基本點如下。
首先我們知道地下洞室圍岩中的應力與地應力大小有關，與圍岩的力學介質無關。不管是彈性的還是塑性的，其應力分布規律都具有下面公式所表達的形式：
地質工程學原理
式中符號示於圖5-15。地應力方向和大小對圍岩內應力分布有較大的影響，就拿洞壁應力狀態來說，在均勻應力場條件下，洞壁應力分別為
地質工程學原理
式中P0為地應力大小。在雙向應力不等的條件下洞壁處應力為
地質工程學原理
圖5-15 各向不等地應力條件下圍岩內應力分析計算草圖
與地應力最大主應力方向成處洞壁切向應力最大，徑向應力最小，即
地質工程學原理
式中：σH為地應力的最大主應力分量；σh為地應力的最小主應力分量。
地質工程學原理
這里可以明顯看出，洞壁圍岩內應力分布是與地應力狀態有關。這就是說，地下工程建築中必須有地應力的資料。如果岩體是脆性破壞，則其破壞判據為
地質工程學原理
式中K為穩定性系數。當K=1時，岩體抗壓強度如小於（3-λ）倍地應力值時岩體就要產生破壞，如地應力場是均勻的，即λ=1，則岩體強度小於兩倍地應力值時，岩體就要產生破壞。現在再來看，如果圍岩為塑性介質時，岩體的破壞判據應用下式表達
地質工程學原理
它的破壞點也應該發生在洞壁處。這時σ3=σr=0，則破壞判據變為
地質工程學原理
洞壁穩定條件為
地質工程學原理
這也表明洞壁穩定性既與岩體強度有關，也與岩體內地應力大小有關。提出地應力在地下工程中有什麼用的同志可能忽略一個問題，他在用評價洞室穩定性的公式中，沒有直接出現地應力P0這個參數，因為過去在這些公式中沒有實測的地應力值，而是用自重（γ）乘上埋深（H）來代替地應力。這實際上也是考慮了地應力，只是由於沒有實測的地應力資料，不得已而用自重代替罷了。現在我們進行了地應力測量，有了實測資料，如上面所介紹的那樣，實際上地應力並不等於γH，有時甚至大於γH的兩倍或三倍。特別是在地下不深處有一個水平地應力集中帶，地應力就更比γH高了。而我們所修建的地下洞室要經常通過地應力集中帶，顯然不能用γH來代替。有一種情況可以用γH來代替，這就是地下洞室所通過的地區位於地應力鬆弛帶內，因為構造作用產生的水平地應力已經都卸除了，剩下的只是自重應力，在這種情況下用γH替代地應力是完全正確的。在中國來說，水平地應力多半是大於自重應力。如北京郊區大灰廠地下12m深度處，測得的最大水平主應力高達8MPa。二灘電站的水平地應力也遠遠大於自重應力。金川二礦區測得的水平地應力也遠大於自重應力。這樣的實例很多。這充分說明，在地下洞室穩定性分析中，不能簡單地一律採用γH來代替地應力。這樣我們在具體的地下工程設計中要注意下面兩個問題：
（1）洞軸線選擇時不要垂直於最大主應力，如果許可的話最好平行於最大主應力，避免洞壁受最大主應力作用。地下洞室不僅怕地應力大，而更怕應力差大。如果我們避開最大主應力，這就使得洞室受的應力差小些，對洞室穩定性有利。在高邊牆大型地下洞室建築中，更應該注意這個問題。
（2）我們習慣設計地下洞室形狀是圓形、圓拱直牆或馬蹄型的，總是長軸方向是垂直的，短軸方向水平，好像這是一種習慣，很少考慮地應力狀況。我們在金川遇到一個問題，二礦區的一個巷道，幾乎是沒有不破壞的，經過採用很多辦法來支護，但仍然破壞，這是為什麼?著者認為是與地應力狀態有關。金川的水平地應力比垂直地應力大2～3倍，在這種情況下洞室的短軸方向受到大的地應力作用，而長軸方向受到小的地應力作用，這是最容易破壞的，從結構設計來講這是不合理的。因此在1977年我們到現場工作時，曾向他們建議巷道長軸應放躺下，與最大主應力方向平行，洞子的截面形狀，即洞的長軸與短軸之比應該與最大主應力與最小主應力匹配。這一點在地下工程設計中非常重要，所以出現上述不合理的情況，與長期以來把垂直應力看作是最大主應力有關，而過去我們也沒有接觸過這么多水平應力大於垂直應力的情況。還應該指出，最大主應力和最小主應力的分布並不是垂直的或水平的，而是與水平面成一個角度，這種情況下洞子應該怎麼放?如果是一個單個洞子恐怕要從結構上想辦法，即開挖洞形與使用洞形不一定一樣。開挖洞形剖面可以是傾斜的、橢圓形的洞形，而使用的洞形應在裡面加一襯砌層作成所需要的洞形。如果是洞室群，像電站地下廠房那樣。洞室群總體排列應該與地應力分布相適應，洞室群長軸方向應該與最大主應力方向平行，短軸方向應該與最小主應力方向平行，它所形成的整體形狀應該與地應力的三個分量的比值相匹配。這樣可以避免掉地應力造成的麻煩，其內部的個體建築才能比較穩定。這也是一種優化設計方案。
上述的地應力與地下工程的理論，不僅適用於與平卧的地下洞室，也適用於直立的豎井和鑽孔設計中的穩定性檢核。在高地應力地帶的豎井和鑽孔在圍岩強度不高，應力差過大時，或者出現縮徑變形，或者出現井壁和孔壁破裂，導致豎井和鑽孔破壞，不能正常應用，這種事故在礦山和採油井、采氣井、采水井等地質工程中經常見到，為了避免事故，應在設計中進行井壁和孔壁穩定性檢查。
㈧ 地質構造大致有哪些形式，其工程意義如何
工程地質學是：研究人類的工程活動與地質環境的相互作用，以便認識評價，改造和保護地質環境。是地質學的一個分支。
工程地質是一門研究與工程建設有關的地質問題的專門學科。
工程地質學的研究對象是：工程地質條件和工程地質問題。
所謂工程地質條件是：工程地質環境各個要素的總和。包括：
（1）岩土類型及其工程地質性質（2）地形地貌條件（3）地質結構與地應力（4）水文地質條件（5）物理地質現象（6）天然建築材料
地 質 工 程 Geological Engineering
地質工程領域是以自然科學和地球科學為理論基礎，以地質調查、礦產資源的普查與勘探、重大工程的地質結構與地質背景涉及的工程問題為主要對象，以地質學、地球物理和地球化學技術、數學地質方法、遙感技術、測試技術、計算機技術等為手段，為國民經濟建設服務的先導性工程領域。國民經濟建設中的重大地質問題、所需各類礦產資源、水資源與環境問題等是社會穩定持續發展的條件和基礎。地質工程領域正是為此目的而進行科學研究、工程實施和人才培養。地質工程領域服務范圍廣泛，技術手段多樣化，目前，從空中、地面、地下、陸地到海洋，各種方法技術相互配合，交叉滲透，已形成科學合理的、立體交叉的現代化綜合技術和方法。
本工程領域涉及到數學、物理學、地質學、油氣及固體礦產的礦產普查與勘探、水文地質、工程地質、岩土工程、遙感地質、數學地質、應用地球物理和應用地球化學、計算機應用技術等學科。
㈨ 什麼是地應力的影響作用
地應力
存在於地殼中的應力.廣義上也指地球體內的應力.它包括由地熱、重力、地球自轉速度變化及其他因素產生的應力.地質力學認為,地殼內的應力活動是使地殼克服阻力、不斷運動發展的原因；地殼各處發生的一切形變,如褶皺、斷裂(見節理、斷層)等都是地應力作用的結果.
通常,地殼內各點的應力狀態不盡相同,並且應力隨(地表以下)深度的增加而線性地增加.由於所處的構造部位和地理位置不同,各處的應力增加的梯度也不相同.地殼內各點的應力狀態在空間分布的總合,稱為地應力場.
與地質構造運動有關的地應力場,稱為構造應力場.通常指導致構造運\動的地應力場.有人也將由於構造運動而產生的地應力場簡稱為構造應力場.在地質力學中,構造應力場是指形成構造體系和構造型式的地應力場,包括構造體系和構造型式所展布的地區,連同它內部在形成這些構造體系和構造型式時的應力分布狀況.有多少類型的構造體系,就有多少種類的構造應力場.一定型式的構造體系所代表的應變圖像,反映了其構造應力場的特徵.通過對構造應力場的分析研究,可以推演構造運\動的方式和方向,把各個大陸及地區運動的方式和方向綜合起來,可以推斷地殼運\動的方式和方向,進而探索地殼運動的起源.
存在於某一地質時期內的構造應力場稱為古構造應力場.現今存在的或正在活動的地應力場稱為現今構造應力場.現今構造應力場的研究,既要實地考察挽近地質時期,特別是第四紀以來,岩石、地層發生的構造變形以及地區的升降,也要用適當的儀器裝置及其他方法,直接測量現今地應力的活動.進行地應力測量時要根據活動的構造體系、活動的構造帶(如地震帶)和重大工程建設要求來布置測點,同時配合相應的地質工作.
地應力活動會產生或影響地質構造.劇烈的地應力活動會引起地震.地應力活動還可影響地殼內岩石、礦物的物理性質和化學性質.因此,也可以利用這種物理和化學性質的改變來分析地應力的活動情況.
㈩ 工程地質條件和工程地質問題的概念
工程地質條件
定義：與工程建築有關的地質要素的綜合(或者說各種對工程建築有影回響的地質因素的總答稱)。
包括以下六個方面：
1.地形地貌條件
2.地質結構和地應力
3.岩土類型及其工程地質性質
4.水文地質條件
5.物理地質現象
6.天然建築材料
工程地質問題的定義：與人類工程活動有關的地質問題。
它影響建築物修建的技術可能性、經濟合理性和安全可靠性。如建築物所處地質環境的區域構造穩定問題，地基岩體穩定問題，地下硐室圍岩穩定問題和邊坡岩體穩定問題，水庫滲漏問題，淤積問題，浸沒問題，邊岸再造及壩下游沖刷問題，以及與上述問題相聯系的建築場地的規劃、設計和施工條件等方面的問題。工程地質工作的基本任務在於對人類工程活動可能遇到或引起的各種工程地質問題作出預測和確切評價，從地質方面保證建設事業的技術可能性、經濟合理性和安全可靠性。
回答者：匿名 1-6 21:55