工程地质应用
A. 在工程地质调查中的应用
一、在水利工程中的应用
水利工程有堤坝、堤岸、渠道、输水洞等。地球物理方法在水利工程中的应用，一方面用于工程场地的选址勘查，查明被选区域的岩溶发育情况、覆盖层厚度、风化层厚度以及地质构造等情况，对拟建工程场址的稳定性和建筑适宜性作出评价；另一方面用于水利工程的质量隐患检测，查明坝体是否存在有裂缝、空洞、动物巢穴、管涌等工程质量隐患，为水利工程的消险加固提供依据。目前，常用于水利工程隐患检测的物探方法有地质雷达、自然电位法、高密度电阻率法、人工地震勘探以及声波测试等方法。
1.探测堤坝蚁巢与洞穴
土体堤坝中因碾压不实、库水浸透或动物危害等因素，在坝体中常出现土洞、动物巢穴等危害坝体安全的隐患。在我国南方各省（区）水利工程中白蚁巢穴是一种常见的隐患，白蚁主巢直径一般在40～60 cm，大者可达数米，主巢周围分布着几十个甚至数百个卫星菌圃，其间由四通八达的蚁道沟通，且有的贯穿堤坝的内处坡。因此，深藏于堤坝中的白蚁危害造成的堤坝险情和溃堤率远高于其他原因，找出堤坝白蚁巢是消除堤坝白蚁隐患的关键。地质雷达和高密度电法是对坝体中的土洞、动物巢穴探测的有效方法。图5-1-1是埋深约3m的白蚁主巢的地质雷达图像，白蚁巢在图像上的反射波形态特征为多重强弱交错的凸形条纹区，与周围土壤有明显的分界。
图5-1-1 某堤坝白蚁巢穴的地质雷达图像
2.水坝渗漏的地球物理探测
渗漏是水坝常见的隐患，是造成水坝发生事故的主要原因。水坝渗漏可分为坝基渗漏和坝体及附属结构渗漏，坝基渗漏较为常见。造成水坝渗漏的原因与水坝基础处理的好坏、坝体施工质量、坝基下方地质构造等因素有关。
自然电位法探测水坝渗漏点和渗漏通道是一程常用的方法。由于库水具有天然吸附带电离子的能力，当水库发生渗漏时，带电离子也一起运动，形成电流场，在渗漏位置上自然电位出现负异常，其负异常的大小与渗漏水量有关。图5-1-2是利用自然电场法确定地下水和地表水补给关系的实例。当地下水补给地表水时，在地面上观测到自然电位正异常。图5-1-2（a）为灰岩和花岗岩接触带上的上升泉的自电正异常；图5-1-2（b）为水库渗漏地点上出现的自然电位负异常。
图5-1-2 用自然电位法确定地下水与地表水的补给关系
地质雷达方法用于探测水坝渗漏点和渗漏通道也具有较好的效果。渗漏部位土体的含水量变大，与未发生渗漏的土体形成明显的介电常数上的差异，为采用地质雷达方法探测水坝渗漏位置提供了地球物理条件。黑龙江省某水坝为均质土坝，1998年遭受百年不遇的洪水后，在水坝后坡出现多处面积不等的漏水点。为了查明漏水点在坝体内的分布情况，采用地质雷达在坝顶、坝前坡和后坡进行了探测。图5-1-3为坝顶测线K0+240—K0+400的地质雷达剖面。图中强振幅异常推断为坝体内受到水浸较重的部位，异常埋深为10～12 m。钻探结果表明地质雷达推断的异常区域是发生渗漏的严重区段。
图5-1-3 黑龙江省某水坝地质雷达探测剖
3.坝基帷幕灌浆效果检测
对病险水库的维护处理一般采用帷幕灌浆等方法，灌浆效果的好坏需要采用物探方法检查。某电站大坝岩基帷幕灌浆前后进行超声波探测，图5-1-4是质量检查孔在灌浆前、后的超声波检测曲线，图中可见，在检查孔中上部，灌浆前和灌浆后的波速值差异非常明显，灌浆前岩体的裂隙率高，波速较低；灌浆后岩体裂隙被水泥浆填充，且粘结牢固，波速明显升高。在检查孔的下部，灌浆前和灌浆后波速差异微小，波速较高，这说明岩体本身比较完整，渗透性小。
图5-1-4 质量检查孔灌浆前后声波检测结果
地质雷达对水坝帷幕灌浆质量检测也有较好的探测效果，根据地质雷达图像上灌浆物的影像可计算出有效灌浆深度和水泥浆扩散半径。根据坝体土体和基岩处的强反射弧形影像，可判别已被灌浆物充填的溶洞的大小、形态和深度以及未被灌浆物充填的溶洞、土洞等隐患。
4.古河道的地球物理勘查
古河道常引起大量渗漏，在水库建坝时需对坝基下古河道的地质情况进行详细勘查，了解古河道的分布范围，埋深以及砂砾石厚度等。探测古河道常用的物探方法是电测深法、自然电位法、地震勘探和地质雷达等方法。
图5-1-5 用对称四极剖面法追索古河道的ρs剖面平面图
图5-1-6 横穿古河道的对称四极剖面ρs曲线
图5-1-5和图5-1-6为对称四极剖面法探测和追索古河道的实例。由图5-1-5中各对称四极剖面特征可以看出，在低阻背景上有一高阻异常带。该高阻异常带推断为古河道的反映，该河道由一条主流和一条支流组成。此外，利用ρs曲线特征可大致确定出古河道的形态、中心位置和宽度。若ρs曲线具有对称性，ρs曲线极大值对应于古河床最深的中心位置。若ρs曲线不对称，可根据曲线两翼陡缓推断古河道两岸坡度的大小（图5-1-6），其视宽度可由ρs曲线的拐点位置大致确定。通过等ρs断面图上的等值线形状可反映出古河道的断面形态。由图5-1-7可见，在371号点附近ρs等值线呈高阻闭合圈。结合当地的水文地质条件，推断该异常为一浅层古河道引起。经ZK8、ZK10、ZK11孔验证，证实了古河道的存在，ZK11打到了富含地下水的砂砾石层。
图5-1-7 云南某地寻找浅层砂砾石富水地段（古河道）成果图
图5-1-8为地震横波法探测古河道的实例剖面图。根据钻探资料推测该区域一带有一条古河道，河道埋深为20～30 m，为了查明古河道的位置，采用横波地震勘探。图中可见，40 ms左右的同相轴为第四系地层内部的反射，同相轴连续性好、起伏小；140～220 ms为古河道及两岸附近地层的反射，同相轴连续性好、起伏较大，其形态特征反映了古河道的形态，河道埋深为28 m左右，视宽度约为130 m。
图5-1-8 横波t0时间剖面
二、在交通建设和维护中的应用
1.公路质量检测
公路质量检测的原始方法是采用钻探取心法，该方法不仅效率低、代表性差，而且对公路有破坏。为了快速、准确和科学地评价公路质量，必须采用无损检测方法。目前，常用于公路检测的物探方法有地质雷达、瞬态面波法、高密度电阻率法和人工地震等方法。在这些物探方法中，由于地质雷达方法具有快速、连续、无损检测的特点。因此，在公路质量检测中得到更加广泛的应用。
图5-1-9 电磁波在公路剖面中的传播
高速公路是由土基础、二灰土、二灰碎石、面层等构成，由于空气、沥青面层、二灰碎石、土壤等介质的介电常数不同，电磁波将在其介质发生变化的界面产生反射波。图5-1-9为电磁波在公路剖面中各界面的传播、反射途经示意图。图5-1-10为电磁波在公路剖面中各界面的扫描示意图。
图5-1-10 电磁波在公路剖面中各界面的扫描
长春至四平高速公路采用沥青路面，路面下为碎石垫层。路面分三次铺设完成，设计路面厚度为25 cm。在工程竣工前采用地质雷达进行了路面厚度检测。
工作中使用的地质雷达为SIR-2型，工作天线频率为900 MHz。图5-1-11为长春至四平高速公路上某段路面的地质雷达检测剖面图，图中5.8 ns附近的强反射为沥青面层与碎石垫层界面的反射，根据反射界面的双程走时和电磁波在沥青路面中的传播速度计算出路面厚度。沥青路面的电磁波速度采用实验标定并进行统计后得到。检测结果表明，由于二灰石垫层凸凹不平，导致沥青路面厚度有较大变化，最薄为26 cm，最厚为43 cm。达到了设计的要求。路面厚度评价按国家公路路面结构层厚度评价标准进行。在经数据处理后的地质雷达剖面中读取电磁波在面层中的反射波双程走时，计算出面层厚度并作出厚度评价结果。
地质雷达方法在公路质量检测中除可进行路面厚度检测外，还可进行路基隐患（脱空、裂缝等）的检测以及桥涵的质量检测。有些学者开展了地质雷达对公路压实度、强度及含水量的检测研究，也取得了较好的检测效果。
图5-1-11 长春至四平高速公路某段路面的地质雷达检测剖面
2.铁路路基病害勘查
铁路路基病害一般指铁路路基平台顶部结构不坚实而且渗水，以及原填充物的不均匀性，经长期雨水冲刷和渗透，行车振动等所形成的一定规模的充坑，洞穴或渣石填充物。路基病害比较隐蔽，一旦受到外界因素影响造成塌陷，将直接威胁行车安全，因此，铁路病害的勘查十分重要。
路基勘查中，由于受到电磁干扰、铁轨干扰及行车震动干扰的影响，限制了一些地球物理方法的应用。因此，目前常用于对铁路病害检测的物探方法是微重力测量。
由于路基的病害地段和完整地段有一定的密度差异，为微重力测量提供了前提。图5-1-12是法国波尔多至塞特铁路线上路堤下喀斯特溶洞的微重力异常等值线图，测量位置位于铁路线巴尔萨克处，勘查对象是5 m高的路堤和路基部。图中可见，在该带中部有一处密度较大的地段（异常达3×10-1g.u.），这是一处过去曾进行过灌浆处理的地段。在过去处理时，由于突然塌陷，未能进行专门研究。在地段两端出现-2×10-1～-6×10-1g.u.两处异常，位于边坡基部并向路基底下延伸。经对异常的解释和钻探验证，证实在路基下3～6 m深处的灰岩中存在喀斯特溶洞。
图5-1-12 波尔多至塞特铁路线上路堤下喀斯特溶洞的测定和处理
铁路路基多是用耕土堆垫压实而成，如果出现路基病害，必将引起电性差异。路基位于地面以上（或潜水面以上），所以无论是洞穴或渣石充填物都可使勘探体积所涉及范围内的视电阻率增大，由此对称四极剖面会出现高阻异常。路基病害越严重，规模越大，高阻异常越明显。例如，图5-1-13是陇海路某段采用对称四极剖面法实测曲线，采用AB=7 m，MN=1 m装置，由图可见，全线有三种病害形式：①较大洞穴或渣石填充物的严重病害段，视电阻率曲线值很高；②病害较重段，视电阻率曲线呈高低交错；③轻度病害段，视电阻率较高，视电阻率曲线呈高低交错。病害严重段的影响可至路基外侧钢轨下，是亟需处理部位。轻度病害段，短期内不会形成大的病害，可作为今后雨季的防范对象。
根据物探测量和钻孔所提供的资料，可以确定出需要灌浆地带，得出最佳的工程计划。灌浆处理后，除打钻检查外，还可以进行微重力测量，以圈出灌浆不足或灌浆过量的地层。图5-1-14是在一已知灌浆地带，对灌浆后地层的重力异常变化，与计算机根据模型（用灌浆前的钻孔资料制作的地质模型）计算出来的理论异常曲线对比图5-1-14（a），可以看出，该地带的右半部灌注未超出预计范围，也未出现重力异常。在模型左半部出现剩余异常，表明灌浆不足。图5-1-14（b）是灌浆容量对比图，图5-1-14（c）是地质模型（沿Ⅰ号测线的剖面）。
图5-1-13 路基勘查剖面图（选段）
图5-1-14 巴黎—斯特拉斯堡铁路线上瓦朗吉维尔处
近年来，使用瞬态面波进行铁路路基承载力的检测也取得了较好的结果，为路基病害的确定和治理提供了可靠数据。
利用瞬态瑞雷面波法测试线路路基承载力时，由于受到行车影响，在测线布置时只能在枕轨外侧或路肩上进行。由于瑞雷面波是一个体波，具有体积勘探的特点，因此可代表路基道心的实际情况。瞬态面波数据采集时使用面波仪和低频检波器测量。震源采用18磅大锤和铁板。道间距随着勘探深度的增大而相应增大。数据处理主要是求取频率—速度频散曲线，对频散曲线经过反演拟合并结合路基的实际情况进行分层，计算出各层厚度及瑞雷波的层速度。通过频散曲线上vR数值的大小可以定性地判断测点处瑞雷波速度随深度的变化情况和路基的相对强度特征，vR较高区域反映路基强度较高，vR较低区域反映路基强度较低。
在部分瑞雷波测点上作轻型动力触探（N10）值，根据铁道部轻型动力触探技术规定（TBJ18—87）将N10值换算为乘承载力σ0（σ0=8N10-20），然后将瑞雷面波速度vR与相对应测点的轻型动力触探（N10）击数进行数学统计分析，得到vR与N10的相关关系式：
环境地球物理教程
式中A、B为常数。当相关系数r＞0.7时，说明vR与N10是相关的，可用vR代替N10来计算承载力σ0的大小，即：
环境地球物理教程
根据此式可用vR定量计算路基的承载力。
图5-1-15 承载力等值线图
图5-1-15为京广线部分区段K2011+170—K2100+270段路基瑞雷波测试，并按上述换算关系（取A=91.07913，B=2.940517）换算得到的承载力等值线图。图中在K2011+230附近路基的承载力偏低，约为80 kPa。而在其两侧的路基的承载力相对偏高，约为180 kPa。此结果与现场实际的情况非常吻合。
3.隧道掌子面前方地质情况预报
在隧道挖掘过程中常因掌子面前地质情况不详，在不良地质地段经常出现塌方、涌水等现象，严重时会造成人身伤亡和设备损坏等重大事故，造成巨大的经济损失。因此，在隧道掘进过程中及时了解掌子面前方地质情况，特别是断层、破碎带等不良地质构造的规模和特征，这对确保施工安全、合理安排掘进方案、掘进速度和支护措施至关重要。
隧道掌子面前方地质情况预报可分为中长距离预报和短距离预报，中长距离预报采用的物探方法一般是人工地震，短距离预报可采用地质雷达或声波探测。
吉林省某公路隧道岩石以花岗岩为主，其中穿插有角闪岩及绿泥角闪岩破碎带，岩石节理裂隙发育。在掘进方向上有两组断裂（走向为NNE及NNW）交替出现，与EW向小断层及破碎带相切割，形成屋顶形，易产生大块脱落体。为了施工安全及合理设计掘进方案，采用人工地震和地质雷达相结合进行掌子面前方地质情况预报。人工地震方法的实施是在掌子面不同高程上水平布置几条地震测线，用石膏在掌子面上等距离粘接检波器，使用大锤在测线两侧激发和接收地震波。地质雷达方法的实施是在掌子面两侧洞壁及掌子面上水平布置雷达测线，使用100MHz天线等距离点测采集。
图5-1-16为在桩号K241+138掌子面上人工地震中长距离预报的解释结果，在K241+138—K241+063段有断层3处，岩性异常带一处。推断位置为K241+115、K241+120、K241+136和K241+068。挖掘证明，有断层2条（F115、F136），出露位置与推测位置相差1 m左右，走向近EW，断距0.3 m。桩号K241+068处为破碎带，宽度约10 m，系由伟晶岩及角闪岩多次侵入造成。
图5-1-16 桩号K241+138地震中期预报结果示意图
图5-1-17 桩号K241+247雷达短期预报结果示意图
图5-1-17为K241+247掌子面上地质雷达短距离预报的解释结果。洞两壁检测到断层3条（F1、F2、F3），走向为NNE和NNW。按几何关系推测，F1与F3在掌子面前方10 m附近相互交会，F2与F3在掌子面前方约35 m附近相互交会。掌子面上测量到前方断裂5条，分别为F242、F239、F235、F230、F225，走向近EW，与F1和F3断层相切割，洞顶极易形成塌落的块体，对施工安全有严重危害。挖掘证明，掌子面上地震与地雷达探测所预报的结果与地质构造出露位置接近。根据预报的结果，施工单位及时调整掘进方案和掘进速度，采取了更合理的安全防范措施。
4.隧道衬砌质量检测
隧道衬砌后，受诸多因素影响，衬砌混凝土可能出现厚度未达到设计要求或有脱空等质量问题。为及时发现衬砌质量问题，需对隧道衬砌质量进行快速和高分辨率的检测，为隧道工程的科学管理提供依据。在隧道质量检测中最常用的地球物理方法是地质雷达方法。
地质雷达法进行隧道衬砌质量检测的主要内容是混凝土密实性、脱空和衬砌厚度。检测中一般采用500 MHz 或900 MHz高频天线，检测厚度可达几十厘米。测线一般布置在隧道的拱顶、拱腰及边墙三个部位（图5-1-18），拱顶为隧道的正顶部附近，拱腰为隧道的起拱线以上1 m左右，边墙为排水盖板以上1.5 m左右。测量方式采用剖面法，测点间隔一般为几厘米～几十厘米，由测量轮跟踪测量里程。
图5-1-18 测线分布图
隧道衬砌厚度检测中，相关介质的物理参数如表5-1-1所示。
衬砌厚度评价，首先在地质雷达剖面上确认出混凝土与岩石界面间的反射波同相轴，读取反射波双程旅行时间，按公式h=v×计算出混凝土衬砌厚度，速度V可通过明洞地段或钻孔资料标定。密实度的评价可根据探地雷达剖面反射波振幅、相位和频率特征划分为密实和不密实两种类型。不密实的混凝土体在雷达剖面上波形杂乱，同相轴错断；脱空体在雷达剖面上在混凝土与围岩交接面处反射波同相轴呈弧形，与相邻道之间发生错位，依此特征可计算出空洞的范围。由于爆破使围岩表面凹凸不平，因此，在确定脱空时应对剖面上的异常加以细致的分析和确认。
表5-1-1 隧道衬砌厚度检测中相关介质的物理参数表
某公路隧道全长约1.6 km，为全面了解衬砌质量，在隧道即将贯通前开展了地质雷达检测。该隧道衬砌类型有：Sm3、Sm4、Sm5，设计衬砌厚度分别为40 cm、35 cm、30 cm。图5-1-19为里程号K21+390—K21+430区段边墙测线的地质雷达剖面。该区段衬砌类型为Sm5。图中10 ns附近起伏变化的同相轴为围岩界面反射波同相轴，图5-1-20为计算出的混凝土衬砌厚度曲线。
图5-1-19 K21+390K21+430区段边墙测线的地质雷达剖面
图5-1-20 K21+390K21+430区段边墙测线混凝土衬砌厚度解释曲线
B. TDR技术及其工程地质应用
史彦新张青孟宪玮杨丽萍
（中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所，河北保定，071051）
【摘要】时间域反射测试技术（Time Domain Reflectometry）是一种电子测量技术，许多年来，一直用于各种物体的空间定位和形态特征的测量。本文简要描述了TDR的原理，介绍了其在水位监测、岩石及土壤变形监测、土壤湿度测量方面的应用，提出了TDR技术应用于滑坡监测的技术方法。
【关键词】时间域反射测试技术同轴电缆工程地质滑坡监测
1前言
时间域反射测试技术（Time Domain Reflectometry）简称TDR，是一种电子测量技术，许多年来，一直被用于各种物体形态特征的测量和空间定位。早在20世纪30年代，美国的研究人员开始运用时间域反射测试技术检测通讯电缆的通断情况。在80年代初期，国外的研究人员将时间域反射测试技术用于工程地质勘查和监测工作，尤其在煤田地质方面应用较为广泛，常用于监测地下煤层和岩层的变形位移等。到90年代中期，美国的研究人员将时间域反射测试技术开始用于滑坡等地质灾害变形监测的研究，针对岩石和土体滑坡曾经做过许多的试验研究[1]。在国外，TDR技术的应用研究已经引起研究人员的广泛关注和政府部门的极大重视；国内在这方面的研究工作尚属于起步阶段。
2TDR的原理
TDR的早期形式是雷达，可以追溯到19世纪30年代，多数人比较熟悉。雷达通常由无线电发送装置、天线和无线电接收装置三部分组成，发射装置向外发射电磁波短脉冲，接收装置接收从被测物体返回的反射波，通过测量入射波与反射波的间隔时间，就能判定该物体的空间位置；对反射波进行细致的分析（例如振幅分析），可以得出更多的关于被测物体的信息。时间域反射测试（TDR）就是采用电缆中的“雷达”测试技术（Andrews,1994），在电缆中发射脉冲信号，同时进行反射信号的监测。
在TDR中，一个脉冲波（快速的阶跃信号）被发射入同轴电缆（如图1所示）中，脉冲信号在同轴电缆中传播的过程中，能够反映同轴电缆的阻抗特性。电缆的特性阻抗是电缆固有的属性，它取决于电缆内部的介质以及电缆的直径等因素。当电缆发生扭绞、拉长、中断等变形或者遇到像水之类的外界物质时，它的特性阻抗将发生变化。当测试脉冲遇到电缆的特性阻抗变化时，就会产生反射波。对入射波与反射波进行比较，根据两者的异常情况就可以判别同轴电缆的状态（断路、短路以及变形等）。如果TDR测试脉冲信号在测试电缆中的传播速度为Vp，发射信号与反射信号的时间间隔为Td，那么电缆至变形处的距离 d可由式（1）来表示：
图1同轴电缆示意图
地质灾害调查与监测技术方法论文集
由此可以推断出同轴电缆的状态发生变化的位置。
另外，如果测试脉冲信号为V1，反射信号为V2，那么其反射系数为：
地质灾害调查与监测技术方法论文集
根据线性传输理论，可以知道：式中：Rt——变形后电缆的阻抗；
地质灾害调查与监测技术方法论文集
R0——变形前电缆的阻抗。
由（3）式可以得出：
地质灾害调查与监测技术方法论文集
因此可以得出结论：①当 p=0时，Rt=R0，表示电缆的特征阻抗与电缆末端等效阻抗相匹配，发射信号得到了很好的传输，没有反射信号产生。②当ρ＝+1时，Rt→∞，表示电缆末端处于开路状态，发射信号完全被反射。③当 p=-1时，Rt=0，表示电缆末端处于短路状态，发射信号完全被吸收。④当－1＜p＜＋1（ρ≠0）时，表示电缆发生变形，并且产生反射波信号。这样，通过测量反射系数ρ，即测量反射信号的振幅，就可以判定电缆变形量的大小。
3TDR技术在工程地质中的应用
根据TDR测试信号遇到电缆阻抗发生变化时产生反射波的原理，可把TDR用于工程地质的很多方面。
3.1TDR用于监测水位的变化[2]
选择空气作填充介质的电缆，把电缆安装在监测井内，在空气与水的接触面，电缆的特性阻抗会大大减小。若向电缆内发射TDR测试脉冲，在空气与水的接触面处，就会产生反射波。测量反射波的时间，就可以推算出水位。当井内水位发生变化时，反射波到达的时间也发生变化：当水位上升，反射波到达的时间提前；当水位下降，反射波到达的时间延长（如图2所示）。这样通过监测反射信号的变化，就可以达到监测水位的目的。3.2 TDR用于监测岩石及土的变形
图2TDR监测水位
把电缆浇铸在钻孔中，使之与周围地层紧密结合。当周围岩石或土发生位移时，会对电缆进行剪切，使电缆发生变形，通过测量电缆变形的位置及变形量，就可判定周围地层发生形变的位置及位移量。
向电缆中发射TDR测试脉冲，当测试脉冲遇到电缆变形处时，就会产生反射波。通过测量反射波到达的时间和幅度，就可知电缆变形的位置及变形量，进而判定周围岩石及土的变形。
3.3 TDR用于测量土壤湿度[3]
TDR用于测量土壤湿度，是基于电缆中TDR测试信号的传播速度对电缆所接触的外界环境敏感的特性。由于水、空气、土壤颗粒的相对介电常数有很大差别，所以含水率不同的土壤，其介电常数是不同的，TDR信号在其中传播的速度也就不同。通过测量TDR反射波到达的时间，又已知同轴电缆传感器探杆的长度，就可求出TDR信号的传播速度，进而求出土壤的介电常数，这样，根据土壤介电常数与含水率的对应关系，就可以确定土壤的湿度。
4 TDR用于滑坡监测
在自然地质作用和人类活动造成地质环境恶化的条件下，斜坡发生变形破坏乃至整体移动就会产生滑坡。为了分析滑坡的形成机理、活动状态及其发展趋势，位移与变形的长期观测是滑坡动态监测的重要组成部分。由于TDR技术可用于监测岩石及土的变形，因此采用TDR技术对滑坡进行监测，就可以了解和掌握滑坡深部的位移与变形的动态变化过程。从理论上来说，TDR技术可以完成大量程的滑坡监测，其量程的大小只与测试电缆的特性有关，与监测钻孔的受损坏程度无关。
在滑坡的长期监测过程中，根据滑坡的实际情况，用钻孔打穿滑动面后直达稳定的地层，并且将同轴电缆放入监测钻孔，然后回填钻孔，使同轴电缆与周围地层紧密结合，对滑坡进行深部定位监测，以确定滑动面位置及其上部不同深度滑坡体的位移动态（如图3所示）。
在安放好测试电缆之后，滑坡体一旦产生滑移，其位移就会引起电缆产生形变，电缆变形导致电缆阻抗特性的变化，这时，安装在地面的滑坡监测系统对钻孔内测试电缆的这种形变进行监测。在发射测试脉冲信号的同时，对反射波信号进行数据自动采集，通过对监测数据（包括时间和幅度等）进行分析和自动处理，就能得到电缆变形处地层的变化过程，实现对滑坡的动态监测，为滑坡预测、预报、评价以及防治研究等提供可靠的数据基础。
图3TDR滑坡监测示意图
5结束语
由上可见，根据TDR技术的基本原理，可将其用于工程地质的许多方面。中国地质调查局水文地质工程地质研究所在潜心研究TDR技术原理的基础上，研制了TDR滑坡监测系统，并应用到长江三峡地质灾害监测的实际工程中，取得了不错的效果。
参考文献
[1]张青，史彦新.TDR滑坡监测技术的研究.中国地质灾害与防治学报，2001,6(2)
[2]史彦新，张青.TDR技术监测地下水位.严重缺水地区地下水勘查论文集（第2集），北京：地质出版社，2003
[3]孙玉龙，郝振纯.TDR技术及其在土壤水分及土壤溶质测定方面的应用.灌溉排水，2000,（2）
C. 举例说明RS,GIS想结合在工程地质中的应用有哪些方面
GIS应用于工程地质，应该主要侧重于其空间分析和三维设计两个方面。
1、空间分析版，这是GIS特有的优势，特别权是针对空间位置的分析，而相关研究主题的空间位置也是工程地质研究的重要内容。
2、三维设计，GIS的另一优势就是良好的可视化表达，工程地质的研究成果可以经由GIS软件予以体现。
至于遥感，在工程地质中的应用主要有以下两个方面：
1、地质调查，利用高光谱遥感技术，可以实现对特定区域的地表岩层进行某些精细的分析，从而为地质研究提供有效的数据支持，减少人力与物力的投入，可以不到现场就可以详细指导当地的信息。
2、地质监测，可以对大范围区域的地质灾害等进行调查与检测……等
对于两者的结合那是显而易见的，GIS与RS不分家，RS是GIS重要的数据元。
D. CAD在地质工程的应用
应用十分广泛：地质平面图，边坡剖面图，勘探点布置图等等``几乎所有需要画图的程序都在cad上完成。
E. 求一篇有关工程地质的论文
工程地质学是世纪才建立和发展起来的一门地球科学。工程地质专业在工程建设中具有十分重要的位置。工程地质工作的质量，对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生，轻则修改设计延误工期，严重时造成工程失事给人民生命财产带来重大损失。近年来，工程地质勘察质量有下滑现象，工程地质分析不够深入，有的甚至出现工程地质评价的结论性错误。今后十年,将有可能成为水利水电工程建设的又一个事故高发期。工程地质对地球环境的保护要发挥重要作用。工程地质面临着新的机遇和挑战。关键词 。
关键词：工程地质 水利水电 勘察 环境 分析 人才 机遇
工程地质对于工程师来说并不陌生。然而，由于人类工程活动引起地质环境的改变，工程地质问题造成工程建设的被动与失败的若干实例证实，许多人对工程地质又是陌生的。
人类历史刚刚翻开新千年新世纪的第一页，一场以高新技术为前导的产业革命却早已开始了，工程地质学科必将在这场革命中获得新生。当然，我们更应该看到技术的每一次革命性进步，都伴随着矛盾与冲突，特别是体制和机制问题，是生产力与生产关系的相互作用，需要协调与适应，改革就成为必然。
当前，工程地质学科正在经历着前所未有的挑战，工程地质专业正面临着新的发展机遇。人类与自然的关系不是斗争而是相互作用和相互影响；人类工程活动不是改造自然而是如何顺应自然。人类赖以生存的地球环境问题，工程地质学家和地质师都要认真关注，并勇敢地承担起应尽的职责。
1 工程地质学科的起源与发展
工程地质学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球科学。20世纪初，为了适应兴建各种工厂、水坝、铁路、运河等工程建设的需要，地质学家开始介入解决工程建设中与地质有关的工程问题，不断地进行着艰苦的工程实践和开拓性的理论探索，首次出版了“工程地质学”专著，工程地质学开始成为地球科学的一个独立分支学科，工程地质勘察则成为工程建设中不可缺少的一个重要组成部分。二次世界大战以后，全世界有了一个较为稳定的和平环境，工程建设的发展十分迅速，工程地质学在这个阶段迅速成长起来了。经过半个多世纪的工程实践和理论探索，工程地质学大为长进，内涵和外延都焕然一新，成为了现代科学技术行列中的重要分支学科。
中国的工程地质事业在解放前基本上是空白，建国后才有了长足的进步和发展。50年代初开始引进苏联工程地质学理论和方法，走过了我们自己的工程实践和理论创新的辉煌历程，形成了有自己特色的工程地质学体系。特别是在水利水电行业，举世瞩目的三峡、小浪底等特大型水利枢纽工程的开工建设，澜沧江、红水河、雅砻江、乌江、黄河等大江大河众多大型梯级水电站的兴建，以及若干正在开展前期工作的其它水利水电工程，充分积累了在各类岩性地区和各种复杂地质条件下进行地质工作的丰富经验，建立了一套比较完整的工程地质勘察规程规范。重大工程建设不断地将数理学科的新成就和高新技术及时吸收进来，极大地丰富了工程地质学科的内容，有力地促进了工程地质学科的发展，使我国工程地质学达到现代科技水准，逐渐成为国际工程地质界的重要成员之一。
今天，工程地质专业学科的内涵已经远远超出了传统工程地质定性描述和定性评价的范畴，发展成为集多种勘探手段去获取基础性地质资料，并对这些资料进行归类汇总、整理分析、定性评价、定量评价、地质预测、工程措施的建议等等既特殊又复杂的综合性专业。任何一个成熟的设计师，都会清楚地意识到工程地质专业在工程设计中的重要位置。无数重大工程成败的实例足以证明工程地质专业在工程建设中的权威性。
在学术界，有国际工程地质学会，国内的中国地质学会、中国水利学会和水力发电工程学会等全国性学术组织都专门设立有工程地质专业委员会，水利水电行业中全国性的学术组织还有“水利水电工程地质信息网”。此外，全国性的勘测技术协会主要还是工程地质专业。这些学术组织为我国各行各业的工程建设作出了重大贡献，发挥了巨大作用。
2 水利水电工程地质的特点
2.1 特殊性与复杂性
在水利水电、电力、工民建、交通、港航、航天、航空、地矿、市政建设等等凡是存在土建工程，要与地质体(地基)打交道的行业，都有工程地质专业，因此，我们称工程地质专业是工程建设的基础性专业，是不必争议的。由于水利水电工程建设自身的特殊性和复杂性，使得水利水电工程地质又是所有这些不同行业的工程地质专业中涉及面最广、问题最复杂、任务最艰巨、声望最高、最具权威性的业界龙头。
水利水电工程建设的特殊性首先表现在工程建筑物的特殊性。工业与民用建筑到处可以见到基本相同甚至完全相同的建筑物，可以部分或全部套用标准设计图纸。而水工建筑物则不然，世界上有成千上万座水库大坝，你就很难找到两座完全相同的大坝。决定大坝的规模、坝型、结构等工程要素的自然条件很复杂，而工程地质条件则是最主要的自然条件之一。水工建筑物的第二个特殊性是与水打交道，所承受的主要荷载是水荷载。水利水电工程不允许失事，一旦失事，损失将十分惨重。
水利水电工程建设的复杂性主要表现在工程规模大，专业多，涉及面广，投资大，工期长，建筑物的形式、结构、功能、荷载组合等等都十分复杂，特别是大型特大型水利水电工程更是如此。例如举世瞩目的三峡水利枢纽工程，涉及到中国的政治、经济、社会、资源、环境、文化等方方面面，你很难找到其它基建工程可以等同于这样的水利水电工程。因此，水利水电工程地质专业的特殊性与复杂性是由水利水电工程建设的特殊性和复杂性所决定的，同时，工程区自然地质环境的复杂性也决定了这个专业的技术难度。
2.2 实践性与经验性
水利水电工程地质的另一特点是强烈的实践性与经验性。在中国水利学会勘测专委会1999年度学术研讨会上，工程地质界知名前辈专家天津院的李仲春教授语重心长地警示工程界：工程地质这个专业太难了，工程地质决策不是通过计算和试验所能左右的，很大程度上取决于我们的工程经验，即是十分成功的工程，也很难证明它既安全可靠又经济合理。李仲春教授的肺腑之言充分表达了工程地质专业的实践性与经验性的深刻含义。
工程地质理论上的任何一项新进展，新方法，新技术，都必须通过大量试验研究、分析论证和工程实践的检验。例如，近二十年来随着数理基础学科和计算机技术的发展，坝基、洞室和边坡稳定性分析计算的理论和方法有了长足的进展，但是这些计算成果仍然只能是工程设计和决策的一种参考，因此在工程界有一种通用说法：不可不信也不可全信。许多工程实例足以说明采取慎重态度的必要性。有些工程从分析计算上看是安全的，实际上却出了问题；而另一些工程通过计算认为不安全，但却安全运行了数十年。因此我们搞工程建设，工程经验往往又是起决定作用的。
2.3 工程地质问题的长期性与隐伏性
水利水电工程地质的第三大特点：在地质体中留下的工程隐患具有长期性和隐伏性，甚至具有不可预见性。法国Malpasset拱坝失事和意大利Vajont水库大滑坡，均为水工史上震惊世界的惨痛教训，其地质隐患在整个勘测设计施工的全过程中没有丝毫警觉。葛州坝工程坝基软弱夹层问题导致工程停工，重新补充勘探并对设计进行重大修改。南盘江天生桥二级水电站厂房建在一个古滑坡上，开工后实在施工不下去了，搬出滑坡体后又位于另一个滑坡体的脚下。该电站的引水隧洞工程地质条件更是复杂得令建设者们防不胜防。由于地质体中留下的工程隐患造成的工程事故，轻则修改设计，重则工程报废，或造成生命财产的重大损失，这样的例子实在太多，举不胜数。
2.4 工程地质测不准原理
著名的量子力学测不准原理：“不能同时测准粒子在某一瞬间的速度和位置”。我们不妨借用这个原理来揭示工程地质的一些本质性问题。事实上，地质体中的某些性质的确是测不准的。例如某一组结构面的产状，你只能用一个区间值来表述，如果仅用一个确定值来表述则肯定不符合客观实际。又如工程地基岩体的物理力学参数，它只能是一个区间值或统计值，因为地质体中每一点的性质都可能是变化的。地质参数精确到某一个具体数值的时候，千万不要把它当成是绝对准确的，否则会误导精确评价的可信性。据此，我们可以将工程地质测不准原理表述为：“地质体的工程性质不可能用绝对准确的参数来确定，它们只能是通过地质测绘、勘探、试验、分析、统计和经验判断后提出一个建议区间值，供设计师根据建筑物的性质在这个区间值中选取设计采用值”。近二十年来，概率统计、模糊数学、灰色理论等数理学科广泛应用于工程地质分析领域，可以说是对工程地质测不准原理的有力支持。有些设计师不能理解地质师为什么只能提出区间值，而不提出确定的数值，当他们对测不准原理透彻理解之后，这种疑问将会自然消除。3 工程地质的技术进步
工程地质勘察技术近二十年来有了长足的进展。测量、物探、钻探、试验等在仪器、设备、新技术、新方法、新手段方面不断推陈出新，为工程地质提供了强有力的技术依托。由于有了各种新技术的支持，工程地质分析从定性到定量就成为可能。定量分析的新理论层出不穷，在学术界十分活跃。
计算机技术的发展对工程地质来说是一场真正的技术革命，从外业资料收集和内业资料整理的工作程序、工作方法、产品成果、质量标准等等均与传统的工程地质有较大的差异，应用前景振奋人心。“工程地质计算机应用技术协作网”业已正式成立，必将对工程地质技术进步起到积极的推动作用。工程地质计算机应用主要包括六大课题：①数值计算；②制图；③数据库；④文档管理；⑤专家系统；⑥网络系统。这六大课题既是多年来本专业计算机应用的实践，也是我们将继续探讨的主要课题，还需要在今后的实践中赋予新的内涵。
4 工程地质专业的任务与责任
工程地质专业的主要任务是：①选址，选择在地质条件上相对最优的工程建筑地区或场地；②评价，阐明工程建筑区或场地的工程地质条件，进行定性和定量的工程地质评价，准确界定工程地质问题；③预测工程建筑物兴建和运用过程中地质条件的可能变化，为研究改善和治理工程地质缺陷的措施提供依据；④调查工程建筑物所需的天然建筑材料等。归纳起来的表述：为工程建设提供基础性和专门性地质资料，为工程选址、建筑物设计以及不良地质条件的工程处理提供技术依据，同时对地质环境的变化作出预测。
为了完成以上任务，需要针对工程建筑物区进行工程地质勘察和工程地质分析，界定和研究主要工程地质问题。工程地质勘察需要勘察目的明确，工程概念清晰，勘察手段多样，勘探精度满足要求。工程地质分析要求方法正确，计算可靠，参数可信，建议措施符合工程实际。工程设计最关心的是建筑物地基的工程地质条件和物理力学性质，因此工程地质工作的最终体现是工程地质定性和定量评价。
工程地质专业只对提交给设计采用的地质资料负责，其物理力学参数也仅仅是建议值，不在建议值范围之内的设计采用值和不适应地质条件的设计方案，地质师不负责。但是，地质师有责任对不符合或不适应地质条件的设计方案提出质疑，对可能存在的工程隐患要与设计师充分交底，对不良工程地质缺陷有责任提出工程处理措施的建议。
一般说来，正规勘测设计院的勘测队伍，已经过几十年工程实践的检验，在正常情况下都可以完成以上任务并尽到地质专业的责任。本文以下章节列出的工程地质工作中存在的若干问题，是归纳了笔者从事工程地质工作十多年来的所见所闻，供地质师们分析问题时参考。
5 工程地质工作存在的问题与对策
5.1 工程地质勘察的质量问题
在工程地质勘察过程中，一般问题较多的是工程概念不清，勘探侧重点不明确，针对性不强，方法不当，手段落后；工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入，其适应条件的物理意义混淆不清；地质报告中基本地质条件不清楚，主要工程地质问题界定不准确或论证不充分，有问题遗漏甚至结论性错误；有些地质报告没有地质结论，也有些工程没有做多少地质工作就先下结论，极不严肃。此类问题往往造成阶段性工程审查不能一次性通过，可能延误开发时机；或者尽管通过了审查，但却给工程留下了隐患，这种情况的危险性更大。
5.2 相关专业的理解问题
一种情况是地质师对其它专业不理解，这需要加强跨专业的学习。另一类现象是设计施工等相关专业对工程地质的不理解。有的不懂地质却偏要提出一些不切实际的勘探要求，有的工程由设计人员来布置地质勘探工作；有的设计人员对地质专业知其然不知其所以然，自以为是包打天下，不结合地质条件设计不当；也有的是不尊重自然地质规律，野蛮施工，严重破坏地质体的自然结构，造成重大工程事故。所有这些非地质专业的问题，往往在出了问题之后又向地质专业推卸责任，令地质师们不知所云。工程地质界知名专家学者孙广忠教授指出:“实际上，在地质工程实践中脱离地质实际的实例随手可拾，可以说，地质工程施工中出现事故的绝大部分是设计和施工脱离地质实际的结果，或者是对工程地质条件没有搞清楚或认识不清的结果，如果离开了地质基础，则其理论必将脱离地质实际必将作出错误的结论”。
潘家峥院士等前辈专家早已强调过地质学水工，水工学地质。足以可见专业之间的交叉渗透问题，早已被专家们的真知灼见道出了关键，就看我们作何行动。
5.3 勘测周期不合理的问题
从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期，这是再简单不过的道理。但有些工程没有基础性的前期投入，一旦要报项目，立即就要求提交地质报告；还有些工程是今天提交了可研报告，明天就提交初设报告。此类情况多为地方性工程，一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的，地质条件不清楚，投资控制不住，施工后修改设计，或由于地质问题造成承包商巨额索赔等等。更可怕的是留下了工程隐患，可能造成重大工程事故。
5.4 规程规范的问题
规程规范的问题较多，甚至产生了一些混乱。水利系统与水电系统的勘测设计阶段不一致，规程规范也有区别。历经十多年的编写报批，1999年才颁布的国家标准《水利水电工程地质勘察规范》，在勘测程序和新技术的应用方面都已经明显地落后于时代的发展，一经颁布实施就难以把握。更为令人难以理解的是另一部国标《岩土工程勘察规范》并不完全适合于水利水电工程地质，而建设部的一些工程勘察监督机构则以此为依据对水利水电勘测设计单位实施质量检查，使勘测单位不得不准备满足两种规范的两套地质报告分别对付审查和检查。规程规范的修订和出台周期太长，完全不能满足工程建设的需要。水利与水电分家之后，对于工程地质这个专业来说其工作性质是一样的，但却存在不同的技术标准和勘测程序，这种情况还要继续下去，需要寻求解决或协调方案。
5.5 人才问题
文革十年造成的人才断层已经出现。有丰富工程实践经验的前辈地质师相继离岗，各勘测设计院明显缺地质总工人才，八十年代期间各院比较整齐的地质副院长和院级地质总工，近年来在一些勘测设计院已经相继断档，或后继无人，或后备人才尚不成熟。勘测行业不景气，社会地位和经济地位与工程地质专业不相适应，工作环境、工作条件的局限，人才资源开发机制的问题，择业行为中的浮躁动机等等，都不同程度地影响着优秀地质师的成长。
高质量高水平的工程地质分析成果，出自于高水平高素质的地质师。有人说二、三年就可以培养出地质专家，实属无知。要培养出一个具有工程地质分析能力，能够解决复杂问题的地质师，没有十年以上的功夫，大量的工程实践，自身的敬业精神，理论联系实际，相关学科专业的学习和渗透，是决不可能的。十年树木百年树人，在地质师的培养过程中可以充分体现出来。培养优秀地质师的难度可以说远远超过培养博士、研究员和教授的难度。
社会的发展和日趋激烈的竞争市场，对地质师素质的要求也将越来越高，最好是跨专业的复合型人才。竞争的实质是人才的竞争。勘测队伍要走向市场，必须重视高素质人才的培养，重视人才资源的开发。
5.6 技术管理问题
工程地质勘察质量的控制，技术管理是主要环节之一。近年来一些单位提交的勘测设计报告中的地质章节不是地质师写的，报告的编制人中没有地质专业负责人，或地质报告没有院级地质负责人审查把关，报告和图纸中的错误较多。这种情况给总院增加了审查难度，同时也有损勘测设计单位的质量和水平形象，还会延误工程报批的时机。当然也有上级单位工程审查把关不严，助长了这种技术责任心不强的现象。
5.7 其它问题
前期工作投入不够，有些地方部门长期拖欠勘测经费；体制问题，市场竞争不规范，非水利水电勘测单位从事水利水电勘测工作存在工作方法、技术要求和工程地质评价等方面的差异；勘测工作经费仍然按落后的实物工作量计算，造成多勘探多争钱，地质分析多出力多赔本的事实上的不合理现象，长期以来得不到解决。勘测技术的科技含量低，新技术新方法投入少，不能满足现代工程技术发展的要求。
5.8 今后十年将进入工程事故的高发期
鉴于对以上若干问题的担忧，今后十年有可能是我国水利水电工程事故的又一个高发期，这一悲观性预测有些危言耸听，但愿不要成为被不幸言中的事实。
5.9 解决问题的对策
解决问题首先要分清责任。规程规范和部分技术管理方面的问题应该由总院负责；勘测周期不合理，前期工作投入不够等问题应该是地方部门或者计划部门负责；质量、人才、相关专业的协调等问题自然应该由勘测设计单位负责；其它问题大家都有责任，但主要还是取决于大环境。
责任分清楚了，落实到要有人来抓，所有问题虽然我们不敢说都能很好地得到全面解决，但至少可以前进一大步。最可怕的是大家都在畅谈必要性重要性，结果都是纸上谈兵，没有实际行动。笔者在这里也就是夸夸其谈而已，不可能提出可以操作的具体解决方案，这种方案也不该我们提，该谁提？当然应该是谁负责抓，谁就提方案追落实精指挥勤检查，最终归结到谁领导的关键问题上。到此为此，我们的对策就算出台了。
其实，我们这里列出来的众多实际问题，本质上和深层次的是体制和机制问题，需要通过改革才能从根本上解决。随着勘测设计市场化进程的加快，新技术与旧管理的冲突，老观念与新思想的交锋，既是矛盾又是改革的动力，这是不难理解的。
6 工程地质要抓住机遇迎接挑战
汪恕诚部长曾经讲话强调：“不能老修改设计，因为搞招投标尤其是国际合同，修改设计就意味着被索赔”。少修改或不修改设计，是对工程地质提出的更高要求。基本地质资料不准，修改设计就是必须的。高标准严要求就是挑战和机遇。
人类社会的进步与发展，实际上又是一部人与自然相互协调和相互影响的壮丽史诗。以前我们把人与自然的关系当成是与天斗与地斗的斗争关系，实践证明，人与大自然斗争的结果，虽然取得了一些局部性的小胜利，而大自然反过来对人类的惩罚却是灾难性的。人类的每一次产业革命，无不与工程建设有直接关系，与地质环境有直接或间接关系。建国以来，我国的基本建设此起彼伏，水利水电工程建设从无到有，新一轮的建设高潮正在兴起。在多专业组成的基建队伍这个庞大乐团中，地质师要起到指挥和首席演奏家的作用，甚至还要担负起独奏华彩乐章的作用。
尽管工程地质学科正在经历着前所未有的挑战，工程地质工作也存在着这样那样的问题和难题，然而这更是机遇。抓住机遇迎接挑战，顺应自然，保护环境，防止灾害，造福人类，是工程地质学家和地质师的艰巨任务和不可推卸的责任。主要参考文献：
1 王思敬，工程地质学的任务与未来,《工程地质学报》1999年第3期
2 崔政权,《系统工程地质学导论》水利电力出版社，1992.5
3 孙广忠，论地质工程的基础理论,《工程地质学报》1996.第4期
4 黄鼎成等,《走向21世纪的中国地球科学》河南科技出版社，1995年10月
5 张明定等,《水文地质与工程地质的系统思维》西北工业大学出版社，1993年12月
6 陈祖安，工程地质学,《中国电力网络全书水力发电卷》中国电力出版社，1995年5月
7 韦港，水利水电工程地质实例剖析,《工程地质-面向21世纪》中国地质大学出版社，1997年11月
8 陈祖安等，水利水电工程地质计算机应用概述及设想规划,《水利水电工程地质》1995年第1期
9 韦港、冀建疆，关于堤防工程地质勘察规程中若干问题的探讨,《水利水电技术》1999年第10期
10 瑞德尼克[苏],《量子力学史》科学出版社，1979年9月转贴于 中国论文下载中心 http://www.studa.net[首页]
F. 举例说明工程地质学应用的领域
工程地质学主复要研究建设地区和制建筑场地中的岩体、土体的空间分布规律和工程地质性质，控制这些性质的岩石和土的成分和结构，以及在自然条件和工程作用下这些性质的变化趋向；制定岩石和土的工程地质分类。由于各类工程建筑物的结构、作用、所在空间范围内的环境不同，所以可能发生的地质作用和工程地质问题也不同。据此，工程地质学往往分为水利水电工程地质学、道路工程地质学、采矿工程地质学、海港和海洋工程地质学和城市工程地质学等。工程地质学的研究方法有运用地质学理论和方法查明工程地质条件和地质现象空间分布、发展趋向的地质学方法；有测定岩、土体物理、化学特性，测试地应力等的实验、测试方法；有利用测试数据，定量分析评价工程地质问题的计算方法；有利用相似材料和各种数理方法，再现和预测地质作用的发生、发展过程的模拟方法。随着计算机技术应用的普及和发展，工程地质专家系统也在逐步建立。
至于其应用的领域，主要是铁路、高速公路、隧道、桥梁、工业与民用建筑、水利工程等。
G. 工程地质有哪些常用的研究方法
工程地质研究的主内容有：确定岩土组分、组织结构（微观结构）、物理、化学与力学性质（特别是强度及应变）及其对建筑工程稳定性的影响，进行岩土工程地质分类，提出改良岩土的建筑性能的方法；研究由于人类工程活动的影响而破坏的自然环境的平衡，以及自然发生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地质作用对工程建筑的危害及其预测、评价和防治措施；研究解决各类工程建筑中的地基稳定性，如边坡、路基、坝基、桥墩、硐室，以及黄土的湿陷、岩石的裂隙的破坏等，制定一套科学的勘察程序、方法和手段，直接为各类工程的设计、施工提供地质依据；研究建筑场区地下水运动规律及其对工程建筑的影响，制定必要的利用和防护方案；研究区域工程地质条件的特征，预报人类工程活动对其影响而产生的变化，作出区域稳定性评价，进行工程地质分区和编图。随着大规模工程建设的发展，其研究领域日益扩大。除了岩土学和工程动力地质学、专门工程地质学和区域工程地质学外，一些新的分支学科正在逐渐形成，如矿山工程地质学、海洋工程地质学、城市工程地质及环境工程地质学、工程地震学。
1工程地质与岩土工程的区别工程地质是研究与工程建设有关地质问题的科学(张咸恭等著《中国工程地质学》)。工程地质学的应用性很强,各种工程的规划、设计、施工和运行都要做工程地质研究,才能使工程与地质相互协调,既保证工程的安全可靠、经济合理、正常运行,又保证地质环境不因工程建设而恶化,造成对工程本身或地质环境的危害。工程地质学研究的内容有:土体工程地质研究、岩体工程地质研究、工程动力地质作用与地质灾害的研究、工程地质勘察理论与技术方法的研究、区域工程地质研究、环境工程地质研究等。岩土工程是土木工程中涉及岩石和土的利用、处理或改良的科学技术(国家标准《岩土工程基本术语标准》)。岩土工程的理论基础主要是工程地质学、岩石力学和土力学;研究内容涉及岩土体作为工程的承载体、作为工程荷载、作为工程材料、作为传导介质或环境介质等诸多方面;包括岩土工程的勘察、设计、施工、检测和监测等等。由此可见,工程地质是地质学的一个分支,其本质是一门应用科学;岩土工程是土木工程的一个分支,其本质是一种工程技术。从事工程地质工作的是地质专家(地质师),侧重于地质现象、地质成因和演化、地质规律、地质与工程相互作用的研究;从事岩土工程的是工程师,关心的是如何根据工程目标和地质条件,建造满足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解决工程建设中的岩土技术问题。2工程地质与岩土工程的关系虽然工程地质与岩土工程分属地质学和土木工程,但关系非常密切,这是不言而喻的。有人说:工程地质是岩土工程的基础,岩土工程是工程地质的延伸,是有一定道理的。工程地质学的产生源于土木工程的需要,作为土木工程分支的岩土工程,是以传统的力学理论为基础发展起来的。但单纯的力学计算不能解决实际问题,从一开始就和工程地质结下了不解之缘。与结构工程比较,结构工程面临的是混凝土、钢材等人工制造的材料,材质相对均匀,材料和结构都是工程师自己选定或设计的,可控的。计算条件十分明确,因而建立在材料力学、结构力学基础上的计算是可信的。而岩土材料,无论性能或结构,都是自然形成,都是经过了漫长的地质历史时期,在多种复杂地质作用下的产物,对其材质和结构,工程师不能任意选用和控制,只能通过勘察查明,而实际上又不可能完全查清。岩土工程师不敢相信单纯的计算结果,单纯的计算是不可靠的,原因就在于工程地质条件的不确知性和岩土参数的不确定性,不同程度地存在计算条件的模糊性和信息的不完全性。因而虽然土力学、岩石力学、计算技术取得了长足进步,并在岩土工程设计中发挥了重要作用,但由于计算假定、计算模式、计算方法、计算参数等与实际之间存在很多不一致,计算结果总是与工程实际有相当大的差别,需要进行综合判断。
H. 工程地质学都在什么领域应用
工程地质学主要研究建设地区和建筑场地中的岩体、土体的空间分布规律和工程地专质性质，控制这些性质属的岩石和土的成分和结构，以及在自然条件和工程作用下这些性质的变化趋向；制定岩石和土的工程地质分类。由于各类工程建筑物的结构、作用、所在空间范围内的环境不同，所以可能发生的地质作用和工程地质问题也不同。据此，工程地质学往往分为水利水电工程地质学、道路工程地质学、采矿工程地质学、海港和海洋工程地质学和城市工程地质学等。工程地质学的研究方法有运用地质学理论和方法查明工程地质条件和地质现象空间分布、发展趋向的地质学方法；有测定岩、土体物理、化学特性，测试地应力等的实验、测试方法；有利用测试数据，定量分析评价工程地质问题的计算方法；有利用相似材料和各种数理方法，再现和预测地质作用的发生、发展过程的模拟方法。随着计算机技术应用的普及和发展，工程地质专家系统也在逐步建立。
I. 举例说明工程地质学应用的领域 简述滑坡的主要影响因素
2、简述滑坡的主要影来响因素。（自30分）
答：滑坡是斜坡上土体 、岩体或其他碎屑堆积物沿一定的滑动面作整体下滑的现象。
影响滑坡的主要因素：
1.岩性：松散堆积层的滑坡主要和粘土有关。基岩滑坡主要与遇水容易软化的岩石有关；
2.构造：滑坡与构造的关系主要有两个方面：一是与软弱结构面的关系，不论是松散堆积层还是基岩，滑动面常常发生在顺坡的层面、节理面、不整和接触面、断面层（带）及劈理页理面上；二是与上部透水层和下部不透水层的构成特征有关。
3.地貌：滑坡与地貌的关系主要是通过临空面、坡度和坡地基部收冲刷来体现的。
4.气候：气候主要是通过降雨和温度对滑坡产生影响。
5.地下水：绝大多数滑坡都是沿饱含地下水的岩体软弱面发生的。
6.地震：地震可通过松动斜坡岩土体结构、造成破裂面和引起弱面错位等多种方式，降低斜坡的稳定性。另外，地震作用力突然施加还会对斜坡的破坏产生触发效应。
7.人为因素：人工切坡过陡、用大爆破方法施工等人为因素促使滑坡发生。为了了解滑坡的稳定性，要查明滑坡形态、范围、结构特征等。
J. 工程地质中的应用
大型建设工程(如核电站、港口、水库、工厂等)、高层建筑以及经济技术开发区的选址工作必须考虑到地质条件，这里主要指的是区域的稳定性、城市供水条件以及环境的污染状况等。
在城市开展地质工作，必须尽可能地避免对地表造成的破坏，为此，物探方法更受到人们的青睐。但是，在城市工作，工作场所受到很大的局限，接地条件差、已有建筑物的阻挡、工业电磁场的影响、振动及噪声干扰等，使得一些在野外行之有效的物探方法，在城市应用时，常感到束手无策。相反，放射性方法受上述不利因素的影响很小或完全无影响，近年来逐渐受到人们的重视。
应用放射性方法解决工程地质的地球物理前提是：不同的地质体或研究对象，其放射性元素的含量是不相同的，通过测定它们的放射性元素的含量、浓度或它们辐射出的放射性射线照射量率，就可以解决有关的工程地质任务。
(一)北京市区域稳定性研究
首都北京，是我国的政治、经济和文化中心。城市发展十分迅速，市区范围不断扩大。城区人口密集，高层建筑星罗棋布。然而，北京在历史上是地震活动区，因此，研究北京市区域稳定性具有极为重要的意义。
北京市位于华北平原北端，覆盖厚达数百米以上。因此，在北京市区内开展地质工作，必须更多地借助于物探手段。但是，市内建筑栉比，道路纵横，电网林立，管道密布。电磁干扰、振动、噪声的影响相当严重，致使电法、磁法、地震等物探方法难以施展；重力测量只能在夜深人静之时开展工作。相反，放射性方法不受上述因素影响，能正常进行。为验证并追索航磁推断的三条隐伏大断裂，在测区内投入了γ总量、静电α卡法及α杯法；测线总长度达数十千米。
在图7-34中，0～600m之间，α卡、α杯法均出现明显异常，峰位与已知F1断裂相吻合，在推断的F2断裂附近，α卡、α杯所获异常明显，为F2断裂的存在提供了证据；曲线表明，异常密度大，反映了F2断裂破碎范围较宽。在剖面0～1600m之间，α卡及α杯测定值跳变强烈，异常呈多峰状，这可能反映该处构造发育，岩石破碎。可能是由F1以及F2影响所致。
在推断断裂F3及F4处，即剖面2400m及3600m处，α杯、α卡法均有异常显示。但2400m处为高异常峰，而3600m处异常幅度则小得多。F4断裂是否存在值得进一步研究。
(二)深圳市区区域稳定性研究
深圳市为我国重要经济开放城市。从已有地质资料上分析，区内分布有一组北东东向的罗湖断裂。过去曾认为罗湖断裂纵贯市区，将是市区建筑的不利因素。为查明区内构造格架的基本特征，布置了400km2的静电α卡法及甚低频法等。
图7-34 放射性勘探剖面
图7-35是该区构造格架示意图。工作查明区内除分布有罗湖断裂外，新发现莲花山断裂和走向北西的断裂，莲花山断裂是市内主干断裂，它位于罗湖闹市区以北约5.6km处，并延伸入海。它对市政建设影响甚小。罗湖断裂则是莲花山断裂的次级构造，且被后期北西向断裂截成数段，使其难以再次发生较大活动。由此认为，深圳市的区域稳定性较好，为该市的城市规划提供了重要的地质依据。
图7-35 构造格架示意图