工程地质学研究的任务及意义
① 工程地质的研究内容
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。
② 什么是工程地质学它的主要内容是什么
工程地抄质学工程地质学是研究与人类工程建筑等活动有关的地质问题的学科。地质学的一个分支。工程地质学的研究目的在于查明建设地区或建筑场地的工程地质条件,分析、预测和评价可能存在和发生的工程地质问题及其对建筑物和地质环境的影响和危害,提出防治不良地质现象的措施,为保证工程建设的合理规划以及建筑物的正确设计、顺利施工和正常使用,提供可靠的地质科学依据。
摘自:https://ke.so.com/doc/6117018-6330160.html
③ 工程地质学的研究内容是什么他们之间有何联系
工程地质问题主要有区域稳定问题、岩体稳定问题、与地下渗流有关的问题以及与侵蚀淤积有关的工程地质问题等四个方面。
区域稳定问题讨论在特定的地质条件中产生的,并影响到广大区域的工程地质问题,包括活断层、地震、水库诱发地震、地震砂土液化和地面沉降。掌握这些问题的规律性,对规划选场,或者说对地质环境的合理开发与有效保护,具有重要意义。某些自然(物理)地质现象的区域性分布规律,则在以后的有关章节讨论。
岩(土)体稳定问题论述斜坡、洞室、地基岩(土)体稳定性的成因发展历史分析和力学机制分析,主要用于具体场地的稳定性评价,但在开发与保护地质环境中也有意义,特别是斜坡、洞室围岩(土)体的稳定性。
与地下渗流有关的工程地质问题包括岩溶及岩溶渗漏分析和渗透变形分析两章。前者以保证水工建筑物正常工作为目的,后者主要讨论渗流作用下土体的稳定性。
与侵蚀淤积有关的工程地质问题,包括河流侵蚀淤积和海湖边岸磨蚀堆积规律及人为工程活动对它们的影响两章,前者对改造河流后者对开发海洋都有重要意义。
岩体结构特征及其变形破坏机制,是进行区域稳定和岩体稳定分析的基础理论。决定岩体变形破坏的主导因素是岩石材料的性质、岩体结构特征、岩体的应力状态、孔隙裂隙中水和时间因素。岩石材料是工程岩土学讨论范围,所以首先对岩体结构特征进行地质历史的、力学的和统计的分析。之后讨论岩体应力状态的总背景,地壳岩体的天然应力状态。在此基础上讨论岩体变形与破坏,其中包括了岩体变形破坏中的孔隙水压力效应和时间效应。
④ 学习任务学习构造地质学的意义
一、理论意义
构造地质学就是分析地质构造,弄清其在空间上的相互关系和时间上的发育顺序,探讨地质构造的演化和地壳运动的规律及动力来源;与近、现代科学研究的前沿课题构成了联系。
二、实践意义
应用构造地质学的客观规律指导生产实践,可以解决地质矿产勘查、水文地质、工程地质、地震预报、地质灾害防治等与经济社会发展关系密切的大量实际问题。
茫茫大地,矿在哪里?矿在石头里——且看“矿”字的拆字。这就要求我们地质工作者对区域地质情况进行调查摸底(国土资源大调查),也就是运用构造地质学的理论和各种技术手段,搞清楚大地构造格架及矿产资源分布规律。
构造地质学的研究对具体矿山中的矿体形成、储集、破坏等诸多问题也给予重要指导,因为地壳中的矿产分布是受一定地质构造控制的。一般来说,大型断裂是导矿、控矿构造,中小型构造是布矿与赋矿构造。具体而言,内生矿产与断裂构造关系极为密切:断裂构造可控制矿体的存与失,褶皱构造的转折端(倾伏端、扬起端)控制鞍状矿体(图1-2)。外生层状矿产的赋存状态与褶皱形态、断层分布关系也较为密切。而石油和天然气等常在特殊构造环境中形成,如在深部封闭的穹隆和背斜顶部等处富集。
图1-2 地质构造对矿体控制情形
构造地质学研究为地震预报提供重要依据。地震是现代构造运动最直观的反映,大多数地震都为构造地震,它们大都位于板块构造边界,以及在活动断层带的端点、交叉点、拐点处孕育。如环太平洋地震带、中国中央地震带(贺兰山-龙门山-云南鲜水河断裂带)均为活动断裂,也是我国现在地震的频发地区。因此,构造地质学对地震预报工作具有重要作用。
地质构造运动造成频繁的火山喷发,大量烟尘、毒气的释放不仅污染了空气,还会导致降水异常,使人类的生存环境急剧恶化。对此,人类必须通过构造地质的研究达到减灾、防灾的目的。
工程地质学的任务是为工程选址寻找“安全岛”,评价工程的稳定性。通过构造地质的研究,则可分析出哪些区域较安全,哪些区域稳定性差。如活动断裂带内的裂隙发育,使得地层强度降低;软弱的断层泥的存在,使工程的稳定性得不到保障。因此,工程选址要尽量避开这些地段,或者有的放矢地采取相应措施,提高工程的稳定性。
水是无孔不入、无隙不钻的一种流体。地下水资源的富集与地质构造有密切关系,而地质构造中的断层、节理、劈理等破裂构造,既是富水地段又是漏水通道。研究地质构造,可以解决地下水资源勘查及其在工程选址、工程施工中趋利避害的问题。
⑤ 工程地质学的发展展望
21世纪可以预计的大型工程建设,如跨流域的调水工程、大型水电工程、深部露天采矿工程、地下工程、海洋工程等,其可能发生的复杂的工程地质问题,从理论到设计、施工实践,从预测到防治,需要我们作为重要研究方向,在原有认识和经验的基础上,进一步去创新发展,与其它多学科联合攻关。
(1)岩、土体工程地质力学的理论方法体系还应进一步发展
工程地质力学具有我国的特色,并在工程实践中获得了广泛的应用。研究岩、土体稳定性中的关键问题,如节理面的各种工程地质特性,区域构造应力场和工程区实测点地应力场的研究,岩体稳定性的时间尺度,根据岩体变形破坏的实例建立“地质模型”等(孙玉科)。此外还应进行工程地质技术的开发研究,包括地质探测技术,岩组物理力学测试技术,岩体变形观测技术和变形破坏模拟实验技术等。
(2)环境工程地质将获得迅速的发展
目前大型工程建设涉及的环境工程地质问题很多。如大型露天开采,地下开挖,深埋长隧道工程,大型水利枢纽,地下硐室,城市垃圾的处置和卫生填埋工程等的建设,就遇到前所未有的更复杂情况。如深埋长隧道工程的开挖,需要查明其所遇到的地质灾害问题的形成条件和发生机理,作出科学的评价预测。大型水域水岩相互作用导致水库诱发地震、库岸崩滑、大坝溃决、水库淤积、大面积环境恶化等问题。水库诱发地震产生的可能性及发震强度的预测难度较大。现中国学者建立了两种震级预测的神经网络模型,具有较高的预测能力。新的动向是引入突变理论,分析水库诱震机制,建立诱震的充要条件判据和地震能量的表达式,提出断层带弱化和岩体软化效应诱震的新假说。
当前环境工程地质的研究又进一步延伸向环境地质工程,即主要研究解决和处理地质环境问题的假说和方法。90年代国际环境地质工程的热点领域是各国城市化和资源开发中固体、液体、气体废弃物的排放、填埋处理以及与城市工程建设有关的环境工程问题研究。总体来说,环境工程地质还有些基本问题,如工程环境影响场问题,工程建筑的适应度与环境灵敏度之间关系问题,环境容量问题,监测技术、环境综合分析及反信息技术等问题的研究还有待深入。
(3)区域地壳稳定性的研究
目前应进一步加深对影响和制约稳定性因素的认识。如何分析、确定和量化这些因素,直接关系到区域地壳稳定性评价由定性到定量方向发展的问题。近来有用分数维理论描述断裂和地震的分形结构,耗散、浑沌和协同学等用以描述地壳结构及其动态之自组织过程及探讨其内部的相关性。但这些探索尚处于初始阶段。此外在技术方法方面,应大力开展深部探测、监测、遥感、计算机、制图技术和深部地应力测试技术等应用研究,提高区域地壳稳定性诸因素的时空变化的量测精度。
工程地质学发展至今日,需要与现代系统科学理论思维相结合,尤其是非线性科学对于工程地质学的提高和发展具有重要意义。黄润秋根据系统科学原理结合工程地质的应用与实践,提出了工程地质问题的系统分析原理。应用这些原理可以建立地质过程的机制分析-定量评价,建立过程地质模型和模拟再现,建立过程地质分级、分类系统,认识过程地质体(或环境)和人类活动相互作用,认识灾害地质作用发展过程,描述地质体复杂的结构和工程地质问题过程,研究过程预报等。在工程地质学拓展到地质工程的新领域时,做好施工监测与信息反馈,这就是以监控-反馈原理为核心指导思想的“信息化施工”。总之,系统科学的引入,必将把传统的工程地质学推向新的阶段和新的水平。
主要参考文献
王思敬.1992.工程地质学的前沿及其拓展.见:王思敬,易善锋主编.90年代的地质科学.北京:海洋出版社,234~239.
王思敬.1997.论人类工程活动与地质环境的相互作用及其环境效应.地质灾害与环境保护,第8卷第1期,19~26.
王思敬,戴福初.1997.环境工程地质评价、预测与对策分析.地质灾害与环境保护,第8卷第1期,27~34.
毛同夏,石宏仁,张丽君.1996.区域地质环境的定量评价和预测.地学前缘,第3卷第2期,141~146.
文宝萍.1996.滑坡预测预报研究现状与发展趋势.地学前缘,第3卷第1期,86~92.
中国21世纪议程——中国21世纪人口环境与发展白皮书.1994.北京:中国环境科学出版社.
中国科学院地学部.1998.中国水问题的出路.地球科学进展,第13卷第2期,113~117.
中华人民共和国全国人民代表大会环境与资源保护委员会编.1995.中国环境.
冯彦勋,陈德基.1997.三峡工程前期地质研究与施工期地质验证.水文地质工程地质,第2期,4~6.
古迅.1995.核电工程地质(一).工程地质学报,2.
孙广忠执笔.1992.十年来我国工程地质科学成就与展望.见:中国地质学会编.八十年代中国地质科学.北京:北京科学技术出版社,100~104.
孙玉科.1995.21世纪中国大型工程与工程地质问题.工程地质学报,第3卷第4期,1~11.
孙成权,施永辉.1997.中国全球变化研究能力评价.地球科学进展,第12卷第6期,564~573.
刘东生,郭正堂,韩家懋等.1997.当前国际古全球变化研究的主要科学问题和任务——极地-赤道-极地大断面.地学前缘,第4卷第1期,63~69.
刘传正.1997.区域地壳稳定性评价和核电站选址核废料处置的工程电站及环境地质问题.水文地质工程地质,第2期,32~34.
刘怡芬,胡瑞林,石建省等.1996.地质灾害预测防治智能决策系统设计与应用.北京:中国环境科学出版社.
刘树臣.1993.第四纪全球变化地质学.见:肖庆辉,李晓波,刘树臣等著.当代地质科学前沿——我国今后值得重视的前沿研究领域.武汉:中国地质大学出版社,39~48.
朱兴贤,朱锦旗.1997.苏锡常地区地面沉降灾害与经济损失分析.水文地质工程地质,第3期,24.
许兵,牟会宠.1992.90年代矿山边坡的主攻方向——高陡边坡稳定性.见:王思敬,易善锋主编.90年代的地质科学.北京:海洋出版社.243~247.
汪民,吴永峰.1996.地下水微量有机污染.地学前缘,第3卷第2期,169~175.
李秀彬.1996.全球环境变化研究中的核心领域——土地利用/土地覆被变化的国际研究动向.地理学报,第51卷第6期,553~557.
吴树仁,王瑞江.1996.地质灾害与地壳稳定性有机的某些发展趋势.地质力学学报,第2卷第3期,72~74.
吴锡浩.1993.过去全球变化研究.见:肖庆辉,李晓波,刘树臣等著.当代地质科学前沿——我国今后值得重视的前沿研究领域.武汉:中国地质大学出版社,470~473.
张之一.1990.工程地质问题的研究现状和动向.见:中国地质学会主编.当今世界地球科学动向——中国科学家谈第28届国际地质大会,124~128.
张宗祜.1991.地质环境与环境地质.北京:地震出版社,1~4.
张宗祜,袁道先.1995.我国跨世纪的重大地学问题——环境地学发展前景.地质科技管理,第5期,60~69.
张梁,郝秀英.1995.地质灾害经济学导论.地质灾害与环境保护,第6卷第2期,1~11.
陈泮勤,孙成权主编.1992.国际全球变化研究核心计划(一)、(二).北京:气象出版社.
陈汉宗,周蒂.1997.天然气水合物与全球变化研究.地球科学进展.第12卷第1期,37~40.
陈梦熊.1994.参加“地下水资源未来危机”国际学术会议的报导.水文地质工程地质,第6期,52~53.
陈梦熊,段永侯,哈承佑等.1998.“八五”水文地质工程地质环境地质研究的主要成就与进展.地质科技管理,第2期,55~58;第3期,63~64;第4期,55~56;第5期,45~49;第6期,50~54.
陈梦熊.1995.环境水文地质学的最新发展与今后趋向.地质科技管理,第3期,28~35.
陈葆仁,吴吉春,刘淑云.1994.地下水管理模型在我国实践中存在问题的讨论.水文地质工程地质,第6期,36~39.
陈毓川,张之一,项礼文等编.1997.90年代地球科学的动向——第30届国际地质大会学术报导.北京:地质出版社.
杨志法,王思敬.1996.工程地质学一个新的研究方向.地质灾害与环境保护.第7卷第6期,1~6.
杨学洋,陈震,刘淑琴等.1997.地球内核快速旋转的发现与全球变化的轨道效应.地学前缘,第4卷第2期,187~191.
贺学海.1997.水资源管理模型的研究过程和发展趋势.水文地质工程地质,第5期,24~26.
胡海涛,刘传正.1993.区域地壳稳定性研究的后顾与前瞻.工程地质学报,创刊号,7~13.
胡瑞林,李向全,官国琳等.1999.土体微结构力学——概念·观点·核心.地球学报,第20卷第2期,150~156.
阎世骏,刘长礼.1996.城市地面沉降研究现状与展望.地学前缘,第3卷第1期,93~98.
施德鸿.1990.从应用地学与基础研究看水文地质学的发展现状与趋势.见:中国地质学会主编.当今世界地球科学动向——中国科学家谈第28届国际地质大会.116~124.
钱祥麟.1997.固体地球科学与全球变化研究.地学前缘,第40卷第1-2期,71~75.
费瑾.1996.地下淡水资源管理研究的发展方向.地学前缘,第3卷第2期,156~160.
徐卫亚,孙广忠.1992.地质灾害学.见:90年代的地质科学.北京:海洋出版社,253~257.
殷跃平,胡海涛,康宏达.1993.区域地壳稳定性评价专家系统(CKUSTAB)及其在黄河黑山峡大柳树坝址中的应用.见:地矿部环境地质研究所主编.工程地质水文地质.环境地质论文集.北京:地震出版社,100~112.
殷跃平,张颖,康宏达等.1996.全国地质灾害趋势预测及预测图编制.第四纪研究,第2期,123~129.
柴育成,田兴有,马福臣.1997.中国的“过去全球变化”(PAGES)研究跃居世界前列.科学通报,第42卷第15期,1679~1680.
郭亚曦.1997.国际全球变化计划与世界数据中心的联合行动——1997年联合数据会议及其启示.地球科学进展,第12卷第6期,574~580.
郭进义,洪业扬.1998.过去全球变化研究中环境地球化学进展.地质科学,第33卷第3期,374~379.
黄润秋.1997.现代系统科学理论与工程地质系统观.水文地质工程地质,第1期,1~6.
熊尚发,丁仲礼,刘东生.1998.第四纪气候变化机制研究的进展与问题.地球科学进展,第13卷第3期,265~270.
籍传茂,王兆馨.1996.区域地下水资源研究的进展和前沿问题.地学前缘,第3卷第2期,147~155.
Broecker W S,Denton G H.1989.The role of ocean-atmosphere recoganizations in glacial cycles.Geochimica et Cosmochimica Acta,2465~2501.
Chen Mengfang,Soulsby C.1998.英国地下水保护战略.见:第30届国际地质大会论文集(第22卷),水文地质.北京:地质出版社,205~209.
Chin-Fu Tsang,Yvonne W.Tsang.1996.Research Directions in Hydrogeology.地学前缘,第3卷第1期,43~48.
Chin-Fu Tsang.1998.低渗透性岩层水文地质问题的讨论.见:第30届国际地质大会论文集(第22卷),水文地质.北京:地质出版社,85~89.
Dansgaard W S,Johnsen S J,Clausen H B,et al..1993.Evidence for general instability of past climate from a 250-kyr ice-core record.Nature,364:218~220.
1996 Geoscience Highlights(Hydrogeology).Geotimes,1997,Feb.,37.
1997 Geoscience Highlights(Hydrogeology).Geotimes,1998,Feb.,38~39.
International Conference on Water and the Environment:Development Issues for the 21st Century.Dublin Statement on Water and Sustainable Development,Dublin,1992.
Song X D,Richards P G.Seismological evidence for differential rotation of the earth’s inner core.Nature,1996,382:221~224.
Vrba J.1998.地下水保护的战略、政策及管理.见:第30届国际地质大会论文集(第22卷),水文地质.北京:地质出版社,199~204.
⑥ 工程地质学的研究内容
可概括为4个方面:①研究建设地区和建筑场地中岩体、土体的空间分回布规律和工程答地质性质,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。②分析和预测建设地区和建筑场地范围内在自然条件下和工程建筑活动中发生和可能发生的各种地质作用和工程地质问题,例如:地震、滑坡、泥石流,以及诱发地震、地基沉陷、人工边坡和地下洞室围岩的变形和破坏、开采地下水引起的大面积地面沉降、地下采矿引起的地表塌陷,及其发生的条件与过程、规模和机制,评价它们对工程建设和地质环境造成的危害程度。③研究防治不良地质作用的有效措施。④研究工程地质条件的区域分布特征和规律,预测其在自然条件下和工程建设活动中的变化和可能发生的地质作用,评价其对工程建设的适宜性。
由于各类工程建筑物的结构和作用及其所在空间范围内的环境不同,所以可能发生和必须研究的地质作用和工程地质问题往往各有侧重。据此,工程地质学又常常分为水利水电工程地质学与道路工程地质学、采矿工程地质学、海港和海洋工程地质学、城市工程地质学等。
⑦ 地学研究对人类社会和经济建设有什么意义,地质工作者将面临哪些任务
工程地来质学的研究任务是查明源建设地区或建筑场地的工程地质条件,分析、预测和评价可能存在和发生的工程地质问题及其对建筑物和地质环境的影响和危害,提出防治不良地质现象的措施,为保证工程建设的合理规划以及建筑物的正确设计、顺利施工和正常使用,提供可靠的地质科学依据。工程地质学主要研究对象是建设地区和建筑场地中的岩体、土体。
⑧ 工程地质学的研究对象和任务
人类的工抄程建筑活动袭实在地表或地壳浅部的一定地质环境中进行的,地质环境必然要对建筑物的施工和建筑物建成以后的正常使用发生不同程度的影响,而且,建筑物的修建又必然对地质环境产生不同性质和不同程度的反作用。为了使所修建的建筑物能够正常地发挥预期的效益又造价低廉,而且不会对周围的环境造成不良后果,在修建建筑物之前,必须根据实际需要深入研究地质环境,预测和评价可能产生的,与建筑物及其周围环境有关的地质问题——工程地质问题,为建筑物的设计和施工提供必要而充分的地质依据。工程地质问题是多种多样的,在具体情况下可能出现何种问题及其对建筑物和周围环境的影响程度如何,取决于建筑物特点和地质条件,
工程地质学就是研究工程建筑物与地质环境相互作用而产生的工程地质问题的学科
⑨ 工程地质学的研究对象与任务
它研究土木工程中的地质现象,也就是研究在工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合理地处理和正确地使用自然地质条件和改造不良地质条件等地质问题