工程地质B
1. 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。
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2. 地质钻探甲级和工程地质甲级有什么区别
工程中风的不同的两个分类
地质钻探是机械钻进施工类，钻探机械设备和工艺专取得地属表以下岩矿心，为地质和矿产资源参数做出可靠评价的一项地质工程
工程地质主要研究内容涉及地质灾害，岩石与第四纪沉积物，岩体稳定性，地震等
参见：https://www.so.com/s?q=%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E5%9C%B0%E8%B4%A8&src=360chrome_zoned
https://ke.so.com/doc/6733333-6947663.html
3. 工程地质稳定性评价方法——以丽江-香格里拉段为例
一、概述
随着滇藏铁路工程的分段实施，丽江-香格里拉段的规划设计已纳入日程。但是，由于该段地形地貌和地质条件非常复杂，虽然经过多轮论证，线路仍难最后确定。按照初期规划（图13-1），滇藏铁路丽江-香格里拉段共有3个走向方案可以比选：①丽江-长松坪-虎跳峡上峡口-香格里拉方案（西线方案）；②丽江-大具-白水台-小中甸-香格里拉方案（组合方案）；③丽江-大具-白水台-天生桥-香格里拉方案（东线方案）。初步分析认为，西线方案工程地质条件相对较好，可以作为推荐方案，该方案需要新建铁路隧道34座，总长87130 m，占该段线路总长的54.4%，最长的隧道是位于丽江西北的玉峰寺隧道，全长10970 m；需要新建铁路大桥39座（10253 m），涵洞182座（4547 m），桥涵占线路总长的9.2%。复杂的工程地质条件使得该方案仍存在许多问题，且工程建设难度大。
为了更好地指导该段铁路选线，我们在区域地壳稳定性评价的基础上，将基于GIS技术的层次分析法引入到丽江-香格里拉段铁路规划区的工程地质稳定性评价（工程地质条件评价）。在评价过程中，综合考虑地形坡度、工程地质岩组、斜坡结构、地质灾害发育现状、地壳稳定性、微地貌类型（地形与铁路设计高程高差）、人类工程活动、降水量、距离沟谷距离等因素，充分利用GIS技术处理海量数据信息的优势，采用层次分析法模型，进行丽江-香格里拉段铁路规划区的工程地质稳定性评价。基于评价结果，可以很好的指导该段线路比选和优化。
二、基于GIS的层次分析法原理
层次分析法（Analytical Hierarchy Process，简称AHP）是美国数学家SattyT.L.在20世纪70年代提出的一种将定性分析和定量分析相结合的系统分析方法。它适用于多准则、多目标的复杂问题的决策分析，可以将决策者对复杂系统的决策思维过程实行数量化，为选出最优决策提供依据（图13-2）。经过多年的应用实践，不少研究者开始将GIS技术与AHP方法相结合，大大提高了传统的AHP方法在地学研究中的应用效果（Harris et al.，2000；刘振军，2001；彭省临等，2005）。基于GIS的层次分析法充分利用GIS技术的空间分类和空间分析功能，在评价指标数据采集、处理和自动成图方面具有明显的优势，不仅可以对工程地质稳定性的相关影响因素进行更细致的逐次分析，而且在计算过程中不受计算单元数量的限制，因而评价结果更直观、更便于应用。
图13-1 滇藏铁路丽江-香格里拉段线路方案示意图
图13-2 基于GIS的层次分析法技术路线图
基于GIS层次分析法的工程地质稳定性分区评价过程大致可分为以下步骤：
（1）确定研究区、研究对象及研究目标，并进行数据分析，确定进行工程地质稳定性分区所需要的数据，包括数据来源、数据质量指标等。
（2）将收集的各种资料进行数据处理，包括在MapGIS 6.7软件平台上进行数字化、格式转换、投影转换、分层及属性编码等，建立研究区、研究对象的空间数据库。
（3）根据研究目标的特征，分析影响目标的因素，建立目标的层次指标模型和层次结构，构造判断矩阵，由专家对影响因素进行综合评分，并进行层次单排序、求解权向量和一致性检验，从而获得各指标因素值，并运用GIS空间分析功能提取分析因子。
（4）采用ArcGIS 9.2软件平台，对评价区域进行栅格化，每一个栅格作为模型评价的一个运算单元，并将数据库中的数据按照规则进行栅格化处理。再采用图形叠加的模型评价方式，将参与评价的各个因素权值分配到不同的栅格上。将各个因素进行图形叠加，对属性值进行代数运算，再将叠加后的栅格数据化，生成新的图形，并形成最终评价结果。
（5）工程地质稳定性分区评价的数学模型：
滇藏铁路沿线地壳稳定性及重大工程地质问题
式中：B——工程地质稳定性指数，aj——权重，Nj——指数。
（6）通过分析计算获得的工程地质稳定性指数值的分布范围，结合野外实际调查结果验证，对不同区域的铁路工程建设适宜性进行综合分区评价。
4. 主要建筑物地区的工程地质勘察工作
在1955年初步设计阶段第二期工程地质勘察的同时，也布置了为论证三门峡水利枢纽主要建筑物地段，技术设计阶段的工程地质工作(如勘探竖井、水平探硐及灌浆试验)，以便进一步了解混凝土重力坝建基高程处，及左右两岸坝肩接触部分的闪长玢岩的裂隙程度、风化厚度、岩石物理力学性质、地下水向基坑的渗入量，以及设计帷幕灌浆时的孔排孔距等。
1956年为了进一步确定在已选定的下坝线方案上建坝的问题，需要详细地研究基岩顶板高程、构造和第四纪沉积层以及分布在本地段的各种基岩物理力学性能，因而补打了13个钻孔。
此外，为了进一步核定混凝土重力坝坝内式电站与坝后式电站两种比较方案，在正常高水位360m时的工程地质条件，1957年3月三门峡水电站设计总地质师B.Й.萨维里耶夫提出了下列的主要勘探任务：
1.进行比例尺1：1000地质测绘，对主要建筑物布置的范围内，闪长玢岩中所有的破碎带及裂隙密集带进行了解，并进一步说明其透水性和地下水的承压性，以及破碎带灌浆的可能性和必要性，以提高基础岩石的质量。
2.进一步确定闪长玢岩的顶板所在高程。
3.根据地质勘探资料，进一步确定闪长玢岩表面风化带的厚度，以及坝基风化岩石开挖的深度。
4.为了设计最好的排水系统(在灌浆帷幕的后面)，对溢流坝段和厂房坝段基础闪长玢岩裂隙做详细说明，以便根据对裂隙的观测资料，拟定出排水钻孔的方向和所需要的数量。
5.为了设计溢流坝段的护坦，应在溢流坝至张公岛间的地段内，进行对闪长玢岩完整性的研究。换句话说也就是要研究闪长玢岩中裂隙的大小，它们在水平及垂直方向上的分布情况，以及该地段内的构造破碎带和裂隙密集带的详细性质。
6.进一步明确主要建筑物基础岩石的物理力学性质，特别是河床地段闪长玢岩以下的软弱岩石(煤层和炭质页岩)的特性。
7.进一步明确区内地表水和地下水的化学成分及其侵蚀性，以便选择水泥的成分和标号，并确定左、右两岸地下水的流向，预测该地段内水库形成后，其地下水流的方向及其水质变化情况。
8.为了解决坝址区的施工用水和生活用水，于1957年4月对坝址下游右岸的老鸦沟及左岸的寨后沟先后布置了6个钻孔，寻找奥陶纪马家沟组石灰岩中的岩溶裂隙水，首先在69号孔中发现了有水，因孔径太小，然后分别在右岸的74号孔与左岸的231号孔中共取得60L/s的水量，这些水量只能满足第一期的施工用水。因此，于1957年9月在右岸8号孔附近补打了373号孔，又取得70L/s的水量。(Ⅱ-23)两处水量为130L/s，可满足施工用水。但由于水中含硫酸根离子较高，不适宜生活用水，故三门峡工程局在七里沟口修建了一、二级沉沙池，采用黄河水，经处理后作为生活用水，这样三门峡坝址区的施工场地各个方面的用水都得到了完全的满足。
经过上述一系列的技术设计阶段的工程地质勘察工作，在地质测绘及勘察资料综合分析的基础上，对主要结构物地基的工程地质条件，又做了进一步的论证，特别是基础中的断层及构造破碎带在水平、垂直方向上的变化，向深部的延伸，以及透水性方面，又做了进一步的阐明。但是对这些破碎带是否伸延到下煤系岩层中去，以及破碎带与断层生成后，在第三纪及第四纪年代内是否活动过，今后结构物遭到了地震作用，基础下的断层及构造破碎带是否会活动，而危及结构物的安全等等问题，都没有给予明确的答案。这个问题的回答，在三门峡主要结构物技术设计中，具有重大的实际意义。为了解决此问题，1958年2月三门峡水电站设计总地质师B.И.萨维里耶夫提出了为进一步查明坝址区地质构造的任务书。地质总队根据任务书的要求，1958年2～5月，经过两个多月的勘探工作，这一问题已基本上得到了解决(Ⅱ-7)。
根据中华人民共和国国务院批准的混凝土重力坝坝后式电站方案，正常高水位350m，大坝在以后可能加高到360m，也就是说按360m正常高水位设计，350m高程施工。根据这一设计方案的要求，在结束技术设计工程地质勘察工作之前还需要补充下列工作，这些工作中有一少部分是属于施工详图阶段的。
1.在右岸从坝轴线至混凝土拌和楼场地(在此地段300m高程上，设计有通往水利枢纽安装场地的铁路专用线)，需进行比例尺1：500的工程地质测绘。根据上述测绘资料，必须阐明岸边的稳定性，及下铁路线在施工过程中，边坡稳定性的保证措施，和采取保证通往安装场地的铁路专用线行车安全措施的必要性。
2.在混凝土非溢流坝左岸接头地段，进行1：500的工程地质测绘，根据测绘资料编制地质剖面，进一步确定该地段内石炭-二叠纪煤系岩层的厚度、成分和产状要素，闪长玢岩表层裂隙性及风化深度，以及阐明左岸接头部位稳定设计措施的必要性。
3.在混凝土非溢流坝右岸接头地段，根据1：2000地质测绘资料，编制出精确的地质剖面，其目的是进一步确定黄土层以下闪长玢岩的埋藏深度，以及该地段内基坑开挖所需完成的土石方工程量。
4.为了进一步确定1、16、18号断层在黄河河床部分的位置及断距，必须在拟定的地质剖面图A—A线上补打钻孔6个。
5.为编制出准确的坝轴线、隔墙轴线、机组轴线，以及溢流坝轴线上的地质剖面图，还需补打11个钻孔。
6.进一步确定在河床内冲刷深坑部位的大坝河床地段闪长玢岩的顶板及冲积层的厚度、成分，需补充打4个钻孔。
7.为了防止大坝基础构造破碎带的渗漏和帷幕灌浆时的孔距与孔排距离的设计需要，从1956年4月到1958年8月，其间还进行了4个地段的灌浆试验工作。
上述工作除了个别水上钻孔，由于洪水到来没有进行钻探外，绝大部分已于1958年9月完成，资料亦已于1958年9月底前送交设计部门。
根据1952年到1958年所取得的一系列的地质资料，用来编制三门峡水利枢纽的技术设计，已基本上满足了设计要求(Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-8)。
1952～1958年主要建筑物地区的工作量及勘探程度，详见表3及图7。
表3 黄河三门峡水利枢纽主要建筑物地段1952～1958年间各个勘察阶段的探工作项目及完成工作量总表
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