工程地質(zhì)學(xué)課件電子檔

1、 第一章 第一章 緒 論一、工程地質(zhì)學(xué) 、工程地質(zhì)學(xué)(Engineering Geology):是一門研究與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)問(wèn)題，為工程建 是一門研究與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)問(wèn)題，為工程建設(shè)服務(wù)的地質(zhì)科學(xué)，它是地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科，屬于應(yīng)用地質(zhì)學(xué)的范疇。 設(shè)服務(wù)的地質(zhì)科學(xué)，它是地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科，屬于應(yīng)用地質(zhì)學(xué)的范疇。二、研 二、研 究 任 務(wù)①闡明建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件，

2、并指出對(duì)建筑物有利和不利的因素； ①闡明建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件，并指出對(duì)建筑物有利和不利的因素；②論證建筑物所存在的工程地質(zhì)問(wèn)題，進(jìn)行定性和定量的評(píng)價(jià)，作出確切的結(jié)論； ②論證建筑物所存在的工程地質(zhì)問(wèn)題，進(jìn)行定性和定量的評(píng)價(jià)，作出確切的結(jié)論；③選擇地質(zhì)條件優(yōu)良的建筑場(chǎng)址，并根據(jù)場(chǎng)址的地質(zhì)條件合理配置各個(gè)建筑物； ③選擇地質(zhì)條件優(yōu)良的建筑場(chǎng)址，并根據(jù)場(chǎng)址的地質(zhì)條件合理配置各個(gè)建筑物；④研究工程建筑物興建后對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)，

3、并提出對(duì)地質(zhì)環(huán)境合理利 ④研究工程建筑物興建后對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)，并提出對(duì)地質(zhì)環(huán)境合理利用和保護(hù)的建議； 用和保護(hù)的建議；⑤提出有關(guān)建筑物類型、規(guī)模、結(jié)構(gòu)和施工方法的合理建議，以及保證建筑物正常使用所 ⑤提出有關(guān)建筑物類型、規(guī)模、結(jié)構(gòu)和施工方法的合理建議，以及保證建筑物正常使用所應(yīng)注意的地質(zhì)要求； 應(yīng)注意的地質(zhì)要求；⑥為擬定改善和防治不良地質(zhì)作用的措施方案提供地質(zhì)依據(jù)。 ⑥為擬定改善和防治不良地質(zhì)作用的措施方案提供地質(zhì)依據(jù)

4、。兩個(gè)重要概念 兩個(gè)重要概念①工程地質(zhì)條件（ ①工程地質(zhì)條件（Engineering geological condition）：與工程建筑物有關(guān)的地質(zhì)因素的綜 ）：與工程建筑物有關(guān)的地質(zhì)因素的綜合。工程地質(zhì)條件可以理解為與工程建筑有關(guān)的地質(zhì)要素之綜合，包括地形地貌條件、巖 合。工程地質(zhì)條件可以理解為與工程建筑有關(guān)的地質(zhì)要素之綜合，包括地形地貌條件、巖土類型及其工程地質(zhì)性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件、物理地質(zhì)現(xiàn)象、以及天然建筑材料 土類型

5、及其工程地質(zhì)性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件、物理地質(zhì)現(xiàn)象、以及天然建筑材料等六個(gè)要素。 等六個(gè)要素。工程地質(zhì)條件是在自然地質(zhì)歷史發(fā)展演化過(guò)程中形成的 工程地質(zhì)條件是在自然地質(zhì)歷史發(fā)展演化過(guò)程中形成的;工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣取決于其各個(gè)要素是否對(duì)工程有利。 工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣取決于其各個(gè)要素是否對(duì)工程有利。②工程地質(zhì)問(wèn)題（ ②工程地質(zhì)問(wèn)題（Engineering Engineering geological geological Probl

6、em Problem）：工程建筑物與工程地質(zhì)條件之間所 ）：工程建筑物與工程地質(zhì)條件之間所存在的矛盾或問(wèn)題 存在的矛盾或問(wèn)題三、在三峽庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)存在著眾多工程地質(zhì)問(wèn)題： 三、在三峽庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)存在著眾多工程地質(zhì)問(wèn)題：☆庫(kù)岸穩(wěn)定性問(wèn)題 ☆庫(kù)岸穩(wěn)定性問(wèn)題 ☆水庫(kù)誘發(fā)地震問(wèn)題 ☆水庫(kù)誘發(fā)地震問(wèn)題 ☆水庫(kù)滲漏問(wèn)題 ☆水庫(kù)滲漏問(wèn)題 ☆水庫(kù)浸沒(méi)問(wèn)題 ☆水庫(kù)浸沒(méi)問(wèn)題 ☆水庫(kù)淤積問(wèn) ☆水庫(kù)淤積問(wèn)題四、研 四、研 究 方 法? 自然歷史分析法 自然歷史分析

7、法 — 地質(zhì)學(xué)分析 地質(zhì)學(xué)分析研究地質(zhì)體、地質(zhì)現(xiàn)象、自然地質(zhì)歷史形成演化。地質(zhì)基礎(chǔ)工作?；镜难芯糠?研究地質(zhì)體、地質(zhì)現(xiàn)象、自然地質(zhì)歷史形成演化。地質(zhì)基礎(chǔ)工作?；镜难芯糠椒?。 法?！ㄐ苑椒?。例如：斜體變形破壞研究。 定性方法。例如：斜體變形破壞研究。?數(shù)學(xué)力學(xué)分析法 數(shù)學(xué)力學(xué)分析法 — 定量分析計(jì)算、評(píng)價(jià) 定量分析計(jì)算、評(píng)價(jià)針對(duì)某一具體問(wèn)題。地質(zhì)分析為基礎(chǔ) 針對(duì)某一具體問(wèn)題。地質(zhì)分析為基礎(chǔ)— 地質(zhì)模型 地質(zhì)模型— 數(shù)學(xué)模型（理論經(jīng)

8、驗(yàn)公式等） 數(shù)學(xué)模型（理論經(jīng)驗(yàn)公式等）— 代入有關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 代入有關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 例如：剛體極限平衡法、彈塑性理論方法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法、 例如：剛體極限平衡法、彈塑性理論方法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法、數(shù)值分析方法。還如，灰色理論、邏輯信息、模糊數(shù)學(xué)、分形、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、層次分析等。 數(shù)值分析方法。還如，灰色理論、邏輯信息、模糊數(shù)學(xué)、分形、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、層次分析等。? 模型與模擬實(shí)驗(yàn)法 模型與模擬實(shí)驗(yàn)法 — 仿實(shí)體演繹 仿實(shí)體演繹模型實(shí)驗(yàn)：如滲流、斜

9、坡、地基滲透變形、洞室穩(wěn)定等方面都可以進(jìn)行。 模型實(shí)驗(yàn)：如滲流、斜坡、地基滲透變形、洞室穩(wěn)定等方面都可以進(jìn)行。模擬實(shí)驗(yàn)：如光彈實(shí)驗(yàn)、電網(wǎng)絡(luò)模擬（歐姆定律 模擬實(shí)驗(yàn)：如光彈實(shí)驗(yàn)、電網(wǎng)絡(luò)模擬（歐姆定律—滲流達(dá)西定律） 滲流達(dá)西定律） 、結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)模擬 、結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)模擬等。 等。? 工程地質(zhì)類比法 工程地質(zhì)類比法 — 經(jīng)驗(yàn)借鑒、對(duì)比 經(jīng)驗(yàn)借鑒、對(duì)比基礎(chǔ)是相似性（地質(zhì)條件與建筑物工作方式） 基礎(chǔ)是相似性（地質(zhì)條件與建筑物工作方式） 。 如：專家

10、判斷、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)使用。 如：專家判斷、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)使用。上述方法各有特點(diǎn)，相互補(bǔ)充，綜合應(yīng)用。 上述方法各有特點(diǎn)，相互補(bǔ)充，綜合應(yīng)用。2） 、斷層活動(dòng)段的長(zhǎng)度和斷距 、斷層活動(dòng)段的長(zhǎng)度和斷距斷層長(zhǎng)度是指現(xiàn)活動(dòng)段長(zhǎng)度及兩旁相應(yīng)的錯(cuò)斷距離。 斷層長(zhǎng)度是指現(xiàn)活動(dòng)段長(zhǎng)度及兩旁相應(yīng)的錯(cuò)斷距離。一般認(rèn)為，活斷層地表產(chǎn)生的斷裂長(zhǎng)度與震源體處斷裂長(zhǎng)度相一致。通常是根據(jù)活斷層 一般認(rèn)為，活斷層地表產(chǎn)生的斷裂長(zhǎng)度與震源體處斷裂長(zhǎng)度相一致。通常是根據(jù)活斷層可能產(chǎn)生

11、最大地震震級(jí) 可能產(chǎn)生最大地震震級(jí) M，利用統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方式及查表確定 ，利用統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方式及查表確定 L 和 D。(活動(dòng)段長(zhǎng)度 活動(dòng)段長(zhǎng)度 L 和斷距 和斷距D)M=3.3+2.1lgL (——M-地震震級(jí)； 地震震級(jí)；——L-最長(zhǎng)地面斷裂長(zhǎng)度 最長(zhǎng)地面斷裂長(zhǎng)度)3） 、錯(cuò)動(dòng)速率和活動(dòng)周期 、錯(cuò)動(dòng)速率和活動(dòng)周期1、錯(cuò)動(dòng)速率 、錯(cuò)動(dòng)速率錯(cuò)動(dòng)速率是指斷層年錯(cuò)動(dòng)位移量，一般是用若干年總的錯(cuò)動(dòng)量計(jì)算得到，因而也稱平均 錯(cuò)動(dòng)速率是指斷層年錯(cuò)

12、動(dòng)位移量，一般是用若干年總的錯(cuò)動(dòng)量計(jì)算得到，因而也稱平均錯(cuò)動(dòng)速率。分為水平和垂直分量。斷層錯(cuò)動(dòng)速率從二個(gè)方面獲得： 錯(cuò)動(dòng)速率。分為水平和垂直分量。斷層錯(cuò)動(dòng)速率從二個(gè)方面獲得：（1）精密地形測(cè)量 ）精密地形測(cè)量是研究現(xiàn)今活動(dòng)斷裂的有效方法。我國(guó)許多著名活斷層均設(shè)有精密水準(zhǔn)、三角測(cè)量、激 是研究現(xiàn)今活動(dòng)斷裂的有效方法。我國(guó)許多著名活斷層均設(shè)有精密水準(zhǔn)、三角測(cè)量、激光測(cè)距等量測(cè)工作。 光測(cè)距等量測(cè)工作。 有了量測(cè)數(shù)據(jù)，便可以計(jì)算錯(cuò)動(dòng)速率。 有

13、了量測(cè)數(shù)據(jù)，便可以計(jì)算錯(cuò)動(dòng)速率。（2）根據(jù)第四紀(jì)地層、地質(zhì)的年代及錯(cuò)動(dòng)量來(lái)獲得 ）根據(jù)第四紀(jì)地層、地質(zhì)的年代及錯(cuò)動(dòng)量來(lái)獲得研究夷平面、階地、水系、斷崖、土層等，通過(guò)測(cè)量錯(cuò)動(dòng)量及相對(duì)年齡，可以計(jì)算出平 研究夷平面、階地、水系、斷崖、土層等，通過(guò)測(cè)量錯(cuò)動(dòng)量及相對(duì)年齡，可以計(jì)算出平均錯(cuò)動(dòng)速率。 均錯(cuò)動(dòng)速率。2、錯(cuò)動(dòng)周期 、錯(cuò)動(dòng)周期斷層兩次錯(cuò)動(dòng)之間的時(shí)間間隔定義為活斷層錯(cuò)動(dòng)周期 斷層兩次錯(cuò)動(dòng)之間的時(shí)間間隔定義為活斷層錯(cuò)動(dòng)周期 R?？砂匆韵路椒ù_

14、定錯(cuò)動(dòng)周期： 可按以下方法確定錯(cuò)動(dòng)周期：① 按地殼應(yīng)變速率（這是近似當(dāng)成斷層平均錯(cuò)動(dòng)速率） 按地殼應(yīng)變速率（這是近似當(dāng)成斷層平均錯(cuò)動(dòng)速率）S 及一次地震錯(cuò)動(dòng)量 及一次地震錯(cuò)動(dòng)量 d 計(jì)算 計(jì)算 R。R=d/s② 根據(jù) 根據(jù) 2 次地震條件、時(shí)間間隔確定 次地震條件、時(shí)間間隔確定③ 根據(jù)地震震級(jí)及錯(cuò)動(dòng)速率，由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)式計(jì)算 根據(jù)地震震級(jí)及錯(cuò)動(dòng)速率，由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)式計(jì)算④ 根據(jù)第四紀(jì)地層、地質(zhì)錯(cuò)動(dòng)證據(jù)，結(jié)合年齡測(cè)定確定周期。 根據(jù)第四紀(jì)地層、地

15、質(zhì)錯(cuò)動(dòng)證據(jù)，結(jié)合年齡測(cè)定確定周期。4） 、活斷層的年齡判斷 、活斷層的年齡判斷? 活斷層的年齡判據(jù)，以第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)和地層學(xué)研究為基礎(chǔ)，確定活斷層的地質(zhì)年代或 活斷層的年齡判據(jù)，以第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)和地層學(xué)研究為基礎(chǔ)，確定活斷層的地質(zhì)年代或年代范圍，取樣測(cè)定絕對(duì)年齡。 年代范圍，取樣測(cè)定絕對(duì)年齡。兩種方法： 兩種方法：間接法 間接法——錯(cuò)斷地層年齡法 錯(cuò)斷地層年齡法 直接法 直接法——斷層物質(zhì)絕對(duì)年齡法 斷層物質(zhì)絕對(duì)