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1.1 工程地质学的研究对象

  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质科学,也就是研究土木、水利等工程建设中的地质问题,研究在工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合理处置与正确使用自然地质条件和改造不良地质条件等相关问题。在工程地质学中,对人类工程活动有影响的地质环境常用工程地质条件来描述。

一.工程地质条件

  未经构造变动的沉积岩层,其形成时的原始产状是水平的,先沉积的老岩层在下,后沉积的新岩层在上,称为水平构造。分布:只是局限于受地壳运动影响轻微的地区。

  工程地质条件即工程活动的地质环境,可理解为对工程建筑的利用和改造有影响的地质因素的综合。一般认为它包括地形地貌、地层岩性、地质结构与构造、地下水、地应力、地表地质作用和天然建筑材料等。

  1.地形地貌

  地形是指地表高低起伏状况、山坡陡缓程度与沟谷宽窄及形态特征等;地貌则说明地形形成的原因、过程和时代。平原区、丘陵区和山岳地区的地形起伏、土层厚薄和基岩出露情况、地下水埋藏特征和地表地质作用现象都具有不同的特征,这些因素都直接影响建筑场地和线路的选择。

  2.地层岩性

  地层岩性指的是构成岩层的岩石的成分、颜色、物理化学特性、结构和构造等,是最基本的工程地质因素。工程设计的合理性在很大程度上取决于这些岩土参数定量的准确性。

  3.地质结构与构造

  地质结构与构造包括土体结构与岩体结构。土体结构主要是指土层的组合关系,即由层面所分隔的各层土的类型、厚度及其空间变化,特别要注意地基中强度低的软弱土层,它对地基承载力和建筑物的沉降起着决定性的作用。岩体结构是指结构面形态及其组合关系,尤其是层面、不整合面、断层面、层间错动、节理面等结构面的性质、产状、规模和组合关系。岩体结构面的动检分布,对建筑物的安全稳定有重要影响,特别是形成时代新、规模大的活动性断裂,对地震等灾害具有控制作用。研究它们的规律对建筑物的安全稳定、沉降变形评价等具有重要意义。

  4.地下水

  地下水是降低岩、土体稳定性的重要因素,又在某些情况下对建筑的某些部位(如基础)发生侵蚀作用,影响建筑的安全。地下水的研究内容包括地下水的成因、埋藏、分布、动态和水质等。地下水位较高,一般对工程不利,地基土含水量大,黏性土处于塑态甚至流态,容许承载力降低,道路易发生冻害,水库易被浸没,因此,隧洞及基坑开挖前需进行排水。地质灾害的发生多与地下水的参与有关,甚至起主导作用。

  5.地应力

  地应力是存在于地壳中的未受工程扰动的天然应力,也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力,广义上地应力是指地球体内的应力。它包括由地热﹑重力﹑地球自转速度变化及其他因素产生的应力。

  6.地表地质作用

  地表地质作用与建筑区地形、气候、岩性、构造、地下水和地表水作用密切相关,主要包括滑坡、崩塌、岩溶、泥石流、风沙移动、河流冲刷与沉积等,对评价建筑物的稳定性和预测工程地质条件的变化意义重大。

  7.天然建筑材料

  工程中常用的天然建筑材料主要有黏性土料、砂性土、砂卵砾石料、碎石、块石石料等。在大型土木及水利工程中,天然建筑材料的量、质及开采运输条件等,直接关系到场址选择、工程造价、工期长短等,因此,天然建筑材料是工程地质条件评价的重要内容,有时甚至可以成为选择工程建筑物类型的决定性因素。

  工程地质问题是与工程建设有关的、可能对建筑工程带来灾害或损害的地质问题。由于工程地质条件复杂多变,不同类型的工程对工程地质条件的要求又不尽相同,所以工程地质问题是多种多样的。就土木工程而言,主要的工程地质问题包括以下几个方面。

  1.区域稳定性问题

  自1976年唐山地震后,地震、活断裂对工程稳定性的影响,越来越引起土木工程界的注意。对于大型水电工程、地下工程以及建筑群密布的城市地区,区域稳定性问题应该是需要首先论证的问题。

  2.斜坡、边坡稳定性问题

  自然界的天然斜坡是经受长期地表地质作用达到相对协调平衡的产物,人类工程活动尤其是道路工程需开挖和填筑人工边坡(路堑、路堤、堤坝、基坑等),斜坡稳定对防止地质灾害发生及保证地基稳定十分重要。斜坡地层岩性、地质构造特征是影响其稳定性的物质基础,风化作用、地应力、地震、地表水和地下水等对斜坡软弱结构面的作用往往破环斜坡稳定,而地形地貌和气候条件是影响其稳定的重要因素。斜坡、边坡稳定性问题主要有滑坡、崩塌、泥石流、库岸坍塌等。

  3.地基稳定性问题

  地基稳定性问题是工业与民用建筑工程常遇到的主要工程地质问题,它包括强度和变形两个方面,如软基、地面沉降、岩溶塌陷、地表塌陷等问题。此外,岩溶、土洞等不良地质作用和现象都会影响地基稳定。铁路、公路等工程建筑则会遇到路基稳定性问题。为了使建筑物的勘察、设计、施工做到安全、经济、合理,确保建筑物的安全和正常使用,必须研究地基的稳定性,提出合理的地基承载力以及地基过量变形的防治措施。

  4.洞室稳定性问题

  隧道、巷道、地下空间等地下洞室被包围于岩土体介质中,在洞室开挖和建设过程中破坏了地下岩体原始平衡条件,便会出现一系列不稳定现象,常遇到围岩塌方、地下水涌水等。一般在工程建设规划和选址时要进行区域稳定性评价,研究地质体在地质历史中受力状况和变形过程,做好山体稳定性评价,研究岩体结构特性,预测岩体变形破坏规律,进行岩体稳定性评价以及考虑建筑物和岩体结构的相互作用。这些都是防止工程失误和事故、保证洞室围岩稳定所必需的工作。

最后修改: 2019年09月9日 Monday 14:57