1、 動 力 工 程 地 質 2016年3月3日緒 論工程地質學的基本概念工程地質與地質工程動力工程地質工程地質條件工程地質學主要研究對象工程地質問題課程主要內容學習要求1、工程地質學的基本概念 是介于地學與工程學之間的一門邊緣交叉學科，它研究土木工程中的地質問題，也就是研究在工程建筑設計、施工和運營的實施過程中合理地處理和正確地使用自然地質條件和改造不良地質條件等地質問題。工程地質學是為了解決地質條件與人類工程活動之間矛盾的一門實用性很強的學科。工程地質學地質學工程學 2. 工程地質與地質工程 地質工程的概念產生于上世紀90年代，是由中科院孫廣中教授提出的，他更強調“工程”的地位。即地質不僅服務

2、于工程，而且有些項目如邊坡、隧道等完全以地質體位構筑物主體，以地質材料為主要建筑材料的工程，這種工程對地質的依賴程度更高，故從勘察至施工都需較強的地質背景知識，故名“地質工程”。 上世紀90年代末期，學科調整，把“水文地質與工程地質”專業分開了，設立了“地質工程”與“環境地質”兩個二級學科，所以產生了“地質工程。地質工程與巖土工程動力工程地質的來歷土力學巖石力學地質工程學工程地質學地質模型場地評價力學特性 3、 地質條件與人類工程活動之間矛盾 (1). 地質環境對工程活動的制約作用。 即地質條件以一定的作用方式影響工程建設。 如：地震、軟土地基、巖溶洞穴、滑坡、崩塌 地質條件不具備而使工程造價

3、提高：如沿海三角洲地區城市修建高層建筑，往往由于軟基需要深基坑或樁基或筏式地基而增加造價，高烈度地區建造巨型電站因考慮高烈度而使造價大幅度提高。 (2).人類工程活動又會以各種方式影響地質環境，即人類工程活動對地質環境的制約： 人類工程活動對地表的改造已達到不可忽視的程度，到目前為止人類活動已涉及到地表80的地區。如在上游修建梯級電站，改變河流的地質作用，大規模的砍伐森林造成荒漠化，道路修建中不合理削坡使坡體穩定性降低，水庫蓄水導致水庫誘發地震等等。 又如：大量抽取地下水引起地面沉降、海水入侵；水庫修建誘發地震；人工開挖引起邊坡破 處理不當的后果：費用增加！工程量增大！施工期延長！建筑物失效！

4、工程活動與地質環境之間的相互制約： 如在巖土體穩定差的地區修建水庫，造價高，另一方面水庫的修建使近壩、庫岸的岸坡的穩定性降低，尤其是水位驟然升降經常引起岸坡失穩，蓄水引起水庫誘發地震等等。 研究人類工程活動與地質環境之間的相互制約并保證這種制約關系向良性方向發展的科學稱之為工程地質學4. 工程地質學的學科性質和基本任務 工程地質學是研究人類工程活動與地質環境之間的相互制約關系，以便科學評價、合理利用、有效改造和妥善保護地質環境的科學；是地質學與工程學的邊緣學科，是地質學的一個分支。工程地質學的特點是始終與工程實踐緊密聯系 5. 工程地質學的研究對象 工程地質學的上述任務，必須要求對工程活動的地

5、質環境或稱工程地質條件，進行深入研究. 工程地質條件包括地層巖性、地質構造、地貌、水文地質條件、巖土體的工程性質、物理地質現象和天然建筑材料等方面。研究巖土體的工程性質及其在自然或人類活動影響下的變化是工程巖土學的基本任務 研究工程活動與地質環境相互制約的主要形式即工程地質問題。分析這些問題產生的地質條件、力學機制及其發展演化規律，以便正確評價和有效防治其不良影響是工程地質學另一專門分支工程地質分析的基本任務。 查明工程地質條件并研究查明工程地質條件的方法和手段是工程地質勘查的基本任務 上述三個專門分支學科是工程地質學的理論基礎。 本課程重點介紹工程地質分析的基本原理和方法。工程地質條件 在工

6、程地質學中由于地質因素對工程建筑的利用和改造有影響，因而把這些地質因素綜合稱為工程地質條件，建筑場地及其鄰近地區的： （1）地形地貌； （2）地層巖性； （3）地質構造； （4）水文地質； （5）自然地質作用與現象等。 工程地質分析的基本方法 定性研究：通過實驗、詳細的實地研究，對地質過程的形成機制進行分析，得出定性評價。 定量評價：定性分析基礎上，通過定量計算，進行定性與定量評價相結合的地質過程機制分析定量評價。 動力工程地質的來歷與內容 動力工程地質來源于“動力工程地質作用”，區別于自然地質作用（南京大學編的工程地質學 在本校區別于土木工程專業的工程地質。 主要內容側重于講述“工程地質問題

7、” 使用教材工程地質學原理（成都理工大學編） 6 工程地質問題工程地質條件與工程建設之間的矛盾問題 地震巖溶洞穴滑坡泥石流地面沉降流砂管涌砂土液化水土污染特殊土的特殊問題（黃土，膨脹土，凍土等） 主要的工程地質問題有：區域穩定性問題、巖體穩定問題、與地下滲流相關的問題以及與侵蝕淤積有關的工程地質問題等4個方面。 區域穩定問題：活斷層、地震、水庫誘發地震、砂土液化和地面沉降。掌握這些問題的規律性，對于選場或對地質環境的合理開發與妥善保護，具有重要意義； 巖（土）體穩定：斜坡穩定、洞室穩定、地基巖土體穩定的成因，發展歷史分析和力學機制分析，用于具體場地穩定性評價具有重要意義，線上及面上巖、土體穩定

8、的大調查對保護地質環境有重要意義。 與地下滲流有關的工程地質問題包括巖溶滲漏分析和滲透變形分析兩部分，前者以保證水工建筑正常工作為目的，后者主要討論滲流作用下土體的穩定性。 與侵蝕淤積有關的工程地質問題，包括河流侵蝕淤積和海湖邊岸磨蝕堆積規律及人為工程活動對它們的影響兩章，前者對改造河流，后者對開發海洋都有重要意義。*地震*EARTHQUAKE1998年臺灣大地震后造成水壩損壞唐山地震新西蘭基督城地震*火山噴發*VOLCANO冰島氣象部門官員說，從2010年4月14日開始噴發的冰島火山當天活動漸緩，但噴發過程仍將持續一段時間。不過，一些地球物理學家警告，更大規模的火山噴發可能正在醞釀之中。有專

9、家擔心，如果火山再繼續這樣爆下去，有毒物質進入平流層，恐怕會影響到整個地球。最壞的情況，會讓地球長達一兩年，陽光都被阻擋。火山噴發-冰川融化-洪水泛濫*風化作用*WEATHERING*滑坡與崩塌*LANDSLIDE & ROCKFALL 1985年6月12日晨3時52分，湖北省秭歸縣新灘滑坡再次復活，體積達3000萬m3，一舉摧毀新灘古鎮，產生了震級Ms1級的滑坡地震。滑坡入江體積達260萬m3 ，使長江過水斷面(水位65m時)縮小了三分之一。滑坡滑速約每秒10m(最高每秒31m)，造成長江涌浪初始高度達3339m，最大爬坡高度為49m。由于事前對滑坡進行了勘查研究和監測，及時捕捉到短臨前兆，

10、預報成功，并果斷組織居民撤離，使滑坡區內1371人無一傷亡。但滑坡摧毀民房1569間、農田780畝、柑桔樹53萬株，波浪翻船和沉船77艘，死亡12人，總計經擠損失近千萬元。新灘古鎮 1980年6月3晨5時35分，湖北省遠安縣鹽池河磷礦發生崩塌，16秒鐘內摧毀礦務局機關全部建筑物和坑口設施，致死284人，經濟損失2500萬元。 崩塌發生在由震旦系石灰巖組成的高差達400m的陡壁部位，磷礦即在石灰巖層之下。崩塌塊石堆積于V型河谷中，形成體積130萬立方米、最大厚度40m的堆積體。9個地震臺收到崩塌產生的地震，震級1.4級。鹽池河磷礦2009年6月5日重慶武隆鐵礦鄉雞尾山滑坡（長400米，高40米）

11、，造成80余人失蹤云南元磨高速公路三公箐隧道口滑坡（2001年）*泥石流*MUD-ROCK FLOW 四川省華鎣市溪口鎮1989年7月9日至10日發生了百年未遇的特大暴雨，降雨量達886mm/h。溪口鎮東側山體基底的軟弱頁巖飽水軟化、蠕動，導致上覆巖體拉裂、解體。約100萬立方米的巖體于10日13時30分突然起動，以15km/min的速度自高程820m的斜坡上向高程300m左右的溪口鎮滑去。滑動過程中，滑體因碰撞和跳躍而被粉碎，產生“氣墊”效應和沖擊波，形成碎屑流。滑體所經之處，農田、房屋全被摧毀吞沒，掩埋221人、直接經濟損失幾百萬元。華鎣山溪口泥石流舟曲特大泥石流8.13映秀特大泥石流走馬

12、嶺溝由一條主溝和七條支溝構成， 其中主溝和三條支溝 已爆發過泥石流，而 另外四條支溝則是此 次新增的泥石流溝。走馬嶺溝8.13泥石流的主要特點：位于支溝源頭的崩滑體啟 動形成泥石流進入主 溝，并帶動主溝松散 物源，形成大規模泥 石流。*巖溶*KARST*特殊土*PARTICULAR SOIL 治理前 2001年治理后膨脹土邊坡失穩掩埋鐵路線膨脹土邊坡護坡5 課程主要內容 巖溶 河流 風化 邊坡工程： 邊坡的應力狀態 邊坡的變形與破壞（崩塌、滑坡、泥石流） 邊坡穩定性分析：解析法 圖解法（赤平極射投影法） 邊坡加固的基本方法 邊坡變形與破壞的預測預報6 學習要求 1、系統地掌握工程地質的基本理論

13、和知識，把以前所學能夠融會貫通。 2、能了解山區場地和地基的特點。 3、能夠掌握各種不良地質現象的概念、特點、發育規律、處理措施等。4、邊坡的應力狀態、變形和破壞的分類、重點掌握邊坡穩定性分析的方法和加固措施。 5、能夠掌握邊坡變形和破壞的預測預報方法。從5.12汶川地震看工程地質問題印度板塊青藏高原歐亞板塊余震多,持續時間長總余震達36000余次，其中大于4級的近300次，大于6級的6次。映秀鎮摧毀城鎮和鄉村映秀鎮：92%的房屋倒塌！北川縣城：80%的房屋倒塌！ 這樣一次巨震，發生在人口相對密集、地質環境本身就比較脆弱的四川西部的中、高山地區，其觸發地質災害數量之多,分布之廣是可以想象的，同

14、時也是超出人們所預料的！地震觸發了大量的次生地質災害！“5.12”地震重災區的44個縣(市)，震前發現的地質災害隱患點就達5184處，其中滑坡3300處、崩塌492處、泥石流604處、不穩定斜坡751處，直接威脅到291098名群眾的生命財產安全。截至7.20日，經實地排查，44個重災縣(市)，震后新增地質災害隱患9671處。在統計的8627中，滑坡3627處、崩塌2383處、泥石流837處、不穩定斜坡1694處，其他86處。直接威脅804945名群眾的生命財產安全。 還有難以計數的“野”滑坡。據估計，其總數在5萬處以上！極重災區平均3.5個/km2.類 型規 模百分比(/%)巨型大型中型小型滑 坡38340108121683