巖土工程勘察緒論巖土工程的含義和研究對象勘察的任務和特點我國巖土工程勘察的現狀工程地質學的研究對象和任務工程地質學的研究內容、分科

及其與其他學科的關系工程地質學的發展歷史本課程內容與學習方法一、巖土工程的含義和研究對象巖土工程是歐美國家于20世紀60年代在土木工程實踐中建立起來的一種新的技術體制。它的英文為GeotechnicalEngineering,直譯之可謂“地質技術工程”。巖土工程是以求解巖體與土體工程問題，包括地基與基礎、邊坡和地下工程等問題，作為自己的研究對象。它涉及到巖體與土體的利用、整治和改造，包括巖土工程的勘察、設計、施工和監測四個方面。這一為工程建設全過程服務的技術體制，在房屋、道路、航運、能源、礦山和國防等建設工程中占有重要的地位，在保證工程質量、降低工程造價、縮短工程周期以及提高工程經濟效益、環境效益和社會效益方面起到了重要作用。

101大廈，高度508米，位于臺北（2004年11月竣工）正在試著投用當中.位于馬來西亞首都吉隆坡的兩座完全相似、高達1483英尺（452．315m）的佩重納斯塔樓是當今世界第二高建筑。美國芝加哥的一幢辦公樓西爾斯大廈,SOM建筑設計事務所設計，1974年建成,高443米，在當今世界排第三名。高度420米，位于上海,1998年建成。巖土工程

巖土工程以工程地質學、土力學、巖體力學和基礎工程學為理論基礎，以解決在建設過程中出現的與巖體和土體有關的工程技術問題，是一門地質與工程緊密結合的學科。可以認為，它是由土木工程、地質、力學和材料科學等多學科相互滲透、融合而形成的邊緣學科。就學科的內涵和屬性來說，巖土工程是一門服務于工程建設的綜合性和應用性都很強的技術學科，屬土木工程范疇。

工程建筑與巖土體之間處于相互依存，又相互制約的矛盾中。研究兩者之間的關系，促使矛盾的轉化和解決，是巖土工程的基本任務。在土木工程中，各種建筑物以巖土體作為建筑材料、工程結構或建筑環境，巖土工程的地位相當重要。而且，隨著工程規模愈來愈大，巖土工程問題愈益突出和復雜，給巖土工程師提出了各種新的、前所未有的研究課題。就房屋建筑和構筑物而言，目前世界上高層建筑物有120層、高達400多米，更有560余米高的電視塔；我國也已建成了81層、高380多米的高層建筑物。顯然，一般天然土體材料是難以滿足其荷載要求的，為此需采用樁基礎或對地基土進行處理，這就要研究樁身的尺寸、材料強度以及樁基持力層的選擇和承載力等問題。此外，施工時深基坑開挖支護和降水問題也很重要。巖土工程在此類工程的總造價和總工期中占1/3左右。

當今世界上邊坡工程規模也很大，土質邊坡最高的有120m，而巖質露天礦坑邊坡則高達1000余米。在邊坡工程中，巖土體既是建筑材料，又是工程結構。高邊坡工程的穩定性問題十分突出，尤其是巖質邊坡，分析它的穩定性時必須要弄清楚巖體結構，并采用工程地質和巖體力學理論分析其變形、破壞的機制，對穩定性的現狀和演化趨勢作出科學的評價。對地下工程而言，巖土體既是建筑材料，又是工程結構和建筑環境。它的巖土工程問題更為復雜和多樣，諸如圍巖穩定、施工開挖、涌水、瓦斯爆炸等，尤其是在復雜地質條件下的大埋深、大跨度、高邊墻的地下工程，上述問題更具特殊性。

工程巖土體是地質體的一部分，其工程性質的形成和演化以及對建筑的適應性，與它的物質組成、結構和賦存環境息息相關。因此，巖土工程師在著手解決任何一項巖土工程問題時、首先要查明巖土體的地質特征和場地工程地質條件，尤其是地質條件比較復雜的重大巖體工程，場地工程地質條件的研究更顯得重要，甚至會成為影響工程效益、投資抑或成敗的關鍵。可見，巖土工程師必須具備地質和工程地質的基本理論知識，要有較好的地質素養。可以認為，工程地質學是巖土工程的重要基礎和支柱。二、巖土工程勘察的任務和特點基本任務：按照建筑物或構筑物不同勘察階段的要求，為工程的設計、施工以及巖土體治理加固、開挖支護和降水等工程提供地質資料和必要的技術參數，對有關的巖土工程問題作出論證、評價。具體任務：（1）闡述建筑場地的工程地質條件，指出場地內不良地質現象的發育情況及其對工程建設的影響，對場地穩定性作出評價。（2）查明工程范圍內巖土體的分布、性狀和地下水活動條件，提供設計、施工和整治所需的地質資料和巖土技術參數。（3）分析、研究有關的巖土工程問題，并作出評價結論。（4）對場地內建筑總平面布置、各類巖土工程設計、巖土體加固處理、不良地質現象整治等具體方案作出論證和建議。（5）預測工程施工和運行過程中對地質環境和周圍建筑物的影響，并提出保護措施的建議。三、我國巖土工程勘察的現狀

新中國建立后，由于國民經濟建設的需要，在地質、城建、水利、電力、冶金、機械、鐵道、國防等部門，按原蘇聯的模式，相繼設立勘察、設計機構，開展了大規模的工程地質勘察研究工作，為工程規劃、設計和施工提供了大量的地質資料，使得一大批重要工程得以順利施工和正常運行。但是，由于工程地質勘察體制的局限，其明顯的弊病和缺陷，一是側重于定性分析，定量評價不夠；二是側重于“宏觀”研究，結合工程具體較差，在建筑結構、基礎方案和地基處理措施等方面，往往缺乏權威性意見和建議。這反映了勘察與設計、施工在一定程度上是脫節的，影響了勘察工作社會地位和經濟效益的提高；它尤其不能適應社會主義市場經濟的需要。

針對工程地質勘察的缺陷，中國城建、冶金部門的一些工程勘察單位自80年代初期，引進了巖土工程體制。這一技術體制是為工程建設全過程服務的，因此很快就顯示了它突出的優越性。之后，各部門相繼推廣。此時，由于國內地質找礦市場逐漸萎縮，不少原從事找礦地質勘查的地質隊也紛紛轉產，從事巖土工程勘察。因而形成了一支龐大的巖土工程勘察隊伍，它們遍布全國各大、中城市，主要從事工業與民用建筑和市政設施的勘察。由于高層建筑，尤其是超高層建筑的涌現，對天然地基穩定性計算和評價、樁基計算與評價、基坑開挖與支護、巖土加固與改良等方面，都提出了新的研究課題，要求對勘探、取樣、原位測試和監測的儀器設備、操作技術和工藝流程等不斷創新。由于勘察工作與設計、施工、監測結合緊密，勘察真正成為工程咨詢性的工作，為保證工程安全和提高經濟效益作出了很大的貢獻，并積累了許多勘察經驗和資料。可以認為：勘察與設計、施工、監測的緊密結合，是巖土工程技術體制的最大優越性。為了在社會主義市場經濟體制下，使巖土工程勘察能貫徹執行國家有關的技術經濟政策，做到技術先進、經濟合理、確保工程質量和提高經濟效益，由國家建設部會同有關部門，共同制訂了中華人民共和國國家標準《巖土工程勘察規范》GB50021-94，作為強制性國家標準于1995年3月1日正式頒布施行。該規范是對原《工業與民用建筑工程地質勘察規范》TJ21-77的修訂，它既總結了中國40多年來工程實踐的經驗和科研成果，又注意盡量與國際標準接軌。

從目前國內大量的實踐可看出，巖土工程勘察側重于解決土體工程的場地評價和地基穩定性問題，而對地質條件較復雜的巖體工程，尤其是重大工程（如水電站、核電站、鐵路干線等）的區域地殼穩定性，邊坡和地下洞室圍巖穩定性的分析、評價，僅由巖土工程師是無法勝任的，必須有工程地質人員的參與才能解決。這就要求巖土工程與工程地質在發揮各自學科專業優勢的前提下，互相滲透、交叉，二者互為補充而相得益彰。

四、工程地質學的研究對象和任務地質學工程與技術學科相互滲透、交叉形成的邊緣科學

人類工程活動地質環境地質環境的概念：指自然環境的一個重要組成部分，與人類生存和發展有緊密聯系的巖石圈的一部分，這部分積極地與水、氣和生物圈相互作用著。上限為巖石圈表面，下限為人類技術——經濟活動引起的物理場、化學場因素變遷消失的深度。地質環境是多因子系統：大氣、

水、生物、巖石

四個圈環境自然環境

人類環境大氣、水、社會環境

人為環境

生物、巖石

地質環境人類能到達的地下深度：5000m，鉆探深度10000m。地球上現有工程建筑都建于地殼表層一定的地質環境中，地質環境以一定的作用方式影響建筑物。人類工程活動對地質環境有一定作用，使其變化，又影響著工程建筑的穩定和正常使用。人類工程活動與地質環境之間，處于相互聯系又相互制約的矛盾之中。工程地質學的基本任務：研究地質環境與人類工程活動之間的關系，使二者矛盾轉化和解決。地質環境對工程建筑的影響地震——影響區域工程建筑軟土地基——需進行專門地基處理巖溶——水庫滲漏崩滑泥石流——工程改線人類工程活動對地質環境的影響

抽汲地下水——地面沉降海水入侵地下水質惡化大型水庫修建——庫岸再造庫周浸沒庫區淤積誘發地震

工程地質勘察的目的：為工程建筑對象選擇適宜的地質環境，從而為該工程在技術上的可能性和經濟上的合理性提供保證。并不致對地質環境產生不應有的破壞，以致影響工程本身和人類的生活環境。技術可能性:指在地質環境中興建某建筑物的安全保障如何。換言之，建筑物地基對基礎的適應性如何，當二者不相適應時，能否通過改變基礎結構或改良地基性質使其達到相互適應。經濟合理性：指通過對建筑地區地質條件的深入研究后，在保證工程穩定性的前提下，選出經濟成本最低的建設方案，以達到經濟上合理，即可行性研究。五、工程地質學研究內容、分科及其與其他學科的關系（一）研究內容1.巖土工程地質性質研究建造于地殼表層的任何建筑物，都離不開巖土體，巖土體作為建筑物地基或環境。巖土體成因類型和性質對建筑物的意義重大。研究地質環境首先研究巖土體

分布規律成因類型工程性質參數測試不良性質的改良形成分支學科——工程巖土學2.工程動力地質作用研究地球內外動力作用——地質現象人類工程——經濟活動產生的各種作用這些作用制約著建筑物的穩定造價和正常使用研究工程動力地質作用地質現象

分布

規模

形成機制

發展演化規律

產生的工程地質問題工程地質問題的分析評價

防治對策

措施形成分支學科——工程動力地質學3.工程地質勘察理論和技術方法研究工程地質學服務于工程建筑，具體實現就是工程地質勘察。工程地質勘察的目的就是查明工程地質條件，分析存在的工程地質問題對工程建筑區作出工程地質論證和評價，提出建筑設計所遵循的最佳方案和可能采取的工程措施，這涉及到廣泛的理論。基礎地質專業基礎工程建筑地基基礎等工程地質條件：工程地質條件是指客觀存在的地質環境中與工程建筑有關的地質要素之綜合。它包括地形地貌、巖土類型及其工程地質性質、地質結構、水文地質條件、物理地質現象（動力地質作用）、天然建筑材料。綜合概念，一、二種因素不稱為工程地質條件。針對工程建筑對象而言。在自然地質歷史過程中形成的客觀條件，不是人為的。工程地質問題：工程地質問題是指工程建筑物與地質環境（場地工程地質條件）之間，存在著某些不適應性所引起的影響建筑物施工、正常運行和周圍環境的地質問題。它反映了工程要求與場地地質條件之間的矛盾。問題的產生是由于工程技術——經濟要求與場地地質背景之間的矛盾或差異引起。巖土工程問題：

指的是工程建筑物與巖土體之間所存在的矛盾或問題。在巖土工程施工以及工程建筑物建成使用過程中，工程部位的巖土體和地下水與建筑物發生作用，導致巖土工程問題的出現。工程地質勘察的核心問題如何運用有效的勘察方法和手段，取得反映確切的工程地質因素，資料分析理論，以及表現形式。為保證勘察的精度和質量，需不斷改進技術方法、勘探機械和測試儀器。為使工程地質評價和預測定量化，需不斷完善地質——數學模型和發展數學分析方法，應用計算機技術。制訂適用于不同類型建筑的勘察規范或手冊。形成分支學科——專門工程地質學4.區域工程地質的研究工程地質條件工程地質問題具有明顯的區域性分布規律和特點為國土資源開發利用和建設布局優化,需要研究不同區域地質條件的形成和分布規律不同區域地質構造應力不同,區域穩定性不同形成分支學科——區域工程地質學5.環境工程地質的研究隨著經濟的發展，人類工程—經濟活動對地質環境的反饋作用日益廣泛而深刻

地質環境惡化

地質災害頻發為了合理利用保護地質環境，科學地預測人類活動對環境的負影響

工程地質學——環境科學交叉滲透形成分支學科——環境工程地質學（二）與其他學科的關系工程地質學涉及知識范圍廣，多學科的交叉

工程巖土學

巖土力學

工程動力地質學

專門工程地質學

數理化力環境-工程地質學

-鉆探

物探

計算機

地質