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工程地质学 Geology in Civil Engineering Engineering Geology,北京航空航天大学交通学院,冯锦艳办公室 工程训练中心东417 邮箱 ,一、课程的教学基本内容 绪 论 第一章 地质作用与地质年代 第二章 造岩矿物与岩石 第三章 地质构造 第四章 外力地质作用对工程的影响 第五章 土的工程地质性质* 第六章 岩体的工程地质性质 第七章 不良地质作用下的工程地质问题 第八章 岩体工程稳定性问题* 第九章 工程地质勘察,二、学时安排（建工方向）,=教学28学时+实验4学时,参观国家地质博物馆。2学时 观看教学片。 2学时,32学时,三、考试安排,平时成绩20% + 闭卷考试80%,名词解释 填空题 选择题 填表题 简答题,课堂随机考试2次 每次10分 名词解释 简答题,绪论,一、工程地质学的研究内容和任务,三、工程地质学与岩土工程的关系,四、学习方法和要求,主要内容,二、工程地质在土木工程建设中的作用,一、工程地质学的研究内容和任务,地质学（geology）：分成五类地学分科 矿物学科； 构造地质学科； 古生物及地史学科； 矿产地质学科； 工程地质学科；,地质学（geology）,近代自然科学的六大基础学科,数学,化学,物理学,生物学,天文学,地球科学,工程地质学（Engineering geology）,2010年8月29日凌晨印度尼西亚北苏门答腊省锡纳朋火山时隔400年再次爆发，火山周围石块掉落，喷出的火山灰和烟尘一度冲上1500米高空，岩浆也流到数公里外。,舟曲泥石流 2010年8月7日22时许，甘南藏族自治州舟曲县突降强降雨，县城发生泥石流。,青海玉树地震 2010年4月14日晨发生两次地震，最高震级7.1级。,汶川地震(2008.5.12),巫山滑坡（2009）,巫山龚家坊江段发生山体崩塌，约两万立方米泥石滑入长江，将一座浮标掀翻，导致航道窄了100余米 。,陕西子洲双湖峪村山体滑坡（2010.3.10）,地面塌陷,过量抽取地下水,地质环境 制约 工程建设 例：地震烈度限制城市发展 滑坡迫使工程改线 软土地基需处理,工程建设 破坏 地质环境 例：抽取地下水引起地面沉降、地面塌陷 开挖路堑引起山体滑坡 桥梁的修建使局部河段发生冲淤变形,工程地质学（Engineering geology）： 研究与工程建设有关的地质问题，为工程建设服务的地质学科，属于应用地质学的范畴。 研究人类工程活动与地质环境相互关系，是地质学与工程紧密结合的学科。,主要研究内容,工程地质学的研究内容： 1、岩土工程性质的研究工程岩土学 2、工程地质问题的分析工程地质分析原理 3、勘察技术的研究工程地质勘察,绪论,一、工程地质学的研究内容和任务,三、工程地质学与岩土工程的关系,四、学习方法和要求,主要内容,二、工程地质在土木工程建设中的作用,二、工程地质在土木工程建设中的作用,建筑场地工程地质条件的优劣直接影响到工程的设计方案类型、施工工期的长短和工程投资的大小。 重视工程地质工作就能使设计、施工顺利进 行，忽视工程地质工作，则会给工程带来不同程度的影响。,深基坑开挖支护、施工降水对环境影响问题。,高层建筑,由于工程建筑的类型、结构形式和规模不同，对地质环境的要求不同，所以工程地质问题也是复杂多样的。,场地稳定性、地基承载力及变形问题。,工民建,道路工程,山区滑坡、崩塌、泥石流问题。 平原区软基处理问题。,硐室围岩稳定、承压水的危害问题。,地下工程,渗透问题、水平抗滑问题,水利工程,工程地质条件(Engineering geological conditions) 指的是工程建筑有关的地质因素的综合。,岩土类型及性质 地质结构与构造 地形地貌 水文地质 不良地质作用 天然建筑材料,两个重要概念,其中的某一因素不能概括为工程地质条件?,建筑的首要任务就是要查明和认识建筑场区的工程地质条件！,两个重要概念,工程地质问题(engineering geological problems) 工程地质条件与工程建筑物之间的矛盾。,优良的工程地质条件能适应建筑物的安全、经济和正常使用的要求，其矛盾不会激化到对建筑物造成危害； 但是工程地质条件往往有一定的缺陷，而对建筑物产生严重的甚至是灾难性的危害。 所以，一定要将矛盾着的两个方面联系起来进行分析。,加拿大特朗斯康谷仓,该谷仓为65个圆桶仓组成的整体，长度59.44m，宽度23.47m，高度31.00m。基础为钢筋混凝土筏板基础，筏板厚61cm，埋深3.66m。,1911年谷仓动工，1913年秋季完工。 1913年9月起往谷仓装谷物。10月，当谷仓已装载31822m3时，发现谷仓严重下沉。 1小时内竖向沉降30.5cm，结构向西倾斜。 24小时内，谷仓整体倾倒，倾斜度达2653,西端下沉7.32m，东端反而上台1.52m。 原因：基础下埋藏有厚达12.2m的软粘土层，地基严重超载，加荷速率太快，发生强度破坏，即剪切破坏，引起地基整体滑动。,储油罐倾斜,日本阪神地震(1995),房屋倾斜,1995年1月17日，日本关西地区发生了7.3级的阪神大地震。,台湾高雄地震(2010.3.4),地震次生灾害 火灾,台湾高雄2010年3月4日早上约8点18分，在台湾高雄县发生6.7级地震。,地震液化引起道路塌陷,湖北省巴东县滑坡,香港1972宝山路滑坡 (2万m3)(死67人、伤20人),Po Shan Road,Conduit Road,Notewell Road,Early 1972 滑坡前,码头挡土墙后侧的地面由于液化而下沉,广州京光广场基坑支护结构的破坏,基本情况： 长300m，宽34m，深15m。悬臂式护坡桩。 事故情况： 先发生0.51.0m水平位移，凌晨1时， 临时工棚倾入坑内，3人死亡，17人受伤。,广东环市东路土钉墙塌方,河北土钉事故,问题：到1990年，塔顶离开竖向中心线的水平距离已超过5m，倾斜度已达6 。意大利政府决定国际招标，使斜塔“改斜归正”。 原因：地基持力层为粉砂层，下面为粉土和粘土，强度较低，变形较大。 纠偏方法：开始在塔的北面加上了661吨的铅块配重，但效果不明显。从1999年1月开始逐渐地挖出斜塔北面地基下的土壤，从而巧妙地将斜塔纠偏。 现状：2000年初，它已被纠偏回14cm，恢复到了100年前的状态。已从2001年开始接待游客。,1173年动工,1590年，伽里略，自由落体试验。,比萨斜塔,苏州虎丘塔 不均匀沉降造成的严重倾斜,上海工业展览馆 地基严重下沉,墨西哥某宫殿 左部分建于1709年 右部分建于1622年 沉降达2.2米 存在明显的沉降差,日本关西机场（世界最大人工岛）,1986年：开工 1990年：人工岛完成 1994年：机场运营 面积：4370m1250m 填筑量：180106m3 平均厚度：33m,设计时预测沉降： 5.77.5 m 完成时实际沉降： 8.1 m，5cm/月(1990年) 预测主固结完成： 20年后 比设计超填： 3m,问题：沉降大且有不均匀沉降,关西机场,绪论,一、工程地质学的研究内容和任务,三、工程地质学与岩土工程的关系,四、学习方法和要求,主要内容,二、工程地质在土木工程建设中的作用,三、工程地质与岩土工程的关系,岩土工程的定义我国国家标准岩土工程勘察规范 以土力学、岩石力学、工程地质和地基基础工程学为理论基础，以解决和处理在工程建设中出现的所有与岩土体有关的工程技术问题的一门地质和工程紧密结合的新专业学科。,岩土工程(Geotechnical engineering)是在工程地质学基础上与土木建筑工程学结合发展起来的一门新兴边缘学科，在国际上被认为是土木工程的一个分支，已有40多年的发展历史，在我国则只有20年的历史。,勘察,设计,检测,治理,监理,岩土工程,岩土地基工程 岩土边坡工程 岩土支护工程 岩土硐室工程 岩土环境工程,岩土工程类型：,岩土工程的工作内容：,岩土工程勘察 岩土工程设计 岩土工程治理 岩土工程监测 岩土工程监理,岩土工程工作方法：,调查勘察 试验测定 分析计算 方案论证 监测控制 反演分析 修改定案,岩土工程的重要性(时间+金钱),岩土工程部分的费用在建设总投资的比例很高，约占2540； 岩土工程部分的工期在建设总工期中占1/3。,与岩土相关的工程问题:,抗剪强度问题（稳定） 地基破坏、液化 边坡(天然与人工)失稳 挡土墙破坏 基坑倒塌 变形问题 地基的沉降与不均匀沉降 渗透破坏问题 流砂、管涌 冻胀 溶蚀,绪论,一、工程地质学的研究内容和任务,三、工程地质学与岩土工程的关系,四、学习方法和要求,主要内容,二、工程地质在土木工程建设中的作用,(1)环境工程地质 这是现代工程地质研究的热点。 建立起地质环境与人类活动之间的理论模式关系和合理利用及保护地质环境的理论，科学地、合理地预测由于人类活动而引起地质环境的区域性变化。 (2)矿山工程地质 近代矿山开采的特点是开采深度和范围愈来愈大，地质条件愈益复杂。深、露采的高边坡、深矿井强大的山岩压力，使岩体的工程地质条件发生一系列变化对工程地质研究提出了重要的新课题。,工程地质学的发展方向(4),(3)地震工程地质 地震是人类所面临的最严重的地质灾害，因此地基抗震工程地质研究也是现代工程地质学的重要课题，它包括地震断层活动特性、震源机制、地震效应和地震危险性小区划的研究等方面。 (4)海洋工程地质 向海洋索取资源和开辟建设空间，是人类所面临的重大抉择。大陆架海底资源的开发、海洋工程、海底隧道和海岸工程的兴建，促使开展海洋工程地质研究。其中海底现代沉积物及工程地质探测技术的研究，是重要的课题。,工