工程地质学-绪论(2).ppt

教师：徐国栋 手机Email: ,工 程 地 质 学,防灾科技学院 防灾工程系,二本规范： （1）岩土工程勘察规范（GB 50021-2010） （2）建筑抗震设计规范（GB 50011-2010） 相关课程： （1）土力学 （2）地质与地貌学 （3）岩土工程勘察,第1章 绪论,概念 工程地质学（Engineering Geology）是一门研究与工程建设有关的地质问题，研究人类工程建设活动与自然地质环境的相互关系，为工程建设服务的地质学科，是地质学的分支学科，属于应用地质学的范畴。 是各类土木工程可行性评价、选址、设计、施工和监测的基础； 是岩土工程的重要组成部分。,地质学 关于地球的科学 包罗万象：它研究的对象主要是固体地球的上层 研究组成地球的物质； 阐明地壳及地球的构造特征； 研究地球的历史以及栖居在地质时期的生物及其演变； 地质学的研究方法与手段； 研究应用地质学以解决资源探寻、环境地质分析、地质灾害等。 工程地质学 研究工程建设与地质环境两者之间的相互制约关系，促使矛盾转化和解决，即保障工程安全、经济和正常使用，又合理开发和利用地质环境。 运用地质学理论和方法研究地质环境，查明地质灾害发生的规律和防治对策，以确保工程建设安全、经济和正常运行。,土木工程师与地质学家之间的沟通问题 土木工程师：数字、计算 （定量化较多），侧重于解决工程实际问题 地质学家：描述性的语言（定性化、描述性较多） 岩石强度： MPa, kN/cm2 坚硬：软弱 时间尺度： 10年 百万年 比例尺度： 1/100-1/200 1/1000 1/50000,工程地质工作是通过工程地质勘察来实现 通过地质调查测绘、勘探、试验、观测、理论分析等，查明建设场地的工程地质条件，论证可能存在的工程地质问题，选择最佳的建设场地，对不良地质条件采取有效的工程措施，预测工程修建后对地质环境的影响，提出保证建筑工程安全、经济和正常使用的合理建议。,工程地质条件 指工程活动的地质环境，它包括岩土类型及性质、地质结构与构造、地形地貌、水文地质、不良地质作用、天然建筑材料等，是一个综合概念。,工程地质条件,岩土类型及性质 地质结构与构造 地形地貌 水文地质条件 不良地质作用（动力地质作用） 天然建筑材料,工程地质问题 指工程地质条件与工程建筑物之间所存在的矛盾或问题。,对于场地工程地质条件不同，建筑物内容不同，所出现的工程地质问题也各不相同： 岩土工程：地基承载力、沉降、基坑边坡问题、地下洞室稳定性问题 矿山开采：边坡稳定性、基坑突水、矿坑稳定 水利水电工程：渗透变形、水库渗漏 、斜坡稳定性、坝体抗滑稳定性,由于不同地区的地质环境不同，工程地质条件不同，对工程建筑物有影响的地质因素的主次关系不同： 平原地区建筑物：地基稳定性问题 山区建筑物：斜坡稳定性问题,不良地质作用（地质作用） 内力地质作用:地壳运动、岩浆作用、变质作用、地震作用等；表现形式：动力变质带、活断层等 外力地质作用:风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、成岩作用。表现形式：滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷、渗透变形等。 工程活动诱发的地质作用:人工边坡失稳、采空塌陷、抽水引起的地面沉降等。,工程地质学,工程岩土学,工程动力地质学 （工程地质问题分析）,工程地质勘察,区域工程地质学,工程地质学研究内容,岩土工程性质的研究 研究与工程建筑物有关的岩土体的工程性质及其变化规律，即分布规律、成因类型、力学性质等 分支学科：工程岩土学 工程动力地质作用的研究 研究工程动力地质作用的形成机制、规模、空间分布及发展趋势，对由此引起的工程地质问题进行评价、防治和改造 分支学科：工程动力地质学 工程地质勘察理论和技术方法的研究 研究勘察方法的选择、工作的布置原则、工作量的分配，勘察技术、方法理论的改进。相关规范、手册为指南。 分支学科：工程地质勘察 、岩土工程勘察。,区域工程地质研究 为工程规划和选址提供地质依据，进行工程地质区划 分支学科：区域工程地质学 环境工程地质研究 研究人类工程活动和地质环境之间的联结模式，科学预测人类活动对地质环境的影响 分支学科：环境工程地质学,工程地质学研究的基本任务： 区域稳定性研究与评价； 地基稳定性研究与评价； 环境影响评价。,工程地质学具体任务： 评价工程地质条件，阐明地上和地下建筑工程兴建和运行的有利和不利因素，选定合理的建筑场地和适宜的建筑型式，保证规划、设计、施工、使用、维修顺利进行； 从地质条件与工程建筑相互作用的角度出发，论证和预测有关工程地质问题发生的可能性、发生的规模和发展趋势； 提出及建议改善、防治或利用有关工程地质条件的措施，加固岩土体和防治地下水的方案； 研究岩体、土体分类和分区及区域性特点； 研究人类活动与地质环境之间的相互作用与影响。,研究方法 工程地质学的研究对象是复杂的地质体，所以其研究方法应采用定性分析与定量分析相结合的综合研究方法。,地质分析法与力学分析法 工程类比法与实验法,定性分析 定量分析,自然历史分析法 数学力学分析法 模型模拟试验法 工程地质类比法,自然历史分析法 地质学分析 研究地质体、地质现象、自然地质历史形成演化。地质基础工作。基本的研究方法。 例如：斜体变形破坏研究。 数学力学分析法 定量分析计算、评价 针对某一具体问题。地质分析为基础 地质模型 数学模型（理论经验公式等） 代入有关参数进行计算。 例如：刚体极限平衡法、弹塑性理论方法、数论统计方法、数值分析方法。还如，灰色理论、逻辑信息、摸糊数学、分形、神经网络等。,模型与模拟实验法 仿实体演绎 模型实验：如渗流、斜坡、地基渗透变形、洞室稳定等方面都可以进行。 模拟实验：如光弹实验、电网络模拟（欧姆定律渗流达西定律）、结构的网络模拟等。 工程地质类比法 经验借鉴、对比 基础是相似性（地质条件与建筑工作方法） 如：专家判断、经验参数使用。 上述方法各有特点，相互补充，综合应用。,相关的分支学科,地质学分支 矿物学、岩石学、构造地质学、地史学、第四系地质与地貌地质学、水文地质学、动力地质学等。 专业基础学科 土质学、土力学、岩体力学。 其它基础学科 数学、物理学、工程力学、弹塑性力学、材料力学、工程建筑学、环境科学等。,中央电视台新台,建筑构型 ！ 地基+基础 ？,世界上最高的建筑 建成的是台北101大楼 被称为“台北新地标”的101大楼于 1998年1月动工，主体工程于2003年10月完工。有世界最大且最重的“风阻尼器”，还有两台世界最高速的电梯，从一楼到89楼，只要39秒的时间。 在世界高楼协会颁发的证书里，台北101大楼拿下了“世界高楼”四项指标中的三项世界之最，即“最高建筑物”(508米)、“最高使用楼层”(438米)和“最高屋顶高度”(448米)。 迪拜塔，又称迪拜大厦，位于阿拉伯联合酋长国的迪拜，于2004年9月21日动工，总建筑师是芝加哥SOM公司的亚德里安史密斯。迪拜塔在2008年9月1日高度达到了688米，160层，成为历史上世界最高的结构建筑。,杭州湾跨海大桥,桥墩基础+地基 ？,三峡大坝,河谷 基础选址,隧 道,开挖 围岩,交通工程,选线 施工,香港赤蜡角机场 填海工程,加拿大特朗斯康谷仓 地基整体剪切破坏,建于1914年。为钢筋混凝土筏板基础，事前不了解基础下埋藏有厚达16m的软粘土层，谷仓建成后初次贮存谷物达27000t后，发现谷仓明显下沉，结果谷仓西侧突然陷入土中7.3m，东侧上抬1.5m，仓身倾斜近27o。后查明谷仓基础底面单位面积压力超过300kPa，而地基中的软粘土层极限承载力才约250kPa，因此造成地基产生整体剪切破坏并引发谷仓严重倾斜。该谷仓由于整体刚度极大，因此虽倾斜极为严重，但谷仓本身却完好无损。,比萨斜塔 地基不均匀沉降 1173年动工修建，当塔修建至24m高时发生倾斜，一百年后续建该塔至塔顶，建成后塔高54.5m。目前塔北侧沉降一米多，南侧沉降近三米，塔顶偏离中心线约5.54m（倾斜约5.8o）。,圣母教堂 因不均匀下沉使其发生严重倾斜，并成为危房,这两个筒仓是农场用来储存饲料的，建于加拿大红河谷的 粘土层，由于两筒之间的距离过近，在地基中产生的应力发生叠加，使得两筒之间地基土层的应力水平较高，从而导致 内侧沉降大于外侧沉降，仓筒向内倾斜。,城市人口密集。1850年开始抽取地下水，18911973年，整个老城下沉达8.7m造成地面道路、建筑及其他建筑设施的破坏。土层中地下水位的下降，使有效应力增加，使地基进一步固结沉降,墨 西 哥 城 的 下 沉,新澙地震 - 地震引起的砂土液化,龙羊峡库岸滑坡,2005年7月21日在广州海珠区江南大道南海珠广场深基坑南边发生滑坡,边坡支护工程照片,Santa Tecla 滑坡,工程跨越活断层时采取应对措施,美国一石油管道工程因在活断层位置安装管道滑移设施，地震造成断层错