工程岩土学绪论

工程岩土学,主讲韩爱果2007年3月,ScienceofEngineeringRockandSoil,工程岩土学孔德坊主编地质出版社1992,教材,工程岩土学唐大雄孙愫文主编地质出版社1987工程岩土学谢尔盖耶夫主编（孔德坊等译）地质出版社1990工程地质学孔宪立主编中国建筑工业出版社2001,主要参考书,中国地质大学、吉林大学、长安大学等院校相关教材,主要内容及学时安排（一）,绪论第一章土的物质组成与结构构造第二章土的物理性质第三章土的力学性质第四章岩体的物质成分和结构特征第五章岩体的力学性质,364646,第六章影响岩体力学性质的主要因素第七章风化作用对岩体工程地质性质的意义第八章岩土工程地质性质人工改良的基本原理第九章岩土的工程地质分类,33自学1,2学时：课堂测试，评讲作业，学生讲述部分内容理论（38学时）实验（12学时）,主要内容及学时安排（二）,课程重点与难点,课程重点土的物质组成和结构，土的工程地质性质及其指标；岩石、结构面和岩体的力学性质及其指标。,总成绩平时成绩实验课成绩闭卷考试成绩无故缺席3次及以上取消考试资格！,课程难点土、岩石、岩体工程地质性质的形成、本质和相互关系及影响因素。,绪论,工程岩土学的研究对象和研究意义工程岩土学的研究内容和研究方法工程岩土学与其它学科间的关系工程岩土学的发展过程和趋向,工程岩土学的研究对象和研究意义,一.工程地质学（EngineeringGeology）的分科及研究内容引出：人类工程活动与地质环境的关系,工程岩土学是工程地质学的分支学科之一，是工程地质学中最重要的基础理论部分，是一门理论性（课堂教学）与实践性（实验教学）均较强的专业核心课。,相互影响,1,人类工程活动,地质环境,相互制约,人类生活在地球上，各种工程活动都是在地表或地壳浅部进行，处于一定的地质环境中，二者之间的相互影响、相互制约，始终是客观存在的。,人类工程活动地质环境,相互制约,相互影响,地质环境影响工程活动的安全：如采煤过程中的瓦斯爆炸、涌水，隧道掘进过程中出现塌顶、岩爆或涌水等；,地质环境对人类工程活动的制约：,地质条件不具备而使工程造价提高：如沿海三角洲地区城市修建高层建筑，往往由于软基需要深基坑或桩基或筏式地基而增加造价，高烈度地区建造巨型电站因考虑高烈度而使造价大幅度提高。,地质环境影响工程建筑物的稳定和正常使用：如瓦伊昂事件，水库渗漏、滑坡、泥石流破坏公路与铁路；,人类工程活动又会以各种方式影响地质环境：人类工程活动对地表的改造已达到不可忽视的程度，到目前为止人类活动已涉及到地表80的地区。如在上游修建梯级电站，改变河流的地质作用，道路修建中不合理削坡使坡体稳定性降低，水库蓄水导致岸坡稳定性降低，水库诱发地震，大规模的砍伐森林造成荒漠化等等。,人类工程活动对地质环境的影响：,例如：在岩土体稳定差的地区修建水库，造价高，另一方面水库的修建使近坝、库岸的岸坡的稳定性降低，尤其是水位骤然升降经常引起岸坡失稳，蓄水引起水库诱发地震等等。,人类工程活动与地质环境之间的,相互制约,工程地质学的特点是始终与工程实践紧密联系,工程地质学研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约，以便科学评价、合理利用、有效改造和妥善保护地质环境的科学；是地质学与工程学的边缘学科，是地质学的一个分支。以上是工程地质学的学科性质和基本任务,2.工程地质学的分科及研究内容,a.工程岩土学b.工程地质分析原理c.工程地质勘察,工程岩土学的研究内容,工程岩土学(scienceofengineeringrockandsoil):是研究岩体和土体的工程地质性质及其形成和变化规律以及如何改善这些性质的学科。,将“地质环境”比作一个“机体”,生理研究,工程地质分析原理的研究内容,工程地质分析原理:研究工程活动与地质环境相互制约的主要形式即工程地质问题。分析这些问题产生的地质条件、力学机制及其发展演化规律，以便正确评价和有效防治其不良影响的学科。,病理研究,工程地质勘察的研究内容,工程地质勘察:运用地质的，工程地质的理论，技术方法，手段来查明工程地质条件，为设计和施工提供地质资料，以保证建筑物的安全，经济和正常使用的学科。,诊断研究,常用术语：工程地质条件,与工程建筑有关的地质要素的综合，包括以下六个方面地形地貌条件地质结构和地应力岩土类型及其工程地质性质（工程岩土学内容）水文地质条件物理地质现象天然建筑材料,岩石、岩体土、土体,二工程岩土学的研究对象,1.将岩土体作为“基础”山区城市（如重庆）的岩石地基，沿海城市（如上海，天津等）的软土地基；公路，铁路的路基，水工建筑物大坝的坝基等。主要考虑岩土体的强度特性和变形特性。2.将岩土体作为“环境”城市垃圾的卫生填埋，核废料的处置，都要选择最合理的环境，以免污染地下水，危害人类身体健康；山区公路，铁路隧洞，水电站地下发电厂房，城市地铁，地下停车场，地下商场等。主要考虑岩土体的强度特性，渗透性和稳定性。3.将岩土体作为“材料”工业与民用建筑的各种建筑材料（大理岩，花岗岩，砂，卵石，粘土等），水工建筑物（如土石坝）所需的大量天然材料等。主要考虑岩土体的强度特性，变形特性，颗粒级配等。,人类工程活动对岩土体的利用可归纳为下面3个方面,二滩电站大坝（坝高240m）,溪洛渡水电站双曲拱坝（坝高278m）,拉西瓦电站双曲拱坝（坝高252m）,三峡大坝（重力坝）,二滩电站地下厂房,二滩电站中央控制室,拉西瓦地下洞室三维地质模型,锦屏地下洞室三维地质模型,三峡船闸高边坡,三工程岩土学的研究意义,即研究岩土体的工程地质性质的重要性,成功的工程实例很多（成功修建，顺利施工，安全运行）。失败的经验，教训更能说明研究岩土体工程地质性质的重要性和必要性轻则延误工期，增加造价；重则建筑物虽然尚能稳定存在，但不能发挥预期效益，最严重的，甚至发生突然破坏，造成生命和财产的极大损失。,全塔总重约145MN，基础底面平均压力约50kPa。地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层。塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5，成为危险建筑。1990年1月4日被封闭。,比萨斜塔,为了防止斜塔继续倾斜，意大利当局在斜塔北侧的塔基下码放了数百吨重的铅块，并使用钢丝绳从斜塔的腰部向北侧拽住，还抽走了斜塔北侧的许多淤泥，并在塔基地下打入10根50米长的钢柱。今天看来，政府所采取的种种措施颇具成效，终于使这座举世无双、经历了数百年风雨的罗马式建筑摘掉了钢绳的束缚，摆脱了倒塌的危机。目前已向游人开放。参与该项工作的工程师说，斜塔在未来300年内不会出现倒塌。,正在纠偏中的比萨斜塔（刘福明摄于2000年）加固塔身压重法和取土法进行地基处理,5个工程实例（教材P2）,工程岩土学的研究内容和研究方法,1.岩土的工程地质性质及其与地质特征（物质成分和结构）之间的关系；2.岩土工程地质性质的物理机制；3.在与周围的自然条件（尤其是建筑物建成后被改变了的自然条件）相互作用中，岩土工程地质性质变化的趋向、规律和速度；4.测试岩土工程地质性质的方法和技术；5.改善岩土工程地质性质的方法。,一研究内容（教材P23）,2,1.地质学的自然历史分析法2.实验方法（包括取样试验和原位试验两大类型，各自的优点，缺点）,二研究方法,两种研究方法的关系自然历史分析方法是实验方法的基础，实验方法是自然历史分析方法研究岩土工程地质性质的继续和深入,工程岩土学与其它学科间的关系,工程岩土学作为工程地质学的分支学科之一，是工程地质学中最重要的基础理论部分。,教材P4的框图反应了工程岩土学与其他学科间的主要关系。,3,4,一发展过程1.中国古代建筑与人们对岩土体的认识春秋时代的鸿沟，大运河；战国时期的长