动力工程地质：0工程地质问题-绪论

1、 动 力 工 程 地 质 2016年3月3日绪 论工程地质学的基本概念工程地质与地质工程动力工程地质工程地质条件工程地质学主要研究对象工程地质问题课程主要内容学习要求1、工程地质学的基本概念 是介于地学与工程学之间的一门边缘交叉学科，它研究土木工程中的地质问题，也就是研究在工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合理地处理和正确地使用自然地质条件和改造不良地质条件等地质问题。工程地质学是为了解决地质条件与人类工程活动之间矛盾的一门实用性很强的学科。工程地质学地质学工程学 2. 工程地质与地质工程 地质工程的概念产生于上世纪90年代，是由中科院孙广中教授提出的，他更强调“工程”的地位。即地质不仅服务

2、于工程，而且有些项目如边坡、隧道等完全以地质体位构筑物主体，以地质材料为主要建筑材料的工程，这种工程对地质的依赖程度更高，故从勘察至施工都需较强的地质背景知识，故名“地质工程”。 上世纪90年代末期，学科调整，把“水文地质与工程地质”专业分开了，设立了“地质工程”与“环境地质”两个二级学科，所以产生了“地质工程。地质工程与岩土工程动力工程地质的来历土力学岩石力学地质工程学工程地质学地质模型场地评价力学特性 3、 地质条件与人类工程活动之间矛盾 (1). 地质环境对工程活动的制约作用。 即地质条件以一定的作用方式影响工程建设。 如：地震、软土地基、岩溶洞穴、滑坡、崩塌 地质条件不具备而使工程造价

3、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。 (2).人类工程活动又会以各种方式影响地质环境，即人类工程活动对地质环境的制约： 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，大规模的砍伐森林造成荒漠化，道路修建中不合理削坡使坡体稳定性降低，水库蓄水导致水库诱发地震等等。 又如：大量抽取地下水引起地面沉降、海水入侵；水库修建诱发地震；人工开挖引起边坡破 处理不当的后果：费用增加！工程量增大！施工期延长！建筑物失效！

4、工程活动与地质环境之间的相互制约： 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。 研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约并保证这种制约关系向良性方向发展的科学称之为工程地质学4. 工程地质学的学科性质和基本任务 工程地质学是研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约关系，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。工程地质学的特点是始终与工程实践紧密联系 5. 工程地质学的研究对象 工程地质学的上述任务，必须要求对工程活动的地

5、质环境或称工程地质条件，进行深入研究. 工程地质条件包括地层岩性、地质构造、地貌、水文地质条件、岩土体的工程性质、物理地质现象和天然建筑材料等方面。研究岩土体的工程性质及其在自然或人类活动影响下的变化是工程岩土学的基本任务 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是工程地质学另一专门分支工程地质分析的基本任务。 查明工程地质条件并研究查明工程地质条件的方法和手段是工程地质勘查的基本任务 上述三个专门分支学科是工程地质学的理论基础。 本课程重点介绍工程地质分析的基本原理和方法。工程地质条件 在工

6、程地质学中由于地质因素对工程建筑的利用和改造有影响，因而把这些地质因素综合称为工程地质条件，建筑场地及其邻近地区的： （1）地形地貌； （2）地层岩性； （3）地质构造； （4）水文地质； （5）自然地质作用与现象等。 工程地质分析的基本方法 定性研究：通过实验、详细的实地研究，对地质过程的形成机制进行分析，得出定性评价。 定量评价：定性分析基础上，通过定量计算，进行定性与定量评价相结合的地质过程机制分析定量评价。 动力工程地质的来历与内容 动力工程地质来源于“动力工程地质作用”，区别于自然地质作用（南京大学编的工程地质学 在本校区别于土木工程专业的工程地质。 主要内容侧重于讲述“工程地质问题

7、” 使用教材工程地质学原理（成都理工大学编） 6 工程地质问题工程地质条件与工程建设之间的矛盾问题 地震岩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问题（黄土，膨胀土，冻土等） 主要的工程地质问题有：区域稳定性问题、岩体稳定问题、与地下渗流相关的问题以及与侵蚀淤积有关的工程地质问题等4个方面。 区域稳定问题：活断层、地震、水库诱发地震、砂土液化和地面沉降。掌握这些问题的规律性，对于选场或对地质环境的合理开发与妥善保护，具有重要意义； 岩（土）体稳定：斜坡稳定、洞室稳定、地基岩土体稳定的成因，发展历史分析和力学机制分析，用于具体场地稳定性评价具有重要意义，线上及面上岩、土体稳定

8、的大调查对保护地质环境有重要意义。 与地下渗流有关的工程地质问题包括岩溶渗漏分析和渗透变形分析两部分，前者以保证水工建筑正常工作为目的，后者主要讨论渗流作用下土体的稳定性。 与侵蚀淤积有关的工程地质问题，包括河流侵蚀淤积和海湖边岸磨蚀堆积规律及人为工程活动对它们的影响两章，前者对改造河流，后者对开发海洋都有重要意义。*地震*EARTHQUAKE1998年台湾大地震后造成水坝损坏唐山地震新西兰基督城地震*火山喷发*VOLCANO冰岛气象部门官员说，从2010年4月14日开始喷发的冰岛火山当天活动渐缓，但喷发过程仍将持续一段时间。不过，一些地球物理学家警告，更大规模的火山喷发可能正在酝酿之中。有专

9、家担心，如果火山再继续这样爆下去，有毒物质进入平流层，恐怕会影响到整个地球。最坏的情况，会让地球长达一两年，阳光都被阻挡。火山喷发-冰川融化-洪水泛滥*风化作用*WEATHERING*滑坡与崩塌*LANDSLIDE & ROCKFALL 1985年6月12日晨3时52分，湖北省秭归县新滩滑坡再次复活，体积达3000万m3，一举摧毁新滩古镇，产生了震级Ms1级的滑坡地震。滑坡入江体积达260万m3 ，使长江过水断面(水位65m时)缩小了三分之一。滑坡滑速约每秒10m(最高每秒31m)，造成长江涌浪初始高度达3339m，最大爬坡高度为49m。由于事前对滑坡进行了勘查研究和监测，及时捕捉到短临前兆，

10、预报成功，并果断组织居民撤离，使滑坡区内1371人无一伤亡。但滑坡摧毁民房1569间、农田780亩、柑桔树53万株，波浪翻船和沉船77艘，死亡12人，总计经挤损失近千万元。新滩古镇 1980年6月3晨5时35分，湖北省远安县盐池河磷矿发生崩塌，16秒钟内摧毁矿务局机关全部建筑物和坑口设施，致死284人，经济损失2500万元。 崩塌发生在由震旦系石灰岩组成的高差达400m的陡壁部位，磷矿即在石灰岩层之下。崩塌块石堆积于V型河谷中，形成体积130万立方米、最大厚度40m的堆积体。9个地震台收到崩塌产生的地震，震级1.4级。盐池河磷矿2009年6月5日重庆武隆铁矿乡鸡尾山滑坡（长400米，高40米）

11、，造成80余人失踪云南元磨高速公路三公箐隧道口滑坡（2001年）*泥石流*MUD-ROCK FLOW 四川省华蓥市溪口镇1989年7月9日至10日发生了百年未遇的特大暴雨，降雨量达886mm/h。溪口镇东侧山体基底的软弱页岩饱水软化、蠕动，导致上覆岩体拉裂、解体。约100万立方米的岩体于10日13时30分突然起动，以15km/min的速度自高程820m的斜坡上向高程300m左右的溪口镇滑去。滑动过程中，滑体因碰撞和跳跃而被粉碎，产生“气垫”效应和冲击波，形成碎屑流。滑体所经之处，农田、房屋全被摧毁吞没，掩埋221人、直接经济损失几百万元。华蓥山溪口泥石流舟曲特大泥石流8.13映秀特大泥石流走马

12、岭沟由一条主沟和七条支沟构成， 其中主沟和三条支沟 已爆发过泥石流，而 另外四条支沟则是此 次新增的泥石流沟。走马岭沟8.13泥石流的主要特点：位于支沟源头的崩滑体启 动形成泥石流进入主 沟，并带动主沟松散 物源，形成大规模泥 石流。*岩溶*KARST*特殊土*PARTICULAR SOIL 治理前 2001年治理后膨胀土边坡失稳掩埋铁路线膨胀土边坡护坡5 课程主要内容 岩溶 河流 风化 边坡工程： 边坡的应力状态 边坡的变形与破坏（崩塌、滑坡、泥石流） 边坡稳定性分析：解析法 图解法（赤平极射投影法） 边坡加固的基本方法 边坡变形与破坏的预测预报6 学习要求 1、系统地掌握工程地质的基本理论

13、和知识，把以前所学能够融会贯通。 2、能了解山区场地和地基的特点。 3、能够掌握各种不良地质现象的概念、特点、发育规律、处理措施等。4、边坡的应力状态、变形和破坏的分类、重点掌握边坡稳定性分析的方法和加固措施。 5、能够掌握边坡变形和破坏的预测预报方法。从5.12汶川地震看工程地质问题印度板块青藏高原欧亚板块余震多,持续时间长总余震达36000余次，其中大于4级的近300次，大于6级的6次。映秀镇摧毁城镇和乡村映秀镇：92%的房屋倒塌！北川县城：80%的房屋倒塌！ 这样一次巨震，发生在人口相对密集、地质环境本身就比较脆弱的四川西部的中、高山地区，其触发地质灾害数量之多,分布之广是可以想象的，同

14、时也是超出人们所预料的！地震触发了大量的次生地质灾害！“5.12”地震重灾区的44个县(市)，震前发现的地质灾害隐患点就达5184处，其中滑坡3300处、崩塌492处、泥石流604处、不稳定斜坡751处，直接威胁到291098名群众的生命财产安全。截至7.20日，经实地排查，44个重灾县(市)，震后新增地质灾害隐患9671处。在统计的8627中，滑坡3627处、崩塌2383处、泥石流837处、不稳定斜坡1694处，其他86处。直接威胁804945名群众的生命财产安全。 还有难以计数的“野”滑坡。据估计，其总数在5万处以上！极重灾区平均3.5个/km2.类 型规 模百分比(/%)巨型大型中型小型滑 坡38340108121683