緒論北京科技大學(xué)土木工程考研

工程地質(zhì)學(xué)

Engineering

Geology北京科技大學(xué)土木系謝謨文教授Tel：010－62333268E-mail:mowenxie@126.comOffice:6040一、課程性質(zhì)與目的課程性質(zhì):

本課程是土木工程專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。36學(xué)時（含實驗4學(xué)時）。教學(xué)目的：

使學(xué)生了解工程建設(shè)中經(jīng)常遇到的工程地質(zhì)現(xiàn)象和問題，以及對工程建筑設(shè)計、施工和運行過程的影響，并能正確處理和利用自然地質(zhì)條件，了解各種工程地質(zhì)勘察方法和要求，能夠正確布置勘察任務(wù)、合理利用勘察成果解決設(shè)計和施工問題。二、課程的教學(xué)基本內(nèi)容

緒論第一章地質(zhì)作用與地質(zhì)年代第二章造巖礦物與巖石第三章地質(zhì)構(gòu)造第四章外力地質(zhì)作用對工程的影響第五章土的工程地質(zhì)性質(zhì)第六章巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)第七章不良地質(zhì)作用下的工程地質(zhì)問題第八章巖體工程穩(wěn)定性問題*第九章工程地質(zhì)勘察

三、學(xué)時安排內(nèi)容講課實驗

緒論2

第一章2

第二章22第三章

4

第四章4第五章2

第六章2

第七章4

第八章機動4

第九章42

合計3242四、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

實驗課內(nèi)容主要是觀察巖石和礦物標本，以及觀看電視教學(xué)錄像《滑坡》、《地震》、《火山》等。野外1周地質(zhì)實習(xí)?。▽嵙?xí)報告）

緒論一、工程地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容和任務(wù)三、工程地質(zhì)學(xué)與巖土工程的關(guān)系四、學(xué)習(xí)方法和要求主要內(nèi)容二、工程地質(zhì)在土木工程建設(shè)中的作用一、工程地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容和任務(wù)地質(zhì)學(xué)（geology）

：研究地球性質(zhì)的科學(xué)工程地質(zhì)學(xué)（Engineeringgeology）：

研究人類在工程建設(shè)活動中產(chǎn)生的地質(zhì)問題，特別是不良地質(zhì)問題的應(yīng)用學(xué)科。

它研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境相互關(guān)系，是地質(zhì)學(xué)與工程緊密結(jié)合的學(xué)科。

地質(zhì)環(huán)境制約工程建設(shè)

例：①地震烈度限制城市發(fā)展②滑坡迫使工程改線③軟土地基需處理工程建設(shè)

破壞地質(zhì)環(huán)境

例：①抽取地下水引起地面沉降、地面塌陷

②開挖路塹引起山體滑坡

③橋梁的修建使局部河段發(fā)生沖淤變形長江新灘滑坡（1986年）地面塌陷河道沖淤工程地質(zhì)學(xué)任務(wù):

研究工程建設(shè)與地質(zhì)環(huán)境兩者之間的相互制約關(guān)系，促使矛盾轉(zhuǎn)化和解決。既保證工程安全、經(jīng)濟、正常使用，又合理開發(fā)和利用地質(zhì)環(huán)境。深基坑開挖支護、施工降水、對環(huán)境影響問題高層建筑工程地質(zhì)工作是通過工程勘察來實現(xiàn)的查明條件擬定措施論證問題選擇場地預(yù)測影響提出建議工程地質(zhì)條件(engineeringgeologicalconditions)與工程有關(guān)的地質(zhì)因素的綜合。包括：

巖土類型及性質(zhì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造地形地貌水文地質(zhì)不良地質(zhì)作用天然建筑材料工程地質(zhì)問題(engineeringgeologicalproblems)

工程地質(zhì)條件與工程建筑物之間的矛盾。

不同結(jié)構(gòu)類型的工程建筑物由于工作方式和對地質(zhì)體的要求不同，工程地質(zhì)問題是復(fù)雜多樣的。土木工程包括：工民建、道橋、水利、港口、鐵路、礦山等。各類工程問題：場地穩(wěn)定性、地基承載力及變形問題工民建道路工程山區(qū)滑坡、崩塌、泥石流問題。平原區(qū)軟基處理問題。硐室圍巖穩(wěn)定、承壓水的危害問題地下工程滲透、水平抗滑、巖爆、高邊坡水利工程工程地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容：1、巖土工程性質(zhì)的研究—工程巖土學(xué)2、工程地質(zhì)問題的分析—工程地質(zhì)分析原理3、勘察技術(shù)的研究—工程地質(zhì)勘察圖0-5工程地質(zhì)學(xué)主要分支學(xué)科及其作用二、工程地質(zhì)在土木工程建設(shè)中的作用

建筑場地工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣直接影響到工程的設(shè)計方案類型、施工工期的長短和工程投資的大小。重視工程地質(zhì)工作就能使設(shè)計、施工順利進行，忽視工程地質(zhì)工作，則會給工程帶來不同程度的影響。

工程實例：原因：補做勘察后發(fā)現(xiàn)板基斷裂一側(cè)地基中存在軟弱淤泥層。經(jīng)考古查明曾有一條鐵路從此通過，路基堅實，但路基兩側(cè)排水溝因常年積水，溝底形成淤泥。板基橫跨路基與排水溝，因土質(zhì)軟硬懸殊而斷裂。南京東南大學(xué)6層教工住宅，施工前未做地質(zhì)勘察，結(jié)果在建成鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)后，發(fā)生整塊板基斷裂。原因：也是未經(jīng)勘察，不了解下面有一條人防通道斜向貫穿。人防通道土體挖除形成臨空，地基局部超量沉降，墻體開裂不可避免。清華大學(xué)第三教室樓配電站是單層平房，因墻體裂縫嚴重，長期不敢使用。工程實例：

清華大學(xué)供應(yīng)科辦公庫房樓因鉆孔深度太淺，未發(fā)現(xiàn)地基中部厚層高壓縮性泥炭層，導(dǎo)致墻體開裂，大裂縫達33條，成為危房。

工程實例：寶(雞)天(水)鐵路，由于忽視了前期的工程地質(zhì)工作，施工中即發(fā)生大量崩塌、滑坡、河岸沖刷和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害問題，被稱為鐵路的“盲腸”，國家歷年都撥出大量資金進行維修、整治。成(都)昆(明)鐵路，地形、地質(zhì)條件異常復(fù)雜，曾被稱為“世界地質(zhì)博物館”。由于高度重視工程地質(zhì)工作，順利建成通車。工程實例：三、工程地質(zhì)與巖土工程的關(guān)系

巖土工程(Geotechnicalengineering)是在工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)上與土木建筑工程學(xué)結(jié)合發(fā)展起來的一門新興邊緣學(xué)科，在國際上已有40多年的發(fā)展歷史，在我國則只有20年的歷史。巖土地基工程巖土邊坡工程巖土支護工程巖土硐室工程巖土環(huán)境工程巖土工程類型：巖土工程的工作內(nèi)容：巖土工程勘察巖土工程設(shè)計巖土工程治理巖土工程監(jiān)測巖土工程監(jiān)理巖土工程工作方法：調(diào)查勘察試驗測定分析計算方案論證監(jiān)測控制反演分析修改定案基礎(chǔ)設(shè)計

建筑工程巖土工程工作的一般程序地質(zhì)模型（平、剖面圖）地基巖土體的地質(zhì)特征、地層、巖性、地下水等條件巖土物理力學(xué)性質(zhì)自重應(yīng)力滲流應(yīng)力地基巖土體的強度（承載力）地基巖土體變形量地基的穩(wěn)定性評價與計算處理措施基底壓力巖土體中的附加應(yīng)力巖土體中的應(yīng)力強度變形穩(wěn)定性評價處理設(shè)計的荷載（P）、基礎(chǔ)形式巖土工程的重要性：1．巖土工程部分的費用在建設(shè)總投資的比例很高,約占25％～40％2．巖土工程部分的工期在建設(shè)總工期中占1/3與巖土相關(guān)的工程問題:抗剪強度問題（穩(wěn)定）地基破壞、液化邊坡(天然與人工)失穩(wěn)擋土墻破壞基坑倒塌變形問題地基的沉降與不均勻沉降滲透破壞問題流砂、管涌凍脹溶蝕事故：建成后初次存放谷物時：1小時豎向沉降達30.5cm24小時傾斜27°西端下沉7.32m

東端上抬1.52m上部鋼混筒倉完好無損概況：長59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個圓筒倉。鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm，埋深3.66m。1911年動工，1913年完工，自重20000t。加拿大特朗斯康谷倉1940年在軟黏土地基上的某水泥倉庫的傾覆1995年日本阪神地震中的房屋傾斜儲油罐傾斜阪神地震液化引起的河道破裂阪神地震液化引起道路塌陷湖北省巴東縣滑坡香港1972PoShan

滑坡(2萬m3)(死67人、傷20人)PoShanRoadConduitRoadNotewellRoadEarly1972滑坡前June1972滑坡后碼頭擋土墻后側(cè)的地面由于液化而下沉廣州京光廣場基坑支護結(jié)構(gòu)的破壞工程基本情況：長300m,寬34m,深15m。懸臂式護坡樁。事故情況：先發(fā)生0.5～1.0m水平位移,凌晨1時,臨時工棚傾入坑內(nèi),3人死亡,17人受傷。廣東環(huán)市東路土釘墻塌方天河北土釘事故比薩斜塔目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差達1.80m，

塔頂離中心線已達5.27m，傾斜5.5°1360：再復(fù)工，至1370年竣工，全塔共8層，高度為55m1272：復(fù)工，經(jīng)6年，至7層，高48m，再停工1178：至4層中，高約29m，因傾斜停工1173：動工原因：地基持力層為粉砂，下面為粉土和黏土層，強度較低，變形較大。1590:伽利略在此塔做落體實驗

1838-1839：挖環(huán)形基坑卸載1933-1935：基坑防水處理

基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固1990年1月:

封閉1992年7月：加固塔身，用壓重法和取土法進行地基處理目前:

已向游人開放。

處理措施比薩斜塔蘇州虎丘塔

不均勻沉降造成的嚴重傾斜

地基嚴重下沉------

上海工業(yè)展覽館墨西哥某宮殿左部分建于1709年右部分建于1622年沉降達2.2米存在明顯的沉降差由相鄰建筑物引起的沉降破壞kiss關(guān)西機場（世界最大人工島）1986年：開工1990年：人工島完成1994年：機場運營面積：4370m×1250m填筑量：180×106m3平均厚度：33m設(shè)計時預(yù)測沉降：5.7－7.5m完成時實際沉降：8.1m，5cm/月(1990年)預(yù)測主固結(jié)完成：20年后比設(shè)計超填：3m問題：沉降大且有不均勻沉降關(guān)西機場1998年長江大堤武漢丹水池堤防搶險1998長江洪水1998年洪水中各種險情6000余處

隱患與險情管涌與流土治理管涌1998年九江潰堤九江大堤決口潰口原因：堤基管涌1998年8月7日13:10發(fā)生管涌險情，20分鐘后，在堤外迎水面找到2處進水口又過20分鐘，防水墻后的土堤突然塌陷出1個洞，5m寬的堤頂隨即全部塌陷，并很快形成一寬約62m的潰口。1998年石首崩岸崩岸潰堤湖北，牌洲灣，1998年8月2日關(guān)于工程地質(zhì)與巖土工程的關(guān)系，有四種見解：巖土工程是工程地質(zhì)的分支。是巖土力學(xué)在工程上的應(yīng)用。是基礎(chǔ)工程和地下結(jié)構(gòu)工程。按巖土工程勘察規(guī)范定義。巖土工程（Geotechnicalengineering）

是以土力學(xué)、巖石力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)和地基基礎(chǔ)工程學(xué)為理論基礎(chǔ)，以解決和處理在工程建設(shè)中出現(xiàn)的所有與巖土體有關(guān)的工程技術(shù)問題的一門地質(zhì)和工程緊密結(jié)合的新專業(yè)學(xué)科。

——引自《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021—94）

概括為三個層次的含義：巖土工程是以巖土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、地基基礎(chǔ)工程學(xué)為基礎(chǔ)，并與工程密切結(jié)合的綜合性學(xué)科巖土工程以巖土的利用、整治或改造作為研究內(nèi)容巖土工程貫穿于各類土木工程的勘察、設(shè)計與施工的全過程，是土木工程的組成部分

強調(diào)了工程地質(zhì)、巖土力學(xué)、結(jié)構(gòu)工程之間的關(guān)系是既有區(qū)別又相互緊密結(jié)合的關(guān)系，而不是從屬的關(guān)系明確指出巖土工程的學(xué)科范疇是包括多種學(xué)科、技術(shù)和方法的土木建筑工程，它不從屬于某單一學(xué)科

工