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工程地质学

工程地质学是地质学的分支学科,主要研究工程活动与地质环境之间的相互作用。它把地质学理论与方法应用于工程活动实践,通过工程地质调查及理论的综合研究,对工程所辖地区即工程场地的工程地质条件进行评价,解决与工程活动有关的工程地质问题,预测并论证工程活动区域内各种工程地质问题的发生与发展规律,并提出其改善和防治的技术措施,为工程活动的规划、设计、施工、使用及维护提供所必需的地质技术资料。 工程地质学包括工程岩土学、工程地质分析和工程地质勘察j部分基本内容。工程岩土学的任务是研究岩土的工程地质性质,及这些性质的形成原因和它们在自然或工程活动影响下的变化规律;工程地质分析的任务是研究工程活动中的工程地质问题,及这些问题产生的地质条件、力学机理和发展演化规律,以便正确评价和有效防治它们对工程活动的不良影响;工程地质勘察的任务是探讨工程地质调查研究的方法,以便有效查明有关工程活动的各种地质冈素和地质条件。 [1]

工程地质学(engineering geology)研究与人类工程建筑等活动有关的地质问题的科学。地质学的一个分支学科。研究目的是查明建设地区或建筑场地的工程地质条件,预测和评价可能发生的工程地质问题及对建筑物或地质环境的影响,提出防治措施,以保证工程建设的正常进行。

工程地质学产生于地质学的发展和人类工程活动经验的积累中。17世纪之前,许多国家成功地建成仍享有盛名的伟大建筑物,可是人们在建筑实践中对地质环境的考虑,完全依赖于建筑者个人的感性认识。17世纪以后,由于产业革命和建设事业的发展,出现并逐渐积累了关于地质环境对建筑物影响的文献资料。第一次世界大战结束后,整个世界开始了大规模建设时期。1929年,奥地利的太沙基出版了世界上第一部《工程地质学》;1937年苏联的萨瓦连斯基的《工程地质学》一书问世。50年代以来,工程地质学逐渐吸收土力学、岩石力学与计算数学中的某些理论和方法,完善和发展了本身的内容和体系。在中国,工程地质学的发展基本上始自50年代。

工程地质学主要研究建设地区和建筑场地中的岩体、土体的空间分布规律和工程地质性质,控制这些性质的岩石和土的成分和结构,以及在自然条件和工程作用下这些性质的变化趋向;制定岩石和土的工程地质分类。由于各类工程建筑物的结构、作用、所在空间范围内的环境不同,所以可能发生的地质作用和工程地质问题也不同。据此,工程地质学往往分为水利水电工程地质学、道路工程地质学、采矿工程地质学、海港和海洋工程地质学和城市工程地质学等。工程地质学的研究方法有运用地质学理论和方法查明工程地质条件和地质现象空间分布、发展趋向的地质学方法;有测定岩、土体物理、化学特性,测试地应力等的实验、测试方法;有利用测试数据,定量分析评价工程地质问题的计算方法;有利用相似材料和各种数理方法,再现和预测地质作用的发生、发展过程的模拟方法。随着计算机技术应用的普及和发展,工程地质专家系统也在逐步建立。

工程地质学孕育、萌芽于地质学的发展和人类工程活动经验的积累中。17世纪以前,许多国家成功地建成了至今仍享有盛名的伟大建筑物,但人们在建筑实践中对地质环境的考虑,完全依赖于建筑者个人的感性认识。17世纪以后,由于产业革命和建设事业的发展,出现并逐渐积累了关于地质环境对建筑物影响的文献资料。第一次世界大战结束后,整个世界开始了大规模建设时期。1929年,奥地利的K太沙基出版了世界上第一部《工程地质学》。

1937年苏联的ФП萨瓦连斯基的《工程地质学》一书问世。50年代以来,在世界工程建设发展中,工程地质学逐渐吸收了土力学、岩石力学和计算数学中的某些理论和方法,更加完善和发展了本身的内容和体系。在中国,工程地质学的发展基本上始自50年代。谷德振在岩体稳定性问题中提出的结构控制论以及刘国昌在区域工程地质方面,都对工程地质学的发展作出了重要的贡献。

可概括为4个方面:①研究建设地区和建筑场地中岩体、土体的空间分布规律和工程地质性质,控制这些性质的岩石和土的成分和结构,以及在自然条件和工程作用下这些性质的变化趋向;制定岩石和土的工程地质分类。②分析和预测建设地区和建筑场地范围内在自然条件下和工程建筑活动中发生和可能发生的各种地质作用和工程地质问题,例如:地震、滑坡、泥石流,以及诱发地震、地基沉陷、人工边坡和地下洞室围岩的变形和破坏、开采地下水引起的大面积地面沉降、地下采矿引起的地表塌陷,及其发生的条件与过程、规模和机制,评价它们对工程建设和地质环境造成的危害程度。③研究防治不良地质作用的有效措施。④研究工程地质条件的区域分布特征和规律,预测其在自然条件下和工程建设活动中的变化和可能发生的地质作用,评价其对工程建设的适宜性。

由于各类工程建筑物的结构和作用及其所在空间范围内的环境不同,所以可能发生和必须研究的地质作用和工程地质问题往往各有侧重。据此,工程地质学又常常分为水利水电工程地质学与道路工程地质学、采矿工程地质学、海港和海洋工程地质学、城市工程地质学等。

包括地质学方法、实验和测试方法、计算方法和模拟方法。地质学方法,即自然历史分析法,是运用地质学理论查明工程地质条件和地质现象的空间分布,分析研究其产生过程和发展趋势,进行定性的判断,它是工程地质研究的基本方法,也是其他研究方法的基础。实验和测试方法,包括为测定岩、土体特性参数的实验、对地应力的量级和方向的测试以及对地质作用随时间延续而发展的监测。计算方法,包括应用统计数学方法对测试数据进行统计分析,利用理论或经验公式对已测得的有关数据,进行计算,以定量地评价工程地质问题。

模拟方法,可分为物理模拟(也称工程地质力学模拟)和数值模拟,它们是在通过地质研究深入认识地质原型,查明各种边界条件,以及通过实验研究获得有关参数的基础上,结合建筑物的实际作用,正确地抽象出工程地质模型,利用相似材料或各种数学方法,再现和预测地质作用的发生和发展过程。电子计算机在工程地质学领域中的应用,不仅使过去难以完成的复杂计算成为可能,而且能够对数据资料自动存储、检索和处理,甚至能够将专家们的智慧存储在计算机中,以备咨询和处理疑难问题,即所谓的工程地质专家系统(见数学地质)。

工程地质学要分析和预测在自然条件和工程建筑活动中可能发生的各种地质作用和工程地质问题,例如:地震、滑坡、泥石流,以及诱发地震、地基沉陷、人工边坡和地下洞室围岩的变形,因破坏、开采地下水引起的大面积地面沉降、地下采矿引起的地表塌陷,及其发生的条件、过程、规模和机制,评价它们对工程建设和地质环境造成的危害程度。研究防治不良地质作用的有效措施。

工程地质学还要研究工程地质条件的区域分布特征和规律,预测其在自然条件下和工程建设活动中的变化,和可能发生的地质作用,评价其对工程建设的适宜性。由于各类工程建筑物的结构和作用,及其所在空间范围内的环境不同,因而可能发生和必须研究的地质作用和工程地质问题往往各有侧重。据此,工程地质学又常分为水利水电工程地质学、道路工程地质学、采矿工程地质学、海港和海洋工程地质学、城市工程地质学等。


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