1、工程地质和土木工程的关系 姓名: 丁晓伟 专业: 土木工程 班级: 0903 班 学号: 0905014339 1 摘 要：工程地质学是一门介于地质学和工程学之间的边缘交叉性学科，它 是通过地质知识正确合理的处理和解决土木工程选址、设计、施工和运营中遇 到的自然地质条件和改造不良地质条件等地质问题。即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。 【1】 关键词：工程地质、工程地质条件、工程地质勘察、稳定性、工程地质作用 (现象) 工程地质学是地质学的一个分科。它是调查、研究、解决与兴建各类工程 建筑有关的地质问题的科学。其任务是:评价各类工程建筑场区的地质条件;
2、预 测在工程建筑作用下地质条件可能出现的变化和产生的作用;选定最佳建筑场地 和提出为克服不良地质条件应采取的工程措施;为保证工程的合理设计、顺利施 工和正常使用提供可靠的科学依据。 工程地质条件是指与工程建设有关的地质条件的总和,它包括土和岩石的工 程性质、地质构造、地貌、水文地质、地质作用、自然地质现象和天然建筑材 料等几个方面。应强调的是,不能将上述诸点中的某一方面理解为工程地质条件,而 必须是它们的总和。由于工程地质条件有明显的区域性分布规律,因而工程地质 问题也有区域性分布的特点（例如：湿陷性黄土、红粘土、软土、填土、冻土 膨胀土等）,研究这些规律和特点的分支学科为区域工程地质学。而工
3、程地质问 题则是指研究地区的工程地质条件由于不能满足土木工程建筑的要求, 在建筑 物的稳定性、经济或正常使用方面常常发生的问题。概括起来，工程地质问题 包括两个方面：一是区域(地区)稳定问题；二是地基稳定问题。不同工程对工 程地质条件的要求各不一样。即使是同一类型的建筑,其规模不同,要求也不尽 相同。当我们谈论工程地质问题时, 必须结合具体建筑类型、建筑规模来考虑。 例如,工业与民用建筑常遇到的工程地质问题主要是地基稳定问题,包括地基强 度和地基变形两个方面,此外,溶岩土洞等不良地质作用和现象都会影响地基稳 定；铁路、公路等工程建筑最常遇到的工程地质问题是边坡稳定和路基稳定问 题；水坝(闸)常
4、遇到的是坝(闸)基的稳定问题,其中包括坝基强度、坝基抗滑稳 定、坝基和坝肩的渗漏和稳定性；隧道及地下工程常遇到的工程地质问题是围 岩稳定和突然涌水问题等。工程地质问题, 除与建筑工程类型有关外,尚与一定 的土和岩石的类型有关,如黄土的湿陷问题、软土的强度问题、岩石的风化和构 造裂隙的破坏问题, 等等。 工程地质学包括工程岩土学、工程地质分析、工程地质勘察3个基本部分, 它们都已形成分支学科。工程岩土学的任务是研究岩、土的工程地质性质,研究 2 这些性质的形成和它们在自然或人类活动影响下的变化。工程地质分析的任务 是研究工程活动的主要工程地质问题，研究这些问题产生的地质条件、力学机 制及其发展演
5、化规律,以便正确评价和有效防治它们的不良影响。工程地质勘察 的任务是探讨调查研究方法，查明有关工程活动的地质因素，调查研究和分析 评价建筑场地和地基的工程地质条件,为建筑选址、设计、施工提供所需的基本 资料。 在勘察中所掌握的工程地质条件，对每一建筑工程来说，都只是它兴建之 前的初始条件。在很多情况下，在建筑物的施工和运营当中,即在人类建筑工程 活动的影响下,初始条件将发生很大的变化,如地基土的压密、结构和性质的改 变、地下水位的上升或下降及新的地质作用的产生等等。由人类建筑工程作用 而引起工程地质和水文地质条件的变化,在工程地质学中用“工程地质作用(现 象)”这一专门的术语来表示它。工程地质
6、作用(现象)势必反过来对建筑物施加 影响,而有些影响则是很不利的。因此,预测工程地质作用(现象)的发展趋势及 可能危害的程度及提出控制和克服其不良影响的有效措施，也是工程地质学的 主要任务之一。研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约关系,以便做到既 能使工程建筑安全、经济、稳定,又能合理开发和保护地质环境,这是工程地质 学的基本任务。而在大规模地改变自然环境的工程中,如何按地质规律办事,有 效地改造地质环境,则是工程地质学将要面临的主要任务。 随着生产的发展和研究的深入,一些新的分支学科也已形成,如：环境工程 地质学、海洋工程地质与地震工程地质等。20年前工程地质界提出了环境保护 及其合理利
7、用,现在已由方向性探讨发展到实质性研究。环境工程地质学开始向 工程地质科学各领域渗透。环境工程地质学的基本观念，即人类工程活动可显 著地影响环境，既可恶化环境，亦能改善环境。人类工程活动作为环境演化的 积极而活动的因素及工程和环境的密切关联性已成为当今研究的重要方向。 地质对建筑物的影响最主要的体现在场地和地基上，任何工程建筑物都是 营造在一定的场地与地基之上，所有工程建设方式、规模和类型都受建筑场地 的工程地质条件所制约。地基的好坏不仅直接影响到建筑物的经济和安危，而 且一旦出事故，处理比较难。如：6月27日5时30分在上海闵行区莲花南路罗阳 路口一在建13层住宅楼连根拔起并倒塌，造成1名工
8、人死亡，无人受伤。 【2】 北京科技大学土木与环境工程学院教授金龙哲表示，楼房倒塌的主因要从 地质方面来考察，倒塌存在三种可能：第一种可能，与地基打的深浅有关， “就 说他这个地下的地质条件就是他的地基是否穿过了松软层” ；第二种可能是，有 其他地下工程在建设，导致楼房倒塌， “地下如果有地铁或者工程的话，你比如 说像矿山，采空后会有一个地表下沉，这种可能性也会有” ；第三种可能是受河 流冲刷的影响， “从力学这个角度来说，不可能说一次都给冲刷掉，地表下沉的 整个过程就是看哪一块应力最集中他就下沉那一块，那么正好他下去的就是背 着河流这块，他先下沉，这种可能性也会有” 。【3】 因此,在设计每
9、一个建筑 物之前, 必须进行场地与地基的岩土工程勘察,充分了解建筑场地与地基的工程 地质条件,论证和评价场地、地基的稳定性和适宜性、不良地质现象、软弱地基 处理与加固等岩土工程的技术决策和实施方案。实践经验证明, 岩土工程勘察 工作做得好,设计、施工就能顺利进行,工程建筑的安全运营就有保证。相反,忽 视建筑场地与地基的岩土工程勘察,都会给工程带来不同程度的影响,轻则修改 设计方案、增加投资、延误工期,重则使建筑物完全不能使用,甚至突然破坏,酿 成灾害。 3 当前国际国内都存在这样一个问题：重大工程建设中出现的灾害性事故,与 工程地质有关的比例越来越大,除与工程地质勘察工作深度不够和质量不高外,
10、 还与设计、施工对工程地质勘察资料认识不足,设计方案、施工措施与地质条件 针对性不强有关。工程实践中,地基基础事故较其他事故多见。不少地区已有不 经勘察而盲目进行地基基础设计和施工而造成工程事故的实例, 如：加拿大特 斯康谷仓的破坏是因为谷仓事先未做勘察，设计盲目进行，采取设计荷载远超 过地基土的承载力，导致谷仓发生地基整体滑动破坏的严重事故。但更常见的 是，贪快图省，勘察不详，结果反而延误建设进度，浪费大量资金, 甚至遗留 后患, 例如某市房地产开发公司号商住楼,于1993年12月竣工交付使用在交付 使用半年后,出现了较大的基础不均匀沉降现象,最大沉降量达200 mm,致使从基 础到屋面产生
11、多处裂缝,造成重大质量事故。1996年3月经有关专家小组论证采 取地基加固,主体加固补强的方案。经有关方面专家的多次鉴定论证,该事故造 成的主要原因有以下几方面:（1）勘察方面；(2)设计方面；(3)环境影响。 人类的工程活动都是在一定的地质环境中进行的,两者之间有密切的关系, 并且是相互影响、相互制约的。工程活动的地质环境,亦称为工程地质条件。地 质环境对工程活动的制约是多方面的,它可以影响工程建筑的工程造价与施工安 全,也可以影响工程建筑的稳定和正常使用。如在开挖高边坡时,忽视地质条件, 可能引起大规模的崩塌或滑坡,不仅增加工程量,延长工期和提高造价,甚至危及 施工安全。又如:在岩溶地区修
12、建水库,如不查明岩溶情况并采取适当措施,轻则 蓄水大量漏失,重则完全不能蓄水,使建筑物不能正常使用。工程活动也会以各 种方式影响地质环境。如房屋引起地基土的压密沉降,桥梁使局部河段冲刷淤积 发生变化。在城市过量抽吸地下水,可能导致大规模的地面沉降,例如,美国内华 达州拉 斯 维 加 斯 城地面沉降灾害。【4】早在1905年就开始抽取地下水供水,进 行地面沉降观测研究已有60多年的历史,自1935年起开展地面沉降观测,至20世 纪90年代地面沉降影响范围已达1030 km2。抽取地下水量超过地下水的补给量, 导致地面逐年下沉。地面沉降及伴生的地裂缝和断层活动一起构成了拉 斯 维 加 斯 城市地区
13、严重的环境工程地质问题,且已形成灾害。其中最突出的是各类地面 建筑物损坏,井管折断,部分给、排水管道和煤气管道切断。尤其是20世纪80年 代至90年代的近10年来建筑物损坏数量显著增加,特别是处于断层和地裂缝带部 位或相邻地段的建筑物损坏更为严重。据统计这10年中直接经济损失达1200万 美元。而且在这些城区,地下水往往受到污染,地下水的污染除人工废弃物的直 接污染外,还包含人类工程活动,如地下水开采、回灌等引起的来自自然环境中 不良作用的污染。在斯里兰卡对研究Kandt地区的深层地下水开采条件下的水化 学特征变化时,发现存在开采层外高矿化水入渗污染的可能性。而大型水库对地 质环境的影响,则往
14、往超出局部场地的范围而波及广大区域。在平原地区可能引 起大面积的沼泽化,在黄土地区可能引起大范围的湿陷,在某些地区还可能产生 诱发地震。 工程地质学的研究对象是复杂的地质体,所以其研究方法应是地质分析法与 力学分析法、工程类比法与实验法等的密切结合。即通常所说的定性分析与定 量分析相结合的综合研究方法。要查明建筑区工程地质条件的形成和发展,以及 它在工程建筑物作用下的发展变化,首先必须以地质学和自然历史的观点分析研 究周围其他自然因素和条件,了解在历史过程中对它的影响和制约程度,这样才 有可能认识它形成的原因和预测其发展趋势和变化。这就是地质分析法,它是工 程地质学基本研究方法,也是进一步定量
15、分析评价的基础。对工程建筑物的设计 4 和运用的要求来说光有定性的论证是不够的,还要求对一些工程地质问题进行定 量预测和评价。在阐明主要工程地质问题形成机制的基础上,建立模型进行计算 和预测,例如地基稳定性分析,地面沉降量计算,地震液化可能性计算等。当地质 条件十分复杂时,还可根据条件类似地区已有资料对研究区的问题进行定量预测,这 就是采用类比法进行评价。采用定量分析方法论证地质问题时都需要采用实验 测试方法,即通过室内或野外现场试验,取得所需要的岩土的物理性质、水理性 质、力学性质数据。通过长期观测地质现象的发展速度也是常用的试验方法。 综合应用上述定性分析和定量分析方法,才能取得可靠的结论
16、,对可能发生的工 程地质问题制定出合理的防治对策。 我国地域辽阔,自然条件复杂,在工程建设中常常遇到各种各样的自然条件 和地质问题,如康藏公路、青藏公路、天山公路等长大干线,三峡工程都是以地 质条件复杂著称于世。为各类工程(公路、矿山、水利水电、工业与民用建筑等)服 务的工程地质,均有其自己的特点。作为土木专业人员,务必重视场地和地基的 勘察工作,对勘察内容和方法有所了解,以便正确地向勘察部门提出勘察任务和 要求。为此,必须具备一定的工程地质的科学知识,并学会分析和使用工程地质 勘察报告,只有这样才能正确处理土木工程建设与自然地质条件的相互关系,才 能正确运用勘察数据和资料进行设计和施工。 本课程是土木工程专业的一门技术基础课,它结合我国自然地质条件和公路、 桥梁与隧道、房屋建筑工程的特点,为学习专业和开展有关问题的科学研究,提 供必要的工程地质学的基础知识；同时,通过一些基本技能的训练,懂得搜集、 分析和运用有关的地质资料,并正确运用勘察数据和资料进行设计和施工,对一 般的土木工程地质问题能进行初步评价和采取处理措施。 参考文献： 【1】课本 【2】 【3】 0628/000542.htm 【4】 p?newsid=1035
