工程地質學2016年

緒論1

0.1地質學與工程地質學1

0.2工程地質學的研究對象2

0.3工程地質學的發(fā)展概況3

0.4工程地質學的研究方法4

0.5工程地質在土木工程建設中的作用4

0.6本課程的主要內容及要求5

第1章地球6

1.1地球的外圈層構造6

1.1.1大氣圈6

1.1.2水圈7

1.1.3生物圈8

1.2地球的內圈層構造8

1.2.1地球內部圈層劃分8

1.2.2地球內部圈層的物質組成和物態(tài)9

1.3地球的表面形態(tài)10

1.3.1陸地11

1.3.2海底11

習題12

第2章地質年代與地質作用13

2.1地質年代13

2.1.1地質年代的劃分13

2.1.2確定地質年代的方法15

2.1.3地質年代單位和地質年代表17

2.2地質作用18

2.2.1地質作用的能量來源19

2.2.2內力地質作用20

2.3外力地質作用28

2.3.1風化作用28

2.3.2剝蝕作用29

2.3.3搬運作用29

2.3.4沉積作用31

2.3.5成巖作用32

2.4內外力地質作用的相互關系33

2.4.1地殼上升與剝蝕作用33

2.4.2地殼下降與沉積作用33

2.4.3地殼物質組成的相互轉化33

2.5其他地質作用33

2.5.1風的地質作用33

2.5.2冰川地質作用41

2.5.3巖溶作用50

習題57

第3章礦物與巖石58

3.1元素58

3.1.1元素在地殼中的分布和克拉克值58

3.1.2元素在地殼中的遷移和富集58

3.2礦物59

3.2.1礦物的概念及分類59

3.2.2礦物的形態(tài)與性質60

3.2.3常見礦物及造巖礦物61

3.3巖石65

3.3.1巖漿巖66

3.3.2沉積巖69

3.3.3變質巖75

3.3.4三大巖類的演變78

3.3.5巖石肉眼鑒定的主要特征79

3.3.6各類巖石的劃分及命名原則81

3.4巖石的工程性質83

3.4.1巖石的物理性質及水理性質83

3.4.2巖石的力學性質85

3.4.3影響巖石工程地質性質的因素89

3.4.4巖體的工程地質性質90

習題94

第4章地質構造及其工程影響95

4.1巖層的產(chǎn)狀95

4.1.1巖層的產(chǎn)狀要素95

4.1.2巖層產(chǎn)狀的測定及表示方法95

4.1.3水平巖層、傾斜巖層和直立巖層96

4.2褶皺構造99

4.2.1褶皺和褶皺要素100

4.2.2褶皺的形態(tài)分類102

4.2.3褶皺構造野外觀察104

4.2.4判斷褶皺形成年代的方法104

4.2.5褶皺的工程地質評價105

4.2.6邊坡、隧道和橋基設置與地質構造的關系105

4.3斷裂構造106

4.3.1節(jié)理106

4.3.2斷層110

4.3.3活斷層116

4.4不整合121

4.4.1整合與不整合121

4.4.2不整合的類型121

4.4.3不整合的觀察和研究123

4.5地質圖125

4.5.1地質圖的類型、規(guī)格與符號125

4.5.2地質條件在地質圖上的表示127

4.5.3地質圖的閱讀與分析129

習題130

第5章地下水及其工程影響131

5.1地下水的賦存狀態(tài)131

5.1.1巖土中的空隙131

5.1.2巖石的水理性132

5.1.3巖石中水的類型133

5.2地下水的成因、類型及流動規(guī)律134

5.2.1地下水的成因134

5.2.2地下水的類型135

5.2.3地下水運動的基本規(guī)律141

5.3地下水的物理性質與化學性質142

5.3.1地下水的物理性質142

5.3.2地下水的化學性質144

5.4地下水的地質作用146

5.4.1地下水的破壞作用146

5.4.2地下水的搬運作用146

5.4.3地下水的沉積作用147

5.5地下水造成的工程地質問題148

5.5.1地下水對邊坡工程的影響148

5.5.2地下水對混凝土基礎的腐蝕破壞150

5.5.3地下水對地基土的滲流破壞152

5.5.4地下水位變化的不良影響155

5.5.5巖溶區(qū)修建水庫的措施與防滲處理157

5.5.6巖石中裂隙水對地下工程的不良影響159

習題159

第6章不良地質現(xiàn)象160

6.1崩塌與滑坡160

6.1.1崩塌160

6.1.2滑坡162

6.2泥石流172

6.2.1泥石流的形成條件172

6.2.2泥石流的特征173

6.2.3泥石流的分類173

6.2.4泥石流的工程地質評價176

6.2.5泥石流的防治176

6.3巖溶與土洞177

6.3.1巖溶的形成條件177

6.3.2巖溶的發(fā)育條件179

6.3.3巖溶的分布規(guī)律179

6.3.4巖溶場地的勘察180

6.3.5土洞的形成180

6.3.6巖溶地區(qū)工程地質問題183

6.3.7巖溶區(qū)常用防治措施185

6.4地震186

6.4.1地震的基本知識186

6.4.2地震的成因類型及特點189

6.4.3地震破壞作用189

6.4.4地震工程地質研究190

6.4.5地震導致的區(qū)域性砂土液化193

習題204

第7章特殊土的工程地質特性205

7.1土的工程地質性質205

7.1.1土的粒度成分205

7.1.2土的礦物成分207

7.1.3土的結構和構造207

7.1.4土的物理力學性質209

7.2軟土209

7.2.1軟土的成因及形態(tài)特征210

7.2.2軟土的工程性質212

7.2.3軟土地基勘察及評價213

7.2.4軟土地基設計中常用處理措施214

7.3黃土216

7.3.1黃土成因及分布217

7.3.2黃土的巖性特征219

7.3.3濕陷性黃土地貌與分區(qū)221

7.3.4濕陷性黃土的工程性質223

7.3.5濕陷性黃土地基的地基處理措施228

7.4凍土235

7.4.1凍土的結構與分布235

7.4.2凍土的分類237

7.4.3凍土的力學性質239

7.4.4凍土的工程勘察241

7.4.5建筑物凍害的防治措施241

7.4.6多年凍土地區(qū)特殊地質問題242

7.4.7多年凍土地區(qū)選址原則245

7.5膨脹土245

7.5.1膨脹土的分布、成因及分類245

7.5.2膨脹土的特征和識別247

7.5.3影響膨脹土脹縮變形的因素和脹縮指標248

7.5.4膨脹土的勘察試驗方法和工程評價249

7.5.5膨脹土地基的工程措施250

7.6紅黏土253

7.6.1紅黏土的形成和分布253

7.6.2紅黏土的物理力學特性253

7.6.3紅黏土的勘察和工程評價254

7.6.4紅黏土地基工程處理措施255

7.7鹽漬土257

7.7.1鹽漬土的主要特點257

7.7.2鹽漬土的分布257

7.7.3鹽漬土的成因258

7.7.4鹽漬土的分類259

7.7.5鹽漬土的工程地質特性260

習題261

第8章工程地質勘察262

8.1工程地質勘察的目的、任務和基本方法262

8.1.1工程地質勘察的目的和任務與勘察階段的劃分262

8.1.2工程地質勘察的基本方法263

8.2工程地質調查與測繪265

8.2.1工程地質調查與測繪的范圍、比例尺和精度265

8.2.2工程地質測繪的內容266

8.2.3工程地質測繪方法268

8.3工程地質勘探269

8.3.1工程地質物探269

8.3.2鉆探271

8.3.3坑探272

8.3.4勘探的布置273

8.4工程地質試驗及現(xiàn)場監(jiān)測274

8.4.1野外試驗274

8.4.2現(xiàn)場監(jiān)測278

8.5工程地質勘察資料的整理281

8.5.1巖土參數(shù)的統(tǒng)計281

8.5.2工程地質勘察報告282

習題283

參考文獻285 2100433B

本書主要介紹了地質作用及其相關地質學基礎理論與知識，地質條件及其工程影響，不同土體的工程性質，幾種常見的不良地質現(xiàn)象，工程地質勘察等方面的內容。本書的編寫力圖做到體系結構嚴謹、合理，基本概念清楚、明確，力求知識點間的銜接和融會貫通。

本書可作為土木工程、測繪工程、采礦工程等非地質專業(yè)的高等學校教材，還可供工程地質、水文地質等相關專業(yè)的工程技術人員參考。

工程地質學還要研究工程地質條件的區(qū)域分布特征和規(guī)律，預測其在自然條件下和工程建設活動中的變化，和可能發(fā)生的地質作用，評價其對工程建設的適宜性。由于各類工程建筑物的結構和作用，及其所在空間范圍內的環(huán)境不同，因而可能發(fā)生和必須研究的地質作用和工程地質問題往往各有側重。據(jù)此，工程地質學又常分為水利水電工程地質學、道路工程地質學、采礦工程地質學、海港和海洋工程地質學、城市工程地質學等。2100433B

工程地質學（engineering geology）研究與人類工程建筑等活動有關的地質問題的科學。地質學的一個分支學科。研究目的是查明建設地區(qū)或建筑場地的工程地質條件，預測和評價可能發(fā)生的工程地質問題及對建筑物或地質環(huán)境的影響，提出防治措施，以保證工程建設的正常進行。

工程地質學產(chǎn)生于地質學的發(fā)展和人類工程活動經(jīng)驗的積累中。17世紀之前，許多國家成功地建成仍享有盛名的偉大建筑物，可是人們在建筑實踐中對地質環(huán)境的考慮，完全依賴于建筑者個人的感性認識。17世紀以后，由于產(chǎn)業(yè)革命和建設事業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)并逐漸積累了關于地質環(huán)境對建筑物影響的文獻資料。第一次世界大戰(zhàn)結束后，整個世界開始了大規(guī)模建設時期。1929年，奧地利的太沙基出版了世界上第一部《工程地質學》；1937年蘇聯(lián)的薩瓦連斯基的《工程地質學》一書問世。50年代以來，工程地質學逐漸吸收土力學、巖石力學與計算數(shù)學中的某些理論和方法，完善和發(fā)展了本身的內容和體系。在中國，工程地質學的發(fā)展基本上始自50年代。

工程地質學主要研究建設地區(qū)和建筑場地中的巖體、土體的空間分布規(guī)律和工程地質性質，控制這些性質的巖石和土的成分和結構，以及在自然條件和工程作用下這些性質的變化趨向；制定巖石和土的工程地質分類。由于各類工程建筑物的結構、作用、所在空間范圍內的環(huán)境不同，所以可能發(fā)生的地質作用和工程地質問題也不同。據(jù)此，工程地質學往往分為水利水電工程地質學、道路工程地質學、采礦工程地質學、海港和海洋工程地質學和城市工程地質學等。工程地質學的研究方法有運用地質學理論和方法查明工程地質條件和地質現(xiàn)象空間分布、發(fā)展趨向的地質學方法；有測定巖、土體物理、化學特性，測試地應力等的實驗、測試方法；有利用測試數(shù)據(jù)，定量分析評價工程地質問題的計算方法；有利用相似材料和各種數(shù)理方法，再現(xiàn)和預測地質作用的發(fā)生、發(fā)展過程的模擬方法。隨著計算機技術應用的普及和發(fā)展，工程地質專家系統(tǒng)也在逐步建立。

緒論

一、工程地質學的研究對象 1

二、工程地質學的發(fā)展歷程 2

三、工程地質學的研究內容 4

四、工程地質學的實踐意義 5

重要術語 6

復習思考題 6

第一章 巖石及巖體的工程地質性質

第一節(jié) 主要造巖礦物 9

一、礦物的概念 9

二、礦物的物理性質 9

三、常見礦物 13

第二節(jié) 巖石的分類與特征 15

一、巖石按地質成因分類 15

二、巖石按風化程度分類 30

三、巖石按堅硬程度分類 31

第三節(jié) 巖石的工程地質性質 31

一、巖石的主要物理性質 31

二、巖石的主要力學性質 34

三、影響巖石工程性質的因素 36

第四節(jié) 巖體的工程地質評價 38

一、巖體結構分析 38

二、巖體的工程地質性質 43

三、巖體其他類型劃分 43

重要術語 44

復習思考題 44

第二章 地質構造及其對工程的影響

第一節(jié) 地質年代 45

一、相對地質年代的確定 45

二、地質年代表的建立 47

三、巖石地層單位的概念 49

第二節(jié) 單斜構造 49

第三節(jié) 巖層產(chǎn)狀 50

一、巖層產(chǎn)狀要素 50

二、巖層產(chǎn)狀要素的測定及表示方法 51

第四節(jié) 褶皺構造 53

一、褶曲要素 53

二、褶曲的類型 54

三、褶皺的野外判識方法 55

四、研究褶皺的工程地質意義 56

第五節(jié) 斷裂構造 57

一、節(jié)理 57

二、斷層 58

第六節(jié) 地層的接觸關系 63

一、地層的接觸關系分類 63

二、不整合的工程地質評價 63

重要術語 64

復習思考題 64

第三章 地形地貌

第一節(jié) 構造地貌 65

一、大陸與洋底 65

二、海底的構造地貌 66

三、陸地的構造地貌 67

第二節(jié) 風化作用與坡地重力地貌 69

一、風化作用 69

二、坡地重力地貌 74

第三節(jié) 流水地貌 80

一、溝谷水流形成的地貌組合 80

二、河流的作用 81

三、河流地貌 83

第四節(jié) 喀斯特地貌 87

一、地表喀斯特地貌 87

二、地下喀斯特地貌 90

第五節(jié) 風成地貌及黃土地貌 91

一、風沙流 92

二、風蝕地貌 92

三、風積地貌 94

四、黃土的分布與特性 94

五、黃土地貌的類型 95

第六節(jié) 海岸地貌 95

一、海岸的動力作用 96

二、海蝕作用與海蝕地貌 98

三、堆積海岸與海岸堆積地貌 100

四、生物作用形成的海岸 101

第七節(jié) 地貌調查與制圖 101

一、地貌調查的工作程序 101

二、地貌制圖 103

重要術語 108

復習思考題 108

第四章 土的分類與工程性質

第一節(jié) 土的形成與特征 109

一、土和土體的形成和演變 109

二、土的基本特征 110

三、第四紀地質特征 111

四、土的成因類型與特征 111

第二節(jié) 土的組成與結構、構造 115

一、固相 115

二、液相 119

三、氣相 121

四、土的結構 122

五、土的構造 123

第三節(jié) 土的物理力學性質 124

一、土的物理性質 124

二、指標間的相互關系 127

三、黏性土的水理性質 130

四、土的力學性質 133

五、無黏性土的密實度 137

第四節(jié) 土的工程分類與鑒別 138

一、土的工程分類 138

二、土的野外鑒別 140

第五節(jié) 土的工程地質特征 141

一、礫類土的工程地質特征 142

二、砂類土的工程地質特征 142

三、黏性土的工程地質特性 143

第六節(jié) 特殊土的工程性質 143

一、軟土 143

二、黃土與濕陷性黃土 147

三、紅黏土 151

四、膨脹土 153

五、填土 155

六、鹽漬土 158

七、污染土 159

八、凍土 160

重要術語 161

復習思考題 161

第五章 地下水的工程地質問題

第一節(jié) 地下水概述 163

一、含水層與隔水層 163

二、地下水類型 163

三、泉 168

第二節(jié) 地下水運動的基本規(guī)律 169

一、達西定律 169

二、達西定律的實質及適用范圍 172

第三節(jié) 地下水的物理化學性質 172

一、地下水的物理性質 172

二、地下水的化學成分 173

第四節(jié) 毛細水對建筑工程的影響 174

一、產(chǎn)生毛細壓力 175

二、對土中氣體的分布與流通的影響 175

三、毛細水上升對工程的影響 175

第五節(jié) 重力水對建筑工程的影響 176

一、地下水位變化引起的巖土工程問題 176

二、地下水的滲透破壞作用 180

三、地下水的浮托作用 184

四、承壓水對基坑的作用 184

五、地下水對混凝土的侵蝕作用 185

重要術語 186

復習思考題 186

第六章 區(qū)域穩(wěn)定性分析

第一節(jié) 活斷層 187

一、活斷層概述 187

二、活斷層的特性 187

三、活斷層的鑒別 189

四、工程活斷層的劃分標準 189

五、活斷層對工程的影響與工程安全性對策 190

六、活斷層的工程評價方法 191

第二節(jié) 地震 192

一、地震概述 192

二、我國地震地質的基本特征 197

三、地震效應 198

第三節(jié) 水庫誘發(fā)地震 202

一、概述 202

二、水庫誘發(fā)地震的共同特點 203

三、水庫誘發(fā)地震的誘發(fā)機制 206

四、產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震的地質條件 210

五、水庫誘發(fā)地震工程地質研究的基本原則 211

第四節(jié) 地面沉降與地裂縫 212

一、地面沉降形成條件與危害 212

二、地面沉降的監(jiān)測與防治 213

三、地裂縫 214

重要術語215

復習思考題215

第七章 巖體穩(wěn)定性分析

第一節(jié) 斜坡穩(wěn)定性分析 217

一、斜坡應力分布特征 217

二、斜坡變形與破壞 218

三、斜坡穩(wěn)定性判定 219

第二節(jié) 地基穩(wěn)定性分析 220

第三節(jié) 地下硐室圍巖穩(wěn)定性分析 222

一、硐室圍巖壓力 222

二、圍巖壓力的類型 223

三、硐室圍巖變形與破壞 224

四、硐室圍巖穩(wěn)定性因素分析 225

五、保障硐室圍巖穩(wěn)定性措施 227

重要術語 229

復習思考題 229

第八章 不良地質現(xiàn)象的工程地質問題

第一節(jié) 滑坡與崩塌 232

一、滑坡 232

二、崩塌 240

第二節(jié) 泥石流 242

一、泥石流的形成條件 243

二、泥石流的特征 243

三、泥石流的分類 244

四、泥石流的防治措施 245

五、泥石流流域的工程地質評價 246

第三節(jié) 巖溶與土洞 247

一、巖溶的形成和發(fā)育條件 248

二、巖溶的分布規(guī)律和影響巖溶發(fā)生、發(fā)展的主導因素 248

三、巖溶的類型 249

四、巖溶的防治措施 250

五、巖溶場地的勘察 250

六、土洞的形成 251

七、土洞的處理 252

第四節(jié) 地下硐室的涌突水 252

一、礦坑充水水源分析 252

二、礦坑充水通道分析 254

三、影響礦坑涌水量的因素 256

四、礦坑水害的防治 256

第五節(jié) 不良地質現(xiàn)象對地下工程選址的影響 257

一、地下工程總體位置的選擇 257

二、洞口選擇的工程地質條件 258

三、硐室軸線選擇的工程地質條件 258

第六節(jié) 不良地質現(xiàn)象對道路選線的影響 263

一、地質構造對路基工程的影響 263

二、滑坡地帶選線 264

三、巖堆地帶選線 264

四、泥石流地段選線 265

五、巖溶地帶選線 267

重要術語 267

復習思考題 267

第九章 巖土工程地質勘察

第一節(jié) 工程地質勘察 269

一、概述 269

二、工程地質勘察方法 271

第二節(jié) 城市規(guī)劃與建設工程地質勘察 287

一、城市規(guī)劃與建設的主要工程地質問題 287

二、城市規(guī)劃與建設工程的勘察要點 289

第三節(jié) 工業(yè)及民用建筑工程地質勘察 292

一、主要工程地質問題 292

二、工業(yè)與民用建筑工程的勘察要點 293

第四節(jié) 道路和橋梁工程地質勘察 295

一、道路工程 296

二、道路工程地質勘察要點 298

三、橋梁工程地質問題 299

四、橋梁工程的工程地質勘察要點 300

第五節(jié) 地下工程的工程地質勘察 301

一、地下工程的主要工程地質問題 301

二、地下工程的勘察要點 302

三、地下工程施工階段的勘察要點 303

第六節(jié) 巖土工程地質勘察報告書 303

一、巖土工程地質勘察報告編寫規(guī)范 303

二、報告的編制程序 304

三、報告論述的主要內容 304

四、圖表編制要點 307

重要術語 308

復習思考題 308

參考文獻 309

附錄 311