工程地質學重點知識總結工程地質學重點知識總結工程地質學重點知識總結xxx公司工程地質學重點知識總結文件編號：文件日期：修訂次數：第1.0次更改批準審核制定方案設計，管理制度緒論定義：工程地質學:是一門研究與工程建設有關的地質問題，為工程建設服務的地質學科，它是地質學的分支學科；它是工程科學與地質科學相互交叉、滲透而成的一門邊緣學科。從工程地質角度，工程分三類：1、將工程巖土作為地基利用的工程；2、邊坡巖土作為利用對象的工程；3、地下硐室作為利用對象的工程；研究對象：地殼-【地殼主要由巖石圈組成】地質環境：自然環境的一種，指由巖石圈、水圈和大氣圈組成的環境系統。地質環境是地球演化的產物。地質作用，是指由于受到某種能量(外力、內力）的作用，從而引起地殼組成物質、地殼構造、地表形態等不斷的變化和形成的作用。地質作用的自然力是地質應力。力是能的表現，按照能的來源不同，地質作用可分為外力作用和內力作用．外力地質作用：是因地球外部能產生的，它主要發生在地表或地表附近。外力地質作用幾乎都有重力能參與。外力地質作用使地表形態和地殼巖石組成發生變化。外能，主要有太陽輻射熱、位能、潮汐能和生物能等內力作用：遍及巖石圈甚至整個地球，主要包括:構造運動、巖漿作用，變質作用、地震作用等；這類地質作用主要發生在地下深處，有的可波及到地表。能力來源：主要有地內熱能、重力能、地球旋轉能、化學能和結晶能。基本任務：查明工程地質條件；中心任務：工程地質問題的分析、評價人類的所有工程都建造在地殼表層的一定的地質環境中。人類工程活動會使得自然地質環境發生變化【正反兩方面】研究內容：1、工程巖土的性質2、各種動力作用3、巖土的應力-應變、破壞、力學模型等；4、對原有地質環境的改造5、進行工程地質區劃6、科學預測人類活動對地質環境的影響7、工程地質勘察理論和技術方法的研究研究方法：1、自然歷史分析法—地質學分析；研究地質體、地質現象、自然地質歷史形成演化。地質基礎工作。基本的研究方法。數學力學分析法—定量分析計算、評價針對某一具體問題。地質分析為基礎—地質模型—數學模型（理論經驗公式等）—代入有關參數進行計算。模型與模擬實驗法—仿實體演繹模型實驗：如滲流、斜坡、地基滲透變形、洞室穩定等方面都可以進行。4、工程地質類比法—經驗借鑒、對比基礎是相似性（地質條件與建筑工作方法）：地殼及其物質組成地殼（qiào），是指由巖石組成的固體外殼，地球固體圈層的最外層，巖石圈的重要組成部分，其中大陸地殼厚度較大，平均約為39-41千米。高山、高原地區地殼更厚，最高可達70千米；平原、盆地地殼相對較薄。海洋地殼則遠比大陸地殼薄，厚度只有幾千米。地殼結構【兩層】：上層化學成分以氧、硅、鋁為主，平均化學組成與花崗巖相似，稱為花崗巖層，亦有人稱之為“硅鋁層”。下層富含硅和鎂，平均化學組成與玄武巖相似，稱為玄武巖層，所以有人稱之為“硅鎂層”構成地殼的巖石分為：巖漿巖、沉積巖、變質巖；1巖漿巖也稱火成巖。來自地球內部的熔融物質，在不同地質條件下冷凝固結而成的巖石。2在地表常溫、常壓條件下，由風化物質、火山碎屑、有機物及少量宇宙物質經搬運、沉積和成巖作用形成的層狀巖石。沉積巖有兩個突出特征：一是具有層次，稱為層理構造。層與層的界面叫層面，通常下面的巖層比上面的巖層年齡古老。二是許多沉積巖中有“石質化”的古代生物的遺體或生存、活動的痕跡-----化石，它是判定地質年齡和研究古地理環境的珍貴資料，被稱作是紀錄地球歷史的“書頁”和“文字”。3原有巖石經變質作用而形成的巖石。礦物是化學元素通過地質作用等過程發生運移﹑聚集而形成。其化學成分一定并可用化學式表達。所謂自然產出是指地球中的礦物都是由地質作用形成的。它是組成巖石和礦石的基本單元。實驗室已經能夠制造出某些礦物晶體（但制造出來的不屬于礦物），如人工水晶、人工鉆石等。人們根據物理性質來識別礦物，如1顏色﹑2光澤【光學性質】﹑3硬度﹑4解理﹑5比重和6磁性、導電性、密度等都是礦物肉眼鑒定的重要標志。【元素-礦物-巖石-地殼-巖石圈-地質環境】地球上現有的一切工程都是修建在地殼表層，巖石是組成地殼的主要物質。地質環境又影響工程建筑物安全、造價；地層與構造巖層：由同一巖性組成的層狀巖石，覆蓋在原始地殼上的層層疊疊叫巖層。地質學上叫做地層。構造：地層在遭受各種應力作用后所留下的變形和破壞痕跡【變形的叫褶皺，破壞的叫斷裂】。巖層產狀（即巖層的產出狀態，巖層在地殼中空間方位）。除水平巖層成水平狀態產出外，一切傾斜巖層的產狀均以其走向、傾向和傾角表示，稱為巖層產狀三要素。巖層面與水平面的交線或巖層面上的水平線即該巖層的走向線，其兩端所指的方向為巖層的走向。地質時代：可分為太古代、元古代、古生代、中生代和新生代5個時期。巖層在形成時，一般是水平的。巖層在構造運動作用下，因受力而發生彎曲，一個彎曲稱褶曲，如果發生的是一系列波狀的彎曲變形，就叫褶皺。褶皺是地殼上一種常見的地質構造。褶皺面向上彎曲的稱為背斜；褶皺面向下彎曲的稱為向斜。向斜是良好的儲水構造。向斜處適合建水庫。因為向斜巖層向下彎曲，受力集中于中心。所以，同一平面上各點受力不均勻，不宜修建鐵路、隧道等工程。由于背斜巖層向上拱起，且油、氣的密度比水小，所以背斜常是良好的儲油、氣構造。背斜因巖體向上拱起，有支撐作用，且不易滲水。所以適合在下方挖隧道。背斜巖層的走向呈天然拱形，結構穩定，且不易儲存地下水，便于施工。節理:斷裂構造的一類，指巖石裂開而裂面兩側無明顯相對位移者（與有明顯位移的斷層相對）。斷層是巖層或巖體順破裂面發生明顯位移的構造，斷層在地殼中廣泛發育，是地殼的最重要構造之一。在地貌上，大的斷層常常形成裂谷和陡崖，如著名的東非大裂谷、中國華山北坡大斷崖。①上盤相對下降、下盤相對上升的叫正斷層。②上盤相對上升、下盤相對下降的叫逆斷層。褶皺--向斜和背斜；斷裂--節理和斷層。地層是組成工程地質環境的基本材料。構造使得工程地質條件復雜化。了解一個地區的工程地質環境的首要任務是分析和研究該地區的地層和構造。地層、構造的產狀對工程地質環境的穩定性至關重要。實際中對一個地區的構造的了解十分困難。地層和構造的產狀要通過大量的實際測量數據分析。：第四紀沉積物第四紀：它以人類的出現為開始，其下限年代多采用距今260萬年。沉積環境：巖石在沉積和成巖過程中所處的自然地理條件、氣候狀況、生物發育狀況、沉積介質的物理的化學性質和地球化學條件。一般可分大陸環境、海陸混合環境和海洋環境三大類：土體的工程地質特征土是由固、液、氣體多相組成的體系。固相是土的主要成分，稱為土的骨架。巖石的三種風化：物理風化、化學風化、生物風化。土的工程地質特征是由土的顆粒成分、礦物成分、土顆粒形狀、表面特征、密實程度、含水量等因素共同決定。不同年代形成的土的工程性質差別很大、粘性土和無粘性土的工程性質差別巨大，實際中應區別對待。實際工程中，土作為地基和環境、建筑材料使用，都會引起土的變形甚至破壞。土的物理性質指標：土粒比重、密度、重度、含水量、飽和度、孔隙比。土的力學性質是指土的變形和強度特性。土的壓縮性是指土受壓時體積壓縮變小的性質。一般認為，這主要是由于土中孔隙體積被壓縮而引起的。土的強度：土體抵抗外力時保持自身不被破壞所能承受的極限應力。剪切變形：在一對大小相等、方向相反、作用線相距很近的外力作用下，使得桿件發生相對錯動的變形現象，簡稱剪切。塑性變形是物質-包括流體及固體在一定的條件下，在外力的作用下產生形變，當施加的外力撤除或消失后該物體不能恢復原狀的一種物理現象。材料的破壞分塑性破壞和脆性破壞兩種。塑性破壞：加載后有較大變形，因此破壞前有預兆，斷裂時斷口呈纖維狀，色澤發暗。塑性破壞的特點是事先有明顯的變形和裂縫預兆，可以及時采取措施予以補救，危險性相對于脆性破壞稍小。脆性破壞：加載后，無明顯變形，因此破壞前無預兆，斷裂時斷口平齊，呈有光澤的晶粒狀。脆性破壞危險性大。：巖體的工程特性巖石：為礦物的集合體，是組成地殼的主要物質。巖體：巖石是組成巖體的基本單元，一定數量的巖石組成巖體，且巖體無特定的自然邊界，并且是由處于一定地質環境中的各種巖性和結構特征巖石所組成的集合體，也可以看成是由結構面所包圍的結構體和結構面共同組成的。巖體是在內部的聯結力較弱的層理、片理和節理、斷層等切割下，具有明顯的不連續性。這是巖體的重要特點，使巖體結構的力學效應減弱和消失。使巖體強度遠遠低于巖石強度，巖體變形遠遠大于巖石本身，巖體的滲透性遠遠大于巖石的滲透性。【巖體是結構體和結構面的綜合體】巖體內形成各種不同的地質界面。如層理、層面、斷層、節理等，統稱結構面【分為原生、次生、構造結構面】。巖石和巖體是兩個不同的概念；兩者的工程特性有很大的差異；巖體工程特性與結構面開度、表面粗糙程度；起伏度、充填情況、產狀等各種因素有關；巖體的強度與其所處的地質環境關系密切。巖體的變形和破壞是非常復雜的過程，目前對該問題還有爭議。每一種強度理論都有其特定的適用條件。第六章-地下水地下水的物理性質：溫度、顏色、透明度、氣味、味道、導電性、放射性等；地下水中分布最廣的：是鉀、鈉、鎂、鈣、氯、硫酸根和碳酸氫根7種離子。地下水中含有多種元素的離子、分子和化合物。按含水層性質分類，可分為孔隙水、裂隙水、巖溶水。按礦化程度不同，可分為淡水、微咸水、咸水、鹽水、鹵水。按埋藏條件不同，可分為上層滯水、潛水、承壓水。地下水在巖空隙中的運動叫滲流。滲流范圍叫滲流場。地表水運動叫水流；滲流場中水的運動特點：水質點的運動速度和方向不斷變化；地下水的運動要素（水位、流速、流向等）常常不是空間的連續函數。【人們采用平均化（概化）的方法來研究地下水宏觀的運動規律。即用一種假想的水流來代替實際上很復雜的滲流，】一般認為，松散巖層孔隙水的運動都符合達西定律。地下水對土木工程的不良影響：一、地基沉降；二、流砂【流砂是土體的一種現象，通常細顆粒、顆粒均勻、松散、飽和的非粘性土容易發生這個現象。】流砂現象：當水流在水位差的作用下對土顆粒產生向上壓力時，動水壓力不但使土粒受到了水的浮力，而且還使土粒受到向上推動的壓力。如果動水壓力等于或大于土的浸水浮重度，則土粒失去自重，處于懸浮狀態，土的抗剪強度等于零，土粒能隨著滲流的水一起流動，這種現象稱為“流砂現象”。流砂——土體流動——地表塌陷或建筑物的地基破壞。潛蝕【機械潛蝕：土粒在地下水的動水力作用下受到沖刷，將細粒土沖走，使土的結構破壞，形成洞穴的作用，形成管涌。化學潛蝕：在地下水和一氧化碳等作用下，能使巖石中的長石、云母等礦物變為高嶺石、絹云母和其他粘土礦物。】由人類工程活動所引起的這種現象叫管涌。地下水的浮托作用【建筑物基礎底面位于地下水位以下時，地下水對基礎底面產生靜水壓力，即浮托力。】基坑突涌【建筑基坑存在承壓水時，當開挖基坑減少了基坑底部隔水層的厚度，當隔水層較薄時承壓水的水頭壓力沖破基坑底部的現象。其后果是基坑沖毀，地基破壞】地下水對鋼筋混凝土的腐蝕；【結晶類腐蝕、分解類、結晶分解復合類腐蝕】潛水：地表以下，第一個穩定隔水層以上具有自由水面的地下水。地下水的運動路線是復雜的，運動速度緩慢。承壓水是充滿兩個隔水層之間的含水層中的地下水，承受一定的壓力。向斜盆地是形成承壓水的有利地質構造；滲透變形：巖土體在地下水滲透力（動水壓力）的作用下，部分顆粒或整體發生移動，引起巖土體的變形和破壞的作用和現象。表現為鼓脹、浮動、斷裂、泉眼、沙浮、土體翻動等。滲透水流作用于巖土上的力稱為滲透水壓或動水壓力，只要有滲流存在就存在這種壓力，當此力達到一定大小時，巖土中的某顆粒就會被滲透水流攜帶和搬運，從而引起沿巖土的結構變松，強度降低，甚至整體發生破壞。第7章：常見地質災害地質災害，是指在自然或者人為因素的作用下形成的，對人類生命財產、環境造成破壞和損失的地質作用（現象）。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、水土流失、土地沙漠化及沼澤化、土壤鹽堿化，以及地震、火山、地熱害等。分類：1內生地質災害【地震、火山噴發】2外生地質災害3人類活動誘發地質災害1崩塌（崩落、垮塌或塌方）是較陡斜坡上的巖土體在重力作用下突然脫離母體崩落、滾動、堆積在坡腳（或溝谷）的地質現象。崩塌發生前一般會有這樣的前兆：1.崩塌體后部出現裂縫；2.崩塌體前緣掉塊、土體滾落、小崩小塌不斷發生；3.坡面出現新的破裂變形、甚至小面積土石剝落；4.巖質崩塌體偶爾發生撕裂摩擦錯碎聲。2滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現象。俗稱“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。3泥石流是指在山區或者其他溝谷深壑，地形險峻的地區，因為暴雨、暴雪或其他自然災害引發的山體滑坡并攜帶4有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物質容量大和破壞力強等特點。凡是以地下水為主，地表水為輔，以化學過程（溶解與沉淀）為主、機械過程（流水侵蝕和沉積，重力崩塌和堆積）為輔的對可溶性巖石的破壞和改造作用都叫巖溶作用。5地震又稱地動、地振動，是地殼快速釋放能量過程中造成振動，期間會產生地震波的一種自然現象。地球上板塊與板塊之間相互擠壓碰撞，造成板塊邊沿及板塊內部產生錯動和破裂，是引起地面震動（即地震）的主要原因。：工程地質環境工程巖土的穩定性涉及1強度穩定性、2變形（剛度）穩定性3、整體穩定性4、環境安全性三個方面的要求。工程的穩定性包括工程結構自身的穩定性和工程巖土的穩定性兩個方面。前者屬于結構工程的研究范圍，后者則屬于工程地質的研究范圍，工程巖土的穩定性可以分為地基穩定性、邊坡穩定性和洞室穩定性三種類型。該三類工程穩定性問題各具特點。保證地基穩定性所需解決的主要是地基巖土的承載力問題，保證邊坡穩定性所需解決的主要是邊坡巖土的重力穩定性問題，而保證洞室穩定性所需解決的則是整個洞室周圍由于開挖引起的應力影響區內的巖土垮塌問題。影響工程穩定性的工程地質環境因素：包括巖土的物理力學性質、地質結構、地應力、地下水、地質構造、氣候、區域穩定性和人類活動情況等。巖土的物理力學性質直接決定了工程巖土的應力—應變和強度特征地質構造對工程穩定性的影響主要表現在兩個方面：一是軟弱土層對土體變形和強度的控制作用，二是結構面對巖體破壞模式和破壞面的控制作用。地殼內在天然狀態條件下所具有的應力，稱為地應力。地應力可以分為自重應力和構造應力兩種類型。工程地質環境的