公路(gōnglù)工程地質主講(zhǔjiǎng)：公路學院梁杰電話七十五頁

1。課程性質

“公路工程地質學”是公路、橋梁、隧道、交通工程等專業的一門必修課，是一門專業基礎課。由于課程本身的性質，教學上大多為闡述性、介紹性、敘述性講授，不同于有嚴謹的理論推導的數理化課程，多為概念、定義，許多問題僅是定性的講述，特別(tèbié)是一些類型的劃分用于不同專業時具有不同的標準。所以在學習方法上，學生應自我調節，主動適應課程特點，學好每一個知識點。共七十五頁

2。教學要求由于本課程內容豐富繁雜，涉及的知識面廣，并具有很強的實踐性，但學時(xuéshí)有限，故只能重點介紹與我們今后學習專業課或工作有關的某些部分，因此希望大家做到：

⑴.上課認真聽講，勤作筆記；

⑵.課后及時消化當天所學內容并應經常復習之；

⑶.在室內實驗課上，應結合理論，辨認礦物和巖石標本，識讀一般的地質圖。（4）.重視一周(yīzhōu)的野外實習。共七十五頁緒論緒論中將介紹下列兩個方面(fāngmiàn)的知識：一.地球的概況(總體特征)二.公路工程地質學共七十五頁一.地球概述1.地球的位置、形狀及大小2.地球的有關特性

1）重力2）地熱3）地磁4)彈塑性3.地球的圈層構造

外圈---大氣圈、水圈、生物圈內圈---地殼、地幔(dìmàn)、地核4.地質作用

共七十五頁1-1地球在宇宙(yǔzhòu)中的位置

1）.宇宙的構成:宇宙(星系團)---星系(數十億)---恒星(1300億)---行星---衛星2）.宇宙的邊界：目前人類能探測到的空間半徑為120億光年(光年---光運行一年的距離），分布有數十億個星系。3）.星系團中有個直徑為10萬光年、由五條旋臂組成的旋轉星系---銀河系，在距銀心約為27000光年的一條(yītiáo)旋臂上分布著太陽系。4）.太陽系直徑為118億公里，中心為太陽，周圍分布著包括地球在內的8大行星、68顆衛星、約10萬個慧星和無數星際物質，地球距太陽為1.496億公里，即一個天文單位。共七十五頁平面圖剖面圖共七十五頁共七十五頁大地水準面

參考扁球體SN

1-

2.地球的形狀和大小

我們通常說的地球形狀指大地水準面（—由平均海平面所構成并延伸通過陸地的封閉曲面(qūmiàn)）所圈閉的形狀-----參考扁球體；地球的真實形狀略呈梨形，南極向內凹進去30m，北極向上凸出約10m；通常我們將其近似為球體。與大地水準面最為接近(jiējìn)的扁球體

赤道半徑ａ＝6378km

極半徑ｂ＝6356km平均半徑r=6371km平均密度R=5.52g／cm2大地水準面的形狀北半球較細長Ｎ+10m南半球較粗短Ｓ－30m6378km6356km+10m-30m共七十五頁兩極(liǎngjí)稍扁，赤道略鼓現代宇宙觀測研究(yánjiū)

——證實地球的真實形狀是不規則球體---扁球體共七十五頁1-3地球(dìqiú)的表面形態

地球表面既不均勻也極不平坦，明顯地分為海洋和大陸兩部分。其中陸地總面積：1.49×108km2，占29.2%；

海洋總面積：3.61×108km2，占70.8%。

大陸平均高出海平面860m，陸地表面也起伏不平(bùpíng)，分布有高山、丘陵、平原、盆地和洼地等，最高的山峰為珠穆朗瑪峰，高于海平面8844.43m，最低為死海-397m---即低于海平面397米（中國最低為吐魯番盆地-156m）

；

海洋中也有大陸邊緣、洋中脊、大洋盆地等，平均深度3729m。最深的海溝為馬里亞納海溝，深11034ｍ，高者在海平面之上（如冰島、亞速爾群島等）。可見地球表面極為不平坦，最高點與最低點兩者高差在19km以上。共七十五頁附：海與洋的區別(qūbié)?

海洋是地球上廣大連續的海水的總稱。海洋的中心主體部分稱為洋。遠離大陸，為深邃而浩瀚的水域，約占海洋總面積的89％，深度通常在3000米以上，鹽度及溫度不受大陸影響，鹽度平均為35‰。洋的水色清，透明度大，有獨特的潮汐系統和強大的洋流系統。其沉積物多為鈣質軟泥、硅質軟泥和紅粘土等海相沉積。

海洋的邊緣附屬部分稱為海。海的面積約占海洋總面積的11％，按所處位置的不同又分為邊緣海、地中海（或稱陸間海）和內陸海。邊緣海位于大陸邊緣，靠近大陸一邊，受大陸影響顯著，而靠大洋一邊受大洋的影響較大。共七十五頁①②③④①亞洲南美洲大洋(dàyáng)州北美洲非洲南極洲歐洲(ōuzhōu)大西洋太平洋印度洋北冰洋七大洲和四大洋(陸地與海洋分布比例）共七十五頁共七十五頁兩億年前現在陸地(lùdì)與海洋隨時間的變化共七十五頁共七十五頁2.地球的主要(zhǔyào)特性地球具有很多特性，這里(zhèlǐ)重點介紹與工程有關的幾個：1）.重力-----起源、意義：2）.地熱-----分層、不均勻、地熱增溫率：3）.地磁-----起源、特點、意義：4）.彈塑性-----意義共七十五頁

2-1.

地球的重力=地球的引力（F）與地球自轉產生的離心慣性力（P）的合力（G）。

地球重力隨緯度變化而變化根據理論計算出各地的正常重力值稱為理論計算值。

重力異常——由于地球各部分的物質組成和地殼構造不同，因而實際測量的重力值往往與理論值不符(bùfú)，稱為重力異常。

正異常——實測重力值大于理論值，一般為金屬礦區，由于物質密度大，對地面物質的引力較大。

負異常——實測重力值小于理論值，一般為石油，乙炔，石膏等非金屬礦區，物質密度小，引力小。

利用重力異常找礦的方法稱為重力探礦法。并且對研究地球的形狀，地殼的物質組成，地殼的構造，地殼運動和地震等都是有很高的價值。地球的重力是許多不良地質作用和災害的動因.如坡體運動、泥石流、地面塌陷、地面沉降等。共七十五頁2-2

.地球的溫度（地熱）：地表不同部位、不同深度地熱不同：

外熱層----（變溫層)受太陽輻射影響其日變化一般為1—1.5m;年變化影響深度達20—30m。

常溫層—在外熱層之下其溫度與當地年平均溫度大致相當，常年不變，其深度一般為20—40m。

增溫層——（內熱層）地溫隨深度增加而逐漸增加，受地球內部熱能影響，深度每增加100米就升高的溫度稱為地溫梯度或地熱增溫率。一般大陸為1—5℃/100m，海底為4—8℃/100m。在20km以內一般為3度。

通過間接測算，越接近(jiējìn)地心地溫的增加趨于緩慢：共七十五頁地內溫度(wēndù)和熱源地內熱源(rèyuán)：地表--140

C;

10km

--3000

C;

33km--

1000

0

C;2900km--44000C;5100km--

57000

C

;

6371km--

60000

C

1）.放射性元素蛻變生熱2）.地球收縮增溫3）.重力分異增熱4）.自轉減速增熱共七十五頁共七十五頁有極晝極夜現象有極晝極夜現象有陽光直射無陽光直射無陽光直射無極晝極夜赤道北回歸線南回歸線北極圈南極圈南寒帶北寒帶北溫帶南溫帶熱帶共七十五頁2-3.地球的磁性指南針為什么能夠指示方向，就是因為地球是有磁性的。在它的周圍形成了一個磁力作用的空間——地磁場。地磁場相當于條形磁鐵也有兩極，位于南半球的叫磁南極（S）和位于北半球的稱為磁北極（N）。現代(xiàndài)自激發電機理論認為：地磁場是由液態金屬的外核繞固態金屬內核運動而產生的。

地磁場的正常值（背景值）——是各地經過校正和清除變化等影響的地磁要素數據。

地磁異常——實地測量的地磁要素數據與正常值不符。

磁法找礦——就是通過地磁測量尋找有磁性異常的礦產。（如磁鐵礦等）古地磁法——地球磁場是在不斷變化的，有日變化，年變化，也有長期的周期變化（磁極倒轉）。通過對巖石中剩余磁性的研究，了解地質歷史上磁場的變化，例如通過對比不同時期的古地磁極的位置(或同一地點不同時期所處的磁緯度)可以幫助了解地殼不同部分的相對位移情況，據古地磁場反轉周期則可確定巖石的形成年代。

共七十五頁共七十五頁地質學基礎(jīchǔ)——張慶輝制作地球磁場共七十五頁地磁極的變化

1）.磁南、北極位置的變化2）.長期緩慢漂移（偏離）

3）.周期性倒轉

現代地磁南北極與地理南北極交角11.5°,并非絕對不變，長期觀測證實，近代地磁極有向西漂移的現象，速度是極其緩慢的。同時大量(dàliàng)的古地磁資料表明，地磁的南北極在地質歷史中一直處在周期性交替之中。我們把與現代兩極極性相同的稱正向期，反之稱為反向期，最近3—4百萬年來有三次大的倒轉0～69萬年

布容正向期

69～243萬年

松山反向期

每次持續時間大約１百萬年

243～332萬年

高斯正向期

共３次倒轉

332萬年以前

吉爾伯反向期共七十五頁2-4

.地球的彈性和塑性彈性的表現

能傳播地震波固體潮（球體形狀一段時期變化，另一段時期恢復原狀）

塑性的表現地球正固體橢球體，長軸與旋轉軸垂直巖層(yáncéng)褶皺、柔皺、蠕變

作用速度快，持續時間短，表現為彈性。

作用速度緩慢，持續時間長，表現為塑性。共七十五頁3.地球(dìqiú)的圈層構造內圈地核地幔(dìmàn)地殼

外圈生物圈水圈大氣圈共七十五頁包括(bāokuò)：大氣圈生物圈水圈3-1.地球(dìqiú)的外部圈層共七十五頁

1）.大氣圈-----是地球最外部的一個圈層。大氣是人類和生物賴以生存必不可少的物質條件，也是使地表保持恒溫和水分的保護層，同時也是促進地表形態變化的重要動力和媒介。覆蓋整個地球的大氣，質量約5300萬億噸，約占地球總質量的百萬分之一。由于地心引力的作用，大氣質量的90%聚集在離地表15km高度以下(yǐxià)的大氣層內。2000km高度以上，大氣極其稀薄，逐漸向星際空間過渡，無明顯上界。共七十五頁共七十五頁（1）.大氣圈的組成(zǔchénɡ)與結構

大氣圈的組成:地球表面的大氣主要由氮（N2）、氧（O2）、氬（Ar）等氣體組成。大氣圈的結構：整個大氣分為對流層、平流層以及高空的中間層、暖層和散逸層：對流層大氣的最底層，它的底界是地面。對流層有三個主要特征：氣溫(qìwēn)隨高度升高而降低；空氣的對流運動顯著；天氣現象復雜多變。平流層從對流層頂以上到50～55km高度為平流層。中間層自平流層頂到80～85km左右為中間層。暖層自中間層頂到800km高空為暖層，又稱熱層。散逸層暖層以上的最高層大氣稱為散逸層，又稱外層。

共七十五頁（2）.大氣(dàqì)的物質組成共七十五頁（3）.大氣的垂直(chuízhí)結構

A.對流層（troposphere）受地球自轉產生的慣性離心力影響，造成赤道較厚為16~18km，兩極較薄為8~12km，平均厚11~13km;并且厚度隨季節而變化，一般夏季較大，冬季較小。占大氣圈總質量的70~75%，集中了大氣中全部水氣和塵埃。大氣降溫(jiàngwēn)率6.5°C/km（熱源來自地面的長波輻射）；強烈對流（風、雪、雨、云等活動）；濕度和溫度分布不均勻；受人類活動影響最顯著。共七十五頁

B.平流層（stratosphere）對流層以上35~55km，占大氣圈總質量的20%；含多層臭氧層，吸收紫外線（臭氧較重，下沉到平流層中），占地球臭氧量的（90%）。臭氧吸收紫外線，使溫度逐漸上升，底部-80°C，頂部（-3~17°C）（熱源來自太陽的短波輻射）；氣流以水平方向運動為主，垂直運動十分緩慢，例如火山塵埃，可以在平流層下部停留多年，使全球氣溫降低；水氣少、塵埃少、透明度高，很少氣象現象發生

C.

中間層（mesosphere）（高空對流層）無臭氧，氣溫隨高度增大而下降(xiàjiàng)，頂部氣溫-83~-113°C；出現空氣的垂直對流，但空氣太稀薄，又無水蒸氣，無風雨.共七十五頁

D.暖層（thermosphere）或電離層（ionosphere）占大氣總質量0.5%，空氣密度在底部只有海平面上的百萬分之一，上升到120km，減少到百億分之一；空氣質點受太陽輻射(tàiyánɡfúshè)和高能宇宙粒子作用，溫度迅速升高（500km達到1200°C），溫差相差很大；氧、氦氣等被分解，處于原子或離子狀態。

E.散逸層（exosphere）(外逸層)

900~3000km，空氣極為稀薄，以氧、氦、氫為主，人造衛星軌道處；氣體質點不斷向宇宙空間擴散，地球上大部分氫氣已經擴散到宇宙空間；地球的外磁圈。共七十五頁（4）.大氣圈的變化趨勢大氣圈成分(chéngfèn)的變化趨勢

CO2，N2O，甲烷（CH4），鹵化碳（包括(bāokuò)CCl3F和CCl2F2）增加較快，SO2含量也有所增加。粉塵含量變化大氣圈結構的變化及其趨勢臭氧層的變化臭氧層的減薄，臭氧洞的形成與擴大氣候變化的趨勢

從十萬至萬年時間尺度看，從自然變化趨勢說，現代間冰期即將結束，新的冰期即將來臨，氣候將會向寒冷方向發展。但如果人類對自身活動引起的溫室效應不加以控制，溫室效應的影響有可能在一定時間內超出自然變冷的幅度，出現一個超間冰期。從百年時間尺度看，從自然變化趨勢來說，21世紀不會出現平均狀況比1900～1950年之間更溫暖的氣候階段。但是，由于人類活動對氣候變化的影響，溫室效應在短期內無法根本抑制。因此綜合考慮自然與人為影響，21世紀將是一個平均狀況比19世紀溫暖，與20世紀相當或略為溫暖的世紀。第十五章共七十五頁2）.水圈(shuǐquān):

海洋水：海洋是水圈的主體，是地球上水的最大源地。全球海洋總面積為3.61×108km2，約占地球表面的71%；海水總體積(tǐjī)約為1.37×109km3，約占地球總水量的96-97%。生物體內的水陸地水：河流；湖泊；沼澤；地下水；冰川。陸地水地球上的水大氣水---氣態水共七十五頁(1).水圈(shuǐquān)的組成

地球上的水以氣態、液態和固態三種形式存在于空中、地表與地下，成為海洋水、河流水、湖泊水、沼澤水、土壤水、地下水、冰川水、大氣水以及存在于動、植物有機體內的生物水。這些水體，通過(tōngguò)水循環組成了一個統一的相互聯系的包圍地球的水圈。在這其中，海水構成水圈的絕大部分，海水量約占地球總水量的96%～97%；其次為分布在極地及陸地上的冰川固態水，約為3x1016m3；而陸地上的河、湖、土壤水、地下水等約為4x1012m3，水體分布很廣，但其所占比重卻很小。共七十五頁(2).水圈(shuǐquān)的結構水圈的水平(shuǐpíng)結構特征

連續性:地球表面任何一個地方都有水的分布，水在地球表層的分布是連續的。不均勻性：水在地表的分布是不均勻的。不均勻性一是表現在水圈的厚度各處不一，二是表現在水圈中各處分布的水量不同。

水圈的垂直結構特征近地面集中分布:水主要集中分布在地面附近，隨著離地面距離的增大水越來越少。垂直分層:水圈在垂直方向上具有一定的分層現象。相態分異:水的相態在垂直方向上的有規律的變化現象。

第六章共七十五頁(3).水圈(shuǐquān)的變化趨勢A.海面(hǎimiàn)的變化

B.水循環與水平衡的變化板塊運動—太平洋縮小、大西洋的擴張—水循環的格局改變—區域水平衡失衡青藏高原的進一步隆升——亞洲中部的干旱化。氣候變暖——世界水平衡發生重大變化全球增溫——冰川融化——海面上升；區域或局部的地殼下降——海面相對上升；地面沉降——海面上升；海水升溫——海水膨脹——海面上升。C.水圈組成與結構的變化

氣態水、液態水比例增大，而固態水比例減小海面的升高將導致地球表面水體分布的重心向較低緯度偏移河流、湖泊、沼澤的分布的區域不均勻性將會進一步增強第十五章共七十五頁3）.生物圈(1).

生命的起源：從無機物到簡單有機物階段；從簡單有機物到復雜有機物階段；從高分子有機物到具有新陳代謝機能(jīnéng)的蛋白體階段。

(2).

生物圈的演化：生物種類由少到多生物圈結構由簡單到復雜；生物分布的空間范圍由小到大

并由海洋向陸地擴展。

共七十五頁(3).生物圈的結構(jiégòu)垂直準正態分布式結構：在垂直方向上，集中分布在某一范圍內（向上大約為10km、向下大約為3km），而向上和向下都逐漸(zhújiàn)減小。水平連續不均勻結構：地球表面任何一個地方都有生物分布，生物在地球表面的分布是連續的。生物圈不是一個很均勻的圈層，生物在地表的分布是不均勻的。多級嵌套結構：多級系統在空間上相互交叉、疊置，并且相互聯系、相互作用的。共七十五頁(4).生物圈的變化趨勢B.生物圈結構(jiégòu)的變化

大氣中的微生物含量增加（大氣濕度(shīdù)增大）；地球表面生物水平分布的不均勻性進一步增大（降水的區域差異變大）；生物分布向中高緯度地區擴展（氣候變暖）；海洋生態系統空間范圍擴大，而陸地生態系統空間范圍縮小（海面上升）一些漁場消失，而另一些漁場則可能擴大或誕生（洋流的改變）。C.生物生產率的變化

一些種類由于氣候的變暖，病蟲害加重，生產率降低；一些種類，尤其是小麥、水稻、大豆等植物，將會由于大氣CO2濃度升高，植物的光合作用增強，植物的生產率將會提高。A.生物圈組成的變化

生物種類的減少人的比重將會進一步變大生物多樣性的保護任務艱巨共七十五頁3-2.地球(dìqiú)的內部圈層---雞蛋共七十五頁§2.1地殼是固體(gùtǐ)地球的外部層圈地殼：密度2.7～2.9g/cm3巖石組成大陸(dàlù)地殼（陸殼）厚度大，35km

大洋地殼（洋殼）厚度小，7～8km

地球的層圈構造地幔：密度3.32～4.64g/cm3由含鐵、鎂的硅酸鹽物質組成，分布在地殼以下到2900km深處古登堡面萊曼面莫霍面巖石圈共七十五頁共七十五頁（1）.地殼(dìqiào)雙層—平均33km.

上層：

硅鋁層（較輕---相當于花崗巖質）,高山(ɡāoshān).高原區厚度大,平原地區厚度小;在大洋地殼中很薄,甚至缺失.

下層：硅鎂層（較重---相當于玄武巖質）普遍存在(連續分布)大陸地殼：大洋地殼：單層—硅鎂層---玄武巖質，平均6km地殼結構大陸地殼：雙層大洋地殼：單層莫霍界面上層：硅鋁層下層：硅鎂層地幔地殼康拉德面可見:不同區域巖石圈的厚度、組成與結構是不同的。洋殼薄,是單層的，陸殼厚,是雙層的。洋殼為玄武質，陸殼為花崗巖質。共七十五頁大陸地殼大洋地殼所占比例面積40%、體積79%、質量63%面積60%、體積21%、質量37%厚度

10—70km、平均33km

5---8Km、平均6km密度

2.7g/cm33.0g/cm3巖石時代各時代都有，最老38億年多為5000萬年內，最老﹤2億年成分沉積巖、巖漿巖、變質巖均有；SiO2含量＞60%；低價鐵和鎂的氧化物百分含量低，分別為3.8與3.1，但鐵的總含量高。幾乎全部由火山巖組成；SiO2＜50%；低價鐵和鎂的氧化物百分含量高，分別為6.2與6.8，但鐵的總含量低。重力異常以負異常為主以正異常為主地質作用及地質構造巖石受到強烈擠壓，形成褶皺、斷裂和由它們構成的高大山脈，區域變質作用較普遍沒有強烈擠壓褶皺形成的大山，海底大山主要為火山作用形成的。沒有區域變質作用。引張大斷裂發育。結構上部為花崗質層（硅鋁層），下部為玄武質層（硅鎂層），最表層有不連續分布的松散沉積物。底部為玄武質層（硅鎂層），上部為松散沉積物層，兩層之間為玄武巖夾已固結的沉積巖透鏡體。共七十五頁（2）.地殼(dìqiào)、地幔和地核范圍厚度（千米）

地殼地表~莫霍界面平均17

地幔地核2900

~

637117

~

2900

主要(zhǔyào)特征1.固態，由各種巖石組成2.各地厚度不一

3.上為硅鋁層，下為硅鎂層1.硅酸鹽類物質，自上而下，鐵鎂的含量逐漸增加2.上部有一軟流層，巖漿的主要發源地1.外核呈液態或熔融狀態，內核為固態,由鐵鎳合金組成。莫霍界面~古登堡面古登堡面~地心

4.平均密度2.7g／cm33.平均密度3.3--5.1g／cm32.平均密度≧10g／cm3共七十五頁4.地質(dìzhì)作用

地質作用：在地質歷史發展的過程中，由自然動力引起的地殼的物質組成、內部結構和地表形態不斷變化的作用。包括:

內力地質作用:

簡稱內力作用，由地球內部的能量（轉動能、重力能和放射元素蛻變產生的熱量）引起的地質作用。主要在地殼內部或上地幔進行。外力地質作用:

簡稱外力作用，是由地球外部的能量（太陽的熱能，太陽和月球(yuèqiú)的引力能、地球的重力能）引起的地質作用。主要在地殼地表附近進行。

共七十五頁4-1.外力作用(wàilìzuòyònɡ)

外力作用方式：風化作用：在溫度、氣體、水、生物等綜合因素的作用下，使得組成地殼表層的巖石發生破碎、分解的一種破壞作用。

剝蝕作用：將巖層風破壞的產物從原地剝離下來的作用。借助河流、大氣降水、地下水、海洋、風等破壞作用。搬運作用：將巖石的風化、剝蝕的產物，被流水、風、冰川(bīngchuān)和生物等介質搬運到其他地方的作用。沉積作用：被搬運的物質，由于搬運介質的搬運能力減弱，搬運介質的物理、化學條件發生變化，或由于生物的作用，從搬運介質中分離出來，形成沉積物的過程。成巖作用：沉積下來的各種松散沉積物，在一定的條件下，由于壓力增大，溫度升高及化學溶液的影響而被壓密、膠結或重結晶等，使之固結稱為堅硬巖石的作用。

外力地質作用總的趨勢是切削地殼表面隆起的部分，填平地殼表面低洼的部分---削高填平，不斷使地殼的面貌發生變化。共七十五頁外力作用(wàilìzuòyònɡ)類型：風化作用地表流水作用(zuòyòng)地下水的作用冰川的作用海洋流水作用風力作用重力作用生物作用凍融作用---等等共七十五頁工程地質作用――人類活動引起的地質(dìzhì)效應主要類型：

1.生產(shēngchǎn)生活

2.采礦活動

3.開采石油

天然氣

4.地下水開采抽取

5.興建各種工程

6.改變大氣運動-----等等共七十五頁4

-2.內力(nèilì)地質作用

主要類型：地殼運動：由于地球內部的某種動力（地質力學認為：地球自轉速度的改變；板塊理論認為地幔軟流層的對流引起）促使地殼某一部分相對運動或物質變異。地殼運動引起海陸的變遷，產生各種地質構造，所以又稱為構造運動。以大致平行于地球表面的水平運動為主。牽引起局部的沿地球半徑方向的升降運動。巖漿活動：地殼內部的巖漿在地殼運動的影響下，向外部壓力減弱的方向上移動，上升侵入地殼或噴出地面，冷卻、凝固稱為巖石的全過程。變質作用：由于地殼的運動，巖漿作用等引起的物理和化學條件發生變化，促使巖石在固體狀態下改變其成分、結構(jiégòu)和構造的作用。地震作用：地殼快速振動的現象，是地殼運動的一種表現形式。

內力作用總的趨勢是形成地殼表層的基本構造形態和地殼表面大型的高低起伏---增大差異。

共七十五頁二、公路工程地質學

（一）地質學（Geology），是研究地球的一門自然科學，是地學(dìxué)的重要組成部分。主要研究固體地球的組成、構造、形成和演化規律等方面。地球科學以整體的地球作為研究對象，包括自地心至地球外層空間十分廣闊的范圍，是由固體地圈、大氣圈、水圈和生物圈（包括人類本身）組成的一個開放的復雜巨系統，稱為地球系統。地球系統內部存在不同圈層（子系統）之間的相互作用，物理、化學(huàxué)和生物三大基本過程之間的相互作用，以及人與地球系統之間的相互作用。因此，地球科學是一個龐大的超級學科體系群，根據實際研究的不同圈層范圍、內容特色和服務目的,傳統上劃分出眾多的一級和二級學科分類體系。共七十五頁地質學的分支(fēnzhī)學科地球物質(wùzhì)組成：礦物學、巖石學、晶體化學表面特征：

地貌學、冰川學、海洋學、黃土地質學、極地科學、巖溶學地質作用：動力地質學、火山學、地震學結構構造：大地構造學、構造地質學、顯微構造學、地球物理學（大地測量學、地磁學、地熱學、地電學）演化歷史：地質歷史學、同位素地質學、第四紀地質學、地層學、古生物學資源：礦床學、寶石學、煤田地質學、石油地質學天體：體地球化學、月巖學、隕石學應用：工程地質學、水文地質學、災害地質學、環境地質學、城市地質學、旅游地質學共七十五頁

（二）工程地質學

1.工程地質學的概念工程地質學(EngineeringGeology):是研究工程建設活動與地質環境相互作用的有關地質問題，為工程建設服務的地質學科。是工程學與地質學交叉形成的一門邊緣學科，它是地質學的分支學科，屬于(shǔyú)應用地質學的范疇。它與不同的工程建設活動相結合或為不同的工程活動服務就形成各種不同的（專門）工程地質學。注意區分：工程地質與巖土工程工程地質與地質工程共七十五頁

地質環境：地殼表層和一定深度的地質條件的綜合。是自然環境的一個重要組成部分，與人類生存和發展有緊密聯系的巖石圈的一部分，這部分積極地與水、氣和生物圈相互作用著。上限為巖石圈表面，下限(xiàxiàn)為人類技術——經濟活動引起的物理場、化學場因素變遷消失的深度。其中與工程建筑活動有關的地質環境因素稱為工程地質條件，一般認為包括下列諸多因素：①.巖土類型及其工程性質②.地質構造③.地形地貌④.水文地質⑤.動力地質作用（外、內、人）⑥.天然建筑材料

注意：工程地質條件是上述各要素的總體，是一個綜合概念；同時也是自然地質歷史的產物，受內外力地質作用的性質和強度及其組合的控制；另外工程地質條件也具有區域性的特性。

共七十五頁

工程地質條件的諸多(zhūduō)因素的相互組合有其特有的規律性。

例如，高山峽谷地帶:

①主要由巖體組成，缺乏土體或土體很薄；②地質結構往往很復雜，多斷層、甚或有活動斷層或發震斷層；③河谷深切，溝谷發育，地勢高聳，斜坡陡峭；④地下水往往屬埋藏較深的基巖裂隙水，富水程度較低但水交替強烈，水質多為低礦化不具侵蝕性的淡水，但如遇有可溶性碳酸鹽巖或大的斷層破碎帶，則往往為強富水帶；⑤崩塌、滑坡、泥石流等外生物理地質現象廣泛發育且規模往往很大，如有碳酸鹽巖則有喀斯特現象發育，若有發震斷層則伴有強烈地震；⑥天然建筑材料以石料、粗骨料豐富，細骨料、土料貧乏為特征。共七十五頁

沖積平原地帶則是另外一番景象:①在距地表一定深度內廣泛分布的是由各種礫、砂、粘性土互層組成的松軟土體，強度低，易于變形，如有淤泥質土則壓縮變形性更大；②地質結構簡單，主要是各類土層的組合關系；③地表開闊、平坦，往往有各種型式（例如內疊或上疊）河流階地或埋藏古河床；④地下水多為埋藏淺的孔隙潛水或層間水，粗砂、礫石層中富水且水質良好，可作為良好的供水水源，但過量抽取會產生地面沉降；⑤除階地斜坡有小型滑坡發育(fāyù)外，崩塌、滑坡、泥石流等外生地質災害不發育(fāyù)，如有埋藏型碳酸鹽巖可伴有地面塌陷，若有隱伏活動斷裂則伴有中強至強烈地震；

⑥天然建筑材料則以土料及細骨料豐富、粗骨料貧乏、缺乏石料為特征。其他如黃土高原、內陸干旱盆地、濱海平原等也各有其特有的工程地質條件組合的規律性。共七十五頁公路工程地質條件分類（分級的）分為復雜、較復雜、簡單(jiǎndān)三種1.符合下列條件之一者，工程地質條件可定為復雜：

1）.地形地貌復雜；

2）.巖土種類多，性質變化(biànhuà)大，基巖頂面變化(biànhuà)劇烈；

3）.特殊性巖土和不良地質劇烈發育；

4）.抗震危險地段；

5）.地下水對工程有顯著影響，水文地質條件復雜。2.符合下列條件之一者，工程地質條件可定為較復雜：

1）.地形地貌較復雜；

2）.巖土種類較多，性質變化較大，基巖面起伏變化較大；

3）.特殊性巖土和不良地質較發育；共七十五頁

4）.抗震不利地段；

5）.地下水對工程有影響，水文地質條件較復雜。

3

.符合下列條件之一者，工程地質條件可定為簡單(jiǎndān)：

1）.地形地貌簡單；

2）.巖土種類單一，性質變化不大，基巖面平緩；

3）.特殊性巖土和不良地質不發育；

4）.抗震有利地段；

5）.地下水對工程無影響，水文地質條件簡單。共七十五頁

工程地質問題：工程建筑活動(huódòng)與建設區內工程地質條件之間所存在的主要矛盾或問題。場地工程地質條件不同(bùtónɡ)、建筑物內容不同(bùtónɡ)，所出現的工程地質問題也各不相同。例如：

1）.房屋工程：地基承載力、沉降、基坑邊坡問題

2）.礦山開采：邊坡穩定性、基坑突水、礦坑穩定……

3）.水利水電工程：滲透變形、水庫滲漏、斜坡穩定性、壩體抗滑穩定性……

4）.公路工程：路橋等地基變形及穩定性、公路邊坡穩定性、隧道圍巖穩定性問題等----巖土體穩定性問題。（工程建設中的巖土體穩定性問題包括：地基穩定性問題；場地穩定性問題；區域穩定性問題三個層次；各層次又包括變形、強度、滲透三個方面）共七十五頁2、工程地質學的研究(yánjiū)內容

1).巖土工程性質的研究研究與工程建筑物有關的巖土體的工程地質性質及其變化規律，即分布規律、成因類型、工程性質（物理性質、水力性質、力學性質）及其變化等。

分支學科：工程巖土學

2).工程動力地質作用的研究研究工程動力地質作用的形成條件、力學機制、規模、空間分布及發展趨勢，對由此引起的工程地質問題進行評價、防治和改造等。

分支學科：工程動力地質學

3).工程地質勘察理論和技術方法的研究研究勘察方法的選擇、工作的布置(bùzhì)原則、工作量的分配，勘察技術、方法理論的改進。規范、手冊為指南。

分支學科：工程地質勘察、巖土工程勘察。共七十五頁

4).區域工程地質研究

研究工程地質條件的區域性分布(fēnbù)規律，為工程規劃、設計、施工等提供地質依據，進行工程地質區劃等。

分支學科：區域工程地質學

5).環境工程地質研究

研究人類工程活動和地質環境之間的聯結模式，科學預測人類活動對地質環境的影響、合理科學地利用地質環境等。

分支學科：環境工程地質學共七十五頁3.工程地質學的主要(zhǔyào)任務：

1）.查明并評價工程建筑地區的工程地質條件，闡明對工程建筑有利的和不利的因素；

2）.論證建筑物所可能遇到的主要工程地質問題、進行定性和定量評價、做出確切結論；

3）.選擇(xuǎnzé)工程地質條件良好的建筑場址、并根據場址的工程地質條件具體情況提出合理的建筑類型、結構形式、規模大小及施工應注意事項的建議；

4）.預測建筑物興建后對地質環境的影響及其發展演化趨勢，提出對地質環境的合理利用和保護的對策和措施；

5）.提供為改善和防治不良地質作用的方案、措施所需的地質依據。共七十五頁簡單的講就是：研究人類工程活動與地質環境（工程地質條件）之間的相互作用，以便正確評價、合理利用、有效改造和完善(wánshàn)保護地質環境。即有以下六項內容：擬定(nǐdìng)措施查明條件論證問題選擇場地預測影響提出建議共七十五頁4.工程地質學研究(yánjiū)方法

1）.定性分析法：

通過工程地質勘察，對影響工程穩定性的主要因素、可能的變形破壞方式及失穩的力學機制進行分析，在此基礎上對已變形地質體的成因及其演化歷史進行分析，綜合給出結論。如自然歷史分析法、工程地質類比法、圖解法、專家系統法、巖體質量評價法等。

2）.定量分析法：

針對某一具體問題。以地質分析為基礎—

建立(jiànlì)地質模型—

數學模型（理論經驗公式等）—

代入有關參數