試述工程地質學的發展展望
『壹』 工程地質學的簡介
工程地質學（engineering geology）研究與人類工程建築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或建築場地的工程地質條件，預測和評價可能發生的工程地質問題及對建築物或地質環境的影響，提出防治措施，以保證工程建設的正常進行。
工程地質學產生於地質學的發展和人類工程活動經驗的積累中。17世紀之前，許多國家成功地建成仍享有盛名的偉大建築物，可是人們在建築實踐中對地質環境的考慮，完全依賴於建築者個人的感性認識。17世紀以後，由於產業革命和建設事業的發展，出現並逐漸積累了關於地質環境對建築物影響的文獻資料。第一次世界大戰結束後，整個世界開始了大規模建設時期。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、岩石力學與計算數學中的某些理論和方法，完善和發展了本身的內容和體系。在中國，工程地質學的發展基本上始自50年代。
工程地質學主要研究建設地區和建築場地中的岩體、土體的空間分布規律和工程地質性質，控制這些性質的岩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；制定岩石和土的工程地質分類。由於各類工程建築物的結構、作用、所在空間范圍內的環境不同，所以可能發生的地質作用和工程地質問題也不同。據此，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象空間分布、發展趨向的地質學方法；有測定岩、土體物理、化學特性，測試地應力等的實驗、測試方法；有利用測試數據，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理方法，再現和預測地質作用的發生、發展過程的模擬方法。隨著計算機技術應用的普及和發展，工程地質專家系統也在逐步建立。
『貳』 工程地質學的特點是什麼有哪些具體的學習要求
工程地質學是研究與人類工程建築等活動有關的地質問題的學科。地質學的一個分支。工程地質學的研究目的在於查明建設地區或建築場地的工程地質條件，分析、預測和評價可能存在和發生的工程地質問題及其對建築物和地質環境的影響和危害，提出防治不良地質現象的措施，為保證工程建設的合理規劃以及建築物的正確設計、順利施工和正常使用，提供可靠的地質科學依據。研究方法包括地質學方法、實驗和測試方法、計算方法和模擬方法。地質學方法，即自然歷史分析法，是運用地質學理論查明工程地質條件和地質現象的空間分布，分析研究其產生過程和發展趨勢，進行定性的判斷，它是工程地質研究的基本方法，也是其他研究方法的基礎。實驗和測試方法，包括為測定岩、土體特性參數的實驗、對地應力的量級和方向的測試以及對地質作用隨時間延續而發展的監測。計算方法，包括應用統計數學方法對測試數據進行統計分析，利用理論或經驗公式對已測得的有關數據，進行計算，以定量地評價工程地質問題。模擬方法，可分為物理模擬（也稱工程地質力學模擬）和數值模擬，它們是在通過地質研究深入認識地質原型，查明各種邊界條件，以及通過實驗研究獲得有關參數的基礎上，結合建築物的實際作用，正確地抽象出工程地質模型，利用相似材料或各種數學方法，再現和預測地質作用的發生和發展過程。電子計算機在工程地質學領域中的應用，不僅使過去難以完成的復雜計算成為可能，而且能夠對數據資料自動存儲、檢索和處理，甚至能夠將專家們的智慧存儲在計算機中，以備咨詢和處理疑難問題，即所謂的工程地質專家系統（見數學地質）。
『叄』 工程地質學的發展簡史
工程地質學孕育、萌芽於地質學的發展和人類工程活動經驗的積累中。17世紀以前，許多內國家成功地建成了容至今仍享有盛名的偉大建築物，但人們在建築實踐中對地質環境的考慮，完全依賴於建築者個人的感性認識。17世紀以後，由於產業革命和建設事業的發展，出現並逐漸積累了關於地質環境對建築物影響的文獻資料。第一次世界大戰結束後，整個世界開始了大規模建設時期。1929年，奧地利的K·太沙基出版了世界上第一部《工程地質學》。
1937年蘇聯的Ф·П·薩瓦連斯基的《工程地質學》一書問世。50年代以來，在世界工程建設發展中，工程地質學逐漸吸收了土力學、岩石力學和計算數學中的某些理論和方法，更加完善和發展了本身的內容和體系。在中國，工程地質學的發展基本上始自50年代。谷德振在岩體穩定性問題中提出的結構控制論以及劉國昌在區域工程地質方面，都對工程地質學的發展作出了重要的貢獻。
『肆』 地質工程的地質工程前景
隨著地質工程行業競爭的不斷加劇，大型地質工程企業間並購整合與資本運作日趨頻繁，國內優秀的地質工程生產企業愈來愈重視對行業市場的研究，特別是對企業發展環境和客戶需求趨勢變化的深入研究。正因為如此，一大批國內優秀的地質工程品牌迅速崛起，逐漸成為地質工程行業中的翹楚。
我國開始進入現代工程地質，面臨國內外的一系列嚴峻挑戰：
1、世界工程地質學迅速發展，中國工程地質學必須趕上其發展步伐。
2、中國工程地質學所面臨的人口、資源、環境問題，不但特別嚴重，而且將長期存在。
3、隨著四化建設的發展，工程建設將具有領域多、規模大、速度快、質量和安全要求高、難度大等特點。這將使中國工程地質學面臨一系列嚴重的環境工程地質問題。以上問題僅用目前中國工程地質學的理論、方法和技術是難以解決的。因此，中國工程地質學面臨的任務是多方面的、繁重的，其研究課題是眾多的、高難度的。
現階段中國地質工程具有以下幾個發展趨勢：
一、從廣度和深度拓寬地質工程領域，進一步發展和完善其學科體系；
二、在積極引進吸收和推廣應用世界工程地質學及相關學科先進理論的同時，緊密結合經濟建設實際，大力加強理論研究，不斷提高理論水平；
三、在地質工程理論和應用研究中，以定性研究為基礎，加強定量研究，把定性研究與定量研究有機地結合起來；
四、加強工程地質勘察方法手段和規范規程的研究，努力實現工程地質勘察的標准化和現代化；
五、與有關學科相互滲透和聯合發展，多學科、多專業、多手段綜合研究和聯合攻關，開展國內外科技交流與合作。
『伍』 水文地質學發展概況及展望
水文地質學是一門比較年輕的自然學科，它是人們在不斷利用地下水資源，以及同地下水危害作斗爭的過程中逐步發展起來的。隨著生產的發展，水文地質學在20世紀的20～30年代，才成為一門獨立的學科。
我國是世界上最早利用地下水的國家之一，早在5000多年前就知道鑿井取水。大約在3000多年以前，我國農業已有相當發展，有關利用地下水的記載已很多。先秦的《擊壤歌》中說:「日出而作，日入而息，鑿井而飲，耕田而食。」說明當時已有了鑿井利用地下水的知識。2500多年前，我們的祖先就已經知道利用土壤及植物的各種標志來尋找地下水，並推斷地下水的埋藏深度及水質好壞。在秦代，在四川自貢，人們用竹製工具在堅硬基岩中鑿井深達百餘米取鹵水煮鹽，這是世界上最早的自流井，比法國的自流井利用要早1500年。事實充分說明，我國古代勞動人民在生產實踐中積累了豐富的地下水知識。
在國外，水文地質學首先是在歐洲發展起來的。17世紀，歐洲資本主義興起，新的生產關系有力地促進了生產力的向前發展，18世紀60年代的工業革命，更促進了科學技術的發展，至此，人們通過廣泛的試驗及觀測，有關地下水的形成、運動等理論，與所有自然科學一樣逐步建立起來。直到20世紀初，由於近代自然科學的發展，使水文地質學發展成了一門綜合性學科。
新中國成立以後，隨著國民經濟的恢復和第一個五年計劃的提出，對水文地質工作提出了迫切的要求。如新建和擴建城市的供水，礦山的排水，以及一些水利工程建設中的許多水文地質問題等。為此，我國在新中國成立後的五六年內，迅速地建立了水文地質學科，培養出了新中國第一代水文地質工作者。隨著建設事業的發展，這支隊伍不斷發展壯大。廣大水文地質工作者結合我國各項建設事業開展了地下水的科學研究，如地下水的形成條件，水量評價及水質研究，地下水動態長期觀測工作等。到20世紀60年代初，我國水文地質工作者在地下水形成、地下水運動、地下水化學以及地下熱水等方面的研究都有許多創見，為城市、工礦企業、農業、鐵路等供水，礦山及工程建築等地區的排水，許多水利水電建設，水化學找礦等，提供了水文地質資料，保證了國民經濟各部門的發展。20世紀70年代初，特別加強了山區水文地質工作，開展了對裂隙水及岩溶水的調查研究，廣泛地將地質力學的理論應用到找水工作中來，為山區地下水的普查和勘探做出了貢獻。另外，在全國范圍內進行了不同比例尺的區域水文地質普查工作。1995年以來，實施了西北地區找水特別計劃和西南貧困岩溶山區扶貧找水計劃。2001年和2002年，又分別實施了西部嚴重缺水地區地下水緊急勘察工程和地下水勘察示範工程。「十五」計劃期間，在全國開展了新一輪地下水潛力調查工作，建立了全國主要地下水系統空間資料庫。隨著水資源短缺和環境惡化等問題的出現，自20世紀80年代中期開始，我國開展了地下水資源管理工作。目前，地下水資源管理已從單純水力模型發展到經濟管理模型、地下水與地表水聯合調度管理模型等。
在水文地質研究方法和技術手段方面，20世紀50年代，一些科學技術發達的國家，普遍採用了現代化的手段來研究水文地質問題，先後出現了電網路模擬、數值模擬等計算手段。20世紀60年代，同位素技術開始用於解決某些水文地質問題。隨後，數學地質方法與遙感技術(RS)也開始引入水文地質學。近年來，能夠有效處理大量空間信息的計算機軟體系統———地理信息系統(GIS)，以及全球定位系統(GPS)技術，已逐步廣泛地被應用到水文地質工作中。水文地質的研究手段正在向多樣化、綜合化方向發展，新理論和新技術的應用，會使水文地質研究向信息化、數字化邁進。
綜上所述，水文地質學以1856年達西定律的建立為標志，在150年的時間里得到了迅速發展。關於當代水文地質學的發展趨勢，張人權等人提出以下看法:①核心課題轉移:找水水文地質學→資源水文地質學→生態環境水文地質學。②研究視野擴展:含水層的局部→整個含水層→地下水系統→水文系統→生態環境系統→技術－社會系統。③研究目標改變:由局部性的問題轉向全局性的課題，由當前的問題轉向長期的可持續發展課題，由解決具體生產問題，轉向構建人與自然協調的、良性循環的地下水系統、水文系統、地質環境系統與生態系統。④研究內容擴展:從地下水的水量研究為主，轉向水量與水質的研究並重;從狹義地下水(飽水帶水)的研究，擴大到廣義地下水(含飽水帶與包氣帶水)，乃至地下水圈的研究。⑤研究思路的改變:對現象的規律性為主的研究，已經不能滿足需要，要求從成生角度，加強過程與機理研究的比重。⑥多學科交叉滲透成為主流:傳統意義上純粹的水文地質學正在消亡，地下水科學與其他自然科學以及社會科學交叉滲透，以多學科方式研究與處理問題，正在成為主流。⑦服務方式轉變:水文地質學的服務對象大大擴展，服務方式發生了很大改變，如何使水文地質工作成果轉化為生產力，已經成為一個急需解決的重大課題。
復習思考題
1.水文地質學研究的對象、任務是什麼?
2.水文地質學在國民經濟建設中的作用如何?與水文地質相關專業的學生為什麼應掌握水文地質學的基本理論知識和技能?
3.試說明地下水的功能。
『陸』 工程地質學的未來
人類在跨入21世紀後，將隨著工程設施的興建和對地質環境保護的重視，對工程地質學的期望也更多、更高，工程地質學科面臨新的挑戰和機遇。
一、國際工程地質學發展趨勢
從世界范圍看，工程地質研究繼續由發達國家向發展中國家擴展。發展中國家的各類工程建設將以前所未有的規模和速度發展著，各種不同復雜程度的地質環境將向工程地質學家們提出許多研究課題，也要求工程地質勘察技術手段不斷創新和改進。
可持續發展又是一個影響工程地質學發展的重要概念。工程地質學家要把人類賴以生存的環境的保護（包括地質災害防治在內）作為義不容辭的己任，尤其是重大工程環境影響問題需要切切實實地加以研究和解決。由於岩石圈與水圈、大氣圈、生物圈各層圈之間相互作用影響著，它們又具有全球觀念，所以勢必促使工程地質學家們從全球演化的角度來研究工程地質特徵的多樣性以及各層圈對工程地質條件的影響，進行全球性的工程地質研究和對比。
作為地學分支的工程地質學與工程科學、環境科學以及地球科學的其它分支學科關系密切，所以工程地質學與各相關學科必須更好地交叉和結合，以促進基本理論、分析方法和研究手段等各方面不斷更新和前進，進而使工程地質學的內涵不斷深化，外延不斷擴展。此外，工程地質學必將融入現代數理化、計算機科學、空間科學及材料科學等更多的新鮮知識，以保證在未來的信息世界裡工程地質學的適應性。
二、我國工程地質學未來的任務和發展趨勢
在21世紀的上半葉，根據我國的發展戰略，將大大提高綜合國力，加速四個現代化建設，趕上中等發達國家的水平。為了保持較快的穩步發展速度，在能源、交通、現代城市化建設和礦產資源開發方面將要有更大、更快的發展。同時，為了實施可持續發展戰略，要重視環境保護，加強自然災害的防治。我國的工程地質學將會擔負起新的更為艱巨的任務，面臨更為嚴峻的挑戰。
我國要在今後50年內趕上中等發達國家的水平，開發西部地區是關鍵一環。最近，已吹響了西部大開發的進軍號。西部地區占國土面積的三分之二，自然資源豐富。我國西南以金沙江、雅礱江、瀾滄江、大渡河等西南目標水能資源的開發將提上日程，在規劃的近20座大水電站中，大多具有數百至上千萬千瓦裝機容量，其中有的工程已在興建之中。該地區正處於印度次大陸板塊與歐亞板塊碰撞帶東側擠壓區，劇烈的構造活動世所罕見。工程的興建將會出現區域地殼穩定、山體穩定以及高陡邊坡穩定等一系列前所未見的工程地質問題。遼闊的西北地區土地資源豐富，開發潛力大，但水資源匱乏，成為大開發的瓶頸，所以位於青藏高原的西線南水北調工程勢必要上馬，將要興建一批深埋長大輸水隧洞，它們要穿越大活動構造斷裂帶，高地應力和碎裂岩體導致的圍岩穩定性又是前所未遇的一大工程地質難題。交通工程是西部地區大開發中居於首位的基本建設事業。已有若干條正在規劃設計或興建的連接東西部的鐵路干線，將穿越東部丘陵山地向雲貴高原過渡的地形梯度帶以及秦嶺山地。進藏的青藏和滇藏鐵路則位於高原永凍層和活動構造帶上，工程十分艱巨。它們地形陡峻，構造復雜，內外動力地質作用均十分活躍，工程地質學家也可大展身手。西部地區自然條件復雜，地質和生態環境脆弱，是我國地質災害多發區，災種多、強度大、復發頻繁，往往遭致嚴重後果。地震、滑坡、崩塌、泥石流、土地荒漠化等制約了當地社會經濟的發展，對地質災害的風險評估、預測預報以及防治對策的措施，又給工程地質學家們提出了新的研究課題。可以這樣說，西部大開發戰略的實施將會帶動我國工程地質學的理論水平和勘察技術方法更上一個新的台階。
我國的核電站、高速鐵（公）路、長距離輸油（氣）管道等工程建設，雖起步較晚，但進展迅猛，在21世紀上半葉將要大力發展。核電站主要興建於東部沿海地區，已建成的有大亞灣和秦山兩座。由於核電裝置的特殊性，選址時區域穩定性評價是關鍵的工程地質問題。此外，高放射核廢料地質處置工作又給工程地質學家提出了全新的研究課題。首先在東部地區興建京滬、京廣等高速鐵路干線，縱貫南北，將跨越長江、黃河，有的還要越海，解決其地基、橋基及海底隧道等工程難題已經提上日程。橫貫東西的塔里木—上海輸氣管線工程已經規劃，其投資僅次於三峽工程。線路將通過眾多的大地貌和大地構造單元，工程地質選線也將實施。
為了實施可持續發展戰略，在21世紀要十分重視保護環境和防治自然災害的發生。在此領域內工程地質學家將擔負更多的以前不熟悉的任務。我國城市化進程很快，城市地質工作將更為加強。為了優化城市居民的生活環境，住宅工程、地下和輕軌鐵道、高架道路等各項市政建設以及生活和工業廢物的地質處置工程等有關的工程地質問題，都將需要工程地質學家有更新的思路和技術去解決。
我國工程地質學經歷了半個世紀的發展，已經成為比較成熟的現代地球科學的分支。當前我國工程地質界在創新開拓中思路活躍，年青的工程地質學家正茁壯成長，能在新世紀擔負起工程建設、環境保護和災害防治的重任，發展工程地質學科。
『柒』 工程地質學的發展及地質工程學的形成
地質工程學是工程地質學發展形成的新的分支學科，實際上是工程地質學和土木工程學的邊緣雜交學科。因此在研究地質工程學之前，有必要回顧一下工程地質學的發展。
工程地質學研究已經經歷了三個階段：
第一階段：20世紀60年代以前，以工程地質條件研究和質量評價為主要工作。一方面是對作為工程建築載體、工程建築材料、工程建築結構的地質體質量評價；另一個方面是對作為工程建築環境的地質環境質量評價，這階段的評價主要是定性的。在20世紀60年代末，世界各國大體同時都開始了工程建築中能否出現地質災害，或者說能否出現工程地質災害的成災條件研究，開始了成災預報研究工作。
第二階段：開始於20 世紀60 年代末，以開展地質體穩定性分析為特徵的工程地質災害預測預報研究階段。如谷德振教授在20 世紀60 年代末開始提出地基穩定性、邊坡穩定性、地下洞室穩定性評價研究課題；20 世紀70 年代他進一步提出地基穩定性、邊坡穩定性、地下洞室穩定性、山體穩定性、地殼穩定性評價研究五大課題，開始了工程地質研究的第二階段。當時研究內容主要是穩定性評價。實際上開始了工程地質預報研究工作。
第三階段：20世紀80年代以來出現了許多新技術（實際上60、70年代也零星地在做），「中國岩土錨固工程協會」和中國岩石力學與工程學會下成立了「岩石注漿與錨固工程分會」，大力開展不良地質條件改造。工程地質發展第三階段是以工程地質災害預測預報及地質災害防治、施工地質超前預報和地質體改造等主要課題為特徵的地質工程研究階段，明確地提出了地質監控施工法。地質監控施工法的核心就是超前地質預報和超前地質體改造，而超前地質預報和超前地質體改造正是工程地質工作進入第三階段的重要標志。這樣，今天的工程地質工作已經不僅僅作工程地質條件評價、各類地質工程穩定性評價或工程地質預報，而且還應該研究不良地質條件的改造及地質工程施工問題。今天已經有一些辦法能夠對不良的地質體進行改造，使之適應工程建築的要求。過去解決地質體不穩定的辦法主要是支護，不讓它失穩，這種做法現在看來是不夠的。今天可以進行地質體改造，使之滿足工程建築要求。地質體賦存環境也可以改造，改造後的地質體照樣可以建築工程，這樣工程地質就發展到以工程地質超前預報和地質體改造為核心的地質工程階段。
事物的發展總是經過漸變到突變。人類的認識也是經過漸變到突變產生飛躍。人們對地質工程的認識也是經歷了這樣一個過程。在工程地質學發展的第二階段，工程地質工作者和岩土力學工作者在認識上已經孕育著地質工程的意識，提出地基穩定性、邊坡穩定性和地下洞室穩定性課題就意味著孕育著地質工程的意識。具有工程地質和岩土力學雙學科知識的工作者是這個認識的先覺者。有文字記載的則有1974年Hock E.和Bray J.W.發表了《ROCK SLOPE ENGINEERING》專著，明確地提出了「岩石邊坡工程」概念。首次把岩體邊坡作為工程來研究，他的主要工作也是在地質基礎上對邊坡進行岩體力學研究。Hock E.的岩體邊坡工程概念對工程地質學的發展和地質工程的形成具有很大的推動作用。1976年R.E.Goodman，發表了《METHOD OF GEOLOGICAL ENGINEERING IN DISCONTINUOUS ROCK》專著，首先使用了「地質工程（Geological Engineering）」術語，他提的地質工程方法實際上是岩體力學與工程地質相結合進行工程地質工作的方法。1983年著者在主持「大同煤礦堅硬頂板有控壓裂放頂理論和技術研究」課題中首次提出了岩體結構改造概念。1984年在第二屆全國工程地質大會上提出了岩體改造原理，同時提出了「工程地質、岩體力學和地質工程三位一體」開展工作的學術思想，在中國率先提出了「地質工程」命題。1986～1989年主持了「大秦線軍都山隧道快速施工地質超前預報」課題，並在這項工作中提出了以地質為基礎開展地質預報，其中包括超前預防，實際上深化了地質體改造理論，深化了地質工程概念，明確地提出了地質工程定義是「以地質體為工程結構，以地質體為建築材料，以地質環境為建築環境建築起來的一種特殊工程」。1990年10月著者應葛洲壩水電工程學院的邀請，在宜昌開辦了「工程地質與地質工程」講座，對著者關於地質工程的認識進行了系統的總結，1993年出版了《工程地質與地質工程》專著，這本書是著者對地質工程認識的一次升華，該書對地質工程定義、地質工程特性、工作內容、工作方法進行了系統的論述。1996年出版了《地質工程理論與實踐》一書，系統地論述了地質工程概念、定義、理論和方法，明確地提出了地質工程的基本原理是「地質控制論」，闡述了地質工程理論體系。
從20世紀90年代初開始，中國出現了地質工程公司，地質工程勘察設計院等機構，實際上已經出現了地質工程行業。1997年6月國務院學位委員會和國家教育委員會在聯合頒布的「授予博士、碩士學位和培養研究生的學科、專業目錄」里正式提出了地質工程學，現在地質工程已經不僅是一個行業，而且已經形成為一個學科了。一個學科的形成必須具備三個條件，這就是有特定的研究對象，有獨特的理論，有專門的技術手段。對地質工程學來說，這三者已經具備了。地質工程的研究對象是以地質體為工程結構，以地質體做建築材料，以地質環境作為建築環境的特殊工程建築；地質工程的基本原理是地質控制論；地質工程建築的專門技術：地質超前預報技術和地質體改造技術已經形成了。今天來說，地質工程學已經形成為一門獨立學科是客觀存在的。