地震工程地質研究
『壹』 工程地質學的研究內容
可概括為4個方面:①研究建設地區和建築場地中岩體、土體的空間分回布規律和工程答地質性質,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。②分析和預測建設地區和建築場地范圍內在自然條件下和工程建築活動中發生和可能發生的各種地質作用和工程地質問題,例如:地震、滑坡、泥石流,以及誘發地震、地基沉陷、人工邊坡和地下洞室圍岩的變形和破壞、開采地下水引起的大面積地面沉降、地下采礦引起的地表塌陷,及其發生的條件與過程、規模和機制,評價它們對工程建設和地質環境造成的危害程度。③研究防治不良地質作用的有效措施。④研究工程地質條件的區域分布特徵和規律,預測其在自然條件下和工程建設活動中的變化和可能發生的地質作用,評價其對工程建設的適宜性。
由於各類工程建築物的結構和作用及其所在空間范圍內的環境不同,所以可能發生和必須研究的地質作用和工程地質問題往往各有側重。據此,工程地質學又常常分為水利水電工程地質學與道路工程地質學、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。
『貳』 重大工程建設的工程地質研究
近幾十年來眾多的大型工程建設項目紛紛上馬興建。在水利水電工程地質研究方面,如1996年第30屆國際地質大會報道的希臘Evinos高壩及29.4km長的引水隧道、土耳其幼發拉底河梯級大壩工程、我國的長江三峽工程、黃河小浪底工程等。三峽工程的前期地質勘察研究工作已開展了40多年,主要集中在壩址(壩區)比較、區域穩定性和地震活動性,水庫工程地質、環境地質及庫岸穩定性,水庫移民遷建工程地質、環境地質問題,水庫誘發地震問題,壩址及建築物工程地質水文地質問題,天然建築材料等6個方面。研究工作涉及地球科學中近10個學科。工程於1994年12月正式開工,1997年11月大江截流成功。在鐵道工程地質特別是深埋長隧道建設方面,據國內外數十個隧道工程實例統計,最長的達19.8km,最大的埋深達2480m。遇到的地質災害問題就有高地溫、高地應力、涌水突泥、地震震害、有害氣體等。採用了工程地質、水文地質、遙感地質、地球物理勘探、構造應力場分析等綜合勘探技術,為隧道建成積累了豐富的經驗。在沿海港口建設方面,如為香港沿岸港口及機場的擴展開展了近海地質調查,取得了大量的地質信息,奠定了建立地質資料庫及編制基礎圖件的基礎,並成功地應用於填海造地、擋海牆、防洪堤、海底斜坡及管道等的設計和建設中。其它如直布羅陀海峽通道工程、法國阿爾卑斯高速公路、荷蘭海岸工程、加拿大達林頓核電站等在工程地質領域的實踐方面都代表了最新的國際水平。
以往重大工程的工程地質研究主要放在前期論證上,如對壩址的勘測、分析、工程地質條件的評價、預測等方面。工程建設過程中的問題是施工部門的事。現在幾乎所有的大型工程建設自始至終甚至建成以後都要求工程地質工作者的參與,從而大大的促進了施工工程地質的發展和工程地質研究領域的拓寬。實踐證明,施工階段可以加深、驗證前期對一些工程地質條件和問題的認識。同時,快速採集、分析施工階段所揭露的大量地質信息,可及時反饋修改設計,指導施工,這種信息化施工可以收到很好的效果。
『叄』 工程地質有哪些常用的研究方法
工程地質研究的主內容有:確定岩土組分、組織結構(微觀結構)、物理、化學與力學性質(特別是強度及應變)及其對建築工程穩定性的影響,進行岩土工程地質分類,提出改良岩土的建築性能的方法;研究由於人類工程活動的影響而破壞的自然環境的平衡,以及自然發生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地質作用對工程建築的危害及其預測、評價和防治措施;研究解決各類工程建築中的地基穩定性,如邊坡、路基、壩基、橋墩、硐室,以及黃土的濕陷、岩石的裂隙的破壞等,制定一套科學的勘察程序、方法和手段,直接為各類工程的設計、施工提供地質依據;研究建築場區地下水運動規律及其對工程建築的影響,制定必要的利用和防護方案;研究區域工程地質條件的特徵,預報人類工程活動對其影響而產生的變化,作出區域穩定性評價,進行工程地質分區和編圖。隨著大規模工程建設的發展,其研究領域日益擴大。除了岩土學和工程動力地質學、專門工程地質學和區域工程地質學外,一些新的分支學科正在逐漸形成,如礦山工程地質學、海洋工程地質學、城市工程地質及環境工程地質學、工程地震學。
1工程地質與岩土工程的區別工程地質是研究與工程建設有關地質問題的科學(張咸恭等著《中國工程地質學》)。工程地質學的應用性很強,各種工程的規劃、設計、施工和運行都要做工程地質研究,才能使工程與地質相互協調,既保證工程的安全可靠、經濟合理、正常運行,又保證地質環境不因工程建設而惡化,造成對工程本身或地質環境的危害。工程地質學研究的內容有:土體工程地質研究、岩體工程地質研究、工程動力地質作用與地質災害的研究、工程地質勘察理論與技術方法的研究、區域工程地質研究、環境工程地質研究等。岩土工程是土木工程中涉及岩石和土的利用、處理或改良的科學技術(國家標准《岩土工程基本術語標准》)。岩土工程的理論基礎主要是工程地質學、岩石力學和土力學;研究內容涉及岩土體作為工程的承載體、作為工程荷載、作為工程材料、作為傳導介質或環境介質等諸多方面;包括岩土工程的勘察、設計、施工、檢測和監測等等。由此可見,工程地質是地質學的一個分支,其本質是一門應用科學;岩土工程是土木工程的一個分支,其本質是一種工程技術。從事工程地質工作的是地質專家(地質師),側重於地質現象、地質成因和演化、地質規律、地質與工程相互作用的研究;從事岩土工程的是工程師,關心的是如何根據工程目標和地質條件,建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設中的岩土技術問題。2工程地質與岩土工程的關系雖然工程地質與岩土工程分屬地質學和土木工程,但關系非常密切,這是不言而喻的。有人說:工程地質是岩土工程的基礎,岩土工程是工程地質的延伸,是有一定道理的。工程地質學的產生源於土木工程的需要,作為土木工程分支的岩土工程,是以傳統的力學理論為基礎發展起來的。但單純的力學計算不能解決實際問題,從一開始就和工程地質結下了不解之緣。與結構工程比較,結構工程面臨的是混凝土、鋼材等人工製造的材料,材質相對均勻,材料和結構都是工程師自己選定或設計的,可控的。計算條件十分明確,因而建立在材料力學、結構力學基礎上的計算是可信的。而岩土材料,無論性能或結構,都是自然形成,都是經過了漫長的地質歷史時期,在多種復雜地質作用下的產物,對其材質和結構,工程師不能任意選用和控制,只能通過勘察查明,而實際上又不可能完全查清。岩土工程師不敢相信單純的計算結果,單純的計算是不可靠的,原因就在於工程地質條件的不確知性和岩土參數的不確定性,不同程度地存在計算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然土力學、岩石力學、計算技術取得了長足進步,並在岩土工程設計中發揮了重要作用,但由於計算假定、計算模式、計算方法、計算參數等與實際之間存在很多不一致,計算結果總是與工程實際有相當大的差別,需要進行綜合判斷。
『肆』 構造體系與地震地質研究階段~年
自1962年《地質力學概論》內部印刷發行開始,亦即1962年廣東新豐江水庫誘發地震,李四光開始地震地質研究,開始實測地應力研究,為起始點,至1998年按照李四光遺囑編寫出版《岩石力學與構造應力場分析》為止,主要為構造體系研究階段(見《地質力學概論》、《李四光年譜》、《天文地質古生物資料摘要(初稿)》部分文字摘錄)。
《地質力學概論》部分文字摘錄
關於產生各種扭動構造型式的應力場中應力活動方式的研究,直到現在,幾乎還沒有開始,今後在這一方面大量開展工作是有必要的。這一方面工作的開展,必須首先著重實地調查研究,確定各種構造型式的存在和它們的構造特徵,然後進行有關應力場的理論分析,同時和模型實驗結合起來,這樣,就有可能全面地解決各種構造型式的起源問題。
最後必須指出,構造應力場中,應力的作用,不一定處處都由顯著的構造形變反映出來。但構造應力場中這樣的應力活動,從地質力學的觀點來看,並不是不重要的。相反的,在彌漫岩石的構造應力場中,應力活動可能在地質構造上渺無蹤跡,而對構成有關地塊的岩石,卻留下了某些物理的特性,或正在產生某些物理的特性。測定這些物理的特性,對解決許多工程地質中的重大問題,往往具有極其重要的意義。用各種物理的方法和精密的儀器來探測岩石中保存下來的或正在出現的這些物理特性,是地質力學今後發展的一個新方向。這個方向指出遼闊的遠景。
七、模型實驗
八、在岩層中不顯示構造跡象的應力作用和現時尚在活動的應力分配情況的探測
各種構造跡象,包括礦物顆粒在三度空間排列方位的規律性,是岩石在構造應力場中應力作用的反映。不難設想,有些岩層和岩體,即使受到了一定的應力作用,它並不在它自身中留下構造的痕跡。但由於各種應力的作用,它的物理性質在不同的方向可能發生變化。例如在某一方向受過壓應力作用的岩塊或地塊,在那一方面它的某些物理性質可能發生了一定的變化。也可以設想,在一個指定的岩塊或地帶中,沿著某一方向,如若有著壓應力或張應力或扭應力正在繼續活動,這種活動也必然在那個岩塊或地帶中,沿著一定的方向在它的物理性質方面繼續發生一定的變化,雖然應力作用的影響還不到造成顯著構造現象的程度。對於這種應力活動,應該可以通過精密的裝置,用各種物理的方法探測出來和記錄下來。這種測驗的工作,顯然需要和新構造運動方式的研究結合起來進行,這是地質力學具有重大實際意義的一個新的方面,是值得予以重視的。
(引自《地質力學概論》[1],1999,地質出版社)
《李四光年譜》中關於地震地質名詞的使用
6月18日,廣東新豐江水庫建成後,連續發生誘發性地震,李四光對地震發展的趨勢及大堤安全問題非常關心和注意,在聽取匯報後指出:該區地震現象與一定方式的斷裂活動有關,也與水庫蓄水以後水的某種作用有關。要注意該區花崗岩塊的構造條件、要結合區域構造體系,對花崗岩塊外部及內部的各項斷裂帶仔細研究。還要注意該區可能與北北東向擠壓帶以及和它密切聯系在一起的各組斷裂帶的活動化有關。
接著,李四光組織力量著手研究測試地應力的活動規律。
(引自《李四光年譜》[11],1999,地質出版社)
《天文地質古生物資料摘要(初稿)》部分文字摘錄
因此,可以斷定,有地殼存在,就有地殼運動,不管運動是在緩和的階段,還是在激烈的階段。地殼運動之所以能克服阻力,不斷進行,必然在地殼中長期存在一種力量推動它,不管這種力量是怎樣來的。為了確定這種力量的大小和它作用的方向,通常是在組成地殼的岩石中,與力量作用方向垂直的剖面上,劃出一個單位面積,在這個單位面積上作用的力量,叫做那裡的主應力。
根據前述有關構造體系排列方位和地殼運動方向的論點以及地殼或其上層遠程逆掩水平移動的事實,不可避免地導致這樣的結論,即地殼運動主要是水平運動。推動這種運動的力量,在岩石具有彈性的范圍內,它是會在一定的過程中逐漸加強,以至於在構造比較脆弱的處所發生破壞,引起震動。這就是地震發生的原因和過程。解決地震預報的主要矛盾,看來就在這里。
這種論斷,畢竟只是論斷,是間接的認識。要落實這個論斷,還必須通過實踐。毛主席教導我們:「如果要直接地認識某種或某些事物,便只有親身參加於變革現實、變革某種或某些事物的實踐的斗爭中,才能觸到那種或那些事物的現象,也只有在親身參加變革現實的實踐的斗爭中,才能暴露那種或那些事物的本質而理解它們。」我們一次又一次,在不同地點,通過解除地應力的辦法,變革了地應力對岩石的作用的現實狀況,不獨直接地識認了地應力的存在和變化,而且證實了主應力,即最大主應力作用的方向,處處都是水平的或接近水平。
全世界每年發生地震約五百萬次,其中百分之九十五以上是淺震,即震源的深度在5公里到20公里上下。一般震源淺、震級大的地震破壞性較大。
從歷史的記錄來看,毀滅性的地震,在地球上構造活動的地帶,斷斷續續地發生;火山爆裂,也在這里或那裡斷斷續續地發生,總起來說,雖然不能與大量基性岩流進出的時代比擬,但有時也達到驚人的程度。如公元79年地中海東部地區龐培和赫爾丘蘭紐姆那樣繁榮的城市,遭到火山噴出熾熱物質和大量岩流殘酷的毀滅。1783年,由冰島的大裂縫冒出的玄武岩流泛濫達349平方公里。1877年,非洲坦噶尼喀地區,由非洲東部大裂縫中,從地球深部冒出大量基性岩流。1883年8月27日早晨,爪哇與蘇門答臘之間的喀拉喀托島,接連四次爆發了驚天動地的爆蚱,爆炸聲音達到4800公里以外,黑煙濃霧般的灰燼,沖入高空達80公里,全島三分之二瞬刻變成微塵,剩下三分之一也不久就崩塌到海中去了,現在只遺下一個4~4.5公里寬的環形火山口,未被海水淹沒。1953年和1959年還有玄武岩流噴出。而且太平洋區及其他地區火山的活動,並沒有停止。這樣看來,我們的時代,不是地殼運動和緩,而是正處於相當強烈的時代。
(引自《天文地質古生物資料摘要(初稿)》[8],1972,科學出版社)
在此期間也是地震地質研究階段,李四光引進和研製地應力測量設備,地應力詞彙也正式廣泛使用,並且成為地質力學新的廣闊的發展研究方向,在工程地質應用上也取得重大進展(見《地震地質》部分文字摘錄)。
《地震地質》部分文字摘錄
……(機械的力量)在那裡不斷加強,直到超過了岩層在那裡的對抗強度,而那股力量的加強,又必然有個積累的過程,問題就在這里。逐漸強化的那股地應力,可以按上述情況積累起來,通過破裂引起地震,也可以由於當地岩層結構軟弱或者沿著已經存在的斷裂,產生相應的蠕動,或者由於當地地塊產生大面積、小幅度的升降或平移,在後兩種情況下,積累的能量,可能逐漸釋放了,那就不一定有有感地震發生。因此,可以說,在地震發生以前,在有關的地應力場中必然有個加強的過程,但應力加強,不一定都是發生地震的前兆,這主要是由當地地質條件來決定的。
地應力加強活動,不僅會引起地震,還幾乎可以肯定地說,在一定的地區范圍內,引起其他許多物理的變化。譬如說,大地電流、電位場、磁場、重力場、地下水位和某些氣體冒出等等異常現象,但反過來說,這些異常現象的產生,並不一定意味著局部地應力場的變化。它們產生的原因太復雜了,當然,也不能排除地應力作用的可能性。
因此,我們認為,地震地質工作是地震工作落到實處的一個必不可少的步驟,在尋找可能發生地震的危險地帶,特別是危險地區的工作中,它應該起先行作用。在茫茫大地上,如果我們對可能發生地震的地帶或地區,完全無所察覺,我們的「以預防為主」的工作和措施,將從何著手?反之,一旦我們獲得了確鑿證據,證明某些地帶或地區,確有發生地震的危險,那就不僅在地理上(空間的意義)起了預報的作用,而且對地震預報觀測台站的部署,也具有一定的指導意義。
總起來看,地震地質工作,也和一般地質構造工作一樣,不能離開在空間調查,即靜態的觀測,而且還要進行構造帶在時間上的變化,即動態的觀測。第二項要求,指出了地震地質工作的特點。
根據上述地震地質工作的一般要求和特點,我們當前的任務概括起來是要回答兩個問題:
第一個問題:
哪裡有活動構造帶?它是怎樣活動的?
第二個問題:
構造帶的活動是怎樣引起地震的?
先就第一個問題,分幾點扼要地回答如下:
1.查明活動構造帶的所在,追索它伸展的方向和范圍。
一個構造帶活動不活動,通過一般地質觀測方法,包括涉及新第四紀地層、A近冰磧物、冰水沉積、沖積層以及古代人居住遺址和墳墓等等現代構造運動所造成的地面形變或裂隙,活動構造帶的存在是可以初步鑒定的,但對地震地質工作的要求來說,用這種方法作出的鑒定,大都不夠肯定,不夠精確,還需要輔以儀表觀測,才能達到要求。(詳下第2條)
對一個構造帶,譬如說一個斷裂帶,在一般地質觀測工作中,大都只限於它大體上展布的范圍,很少嚴格地要求查明一條斷裂帶達到何處,才完全消失,一條斷裂帶兩頭的終點和斷裂帶中發生曲折的地點附近,看來,往往是地震之敵,隱藏在活動構造中的據點……
(引自《地震地質》[3],1973,科學出版社)
『伍』 地震是工程地質條件還是工程地質問題
工程地質條件中的工程動力地質作用吧 一個區域都需要劃分自己的基本烈度
『陸』 工程地質學的研究內容是什麼他們之間有何聯系
工程地質問題主要有區域穩定問題、岩體穩定問題、與地下滲流有關的問題以及與侵蝕淤積有關的工程地質問題等四個方面。
區域穩定問題討論在特定的地質條件中產生的,並影響到廣大區域的工程地質問題,包括活斷層、地震、水庫誘發地震、地震砂土液化和地面沉降。掌握這些問題的規律性,對規劃選場,或者說對地質環境的合理開發與有效保護,具有重要意義。某些自然(物理)地質現象的區域性分布規律,則在以後的有關章節討論。
岩(土)體穩定問題論述斜坡、洞室、地基岩(土)體穩定性的成因發展歷史分析和力學機制分析,主要用於具體場地的穩定性評價,但在開發與保護地質環境中也有意義,特別是斜坡、洞室圍岩(土)體的穩定性。
與地下滲流有關的工程地質問題包括岩溶及岩溶滲漏分析和滲透變形分析兩章。前者以保證水工建築物正常工作為目的,後者主要討論滲流作用下土體的穩定性。
與侵蝕淤積有關的工程地質問題,包括河流侵蝕淤積和海湖邊岸磨蝕堆積規律及人為工程活動對它們的影響兩章,前者對改造河流後者對開發海洋都有重要意義。
岩體結構特徵及其變形破壞機制,是進行區域穩定和岩體穩定分析的基礎理論。決定岩體變形破壞的主導因素是岩石材料的性質、岩體結構特徵、岩體的應力狀態、孔隙裂隙中水和時間因素。岩石材料是工程岩土學討論范圍,所以首先對岩體結構特徵進行地質歷史的、力學的和統計的分析。之後討論岩體應力狀態的總背景,地殼岩體的天然應力狀態。在此基礎上討論岩體變形與破壞,其中包括了岩體變形破壞中的孔隙水壓力效應和時間效應。
『柒』 汶川地震中出現了哪些工程地質問題
汶川抄地震誘發的滑坡、崩塌、不穩定斜坡(震裂山體)和泥石流等主要次生地質災害的主要類型及特徵進行了較系統地分析研究。結果表明,強震誘發滑坡災害發生特點與岩性結構和地形條件有較明顯的關系,在硬岩、軟岩和鬆散堆積物分布區,滑坡的啟動、運動和停積形式有較大的差別,但總體上都具有高速、高動能、強大動力等特徵。強震誘發的崩塌主要包括高位大型崩塌;小規模塊石崩落、拋射;崩塌誘發大規模滑坡3類。強震條件下大多數崩塌都表現出一定的水平拋射特徵。強烈的地震動力使極震區眾多山體大范圍震裂松動,形成了大量震裂山體。這些震裂山體的地表裂縫具體又可細分為斷裂裂縫、震裂裂縫和滑裂裂縫3類。汶川地震形成了巨量泥石流物源,再加上震後泥石流爆發的臨界降雨量大大降低,其啟動和運動方式發生明顯改變,在今後數年內,泥石流將是影響災區恢復重建的最大地質災害隱患,應高度重視,採取切實有效措施加以防範。
『捌』 我國工程地質的研究現狀
我國的工程地質學經過近50年的發展,今天已成為一門研究內涵豐富、理論體系嚴謹,具有中國特色的綜合性學科,並且是國際工程地質界的重要一員。
縱覽中國工程地質學的研究領域,是相當廣闊的。主要的有以下幾方面:
一、岩體工程特性研究和岩體工程地質力學的創立
大量的岩體工程實踐遇到的是地基、邊坡和地下工程圍岩的變形破壞問題,促使工程地質學家與岩石力學家、土木工程師們關注對岩體介質特性的研究,認識到岩體與岩石是既有著本質區別又相互聯系的介質。著名工程地質學家谷德振和他的同事們在一系列岩體工程勘察中,發現岩體的力學性質和行為主要受控於軟弱結構面的展布,包括層面、斷裂面、節理、片理等,使岩體成為非連續、非均質、各向異性的介質。他們首先從地質建造著手,劃分工程地質岩組,運用地質力學理論方法,研究結構面的形成機制和空間分布規律,進而研究岩體結構特性,劃分岩體結構類型。再按不同結構類型和工程建築要求進行岩體力學試驗及測試,最後再根據岩體結構特徵和力學屬性,建立力學模型作數學模擬和穩定性分析。將工程地質學與地質力學、岩石力學有機地結合起來,創立了岩體工程地質力學。它的理論體系、研究思路和方法,在國際上獨樹一幟。
20世紀80年代中期以來,在中國科學院地質研究所設立了工程地質力學開放研究實驗室,吸收國內學者共同協作,開展工程地質前沿課題和生產上需要解決的問題的研究工作,每次學術委員會上都要討論工程地質學發展的趨勢和應制定的科研方向。無形中成為我國工程地質學的研究中心,推動著我國工程地質學的不斷發展。
二、區域工程地質和區域地殼穩定性研究
我國地域遼闊,受地質和自然地理條件制約,區域工程地質條件復雜。因此,區域工程地質研究對國土資源開發利用,工程規劃布置以及地質環境保護等意義重大。早在20世紀50年代末,老一輩工程地質學家劉國昌、張咸恭、姜達權等就開展了此項研究工作,出版專著和編制全國工程地質分區圖。幾十年來,各大河流域、部分省區和西南、西北山區都開展了較系統的區域工程地質和環境地質研究,積累了豐富的資料。經過數年的努力,於1990年首次出版了由任國林主編的1∶400萬《中國工程地質圖及說明書》,並附有全國工程地質分區圖;1992年出版了由段永侯主編1∶600萬《中國環境地質圖系》,圖系以工程地質內容為主。標志著我國區域工程地質環境研究取得了豐碩的成果。
「區域地殼穩定性」的術語是由原蘇聯工程地質學家最早提出的,但未作說明和專門研究。在20世紀50年代末,我國學者谷德振和劉國昌倡導此項研究工作。它的涵意是指岩石圈內正在進行的地質、地球物理作用對地殼表層及工程建築安全的影響,即地殼現代活動對工程安全的影響程度。其研究思路是以地質力學理論為指導,強調以地質構造研究為基礎,以斷裂活動性、現代地應力場和地震活動性為主要研究內容,最終進行區域穩定性分級,分區和評價。在該研究領域,胡海濤等依據李四光的「安全島」思想,指導重大工程場址的選擇,取得了重要成果。例如,二灘水電站和大亞灣核電站的成功選址即是。區域地殼穩定性研究對我國工程地質勘察來說,具有特殊的意義,這也是具有中國特色,且在國際上處於領先地位的研究領域。
三、環境工程地質和地質災害的研究
環境工程地質是現代工程地質學的一個分支,是研究由於人類工程—經濟活動所引起的區域性和危害人類及工程安全的工程地質作用。這些有害的工程地質作用是誘發地震、地面沉降、地面塌陷、土地荒漠化、滑坡、泥石流等,它們常導致地質災害。環境工程地質就是研究這些作用(或問題)產生的機制和條件,進行預測和防治,其目的為了合理利用和保護地質環境。我國正式研究環境工程地質始自20世紀60年代的新豐江水庫誘發地震和上海的地面沉降。80年代初以來,共召開了四次全國性的環境工程地質學術討論會,涉及的內容豐富多采。有些研究成果在國際上處於先進地位。例如,上海地面沉降的防治,區域性滑坡預測模型。1995年出版了第一本由劉傳正著的《環境工程地質學導論》,全面論述了環境工程地質理論體系,基本研究內容以及各類環境工程地質作用研究的內容和方法,展示了環境工程地質的前景。
與環境工程地質相關的地質災害的研究,也主要由工程地質界承擔的。近十多年來,對危及人類和工程安全的各種地質災害,都進行了廣泛而深入的研究。在1989年1月召開的全國地質災害防治工作會議期間,成立了主要由工程地質學家參加的全國地質災害研究會,次年又創辦了《中國地質災害及防治學報》,對地質災害的研究起了促進作用,對地質災害的分類,形成機制、分布規律,預測方法及防治對策與措施等研究成果,及時在學報上開展交流。90年代還編制了中國地質災害類型圖,出版了段永侯等的專著《中國地質災害》。眾多的研究成果及著作,還有具體防治工程的成功,確立了我國在這一領域的國際地位。
四、特殊土結構和工程特性的研究
藉助於測試技術的現代化,我國在特殊土的微觀結構及其工程特性的研究方面也有了長足的發展。所謂特殊土,指的是成分和結構特殊,其工程(地質)性質也特殊的土類。我國幾乎所有的特殊土皆有分布,諸如淤泥土、黃土類土、膨脹土、鹽漬土、紅粘土,多年凍土等,它們的分布都具地域性,因此也可稱之為區域性土。由於特殊的不良工程性質,對當地工程建設以及生命財產的安全意義重大,因而促使學者們開展了這方面的研究。這里需要特別指出的是,張宗祜、高國瑞、黃熙齡、孔德坊、李生林等學者長期以來對黃土類土、膨脹土和淤泥類土所進行的卓有成效的研究成果,有關它們的微結構特徵和分類、物質成分、工程特性及指標,建築穩定性評價以及處理措施等,都進行了深入的研究。
五、工程地質勘察的理論和技術方法
工程地質學為工程建設服務是通過勘察工作來實現的。工程建築與其所在的地質環境之間存在著相互作用和相互制約的矛盾關系,要通過工程地質勘察才能搞清楚。50年來,難以計數的大大小小各類工程建築通過勘察,積累了十分豐富的經驗和教訓。總地說,我國的工程地質勘察經歷了三個歷史階段:第一階段是1966年以前,勘察工作體制由全盤學習蘇聯到自主獨立發展,勘察工作嚴格按規范要求進行,為國家基本建設的一批重大工程項目提供了地質依據。當時在工程選址和場地評價中,著重於工程地質條件的闡明和定性評價為主。第二階段是1966年到1978年,「文革」期間工程地質勘察受到嚴重干擾而很不正常,破壞了基本建設程序,一些大工程搞了邊勘察、邊設計、邊施工的「三邊」方針,盲目簡化勘察程序,有的重大工程實際上搞了一次性勘察,造成嚴重損失。如葛洲壩水利樞紐、焦枝鐵路、第二汽車製造廠等工程即是。第三階段1978年以來,以經濟建設為中心的改革開放年代,形成了較完整的工程地質勘察體制,制定新的勘察規范,與國際接軌,勘察質量大大提高。在土木工程中又引進歐美國家的岩土工程技術體制,兩種技術體制並存。一些重大工程採取國際招標方式,以引進國外先進的勘察技術和資金。工程地質勘察工作進入了一個新的歷史階段。
經過數十年實踐和理論研究,逐漸形成和完善了我國工程地質勘察的理論體系,即「以工程地質條件的研究為基礎,以工程地質問題的分析為核心,以工程地質勘察技術方法為手段,以工程地質評價決策為目的。」這一理論體系在由張咸恭、王思敬和張倬元主編的《中國工程地質學》中得到了充分體現。可以無愧地說,我國的工程地質勘察事業在上述勘察理論體系的指引下取得了巨大成就,令世人囑目。例如,三峽、小浪底、二灘、劉家峽、龍羊峽等一批巨型水利樞紐和水電站工程;大亞灣、秦山核電站;寶成、蘭新、成昆、南昆、大秦、京九等鐵路干線;還有許多新興的城市、礦山等等。所取得的優質勘察成果,保證了工程的順利設計、施工和運行,也得到了國際同行們的贊許。在勘察基礎上,形成了「水利水電工程地質」、「鐵路工程地質」、「礦山工程地質」和「城市及房屋建築工程地質」等專門工程地質系列。
當前,新技術方法在工程地質勘探中被推廣應用,已取得了較好效果。例如,遙感圖像(航衛片)在工程地質測繪填圖中的應用;大口徑鑽進和小口徑金剛石鑽進在水電工程地質勘探中的採用,砂卵石層鑽探與取樣新技術,套鑽和岩芯定向鑽進技術;聲波探測、地質雷達、地球物理層析成像技術(CT)、鑽孔彩色電視錄像及圖像處理系統等物探技術的使用;計算機技術在工程地質勘察中普遍採用,各種專用軟體的開發等。
50年來我國的工程地質教育一直興旺不衰。至今全國有十餘所高等學校設置有培養工程地質專業人才的院系,為國家培養輸送了大批研究生和本科生。此外,在中國科學院地質研究所等多所科研機構專門培養工程地質專業研究生。形成了一支宏大的工程地質專業隊伍。在教學實踐中,編寫出了各具特色的系列工程地質專業教材。高校和科研院所還承擔了一些重大的生產和科研課題,既完成了生產、科研任務,又培養了優秀專業人才。
中國工程地質界與國際工程地質協會的聯系密切,在20世紀80年代初不少同行加入了國際工程地質協會,建立中國國家小組,隨工程地質專業委員會一起活動。中國工程地質界積極參加國際工程地質協會組織的學術活動。自1983年起我國組團參加了歷屆國際工程地質大會,所提交的論文數都位居前列。現任國際工程地質與環境協會主席,是我國工程院院士王思敬教授,他是1998年在荷蘭阿姆斯特丹舉行的第8屆國際工程地質大會上被推選擔任此職的,這是中國工程地質界的驕傲!
『玖』 工程地質的研究內容
工程地質研究的主內容有:確定岩土組分、組織結構(微觀結構)、物理、化學與力學性質(特別是強度及應變)及其對建築工程穩定性的影響,進行岩土工程地質分類,提出改良岩土的建築性能的方法;研究由於人類工程活動的影響而破壞的自然環境的平衡,以及自然發生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地質作用對工程建築的危害及其預測、評價和防治措施;研究解決各類工程建築中的地基穩定性,如邊坡、路基、壩基、橋墩、硐室,以及黃土的濕陷、岩石的裂隙的破壞等,制定一套科學的勘察程序、方法和手段,直接為各類工程的設計、施工提供地質依據;研究建築場區地下水運動規律及其對工程建築的影響,制定必要的利用和防護方案;研究區域工程地質條件的特徵,預報人類工程活動對其影響而產生的變化,作出區域穩定性評價,進行工程地質分區和編圖。隨著大規模工程建設的發展,其研究領域日益擴大。除了岩土學和工程動力地質學、專門工程地質學和區域工程地質學外,一些新的分支學科正在逐漸形成,如礦山工程地質學、海洋工程地質學、城市工程地質及環境工程地質學、工程地震學。
1工程地質與岩土工程的區別工程地質是研究與工程建設有關地質問題的科學(張咸恭等著《中國工程地質學》)。工程地質學的應用性很強,各種工程的規劃、設計、施工和運行都要做工程地質研究,才能使工程與地質相互協調,既保證工程的安全可靠、經濟合理、正常運行,又保證地質環境不因工程建設而惡化,造成對工程本身或地質環境的危害。工程地質學研究的內容有:土體工程地質研究、岩體工程地質研究、工程動力地質作用與地質災害的研究、工程地質勘察理論與技術方法的研究、區域工程地質研究、環境工程地質研究等。岩土工程是土木工程中涉及岩石和土的利用、處理或改良的科學技術(國家標准《岩土工程基本術語標准》)。岩土工程的理論基礎主要是工程地質學、岩石力學和土力學;研究內容涉及岩土體作為工程的承載體、作為工程荷載、作為工程材料、作為傳導介質或環境介質等諸多方面;包括岩土工程的勘察、設計、施工、檢測和監測等等。由此可見,工程地質是地質學的一個分支,其本質是一門應用科學;岩土工程是土木工程的一個分支,其本質是一種工程技術。從事工程地質工作的是地質專家(地質師),側重於地質現象、地質成因和演化、地質規律、地質與工程相互作用的研究;從事岩土工程的是工程師,關心的是如何根據工程目標和地質條件,建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設中的岩土技術問題。
2工程地質與岩土工程的關系雖然工程地質與岩土工程分屬地質學和土木工程,但關系非常密切,這是不言而喻的。有人說:工程地質是岩土工程的基礎,岩土工程是工程地質的延伸,是有一定道理的。工程地質學的產生源於土木工程的需要,作為土木工程分支的岩土工程,是以傳統的力學理論為基礎發展起來的。但單純的力學計算不能解決實際問題,從一開始就和工程地質結下了不解之緣。與結構工程比較,結構工程面臨的是混凝土、鋼材等人工製造的材料,材質相對均勻,材料和結構都是工程師自己選定或設計的,可控的。計算條件十分明確,因而建立在材料力學、結構力學基礎上的計算是可信的。而岩土材料,無論性能或結構,都是自然形成,都是經過了漫長的地質歷史時期,在多種復雜地質作用下的產物,對其材質和結構,工程師不能任意選用和控制,只能通過勘察查明,而實際上又不可能完全查清。岩土工程師不敢相信單純的計算結果,單純的計算是不可靠的,原因就在於工程地質條件的不確知性和岩土參數的不確定性,不同程度地存在計算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然土力學、岩石力學、計算技術取得了長足進步,並在岩土工程設計中發揮了重要作用,但由於計算假定、計算模式、計算方法、計算參數等與實際之間存在很多不一致,計算結果總是與工程實際有相當大的差別,需要進行綜合判斷。