工程地质勘察国内外研究

① 工程地质有哪些常用的研究方法

工程地质研究的主内容有：确定岩土组分、组织结构（微观结构）、物理、化学与力学性质（特别是强度及应变）及其对建筑工程稳定性的影响，进行岩土工程地质分类，提出改良岩土的建筑性能的方法；研究由于人类工程活动的影响而破坏的自然环境的平衡，以及自然发生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地质作用对工程建筑的危害及其预测、评价和防治措施；研究解决各类工程建筑中的地基稳定性，如边坡、路基、坝基、桥墩、硐室，以及黄土的湿陷、岩石的裂隙的破坏等，制定一套科学的勘察程序、方法和手段，直接为各类工程的设计、施工提供地质依据；研究建筑场区地下水运动规律及其对工程建筑的影响，制定必要的利用和防护方案；研究区域工程地质条件的特征，预报人类工程活动对其影响而产生的变化，作出区域稳定性评价，进行工程地质分区和编图。随着大规模工程建设的发展，其研究领域日益扩大。除了岩土学和工程动力地质学、专门工程地质学和区域工程地质学外，一些新的分支学科正在逐渐形成，如矿山工程地质学、海洋工程地质学、城市工程地质及环境工程地质学、工程地震学。

1工程地质与岩土工程的区别工程地质是研究与工程建设有关地质问题的科学(张咸恭等著《中国工程地质学》)。工程地质学的应用性很强,各种工程的规划、设计、施工和运行都要做工程地质研究,才能使工程与地质相互协调,既保证工程的安全可靠、经济合理、正常运行,又保证地质环境不因工程建设而恶化,造成对工程本身或地质环境的危害。工程地质学研究的内容有:土体工程地质研究、岩体工程地质研究、工程动力地质作用与地质灾害的研究、工程地质勘察理论与技术方法的研究、区域工程地质研究、环境工程地质研究等。岩土工程是土木工程中涉及岩石和土的利用、处理或改良的科学技术(国家标准《岩土工程基本术语标准》)。岩土工程的理论基础主要是工程地质学、岩石力学和土力学;研究内容涉及岩土体作为工程的承载体、作为工程荷载、作为工程材料、作为传导介质或环境介质等诸多方面;包括岩土工程的勘察、设计、施工、检测和监测等等。由此可见,工程地质是地质学的一个分支,其本质是一门应用科学;岩土工程是土木工程的一个分支,其本质是一种工程技术。从事工程地质工作的是地质专家(地质师),侧重于地质现象、地质成因和演化、地质规律、地质与工程相互作用的研究;从事岩土工程的是工程师,关心的是如何根据工程目标和地质条件,建造满足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解决工程建设中的岩土技术问题。2工程地质与岩土工程的关系虽然工程地质与岩土工程分属地质学和土木工程,但关系非常密切,这是不言而喻的。有人说:工程地质是岩土工程的基础,岩土工程是工程地质的延伸,是有一定道理的。工程地质学的产生源于土木工程的需要,作为土木工程分支的岩土工程,是以传统的力学理论为基础发展起来的。但单纯的力学计算不能解决实际问题,从一开始就和工程地质结下了不解之缘。与结构工程比较,结构工程面临的是混凝土、钢材等人工制造的材料,材质相对均匀,材料和结构都是工程师自己选定或设计的,可控的。计算条件十分明确,因而建立在材料力学、结构力学基础上的计算是可信的。而岩土材料,无论性能或结构,都是自然形成,都是经过了漫长的地质历史时期,在多种复杂地质作用下的产物,对其材质和结构,工程师不能任意选用和控制,只能通过勘察查明,而实际上又不可能完全查清。岩土工程师不敢相信单纯的计算结果,单纯的计算是不可靠的,原因就在于工程地质条件的不确知性和岩土参数的不确定性,不同程度地存在计算条件的模糊性和信息的不完全性。因而虽然土力学、岩石力学、计算技术取得了长足进步,并在岩土工程设计中发挥了重要作用,但由于计算假定、计算模式、计算方法、计算参数等与实际之间存在很多不一致,计算结果总是与工程实际有相当大的差别,需要进行综合判断。

② 　我国工程地质的研究现状

我国的工程地质学经过近50年的发展，今天已成为一门研究内涵丰富、理论体系严谨，具有中国特色的综合性学科，并且是国际工程地质界的重要一员。

纵览中国工程地质学的研究领域，是相当广阔的。主要的有以下几方面：

一、岩体工程特性研究和岩体工程地质力学的创立

大量的岩体工程实践遇到的是地基、边坡和地下工程围岩的变形破坏问题，促使工程地质学家与岩石力学家、土木工程师们关注对岩体介质特性的研究，认识到岩体与岩石是既有着本质区别又相互联系的介质。著名工程地质学家谷德振和他的同事们在一系列岩体工程勘察中，发现岩体的力学性质和行为主要受控于软弱结构面的展布，包括层面、断裂面、节理、片理等，使岩体成为非连续、非均质、各向异性的介质。他们首先从地质建造着手，划分工程地质岩组，运用地质力学理论方法，研究结构面的形成机制和空间分布规律，进而研究岩体结构特性，划分岩体结构类型。再按不同结构类型和工程建筑要求进行岩体力学试验及测试，最后再根据岩体结构特征和力学属性，建立力学模型作数学模拟和稳定性分析。将工程地质学与地质力学、岩石力学有机地结合起来，创立了岩体工程地质力学。它的理论体系、研究思路和方法，在国际上独树一帜。

20世纪80年代中期以来，在中国科学院地质研究所设立了工程地质力学开放研究实验室，吸收国内学者共同协作，开展工程地质前沿课题和生产上需要解决的问题的研究工作，每次学术委员会上都要讨论工程地质学发展的趋势和应制定的科研方向。无形中成为我国工程地质学的研究中心，推动着我国工程地质学的不断发展。

二、区域工程地质和区域地壳稳定性研究

我国地域辽阔，受地质和自然地理条件制约，区域工程地质条件复杂。因此，区域工程地质研究对国土资源开发利用，工程规划布置以及地质环境保护等意义重大。早在20世纪50年代末，老一辈工程地质学家刘国昌、张咸恭、姜达权等就开展了此项研究工作，出版专著和编制全国工程地质分区图。几十年来，各大河流域、部分省区和西南、西北山区都开展了较系统的区域工程地质和环境地质研究，积累了丰富的资料。经过数年的努力，于1990年首次出版了由任国林主编的1∶400万《中国工程地质图及说明书》，并附有全国工程地质分区图；1992年出版了由段永侯主编1∶600万《中国环境地质图系》，图系以工程地质内容为主。标志着我国区域工程地质环境研究取得了丰硕的成果。

“区域地壳稳定性”的术语是由原苏联工程地质学家最早提出的，但未作说明和专门研究。在20世纪50年代末，我国学者谷德振和刘国昌倡导此项研究工作。它的涵意是指岩石圈内正在进行的地质、地球物理作用对地壳表层及工程建筑安全的影响，即地壳现代活动对工程安全的影响程度。其研究思路是以地质力学理论为指导，强调以地质构造研究为基础，以断裂活动性、现代地应力场和地震活动性为主要研究内容，最终进行区域稳定性分级，分区和评价。在该研究领域，胡海涛等依据李四光的“安全岛”思想，指导重大工程场址的选择，取得了重要成果。例如，二滩水电站和大亚湾核电站的成功选址即是。区域地壳稳定性研究对我国工程地质勘察来说，具有特殊的意义，这也是具有中国特色，且在国际上处于领先地位的研究领域。

三、环境工程地质和地质灾害的研究

环境工程地质是现代工程地质学的一个分支，是研究由于人类工程—经济活动所引起的区域性和危害人类及工程安全的工程地质作用。这些有害的工程地质作用是诱发地震、地面沉降、地面塌陷、土地荒漠化、滑坡、泥石流等，它们常导致地质灾害。环境工程地质就是研究这些作用（或问题）产生的机制和条件，进行预测和防治，其目的为了合理利用和保护地质环境。我国正式研究环境工程地质始自20世纪60年代的新丰江水库诱发地震和上海的地面沉降。80年代初以来，共召开了四次全国性的环境工程地质学术讨论会，涉及的内容丰富多采。有些研究成果在国际上处于先进地位。例如，上海地面沉降的防治，区域性滑坡预测模型。1995年出版了第一本由刘传正著的《环境工程地质学导论》，全面论述了环境工程地质理论体系，基本研究内容以及各类环境工程地质作用研究的内容和方法，展示了环境工程地质的前景。

与环境工程地质相关的地质灾害的研究，也主要由工程地质界承担的。近十多年来，对危及人类和工程安全的各种地质灾害，都进行了广泛而深入的研究。在1989年1月召开的全国地质灾害防治工作会议期间，成立了主要由工程地质学家参加的全国地质灾害研究会，次年又创办了《中国地质灾害及防治学报》，对地质灾害的研究起了促进作用，对地质灾害的分类，形成机制、分布规律，预测方法及防治对策与措施等研究成果，及时在学报上开展交流。90年代还编制了中国地质灾害类型图，出版了段永侯等的专著《中国地质灾害》。众多的研究成果及著作，还有具体防治工程的成功，确立了我国在这一领域的国际地位。

四、特殊土结构和工程特性的研究

藉助于测试技术的现代化，我国在特殊土的微观结构及其工程特性的研究方面也有了长足的发展。所谓特殊土，指的是成分和结构特殊，其工程（地质）性质也特殊的土类。我国几乎所有的特殊土皆有分布，诸如淤泥土、黄土类土、膨胀土、盐渍土、红粘土，多年冻土等，它们的分布都具地域性，因此也可称之为区域性土。由于特殊的不良工程性质，对当地工程建设以及生命财产的安全意义重大，因而促使学者们开展了这方面的研究。这里需要特别指出的是，张宗祜、高国瑞、黄熙龄、孔德坊、李生林等学者长期以来对黄土类土、膨胀土和淤泥类土所进行的卓有成效的研究成果，有关它们的微结构特征和分类、物质成分、工程特性及指标，建筑稳定性评价以及处理措施等，都进行了深入的研究。

五、工程地质勘察的理论和技术方法

工程地质学为工程建设服务是通过勘察工作来实现的。工程建筑与其所在的地质环境之间存在着相互作用和相互制约的矛盾关系，要通过工程地质勘察才能搞清楚。50年来，难以计数的大大小小各类工程建筑通过勘察，积累了十分丰富的经验和教训。总地说，我国的工程地质勘察经历了三个历史阶段：第一阶段是1966年以前，勘察工作体制由全盘学习苏联到自主独立发展，勘察工作严格按规范要求进行，为国家基本建设的一批重大工程项目提供了地质依据。当时在工程选址和场地评价中，着重于工程地质条件的阐明和定性评价为主。第二阶段是1966年到1978年，“文革”期间工程地质勘察受到严重干扰而很不正常，破坏了基本建设程序，一些大工程搞了边勘察、边设计、边施工的“三边”方针，盲目简化勘察程序，有的重大工程实际上搞了一次性勘察，造成严重损失。如葛洲坝水利枢纽、焦枝铁路、第二汽车制造厂等工程即是。第三阶段1978年以来，以经济建设为中心的改革开放年代，形成了较完整的工程地质勘察体制，制定新的勘察规范，与国际接轨，勘察质量大大提高。在土木工程中又引进欧美国家的岩土工程技术体制，两种技术体制并存。一些重大工程采取国际招标方式，以引进国外先进的勘察技术和资金。工程地质勘察工作进入了一个新的历史阶段。

经过数十年实践和理论研究，逐渐形成和完善了我国工程地质勘察的理论体系，即“以工程地质条件的研究为基础，以工程地质问题的分析为核心，以工程地质勘察技术方法为手段，以工程地质评价决策为目的。”这一理论体系在由张咸恭、王思敬和张倬元主编的《中国工程地质学》中得到了充分体现。可以无愧地说，我国的工程地质勘察事业在上述勘察理论体系的指引下取得了巨大成就，令世人嘱目。例如，三峡、小浪底、二滩、刘家峡、龙羊峡等一批巨型水利枢纽和水电站工程；大亚湾、秦山核电站；宝成、兰新、成昆、南昆、大秦、京九等铁路干线；还有许多新兴的城市、矿山等等。所取得的优质勘察成果，保证了工程的顺利设计、施工和运行，也得到了国际同行们的赞许。在勘察基础上，形成了“水利水电工程地质”、“铁路工程地质”、“矿山工程地质”和“城市及房屋建筑工程地质”等专门工程地质系列。

当前，新技术方法在工程地质勘探中被推广应用，已取得了较好效果。例如，遥感图像（航卫片）在工程地质测绘填图中的应用；大口径钻进和小口径金刚石钻进在水电工程地质勘探中的采用，砂卵石层钻探与取样新技术，套钻和岩芯定向钻进技术；声波探测、地质雷达、地球物理层析成像技术（CT）、钻孔彩色电视录像及图像处理系统等物探技术的使用；计算机技术在工程地质勘察中普遍采用，各种专用软件的开发等。

50年来我国的工程地质教育一直兴旺不衰。至今全国有十余所高等学校设置有培养工程地质专业人才的院系，为国家培养输送了大批研究生和本科生。此外，在中国科学院地质研究所等多所科研机构专门培养工程地质专业研究生。形成了一支宏大的工程地质专业队伍。在教学实践中，编写出了各具特色的系列工程地质专业教材。高校和科研院所还承担了一些重大的生产和科研课题，既完成了生产、科研任务，又培养了优秀专业人才。

中国工程地质界与国际工程地质协会的联系密切，在20世纪80年代初不少同行加入了国际工程地质协会，建立中国国家小组，随工程地质专业委员会一起活动。中国工程地质界积极参加国际工程地质协会组织的学术活动。自1983年起我国组团参加了历届国际工程地质大会，所提交的论文数都位居前列。现任国际工程地质与环境协会主席，是我国工程院院士王思敬教授，他是1998年在荷兰阿姆斯特丹举行的第8届国际工程地质大会上被推选担任此职的，这是中国工程地质界的骄傲！

③ 工程地质勘察的内容

主要有以下五项：
①搜集研究区域地质、地形地貌、遥感照片、水文回、气象、水文地答质、地震等已有资料，以及工程经验和已有的勘察报告等;
②工程地质调查与测绘；
③工程地质勘探见工程地质测绘和勘探；
④岩土测试和观测见土工试验和现场原型观测、岩体力学试验和测试；
⑤资料整理和编写工程地质勘察报告。
工程地质勘察通常按工程设计阶段分步进行。不同类别的工程，有不同的阶段划分。对于工程地质条件简单和有一定工程资料的中小型工程，勘察阶段也可适当合并。

④ 　国际工程地质的研究现状

20世纪下半叶，全世界经济在相对稳定的环境中发展，各类工程建设的规模愈来愈大，对地质体的干扰也愈益严重，促使工程地质学科的长足发展，其理论基础和学科体系更趋完善、成熟。20世纪50年代后期至60年代中期，欧洲几处水利工程的重大事故都是由地质问题引起的。例如，1959年法国马尔帕塞（Malpasset）薄拱坝的溃决，就是由于片麻岩坝基内陡倾软弱结构面在水库蓄水后产生张裂，以至其中空隙水压力剧增，使左坝肩岩体压裂而导致整个坝的崩溃。1963年意大利瓦依昂水库左岸大滑坡更是举世震惊。当水库壅水至225.4m（坝高261.6m，是当时世界上最高的双曲拱坝）时，左岸约3亿m³岩体突然以28m/s的速率下滑，将水库中5000万方水挤出，以高过坝顶150m的涌浪冲向下游，导致近3000人死亡。惨痛的教训促使国际工程地质界认识到有必要成立一个国际性学术组织，共同切磋重大的工程地质问题，进行学术交流，探讨发展趋向。在1968年召开的第23届国际地质大会上成立了国际地质学会工程地质分会，后改名为国际工程地质协会（英文缩写名IAEG），并下设多个专业委员会。

国际工程地质协会决定每四年召开一次国际工程地质大会，还不定期地举行专题学术讨论会。至今已召开了八届大会。历届大会报告与研讨的专题有：岩土体的工程特性；特殊岩土的工程地质研究；区域规划与城市区工程地质；工程建设区的工程地质问题和场址选择的工程地质评价；重大环境工程地质问题；地质灾害评价、预测和防治；工程地质勘察技术等。参加历届大会的代表中，还有不少土力学家、岩石力学家和岩土工程学家。专题性学术讨论会十分活跃，内容丰富多采，有人类活动与地质环境、建筑材料、诱发地震、大坝工程地质、采矿与地质、环境地质学与城市发展、斜坡及块体移动、可溶岩工程地质问题、山区环境地质、工程地质填图、工程地质与古遗址古建筑保护等。

在对地基、边坡和地下工程有关的岩土体稳定分析及评价时，世界各国的工程地质学家都意识到，应与土力学家和岩石力学家配合协作，来研究解决这些问题。为此国际工程地质学会于1975年与国际土力学及基础工程学会（ISSMCE）、国际岩石力学学会（ISRM）决定定期举行三个学会的秘书长联席会议，以讨论协作问题。它反映了工程地质学的发展趋势。

1976年先后出版的Q.Zaruba和他的学生V.Mence合著的《工程地质学》（Engineering Geology）和P.B.Attewell及I.W.Farmer的《工程地质学原理》（Principles of Engineering Geology）这两本著作，可代表20世纪70年代国际工程地质学的水平。

人类活动导致严峻的环境形势，需要工程地质学家作出响应。在1980年巴黎第26届国际地质大会上，时任国际工程地质协会主席的原苏联学者Е.М.Сергеев列举了人类工程经济活动的大量数据和事实，来说明现今时代人是强大的地质力量，并认为人类活动使自然地质作用改变和新的灵生作用的发展。在大会上工程地质学家们一致通过了《国际工程地质协会关于解决环境问题的宣言》，标志着现代工程地质向环境地质学进军的时代开始了。愈来愈多的工程地质学家参与环境保护与自然灾害的研究领域。在联合国教科文组织协调下，主要由工程地质学家参与的《国际减灾十年》计划的制定，为全人类在20世纪最后十年内减轻自然灾害的困扰作出了贡献。为了体现工程地质学家将环境保护作为义不容辞的已任，在1997年于希腊雅典召开的一次会议上，协会正式改名为国际工程地质与环境协会（英名缩写名仍为IAEG）。

至今，工程地质研究已经由欧美国家向发展中国家扩展，国际工程地质学科研究和工程地质工作实践正在稳步发展。

⑤ 　重大工程建设的工程地质研究

近几十年来众多的大型工程建设项目纷纷上马兴建。在水利水电工程地质研究方面，如1996年第30届国际地质大会报道的希腊Evinos高坝及29.4km长的引水隧道、土耳其幼发拉底河梯级大坝工程、我国的长江三峡工程、黄河小浪底工程等。三峡工程的前期地质勘察研究工作已开展了40多年，主要集中在坝址（坝区）比较、区域稳定性和地震活动性，水库工程地质、环境地质及库岸稳定性，水库移民迁建工程地质、环境地质问题，水库诱发地震问题，坝址及建筑物工程地质水文地质问题，天然建筑材料等6个方面。研究工作涉及地球科学中近10个学科。工程于1994年12月正式开工，1997年11月大江截流成功。在铁道工程地质特别是深埋长隧道建设方面，据国内外数十个隧道工程实例统计，最长的达19.8km，最大的埋深达2480m。遇到的地质灾害问题就有高地温、高地应力、涌水突泥、地震震害、有害气体等。采用了工程地质、水文地质、遥感地质、地球物理勘探、构造应力场分析等综合勘探技术，为隧道建成积累了丰富的经验。在沿海港口建设方面，如为香港沿岸港口及机场的扩展开展了近海地质调查，取得了大量的地质信息，奠定了建立地质资料库及编制基础图件的基础，并成功地应用于填海造地、挡海墙、防洪堤、海底斜坡及管道等的设计和建设中。其它如直布罗陀海峡通道工程、法国阿尔卑斯高速公路、荷兰海岸工程、加拿大达林顿核电站等在工程地质领域的实践方面都代表了最新的国际水平。

以往重大工程的工程地质研究主要放在前期论证上，如对坝址的勘测、分析、工程地质条件的评价、预测等方面。工程建设过程中的问题是施工部门的事。现在几乎所有的大型工程建设自始至终甚至建成以后都要求工程地质工作者的参与，从而大大的促进了施工工程地质的发展和工程地质研究领域的拓宽。实践证明，施工阶段可以加深、验证前期对一些工程地质条件和问题的认识。同时，快速采集、分析施工阶段所揭露的大量地质信息，可及时反馈修改设计，指导施工，这种信息化施工可以收到很好的效果。

⑥ 工程地质的研究内容

工程地质研究的主内容有：确定岩土组分、组织结构（微观结构）、物理、化学与力学性质（特别是强度及应变）及其对建筑工程稳定性的影响，进行岩土工程地质分类，提出改良岩土的建筑性能的方法；研究由于人类工程活动的影响而破坏的自然环境的平衡，以及自然发生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地质作用对工程建筑的危害及其预测、评价和防治措施；研究解决各类工程建筑中的地基稳定性，如边坡、路基、坝基、桥墩、硐室，以及黄土的湿陷、岩石的裂隙的破坏等，制定一套科学的勘察程序、方法和手段，直接为各类工程的设计、施工提供地质依据；研究建筑场区地下水运动规律及其对工程建筑的影响，制定必要的利用和防护方案；研究区域工程地质条件的特征，预报人类工程活动对其影响而产生的变化，作出区域稳定性评价，进行工程地质分区和编图。随着大规模工程建设的发展，其研究领域日益扩大。除了岩土学和工程动力地质学、专门工程地质学和区域工程地质学外，一些新的分支学科正在逐渐形成，如矿山工程地质学、海洋工程地质学、城市工程地质及环境工程地质学、工程地震学。
1工程地质与岩土工程的区别工程地质是研究与工程建设有关地质问题的科学(张咸恭等著《中国工程地质学》)。工程地质学的应用性很强,各种工程的规划、设计、施工和运行都要做工程地质研究,才能使工程与地质相互协调,既保证工程的安全可靠、经济合理、正常运行,又保证地质环境不因工程建设而恶化,造成对工程本身或地质环境的危害。工程地质学研究的内容有:土体工程地质研究、岩体工程地质研究、工程动力地质作用与地质灾害的研究、工程地质勘察理论与技术方法的研究、区域工程地质研究、环境工程地质研究等。岩土工程是土木工程中涉及岩石和土的利用、处理或改良的科学技术(国家标准《岩土工程基本术语标准》)。岩土工程的理论基础主要是工程地质学、岩石力学和土力学;研究内容涉及岩土体作为工程的承载体、作为工程荷载、作为工程材料、作为传导介质或环境介质等诸多方面;包括岩土工程的勘察、设计、施工、检测和监测等等。由此可见,工程地质是地质学的一个分支,其本质是一门应用科学;岩土工程是土木工程的一个分支,其本质是一种工程技术。从事工程地质工作的是地质专家(地质师),侧重于地质现象、地质成因和演化、地质规律、地质与工程相互作用的研究;从事岩土工程的是工程师,关心的是如何根据工程目标和地质条件,建造满足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解决工程建设中的岩土技术问题。
2工程地质与岩土工程的关系虽然工程地质与岩土工程分属地质学和土木工程,但关系非常密切,这是不言而喻的。有人说:工程地质是岩土工程的基础,岩土工程是工程地质的延伸,是有一定道理的。工程地质学的产生源于土木工程的需要,作为土木工程分支的岩土工程,是以传统的力学理论为基础发展起来的。但单纯的力学计算不能解决实际问题,从一开始就和工程地质结下了不解之缘。与结构工程比较,结构工程面临的是混凝土、钢材等人工制造的材料,材质相对均匀,材料和结构都是工程师自己选定或设计的,可控的。计算条件十分明确,因而建立在材料力学、结构力学基础上的计算是可信的。而岩土材料,无论性能或结构,都是自然形成,都是经过了漫长的地质历史时期,在多种复杂地质作用下的产物,对其材质和结构,工程师不能任意选用和控制,只能通过勘察查明,而实际上又不可能完全查清。岩土工程师不敢相信单纯的计算结果,单纯的计算是不可靠的,原因就在于工程地质条件的不确知性和岩土参数的不确定性,不同程度地存在计算条件的模糊性和信息的不完全性。因而虽然土力学、岩石力学、计算技术取得了长足进步,并在岩土工程设计中发挥了重要作用,但由于计算假定、计算模式、计算方法、计算参数等与实际之间存在很多不一致,计算结果总是与工程实际有相当大的差别,需要进行综合判断。