试述工程地质学的发展展望
『壹』 工程地质学的简介
工程地质学（engineering geology）研究与人类工程建筑等活动有关的地质问题的科学。地质学的一个分支学科。研究目的是查明建设地区或建筑场地的工程地质条件，预测和评价可能发生的工程地质问题及对建筑物或地质环境的影响，提出防治措施，以保证工程建设的正常进行。
工程地质学产生于地质学的发展和人类工程活动经验的积累中。17世纪之前，许多国家成功地建成仍享有盛名的伟大建筑物，可是人们在建筑实践中对地质环境的考虑，完全依赖于建筑者个人的感性认识。17世纪以后，由于产业革命和建设事业的发展，出现并逐渐积累了关于地质环境对建筑物影响的文献资料。第一次世界大战结束后，整个世界开始了大规模建设时期。1929年，奥地利的太沙基出版了世界上第一部《工程地质学》；1937年苏联的萨瓦连斯基的《工程地质学》一书问世。50年代以来，工程地质学逐渐吸收土力学、岩石力学与计算数学中的某些理论和方法，完善和发展了本身的内容和体系。在中国，工程地质学的发展基本上始自50年代。
工程地质学主要研究建设地区和建筑场地中的岩体、土体的空间分布规律和工程地质性质，控制这些性质的岩石和土的成分和结构，以及在自然条件和工程作用下这些性质的变化趋向；制定岩石和土的工程地质分类。由于各类工程建筑物的结构、作用、所在空间范围内的环境不同，所以可能发生的地质作用和工程地质问题也不同。据此，工程地质学往往分为水利水电工程地质学、道路工程地质学、采矿工程地质学、海港和海洋工程地质学和城市工程地质学等。工程地质学的研究方法有运用地质学理论和方法查明工程地质条件和地质现象空间分布、发展趋向的地质学方法；有测定岩、土体物理、化学特性，测试地应力等的实验、测试方法；有利用测试数据，定量分析评价工程地质问题的计算方法；有利用相似材料和各种数理方法，再现和预测地质作用的发生、发展过程的模拟方法。随着计算机技术应用的普及和发展，工程地质专家系统也在逐步建立。
『贰』 工程地质学的特点是什么有哪些具体的学习要求
工程地质学是研究与人类工程建筑等活动有关的地质问题的学科。地质学的一个分支。工程地质学的研究目的在于查明建设地区或建筑场地的工程地质条件，分析、预测和评价可能存在和发生的工程地质问题及其对建筑物和地质环境的影响和危害，提出防治不良地质现象的措施，为保证工程建设的合理规划以及建筑物的正确设计、顺利施工和正常使用，提供可靠的地质科学依据。研究方法包括地质学方法、实验和测试方法、计算方法和模拟方法。地质学方法，即自然历史分析法，是运用地质学理论查明工程地质条件和地质现象的空间分布，分析研究其产生过程和发展趋势，进行定性的判断，它是工程地质研究的基本方法，也是其他研究方法的基础。实验和测试方法，包括为测定岩、土体特性参数的实验、对地应力的量级和方向的测试以及对地质作用随时间延续而发展的监测。计算方法，包括应用统计数学方法对测试数据进行统计分析，利用理论或经验公式对已测得的有关数据，进行计算，以定量地评价工程地质问题。模拟方法，可分为物理模拟（也称工程地质力学模拟）和数值模拟，它们是在通过地质研究深入认识地质原型，查明各种边界条件，以及通过实验研究获得有关参数的基础上，结合建筑物的实际作用，正确地抽象出工程地质模型，利用相似材料或各种数学方法，再现和预测地质作用的发生和发展过程。电子计算机在工程地质学领域中的应用，不仅使过去难以完成的复杂计算成为可能，而且能够对数据资料自动存储、检索和处理，甚至能够将专家们的智慧存储在计算机中，以备咨询和处理疑难问题，即所谓的工程地质专家系统（见数学地质）。
『叁』 工程地质学的发展简史
工程地质学孕育、萌芽于地质学的发展和人类工程活动经验的积累中。17世纪以前，许多内国家成功地建成了容至今仍享有盛名的伟大建筑物，但人们在建筑实践中对地质环境的考虑，完全依赖于建筑者个人的感性认识。17世纪以后，由于产业革命和建设事业的发展，出现并逐渐积累了关于地质环境对建筑物影响的文献资料。第一次世界大战结束后，整个世界开始了大规模建设时期。1929年，奥地利的K·太沙基出版了世界上第一部《工程地质学》。
1937年苏联的Ф·П·萨瓦连斯基的《工程地质学》一书问世。50年代以来，在世界工程建设发展中，工程地质学逐渐吸收了土力学、岩石力学和计算数学中的某些理论和方法，更加完善和发展了本身的内容和体系。在中国，工程地质学的发展基本上始自50年代。谷德振在岩体稳定性问题中提出的结构控制论以及刘国昌在区域工程地质方面，都对工程地质学的发展作出了重要的贡献。
『肆』 地质工程的地质工程前景
随着地质工程行业竞争的不断加剧，大型地质工程企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的地质工程生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的地质工程品牌迅速崛起，逐渐成为地质工程行业中的翘楚。
我国开始进入现代工程地质，面临国内外的一系列严峻挑战：
1、世界工程地质学迅速发展，中国工程地质学必须赶上其发展步伐。
2、中国工程地质学所面临的人口、资源、环境问题，不但特别严重，而且将长期存在。
3、随着四化建设的发展，工程建设将具有领域多、规模大、速度快、质量和安全要求高、难度大等特点。这将使中国工程地质学面临一系列严重的环境工程地质问题。以上问题仅用目前中国工程地质学的理论、方法和技术是难以解决的。因此，中国工程地质学面临的任务是多方面的、繁重的，其研究课题是众多的、高难度的。
现阶段中国地质工程具有以下几个发展趋势：
一、从广度和深度拓宽地质工程领域，进一步发展和完善其学科体系；
二、在积极引进吸收和推广应用世界工程地质学及相关学科先进理论的同时，紧密结合经济建设实际，大力加强理论研究，不断提高理论水平；
三、在地质工程理论和应用研究中，以定性研究为基础，加强定量研究，把定性研究与定量研究有机地结合起来；
四、加强工程地质勘察方法手段和规范规程的研究，努力实现工程地质勘察的标准化和现代化；
五、与有关学科相互渗透和联合发展，多学科、多专业、多手段综合研究和联合攻关，开展国内外科技交流与合作。
『伍』 水文地质学发展概况及展望
水文地质学是一门比较年轻的自然学科，它是人们在不断利用地下水资源，以及同地下水危害作斗争的过程中逐步发展起来的。随着生产的发展，水文地质学在20世纪的20～30年代，才成为一门独立的学科。
我国是世界上最早利用地下水的国家之一，早在5000多年前就知道凿井取水。大约在3000多年以前，我国农业已有相当发展，有关利用地下水的记载已很多。先秦的《击壤歌》中说:“日出而作，日入而息，凿井而饮，耕田而食。”说明当时已有了凿井利用地下水的知识。2500多年前，我们的祖先就已经知道利用土壤及植物的各种标志来寻找地下水，并推断地下水的埋藏深度及水质好坏。在秦代，在四川自贡，人们用竹制工具在坚硬基岩中凿井深达百余米取卤水煮盐，这是世界上最早的自流井，比法国的自流井利用要早1500年。事实充分说明，我国古代劳动人民在生产实践中积累了丰富的地下水知识。
在国外，水文地质学首先是在欧洲发展起来的。17世纪，欧洲资本主义兴起，新的生产关系有力地促进了生产力的向前发展，18世纪60年代的工业革命，更促进了科学技术的发展，至此，人们通过广泛的试验及观测，有关地下水的形成、运动等理论，与所有自然科学一样逐步建立起来。直到20世纪初，由于近代自然科学的发展，使水文地质学发展成了一门综合性学科。
新中国成立以后，随着国民经济的恢复和第一个五年计划的提出，对水文地质工作提出了迫切的要求。如新建和扩建城市的供水，矿山的排水，以及一些水利工程建设中的许多水文地质问题等。为此，我国在新中国成立后的五六年内，迅速地建立了水文地质学科，培养出了新中国第一代水文地质工作者。随着建设事业的发展，这支队伍不断发展壮大。广大水文地质工作者结合我国各项建设事业开展了地下水的科学研究，如地下水的形成条件，水量评价及水质研究，地下水动态长期观测工作等。到20世纪60年代初，我国水文地质工作者在地下水形成、地下水运动、地下水化学以及地下热水等方面的研究都有许多创见，为城市、工矿企业、农业、铁路等供水，矿山及工程建筑等地区的排水，许多水利水电建设，水化学找矿等，提供了水文地质资料，保证了国民经济各部门的发展。20世纪70年代初，特别加强了山区水文地质工作，开展了对裂隙水及岩溶水的调查研究，广泛地将地质力学的理论应用到找水工作中来，为山区地下水的普查和勘探做出了贡献。另外，在全国范围内进行了不同比例尺的区域水文地质普查工作。1995年以来，实施了西北地区找水特别计划和西南贫困岩溶山区扶贫找水计划。2001年和2002年，又分别实施了西部严重缺水地区地下水紧急勘察工程和地下水勘察示范工程。“十五”计划期间，在全国开展了新一轮地下水潜力调查工作，建立了全国主要地下水系统空间数据库。随着水资源短缺和环境恶化等问题的出现，自20世纪80年代中期开始，我国开展了地下水资源管理工作。目前，地下水资源管理已从单纯水力模型发展到经济管理模型、地下水与地表水联合调度管理模型等。
在水文地质研究方法和技术手段方面，20世纪50年代，一些科学技术发达的国家，普遍采用了现代化的手段来研究水文地质问题，先后出现了电网络模拟、数值模拟等计算手段。20世纪60年代，同位素技术开始用于解决某些水文地质问题。随后，数学地质方法与遥感技术(RS)也开始引入水文地质学。近年来，能够有效处理大量空间信息的计算机软件系统———地理信息系统(GIS)，以及全球定位系统(GPS)技术，已逐步广泛地被应用到水文地质工作中。水文地质的研究手段正在向多样化、综合化方向发展，新理论和新技术的应用，会使水文地质研究向信息化、数字化迈进。
综上所述，水文地质学以1856年达西定律的建立为标志，在150年的时间里得到了迅速发展。关于当代水文地质学的发展趋势，张人权等人提出以下看法:①核心课题转移:找水水文地质学→资源水文地质学→生态环境水文地质学。②研究视野扩展:含水层的局部→整个含水层→地下水系统→水文系统→生态环境系统→技术－社会系统。③研究目标改变:由局部性的问题转向全局性的课题，由当前的问题转向长期的可持续发展课题，由解决具体生产问题，转向构建人与自然协调的、良性循环的地下水系统、水文系统、地质环境系统与生态系统。④研究内容扩展:从地下水的水量研究为主，转向水量与水质的研究并重;从狭义地下水(饱水带水)的研究，扩大到广义地下水(含饱水带与包气带水)，乃至地下水圈的研究。⑤研究思路的改变:对现象的规律性为主的研究，已经不能满足需要，要求从成生角度，加强过程与机理研究的比重。⑥多学科交叉渗透成为主流:传统意义上纯粹的水文地质学正在消亡，地下水科学与其他自然科学以及社会科学交叉渗透，以多学科方式研究与处理问题，正在成为主流。⑦服务方式转变:水文地质学的服务对象大大扩展，服务方式发生了很大改变，如何使水文地质工作成果转化为生产力，已经成为一个急需解决的重大课题。
复习思考题
1.水文地质学研究的对象、任务是什么?
2.水文地质学在国民经济建设中的作用如何?与水文地质相关专业的学生为什么应掌握水文地质学的基本理论知识和技能?
3.试说明地下水的功能。
『陆』 工程地质学的未来
人类在跨入21世纪后，将随着工程设施的兴建和对地质环境保护的重视，对工程地质学的期望也更多、更高，工程地质学科面临新的挑战和机遇。
一、国际工程地质学发展趋势
从世界范围看，工程地质研究继续由发达国家向发展中国家扩展。发展中国家的各类工程建设将以前所未有的规模和速度发展着，各种不同复杂程度的地质环境将向工程地质学家们提出许多研究课题，也要求工程地质勘察技术手段不断创新和改进。
可持续发展又是一个影响工程地质学发展的重要概念。工程地质学家要把人类赖以生存的环境的保护（包括地质灾害防治在内）作为义不容辞的己任，尤其是重大工程环境影响问题需要切切实实地加以研究和解决。由于岩石圈与水圈、大气圈、生物圈各层圈之间相互作用影响着，它们又具有全球观念，所以势必促使工程地质学家们从全球演化的角度来研究工程地质特征的多样性以及各层圈对工程地质条件的影响，进行全球性的工程地质研究和对比。
作为地学分支的工程地质学与工程科学、环境科学以及地球科学的其它分支学科关系密切，所以工程地质学与各相关学科必须更好地交叉和结合，以促进基本理论、分析方法和研究手段等各方面不断更新和前进，进而使工程地质学的内涵不断深化，外延不断扩展。此外，工程地质学必将融入现代数理化、计算机科学、空间科学及材料科学等更多的新鲜知识，以保证在未来的信息世界里工程地质学的适应性。
二、我国工程地质学未来的任务和发展趋势
在21世纪的上半叶，根据我国的发展战略，将大大提高综合国力，加速四个现代化建设，赶上中等发达国家的水平。为了保持较快的稳步发展速度，在能源、交通、现代城市化建设和矿产资源开发方面将要有更大、更快的发展。同时，为了实施可持续发展战略，要重视环境保护，加强自然灾害的防治。我国的工程地质学将会担负起新的更为艰巨的任务，面临更为严峻的挑战。
我国要在今后50年内赶上中等发达国家的水平，开发西部地区是关键一环。最近，已吹响了西部大开发的进军号。西部地区占国土面积的三分之二，自然资源丰富。我国西南以金沙江、雅砻江、澜沧江、大渡河等西南目标水能资源的开发将提上日程，在规划的近20座大水电站中，大多具有数百至上千万千瓦装机容量，其中有的工程已在兴建之中。该地区正处于印度次大陆板块与欧亚板块碰撞带东侧挤压区，剧烈的构造活动世所罕见。工程的兴建将会出现区域地壳稳定、山体稳定以及高陡边坡稳定等一系列前所未见的工程地质问题。辽阔的西北地区土地资源丰富，开发潜力大，但水资源匮乏，成为大开发的瓶颈，所以位于青藏高原的西线南水北调工程势必要上马，将要兴建一批深埋长大输水隧洞，它们要穿越大活动构造断裂带，高地应力和碎裂岩体导致的围岩稳定性又是前所未遇的一大工程地质难题。交通工程是西部地区大开发中居于首位的基本建设事业。已有若干条正在规划设计或兴建的连接东西部的铁路干线，将穿越东部丘陵山地向云贵高原过渡的地形梯度带以及秦岭山地。进藏的青藏和滇藏铁路则位于高原永冻层和活动构造带上，工程十分艰巨。它们地形陡峻，构造复杂，内外动力地质作用均十分活跃，工程地质学家也可大展身手。西部地区自然条件复杂，地质和生态环境脆弱，是我国地质灾害多发区，灾种多、强度大、复发频繁，往往遭致严重后果。地震、滑坡、崩塌、泥石流、土地荒漠化等制约了当地社会经济的发展，对地质灾害的风险评估、预测预报以及防治对策的措施，又给工程地质学家们提出了新的研究课题。可以这样说，西部大开发战略的实施将会带动我国工程地质学的理论水平和勘察技术方法更上一个新的台阶。
我国的核电站、高速铁（公）路、长距离输油（气）管道等工程建设，虽起步较晚，但进展迅猛，在21世纪上半叶将要大力发展。核电站主要兴建于东部沿海地区，已建成的有大亚湾和秦山两座。由于核电装置的特殊性，选址时区域稳定性评价是关键的工程地质问题。此外，高放射核废料地质处置工作又给工程地质学家提出了全新的研究课题。首先在东部地区兴建京沪、京广等高速铁路干线，纵贯南北，将跨越长江、黄河，有的还要越海，解决其地基、桥基及海底隧道等工程难题已经提上日程。横贯东西的塔里木—上海输气管线工程已经规划，其投资仅次于三峡工程。线路将通过众多的大地貌和大地构造单元，工程地质选线也将实施。
为了实施可持续发展战略，在21世纪要十分重视保护环境和防治自然灾害的发生。在此领域内工程地质学家将担负更多的以前不熟悉的任务。我国城市化进程很快，城市地质工作将更为加强。为了优化城市居民的生活环境，住宅工程、地下和轻轨铁道、高架道路等各项市政建设以及生活和工业废物的地质处置工程等有关的工程地质问题，都将需要工程地质学家有更新的思路和技术去解决。
我国工程地质学经历了半个世纪的发展，已经成为比较成熟的现代地球科学的分支。当前我国工程地质界在创新开拓中思路活跃，年青的工程地质学家正茁壮成长，能在新世纪担负起工程建设、环境保护和灾害防治的重任，发展工程地质学科。
『柒』 工程地质学的发展及地质工程学的形成
地质工程学是工程地质学发展形成的新的分支学科，实际上是工程地质学和土木工程学的边缘杂交学科。因此在研究地质工程学之前，有必要回顾一下工程地质学的发展。
工程地质学研究已经经历了三个阶段：
第一阶段：20世纪60年代以前，以工程地质条件研究和质量评价为主要工作。一方面是对作为工程建筑载体、工程建筑材料、工程建筑结构的地质体质量评价；另一个方面是对作为工程建筑环境的地质环境质量评价，这阶段的评价主要是定性的。在20世纪60年代末，世界各国大体同时都开始了工程建筑中能否出现地质灾害，或者说能否出现工程地质灾害的成灾条件研究，开始了成灾预报研究工作。
第二阶段：开始于20 世纪60 年代末，以开展地质体稳定性分析为特征的工程地质灾害预测预报研究阶段。如谷德振教授在20 世纪60 年代末开始提出地基稳定性、边坡稳定性、地下洞室稳定性评价研究课题；20 世纪70 年代他进一步提出地基稳定性、边坡稳定性、地下洞室稳定性、山体稳定性、地壳稳定性评价研究五大课题，开始了工程地质研究的第二阶段。当时研究内容主要是稳定性评价。实际上开始了工程地质预报研究工作。
第三阶段：20世纪80年代以来出现了许多新技术（实际上60、70年代也零星地在做），“中国岩土锚固工程协会”和中国岩石力学与工程学会下成立了“岩石注浆与锚固工程分会”，大力开展不良地质条件改造。工程地质发展第三阶段是以工程地质灾害预测预报及地质灾害防治、施工地质超前预报和地质体改造等主要课题为特征的地质工程研究阶段，明确地提出了地质监控施工法。地质监控施工法的核心就是超前地质预报和超前地质体改造，而超前地质预报和超前地质体改造正是工程地质工作进入第三阶段的重要标志。这样，今天的工程地质工作已经不仅仅作工程地质条件评价、各类地质工程稳定性评价或工程地质预报，而且还应该研究不良地质条件的改造及地质工程施工问题。今天已经有一些办法能够对不良的地质体进行改造，使之适应工程建筑的要求。过去解决地质体不稳定的办法主要是支护，不让它失稳，这种做法现在看来是不够的。今天可以进行地质体改造，使之满足工程建筑要求。地质体赋存环境也可以改造，改造后的地质体照样可以建筑工程，这样工程地质就发展到以工程地质超前预报和地质体改造为核心的地质工程阶段。
事物的发展总是经过渐变到突变。人类的认识也是经过渐变到突变产生飞跃。人们对地质工程的认识也是经历了这样一个过程。在工程地质学发展的第二阶段，工程地质工作者和岩土力学工作者在认识上已经孕育着地质工程的意识，提出地基稳定性、边坡稳定性和地下洞室稳定性课题就意味着孕育着地质工程的意识。具有工程地质和岩土力学双学科知识的工作者是这个认识的先觉者。有文字记载的则有1974年Hock E.和Bray J.W.发表了《ROCK SLOPE ENGINEERING》专著，明确地提出了“岩石边坡工程”概念。首次把岩体边坡作为工程来研究，他的主要工作也是在地质基础上对边坡进行岩体力学研究。Hock E.的岩体边坡工程概念对工程地质学的发展和地质工程的形成具有很大的推动作用。1976年R.E.Goodman，发表了《METHOD OF GEOLOGICAL ENGINEERING IN DISCONTINUOUS ROCK》专著，首先使用了“地质工程（Geological Engineering）”术语，他提的地质工程方法实际上是岩体力学与工程地质相结合进行工程地质工作的方法。1983年著者在主持“大同煤矿坚硬顶板有控压裂放顶理论和技术研究”课题中首次提出了岩体结构改造概念。1984年在第二届全国工程地质大会上提出了岩体改造原理，同时提出了“工程地质、岩体力学和地质工程三位一体”开展工作的学术思想，在中国率先提出了“地质工程”命题。1986～1989年主持了“大秦线军都山隧道快速施工地质超前预报”课题，并在这项工作中提出了以地质为基础开展地质预报，其中包括超前预防，实际上深化了地质体改造理论，深化了地质工程概念，明确地提出了地质工程定义是“以地质体为工程结构，以地质体为建筑材料，以地质环境为建筑环境建筑起来的一种特殊工程”。1990年10月著者应葛洲坝水电工程学院的邀请，在宜昌开办了“工程地质与地质工程”讲座，对著者关于地质工程的认识进行了系统的总结，1993年出版了《工程地质与地质工程》专著，这本书是著者对地质工程认识的一次升华，该书对地质工程定义、地质工程特性、工作内容、工作方法进行了系统的论述。1996年出版了《地质工程理论与实践》一书，系统地论述了地质工程概念、定义、理论和方法，明确地提出了地质工程的基本原理是“地质控制论”，阐述了地质工程理论体系。
从20世纪90年代初开始，中国出现了地质工程公司，地质工程勘察设计院等机构，实际上已经出现了地质工程行业。1997年6月国务院学位委员会和国家教育委员会在联合颁布的“授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录”里正式提出了地质工程学，现在地质工程已经不仅是一个行业，而且已经形成为一个学科了。一个学科的形成必须具备三个条件，这就是有特定的研究对象，有独特的理论，有专门的技术手段。对地质工程学来说，这三者已经具备了。地质工程的研究对象是以地质体为工程结构，以地质体做建筑材料，以地质环境作为建筑环境的特殊工程建筑；地质工程的基本原理是地质控制论；地质工程建筑的专门技术：地质超前预报技术和地质体改造技术已经形成了。今天来说，地质工程学已经形成为一门独立学科是客观存在的。