电大土木工程专业工程地质学课件ppt

工程地质学安徽电视大学绪论岩石及其工程地质性质地质构造第四系沉积层的形成及其工程地质性质地下水不良地质条件下的工程地质问题地下硐室工程问题特殊土的工程地质评价工程地质勘探教学安排学时安排：15学时讲课+3学时网络答疑=18学时考核办法：作业20%+考试80%=100%作业：习题册。考试：闭卷参考书目：《工程地质分析原理》，张卓元《工程地质学基础》，罗国煜《工程地质学概论》，李智毅第一章绪论什么是工程地质学为什么要学习工程地质学本课程学习的主要内容有哪些？本课程的研究方法地基上部建筑基础地基工程地质体什么是工程地质学工程地质学：是地质学的分支学科，是研究人类工程活动与地质环境相互作用的一门学科。把地质学的基本理论应用于土木工程实践，通过工程地质调查、勘察等方法，弄清建筑物的地质条件（环境），为土木工程建筑的规划设计提供可靠的地质资料，并预测和论证工程建筑和地质环境的相互作用，进而提出防治措施。基础上部结构地基课程的目的1．学习掌握自然动力及人类活动引起有关物理地质现象方面的基本知识，以及从工程地质角度研究这些动力地质现象（问题）的基本方法等。2．通过本课程学习，具备解决某些重大工程地质实际问题的初步能力。力学挽救斜塔•2000年初委员会13名专家经反复讨论，采用了力学工作者提出的抽土方案，即在北侧塔基地下20米深处用抽土管抽土释放应力。•加拿大特朗斯康谷仓地基破坏情况。该谷仓建于1911年，1913年秋完工，9月装谷。10月17日发现1小时内竖向沉降达30.5cm，结构物向西倾斜并在24小时内倾倒。谷仓西端下沉7.32m，东端上抬1.52m，仓身倾斜27度。强度不够造成失稳破坏基本任务：研究人类工程活动和地质环境之间的相互制约关系，以便做到既能使工程建筑安全经济稳定，又能合理开发和保护地质环境。长期任务：在大规模的改变自然环境工程中，如何按地质规律办事，有效地改造地质环境是。分支学科环境工程地质学、海洋工程地质学、地震工程地质学分支学科铁路工程地质学、公路工程地质学、水利工程地质学工程地质条件与工程建设相关的地质条件总和。它包括岩土的工程性质、地形地貌、地质构造、水文地质条件、物理地质现象和天然建筑材料等六个要素。工程地质问题：研究地区的工程地质条件由于不能满足某种工程建筑的要求，在建筑物的稳定、经济或正常使用方面常常发生的问题。工程地质问题与工程建筑的类型和规模有着密切的关系。各类工程建筑，由于其结构类型和工作方式不同，存在着各种各样的工程地质问题。人类工程活动和地质条件之间的矛盾两个重要概念工程地质问题对于场地工程地质条件不同，建筑物内容不同，所出现的工程地质问题也各不相同：岩土工程：地基承载力、沉降、基坑边坡问题、地下洞室稳定性问题……矿山开采：边坡稳定性、基坑突水、矿坑稳定……水利水电工程：渗透变形、水库渗漏、斜坡稳定性、坝体抗滑稳定性……三峡工程规划图•在三峡库区范围内存在着众多工程地质问题：•库岸稳定性问题•水库诱发地震问题•水库渗漏问题•水库浸没问题•水库淤积问题•移民问题“四横三纵”的总体布局据2001年11月23日新华网南水北条是解决我国北方地区水资源短缺问题的特大型基础设施项目。20世纪50年代以来围绕南水北调这一战略构想，开展了不同范围、不同层次的勘测、规划、研究和论证工作。包括水利部在内的众多部委、省市、区和科研教育单位做了大量工作，在多个不同方案的基础上，经过长期研究比选，分别在长江下游、中游、上游规划了三个调水区，形成南水北调工程东线、中线、西线三条调水路线与长江、黄河、淮河和海河相互联接的四横三纵总体格局。可协调东、中、西部经济社会发展对水资源需求关系，达到我国水资源南北调配、东西互济的优化配置目标。南水北调工程地质问题东线（1）高地震烈度区的渠道边坡（2）建筑物稳定和地基液化问题（3）渠道两侧地下水位升高引起的浸没和土壤盐碱化问题（4）砂性土渠段的渗透稳定问题（5）软土段渠坡稳定问题及穿黄隧洞围岩稳定（6）突水流砂问题•中线（1）膨胀土（岩）渠坡稳定问题（2）黄土类土的湿陷性（3）软粘土（4）通过煤矿区的工程地质问题（5）砂砾石强透水问题（6）浸没及盐渍化问题•西线（1）活动性构造及其对洞室稳定的影响（2）高地应力与围岩稳定问题（3）高压水头引起的洞室涌水和外水压力对隧洞衬砌影响问题（4）碎屑流问题（5）洞室涌水问题（6）高地温问题（7）有害气体问题（8）冰冻问题大东门站—1号线与2号线的“T”型换乘站。1.1大东门站一次性围挡35个月。车站采用盖挖逆作法施工。2号线车站：长220.5m、宽23.5m、深24.4m；地下连续墙1.2m、1.0m厚，十字钢板接头。1号线车站：长145.44m、宽23.5m、深31.7m；1.2周边环境古井假日酒店圣大国际长江路桥南淝河为什么要学习工程地质学1、它是学习土木工程专业课程的基础学科2、工程地质对工程建设有重要意义3、工程地质随着人类工程建设的进步而迅速发展工程地质土力学水力学岩石力学基础工程道桥工程地下工程在工程建设中的地质教训•由于地质问题而严重影响工程建设的实例太多，教训太深刻，顺手拈来几个实例：教训一：湖北远安盐池河磷矿岩崩•1980年6月日湖北省远安县盐池河磷矿突然发生了一场巨大的岩石崩塌（岩崩、又称山崩）、山崩时，标高839米的鹰嘴崖部分山体从700米标高处俯冲到500米标高的谷地。的谷地。在山谷中乱石块覆盖面积南北长560米，东西宽400米，石块加泥土厚度30米，崩塌堆积的体积共100万立方米。最大岩块有2700多吨重。顷刻之间，盐池河上筑起一座高达38米的堤坝，构成了一座天然湖泊。乱石块把磷矿的五层大楼掀倒、掩埋。死亡307人。还毁坏了该矿的设备和财产，损失十分惨重。教训二：意大利瓦依昂水库滑坡教训三：三门峡水库於沙上个世纪50年代初，新中国刚刚建立不久，领导层意气风发，要干一番惊天动地的大事儿。“圣人出，黄河清”，就是那时要干的一件大事儿。科学终归是科学，谁偏离理性的轨道就要受惩罚。无论是中国人还是苏联人，无论是专家还是领导。教训四：煤矿立井井壁破裂自1987年以来，在我国华东地区的淮南、淮北、徐州、枣庄、兖州等大型矿区的300多个立井井筒中，有80余个地处深厚松散含水层的井筒先后发生了一种新的非采动矿井地质灾害——立井井壁破裂，轻者引起井壁变形，断面缩小，造成提升运输困难；重者井壁断裂、喷水冒砂，造成矿井停产,不仅影响了正常生产、造成了巨大的经济损失，引发了严重的安全隐患,是国际采矿史上稀见的非采动沉降引起的一种地质灾害，被建井界称为建井以来遇到的最大的矿井地质灾害之一。损失超过千亿。其他工程地质灾害教训杭州地铁事故汶川地震汶川地震•死亡:69197人;失踪:18379人;受伤:374176人;受灾:4624万人•直接经济损失达8451亿元人民币•这次大地震发生在龙门山的主断裂上，位于我国南北地震带的中段。从区域构造背景上看，新生代早期，印度板块与欧亚大陆板块发生碰撞，形成了青藏高原。在青藏高原隆升的过程中，两侧边缘带构造应力长期积累。初步推断，在印度板块总体向北东方向的作用下，青藏高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，并受到四川盆地的推挡，促使巨大的能量在龙门山映秀-北川地带突然释放，暴发了汶川大地震。3637这是凤凰资讯记者于2010年8月8日拍摄的被泥石流冲毁的舟曲县城四牌楼路面塌陷上海楼房倒塌工程地质学的发展早期经验阶段18世纪中叶以前萌芽阶段18世纪中叶以后工业革命成熟阶段20世纪70—90年代交叉阶段20世纪90年代以后发展阶段19世纪80年代20世纪60年代重要事件埃及的金字塔、中国的长城、南北运河、新疆坎尔井土压力的计算理论。英国在1825年建成了第一条铁路，法国于1857~1870年打通穿越阿尔卑斯山的萨尼峰的11km长隧道。布西涅斯科（1885），瑞典圆弧法（1922），Heim地压理论（1912），Legget《地质与工程》（1939），巴拿马运河、英吉利海峡隧道、南京长江大桥、三峡工程、大亚湾核电站、青藏铁路、地铁工程、高层超高层建筑巴拿马运河英吉利海峡隧道青藏铁路环球金融中心和金茂大厦坎儿井是人类较早取用地下水的伟大工程，至今已有2000多年的历史，是干旱地利用地下水的水利灌溉工程。坎儿井是一种特殊的水源。它是把地层中的潜流沿着挖成的暗渠引至地面，再由明渠引入农田或涝坝。本课程学习的内容有哪些？研究内容工程岩土学是研究岩体和土体的工程地质性质及其形成和变化规律以及改善这些性质的科学。工程动力地质学或称为工程地质问题分析，主要研究各种工程地质问题产生的地质条件、力学机制和发展演化规律；结合工程规划、设计、施工的要求进行正确评价，并提出防治措施。工程地质勘察是运用地质学、岩土力学、工程地质学的理论，按照科学的勘察程序与方法，利用有效的测试仪器和技术，调查工程地质条件，评价存在的工程地质问题，为工程的规划、设计、施工和运营提供地质资料。区域工程地质学研究区域性工程地质条件形成的特点和规律，预报这些条件在人类活动影响下的变化，评价区域稳定性，阐述工程地质分区和编制区域工程地质图的原则，为国民经济建设规划及环境的开发、利用和保护提供依据。本课程的研究方法自然历史分析法数学力学分析法模型模拟试验法工程地质类比法自然历史分析法—地质学分析研究地质体、地质现象、自然地质历史形成演化。地质基础工作。基本的研究方法。例如：斜体变形破坏研究。数学力学分析法—定量分析计算、评价针对某一具体问题。地质分析为基础—地质模型—数学模型（理论经验公式等）—代入有关参数进行计算。例如：刚体极限平衡法、弹塑性理论方法、数论统计方法、数值分析方法。还如，灰色理论、逻辑信息、摸糊数学、分形、神经网络等。模型与模拟实验法—仿实体演绎模型实验：如渗流、斜坡、地基渗透变形、洞室稳定等方面都可以进行。模拟实验：如光弹实验、电网络模拟（欧姆定律—渗流达西定律）、结构的网络模拟等。工程地质类比法—经验借鉴、对比基础是相似性（地质条件与建筑工作方法）如：专家判断、经验参数使用。上述方法各有特点，相互补充，综合应用。工程地质研究研究热点问题(1)环境工程地质：地面沉降、地下水质恶化(2)矿山工程地质：深部软岩、高地温、水害(3)地震工程地质：水库诱发地震、地震预报(4)海洋工程地质：海洋石油、天然气(5)地质资源的新开发与利用：地源热泵•万丈高楼平地起，•基础不牢枉费心。•地质体内有学问，•认真研究省万金。不在于你算的如何准确，而在于你判断的是不是准确！工程地质的哲学观课程特点：内容广、概念多、实践性强学习要求：•学习工程地质学基本知识•掌握分析和运用地质资料的方法•解决实际工程问题第二章岩石及其工作性质地壳及地质作用矿物的主要物理性质三大岩类主要鉴别特征岩石的工程地质性质2.1、地球的总体特性2.1、地球的总体特性地球是太阳系的一颗普通行星。在银河系内存在1500-2000亿个恒星，而在可见宇宙150亿光年左右半径范围内，已证实存在约500亿个类似银河系的星系。地球在已知宇宙中不过是渺小的“沧海一粟”。但地球是宇宙中目前已知适合人类居住的唯一家园，是一颗与人类生存命运相关的最不平凡的星球。地球的赤道半径=6378.4km地球的两极半径=6365.9km1-地壳；2-地幔；3-地核；4-液态外部地核；5-固态内部地核；6-软流圈；7-岩石圈2.1.1地球的内部圈层构造莫霍面:1909年南斯拉夫人莫霍洛维奇发现的。古登堡面：1914年美国人古登堡提出的。2.1.1地球的内部圈层构造•地球的构造：地壳、地幔、地核。•地壳：地球的固体外壳。大陆上厚的70公里，海洋里薄的今10公里，平均厚度在33km左右。•地幔：中间构造层，富含铁镁的硅酸盐物质。•地核：主要化学成分是铁，镍，所以又称铁镍核心。•在地幔顶部（约50～250km）存在一个地震波速度减低带，该带约有5％的物质为熔融状态，易于发生塑性流动称软流圈；软流圈以上的物质均为固态，称为岩石圈；岩石圈具有较强的刚性，分裂成许多块体，称为板块，板块驮在软流圈