土木工程地质学00绪论PPT课件

1、1/80二、课程的教学基本内容 绪 论 第一章 地质作用 第二章 矿物与岩石 第三章 土的成因类型及特殊土 第四章 地质构造 第五章 地貌 第六章 地下水 第七章 岩石和岩体的工程性质 第八章 不良地质作用和地质灾害 第九章 工程地质勘察方法 第十章 城市规划和建设工程地质 第十一章 公路和桥梁工程地质 第十二章 隧道和地下硐室工程地质第1页/共80页2/80三、学时安排（建工方向） 内 容讲课实验 绪 论2 第一章 地质作用1 第二章 矿物与岩石22第三章 土的成因类型及特殊土 4 第四章 地质构造1第六章 地下水4 第七章 岩石和岩体的工程性质4 第八章 不良地质作用和地质灾害4 第九章

2、工程地质勘察方法4 第十章 城市规划和建设工程地质4 合计302第2页/共80页3/80三、学时安排（路桥方向）内 容讲课实验 绪 论2 第一章 地质作用1 第二章 矿物与岩石32第三章 土的成因类型及特殊土 4 第四章 地质构造4第五章 地貌2 第六章 地下水2 第七章 岩石和岩体的工程性质4 第八章 不良地质作用和地质灾害4 第九章 工程地质勘察方法2 第十一章 公路和桥梁工程地质2合计302第3页/共80页4/80三、学时安排（隧道方向）内 容讲课实验 绪 论2 第一章 地质作用1 第二章 矿物与岩石32第三章 土的成因类型及特殊土 4 第四章 地质构造4第六章 地下水4 第七章 岩石和

3、岩体的工程性质2 第八章 不良地质作用和地质灾害4 第九章 工程地质勘察方法2 第十二章 隧道和地下硐室工程地质4 合计302第4页/共80页5/80四、实践教学环节 实验课内容主要是观察岩石和矿物标本，以及观看电视教学录像火山、风化作用、河流地质作用、崩塌、滑坡、岩溶、地震、原位测试、工程地质勘察。 道桥专业的学生有一周野外地质实习。 建工专业的学生参观勘察工地。 有条件时参观中国地质大学博物馆。第5页/共80页6/80五、主要参考文献1 高金川编.岩土工程勘察与评价.武汉：中国地质大学出版社,20032 李智毅等编.岩土工程勘察.武汉：中国地质大学出版社,20003 张咸恭等编.专门工程地

4、质学.北京：中国地质出版社,19884 匡有为编.高层建筑工程地质.武汉：中国地质大学出版社,19935 史如平主编.土木工程地质学.南昌：江西高校出版社,19946 刘世凯等编.公路工程地质与勘察.北京：人民交通出版社,1999 7 李治平编.工程地质学.北京：人民交通出版社,20028 窦明健主编.公路工程地质学.北京：人民交通出版社,2003第6页/共80页7/80绪论绪论一、工程地质学的研究内容和任务三、工程地质学与岩土工程的关系四、学习方法和要求主要内容二、工程地质在土木工程建设中的作用第7页/共80页8/80一、工程地质学的研究内容和任务地质学（geology） ：研究地球性质的科

5、学工程地质学（Engineering geology）： 研究人类在工程建设活动中产生的地质问题，特别是不良地质问题的应用学科。 它研究人类工程活动与地质环境相互关系，是地质学与工程紧密结合的学科。 第8页/共80页9/80 地质环境地质环境 制约制约 工程建设工程建设 例：地震烈度限制城市发展 滑坡迫使工程改线 软土地基需处理 工程建设工程建设 破坏破坏 地质环境地质环境 例：抽取地下水引起地面沉降、地面塌陷 开挖路堑引起山体滑坡 桥梁的修建使局部河段发生冲淤变形第9页/共80页10/80第10页/共80页11/80长江新滩滑坡（1986年）第11页/共80页12/80地面塌陷第12页/共8

6、0页13/80河道冲淤第13页/共80页14/80工程地质学任务: : 研究工程建设与地质环境两者之间的相互制约关系，促使矛盾转化和解决。 既保证工程安全、经济、正常使用，又合理开发和利用地质环境。第14页/共80页15/80深基坑开挖支护、施工降水、对环境影响问题v高层建筑第15页/共80页16/80工程地质工作是通过工程勘察来实现的查明条件拟定措施论证问题选择场地预测影响提出建议第16页/共80页17/80工程地质条件(engineering geological conditions) 与工程有关的地质因素的综合。包括： 岩土类型及性质地质结构与构造地形地貌水文地质不良地质作用天然建筑材

7、料第17页/共80页18/80工程地质问题(engineering geological problems) 工程地质条件与工程建筑物之间的矛盾。 不同结构类型的工程建筑物由于工作方式和对地质体的要求不同，工程地质问题是复杂多样的。第18页/共80页19/80土木工程包括：工民建、道桥、水利、港口、铁路等。第19页/共80页20/80各类工程问题：各类工程问题：场地稳定性、地基承载力及变形问题v工民建第20页/共80页21/80v道路工程山区滑坡、崩塌、泥石流问题。平原区软基处理问题。第21页/共80页22/80硐室围岩稳定、承压水的危害问题v地下工程第22页/共80页23/80 渗透问题、水

8、平抗滑问题v水利工程第23页/共80页24/80工程地质学的研究内容：1、岩土工程性质的研究工程岩土学2、工程地质问题的分析工程地质分析原理3、勘察技术的研究工程地质勘察第24页/共80页25/80图 0-5 工程地质学主要分支学科及其作用第25页/共80页26/80二、工程地质在土木工程建设中的作用 建筑场地工程地质条件的优劣直接影响到工程的设计方案类型、施工工期的长短和工程投资的大小。 重视工程地质工作就能使设计、施工顺利进行，忽视工程地质工作，则会给工程带来不同程度的影响。 第26页/共80页27/80工程实例：原因：原因：补做勘察后发现板基断裂一侧地基中存在软弱淤泥层。经考古查明曾有一

9、条铁路从此通过，路基坚实，但路基两侧排水沟因常年积水，沟底形成淤泥。板基横跨路基与排水沟，因土质软硬悬殊而断裂。 南京东南大学6层教工住宅，施工前未做地质勘察，结果在建成钢筋混凝土筏板基础后，发生整块板基断裂。第27页/共80页28/80原因：也是未经勘察，不了解下面有一条人防通道斜向贯穿。人防通道土体挖除形成临空，地基局部超量沉降，墙体开裂不可避免。 清华大学第三教室楼配电站是单层平房，因墙体裂缝严重，长期不敢使用。工程实例：第28页/共80页29/80 清华大学供应科办公库房楼因钻孔深度太浅，未发现地基中部厚层高压缩性泥炭层，导致墙体开裂，大裂缝达33条，成为危房。 工程实例：第29页/共

10、80页30/80 云南民族学院10号教工住宅，地基中存在局部淤泥与泥炭土未被发现,导致墙体严重开裂,多次加固无效，最后被迫拆除。工程实例：第30页/共80页31/80 宝(鸡)天(水)铁路，由于忽视了前期的工程地质 工作，施工中即发生大量崩塌、滑坡、河岸冲刷 和泥石流等地质灾害问题，被称为铁路的“盲肠”， 国家历年都拨出大量资金进行维修、整治。 成(都)昆(明)铁路，地形、地质条件异常复杂， 曾被称为“世界地质博物馆”。由于高度重视工程 地质工作，顺利建成通车。工程实例：第31页/共80页32/80三、工程地质与岩土工程的关系 岩土工程(Geotechnical engineering)是在工

11、程地质学基础上与土木建筑工程学结合发展起来的一门新兴边缘学科，在国际上已有40多年的发展历史，在我国则只有20年的历史。第32页/共80页33/80 岩土地基工程 岩土边坡工程 岩土支护工程 岩土硐室工程 岩土环境工程岩土工程类型：第33页/共80页34/80岩土工程的工作内容： 岩土工程勘察 岩土工程设计 岩土工程治理 岩土工程监测 岩土工程监理第34页/共80页35/80岩土工程工作方法： 调查勘察 试验测定 分析计算 方案论证 监测控制 反演分析 修改定案第35页/共80页36/80基础设计 建筑工程岩土工程工作的一般程序地质模型（平、剖面图）地基岩土体的地质特征、地层、岩性、地下水等条

12、件岩土物理力学性质自重应力渗流应力地基岩土体的强度（承载力）地基岩土体变形量地基的稳定性评价与计算处理措施基底压力岩土体中的附加应力岩土体中的应力强度变形稳定性评价处理设计的荷载（P）、基础形式第36页/共80页37/80岩土工程的重要性：岩土工程的重要性： 1岩土工程部分的费用在建设总投资的比例 很高,约占2540 2岩土工程部分的工期在建设总工期中占 1/3第37页/共80页38/80与岩土相关的工程问题与岩土相关的工程问题: : 抗剪强度问题（稳定） 地基破坏、液化 边坡(天然与人工)失稳 挡土墙破坏 基坑倒塌 变形问题 地基的沉降与不均匀沉降 渗透破坏问题 流砂、管涌 冻胀 溶蚀第38

13、页/共80页39/80事故：事故：建成后初次存放谷物时：1小时竖向沉降达30.5cm24小时倾斜27西端下沉7.32m 东端上抬1.52m上部钢混筒仓完好无损概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。 钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。 1911年动工，1913年完工，自重20000t。加拿大特朗斯康谷仓第39页/共80页40/801940年在软黏土地基上的某水泥仓库的倾覆第40页/共80页41/801995年日本阪神地震中的房屋倾斜储油罐倾斜第41页/共80页42/80阪神地震液化引起的河道破裂第42页/共80页43/80阪神地震阪神地震液化引起道路塌陷液化引起

14、道路塌陷第43页/共80页44/80湖北省巴东县滑坡第44页/共80页45/80第45页/共80页46/80第46页/共80页47/80码头挡土墙后侧的地面由于液化而下沉第47页/共80页48/80广州京光广场基坑支护结构的破坏工程基本情况：长300m,宽34m,深15m。 悬臂式护坡桩。事故情况：先发生0.51.0m水平位移,凌晨1时, 临时工棚倾入坑内,3人死亡,17人受伤。第48页/共80页49/80广东环市东路土钉墙塌方天河北土钉事故第49页/共80页50/80比萨斜塔目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差达1.80m， 塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.51360：再复工，至1370年竣

15、工，全塔共8层，高度为55m1272：复工，经6年，至7层，高48m，再停工1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工1173：动工原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和黏土层，强度较低，变形较大。1590: 伽利略在此塔做落体实验 第50页/共80页51/801838-18391838-1839：挖环形基坑卸载1933-19351933-1935：基坑防水处理 基础环灌浆加固19901990年年1 1月月: : 封闭19921992年年7 7月：月：加固塔身，用压重 法和取土法进行地 基处理目目 前前: : 已向游人开放。 处理措施比萨斜塔第51页/共80页52/80苏州虎丘塔苏州虎丘塔 不均

16、匀沉降造成的严重倾斜 地基严重下沉 - 上海工业展览馆第52页/共80页53/80墨西哥某宫殿左部分建于1709年右部分建于1622年沉降达2.2米存在明显的沉降差第53页/共80页54/80由相邻建筑物引起的沉降破坏第54页/共80页55/80kiss第55页/共80页56/80关西机场（世界最大人工岛）1986年：开工1990年：人工岛完成1994年：机场运营面积：4370m1250m填筑量：180106m3平均厚度：33m第56页/共80页57/80设计时预测沉降：5.77.5 m完成时实际沉降：8.1 m，5cm/月(1990年)预测主固结完成：20年后比设计超填：3m问题问题：沉降大

17、且有不均匀沉降关西机场第57页/共80页58/801998年长江大堤第58页/共80页59/80武汉丹水池堤防抢险武汉丹水池堤防抢险第59页/共80页60/801998长江洪水漏洞漏洞14%14%脱坡脱坡16%16%管涌管涌50%50%跌窝跌窝1%1%散浸散浸3%3%崩岸崩岸5%5%其他其他11%11%跌窝跌窝散浸散浸崩岸崩岸其他其他漏洞漏洞脱坡脱坡管涌管涌第60页/共80页61/80 隐患与险情第61页/共80页62/80管涌与流土管涌与流土第62页/共80页63/80治理管涌第63页/共80页64/8019981998年九江溃堤年九江溃堤第64页/共80页65/80九江大堤决口溃口原因：堤

18、基管涌1998年8月7日13:10发生管涌险情，20分钟后，在堤外迎水面找到2处进水口又过20分钟，防水墙后的土堤突然塌陷出1个洞，5 m宽的堤顶随即全部塌陷，并很快形成一宽约62m的溃口。 第65页/共80页66/8019981998年石首崩岸年石首崩岸第66页/共80页67/80 崩 岸第67页/共80页68/80溃堤湖北，牌洲湾，1998年8月2日第68页/共80页69/80 关于工程地质与岩土工程的关系，有四种见解：1.岩土工程是工程地质的分支。2.是岩土力学在工程上的应用。3.是基础工程和地下结构工程。4.按岩土工程勘察规范定义。第69页/共80页70/80岩土工程（Geotechnical engineering） 是以土力学、岩石力学、工程地质学和地基基础工程学为理论基础，以解决和处理在工程建设中出现的所有与岩土体有关的工程技术问题的一门地质和工程紧密结合的新专业学科。 引自岩土工程勘察规范（GB 5002194） 第70页/共80页71/80概括为三个层次的含义：岩土工程是以岩土力学、工程地质学、地基基础工程学为基础，并与工程密切结合的综合性学科 岩土工程以岩土的利用、整治或改造作为研究内容 岩土工程贯穿于各类土木工程的勘察、设计与施工的全过程，是土木工