工程地质0绪论

公路(gōnglù)工程地质主讲(zhǔjiǎng)：公路学院梁杰电话七十五页

1。课程性质

“公路工程地质学”是公路、桥梁、隧道、交通工程等专业的一门必修课，是一门专业基础课。由于课程本身的性质，教学上大多为阐述性、介绍性、叙述性讲授，不同于有严谨的理论推导的数理化课程，多为概念、定义，许多问题仅是定性的讲述，特别(tèbié)是一些类型的划分用于不同专业时具有不同的标准。所以在学习方法上，学生应自我调节，主动适应课程特点，学好每一个知识点。共七十五页

2。教学要求由于本课程内容丰富繁杂，涉及的知识面广，并具有很强的实践性，但学时(xuéshí)有限，故只能重点介绍与我们今后学习专业课或工作有关的某些部分，因此希望大家做到：

⑴.上课认真听讲，勤作笔记；

⑵.课后及时消化当天所学内容并应经常复习之；

⑶.在室内实验课上，应结合理论，辨认矿物和岩石标本，识读一般的地质图。（4）.重视一周(yīzhōu)的野外实习。共七十五页绪论绪论中将介绍下列两个方面(fāngmiàn)的知识：一.地球的概况(总体特征)二.公路工程地质学共七十五页一.地球概述1.地球的位置、形状及大小2.地球的有关特性

1）重力2）地热3）地磁4)弹塑性3.地球的圈层构造

外圈---大气圈、水圈、生物圈内圈---地壳、地幔(dìmàn)、地核4.地质作用

共七十五页1-1地球在宇宙(yǔzhòu)中的位置

1）.宇宙的构成:宇宙(星系团)---星系(数十亿)---恒星(1300亿)---行星---卫星2）.宇宙的边界：目前人类能探测到的空间半径为120亿光年(光年---光运行一年的距离），分布有数十亿个星系。3）.星系团中有个直径为10万光年、由五条旋臂组成的旋转星系---银河系，在距银心约为27000光年的一条(yītiáo)旋臂上分布着太阳系。4）.太阳系直径为118亿公里，中心为太阳，周围分布着包括地球在内的8大行星、68颗卫星、约10万个慧星和无数星际物质，地球距太阳为1.496亿公里，即一个天文单位。共七十五页平面图剖面图共七十五页共七十五页大地水准面

参考扁球体SN

1-

2.地球的形状和大小

我们通常说的地球形状指大地水准面（—由平均海平面所构成并延伸通过陆地的封闭曲面(qūmiàn)）所圈闭的形状-----参考扁球体；地球的真实形状略呈梨形，南极向内凹进去30m，北极向上凸出约10m；通常我们将其近似为球体。与大地水准面最为接近(jiējìn)的扁球体

赤道半径ａ＝6378km

极半径ｂ＝6356km平均半径r=6371km平均密度R=5.52g／cm2大地水准面的形状北半球较细长Ｎ+10m南半球较粗短Ｓ－30m6378km6356km+10m-30m共七十五页两极(liǎngjí)稍扁，赤道略鼓现代宇宙观测研究(yánjiū)

——证实地球的真实形状是不规则球体---扁球体共七十五页1-3地球(dìqiú)的表面形态

地球表面既不均匀也极不平坦，明显地分为海洋和大陆两部分。其中陆地总面积：1.49×108km2，占29.2%；

海洋总面积：3.61×108km2，占70.8%。

大陆平均高出海平面860m，陆地表面也起伏不平(bùpíng)，分布有高山、丘陵、平原、盆地和洼地等，最高的山峰为珠穆朗玛峰，高于海平面8844.43m，最低为死海-397m---即低于海平面397米（中国最低为吐鲁番盆地-156m）

；

海洋中也有大陆边缘、洋中脊、大洋盆地等，平均深度3729m。最深的海沟为马里亚纳海沟，深11034ｍ，高者在海平面之上（如冰岛、亚速尔群岛等）。可见地球表面极为不平坦，最高点与最低点两者高差在19km以上。共七十五页附：海与洋的区别(qūbié)?

海洋是地球上广大连续的海水的总称。海洋的中心主体部分称为洋。远离大陆，为深邃而浩瀚的水域，约占海洋总面积的89％，深度通常在3000米以上，盐度及温度不受大陆影响，盐度平均为35‰。洋的水色清，透明度大，有独特的潮汐系统和强大的洋流系统。其沉积物多为钙质软泥、硅质软泥和红粘土等海相沉积。

海洋的边缘附属部分称为海。海的面积约占海洋总面积的11％，按所处位置的不同又分为边缘海、地中海（或称陆间海）和内陆海。边缘海位于大陆边缘，靠近大陆一边，受大陆影响显著，而靠大洋一边受大洋的影响较大。共七十五页①②③④①亚洲南美洲大洋(dàyáng)州北美洲非洲南极洲欧洲(ōuzhōu)大西洋太平洋印度洋北冰洋七大洲和四大洋(陆地与海洋分布比例）共七十五页共七十五页两亿年前现在陆地(lùdì)与海洋随时间的变化共七十五页共七十五页2.地球的主要(zhǔyào)特性地球具有很多特性，这里(zhèlǐ)重点介绍与工程有关的几个：1）.重力-----起源、意义：2）.地热-----分层、不均匀、地热增温率：3）.地磁-----起源、特点、意义：4）.弹塑性-----意义共七十五页

2-1.

地球的重力=地球的引力（F）与地球自转产生的离心惯性力（P）的合力（G）。

地球重力随纬度变化而变化根据理论计算出各地的正常重力值称为理论计算值。

重力异常——由于地球各部分的物质组成和地壳构造不同，因而实际测量的重力值往往与理论值不符(bùfú)，称为重力异常。

正异常——实测重力值大于理论值，一般为金属矿区，由于物质密度大，对地面物质的引力较大。

负异常——实测重力值小于理论值，一般为石油，乙炔，石膏等非金属矿区，物质密度小，引力小。

利用重力异常找矿的方法称为重力探矿法。并且对研究地球的形状，地壳的物质组成，地壳的构造，地壳运动和地震等都是有很高的价值。地球的重力是许多不良地质作用和灾害的动因.如坡体运动、泥石流、地面塌陷、地面沉降等。共七十五页2-2

.地球的温度（地热）：地表不同部位、不同深度地热不同：

外热层----（变温层)受太阳辐射影响其日变化一般为1—1.5m;年变化影响深度达20—30m。

常温层—在外热层之下其温度与当地年平均温度大致相当，常年不变，其深度一般为20—40m。

增温层——（内热层）地温随深度增加而逐渐增加，受地球内部热能影响，深度每增加100米就升高的温度称为地温梯度或地热增温率。一般大陆为1—5℃/100m，海底为4—8℃/100m。在20km以内一般为3度。

通过间接测算，越接近(jiējìn)地心地温的增加趋于缓慢：共七十五页地内温度(wēndù)和热源地内热源(rèyuán)：地表--140

C;

10km

--3000

C;

33km--

1000

0

C;2900km--44000C;5100km--

57000

C

;

6371km--

60000

C

1）.放射性元素蜕变生热2）.地球收缩增温3）.重力分异增热4）.自转减速增热共七十五页共七十五页有极昼极夜现象有极昼极夜现象有阳光直射无阳光直射无阳光直射无极昼极夜赤道北回归线南回归线北极圈南极圈南寒带北寒带北温带南温带热带共七十五页2-3.地球的磁性指南针为什么能够指示方向，就是因为地球是有磁性的。在它的周围形成了一个磁力作用的空间——地磁场。地磁场相当于条形磁铁也有两极，位于南半球的叫磁南极（S）和位于北半球的称为磁北极（N）。现代(xiàndài)自激发电机理论认为：地磁场是由液态金属的外核绕固态金属内核运动而产生的。

地磁场的正常值（背景值）——是各地经过校正和清除变化等影响的地磁要素数据。

地磁异常——实地测量的地磁要素数据与正常值不符。

磁法找矿——就是通过地磁测量寻找有磁性异常的矿产。（如磁铁矿等）古地磁法——地球磁场是在不断变化的，有日变化，年变化，也有长期的周期变化（磁极倒转）。通过对岩石中剩余磁性的研究，了解地质历史上磁场的变化，例如通过对比不同时期的古地磁极的位置(或同一地点不同时期所处的磁纬度)可以帮助了解地壳不同部分的相对位移情况，据古地磁场反转周期则可确定岩石的形成年代。

共七十五页共七十五页地质学基础(jīchǔ)——张庆辉制作地球磁场共七十五页地磁极的变化

1）.磁南、北极位置的变化2）.长期缓慢漂移（偏离）

3）.周期性倒转

现代地磁南北极与地理南北极交角11.5°,并非绝对不变，长期观测证实，近代地磁极有向西漂移的现象，速度是极其缓慢的。同时大量(dàliàng)的古地磁资料表明，地磁的南北极在地质历史中一直处在周期性交替之中。我们把与现代两极极性相同的称正向期，反之称为反向期，最近3—4百万年来有三次大的倒转0～69万年

布容正向期

69～243万年

松山反向期

每次持续时间大约１百万年

243～332万年

高斯正向期

共３次倒转

332万年以前

吉尔伯反向期共七十五页2-4

.地球的弹性和塑性弹性的表现

能传播地震波固体潮（球体形状一段时期变化，另一段时期恢复原状）

塑性的表现地球正固体椭球体，长轴与旋转轴垂直岩层(yáncéng)褶皱、柔皱、蠕变

作用速度快，持续时间短，表现为弹性。

作用速度缓慢，持续时间长，表现为塑性。共七十五页3.地球(dìqiú)的圈层构造内圈地核地幔(dìmàn)地壳

外圈生物圈水圈大气圈共七十五页包括(bāokuò)：大气圈生物圈水圈3-1.地球(dìqiú)的外部圈层共七十五页

1）.大气圈-----是地球最外部的一个圈层。大气是人类和生物赖以生存必不可少的物质条件，也是使地表保持恒温和水分的保护层，同时也是促进地表形态变化的重要动力和媒介。覆盖整个地球的大气，质量约5300万亿吨，约占地球总质量的百万分之一。由于地心引力的作用，大气质量的90%聚集在离地表15km高度以下(yǐxià)的大气层内。2000km高度以上，大气极其稀薄，逐渐向星际空间过渡，无明显上界。共七十五页共七十五页（1）.大气圈的组成(zǔchénɡ)与结构

大气圈的组成:地球表面的大气主要由氮（N2）、氧（O2）、氩（Ar）等气体组成。大气圈的结构：整个大气分为对流层、平流层以及高空的中间层、暖层和散逸层：对流层大气的最底层，它的底界是地面。对流层有三个主要特征：气温(qìwēn)随高度升高而降低；空气的对流运动显著；天气现象复杂多变。平流层从对流层顶以上到50～55km高度为平流层。中间层自平流层顶到80～85km左右为中间层。暖层自中间层顶到800km高空为暖层，又称热层。散逸层暖层以上的最高层大气称为散逸层，又称外层。

共七十五页（2）.大气(dàqì)的物质组成共七十五页（3）.大气的垂直(chuízhí)结构

A.对流层（troposphere）受地球自转产生的惯性离心力影响，造成赤道较厚为16~18km，两极较薄为8~12km，平均厚11~13km;并且厚度随季节而变化，一般夏季较大，冬季较小。占大气圈总质量的70~75%，集中了大气中全部水气和尘埃。大气降温(jiàngwēn)率6.5°C/km（热源来自地面的长波辐射）；强烈对流（风、雪、雨、云等活动）；湿度和温度分布不均匀；受人类活动影响最显著。共七十五页

B.平流层（stratosphere）对流层以上35~55km，占大气圈总质量的20%；含多层臭氧层，吸收紫外线（臭氧较重，下沉到平流层中），占地球臭氧量的（90%）。臭氧吸收紫外线，使温度逐渐上升，底部-80°C，顶部（-3~17°C）（热源来自太阳的短波辐射）；气流以水平方向运动为主，垂直运动十分缓慢，例如火山尘埃，可以在平流层下部停留多年，使全球气温降低；水气少、尘埃少、透明度高，很少气象现象发生

C.

中间层（mesosphere）（高空对流层）无臭氧，气温随高度增大而下降(xiàjiàng)，顶部气温-83~-113°C；出现空气的垂直对流，但空气太稀薄，又无水蒸气，无风雨.共七十五页

D.暖层（thermosphere）或电离层（ionosphere）占大气总质量0.5%，空气密度在底部只有海平面上的百万分之一，上升到120km，减少到百亿分之一；空气质点受太阳辐射(tàiyánɡfúshè)和高能宇宙粒子作用，温度迅速升高（500km达到1200°C），温差相差很大；氧、氦气等被分解，处于原子或离子状态。

E.散逸层（exosphere）(外逸层)

900~3000km，空气极为稀薄，以氧、氦、氢为主，人造卫星轨道处；气体质点不断向宇宙空间扩散，地球上大部分氢气已经扩散到宇宙空间；地球的外磁圈。共七十五页（4）.大气圈的变化趋势大气圈成分(chéngfèn)的变化趋势

CO2，N2O，甲烷（CH4），卤化碳（包括(bāokuò)CCl3F和CCl2F2）增加较快，SO2含量也有所增加。粉尘含量变化大气圈结构的变化及其趋势臭氧层的变化臭氧层的减薄，臭氧洞的形成与扩大气候变化的趋势

从十万至万年时间尺度看，从自然变化趋势说，现代间冰期即将结束，新的冰期即将来临，气候将会向寒冷方向发展。但如果人类对自身活动引起的温室效应不加以控制，温室效应的影响有可能在一定时间内超出自然变冷的幅度，出现一个超间冰期。从百年时间尺度看，从自然变化趋势来说，21世纪不会出现平均状况比1900～1950年之间更温暖的气候阶段。但是，由于人类活动对气候变化的影响，温室效应在短期内无法根本抑制。因此综合考虑自然与人为影响，21世纪将是一个平均状况比19世纪温暖，与20世纪相当或略为温暖的世纪。第十五章共七十五页2）.水圈(shuǐquān):

海洋水：海洋是水圈的主体，是地球上水的最大源地。全球海洋总面积为3.61×108km2，约占地球表面的71%；海水总体积(tǐjī)约为1.37×109km3，约占地球总水量的96-97%。生物体内的水陆地水：河流；湖泊；沼泽；地下水；冰川。陆地水地球上的水大气水---气态水共七十五页(1).水圈(shuǐquān)的组成

地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在于空中、地表与地下，成为海洋水、河流水、湖泊水、沼泽水、土壤水、地下水、冰川水、大气水以及存在于动、植物有机体内的生物水。这些水体，通过(tōngguò)水循环组成了一个统一的相互联系的包围地球的水圈。在这其中，海水构成水圈的绝大部分，海水量约占地球总水量的96%～97%；其次为分布在极地及陆地上的冰川固态水，约为3x1016m3；而陆地上的河、湖、土壤水、地下水等约为4x1012m3，水体分布很广，但其所占比重却很小。共七十五页(2).水圈(shuǐquān)的结构水圈的水平(shuǐpíng)结构特征

连续性:地球表面任何一个地方都有水的分布，水在地球表层的分布是连续的。不均匀性：水在地表的分布是不均匀的。不均匀性一是表现在水圈的厚度各处不一，二是表现在水圈中各处分布的水量不同。

水圈的垂直结构特征近地面集中分布:水主要集中分布在地面附近，随着离地面距离的增大水越来越少。垂直分层:水圈在垂直方向上具有一定的分层现象。相态分异:水的相态在垂直方向上的有规律的变化现象。

第六章共七十五页(3).水圈(shuǐquān)的变化趋势A.海面(hǎimiàn)的变化

B.水循环与水平衡的变化板块运动—太平洋缩小、大西洋的扩张—水循环的格局改变—区域水平衡失衡青藏高原的进一步隆升——亚洲中部的干旱化。气候变暖——世界水平衡发生重大变化全球增温——冰川融化——海面上升；区域或局部的地壳下降——海面相对上升；地面沉降——海面上升；海水升温——海水膨胀——海面上升。C.水圈组成与结构的变化

气态水、液态水比例增大，而固态水比例减小海面的升高将导致地球表面水体分布的重心向较低纬度偏移河流、湖泊、沼泽的分布的区域不均匀性将会进一步增强第十五章共七十五页3）.生物圈(1).

生命的起源：从无机物到简单有机物阶段；从简单有机物到复杂有机物阶段；从高分子有机物到具有新陈代谢机能(jīnéng)的蛋白体阶段。

(2).

生物圈的演化：生物种类由少到多生物圈结构由简单到复杂；生物分布的空间范围由小到大

并由海洋向陆地扩展。

共七十五页(3).生物圈的结构(jiégòu)垂直准正态分布式结构：在垂直方向上，集中分布在某一范围内（向上大约为10km、向下大约为3km），而向上和向下都逐渐(zhújiàn)减小。水平连续不均匀结构：地球表面任何一个地方都有生物分布，生物在地球表面的分布是连续的。生物圈不是一个很均匀的圈层，生物在地表的分布是不均匀的。多级嵌套结构：多级系统在空间上相互交叉、叠置，并且相互联系、相互作用的。共七十五页(4).生物圈的变化趋势B.生物圈结构(jiégòu)的变化

大气中的微生物含量增加（大气湿度(shīdù)增大）；地球表面生物水平分布的不均匀性进一步增大（降水的区域差异变大）；生物分布向中高纬度地区扩展（气候变暖）；海洋生态系统空间范围扩大，而陆地生态系统空间范围缩小（海面上升）一些渔场消失，而另一些渔场则可能扩大或诞生（洋流的改变）。C.生物生产率的变化

一些种类由于气候的变暖，病虫害加重，生产率降低；一些种类，尤其是小麦、水稻、大豆等植物，将会由于大气CO2浓度升高，植物的光合作用增强，植物的生产率将会提高。A.生物圈组成的变化

生物种类的减少人的比重将会进一步变大生物多样性的保护任务艰巨共七十五页3-2.地球(dìqiú)的内部圈层---鸡蛋共七十五页§2.1地壳是固体(gùtǐ)地球的外部层圈地壳：密度2.7～2.9g/cm3岩石组成大陆(dàlù)地壳（陆壳）厚度大，35km

大洋地壳（洋壳）厚度小，7～8km

地球的层圈构造地幔：密度3.32～4.64g/cm3由含铁、镁的硅酸盐物质组成，分布在地壳以下到2900km深处古登堡面莱曼面莫霍面岩石圈共七十五页共七十五页（1）.地壳(dìqiào)双层—平均33km.

上层：

硅铝层（较轻---相当于花岗岩质）,高山(ɡāoshān).高原区厚度大,平原地区厚度小;在大洋地壳中很薄,甚至缺失.

下层：硅镁层（较重---相当于玄武岩质）普遍存在(连续分布)大陆地壳：大洋地壳：单层—硅镁层---玄武岩质，平均6km地壳结构大陆地壳：双层大洋地壳：单层莫霍界面上层：硅铝层下层：硅镁层地幔地壳康拉德面可见:不同区域岩石圈的厚度、组成与结构是不同的。洋壳薄,是单层的，陆壳厚,是双层的。洋壳为玄武质，陆壳为花岗岩质。共七十五页大陆地壳大洋地壳所占比例面积40%、体积79%、质量63%面积60%、体积21%、质量37%厚度

10—70km、平均33km

5---8Km、平均6km密度

2.7g/cm33.0g/cm3岩石时代各时代都有，最老38亿年多为5000万年内，最老﹤2亿年成分沉积岩、岩浆岩、变质岩均有；SiO2含量＞60%；低价铁和镁的氧化物百分含量低，分别为3.8与3.1，但铁的总含量高。几乎全部由火山岩组成；SiO2＜50%；低价铁和镁的氧化物百分含量高，分别为6.2与6.8，但铁的总含量低。重力异常以负异常为主以正异常为主地质作用及地质构造岩石受到强烈挤压，形成褶皱、断裂和由它们构成的高大山脉，区域变质作用较普遍没有强烈挤压褶皱形成的大山，海底大山主要为火山作用形成的。没有区域变质作用。引张大断裂发育。结构上部为花岗质层（硅铝层），下部为玄武质层（硅镁层），最表层有不连续分布的松散沉积物。底部为玄武质层（硅镁层），上部为松散沉积物层，两层之间为玄武岩夹已固结的沉积岩透镜体。共七十五页（2）.地壳(dìqiào)、地幔和地核范围厚度（千米）

地壳地表~莫霍界面平均17

地幔地核2900

~

637117

~

2900

主要(zhǔyào)特征1.固态，由各种岩石组成2.各地厚度不一

3.上为硅铝层，下为硅镁层1.硅酸盐类物质，自上而下，铁镁的含量逐渐增加2.上部有一软流层，岩浆的主要发源地1.外核呈液态或熔融状态，内核为固态,由铁镍合金组成。莫霍界面~古登堡面古登堡面~地心

4.平均密度2.7g／cm33.平均密度3.3--5.1g／cm32.平均密度≧10g／cm3共七十五页4.地质(dìzhì)作用

地质作用：在地质历史发展的过程中，由自然动力引起的地壳的物质组成、内部结构和地表形态不断变化的作用。包括:

内力地质作用:

简称内力作用，由地球内部的能量（转动能、重力能和放射元素蜕变产生的热量）引起的地质作用。主要在地壳内部或上地幔进行。外力地质作用:

简称外力作用，是由地球外部的能量（太阳的热能，太阳和月球(yuèqiú)的引力能、地球的重力能）引起的地质作用。主要在地壳地表附近进行。

共七十五页4-1.外力作用(wàilìzuòyònɡ)

外力作用方式：风化作用：在温度、气体、水、生物等综合因素的作用下，使得组成地壳表层的岩石发生破碎、分解的一种破坏作用。

剥蚀作用：将岩层风破坏的产物从原地剥离下来的作用。借助河流、大气降水、地下水、海洋、风等破坏作用。搬运作用：将岩石的风化、剥蚀的产物，被流水、风、冰川(bīngchuān)和生物等介质搬运到其他地方的作用。沉积作用：被搬运的物质，由于搬运介质的搬运能力减弱，搬运介质的物理、化学条件发生变化，或由于生物的作用，从搬运介质中分离出来，形成沉积物的过程。成岩作用：沉积下来的各种松散沉积物，在一定的条件下，由于压力增大，温度升高及化学溶液的影响而被压密、胶结或重结晶等，使之固结称为坚硬岩石的作用。

外力地质作用总的趋势是切削地壳表面隆起的部分，填平地壳表面低洼的部分---削高填平，不断使地壳的面貌发生变化。共七十五页外力作用(wàilìzuòyònɡ)类型：风化作用地表流水作用(zuòyòng)地下水的作用冰川的作用海洋流水作用风力作用重力作用生物作用冻融作用---等等共七十五页工程地质作用――人类活动引起的地质(dìzhì)效应主要类型：

1.生产(shēngchǎn)生活

2.采矿活动

3.开采石油

天然气

4.地下水开采抽取

5.兴建各种工程

6.改变大气运动-----等等共七十五页4

-2.内力(nèilì)地质作用

主要类型：地壳运动：由于地球内部的某种动力（地质力学认为：地球自转速度的改变；板块理论认为地幔软流层的对流引起）促使地壳某一部分相对运动或物质变异。地壳运动引起海陆的变迁，产生各种地质构造，所以又称为构造运动。以大致平行于地球表面的水平运动为主。牵引起局部的沿地球半径方向的升降运动。岩浆活动：地壳内部的岩浆在地壳运动的影响下，向外部压力减弱的方向上移动，上升侵入地壳或喷出地面，冷却、凝固称为岩石的全过程。变质作用：由于地壳的运动，岩浆作用等引起的物理和化学条件发生变化，促使岩石在固体状态下改变其成分、结构(jiégòu)和构造的作用。地震作用：地壳快速振动的现象，是地壳运动的一种表现形式。

内力作用总的趋势是形成地壳表层的基本构造形态和地壳表面大型的高低起伏---增大差异。

共七十五页二、公路工程地质学

（一）地质学（Geology），是研究地球的一门自然科学，是地学(dìxué)的重要组成部分。主要研究固体地球的组成、构造、形成和演化规律等方面。地球科学以整体的地球作为研究对象，包括自地心至地球外层空间十分广阔的范围，是由固体地圈、大气圈、水圈和生物圈（包括人类本身）组成的一个开放的复杂巨系统，称为地球系统。地球系统内部存在不同圈层（子系统）之间的相互作用，物理、化学(huàxué)和生物三大基本过程之间的相互作用，以及人与地球系统之间的相互作用。因此，地球科学是一个庞大的超级学科体系群，根据实际研究的不同圈层范围、内容特色和服务目的,传统上划分出众多的一级和二级学科分类体系。共七十五页地质学的分支(fēnzhī)学科地球物质(wùzhì)组成：矿物学、岩石学、晶体化学表面特征：

地貌学、冰川学、海洋学、黄土地质学、极地科学、岩溶学地质作用：动力地质学、火山学、地震学结构构造：大地构造学、构造地质学、显微构造学、地球物理学（大地测量学、地磁学、地热学、地电学）演化历史：地质历史学、同位素地质学、第四纪地质学、地层学、古生物学资源：矿床学、宝石学、煤田地质学、石油地质学天体：体地球化学、月岩学、陨石学应用：工程地质学、水文地质学、灾害地质学、环境地质学、城市地质学、旅游地质学共七十五页

（二）工程地质学

1.工程地质学的概念工程地质学(EngineeringGeology):是研究工程建设活动与地质环境相互作用的有关地质问题，为工程建设服务的地质学科。是工程学与地质学交叉形成的一门边缘学科，它是地质学的分支学科，属于(shǔyú)应用地质学的范畴。它与不同的工程建设活动相结合或为不同的工程活动服务就形成各种不同的（专门）工程地质学。注意区分：工程地质与岩土工程工程地质与地质工程共七十五页

地质环境：地壳表层和一定深度的地质条件的综合。是自然环境的一个重要组成部分，与人类生存和发展有紧密联系的岩石圈的一部分，这部分积极地与水、气和生物圈相互作用着。上限为岩石圈表面，下限(xiàxiàn)为人类技术——经济活动引起的物理场、化学场因素变迁消失的深度。其中与工程建筑活动有关的地质环境因素称为工程地质条件，一般认为包括下列诸多因素：①.岩土类型及其工程性质②.地质构造③.地形地貌④.水文地质⑤.动力地质作用（外、内、人）⑥.天然建筑材料

注意：工程地质条件是上述各要素的总体，是一个综合概念；同时也是自然地质历史的产物，受内外力地质作用的性质和强度及其组合的控制；另外工程地质条件也具有区域性的特性。

共七十五页

工程地质条件的诸多(zhūduō)因素的相互组合有其特有的规律性。

例如，高山峡谷地带:

①主要由岩体组成，缺乏土体或土体很薄；②地质结构往往很复杂，多断层、甚或有活动断层或发震断层；③河谷深切，沟谷发育，地势高耸，斜坡陡峭；④地下水往往属埋藏较深的基岩裂隙水，富水程度较低但水交替强烈，水质多为低矿化不具侵蚀性的淡水，但如遇有可溶性碳酸盐岩或大的断层破碎带，则往往为强富水带；⑤崩塌、滑坡、泥石流等外生物理地质现象广泛发育且规模往往很大，如有碳酸盐岩则有喀斯特现象发育，若有发震断层则伴有强烈地震；⑥天然建筑材料以石料、粗骨料丰富，细骨料、土料贫乏为特征。共七十五页

冲积平原地带则是另外一番景象:①在距地表一定深度内广泛分布的是由各种砾、砂、粘性土互层组成的松软土体，强度低，易于变形，如有淤泥质土则压缩变形性更大；②地质结构简单，主要是各类土层的组合关系；③地表开阔、平坦，往往有各种型式（例如内叠或上叠）河流阶地或埋藏古河床；④地下水多为埋藏浅的孔隙潜水或层间水，粗砂、砾石层中富水且水质良好，可作为良好的供水水源，但过量抽取会产生地面沉降；⑤除阶地斜坡有小型滑坡发育(fāyù)外，崩塌、滑坡、泥石流等外生地质灾害不发育(fāyù)，如有埋藏型碳酸盐岩可伴有地面塌陷，若有隐伏活动断裂则伴有中强至强烈地震；

⑥天然建筑材料则以土料及细骨料丰富、粗骨料贫乏、缺乏石料为特征。其他如黄土高原、内陆干旱盆地、滨海平原等也各有其特有的工程地质条件组合的规律性。共七十五页公路工程地质条件分类（分级的）分为复杂、较复杂、简单(jiǎndān)三种1.符合下列条件之一者，工程地质条件可定为复杂：

1）.地形地貌复杂；

2）.岩土种类多，性质变化(biànhuà)大，基岩顶面变化(biànhuà)剧烈；

3）.特殊性岩土和不良地质剧烈发育；

4）.抗震危险地段；

5）.地下水对工程有显著影响，水文地质条件复杂。2.符合下列条件之一者，工程地质条件可定为较复杂：

1）.地形地貌较复杂；

2）.岩土种类较多，性质变化较大，基岩面起伏变化较大；

3）.特殊性岩土和不良地质较发育；共七十五页

4）.抗震不利地段；

5）.地下水对工程有影响，水文地质条件较复杂。

3

.符合下列条件之一者，工程地质条件可定为简单(jiǎndān)：

1）.地形地貌简单；

2）.岩土种类单一，性质变化不大，基岩面平缓；

3）.特殊性岩土和不良地质不发育；

4）.抗震有利地段；

5）.地下水对工程无影响，水文地质条件简单。共七十五页

工程地质问题：工程建筑活动(huódòng)与建设区内工程地质条件之间所存在的主要矛盾或问题。场地工程地质条件不同(bùtónɡ)、建筑物内容不同(bùtónɡ)，所出现的工程地质问题也各不相同。例如：

1）.房屋工程：地基承载力、沉降、基坑边坡问题

2）.矿山开采：边坡稳定性、基坑突水、矿坑稳定……

3）.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……

4）.公路工程：路桥等地基变形及稳定性、公路边坡稳定性、隧道围岩稳定性问题等----岩土体稳定性问题。（工程建设中的岩土体稳定性问题包括：地基稳定性问题；场地稳定性问题；区域稳定性问题三个层次；各层次又包括变形、强度、渗透三个方面）共七十五页2、工程地质学的研究(yánjiū)内容

1).岩土工程性质的研究研究与工程建筑物有关的岩土体的工程地质性质及其变化规律，即分布规律、成因类型、工程性质（物理性质、水力性质、力学性质）及其变化等。

分支学科：工程岩土学

2).工程动力地质作用的研究研究工程动力地质作用的形成条件、力学机制、规模、空间分布及发展趋势，对由此引起的工程地质问题进行评价、防治和改造等。

分支学科：工程动力地质学

3).工程地质勘察理论和技术方法的研究研究勘察方法的选择、工作的布置(bùzhì)原则、工作量的分配，勘察技术、方法理论的改进。规范、手册为指南。

分支学科：工程地质勘察、岩土工程勘察。共七十五页

4).区域工程地质研究

研究工程地质条件的区域性分布(fēnbù)规律，为工程规划、设计、施工等提供地质依据，进行工程地质区划等。

分支学科：区域工程地质学

5).环境工程地质研究

研究人类工程活动和地质环境之间的联结模式，科学预测人类活动对地质环境的影响、合理科学地利用地质环境等。

分支学科：环境工程地质学共七十五页3.工程地质学的主要(zhǔyào)任务：

1）.查明并评价工程建筑地区的工程地质条件，阐明对工程建筑有利的和不利的因素；

2）.论证建筑物所可能遇到的主要工程地质问题、进行定性和定量评价、做出确切结论；

3）.选择(xuǎnzé)工程地质条件良好的建筑场址、并根据场址的工程地质条件具体情况提出合理的建筑类型、结构形式、规模大小及施工应注意事项的建议；

4）.预测建筑物兴建后对地质环境的影响及其发展演化趋势，提出对地质环境的合理利用和保护的对策和措施；

5）.提供为改善和防治不良地质作用的方案、措施所需的地质依据。共七十五页简单的讲就是：研究人类工程活动与地质环境（工程地质条件）之间的相互作用，以便正确评价、合理利用、有效改造和完善(wánshàn)保护地质环境。即有以下六项内容：拟定(nǐdìng)措施查明条件论证问题选择场地预测影响提出建议共七十五页4.工程地质学研究(yánjiū)方法

1）.定性分析法：

通过工程地质勘察，对影响工程稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的力学机制进行分析，在此基础上对已变形地质体的成因及其演化历史进行分析，综合给出结论。如自然历史分析法、工程地质类比法、图解法、专家系统法、岩体质量评价法等。

2）.定量分析法：

针对某一具体问题。以地质分析为基础—

建立(jiànlì)地质模型—

数学模型（理论经验公式等）—

代入有关参数