工程地质学复习资料

工程地质学复习资料一、工程地质学的研究对象与任务

（一）研究对象工程地质学是研究与工程建设有关的地质问题的科学。它研究的对象包括岩石、土体、地下水、地质构造以及各种地质作用和现象等。这些地质体和地质作用与工程建筑物的稳定性、安全性以及正常使用密切相关。

（二）任务1.阐明建筑地区的工程地质条件，包括地形地貌、岩土类型及其工程性质、地质构造、水文地质条件等。2.分析和预测可能存在的工程地质问题，如地基沉降、边坡失稳、岩溶塌陷、地震灾害等，并评估其对工程的影响程度。3.为工程的规划、设计、施工和运营提供地质依据和建议，选择最优的工程场地，提出合理的工程措施，以保证工程的安全、稳定和经济。

二、岩石的工程性质

（一）岩石的成因类型1.岩浆岩由岩浆冷凝而成，根据岩浆的侵入或喷出环境，可分为侵入岩（如花岗岩、闪长岩等）和喷出岩（如玄武岩、流纹岩等）。2.沉积岩在地表条件下，由各种沉积物经过压实、胶结等作用形成，如砂岩、页岩、石灰岩等。3.变质岩由已存在的岩石在高温、高压及化学活动性流体的作用下发生变质而成，如大理岩、板岩、片麻岩等。

（二）岩石的物理性质1.密度指岩石单位体积的质量，与岩石的矿物成分、孔隙度等有关。2.孔隙度岩石中孔隙体积占总体积的比例，影响岩石的吸水性、透水性等。3.吸水性岩石吸收水分的能力，通常用吸水率表示。4.透水性岩石允许水透过的能力，与孔隙度、孔隙大小和连通性等有关。

（三）岩石的力学性质1.抗压强度岩石抵抗压力破坏的能力，是岩石力学性质的重要指标。2.抗拉强度岩石抵抗拉伸破坏的能力，一般远小于抗压强度。3.抗剪强度岩石抵抗剪切破坏的能力，与岩石的结构、矿物成分等有关。4.硬度岩石抵抗其他物体压入其表面的能力。

（四）岩石风化对工程的影响岩石风化会降低岩石的强度和稳定性，使岩石的物理性质和力学性质发生变化。风化产物可能会填充地基孔隙，影响地基承载力；风化裂隙的存在可能导致岩石边坡失稳等，在工程建设中需要对风化岩石进行妥善处理。

三、土的工程性质

（一）土的成因类型1.残积土岩石风化后残留在原地的土。2.坡积土雨水或雪水将高处的风化碎屑物洗刷而向下搬运，堆积在山坡上的土。3.洪积土由山洪急流搬运的碎屑物质在山谷口或山前平原堆积而成的土。4.冲积土由河流流水作用形成的土，根据河流不同部位的沉积特点，可分为河床相、河漫滩相、牛轭湖相和三角洲相沉积土。5.湖积土在湖泊中沉积形成的土，具有不同的沉积韵律和层理构造。6.海积土由海洋动力作用形成的土，可分为滨海相、浅海相、半深海相和深海相沉积土。7.风积土主要由风力搬运堆积而成的土，如黄土等。

（二）土的物理性质指标1.粒度成分土中不同粒径颗粒的含量和比例，通过筛分法和沉降法测定，常用粒度分析曲线表示。2.密度土的密度有天然密度、干密度和饱和密度等，反映土的质量和密实程度。3.含水量土中所含水分的质量与干土质量之比，对土的性质影响很大。4.孔隙比和孔隙率孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比，孔隙率是孔隙体积占总体积的比例，反映土的孔隙状况。5.饱和度土中孔隙被水充满的程度。

（三）土的压实性1.压实原理通过机械碾压等方法，使土颗粒重新排列，孔隙减小，从而提高土的密实度和强度。2.影响压实效果的因素包括含水量、压实功、土的性质等。存在最优含水量，在该含水量下压实效果最佳。

（四）土的渗透性1.渗透定律达西定律描述了水在土体中的渗透规律，即渗透速度与水力梯度成正比。2.影响渗透性的因素土的粒度成分、孔隙比、矿物成分、土的结构等都会影响土的渗透性。

（五）土的压缩性1.压缩性指标常用压缩系数、压缩模量等指标表示土的压缩性。2.压缩过程土在压力作用下孔隙体积减小，产生压缩变形，压缩过程分为弹性压缩和塑性压缩阶段。

（六）土的抗剪强度1.抗剪强度理论包括库仑定律，即土的抗剪强度与作用在剪切面上的法向应力和土的内摩擦角、黏聚力有关。2.影响抗剪强度的因素土的性质、含水量、排水条件、应力历史等都会影响土的抗剪强度。

四、地质构造

（一）褶皱构造1.褶皱的基本形态背斜和向斜。背斜岩层向上拱起，向斜岩层向下凹陷。2.褶皱要素包括核部、翼部、枢纽、轴面等。3.褶皱对工程的影响褶皱核部可能存在节理、裂隙发育，岩石破碎，对地基稳定性不利；在褶皱翼部布置工程时，要注意岩层的产状和倾角，避免顺层滑坡等问题。

（二）断裂构造1.节理岩石中的裂隙，按成因可分为原生节理、构造节理和次生节理。节理的存在会影响岩石的强度和稳定性，增加岩石的透水性。2.断层岩石受力发生破裂，两侧岩块沿破裂面有明显相对位移。断层对工程的影响较大，可能导致地基不均匀沉降、山体失稳等，在工程选址和设计时要避开大的断层破碎带。

五、地下水

（一）地下水的类型1.包气带水存在于包气带中的水，包括土壤水、上层滞水等。2.潜水埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上的含水层中的重力水，具有自由水面。3.承压水充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水，承受一定的静水压力。

（二）地下水的物理性质和化学成分1.物理性质包括温度、颜色、透明度、气味、味道、密度、导电性等。2.化学成分含有各种离子、分子、气体等，常见的有钙离子、镁离子、钠离子、氯离子、硫酸根离子等，化学成分受岩石性质、气候、地质构造等因素影响。

（三）地下水对工程的影响1.地下水的浮托作用对基础产生向上的浮力，影响基础的稳定性。2.基坑涌水在基坑开挖过程中，地下水大量涌入基坑，影响施工安全和进度。3.地下水的侵蚀性如对混凝土的腐蚀作用，降低混凝土结构的耐久性。4.地基沉降地下水位下降可能导致地面沉降，影响工程建筑物的正常使用。

六、不良地质作用

（一）崩塌1.形成条件地形条件（高陡边坡）、岩性条件（岩石破碎、节理发育）、地质构造条件（存在断裂等）、气候条件（风化作用强烈）等。2.危害破坏建筑物、堵塞道路、威胁人员安全等。

（二）滑坡1.滑坡要素滑坡体、滑动面、滑坡床、滑坡壁、滑坡台阶等。2.形成条件地形地貌（坡度、高差等）、岩性（岩土体性质）、地质构造（断裂、褶皱等）、水文地质条件（地下水作用）、人类工程活动（开挖坡脚、填方加载等）。3.防治措施排水、支挡、减重与反压、护坡等。

（三）泥石流1.形成条件地形条件（山高谷深、地形陡峻）、地质条件（岩石破碎、松散堆积物丰富）、水文气象条件（暴雨、冰雪融化等）、人类活动（不合理的开发破坏植被）。2.危害冲毁房屋、道路、桥梁等，造成人员伤亡和财产损失。3.防治措施工程措施（修建拦挡坝、排导沟等）、生物措施（植树造林、种草等）、预警措施等。

（四）岩溶1.岩溶发育条件岩石条件（可溶性岩石，如石灰岩、白云岩等）、气候条件（温暖湿润）、水文地质条件（地下水流动活跃）、地质构造条件（断裂、裂隙发育）。2.岩溶现象溶洞、溶蚀漏斗、落水洞、地下河等。3.对工程的影响地基塌陷、溶洞顶板坍塌、渗漏等问题，给工程带来安全隐患。

七、工程地质勘察

（一）工程地质勘察的阶段与内容1.可行性研究勘察主要任务是对拟建场地的稳定性和适宜性做出评价，初步查明场地的工程地质条件。2.初步勘察在可行性研究勘察的基础上，进一步查明场地的工程地质条件，对场地内建筑地段的稳定性做出评价，为确定建筑总平面布置、主要建筑物地基基础方案及对不良地质现象的防治方案提供依据。3.详细勘察针对具体建筑物或建筑群，详细查明场地的工程地质条件，对地基岩土体的工程性质和地基承载力进行评价，为基础设计、地基处理和施工提供详细的岩土工程资料。

（二）工程地质勘察方法1.工程地质测绘通过调查和填图，了解地形地貌、地质构造、岩土体分布等地质条件。2.勘探包括钻探、坑探、物探等方法，获取深部地质资料。3.原位测试如静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验等，测定岩土体的物理力学性质指标。4.室内试验对岩土样品进行物理性质试验（如密度、含水量、粒度分析等）和力学性质试验（如抗压强度、抗剪强度、压缩性等）。

（三）工程地质勘察报告报告应包括工程概况、勘察目的与任务、勘察方法与工作量、场地工程地质条件、岩土工程分析评价、结论与建议等内容，为工程设计和施工提供全面的地质依据。

八、工程地质问题分析与处理

（一）地基稳定性问题1.地基沉降由于地基土的压缩性导致建筑物的沉降，过大的沉降可能影响建筑物的正常使用。处理方法包括减小基底压力、调整基础尺寸和埋深、地基处理（如换填、夯实、注浆等）。2.地基承载力不足地基土不能承受建筑物的荷载，导致地基破坏。可通过提高地基土的强度（如采用强夯法、水泥搅拌桩等）、增加基础面积等方法解决。

（二）边坡稳定性问题1.边坡失稳原因包括岩土体性质、边坡坡度、地下水作用、地震等。2.边坡稳定性分析方法如极限平衡法等，通过计算边坡的安全系数来评价边坡的稳定性。3.边坡防护措施有挡土墙、护坡、排水等措施，以提高边坡的稳定性。

（三）岩溶地区工程问题处理1.岩溶地基处理对于岩溶洞穴可采用跨越、填充、灌注等方法；对于岩溶塌陷可采取预防措施，如加强地下水监测、控制地下水开采等。2.岩溶地区基础设计选择合适的基础类型，如桩基础、筏板基础等，避免基础置于岩溶洞穴或不稳定的岩土体上。

九、地震工程地质

（一）地震的成因与类型1.成因主要有构造地震、火山地震、陷落地震等，其中构造地震最为常见。2.类型根据震源深度可分为浅源地震、中源地震和深源地震；根据地震释放能量的大小可分为不同的震级。

（二）地震波包括体波（纵波和横波）和面波，纵波传播速度快，先到达地面，引起地面上下跳动；横波传播速度较慢，使地面水平晃动；面波对地面的破坏作用最大。

（三）地震对工程的影响1.地震作用使建筑物产生惯性力，导致结构破坏。2.场地效应不同的场地条件对地震波有放大或衰减作用，软土地基