工程地质学

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  工程地质学汉语拼音:Gongcheng Dizhixue;英语:Engineering Geology),研究与工程建筑等有关的地质问题的学科地质学的一个分支。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。

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,许多国家成功地建成了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。1921年美国康奈尔大学H.里斯弗吉尼亚大学T.L.沃森两位地质学教授出版了《工程地质学原理》。1929年奥地利K.泰尔扎吉、1937年苏联F.P.萨瓦连斯基先后也出版了《工程地质学》。20世纪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计算数学中的某些理论和方法,更加完善和发展了本学科的内容和体系。在中国,工程地质学的发展基本上始于20世纪50年代。谷德振在岩体稳定性问题中提出的结构控制论和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。

研究内容

  可概括为四个方面:

  1.研究建设地区和建筑场地中岩体、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与结构,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。

  2.分析和预测建设地区和建筑场地范围内在自然条件下及工程建筑活动中发生或可能发生的各种地质作用及工程地质问题,例如:地震滑坡泥石流,以及诱发地震、地基沉陷、人工边坡和地下洞室围岩的变形和破坏、开采地下水引起的大面积地面沉降、地下采矿引起的地表塌陷,以及发生的条件、过程、规模和机制,评价它们对工程建设和地质环境造成的危害程度。

  3.研究防治不良地质作用的有效措施。

  4.研究工程地质条件的区域分布特征和规律,预测其在自然条件下工程建设活动中的变化和可能发生的地质作用,评价其对工程建设的适宜性。

  由于各类工程建筑物的结构和作用及其所在空间范围内的环境不同,因而可能发生和必须研究的地质作用与工程地质问题往往各有侧重。据此,工程地质学又常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城市工程地质学等。

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,包括为测定岩体和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(又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。