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工程地質學的研究方法范文1
收稿日期：2012-11-16
作者簡介：汪演強（1955-），男，廣東石油化工學院建筑工程學院工程師，主要從事巖土工程勘察及工程地質學研究，（E-mail）。
摘要：工程地質學在土木工程專業中具有至關重要的學科地位。針對目前工程地質學課程存在的主要問題，對工程地質學課程建設及教學方法提出切實可行的改革措施。全方位培養學生理論聯系實際能力、分析問題和解決問題的能力、創新能力和工程意識，培養具有較高素質的高級技術人才。
關鍵詞：工程地質學；土木工程專業； 教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）03-0091-04 一、 工程地質學的學科地位
土木工程專業人才培養方案提出的培養目標是：畢業生能在房屋建筑、工程勘察、地基基礎、地下建筑、道路、橋梁等設計、研究、施工、教育、管理、投資開發部門從事技術或管理工作。工程地質學是土木工程專業一門必修的專業基礎課，一方面為土力學與基礎工程學等專業課程的學習奠定基礎，另一方面擔負著與工程地質勘察有關的應用地質學基礎理論知識學習及實踐實習的重要任務，培養學生的實踐能力及創新精神。工程地質學通過巖土工程勘察為工程建設服務。在工程建設中首先要查明建設地區或建筑場地的工程地質條件，分析、預測和評價可能存在和發生的工程地質問題，及其對建筑物和地質環境的影響和危害，提出防治不良地質作用的措施?？梢姳仨氁性鷮嵉墓こ痰刭|學知識才能在實際工程建設中完成工程地質勘察任務。
工程地質問題，是涉及生命和財產安全的大問題，稍有疏忽即可釀成大禍。西安建筑科技大學舊圖書館、鐵一局幼兒園教學樓以及西安化工六院某家屬樓等，都是由于建筑場地地質條件沒勘察清楚，剛好建在地裂縫上而遭到破壞。1976年7月28日唐山7.8級大地震，造成65萬多間房屋坍塌，24萬多人死亡，主要是建筑結構防震措施缺失及地基液化造成的房屋倒塌，原唐山礦冶學院的圖書館樓因地基液化下陷了一層半。委內瑞拉曾發生6.4級地震，致使樓房地基土液化下陷（圖1），也屬于地基處理方案不合理造成的工程地質問題。2009年6月27日上海“倒樓”工程事故， 13層樓房（7號樓）整體倒覆（圖2），事故原因是施工方將樓房南側開挖4.6 m深的地下室挖出的土方堆置在樓北側，高度達10 m左右，加上雨水滲入誘發土體失穩，致使基礎樁折斷樓房失去支撐而倒覆。該工程事故屬人工改變地質環境及雨水滲入誘發土體失穩的工程地質問題。從以上工程事故案例可以看出，天災固然不可抗拒，但人禍可以避免，這就要求土木工程師熟練掌握工程地質學知識。可見工程地質學課程設置，在土木工程建設中具有舉足輕重的學科地位。
圖1 地基土液化樓房下陷
圖2 上海倒樓事故現場
二、工程地質學課程存在的主要問題
據調查了解及結合學院的實際情況，目前土木工程專業工程地質學教學在師資、實踐教學方面存在許多問題[1]，而最突出的問題主要有以下兩方面。
首先是課程授課學時少。土木工程專業工程地質學為30學時，實際授課課時為26學時。其他多數院校的課時設置為36學時[2]。而按新專業設置，工程地質學教學內容多，在教學內容安排上除了滿足主要的工業與民用建筑專業方向外，還要兼顧道路與橋梁工程、巖土工程、地下工程等專業方向。地質基礎知識是學科基礎，必須牢固掌握，而工程巖土學、水文地質學基礎、工程地質分析及巖土工程勘察是分析和解決工程地質問題的專業應用部分，這些知識更加重要。課時設置太少，教學深度難以達到人才培養方案中的培養目標。
其次，室內實驗及野外實習少，個別院校沒有開設實驗實習。 因課時少，在課程設計中往往是首先減少實驗實習，致使實踐教學環節薄弱或缺失。同時，非地質院校開設的土木工程專業，基本上都沒有地質基礎方面的實驗室，如礦物巖石實驗室、地質構造模型室，以及野外地質實習基地。野外地質實習的師資力量也不足，一般非地質院校僅有1～2位工程地質學任課教師，不具備帶領野外實習的條件，所以基本上都沒有開設野外實習。學生在學習中缺少感性認識，紙上談兵使這門實踐性很強的課程教學大打折扣。
三、教學改革措施
基于工程地質學課程目前存在的主要問題及課程設置的重要性，在適當增加教學課時及工程地質實驗實習資金投入的同時，依據多年教學經驗，應從以下兩方面著手改革。
（一）課程建設方面的改革
（1）相關課程的任課教師組成教學科研團隊，開展相關的教學科研活動。由于工程地質學課程教學課時少，所以從事工程地質學教學的教師相對較少，不能形成強大的師資隊伍。但工程地質學、土力學及基礎工程學課程知識相關性較大，可以組成一個教學科研團隊，開展相關的教學科研活動及設計性、綜合性實驗研究。對這些課程中相互交叉、重復的部分內容進行協商調整。如工程地質學中土的工程地質特性，包括土的物質組成、土的物理力學性質、土的分類與分級，以及地下水的徑流狀態等，在土力學中屬于重點內容。房屋建筑工程地質問題及深基坑開挖工程地質問題，在基礎工程學中有較詳細講授。這些內容在工程地質學中不宜重復授課。
（2） 充分利用實驗室教學資源。 據調查了解，許多理工科院校在開辦土木工程專業的同時，也開設有地理科學類專業，廣東石油化工學院也開設了這兩個專業。地理科學類專業開設的地質學也都需要進行地質基礎實驗。為充分利用實驗室教學資源，節約實驗室重復建設的資金投入，建議兩個專業共同建設使用礦物巖石實驗室、地質構造模型室，完善地質基礎實驗教學。開展常見造巖礦物及三大類巖石的認識、鑒定實驗，增強學生對礦物、巖石的感性認識，開展地質構造模型實驗，使學生理解并掌握地質構造的立體空間展布。
（3）開設巖土工程勘察綜合性實驗。在土木工程專業人才培養目標中可見，畢業生應能在工程勘察部門從事技術及管理工作。因此，在加強巖土工程勘察理論知識講授的同時，有必要開設巖土工程勘察綜合性實驗。把工程地質學、土力學、基礎工程學與工程測量等課程中簡單、分散、獨立的相關實驗統一起來，組合成為巖土工程勘察綜合性實驗。實驗內容包括對某一建筑場地測量定位、鉆探、原位測試、采取巖土試樣、鑒定描述、室內土工試驗，綜合分析評價，確定土巖層承載力特征值，建議建筑物的基礎持力層及基礎類型，提出與建筑場地、環境相關的巖土工程綜合治理建議。綜合性實驗旨在把實驗項目與生產實際聯系起來，培養學生的動手能力、綜合運用能力、創新能力。巖土工程勘察綜合性實驗應連續進行，獨立設置課程，時間具有連續性，可以培養學生連續工作的毅力和能力，利于學生提前熟悉就業環境，增強工程意識，形成嚴謹的科學態度。巖土工程勘察綜合性實驗更貼近土木工程專業實際，體現大工程觀的教育思想。
（4） 開設工程地質相關的專題講座。 定期開設工程地質相關專題講座，介紹工程地質與工程建設的依附關系，介紹工程建設、巖土工程治理等方面有關工程地質的典型案例和最新研究成果，提高學生對工程地質學的學習興趣和日后工程建設設計施工時對工程地質條件的重視。介紹工程地質的新理論、新技術和新方法，拓寬學生的知識面，開闊視野，使學生更多地了解、接受最新的前沿科技成果，使學生能站在更高、更廣的角度分析問題，為學生將來成為優秀的土木工程師打下扎實的基礎。
（二） 教學方法改革
（1）首先要教會學生獲取知識及創新的能力。 大學本科教學的核心并不是讓學生去掌握某一種實驗方法或某一個專業知識，而是讓學生學會發現問題、解決問題的思路及方法，培養學生獲取知識及創新的能力[3]，實現青出于藍而勝于藍。根據專業特點，掌握地質學“將今論古、以古證今”的思維方式和研究方法，養成從地質演化角度分析工程地質條件的思維習慣。地球的內外力地質作用是永不停息的，無時無刻都在按地質演化規律發生著變化，特定的建筑工程與場地地質環境之間是有條件的、動態的平衡，一旦某一因素的變化超越了平衡極限，平衡被打破，工程地質條件就要發生變化，甚至危害建設工程，引發建設工程事故。學會分類、總結、歸納及演繹的邏輯思維方法，將復雜的地質現象（問題）簡單化，將特殊的地質現象（問題）典型化，將一般的地質現象（問題）規律化[4]。提高學生自主獲取知識的能力，拓展思維，使學生能在課堂授課時間以外，通過自學獲得更多有關工程地質的知識，為日后的拓展學習奠定基礎，增強創新意識，提升創新能力。
（2）重視學生對實物標本的接觸觀摩鑒定，實施全開放實驗。為學生認識、鑒定常見造巖礦物及常見巖石創造條件，實施全開放實驗。也就是在相應的內容講授及實物標本鑒定演示后，把多套常見礦物巖石標本分組留給學生長時間保管。如圖3所示，學生在宿舍利用課余時間做常見礦物巖石鑒定實驗，學生在做鑒定實驗時允許其刻劃、敲打標本，讓學生有較多機會接觸、認識、鑒定實物標本，并相互交流討論鑒定體會，反復識記常見造巖礦物及巖石的主要特征。填補部分院校沒有地質基礎實驗室的缺陷，可以收到在實驗室實驗異曲同工的效果。在實際工作中常見的礦物主要有石英、長石、云母、方解石等，常見的巖石主要有花崗巖、閃長巖、玄武巖、礫巖、砂巖、泥巖、頁巖、石灰巖、片麻巖、千枚巖等，這些礦物巖石標本比較容易采集?？衫靡巴鈱嵙坎杉@些常見的礦物巖石標本，或到地質勘察及地質礦產生產單位收集這些標本，個別難采集的標本應投入資金購買。正由于這些標本容易采集，可當作易耗品借給學生保管，課程結束后才回收標本，提高實驗標本的利用率。
圖3 學生利用課余時間鑒定礦物巖石標本
（3）重視地質理論與工程實踐的密切聯系。 地質是工程地質，不能脫離工程建設而單純講授地質理論。如講授三大類巖石時，應結合工程實例分析其工程性質，介紹其作為建筑材料、地基、邊坡與周圍環境的工程性質。在講授地下水對工程建設的影響、常見不良地質作用及其防治、不同工程類型常見工程地質問題等內容時，緊密結合較典型的實際工程案例講授。如茂名市某單位辦公樓建筑基礎工程案例，建筑物設計有一層地下室，設計采用天然地基箱型基礎，由于設計人員對地下水設防水位不重視，沒有抗浮設計，在樓房建到地面時回填了基坑邊坡，平整了室外地面。當建到第二層時，一場暴雨使整棟建筑物上浮，升高了38 cm，造成工程事故。通過具體工程案例，與學生共同分析、討論，找出工程事故的工程地質原因，提出有關工程地質問題的防治措施，培養學生理論聯系實際的能力，及分析問題、解決問題的能力。
（4）充分利用多媒體技術教學。 多媒體教學不僅可以擴大課堂教學的信息量，而更主要的是增強教學直觀性，提高教學質量。如將各種地質現象、工程地質問題、不良地質作用及其防治措施，特別是由于地質原因造成的工程事故及處理措施，以圖片的形式給學生演示，輔助教學。把地質構造、地層接觸關系等地質演化形成過程制作成動畫，使學生更容易理解并增強記憶。如背斜、向斜構造的形成過程及在地面出露的巖層新老關系特征，以動畫展示各階段的過程：地殼下降的同時沉積一套從下至上、由老到新的地層層序地層受水平運動擠壓形成背斜、向斜褶皺構造顯示背斜核部為老巖層，兩翼為新巖層，向斜核部為新巖層，兩翼為老巖層地殼上升的同時背斜、向斜上部地層被風化剝蝕削平或背斜成谷向斜成山從地表面顯示中間為老巖層，兩側新巖層對稱重復出現的為背斜；中間為新巖層，兩側老巖層對稱重復出現的為向斜。利用錄像設備將野外地質實習、巖土工程勘察施工（包括各種測試、鉆探等）制作成電視錄像片，在講授相應的內容時播放，或放在網絡教學平臺，讓學生隨時下載觀看。增強感性認識，為實踐實習打好基礎，也可以節省實踐實習時間，或代替部分實踐實習，填補部分院校沒有開設實踐實習教學的不足。生動、形象、直觀的教學使學生更容易理解。
四、結語
工程地質學是土木工程專業必修的專業基礎課，是一門學時不多、內容豐富、教學難度較大、富有挑戰性的課程。要培養基礎理論知識充實，具有較強的實踐能力和創新精神，綜合素質高的優秀土木工程師，學校必須要加大對專業建設的投入：完善基礎地質實驗室并定期補充足夠數量的實驗標本，建立野外地質實習基地，確保相應的實踐實習，包括工程地質勘察實習。任課教師更要加強學習，不斷總結、改革教學方法，更新工程地質新技術、新方法，收集積累工程實踐案例，從工程建設實際出發培養具有綜合素質的高級工程技術人才。
參考文獻：
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Teaching reform on engineering geology
WANG Yanqiang
（School of Civil Engineering， Guangdong University of Petrochemical Technology， Maoming 525000， P. R. China）
工程地質學的研究方法范文2
【關鍵詞】巖土力學；工程地質；土壓力；巖體
工程地質學是研究與工程建設有關的地質問題的科學。它的研究對象是地質環境與工程建筑二者相互制約、相互作用的關系，以及由此而產生的地質問題，包括對工程建筑有影響的工程地質問題，和對地質環境有影響的環境地質問題。它的任務是為各類工程建筑的規劃、設計、施工提供地質依據，以便從地質上保證工程建筑的安全可靠、經濟合理、使用方便、運行順利。
1.工程地質學與巖土力學的研究對象
工程地質學與巖土力學是將巖土作為建筑物的地基材料或介質來研究的一門學科，主要研究土的工程性質及土在荷載作用下的應力，變形和強度問題，為設計與施工提供土的工程性質指標與評論方法，土的工程問題的分析計算原理，是土木工程技術專業的技術基礎。
工程地質學從土的成因與成分出發，研究土的工程性質的本質與機理。對土的荷載，溫度及濕度等因素作用下發生的變化作出數量上的評價，并根據土的強度，變形機理提出改良土質的有效途徑。
2.巖土力學發展歷程
18世紀以前，許多土力學問題只憑借經驗解決。
1773-1776年，法國庫侖（Coulomb）根據試驗，提出了土的抗剪強度和土壓力和滑動土鍥理論，土力學進入古典理論時期1857年，朗肯（Rankine）從塑性應力場出發建立了新的土壓力理論。
1885年，法國辛納斯克（Roussinesq）求得半無限空間彈性體在豎向集中力作用下，全部6個應力分量和3個形變分量的理論解，為以后計算地基變形建立了理論基礎。
達西（Darcy，1856年）通過水在砂中的滲流試驗，建立達西公式，為以后研究滲流和固結理論打下了基礎。
1922年瑞典費倫紐斯（Fellenius）在處理鐵路滑坡問題時，提出了土坡穩定分析方法。
1925年，美國土力學家太沙基（Terzaghi）的“土力學”（Erdbaumec
hanik）出版，土力學進入了一個新的時期，使土力學成為一門獨立的學科。
為了總結和交流世界各國的理論和經驗，1936年國際土力學基礎工程學會成立，之后每4年召開一次國際土力學和基礎工程會議，推動了這門學科在世界范圍的發展。
1956年進入近代土力學時期。這是以美國科羅拉多州波德爾（Bouder，colorado）舉行的粘土抗剪強度學術會議以及英國正在開展的土應力—應變性質研究工作為時代的標志。
在以后的時間里，由于計算機的普及應用，促使土力學在基本理論、計算方法、室內和現場的試驗設備等諸多方面都取得了革命性的發展。
3.巖體工程地質力學的建立與巖體力學研究
巖體就是由結構面和結構體組合而成的。結構面按其延續的長短可以分級，但其形成則受巖石成因和后期地質構造變動的控制，因而其分布規律和形狀、寬度等可以通過地質力學加以分析。這樣他們就把地質力學與巖石力學結合起來對巖體結構加以分析，創立了一門新的分支學科：巖體工程地質力學。把巖體結構分為塊狀結構、鑲嵌結構、碎裂結構、層狀結構、層狀碎裂結構、散體結構等類型。不同結構類型的巖體其力學性質和變形破壞規律也不同。我國在軟弱、破碎巖體的研究方面也取得較大進展，例如斷層巖的分類及其物理力學特性和穩定性評價的研究；泥化夾層的物質與結構特征及其力學性質的研究；膨脹巖的膨脹機理和處理措施的研究等。
4.工程地質學與土力學的專業關系
工程地質學與土力學是一門研究土的工程問題的學科，是土木工程學科的一部分。土是一種自然地質歷史產物，是一種特殊的變形體材料，它既服從連續介質力學的一搬規律，又是其特殊的的應力——應變關系和特殊的強度，變形規律，形成了巖土力學不同于一般固體力學的分析方法和計算方法。巖體力學是近展較快的科學分支，巖體力學是在巖體結構控制論的基礎上，對巖體的力學性狀及其變形、位移及破壞過程和規律的研究。巖土力學的理論與方法又是學習專業課程與從事土木工程技術工作必需的基礎知識。
在路基工程中，土是修筑路堤的基本材料，同時它又是支撐路堤的地基。路堤的臨界高度和邊坡的取值都與土地抗剪強度指標及土體的穩定性有關；未了獲得具有一定強度和良好水穩定性的地基，需要采用碾壓的施工方法壓實填土，而碾壓的質量控制方法正是基于對土的擊實特性的研究成果；擋土墻設計的側向荷載——土壓力的取用需借助于土壓力理論計算；近年來，我國高速公路大量修建，對路基的沉降計算與控制提出了很高的技術要求，而解決沉降問題需要對土地壓縮特性進行深入的研究。
在路面工程中，土基的凍脹與翻漿在我國北方地區是非常突出的問題，防治凍害的有效措施也是以土質學的原理為基礎的；穩定土是比較經濟的基層材料，它就是根據土的物理化學性質提出的一種土質改良措施，目前深層攪拌水泥土樁在公路的軟基處理中就得到了廣泛應用；道路一般在車輛的重復荷載作用下工作，因此需要研究土在重復荷載作用下的變性特征，而抗震設計更需要研究土的動力特征。
在橋梁工程中，基礎工程常常是能否在預選橋址建橋的技術關鍵，基礎工程的造價占總造價的比重很大，經濟、合理的橋梁基礎設計需要依靠土力學基本理論的支持；對于超靜定的大跨度橋梁結構，基礎的沉降、傾斜或水平位移是引起結構過大次應力的重要因素；在軟土地區高速公路建設中的“橋頭跳車”是影響工程質量的技術難題，解決這一難題的技術關鍵在于如何處理好橋墩與高路堤之間沉降差，這涉及樁基和高路堤的沉降計算與控制、填土的碾壓質量控制以及軟基地加固處理等問題。我國蘇州的虎丘塔和意大利的比薩斜塔都是因為基礎的不均勻沉降造成塔身嚴重傾斜，危及了塔的安全。因此需要計算出不同時間的基礎沉降量，還需確定地基容許承載力。特別對于超靜定結構的橋梁更為重要。另外，橋臺背后的土壓力等，也需要應用土力學的方法進行計算。
【參考文獻】
[1]高大釗，袁聚云.土質學與土力學（第3版）.北京：人民交通出版社，2001.3.
工程地質學的研究方法范文3
關鍵詞：工程地質，數值模擬 ，信息化設計 ，巖體結構面網絡模擬
Abstract: the engineering geology information design is engineering geology of the application of development and extension, it means that engineering geology of the application of technology has been greatly improved, and the engineering design optimization is of great significance, according to the engineering practice and engineering geology of the theoretical foundation, and the engineering geological problems of informatization related summed up and summarized, the paper analyzes the engineering geological information design of the rock mass structure surface of the network simulation technology and numerical simulation method.
Keywords: engineering geology, numerical simulation, information design, the rock mass structure surface network simulation
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
1 前言
工程地質學在最近十幾年取得了重大技術進步，已經形成了理論與方法的工程地質學體系。尤其是最近幾年交通工程的大力發展，工程地質信息化在其中得到廣泛應用，邊坡工程地質的理論得到深化，地質災害勘察、設計、施工一條龍思想逐漸成型，工程地質信息化設計在這種環境下得到了很好的發展。.
在傳統工程地質中，其主要任務就是簡單地為工程建筑提供必需的地質資料，工程地質在這個過程中沒有參與設計，更不用談什么優化設計，以致得在復雜的工程地質條件下，設計與地質嚴重脫節，最終導致事故的發生或者工程建造忽略地質條件而使成本過高等問題。
現代工程地質較傳統的有了很大的變化，前者要求從工程設計的角度進行工程地質工作的布置，并完成資料的收集與更新工作。現代工程地質要求工程地質直接參加設計，甚至很多時候工程的設計必須主要圍繞著工程地質來進行。工程地質的相關工作在整個工程的設計與施工階段都占據著舉足輕重的角色，根據地質條件的不斷反饋，來完成工程設計的優化目的。
工程地質信息化設計是現代工程地質學中一個重要的特征，也是區別于傳統的工程地質學的主要特征，它包含了兩項重要技術，即巖體結構面網絡模擬與數值模擬，兩者不斷地發展與成熟，為信息化設計提供了重要保證。
2 工程地質化設計的基本思路
工程信息化的設計基本思路可以從邊坡工程信息化設計的過程來說明，如圖1所示，：
圖1 工程地質信息化設計思路及過程
工程地質信息化設計十分注重全過程地質與設計的協調、不同工作步驟之間的協調。這種設計思路的核心可以歸結為兩點，即設計過程模擬和穩定性分析。設計過程模擬是整個工程地質信息化設計的重要部分，占有舉足輕重的作用，模擬過程就是好比于實際工程的“試驗”過程，相當于實際工程的演練。穩定性分析則是應用于設計之前和加入治理工程結構之后，它與設計過程模擬兩個部分缺一不可。
由此可見，設計是整個工程的核心部分，預測則是關鍵部門，工程地質分析是整個預測環節的中心工作，兩個部分共同決定了工程地質信息化設計的重要地位。
3 工程地質化設計的數值模擬技術
最近十幾年中，電子計算機技術得到了飛速的發展，各行各業的工作開展都開始得益于計算機的強大功能，工程地質問題的解決在從中受益，這包括了工程地質問題中的數值模擬理論和方法都開展于計算機。
數值方法的突出優點眾多，其中最大的優點是能夠較好地考慮復雜邊界條件、非均質特性、介質的各向異性及其隨時間的變化、介質不連續性等復雜地質條件。它通過計算機技術將巖土體工程結構作為整體進行模擬仿真，經過這種模擬的試驗階段來取得一種最佳的方案。
目前，在工程地質學中常用的數值方法主要有：塊體理論（biock theory，BT）、有限單元法中的節理單元法（joint eiement，JE）、不連續變形分析（discontinuous deformation anaiysis，DDA）、快、塊體彈簧元法（BSM）、速拉格朗日法（ fast Lagrangian anaiysis ofcontinue，FLAC）、無網絡伽遼金法（eiement free Gaierkin method，EGM）和數值流形法。這幾種方法對巖土工程與工程地質方面的特殊問題的解決都十分有效。
4 巖體結構面網絡模擬技術
巖體結構面網絡模擬是以Monte-Carior 為原理，通過較少量結構面資料，按照一定的測量方法，推測巖體空間結構面分布特征。圖2 為根據精測線法獲取的某公路邊坡結構面資料模擬出的巖體空間三維結構面網絡圖。
圖2 某工程巖體三維網絡模擬成果
此外，通過網絡模擬，還能獲取巖體各類幾何參數，作為工程設計的參考資料。圖3 示出了巖體結構面線密度的分布特征.：
圖3 某工程巖體結構面線密度分布特征
通過網絡模擬獲取的巖土結構面信息，尤其是施工過程中的相關結構面方面的信息，可以反復不斷進行模擬，不斷優化設計，修正設計，以求達到最佳。
5結束語
隨著科技的不斷發展，工程地質的理論和實踐知識都將會得到程度更大的提高，工程地質信息化將為工程地質施工的主要發展方向，其技術的不斷發展和深化在整個工程地質學中都具有重要的意義。
參考文獻
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[2] 工程地質倪宏革，時向東主編/2009-08-01/北京大學出版社
[3] 理正工程地質勘察軟件常見疑難問題解答北京理正軟件設計研究院有限公司著/2011-11-01/中國建筑工業出版社
工程地質學的研究方法范文4
【關鍵詞】城市 建設 環境 地質
中圖分類號：F470.1 文獻標識碼：A 文章編號：
一、前言
城市環境地質作用
城市地質作用受區域地質環境、氣候分帶條件和人類對環境的作用三方面的因素所制約。具體可分為六大類：由城市熱力場變化引起的地熱地質作用；由地下水圈變化引起的水成地質作用；由靜力負載引起的重力地質作用；由動力負載引起的巖石動力地質作用；由開采礦產和地下建筑引起的地質作用；人為的巖石成因作用。從城鎮的類型和功能看，不同類型、不同功能的城市，其地質作用的側重點和強度也是不一樣的。例如山區城市，挖填方量大，誘發重力地質作用顯著；平原城市，常因過量抽汲地下水而誘發地面沉降；老城市環境工程地質問題較多，人工堆積物作用顯著；對于新城市，當有較好規劃時，環境工程地質問題較少；礦業城市，人為改變滲流場，形成采空區，改變應力場，惡化水質， “三廢”污染嚴重，環境工程地質問題較多；風景旅游城市，城市用地往往緊張，地質環境承受城市地質作用的能力較弱；海港城市，間歇性動荷載較大，等等。
二、城市環境地質的主要研究內容
1、區域地殼穩定性評價。
區域穩定性主要指現代構造運動、地震運動以及巖漿活動影響下地殼的相對穩定程度。它是城市區域工程地質環境質量的主要問題，涉及活動斷裂、地震活動、構造成因的地裂縫、火山活動及其它不良地質作用的強度等方面。地質資料表明，二十世紀六七十年代以來，地球巖石圈進入了新的強烈活動與調整時期(地史以來的第五個強烈地震活動期，其延持時間很可能超過未來人類歷史)，致使不少城市均發生由新構造運動引起的地裂、地陷、滑坡、危巖、崩坍、泥石流、地震及地下水異常(包括地下水水位及水質等異常變化)等各種地質災害。決定地殼穩定性的最突出因素是地震活動。我國地震烈度超過7度的大、中城市已達l10座之多，因此，加強地震預報和提高城市整體的綜合抗震能力顯得越來越重要。
2、地基條件的勘察。
地基條件的勘察主要包括微地貌、巖土體結構及其物理力學性質、水文地質條件等。我國特殊土的分布具有區域性，如軟土主要分布在我國沿海城市，天津、塘沽、長江三角洲、浙江、珠江三角洲以及福建的沿海城市。軟土具有松軟、孔隙比大、壓縮性高和強度低的特點，因此，在軟土地區進行工程建設經常遇到一些工程地質問題，最常見的是墻體開裂、地面裂縫、基坑邊坡塌落或樁基位移、建筑物的不均勻沉降。地下水作為一個易變因素，當其發生變化時經常引起土體物理力學性質的改變。因此，為保證地基的穩定性及建筑的安全使用，查明地基土體的結構特征、物理力學性質及水文地質條件尤為重要。
3、供水條件及水資源保護問題。
隨著生產的發展和人口的增加，城市供水量不斷地增加，因此，城市水資源成為制約城市發展的重要因素。我國水資源居世界第六位，但人均水量僅為世界人均水量的1／4，屬貧水國家。水資源的日趨短缺及由此引起的諸多環境問題已引起世界各國的普遍關注。近年來，由于超采地下水，我國許多城市出現了地面沉降、巖溶塌陷、海水倒灌及泉水枯竭等環境工程地質問題，如上海、天津、西安、濟南、太原、杭州、青島等。供水條件及水資源保護問題主要包括地下水水源地的選擇、評價，地下水的調節利用，水資源的合理開發、管理和保護。地下水人工回灌是水資源管理與保護的重要方法，尤其是在干旱、半干旱地區。因此，對城市水資源進行全面調查，制定合理的城市發展計劃，不僅可以節減工程建設資金，還將對水資源的保護起到一定的作用。
4、城市垃圾等廢棄物。
城市垃圾主要包括生活垃圾和工業廢渣、廢料。隨著城市規模的不斷擴大，建筑、工業及生活垃圾等固體廢物日益積累，對城市構成了直接和潛在的危害。這種危害可分為三個方面：地表污染、地下巖土體中滲流運移污染和釀成泥石流(垃圾流)等災害。人工廢棄物存放的不適宜會引起諸多環境工程地質問題，如滑坡、泥石流、淤積等，造成地表工程地質環境質量的降低，從而使環境發生惡化。生態學家指出，超大規模垃圾山的形成已使地球生物圈的物質循環產生嚴重影響。堆放的垃圾通過自身分解，并接受大氣降水的淋濾，其污染物必將隨同滲出液一起，以不同的運移方式(下滲式徑流)間接和直接地污染地下水和地表水。此外垃圾對土壤也可造成污染，大氣降水及地下水徑流的淋濾作用．使垃圾中的易溶有害成分，滲入土壤中，使土壤土質惡化，危害農作物生長。
三、現代城市環境工程地質研究亟待解決的關鍵問題
環境工程地質學的產生，是工程活動不斷加劇的必然產物，為了在城市建設的同時，保護地質環境，使人類工程活動與地質環境保持良好的坍調關系，今后環境工程地質學研究應重點解決如下問題。
1、建立與完善城市工程地質環境質量數據庫
近年來，計算機應用有明顯的拓寬，工程地質數據庫、專家系統及制圖技術得到更多研究著的重視，許多城市的工程地質數據庫系統都已建立，并逐步投人使用。但目前尚未建立城市工程地質環境質量數據庫，今后應加強這方面的研究。
2、開展城市三維空間的工程地質環境質量預測與評價
工程地質環境質量評價是環境工程地質學的重要研究內容。隨著環境工程地質問題的不斷出現，相應的評價方法也越來越多，但城市工程地質環境是一個多目標、多層次、多因素的復雜動態大系統，環境工程地質研究的目的在于揭示人類工程活動對地質環境的影響程度，及這種影響給人類所帶來的危害程度。城市環境工程地質工作不僅要對工程地質條件中的各個組分的質量作出定量評價，而且還要將人類工程活動、社會經濟環境綜合成一個系統一并考慮；不僅要進行二維空問的工程地質環境質量評價，而且隨著地下工程的建設與發展，還應積極開展三維空問的工程地質環境質量預測與評價；不僅研究城市的工程地質環境質量，還要研究巖土體的保溫、隔熱、抗震性能。在綜合研究的基礎上，選擇最佳土地使用方案、最佳工程建設區，并指出不利的工程地質條件分布區。
3、研究城市工程地質環境質量標度的制定理論與方法
怎樣更好地定量表述人類工程活動對地質環境的影響與改造程度是當今環境工程地質學研究的重點與難點，而加強工程地質環境的規范與標度理論研究，是解決這一問題突破口，為此，應加強工程地質環境質量標度制定理論與方法研究，使環境工程地質學的研究再上一個新的臺階。
4、探討城市工程地質環境惡化的系統調控與工程建設的協調發展理論
環境工程地質學是環境科學的組成部分，環境工程地質坷題是環境問題的重要類型，而且其危害性往往是巨大的，對待這樣的坷題，我們認為也要貫徹可持續發展戰略，走城市工程建設與工程地質環境協調發展之路，在城市建設的過程中，采取一系列有效措施，避免、減緩環境工程地質坷題的發生，因此，現代城市的建設，應探討城市工程地質環境惡化的系統調控與工程建設的協調發展理論。
結論
城市環境與地質作用是相互聯系，相互制約的兩個因素。城市建設中的環境工程地質問題多種多樣，十分復雜，因此應建立綜合評價系統對環境地質進行綜合的評價。在城市建設過程中應當根據城市環境工程地質狀況，合理控制城市發展規模和發展速度，努力協調好城市建設與地質環境之間的關系，對可能出現的地質問題采取相應的措施以達到預防的目的，確保城市建設的安全與穩定。
【參考文獻】
工程地質學的研究方法范文5
【關鍵詞】工程地質勘察；目的；主要因素；問題；對策
工程地質學早在20世紀30年代就已成為一門獨立學科,近期的研究成果更是高深至運用非線性科學研究其復雜性問題[1]。隨著測量、物探、鉆探、試驗等在儀器、設備、新技術、新方法、新手段方面的不斷進步，特別是新時代計算機技術的廣泛應用，工程地質有了新的革新，無論是外業資料的收集還是內業資料的整理，工作程序、方法、產品、質量標準等，與傳統的工程地質相比，均有了較大的進步。作為一種逐步深化、由淺入深的調查研究過程，我們有必要對工程地質勘察進行探討和研究。
1工程地質勘察的目的
工程地質勘察是運用工程地質理論和各種勘察測試技術手段和方法，為解決工程建設中地質問題而進行的調查研究工作。工程地質勘察是工程建設的先行工作，其成果資料是工程項目決策、設計和施工等的重要依據。是為了獲取建筑場地及其有關地區的工程地質條件的原始材料和工程地質論證，為工程建設、規劃、設計、施工提供可靠的地質依據，以充分利用有利的自然和地質條件，避開或改造不利的地質因素，保證建筑物的安全和正常使用，而以坑探、鉆探、觸探、地球物理勘探等手段和方法，調查研究和分析，評價建筑場地和地基的工程地質條件，為設計和施工提供所需的工程地質資料。
2、決定勘察任務的主要因素
決定勘察任務的主要因素有三個方面，即建筑場地的復雜程度、工程所在的場地地質條件研究及當地建筑工程的經驗。根據建筑場地地形情況的不同，可以將建筑場地的復雜程度分成三個級別：復雜場地、中等場地和簡單場地。其對建筑的地基的影響程度一次遞減。如果是在陌生的區域，由于缺乏對當地地質條件的研究，因此會使勘察的工作量增加；反之，如果有工程施工的經驗，那么花費的時間和工作量就會相應的減少。因此，必須認識到工程地質勘察的絕對重要性。
3、工程地質勘察工作存在的問題
3.1對工程地質勘察的重要性和價值認識不夠
地質勘察主要有揭示地質構成和提供土體的力學指標兩個方面。地質構成決定了基礎的處理方案的選擇，而力學指標則對工程的造價上的有很大的影響。我們都知道，地下是無法看見或者摸到的，只能夠靠鉆探來勘察，而建設場地只能是唯一性的，所勘察出的結果也沒有任何的可比性，因此勘察單位專業是否技術夠強，操作是否足夠規范嚴謹，可以準確的提供出成果就變得尤為重要，這建筑的安全以及工程施工的順利進行都意義重大。
3.2工程地質勘察質量問題
在工程地質勘察的這個過程中，一般會出現較多以下問題：工程的概念不清楚，針對性也不強，手段落后，勘探側重點不明確，方法不當；工程地質分析工作中所選擇的理論、方法、計算公式等所適應的條件的物理意義混淆不清，與實際情況有很大差別；地質報告中的主要工程地質問題界定不夠準確或者提供的論證不夠充分充分，如果基本地質條件不是很清楚清楚，那么就會導致遺漏問題，甚至會出現結論性錯誤；有些地質報告根本就沒有做出地質結論，或者還沒有做多少地質工作就已經先下結論，工作態度及其不負責任。這些問題通常會造成階段性工程審查工作無法一次性通過，以致延誤開發時機；或者通過了審查，卻給工程留下了極大的隱患。
3.3勘探的方法不正確
一些勘察部門用其所謂的靜載荷，試驗壓裂探坑兩側土層為準來確定承載力，這種做法也是不科學的。
3.4工程地質勘察缺乏監管
這種問題主要存在兩種情況。第一種情況，工程地質勘察都是在工程的前期進行，而且是由建設單位自主的對勘察單位進行選擇，一般的建設單位缺乏相關方面的專業知識，對地質勘察重要性也缺乏認識，因此造成了對勘察單位要求不夠高，有成果即可，另外，鉆探費用上如果考慮多一點，相對的技術要求就輕了些。第二種情況，地質勘探是野外作業、土工試驗和資料整理，這一系列過程只是由勘探單位自己獨立完成，而沒有任何監督，所以到底鉆了多少孔，取了多少土樣，鉆了多深，土工試驗做了多少，等等，這些問題可能都存在很多漏洞。
4、工程地質勘察問題的解決對策和機遇
解決問題首先要分清責任。責任分清楚了，落實要有人來抓，所有問題雖然我們不敢說都能很好地得到全面解決，但至少可以前進一大步。[2]但是，如果人們都只是在討論其必要性或者重要性，卻沒有實際行動，那么也就只是紙上談兵，沒有意義。隨著勘測設計市場化進程的加快，新舊技術與管理上產生的沖突，新舊思想和思維上的交鋒，不僅是矛盾，也是改革前進的動力。因此，我們必須明確責任，確定負責人，精心指揮，追蹤落實。
高標準的要求就是勇于面臨挑戰和抓好機遇，人類社會的發展進步與進步，實際上也是一部人與自然互相協調與影響的壯史。人類社會的產業革命，都與工程建設有直接的聯系，而與地質環境也有直接或者間接的關系。當今社會上，工程地質工作正存在著這樣或者那樣的問題，工程地質學科也正在經歷著前所未有的挑戰，然而，對于我們來說，這更是一種機遇。抓住機遇，迎接挑戰，造福人類，是工程技術人員和地質學家的不可推卸的責任和艱巨任務。
5、結束語
工程地質勘察是工程建設過程中的一個十分重要環節，與工程造價和建筑物的安全都有著十分緊密的聯系。因此，工程地質勘察工作技術人員，一定要良好的職業道德和有高度的責任感。在專業水平上，要業務精通，并且努力做好工程地質勘探工作，爭取不斷提高地勘水平。掌握主要工程地質特征等關鍵因素，通過縝密的經濟與技術評價分析，為設計和施工提供出最為合理、最為優化的工程地質依據。
參考文獻
工程地質學的研究方法范文6
1.水文地質勘察工作重點
水是人類賴以生存的基礎，現今社會人口不斷增加，水資源的需求量也跟隨者急劇上漲，一旦水文地質遭到破壞。將會對人們的生活帶來不可磨滅的影響，為此，因加強水文地質的勘察工作力度，仔細的勘察出地下水的分布情況，認真的計算和評估水文地質勘察工作對當地的地質環境所帶來的影響程度，做到全方位觀察、預測。
2.環境地質勘察工作重點
環境地質學是現代地質學發展的基礎，由此可見環境地質勘察工作的重要性，特別是近年來全球生態環境日益惡化，各種自然災害頻繁發生，在進行勘察工程時，必須要對可能引起的環境地質問題作出綜合性分析、評價，正確的預估到其開發前景，特別是對于重點防護地區，要客觀的做好其環境地質調查及相關評估工作。
3.工程地質勘察工作重點
工程地質勘察工作一般都是在比較隱蔽的地方進行的，這必然使得該工作的危險性較強，諸如滑坡、泥石流、地震等自然災害都會對工程的建設與使用帶來重大的影響，而工程地質勘察工作就是為了降低危險性，因此工程地質勘察工作對于工程的建設來說具有重要的意義。對于工程地質問題要依據預防為主、防治結合、綜合整治的原則，因地制宜。
二、當前水工環地質研究現狀
1.水文地質研究現狀
水文地質工作涉及的內容十分廣泛，從如何尋找地下水和提供供水水源，到評價地下水資源和如何合理利用地下水資源，再到開采利用地下水資源引起的環境地質問題，亦即從研究地下水系統與自然環境的相互關系，擴大到研究地下水系統與社會經濟系統的關系。從基本概念和基本理論，到模型與模擬研究，再到成果展示的數字化，使水文地質工作從定性分析發展到定量研究的新階段。野外探測和室內測試技術的提高，現代科學的新理論與水文地質學的結合以及新技術、新方法在水文地質領域的應用，都極大地促進了水文地質學的發展。
2.工程地質研究現狀
工程地質學是20世紀20年代從地質學中脫胎而出的，經過90年的發展，而今已成為一門理論基礎堅實、研究內容豐富、與工程建設及人類環境密切相關、且具有各分支學科、應用性很強的地學學科。在大量吸取國外先進理論和技術方法的同時，創立了自己新的理論，形成了具有中國特色的工程地質學理論體系。在能源和礦產資源開發、城市化建設、交通線路和地質災害預測防治等方面，開展了廣泛而深人的研究。將系統論、信息論、耗散結構等現代科學方法論滲透到學科領域中。從巖體工程特性研究和巖體工程地質力學的創立，到區域工程地質和區域地殼穩定性研究，再到特殊土結構和工程特性的研究及工程地質勘察的理論和技術方法研究，擴展到環境工程地質和地質災害研究?，F代科學的新技術、新方法在工程地質領域的應用，都極大地促進了工程地質學的發展。
3.環境地質研究現狀
環境地質工作在自然環境的開發利用與保護、地質礦產勘查開發及對環境綜合影響等研究領域的重要性愈發突出。世界和社會在不斷的發展變化，地質學科以及其子學科已經不僅僅是研究地質礦產資源的勘探與開發，而且更加重視資源勘探與開發帶來的環境問題以及資源的綜合利用問題。在中國的可持續發展戰略中，環境地質的戰略地位逐漸加強，它已經成為了國家環境質量評估與預測、自然災害預警與防治等重大社會問題的基礎支持性工作。
三、水工環研究的薄弱環節
1.地質人才梯隊建設不完善
由于水工地質調查工作的艱苦性和專業性很強，人才隊伍的缺乏、水工地質調查隊伍主要還是以老一代的專家和學者為骨干力量，年輕的新生力量由于經驗能夠勝任這一工作的越來越少，隨著上一代年齡的不斷老化，新的人才梯隊建設不健全，非常不利于我國水工環地質調查工作的深入開展。
2.科技創新力度不夠
經濟社會的不斷發展，給新時期的水工環地質調查工作提出了新的要求。不少地質隊由于歷史原因，采用勘察手段還是原有的三件寶（地質錘、羅盤、放大鏡），采用常規勘察手段，利用70、80年代的區域調查資料，對現階段的地災排查也只是實地校核。高新技術在水工環工作中的應用很差。不論是野外調查、室內實驗，缺乏系統的先進的技術和設備，大大的制約了水平的提高，成為創新的阻力。
三、水工環問題的防治對策
1.水文地質問題的防治對策
隨著人口的快速增長以及工業活動的日趨頻繁，使用水量不斷上升的同時也在不斷遭受污染，水質惡化的后果不僅會影響到人們的身體健康，而且還會破壞地下水的平衡，從而引發一系列水文地質問題，所以必須做好防治工作。對于水源極度匱乏的地區，無法保證人們的生活用水，需要查明地下水的埋藏條件以及各類含水層的富水程度，并圈出具有集中供水前景的富水區范圍。計算與評價地下水資源，地下附屬區范圍內，根據法律規定地下水可開采量的計算精度應該達ND 級以上的儲量要求，并且論證開發利用的條件以及開采后對地質環境的影響預測，在開發利用是還要進行科學合理的規劃，在開采的過程中時刻了解地下水含量變化以及空間變化規律，并且堅持可持續發展的原則，防止過度開采底下水，造成水位下降導致含水層變千形成降落漏斗，對于已經形成降落漏斗的區域應該及時采取人工回灌等補救措施。
2.工程地質問題的防治對策
工程地質問題具有隱蔽性強，危害性大等特點例如泥石流、地震、滑坡、巖溶以及崩塌等，這些都會對工程的安全和使用起到不同程度的影響，所以防治工作的關鍵就是要事先做好地質勘探工作。調查工作區域地質構造，特別是活動構造，地震活動等，對區域地殼的穩定性作出客觀評價。查明地貌形態特征以及外力地質現象的分布規律，發育程度與規模，對區域地標穩定性機械能評價。查明各巖土體巖性、成因類型、地質時代、空間分布規律以及工程地質特征，劃分巖土體工程地質類型，分別對地基穩定性進行評價。主要的防治對策要圍繞預防為主，防治結合，綜合整治的原則，然后再根據不同的工程地質問題采取適宜的防治方法。
3.環境地質問題的防治對策
初步調查天然建筑材料，旅游景觀資源的分布，對開發前景作出正確估價。對適宜于生活和工業固體廢物處置場地的地質條件進性客觀評價。另外對區域環境質量作出綜合評價與趨勢預測，對重點防護地區要進行環境地質調查以及脆弱性評價。例如河北曹妃旬濱海地區海岸帶環境地質調查評價，收集相關資料進行基礎性圖件編制，初步掌握地面沉降現狀速率以及成因，簡稱曹妃旬島區地面沉降分層標，補充完善已有的地面沉降監測網，并且與中科院航遙中心合作開展地面沉降記錄研究，從區域上開展近岸潮流場、懸浮泥沙、海床沖淤等水動力環境數值模型，開展曹妃旬工業區建設工程布局與海洋水動力環境的影響評價，為保障重大供餐詮釋視以及曹妃旬的生態保護提供了重要依據。
