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工程地质学(北科大版)教学课件绪论

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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0工程地质学程性质与目的课程性质 :本课程是土木工程专业必修的一门专业基础课。 36学时(含实验 4学时)。教学目的:使学生了解工程建设中经常遇到的工程地质现象和问题 , 以及对工程建筑设计 、 施工和运行过程的影响 ,并能正确处理和利用自然地质条件 , 了解各种工程地质勘察方法和要求 , 能够正确布置勘察任务 、 合理利用勘察成果解决设计和施工问题 。2二、课程的教学基本内容绪 论第一章 地质作用与地质年代第二章 造岩矿物与岩石第三章 地质构造第四章 外力地质作用对工程的影响第五章 土的工程地质性质第六章 岩体的工程地质性质第七章 不良地质作用下的工程地质问题第八章 岩体工程稳定性问题 *第九章 工程地质勘察3三、学时安排内 容 讲课 实验绪 论 2第一章 2第二章 2 2第三章 4第四章 4第五章 2第六章 2第七章 4第八章机动4第九章 42合计 32 424四、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 《 滑坡 》 、 《 地震 》 、 《 火山 》 等 。野外 1周地质实习 ! ( 实习报告 )5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6一、工程地质学的研究内容和任务地质学 ( : 研究地球性质的科学工程地质学 ( :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 。7地质环境 制约 工程建设例:①地震烈度限制城市发展②滑坡迫使工程改线③软土地基需处理工程建设 破坏 地质环境例: ① 抽取地下水引起地面沉降、地面塌陷②开挖路堑引起山体滑坡③桥梁的修建使局部河段发生冲淤变形89长江新滩滑坡( 1986年)10地面塌陷11河道冲淤12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。13深基坑开挖支护 、施工降水、对环境影响问题高层建筑14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15工程地质条件(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•天然建筑材料16工程地质问题(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。17土木工程包括:工民建、道桥、水利、港口、铁路、矿山等。18各类工程问题:场地稳定性、地基承载力及变形问题工民建19道路工程山区滑坡、崩塌、泥石流问题。平原区软基处理问题。20硐室围岩稳定 、承压水的危害问题地下工程21渗透 、 水平抗滑 、 岩爆 、 高边坡水利工程22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23图 0工程地质学主要分支学科及其作用24二、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。25工程实例: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。26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:27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:28• 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:29三、工程地质与岩土工程的关系岩土工程 (在工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。30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:31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32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33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34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 25% ~ 40% 2. 岩土工程部分的工期在建设总工期中占1/335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36事故:建成后初次存放谷物时:•1小时竖向沉降达 4小时倾斜 27°•西端下沉 部钢混筒仓完好无损概况:长 宽 高 共 65个圆筒仓。钢混筏板基础,厚 61埋深 911年动工, 1913年完工,自重 20000t。加拿大特朗斯康谷仓371940年在软黏土地基上的某水泥仓库的倾覆381995年日本阪神地震中的房屋倾斜储油罐倾斜39阪神地震液化引起的河道破裂40阪神地震 液化引起道路塌陷41湖北省巴东县滑坡42香港 1972 坡 (2万 死 67人、伤 20人 )43972 滑坡前972 滑坡后44码头挡土墙后侧的地面由于液化而下沉45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 凌晨 1时 , 临时工棚倾入坑内 ,3人死亡 ,17人受伤。46广东环市东路土钉墙塌方 天河北土钉事故47比萨斜塔目前: 塔向南倾斜,南北两端沉降差达 顶离中心线已达 倾斜 360: 再复工,至 1370年竣工,全塔共 8层,高度为 55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481838挖环形基坑卸载1933基坑防水处理基础环灌浆加固1990年 1月 : 封闭1992年 7月: 加固塔身,用压重法和取土法进行地基处理目 前 : 已向游人开放 。处理措施比萨斜塔49苏州虎丘塔不均匀沉降造成的严重倾斜地基严重下沉 709年右部分建于 1622年沉降达 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: 4370m× 1250180× 106337.5 .1 m, 5 (1990年 )预测主固结完成:20年后比设计超填:3沉降大且有不均匀沉降关西机场551998年长江大堤56武汉丹水池堤防抢险571998长江洪水漏洞14%脱坡16%管涌50%跌窝1%散浸3% 崩岸5%其他11%跌窝散浸崩岸其他漏洞脱坡管涌1998年洪水中各种险情 6000余处58隐患与险情59管涌与流土60治理管涌611998年九江溃堤62九江大堤决口溃口原因: 堤基管涌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 很快形成一宽约6231998年石首崩岸64崩 岸65溃堤湖北,牌洲湾,1998年 8月 2日66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。67岩土工程 ( 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》( 0021— 94)68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,是土木工程的组成部分69 强调了工程地质、岩土力学、结构工程之间的关系是既有区别又相互紧密结合的关系,而不是从属的关系 明确指出岩土工程的学科范畴是包括多种学科、技术和方法的土木建筑工程,它不从属于某单一学科70 工程地质是岩土工程分析的条件 岩土力学是定量评价的理论基础 地基基础工程设计与施工是土木工程专业的工作内容71岩土工程 在理论和方法上 , 需要工程地质学 、 岩土力学 、 工程力学 、 工程结构 、 建筑施工等多学科的相互渗透 在工程实践中 , 需要勘察 、 设计 、 施工 、 监测 、 监理 、 科研等各方面的密切配合7273四、学习方法和要求课程内容:1. 基础地质知识2. 工程地质勘察方法3. 各种类型工程的地质问题74课程特点: 内容广、概念多、实践性强学习要求:• 学习工程地质学基本知识• 掌握分析和运用地质资料的方法• 解决实际工程问题
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