理论教育 工程地质学的研究任务在水利水电工程地质中的作用

工程地质学的研究任务在水利水电工程地质中的作用

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:工程地质学研究地质环境与工程建筑物之间的关系,促使二者之间的矛盾转化和解决,其核心是工程建筑与地质环境二者之间的相互制约和相互作用,这就是工程地质学的研究对象。工程地质学是以工程地质条件研究为基础,以工程地质问题分析为核心,以工程地质评价为目的,以工程地质勘察为手段,通过勘察和分析研究,阐明建筑地区的工程地质条件,指出并评价存在的工程地质问题,为建筑物的设计、施工和使用提供所需的地质资料。

工程地质学的研究任务在水利水电工程地质中的作用

工程地质学是地质学的分支学科,它研究与工程建设有关的地质问题,为工程建设服务,属应用地质学的范畴。各种建筑规划、设计、施工和运行只有通过工程地质研究,才能使工程建筑与地质环境相互协调,既保证工程建筑安全可靠、经济合理、运行正常,又保证地质环境不会因工程的兴建而恶化。

地球上一切工程建筑物都建造于地壳表层一定的地质环境中。地质环境以一定的作用影响建筑物的安全和正常使用,而建筑物的兴建又反馈作用于地质环境,使自然地质条件发生变化,最终又影响到建筑物本身。二者处于既相互联系又相互制约的矛盾之中。工程地质学研究地质环境与工程建筑物之间的关系,促使二者之间的矛盾转化和解决,其核心是工程建筑与地质环境二者之间的相互制约和相互作用,这就是工程地质学的研究对象。

地质环境由众多方面构成,其中与工程建筑有关的各类地质因素统称为工程地质条件,包括岩土类型及其工程性质、地质结构、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面。因此,它是一个综合概念,其中的某一因素不能概括为工程地质条件,而只是工程地质条件的某一方面。兴建任何一类建筑物,首要的任务就是要查明和认识建筑场区的工程地质条件。由于不同地域的地质环境不同,因此工程地质条件不同,对工程建筑物有影响的地质因素主次也不相同。

工程地质条件是在自然地质历史发展演化过程中形成的,它反映地质发展过程及后生变化,即内外动力地质作用的性质和强度。工程地质条件的形成受大地构造、地形地势、气候、水文、植被等自然因素的控制。各地的自然因素不同、地质发展过程不同,其工程地质条件也就不同。工程地质条件各要素之间是相互联系、相互制约的,这是因为它们受着同一地质发展历史的控制,形成一定的组合模式。例如平原区必然是碎屑物质的堆积场所,土层较厚,基岩出露较少,地质结构比较简单,物理地质现象也不很发育,地下水以孔隙水为主,天然建筑材料土料丰富而石料缺乏。

工程地质条件的优劣取决于各个要素是否对工程有利。首先是岩土类型及其性质的好坏。坚硬完整的岩石如花岗岩、厚层石英砂岩等,强度高,性质良好;页岩、黏土岩、碳质岩及泥质胶结的砂砾岩,遇水膨胀、易溶解的岩类,软弱易变,性质不良,断层岩和构造破碎岩更软弱,这类岩石都不利于地基稳定。岩土性质的优劣对建筑物的安全具有重要意义,大型建筑物一般要建在性质优良的岩土体上,软弱不良的岩土体常导致工程事故不断、地质灾害多发。地形地貌条件对建筑场地的选择,特别是对线性建筑如铁路、公路、运河、渠道等的线路方案选择意义重大。如能合理利用地形地貌条件,不但能大量节省挖填方量,节约大量投资,而且对建筑物群体的合理布局、结构型式、规模以及施工条件等也有直接影响。

地质结构包含地质构造、岩体结构、土体结构及地应力等,含义较广。它是一项具有控制性意义的要素,对岩体尤为重要。地质构造控制了一个地区的构造格架、地貌特征和岩土分布。断层,尤其是活断层,常给建筑带来较大危害。在选择建筑物场地时必须注意断层的规模、产状及其活动性。土体结构主要是指不同土层的组合关系、厚度及其空间变化。岩体结构除构造外,更主要的是各种结构面的类型、特征和分布规律。不同结构类型的岩体其力学性质和变形破坏的力学机制各不相同。结构面越发育,特别是含有软弱结构面的岩体,其工程性质越差。(www.daowen.com)

水文地质条件是决定工程地质条件优劣的重要因素。地下水位较高一般对工程不利,地基土含水量大,黏性土处于塑态甚至流态,允许承载力降低,道路易发生冻害、水库常造成浸没、隧洞及基坑开挖需进行排水。地质灾害的发生多与地下水的参与有关,甚至起主导作用。

物理地质现象是指对建筑物有影响的自然地质作用与现象。地壳表层经常受到内动力地质作用和外动力地质作用的影响,这对建筑物的安全造成很大威胁,所造成的破坏往往是大规模的,甚至是区域性的,如地震的破坏性很大;滑坡泥石流的发生常给工程和环境带来灾难。通常只考虑工程本身的坚固性是不行的,必须充分注意其周围有哪些物理地质现象存在,对工程的安全有何影响,并研究其发生发展的规律,及时采取防治措施。

天然建筑材料是指供建筑用的土料和石料。天然建筑材料的有无,对工程造价有较大的影响,其类型、质量、数量以及开采运输条件往往成为选择场地、拟定工程结构类型的重要条件。

在工程建设中,往往场地的工程地质条件不能够完全满足建筑物的要求,之间常常出现矛盾,工程地质条件与建筑物之间所存在的各类矛盾称为工程地质问题。由于工程建筑的类型、结构型式和规模不同,对地质环境的要求不同,所以工程地质问题复杂多样。例如,水利水电工程中,土石坝最需注意的是坝基渗透变形和渗漏问题,混凝土重力坝是坝基抗滑稳定问题,拱坝则是坝肩抗滑稳定问题。

工程地质学是以工程地质条件研究为基础,以工程地质问题分析为核心,以工程地质评价为目的,以工程地质勘察为手段,通过勘察和分析研究,阐明建筑地区的工程地质条件,指出并评价存在的工程地质问题,为建筑物的设计、施工和使用提供所需的地质资料。具体来说,工程地质学的主要任务是:①阐明建筑地区的工程地质条件,并指出对建筑物有利和不利的因素;②论证建筑物所存在的工程地质问题,进行定性和定量评价,作出确切的结论;③选择地质条件优良的建筑场址,并根据场址的地质条件合理配置各个建筑物;④研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响,预测其发展演化趋势,并提出对地质环境合理利用和保护的建议;⑤根据建筑场址的具体地质条件,提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议,以及保证建筑物正常使用所应注意的地质要求;⑥为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。

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