地质学和工程地质在土木工程中作用

  工程地质学是20世纪才建立和发展起来的一门地球科学。工程地质专业在土木工程建设中具有十分重要的位置。工程地质工作的质量，对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生，轻则修改设计延误工期，严重时造成工程失事给人民生命财产带来重大损失。近年来，工程地质勘察质量有下滑现象，工程地质分析不够深入，有的甚至出现工程地质评价的结论性错误。工程地质对地球环境的保护要发挥重要作用。工程地质面临着新的机遇和挑战。

 

  工程地质学的产生源于土木工程的需要，地质工程是以传统的力学理论为基础发展起来的。但单纯的力学计算不能解决实际问题，从一开始就和工程地质结下了不解之缘。试与结构工程比较，结构工程面临的是混凝土、钢材等人工制造的材料，材质相对均匀，材料和结构都是工程师自己选定或设计的，可控的。计算条件十分明确，因而建立在材料力学、结构力学基础上的计算是可信的。

 

  工程地质是研究与工程建设有关地质问题的科学。工程地质的应用性很强，各种工程的规划、设计、施工和运行都要做工程地质研究，才能使工程与地质相互协调，既保证工程的安全可靠、经济合理、正常运行，又保证地质环境不因工程建设而恶化，造成对工程本身或地质环境的危害。工程地质学研究的内容有：土体工程地质研究、岩体工程地质研究、工程动力地质作用与地质灾害的研究、工程地质勘察理论与技术方法的研究、区域工程地质研究、环境工程地质研究等。

 

  （一） 对一些基本概念的认识

 

  建筑场地：指工程建设所直接占有并直接使用的有限面积的土地,大体上相当于厂区,居民点和自然村的区域范围的建筑物所在地。从工程勘察角度分析,场地的概念不仅代表着所划定的土地范围,还应涉及建筑物所处的工程地质环境与岩土体的稳定问题。    建筑物地基：任何建筑物都建造在土层或岩石上.由于承受由基础传来的建筑物荷载而是土层或岩层一定范围内原有应力状态发生改变的土层或岩层称为地基。地基在静动荷载作用下要发生变形,变形过大会影响建筑物的安全,致使建筑物不能正常使用.因此,地基与工程建筑物的关系更为直接,更为具体。

 

  地基分类：天然地基 软弱地基 人工地基

 

  天然地基定义：未经加工处理直接支撑基础的地基

 

  软弱地基定义：由软土构成的地基

 

  人工地基定义：经人工加固处理的地基

 

  说明:要确保建筑物地基稳定和满足建筑物的使用要求,地基与基础设计必须满足两个基本条件：

 

  1、作用于地基的荷载不超过地基的承载能力；

 

  2、保证建筑物不因地基形变而损坏或影响其正常使用。

 

  任何工程建筑物都是营造在一定的场地与地基上的，所有工程建设方式，规模和类型都受建筑场地的工程地质条件所制约。地基的好坏不仅直接影响建筑物的经济与安危，而且一旦出现事故，处理比较难。因此，在设计每一个建筑物之前，必须进行场地与地基的岩土工程勘察，充分了解建筑场地与地基的工程地质条件，论证和评价场地,地基的稳定性和适宜性，不良地质现象，软弱地基处理与加固等。

 

  工程地质的主要研究内容是确定岩土组分、组织结构（微观结构）、物理、化学与力学性质（特别是强度及应变）及其对建筑工程稳定性的影响，进行岩土工程地质分类，提出改良岩土的建筑性能的方法；研究由于人类工程活动的影响而破坏的自然环境的平衡，以及自然发生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地质作用对工程建筑的危害及其预测、评价和防治措施；研究解决各类工程建筑中的地基稳定性，如边坡、路基、坝基、桥墩、硐室，以及黄土的湿陷、岩石的裂隙的破坏等，制定一套科学的勘察程序、方法和手段，直接为各类工程的设计、施工提供地质依据；研究建筑场区地下水运动规律及其对工程建筑的影响，制定必要的利用和防护方案；研究区域工程地质条件的特征，预报人类工程活动对其影响而产生的变化，作出区域稳定性评价，进行工程地质分区和编图。随着大规模工程建设的发展，其研究领域日益扩大。除了岩土学和工程动力地质学、专门工程地质学和区域工程地质学外，一些新的分支学科正在逐渐形成，如矿山工程地质学、海洋工程地质学、城市工程地质及环境工程地质学、工程地震学。一般来说,工程地质是调查、研究、解决与人类活动及各类工程建筑有关的地质问题的科学。

 

  （二）岩土工程的技术决策和实施方案

 

  实践证明,岩土工程勘察工作做的好，设计、施工就顺利，工程建筑的安全运营就有保证。相反，忽视建筑场地与地基勘察工作，都会给工程带来不同程度的影响，轻则修改方案，增加投资，延误误工期，重则酿成灾害。例如某市房地产开发公司商住楼，于1993年12月竣工交付使用，在交付使用半年后，出现了较大的基础不均匀沉降现象，最大沉降量达成200mm，致使从基础到屋面产生多处裂缝，造成重大质量事故。所以，任何类型的工程和工程建设的任何阶段，都必须把建筑地区工程地质条件调查研究并对其进行深入细致的论证和阐明，作为工程地质工作的首要任务，这是工程地质工作的基础。据此才可能较有成效地完成以下有关工程地质工作的一些实际任务。

 

  基础建设程序：勘察、设计、施工。建筑设计分为可行性研究、初步设计、技术施工设计等阶段，工程地质勘察也随之分阶段进行，对工程地质条件的了解愈来愈深入，这是完全符合认识规律的。建筑位址的选择具有战略意义，起着充分利用有利的地质条件、避开不利条件的作用。建筑位址选得好，不但能保证工程的安全，而且工程处理也较简单，经济上合理。位址的地质选择只是一个方面，还要看政治、经济等方面的因素，最后综合考虑选定。

 

  1、从工程地质观点出发选择地质条件较好的建筑场地和适宜的建筑形式；

 

  2、在已选定的建筑场地及其周围，根据建筑类型，规模和特点，从分析工程地质条件入手，预测并论证有关工程地质问题发生的可能性；

 

  3、提供工程规划，设计，施工所需要的工程地质资料。

 

  工程地质是调查、研究、解决与人类活动及各类工程建筑有关的地质问题的科学。是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。

 

  以上可以总结出:任何学课都不会孤立的发展起来,是与其他学科发生一定联系而独立存在着,这种联系所涉及的范围与一门学科的研究对象和内容有关。工程地质研究的目的在于保障工程建筑的安全和正常运用。而作为土木工程专业的学生，对于学习工程地质要求我们了解不同的地质条件对建筑的影响以及如何选折合理的建筑地基，保证建筑物的安全性和耐久性。

 

  总之，人类社会的进步与发展，实际上又是一部人与自然相互协调和相互影响的壮丽史诗。以前我们把人与自然的关系当成是与天斗与地斗的斗争关系，实践证明，人与大自然斗争的结果，虽然取得了一些局部性的小胜利，而大自然反过来对人类的惩罚却是灾难性的。尽管工程地质学科正在经历着前所未有的挑战，工程地质工作也存在着这样那样的问题和难题，然而这更是机遇。抓住机遇迎接挑战，顺应自然，保护环境，防止灾害，造福人类，是工程地质学家和地质师的艰巨任务和不可推卸的责任。人类的每一次产业革命，无不与工程建设有直接关系，与地质环境有直接或间接关系。