工程地质学：是一门研究与工程建设有关的地质问题，为工程建设服务的地质学科。它是地质学的分支学科，属于应用地质学的范畴。
狭义范围包括：工程地质学基础；工程地质勘察学；区域工程地质学
广义范围包括：狭义；土质学；土力学；岩石力学
研究对象：浅表层地质环境--工程建筑物
勘察、分析评价——阐明条件、解决问题——满足建筑物的设计、施工、使用 工程地质条件：与工程建筑物有关的地质条件的综合。（岩土类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质、工程动力地质作用、天然建筑材料）由于不同地区的地质环境不同，工程地质条件不同，对工程建筑物有影响的地质因素的主次关系不同。
工程地质问题：工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾或问题。
场地工程地质条件不同、建筑物内容不同，所出现的工程地质问题也各不相同。 房屋工程：地基承载力、沉降、基坑边坡变形
矿山开采：边坡稳定性、基坑突水、矿坑稳定
水利水电工程：渗透变形、水库渗漏 、斜坡稳定性、坝体抗滑稳定性
地下工程：围岩稳定性、地应力、突水
1.活断层基本特征：断层的类型与活动方式、继承性与反复性、长度与断距、错动速率与周期。
全新活动断裂：全新世（10000）年内有过活动或近期正在活动，在将来（100年）可能继续活动的断裂。
活断层的类型
按照位移方向与水平面的关系：
（1）正断型活断层
差异升降活动为它的断陷盆地边缘。下降盘分支断层多见，形成地堑式的正断层组合。
特征：断层面较陡＞45°（σ1直立，σ3水平）；断带宽，较破碎；活动性强，相关地震少；上盘性质差。（东非大裂谷、汾渭地堑、银川地堑等。）
（2）逆断型活断层
多分布于板块碰撞挤压带。上盘变形带大，出现多分支断层。
断层面较缓，＜45°（σ1水平，σ3直立）；波状起伏；断带宽，破碎；大型，伴震；上盘性质差。（喜山、祁连山、天山山前逆冲断层等。）
（3）走滑型活断层
常分布于大陆内部的地块之间的接触部位，水平错动量大，断层带宽度不大，很少分支断裂。
走滑（左旋、右旋）--断面窄，陡倾（ σ1、σ3水平）；大型，伴震。（安德烈斯、安纳托里、小江、红河等。）
活断层的活动方式：
（1）粘滑型活断层
间歇性突然滑动，常伴有地震活动，也称为地震断层。
发生在强度较高的岩石中，断层带锁固能力强，危害大。
发震断裂特征：深断裂，裂谷，板块接触带。
（2）蠕滑型活断层
沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动
发生在强度较低的软岩中，断层带锁固能力弱
一般无震发生，有时可伴有小震。
2. 活断层的地质、地貌和水文地质标志
地质特征：最新沉积物被错断；断层破碎带构造行迹。伴有地震现象的活断层，地表出现断层陡坎和地裂缝
地貌特征：不同地貌单元突然相接，或两边沉积物厚度显著差别；地貌单元的分解和异常
水文地质特征：由于断层带构造物质松散，容易形成强导水带，因而活断层带一线分布泉水、温泉，出现植被发育现象。也由于活断层为深大断裂，深循环水将导致水的化学异常。
活断层鉴别标志：1）地质、地貌、水文地质标志2）历史地震及历史期地震错段标志3）微地震测量及地形变检测标志4）地球物理标志
活断层区建筑原则：避开，大角度相交，断层的下盘，抗震结构
3. 地震的分类，地震震级，地震烈度
（1）按成因：构造地震；火山地震；陷落地震；诱发地震
（2）按震源深度：浅源地震；中源地震；深源地震 （3）按地震M级大小：超地震、微地震、有感地震、破坏性地震、强烈地震。 震级M：是衡量地震本身大小的尺度，由地震所释放出来的能量大小所决定。 烈度I：衡量地震所引起的某地地面震动强烈程度的尺度。与地震释放的能量大小、震源深度、震中距、震域介质条件有关。（一次地震只有一个M，但有不同 I ）
4. 地震效应、 砂土液化机理
地震效应：在地震影响所及的范围内，于地面出现的各种震害或破坏。（取决于三方面：场地工程地质条件；震级、震中距；建筑物类型及结构。）
分为：振动破坏效应（引起建筑物破坏）；地面破坏效应（地面破裂及地基液化、沉陷等）和斜坡破坏效应（滑坡、崩塌等）。
砂土液化：饱水砂土在地震、动力荷载和其它物理作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使沙粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。
砂土液化的机理：在地震过程中，较疏松的保水砂土在地震动引起的剪切力反复作用下，砂粒间相互位置产生调整，而使砂土趋于密实。
影响砂土液化的因素：土的类型及性质；饱和砂土的埋藏分布条件；地震活动的强度及历时
砂土液化的防护措施（1）慎重选择场地（2）选择基础类型（3）地基处理
地质灾害的概念:《地球科学大辞典》地质灾害是指地质动力活动或地质环境变异为主要成因的自然灾害。
主要包括：火山、地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷和地裂缝等
1、 斜坡变形破坏的基本形式
斜坡变形：
1)拉裂：斜坡形成过程中，在坡面和坡顶形成的张力带中拉应力集中形成拉张裂缝。
2)蠕滑：斜坡岩土体在自重应力为主的长期作用下,向临空面方向的缓慢而持续的变形。
A表层蠕滑斜坡浅层岩土体在重力的长期作用下，向临空面方向缓慢变形构成一个剪变带，其位移由坡面向坡内逐渐降低直至消失。
B深层蠕滑：主要发育在斜坡下部或坡体内部。
按其形成机制特点可分为两种：
① 软弱基座蠕滑
② 坡体蠕滑（受软弱结构面控制）
3)弯曲倾倒：由陡坡或直立板状岩体组成的斜坡,当岩层走向与坡面走向大致相同时，在自重的长期作用下，由前缘开始向临空方向弯曲、折裂，并逐渐向坡内发展的变形，称为弯曲倾倒。
斜坡的破坏：
1)崩塌：陡坡上的岩土体产生以下落运动为主（移动、滚动、跳跃）的破坏现象。（土崩、岩崩）
2)滑坡：斜坡岩土体依附于内在的或潜在的贯通结构面，在外力作用下，失去原来的平衡状态，产生了以水平运动为主的滑动现象。
2、 滑坡的基本要素
滑动带、滑动床、滑坡体、滑坡周界、滑坡壁、滑坡台阶、滑坡舌（滑坡剪出口）
3、 崩塌的形成条件
（1）地质条件
一个陡坡，尤其是大于600的坡，坡高几米到几百米。大型自然崩塌多见于江河峡谷陡峻地段，以岩石大型崩塌居多，或者人工路堑、矿山等边坡。
一般坡度大于400～500时，对于裂隙发育的岩体，尤其发育高倾角裂隙时，在裂隙下部有软层配合下，易产生较大崩塌。
（2）崩塌的诱发条件
1.高陡坡，重力作用，引起拉裂变形，导致崩塌。
2.坡脚开挖，掏空，坡脚软岩压裂，因此失去支撑作用。
3.长时间降水，产生水压力。
4.冻胀后解冻，使土体饱水段强度降低，或产生涨缩现象。
4、斜坡稳定性影响因素
内在因素：岩土类型及性质、地质构造、地形、水文地质
外在因素：震动作用（如地震）、降水（雨、雪）水库蓄水、人类活动（开挖、加载、植被、水等）、风化剥蚀作用
5、滑坡的时间预报
（1）滑坡变形前兆的现象预报法
（2）位移－时间曲线变化趋势判断法
（3）斋滕法和改进的斋滕法
（4）统计数学模型
回归模型、灰色理论模型、生物生长模、灾变理论模型等
（5）黄金分割法
（6）非线性动力学模型预报法
（7）声发射等参数预报法
岩土体蠕变理论
第1蠕变阶段－－减速蠕变阶段减速发展，斜率逐渐减小
第2蠕变阶段－－稳定蠕变阶段等速发展，斜率大体不变
第3蠕变阶段－－加速蠕变阶段CD段：变形迅速增大，但岩土体尚未破坏DE段：岩土体变形速率剧增，岩土体很快破坏
6、滑坡的防治措施
1)防预措施：
（1） 绕避：改线、架桥跨越、隧道穿越
（2） 拦截：拦石墙、拦栅网
（3） 排水：地表排水：排水沟、坡面防渗;地下排水：盲沟、排水洞、排水孔
（4）监测预警
2)治理措施：
（1） 排水措施：（同上）
（2） 削方、堆：格栅（室）护坡
（3） 支挡工程：挡土墙：砌置挡墙、加筋土挡墙；锚固：单一锚杆（索）；挂网+喷浆+锚杆（索）、构+锚杆（索）；抗滑桩：钢管桩 、钢筋+砼桩、砼桩结合形式：桩+锚、桩+墙（板、梁）
（4） 坡面防护：横向护坡、植基绿色护坡
（5） 其它：固结灌浆、阻滑键（栓）
7、重分布应力的特点：1斜坡周围主应力迹线发生明显偏转:愈接近临空面,最大主应力愈接近平行于临空面,最小主应力与之正交,向坡内逐渐恢复到原始状态。2在坡脚及坡肩附近形成应力集中区3. 与主应力迹线偏转相联系,坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变成近似圆弧线,弧的下凹方向朝着临空方向。4. 坡面处由于侧向压力趋于零,实际上处于两向受力状态,而向坡内逐渐变为三向受力状态。
围岩:由开挖洞室引起的应力状态的重大变化局限在洞周一定范围之内。通常此范围等于地下洞室横剖面中最大尺寸的3—5倍，习惯上将此范围内的岩体称为“围岩”。
围岩应力重分布: 开挖洞室，应力平衡被打破，围岩向洞内松胀位移，引起一定范围内应力调整，使天然应力大小、方向和性质改变，达到新的平衡。
围岩压力: 围岩在重分布应力作用下产生变形（位移），进而引起施加于支护衬砌上的压力，称围岩压力。
2、地下建筑工程的主要工程地质问题:核心问题--洞室围岩稳定性。其他工程地质问题：岩爆、涌水、有害气体突出、高地温
3、参数λ 围岩范围6R
取不同的λ值，洞壁应力状态不同。
λ<1/3洞顶底出现拉应力
1/3<λ<3洞壁围岩内σθ全为压应力
λ>3洞室侧壁出现拉应力，洞顶底出现较高压应力集中。
JRQDJQ???4、 -Ｑ系统） JJSRF分类指标为： rw
na
式中：RQD－岩芯质量指标；Ｊｎ－节理组数；
Ｊｒ－节理粗糙系数；Ｊａ－节理蚀变系数；
Ｊｗ－节理水折减系数；SRF－应力折减系数。
J 结构面形态、充填特征及次生变化等情况 J 表示水与其他应力存在时对岩体质量的影响。
5、地质超前预报的常用预报方法：地质预报法，超前勘探法，物探法
1、泥石流的形成条件
一、地形条件：（固体物储存、径流条件）
纵比降大、坡面多、流域面积大、汇流迅速，提供固体物、势能、加大径流强度。
二、地质条件：（固体物来源、运动势能）
为泥石流的形成提供丰富的固体物源及强大的动能。
三、气象水文条件：（径流强度、动力条件）
集中降雨、高温天气产生强烈的地表径流（暴雨、冰雪融化和水体溃决），地表强径流使泥石流具备启动、携运能力。
2、泥石流的运动特性：
直进性: 流体运动中受阻，所携固体物堆积，填平、抬升沟床，后阵流体便可前进。 超高爬高、截弯取直、冲向下游。流体越粘直进性越强、冲击力越大。
脉动性: 呈阵性运动。其过程线似正弦曲线，上涨曲线较下落曲线陡些，以相等的时间间隔流动（阵发）。
阵的前锋为高大的泥石流龙头，具极强的冲击力。一场泥石流常出现几十至上百阵。
3、稀性泥石流与粘性泥石流的区别
粘性泥石流: 固体物含量高（40%~60%）、细粒多；密度大（1.6~2.4）、浮托力强，具直进性；堆积不散流、无分选。此类泥石流破坏力极强。
稀性泥石流: 固体物含量低（＜40%）、细粒少、密度值中等（1.2~1.6）；水泥浆速度大于石块速度，具极强冲刷力；堆积散流、有分选。
4、泥石流的治理措施
总原则：全流域规划、统筹兼顾；大流域着眼、小流域入手；突出重点、抓住要害。危险区建立警戒避难体制。形成区—蓄水、固沙、护坡、开发性治理水土流失、排洪。
流通区—减速、削能、保护沟床、拦挡。
堆积区—合理疏导、排导(导向堆积场所，将固物堆积于适当的位置)。
5、泥石流预测预报
空间预测—确定泥石流危险区的分布（大、中、小比例尺）。
时间预报—泥石流爆发的可能性，时间上定量。
6、基本特征值—泥石流运动参数，定量评价、预测预报、防治设计必不可少的数据。
1、密度—用于流速、流量、方量计算与防治工程设计。实测典型剖面，土、石分别按体积百分量计算。
2、流速—经验公式计算。 JwSRFraRQDn
3、流量—雨洪修正法、泥痕调查法。
4、泥位—反映流速、流量，并与泥石流规模、危险度相关。超出危险泥位，可能成灾。实测。
5、方量—表征泥石流危险度的重要指标。用泥石流过程曲线直接求；据泥石流过境痕迹推测。
1、岩土工程勘察内容：工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、现场检验测等。
2、勘察等级划分依据：地基复杂程度、场地复杂程度、建筑物安全等级
3、三个勘察阶段的主要目的和任务（1）可行性研究阶段：评价场地稳定性、适宜性、方案比选。方法-收集资料、踏勘、测绘、必要的勘探等；（2）初勘阶段：确定建筑物平面布置、主要建筑地基类型、不良地质现象防治方案。方法a.勘探点线布置b. 取样及测试c. 水文地质工作；（3）详勘阶段：提供详细的岩土工程资料及设计所需参数；评价建筑物地基的岩土工程性质；提出地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水及不良地质作用防治的建议；方法：a.勘探点距b.勘探孔深c.取样、测试。
4、工程地质勘探手段和取样方法
钻探（指在地表下用钻头钻进地层，在地层内钻成直径较小、并具有相当深度的圆筒形孔眼）钻探的要求：控制回次进尺，岩心采取率，孔中实验，取土要求）；坑探（也叫掘进工程，是由地表向深部挖掘坑槽或坑洞，以便工程地质人员直接深入地下了解有关地质现象或进行实验等）；物探（通过测得的物理场特性和差异来判明地下各种地质现象，获得某些物理性质参数的一种勘探方法）
5、概念：
地基：基础面以下某深度范围内，由基础传递荷载引起岩土体中天然应力状态发生较大变化的所有岩土体。
持力层：直接与基础底面接触的岩土层。
地基强度：地基在建筑荷重作用下抵抗破坏的能力。
地基变形：地基在上部荷载作用下，土体压缩产生变形。变形量过大会危及建筑物的安全。
地基承载力特征值：由理论公式计算、原位测试、经验值等方法确定的地基承载力值。
地基容许承载力：地基在同时满足变形和强度两方面要求条件下，单位面积所能承受的最大荷载。
6、主要工程地质问题1、区域稳定性2、场地稳定性3、地基稳定性（核心）4、建筑物配置5、地下水侵蚀性6、地基施工条件
7、建筑物配置依据：工程地质条件是决定因素；选择较优的持力层（强度高、变形小；层厚大、均匀、延展性好；地下水位以上、最大冻深以下）；合适的基础类型；合理的基础埋深（a-建筑物特性a-1,建筑物类型、结构特征、用途；a-2,荷载性质、大小；a-3,相邻建筑物的基础埋深。b-工程地质条件b-1,地基中岩土体结构及工程地质性质；b-2,水文地质条件；b-3,季节性冻土深度）。
8、初步勘察阶段勘探线、点间距：
地基复杂程度等级一级 （复杂）线间距50~100 点间距30~50
二级（中等复杂） 75~150 40~100
三级（简单） 150~300 75~200
详细勘察阶段勘探点间距 10~15 15~30 30~50
初步勘察阶段勘探孔深度：
工程重要性等级一级（重要工程）一般性勘探孔(m)≥15控制性勘探孔(m)≥30
二级（一般工程） 10~15 15~30
三级（次要工程） 6~10 10~20
9、勘探布置原则
⑴目的明确--测绘为基础，明确要解决的问题；
⑵综合效益—重点突出、点面结合，考虑全局，综合布点；（控制性孔深=2技术性
孔深）
⑶配合勘察阶段--不同阶段勘察范围、深度不同，方法有别；
⑷围绕建筑物—建筑类型、规模、结构不同，对应的问题各异，应区别对待，合理
布置勘探；
⑸考虑地质条件—沿变化最大方向布线，点距非均布，主要考虑场地复杂程度；
⑹取长补短—方法的合理选择与配合。
10、勘探任务
1）探明地下有关的地质情况，如地层岩性、断裂构造。地下水位、滑动面位置等。
2）为深部取样及现场试验提供条件。如采取岩土样供室内试验。
3）利用勘探孔进行某些项目的长期观测以及不良地质现象处理等工作。
1高层建筑天然地基容许变形值是以基础的沉降量和倾斜变形控制的。
2在活断层发育、区域稳定性相对较差的地区，选择建筑场地时，可考虑采取提高场地烈度的措施。×
3按活动方式，活断层可分为连续活动的蠕滑型和间歇活动的粘滑型两类。√
4施工勘察及超前地质预报是地下建筑工程地质勘察的重要环节。√
5标准贯入击数是按规定的穿心锤质量63.5kg和每次落距76cm，将探头连续贯入土
中30cm所需的击数。 √
6一般来说，在活断层上修建水坝，不宜采用混凝土重力坝或拱坝，宜采用散体堆
石坝 √
7岩体原位直剪试验的基本原理是：在制备好的试样上，施加一垂向荷载，然后施
加平推力，将试样剪断。其试样尺寸一般为100×100×50cm3。 × 8当断层破碎带无法避开时，地下洞室洞轴线宜与主断层保持垂直。√
9当地基持力层起伏较大时，宜采用人工挖孔或钻孔灌注桩。√
10斜坡变形破坏一般可分四个活动阶段，防治最关键的阶段是剧滑阶段。× 11地质工程包括地基、边坡、地下工程和地质灾害防治等。判断岩体地质工程的稳
定性有三个重要问题：力学模型，岩体力学参数，岩体稳定性分析方法。√ 12分析制约建筑物基础砌置深度的地质因素。岩土工程地质性质、水文地质条件、季节性冻土。首先根据地层岩土的性质确定持力层；结合建筑物使用要求与地层持
力层条件调整基础埋深；置于地下水位以下，最大季节冻深以上较有利。
13分析桩基类型选择与施工条件的关系：选桩型时考虑施工条件主要对灌注桩和预
制桩，考虑两点：首选预制桩，要考虑保证桩基质量的前提下，桩穿过的各土层打
入的可能性，同时考虑环境是否允许打桩产生的噪声；当打入有困难或环境不允许
时则选择灌注桩，要考虑成孔质量问题，是否会产生缩孔、流沙及各种原因导致孔底残土等，并采取必要措施。
14拟建高建， 22层，高68m，地下2层，设计基础形式拟采用箱型基础下加桩基，箱底埋深6.0m，桩长13.0m。场地地层情况为：地表起算10.0m处有层厚2.2m的中密砂层、22.0m处有层厚3.8m的密实砾砂，22.0m以上为可塑粘性土，地下水位埋深7.8m。试分析：①根据场地条件，需要对基础设计做何修改？说明理由。②根据场地条件，适合采用什么桩型？说明理由。③施工中会遇到什么问题，如何应对？ 答：①桩基以密实砾砂作为持力层，桩尖进入持力层0.5m,埋深22.5m,则桩长需增加为16.5。②场地地层条件表明桩长范围内存在密实砂类土，可能造成预制桩打入困难，或造成较多的截桩，影响桩基质量，因此，根据施工条件，选择桩型时宜采用钻孔灌注桩，而不宜用预制桩。③施工中，遇砂层可能产生流沙、塌孔、孔底虚土等情况，可以采用套管护壁或其他有效的钻探技术以保证程控质量，并将孔底虚土清除干净，从而保证成桩质量。
15某单位拟建一栋6层住宅楼，规划长度为80.00m，宽度为11.28m。采用砖混结构，条形基础1.8m。建筑场地为二级。试设计详细勘察的钻孔种类、数量、间距、深度。
答：沿建筑物外围轮廓线长度方向设计两排钻孔，每排5个
孔，钻孔间距20m，其中对角线两端1、10号孔为控制孔，孔深10m；3、5、6、8、为技术孔，孔深8m，其余孔为探查孔，孔深6~7m。
16地质大学西区改造工程，勘查过程中发现相邻两钻孔相同深度地层岩性差别很大，A孔为第四系淤泥质亚粘土，B孔为第四系卵砾石层。试分析：①针对此情况，下一步现场勘查工作如何进行？要解决什么问题？使用什么勘察方法？②若经勘探查明地层分布如图示，勘察报告中对于地基持力层、基础类型、基础埋深的建议是什么？（设计为：32层塔楼，箱型基础、基底埋深6.8m）
答：①现场增加工作量，可在AB孔之间加孔，查明两种性质不同地层的接触关系，一般可采用钻探方法。②方案一，按甲方设计基础类型、基础埋深均不变，采取地基处理方案，将6.8m以上的淤泥质亚粘土挖除，换填砂砾石并分层压实，持力层为局部复合地基与局部卵石层共同组成。方案二，基础改为箱基+桩基，桩端持力层为卵石层、桩尖埋深，桩型为钻孔或人工挖孔灌注桩。方案三，建筑物位置移动（平面），避开性质差异大的部位，将建筑物基础放在均一地层上。
17建筑物特征：主楼29层（105.60m），地下3层，埋深10.0m；群楼2~4层（11.7m)，地下1层，8度设防。
地层条件：填土、粉细砂、卵石层、第三纪泥砾岩；地下水位：9.20m
初设方案：桩基，置于中等风化岩层；
最终方案：箱基，置于卵石层，埋深提高1m，位于地下水位以上
技术关键：顶部强风化粘土岩的力学强度是否满足要求？采用水下深层（10.30m）载荷试验，确定容许承载力值（f0=550kPa)，实际采用fk=180kPa
经济效益：桩→箱，工程造价节约107万，工期缩短半年。
18、与地下厂房主轴呈小角度相交的断层破碎带，宽度25米，延伸稳定。试分析
1）洞室稳定性较差。与断层破碎带交汇的洞段岩性相对破碎，对稳定不利；断层破碎带的形成往往是地应力集中的结果，天然应力值高，对稳定不利。
2）调整洞轴线考虑使主动与断层破碎带呈90-65度相交，对洞群稳定性有利
3）调整洞轴方向时，还应考虑洞轴与岩层走向，褶皱轴向，最大天然主应力方向之间的关系。