1、公路工程地質與巖土工程基本知識2014武漢1 基本知識2 工程地質問題、巖土工程問題3 特殊性巖土體、不良地質4 公路工程地質勘察5 巖土工程工作體會主要內(nèi)容土木工程Civil Engineering巖土工程Geotechnical Engineering工程地質Engineering Geological水文地質Hydrogeology工程勘察Engineering Investigation1、基本知識1.0主要名詞術語工程地質勘察Engineering Geological Investigation巖土工程勘察Geotechnical Engineering Investigation

2、地質體Geologic Body 巖土Rock and Soil技術可行性、安全可靠性、經(jīng)濟合理性名詞術語土木工程是建造各類工程設施的科學技術的統(tǒng)稱。它既指所應用的材料、設備和所進行的勘測、設計、施工、保養(yǎng)維修等技術活動；也指工程建設的對象，即建造在地上或地下、陸上或水中 ，直接或間接為人類生活、生產(chǎn)、軍事、科研服務的各種工程設施，例如房屋、道路、鐵路、運輸管道、地下空間、橋梁、運河、堤壩、港口、電站、飛機場、海洋平臺、給水和排水以及防護工程等。1、基本知識1.1土木工程Civil Engineering目的是為人類生產(chǎn)或生活所需要的、功能良好且舒適美觀的空間和通道。需要解決的根本問題是工程的

3、安全，使結構能夠抵抗各種自然或人為的作用力。注冊職業(yè)工程師注冊土木（巖土）注冊結構注冊土木（港口）注冊土木（道路）注冊土木（水利）建設部交通部水利部注冊建筑名詞術語地上、地下和水中的各類建設工程統(tǒng)稱土木工程。土木工程中涉及巖石、土、地下、水中的部分稱巖土工程。1、基本知識1.2巖土工程Geotechnical Engineering名詞術語巖土工程是運用工程地質學、土力學、巖石力學解決各類工程中關于巖石、土的工程技術問題的科學。按照工程建設階段、工作內(nèi)容可以分為：巖土工程勘察、巖土工程設計、巖土工程治理、巖土工程監(jiān)測、巖土工程檢測。建設工程勘察是指為滿足工程建設的規(guī)劃、設計、施工、運營及綜合治

4、理等的需要，對地形、地質及水文等狀況進行測繪、勘探測試，并提供相應成果和資料的活動。巖土工程中的勘測、設計、處理、監(jiān)測活動也屬工程勘察范疇。1、基本知識1.3工程勘察Engineering Investigation研究和查明工程建設場地的地質地理環(huán)境特征，及其與工程建設相關的基礎資料的綜合性應用科學。為城市建設、工業(yè)和民用建筑、鐵路、道路、近海港口、輸電及管線工程、水利與水工建筑、采礦與地下等工程的規(guī)劃、設計、施工、運營及綜合治理，工程勘察通過對地形、地質及水文等要素的測繪、勘探、測試及綜合評定，提供可行性評價與建設所需的基礎資料。名詞術語按勘察階段：1、可行性研究工程勘察2、初步工程勘察3

5、、詳細工程勘察4、施工勘察1、基本知識按建筑物類型工程勘察分類：1、房建工程勘察（一般的工民建）2、地下工程勘察（基坑、管道、空間）3、水上工程勘察（海洋、湖泊）4、線路勘察（道路、橋梁、隧道、管線）5、固體廢棄物堆場（垃圾填埋場、工業(yè)廢渣堆場）6、地質災害工程勘察（邊坡、地裂縫、地面沉降）7、礦山工程勘察（固體、液體、氣體）8、水利工程勘察9、電力工程勘察10、軍事工程勘察11、按勘察內(nèi)容（專業(yè)）工程勘察分為：工程測量地物測繪工程地質勘察水文地質勘察水文勘測測試與檢測工程物探工程勘察分類名詞術語工程地質學是研究人類的工程活動與地質環(huán)境的相互作用，以便認識評價，改造和保護地質環(huán)境。是地質學的一

6、個分支。是一門研究與工程建設有關的地質問題的專門學科。 研究對象是工程地質條件和工程地質問題。工程地質條件是工程地質環(huán)境各個要素的總和。包括： （1）巖土類型及其工程地質性質（2）地形地貌條件（3）地質結構與地應力（4）水文地質條件（5）物理地質現(xiàn)象（6）天然建筑材料 。1、基本知識1.4工程地質 Engineering Geological1.5水文地質hydrogeology指自然界中地下水的各種變化和運動的現(xiàn)象。水文地質學是研究地下水的科學。它主要是研究地下水的分布和形成規(guī)律，地下水的物理性質和化學成分，地下水資源及其合理利用，地下水對工程建設和礦山開采的不利影響及其防治等。隨著科學的發(fā)

7、展和生產(chǎn)建設的需要，水文地質學又分為區(qū)域水文地質學、地下水動力學、水文地球化學、供水水文地質學、礦床水文地質學、土壤改良水文地質學等分支學科。近年來，水文地質學與地熱、地震、環(huán)境地質等方面的研究相互滲透，又形成了若干新領域。名詞術語工程地質勘察是為查明影響工程建筑物的地質因素而進行的地質調查研究工作?？辈斓牡刭|因素包括地質結構或地質構造：地貌、水文地質條件、土和巖石的物理力學性質，自然（物理）地質現(xiàn)象和天然建筑材料等。這些通常稱為工程地質條件。查明工程地質條件后，需根據(jù)設計建筑物的結構和運行特點，預測工程建筑物與地質環(huán)境相互作用（即工程地質作用）的方式、特點和規(guī)模，并作出正確的評價，為確定保證

8、建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護措施提供依據(jù)。工程地質勘察方法或手段，包括工程地質測繪、工程地質勘探、實驗室或現(xiàn)場試驗、長期觀測（或監(jiān)測）等。1、基本知識1.6工程地質勘察 Engineering Geological Investigation1.7巖土工程勘察Geotechnical Investigation巖土工程勘察工作是設計和施工的基礎。若勘察工作不到位，不良工程地質問題將揭露出來，即使上部構造的設計、施工達到了優(yōu)質也不免會遭受破壞。不同類型、不同規(guī)模的工程活動都會給地質環(huán)境帶來不同程度的影響；反之不同的地質條件又會給工程建設帶來不同的效應。巖土工程勘察的目的是查明工程地質條件，分析存在

9、的地質問題，對建筑地區(qū)做出工程地質評價。名詞術語巖土Rock and Soil從工程建筑觀點對組成地殼的任何一種巖石和土的統(tǒng)稱。巖土可細分為堅硬的（硬巖）、次堅硬的（軟巖）、軟弱聯(lián)結的、松散無聯(lián)結的和具有特殊成分、結構、狀態(tài)和性質的五大類。中國習慣將前兩類稱巖石，后三類稱土，統(tǒng)稱之謂“巖土”。1、基本知識1.8 巖土體黃土卵礫石巖石巖石巖石軟弱夾層斷裂巖土體結構模型名詞術語工程地質的目的是為了查明各類工程場區(qū)的地質條件，對場區(qū)及其有關的各種地質問題進行綜合評價，分析、預測在工程建筑作用下，地質條件可能出現(xiàn)的變化和作用，選擇最優(yōu)場地，并提出解決不良地質問題的工程措施，為保證工程的合理設計、順利施

10、工及正常使用提供可靠的科學依據(jù)。工程地質研究的主內(nèi)容有：確定巖土組分、組織結構（微觀結構）、物理、化學與力學性質（特別是強度及應變）及其對建筑工程穩(wěn)定性的影響，進行巖土工程地質分類，提出改良巖土的建筑性能的方法；研究由于人類工程活動的影響而破壞的自然環(huán)境的平衡，以及自然發(fā)生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地質作用對工程建筑的危害及其預測、評價和防治措施；研究解決各類工程建筑中的地基穩(wěn)定性，如邊坡、路基、壩基、橋墩、硐室，以及黃土的濕陷、巖石的裂隙的破壞等，制定一套科學的勘察程序、方法和手段，直接為各類工程的設計、施工提供地質依據(jù)；研究建筑場區(qū)地下水運動規(guī)律及其對工程建筑的影響，制定必要的利用和

11、防護方案；研究區(qū)域工程地質條件的特征，預報人類工程活動對其影響而產(chǎn)生的變化，作出區(qū)域穩(wěn)定性評價，進行工程地質分區(qū)和編圖。隨著大規(guī)模工程建設的發(fā)展，其研究領域日益擴大。除了巖土學和工程動力地質學、專門工程地質學和區(qū)域工程地質學外，一些新的分支學科正在逐漸形成，如礦山工程地質學、海洋工程地質學、城市工程地質及環(huán)境工程地質學、工程地震學。1、基本知識1.1工程地質工作名詞術語工程地質是研究與工程建設有關地質問題的科學(張咸恭等著中國工程地質學)。工程地質學的應用性很強,各種工程的規(guī)劃、設計、施工和運行都要做工程地質研究,才能使工程與地質相互協(xié)調,既保證工程的安全可靠、經(jīng)濟合理、正常運行,又保證地質環(huán)

12、境不因工程建設而惡化,造成對工程本身或地質環(huán)境的危害。工程地質學研究的內(nèi)容有:土體工程地質研究、巖體工程地質研究、工程動力地質作用與地質災害的研究、工程地質勘察理論與技術方法的研究、區(qū)域工程地質研究、環(huán)境工程地質研究等。巖土工程是土木工程中涉及巖石和土的利用、處理或改良的科學技術(國家標準巖土工程基本術語標準)。巖土工程的理論基礎主要是工程地質學、巖石力學和土力學;研究內(nèi)容涉及巖土體作為工程的承載體、作為工程荷載、作為工程材料、作為傳導介質或環(huán)境介質等諸多方面;包括巖土工程的勘察、設計、施工、檢測和監(jiān)測等等。由此可見,工程地質是地質學的一個分支,其本質是一門應用科學;巖土工程是土木工程的一個分

13、支,其本質是一種工程技術。從事工程地質工作的是地質專家(地質師),側重于地質現(xiàn)象、地質成因和演化、地質規(guī)律、地質與工程相互作用的研究;從事巖土工程的是工程師,關心的是如何根據(jù)工程目標和地質條件,建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設中的巖土技術問題。1、基本知識1.1工程地質與巖土工程的區(qū)別名詞術語 雖然工程地質與巖土工程分屬地質學和土木工程,但關系非常密切,這是不言而喻的。有人說:工程地質是巖土工程的基礎,巖土工程是工程地質的延伸,是有一定道理的。工程地質學的產(chǎn)生源于土木工程的需要,作為土木工程分支的巖土工程,是以傳統(tǒng)的力學理論為基礎發(fā)展起來的。但單純的力學計算不能解決

14、實際問題,從一開始就和工程地質結下了不解之緣。與結構工程比較,結構工程面臨的是混凝土、鋼材等人工制造的材料,材質相對均勻,材料和結構都是工程師自己選定或設計的,可控的。計算條件十分明確,因而建立在材料力學、結構力學基礎上的計算是可信的。而巖土材料,無論性能或結構,都是自然形成,都是經(jīng)過了漫長的地質歷史時期,在多種復雜地質作用下的產(chǎn)物,對其材質和結構,工程師不能任意選用和控制,只能通過勘察查明,而實際上又不可能完全查清。巖土工程師不敢相信單純的計算結果,單純的計算是不可靠的,原因就在于工程地質條件的不確知性和巖土參數(shù)的不確定性,不同程度地存在計算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然土力學、巖石

15、力學、計算技術取得了長足進步,并在巖土工程設計中發(fā)揮了重要作用,但由于計算假定、計算模式、計算方法、計算參數(shù)等與實際之間存在很多不一致,計算結果總是與工程實際有相當大的差別,需要進行綜合判斷。1、基本知識工程地質與巖土工程的關系1、基本知識工程地質是地質學的一個分支,其本質是一門應用科學;巖土工程是土木工程的一個分支,其本質是一種工程技術。從事工程地質工作的是地質專家(地質師),側重于地質現(xiàn)象、地質成因和演化、地質規(guī)律、地質與工程相互作用的研究。從事巖土工程的是工程師,關心的是如何根據(jù)工程目標和地質條件,建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設中的巖土技術問題。雖然工程地質

16、與巖土工程分屬地質學和土木工程,但關系非常密切,這是不言而喻的。所以說:工程地質是巖土工程的基礎,巖土工程是工程地質的延伸,是有一定道理的。工程地質學的產(chǎn)生源于土木工程的需要；作為土木工程分支的巖土工程,是以傳統(tǒng)的力學理論為基礎發(fā)展起來的。 1.9工程地質與巖土工程比較工程地質學是研究與工程建設有關地質問題的科學(張咸恭等著中國工程地質學)。巖土工程是土木工程中涉及巖石和土的利用、處理或改良的科學技術(國家標準巖土工程基本術語標準)。名詞術語土木工程巖土工程土木工程分支工程地質地質學分支地質學工程力學勘測技術為巖土工程提供基礎資料為工程地質提出工作依據(jù)1、基本知識巖土工程與工程地質的關系名詞術

17、語工程地質是巖土工程的基礎,巖土工程是工程地質的延伸。1、基本知識在巖土工程勘察活動完成后，根據(jù)建筑物的要求、目的、特性、施工要求以及場地的地質、環(huán)境特征和巖土工程條件，進行的樁基工程，地基工程，邊坡工程，基坑工程，地下工程等巖土工程施工范疇的方案設計與施工圖設計。巖土工程設計根據(jù)勘察對象的不同，可分為：水利水電工程（主要指水電站、水工構造物的勘察）、鐵路工程、公路工程、港口碼頭、大型橋梁及工業(yè)、民用建筑等。由于水利水電工程、鐵路工程、公路工程、港口碼頭等工程一般比較重大、投資造價及重要性高，國家分別對這些類別的工程勘察進行了專門的分類，編制了相應的勘察規(guī)范、規(guī)程和技術標準等，通常這些工程的勘

18、察稱工程地質勘察。巖土工程勘察與工程地質勘察比較通常所說的“巖土工程勘察”主要指工業(yè)、民用建筑工程的勘察，勘察對象主體主要包括房屋樓宇、工業(yè)廠房、學校樓舍、醫(yī)院建筑、市政工程、管線及架空線路、岸邊工程、邊坡工程、基坑工程、地基處理等。名詞術語工程地質勘探，利用一定的機械工具或開挖作業(yè)深入地下了解地質情況的工作。在地面露頭較少、巖性變化較大或地質構造復雜的地方，僅靠地面觀測往往不能弄清地質情況，這就需要借助地質勘探工程來了解和獲得地下深部的地質情況和資料。工程地質常用的勘探工程有鉆探和開挖作業(yè)兩大類。工程地球物理勘探有時也被歸入地質勘探中。工程地質調繪應緊密結合工程設置，采用遠觀近察、由面到點、

19、點面結合的工作方法，在地質調繪的基礎上，合理、有效地布置工程勘探、地質測試工作，為線路方案比選和工程設計提供準確、可靠的地質資料。1、基本知識1.1工程地質勘探與調繪名詞術語土體工程地質調查（engineering geologic survey of soilbody）是為查明土體賦存的地質環(huán)境、工程地質特征和工程建設的適宜性而進行的地質調查工作。調查內(nèi)容主要有：土體成因與巖性類型及工程地質特性調查，包括土體成因與巖性類型、分布、厚度、成層條件、水平方向與垂直方向上的變化規(guī)律、結構特征及類型（有均一結構、雙層結構、多層結構三種基本類型）、物理力學性質與水理性質；特殊性土的類型及工程地質特性調

20、查，主要包括膨脹土、紅粘土、軟土、凍土、易液化的粉細砂層、人工堆填土等，重點調查其特有的工程地質特性,如膨脹土的膨脹性等。1、基本知識1.1土體工程地質調查名詞術語工程地質試驗是為評價工程地質條件和問題以及工程設計、施工提供參數(shù)而進行的試驗總稱。它包括室內(nèi)和現(xiàn)場的各種試驗研究工作。為了解巖土體的物理力學特性和建筑荷載引起的力學效應，對巖土物理性質、水理性質、力學性質、變形特性等進行的試驗工作。在工程地質勘察中，通過工程地質試驗可對巖土體進行分類，探討巖土體在外部荷載與內(nèi)部應力重分布條件下的變形過程和破壞機制，論證地基、邊坡和地下工程圍巖等的穩(wěn)定性，并為設計提供計算參數(shù)。這些成果既影響工程布置、

21、工程安全和工程量，又關系到建設造價、工期和最優(yōu)方案的選擇。鑒于巖土體具有各向異性的特點，工程地質試驗通常采用室內(nèi)試驗與現(xiàn)場試驗、原體測試與模型試驗、靜力法與動力法等相互驗證，還必須與現(xiàn)場地質研究相結合，力求真實反映巖土體的工程地質特性。70年代以來，在地質調查的基礎上，按不同的地質單元進行巖土工程地質試驗，將數(shù)值測試成果與地質特征、巖土體破壞機制更好結合起來進行分析研究，促使工程地質試驗的項目和內(nèi)容日益發(fā)展。1、基本知識1.1工程地質試驗名詞術語巖土物理性質試驗測定礦物成分、粒度成分和化學成分，了解巖土的物質組成；通過顯微鏡鑒定，了解巖土體的組織與構造；測定密度、孔隙度、含水量、吸水率、粘土類

22、土的稠度和砂土類土的相對密度，了解巖土物理性質；測定巖土的可溶性、親水性、毛管性、滲透性、膨脹、崩解和黃土類土的濕陷性等。1、基本知識1.1工程地質試驗名詞術語土的力學性質試驗壓縮試驗：把原狀土樣放在有側限和允許排水的容器內(nèi)逐級加壓，測定各級壓力與土壓縮量之間，土樣壓縮與時間之間，以及卸荷過程中壓力與回彈之間的相關關系；無側限壓縮試驗：測定土樣在垂直方向上受壓直至破壞，了解土在無側限、不排水條件下的總強度；直剪試驗：測定土樣在不同垂直壓力下沿固定水平剪切面破壞時的剪應力；三軸試驗：測定土樣在不同圍壓下，施加軸向壓力使土樣剪切破壞,利用莫爾-庫倫定律求得土強度；土的動力強度試驗：土樣在圍壓狀態(tài)下

23、，施加軸向波動荷載，測定土的變形和孔隙水壓力的發(fā)展，了解土的動力強度；擊實試驗：土樣放在擊實儀中，在一定擊實次數(shù)下，測定土的含水量與容重的關系，確定土的最優(yōu)含水量與相應的最大干容重。土體變形試驗平板載荷試驗：在經(jīng)過平整的基坑底部,利用與基礎剛度相近似的圓形或方形承壓板,在板上分級施加荷載,直到地基破壞，從測出的荷載-沉降曲線分析地基土體的承載力和變形性質；土體旁壓試驗（橫壓試驗）：利用充水或充氮氣的硬橡皮或金屬鎧裝加筋乳膠膜,向鉆孔孔壁四周橫向逐級加壓,分析孔壁徑向應力和應變曲線及極限壓力。在鉆孔底部旋轉十字板型測頭，測算土層不排水抗剪強度的十字板剪切試驗。1、基本知識1.1工程地質試驗名詞術

24、語巖石力學性質試驗抗壓強度試驗：巖樣單軸承受壓力或三軸承受壓力，以了解巖塊在單向或三向荷載作用下的強度和變形性質；抗拉試驗:采取直徑5cm左右的圓柱巖心,用對徑壓縮荷載確定巖塊的拉裂強度;抗剪試驗：又稱室內(nèi)中型剪試驗,即采集天然狀態(tài)下,面積為30cm30cm并含有軟弱結構面的巖樣，進行剪斷或摩擦試驗;流變試驗:研究在恒溫、恒濕的條件下,受力巖塊在變形恒定時應力隨時間減少的過程(應力松弛)或受力巖塊在恒定應力時變形隨時間發(fā)生變化的過程（蠕變），多用于研究巖土的長期強度。巖體變形試驗 抗力體變形試驗：利用剛性承壓板或柔性承壓板或在巖壁刻槽，用千斤頂或液壓扁千斤頂逐級加荷，求得不同壓力下的巖體變形特

25、性，算出巖體的彈性模量或變形模量。70年代初期中國葛洲壩水利樞紐，在現(xiàn)場對11.65m1.70m2.35m試塊，在長軸方向施加水平荷載，以了解壩下游抗力巖體在承受推力后的變形特性。洞壁巖體變形和洞壁收斂試驗：在水工壓力隧洞中常用環(huán)形洞室分級施加水壓或橡皮囊充水加壓或用徑向千斤頂加壓，測其變形求巖體彈性抗力系數(shù)。80年代以來在地下探洞或隧洞施工過程中，在洞周巖體中埋設多點位移計或收斂計分別量測洞壁周邊巖體在洞開挖過程中應力變化和變形的過程，用以了解洞周巖體應力重分布，也可以利用數(shù)值計算方法進行位移反饋分析，獲取巖體變形參數(shù)和巖體中的初始應力狀態(tài)。巖體抗剪試驗 利用千斤頂在分級垂直荷載下對試件施加

26、推力，進行壩體混凝土與巖體或巖體中軟弱夾層的剪斷或摩擦試驗，算出抗剪強度，也可以進行流變試驗求得長期強度。巖體壓力測試 使用鉆孔變形計、鉆孔應變計和鉆孔包體式應力計等儀器，用水力致裂法或套孔和鉆孔孔底應力解除技術，或長期監(jiān)測巖體中的應力變化，確定地應力的大小和方向。1、基本知識1.1工程地質試驗名詞術語現(xiàn)場試驗在小試件室內(nèi)試驗不能反映巖土體各向異性的情況下或大型水利工程初步設計階段，需要在建筑物地基范圍內(nèi)，保持巖土體天然狀態(tài)下進行試驗，以了解其自然特性或模擬巖土體可能承受的荷載和滲流作用，研究巖土體工程地質特性的變化稱為現(xiàn)場試驗。試驗的地點與方法，根據(jù)不同地質單元、巖土體的各向異性結構和建筑物

27、的荷載分布確定。平板載荷試驗：在經(jīng)過平整的基坑底部,利用與基礎剛度相近似的圓形或方形承壓板,在板上分級施加荷載,直到地基破壞，從測出的荷載-沉降曲線分析地基土體的承載力和變形性質；土體旁壓試驗（橫壓試驗）：利用充水或充氮氣的硬橡皮或金屬鎧裝加筋乳膠膜,向鉆孔孔壁四周橫向逐級加壓,分析孔壁徑向應力和應變曲線及極限壓力。巖土體跨孔法試驗 在鉆孔中某深度，利用孔口落錘或孔內(nèi)爆破激震，同時在周圍一個或幾個鉆孔的相同深度用檢波器接收震波，根據(jù)彈性波的傳播圖形確定縱波(p)、橫波(S)在不同深度巖土體的傳播速度，以判斷不同土層的密實程度。標準貫入試驗：利用63.5kg重的穿心錘，以76cm的自由落距，將對

28、開式取樣器打入清底后鉆孔的孔底土層30cm，記錄打入擊數(shù)，根據(jù)擊數(shù)多少判別土的天然密實程度；靜力觸探試驗：利用圓錐探頭連續(xù)壓入土層，測定土層對圓錐阻力與深度的變化曲線，判斷不同深度土層的性質。在鉆孔底部旋轉十字板型測頭，測算土層不排水抗剪強度的十字板剪切試驗。模型試驗為了研究巖土體地基在外部荷載作用下應力分布的具體部位和研究巖體在開挖時巖體應力重分布與失穩(wěn)狀態(tài)，以及超載后的巖土體承受極限（超載安全度），利用與實際巖土力學性質相似的材料，制成具有砌塊及結構面的模型，來模擬不連續(xù)的巖土體，再對模型施加工程荷載或開挖，觀測模型中應力分布、變形和破壞過程。其結果可與有限元分析和計算成果相互驗證，用以改

29、進設計方案，采取工程處理措施。光彈試驗 利用光敏材料受力變形時雙折射現(xiàn)象，觀測存在的等色線和等傾線，確定應力分布狀態(tài)。地質力學模型試驗 利用相似定理和相似材料制作巖體模型，加載進行變形及破壞試驗，了解其破壞機制。1、基本知識1.1工程地質試驗名詞術語巖土工程勘察工作的基本任務是對人類工程活動可能遇到或引起的各種工程地質問題作出預測和確切評價，從地質方面保證工程建設的技術可行性、經(jīng)濟合理性和安全可靠性。1、基本知識5.1工程勘察設計的原則基本知識可行性（Feasibility）技術可行性是指采用的技術、方案等是否突破實施方案所擁有或者掌握的相關技術、人員、設備、管理、環(huán)境等資源的技術邊界限制。工

30、程質量可行性指對過程、設計、程序或計劃能否在所要求的時間范圍內(nèi)成功完成的確定。強調：包含環(huán)境可行、經(jīng)濟可行、政策可行、技術可行、道德可行等。技術可行性評價。主要包括以下幾個方面：在限制條件下，功能目標是否能達到；利用現(xiàn)有技術，性能目標是否能夠達到；生產(chǎn)人員數(shù)量和質量能否滿足工程設計、實施的要求；在規(guī)定期限內(nèi)，工程實施是否能夠完成。5.1工程勘察設計的原則安全性 safety工程在正常施工和正常使用條件下,承受可能出現(xiàn)的各種作用的能力,以及在偶然事件發(fā)生時和發(fā)生后,仍保持必要的整體穩(wěn)定性的能力.可靠性：產(chǎn)品或項目在規(guī)定的條件下，規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力稱為可靠性?？煽啃园四途眯浴⒖删S

31、修性、設計可靠性三大要素。耐久性：產(chǎn)品使用無故障性或使用壽命長就是耐久性。可維修性：當產(chǎn)品發(fā)生故障后，能夠很快很容易的通過維護或維修排除故障，就是可維修性。設計可靠性：這是決定產(chǎn)品質量的關鍵，由于項目的復雜性。經(jīng)濟合理性資金是有限的，為了節(jié)省并有效地使用投資，必須講求經(jīng)濟效益。在作出決策之前，對投資項目的經(jīng)濟效益進行計算和分析。當可供選擇的方案多于一個時，還要對各個方案的經(jīng)濟效益進行比較和選優(yōu)。這種分析論證過程稱為項目經(jīng)濟評價。巖土工程可行性可靠性安全性經(jīng)濟性基本知識1、基本知識2、資料分析、整理：地質調繪資料的驗證（真實性、準確性、可靠性）鉆探資料的確認（真實性、準確性、）試驗資料的確認（真

32、實性、代表性、）地質構造與區(qū)域地質資料分析柱狀圖、斷面圖、平面圖的協(xié)調一致，物探成果的驗證及說明，室內(nèi)試驗資料與鉆探資料、地質調繪資料的吻合性，試驗資料統(tǒng)計是否滿足要求，是否有針對性，特殊性巖土分析，不良地質分析，水文地質資料的評價，巖土工程參數(shù)與巖土試驗資料、原位測試資料協(xié)調一致性，1、基本知識5.2工程地質勘察的重點工序1、勘察工作量的布置：鉆孔及勘探點數(shù)量必須滿足要求；勘探方法選擇必須要有針對性；實行動態(tài)管理，根據(jù)場地地質條件的變化及時調整勘察方法、工作量；以查明工程地質條件為目的。分析驗證點線面線基本知識1、基本知識基本知識合理布置勘察工作量的重要性巖土（rock and soil）從

33、工程建筑觀點對組成地殼的任何一種巖石和土的統(tǒng)稱。巖土可細分為堅硬的（硬巖）、次堅硬的（軟巖）、軟弱聯(lián)結的、松散無聯(lián)結的和具有特殊成分、結構、狀態(tài)和性質的五大類。中國習慣將前兩類稱巖石，后三類稱土，統(tǒng)稱之謂“巖土”。1、基本知識5.3研究對象的特殊性-巖土體地質體geologic body 通常是指地殼內(nèi)占有一定的空間、具有固有成分和賦存環(huán)境的地質產(chǎn)物。巖石土基本知識巖土體不是普通材料，而是遭受過變形和破壞并有特定賦存環(huán)境的地質體，它是在漫長的地質作用下形成的，具有特殊的結構、形態(tài)和賦存地質環(huán)境（地應力、地墊、地下水等）。作為材料而言具有：不均勻性、不連續(xù)性、各向異性性、多樣性（成因、幾何邊界等

34、）、突變性、成分復雜性（固體-液體-氣體混合物）巖土體的特殊性：作為工程對象而言具有：變形是不可逆結構不可修復賦存環(huán)境不能復制因此不能單純從材料力學的角度出發(fā)來研究巖體力學，而應該進一步考慮地質環(huán)境因素的影響，研究巖體在環(huán)境應力改變時產(chǎn)生再變形和再破壞的規(guī)律及其工程應用。作為地質體而言具有：不均勻性、不連續(xù)性、賦存環(huán)境可變性（地應力、地溫、地下水、）、成分變化性（風化、分解、結晶等）、結構多變的5.3研究對象的特殊性-巖土體基本知識1、基本知識1、基本知識 巖土工程和工程地質研究的對象是巖體和土體。巖體在其形成和存在的整個地質歷史過程中，經(jīng)受了各種復雜的地質作用，因而有著復雜的結構和地應力場環(huán)

35、境。而不同地區(qū)的不同類型的巖體，由于經(jīng)歷的地質作用過程不同，其工程性質往往具有很大的差別。5.3研究對象的特殊性-巖土體巖體土體是由固相液相氣相組成的多相體系。巖體土體的工程性質是由其固液氣相三者的質和量及其相互作用的情況來決定。巖體土體在小范圍內(nèi)可近似地看作是均質的和各向同性的介質但在較大范圍內(nèi)由于巖體土體有各種不連續(xù)面表現(xiàn)出非均質性和各向異性的特點?；局R巖土材料及其試驗的特性決定了巖土工程學科的特殊性。巖土工程是一門應用科學，在巖土工程分析時不僅需要運用綜合理論知識、室內(nèi)外測試成果、還需要應用工程師的經(jīng)驗，才能獲得滿意的結果。在展望巖土工程發(fā)展時不能不重視巖土工程學科的特殊性以及巖土工

36、程問題分析方法的特點。應用科學的不完善性-經(jīng)驗性勘察對象的特殊性：巖土體的不均勻性、不連續(xù)性、多樣性（成分、環(huán)境、成因、邊界條件）、突變性、各向異性性、成分復雜性（固體-液體-氣體混合物）環(huán)境因素的不確定性巖土體的應力-應變關系則更為復雜。企圖建立能反映各類巖土的、適用于各類巖土工程的理想本構模型是困難的，或者說是不可能的。因為實際工程土的應力-應變關系是很復雜的，巖土體具有非線性、彈性、塑性、粘性、剪脹性、各向異性等等，同時，應力路徑、強度發(fā)揮度、以及巖土的狀態(tài)、組成、結構、溫度等均對其有影響。5.4不完善性與經(jīng)驗性基本知識1、基本知識由于巖土體的組成物質差異，更重要的是在巖土體內(nèi)部分布有大

37、量的不連續(xù)界面，把完整的巖土體分割成許多塊體，總體為非均質體，在應力的傳遞上非常復雜，因此巖土工程屬于非線性科學、非連續(xù)性科學?，F(xiàn)場地質工作的重要性和特殊性對于巖土工程的分析計算只能是半定量的，在很大程度上受分析者經(jīng)驗的制約。對于已經(jīng)存在的滑坡、崩塌、泥石流等地質病害，其周界相對清楚，各種勘察設計技術規(guī)范較完備，認識起來相對容易。最難的是對于現(xiàn)狀穩(wěn)定的高邊坡，預測其人工開挖后的穩(wěn)定性?，F(xiàn)有的巖石力學、土力學、巖體力學等均難以準確的描述巖土體實際的力學本構關系。地質災害的發(fā)生除了其本身的因素外，還受到許多外界的因素影響，十分復雜。5.4不完善性與經(jīng)驗性基本知識1、基本知識因此對于從事邊坡設計的巖

38、土工程師而言，應該對于邊坡開挖過程中的多種控制性斷面穩(wěn)定性進行計算，提供合理的開挖步驟和各種穩(wěn)定的開挖斷面，并對不穩(wěn)定的中間邊坡提出臨時性的工程加固措施，以保證邊坡的穩(wěn)定開挖。1、基本知識對于地質體的結構、構造的分析，地質力學模型的建立，穩(wěn)定計算分析都十分困難?？辈焐疃入y以保證，穩(wěn)定性計算方法不夠科學，邊坡設計時也有其不合理之處，如一般都只給出最終的邊坡坡率和邊界，各種邊坡加固設計也是針對最終邊坡的，各種分析計算也是以最終邊坡為約束條件的。這樣即使地質條件清楚，分析計算合理，設計穩(wěn)妥，施工嚴格遵循規(guī)范和設計要求，也往往會出現(xiàn)難以預料的地質病害。其中一個重要原因是未對開挖過程中的各種邊坡條件進行

39、分析計算，雖然按最終邊坡條件計算是穩(wěn)定的，但不能夠保證任意開挖條件下邊坡都是穩(wěn)定的。5.3作為應用科學的不完善性與經(jīng)驗性基本知識土力學（Soil mechanics）是研究土體在力的作用下的應力-應變或應力-應變-時間關系和強度的應用學科，是工程力學的一個分支。為工程地質學研究土體中可能發(fā)生的地質作用提供定量研究的理論基礎和方法。主要用于土木、交通、水利等工程。基本假設：1、連續(xù)性假設2、均勻性假設3、各向同性假設4、顆粒小變形假設太沙基一維固結理論 為求飽和土層在滲透固結過程中任意時間的變形，通常采用太沙基(K.Terzaghi,1925)提出的一維固結理論進行計算。固結理論的基本假設如下：

40、 1.土是均質、各向同性和完全飽和的；2.土粒和孔隙水都是不可壓縮的；3.土中附加應力沿水平面是無限均勻分布的，因此土層的壓縮和土中水的滲流都是一維的；4.土中水的滲流服從于達西定律； 5.在滲透固結中，土的滲透系數(shù)k和壓縮系數(shù)a都是不變的常數(shù)； 6.外荷是一次驟然施加的。1、基本知識5.4理論基礎的局限性-巖石、土力學理論 經(jīng)典土力學中沉降計算將土體視為彈性體，采用布西奈斯克公式求解附加應力，而穩(wěn)定分析則將土體視為剛塑性體，采用極限平衡法分析。采用比較符合實際土體的應力-應變-強度(有時還包括時間)關系的本構模型可以將變形計算和穩(wěn)定分析結合起來。自Roscoe與他的學生(19581963)創(chuàng)

41、建劍橋模型至今，各國學者已發(fā)展了數(shù)百個本構模型，但得到工程界普遍認可的極少，嚴格地說尚沒有。巖石力學是一門研究巖石在外界因素（如荷載、水流、溫度變化等）作用下的應力、應變、破壞、穩(wěn)定性及加固的學科。國際上往往把巖體力學稱為巖石力學。巖體力學（Rockmass Mechanics）是研究巖體在各種力場作用下變形與破壞規(guī)律的理論及其實際應用的科學，是一門應用型基礎學科。主要研究經(jīng)過變形和破壞的巖體在地應力條件改變時產(chǎn)生再變形和再破壞的力學規(guī)律的學科。是力學、地質學與工程學之間的一門邊緣學科。巖體力學的研究目的是運用巖體的力學規(guī)律合理地利用巖體，預測、預報巖體工程中出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的災害，并擬定防治措

42、施?；局R材料力學（mechanics of materials）主要研究桿件的應力、變形以及材料的宏觀力學性能的學科。材料力學是固體力學的一個基礎分支。它是研究結構構件和機械零件承載能力的基礎學科?；炯僭O：1、連續(xù)性假設組成固體的物質內(nèi)毫無空隙地充滿了固體的體積：2、均勻性假設在固體內(nèi)任何部分力學性能完全一樣：3、各向同性假設材料沿各個不同方向力學性能均相同：4、小變形假設變形遠小于構件尺寸，便于用變形前的尺寸和幾何形狀進行計算研究。1、基本知識結構力學主要研究對象是由桿件組成的結構。結構力學研究的內(nèi)容包括結構的組成規(guī)則，結構在各種效應(外力,溫度效應,施工誤差及支座變形等)作用下的響應

43、,包括內(nèi)力（軸力，剪力，彎矩,扭矩）的計算，位移(線位移,角位移)計算，以及結構在動力荷載作用下的動力響應(自振周期,振型)的計算等。 結構力學通常有三種分析的方法：靜力法，能量法，力法，位移法，彎矩分配法，由位移法衍生出的矩陣位移法后來發(fā)展出有限元法 ，成為利用計算機進行結構計算的理論基礎。5.4理論基礎的不完善性-巖石、土力學理論基本知識經(jīng)驗科學“理論科學”的對稱。指偏重于經(jīng)驗事實的描述和明確具體的實用性的科學,一般較少抽象的理論概括性。在研究方法上,以歸納法為主,帶有較多盲目性的觀測和實驗。1、基本知識應用科學 applied science 應用科學是將自然科學的知識應用到實際問題上的

44、科學，其多來源于實踐本身，存在一定的非科學內(nèi)容，和工程和科技有密切的關系。它研究的方向性強，目的性明確，與實踐活動的關系密切，且直接體現(xiàn)著人的需求。狹義的應用科學以自然科學和技術科學為基礎，是直接應用于物質生產(chǎn)中的技術、工藝性質的科學，與技術科學之間沒有絕對的界限。一般認為 ，技術有3種形態(tài)：一是抽象形態(tài)的技術，即技術科學；二是物化形態(tài)的技術，即人所創(chuàng)造的工具、設備、儀器等；三是功能形態(tài)的技術，指對客體的加工、改造方法。5.5經(jīng)驗科學的局限性基本知識開展巖土的本構模型研究可以從兩個方向努力：一是努力建立用于解決實際工程問題的實用模型；一是為了建立能進一步反映某些巖土體應力應變特性的理論模型。理

45、論模型包括各類彈性模型、彈塑性模型、粘彈性模型、粘彈塑性模型、內(nèi)時模型和損傷模型，以及結構性模型等。它們應能較好反映巖土的某種或幾種變形特性，是建立工程實用模型的基礎。工程實用模型是為某地區(qū)巖土、某類巖土工程問題建立的本構模型，它能反映這種情況下這種巖土體的主要性狀。用它進行工程計算分析，可以獲得工程建設所需精度的滿意的分析結果。例如建立適用于基坑工程分析的上海粘土實用本構模型、僅適用于上海粘土的沉降分析。1、基本知識5.6巖石、土力學研究的展望巖石力學、土力學的研究方向測試巖土的工程地質性質為工程建筑的設計提供定量指標。工程地質性質包括物理性質指巖土所處的物理狀態(tài)如密度和濕度孔隙及孔隙特征以及巖土與水相互作用所表現(xiàn)出的可塑性膨脹性吸水性軟化性等力學性質指巖土在外力作用時表現(xiàn)出的變形與強度特性。研究巖土固液氣相的物質成分及其相互間的物理-化學作用并判斷它們對巖土工程地質性質形成的影響。研究巖土顆粒的大小形狀排列形式粒間聯(lián)結特點并確定它們對巖土工程地質性質的影響。查明巖土在平面和空間上的分布規(guī)律預測其工程地質性質在自然和人類活動影響下的變化趨勢與規(guī)律以及可能帶來的危害。研制測試巖土工程地質性質指標的方法和技術。制訂合理的巖土工程地質分類以利巖土的實際利用和指導