公路新项目工程地质基本知识

时间：2020-09-07 16:15:36　来源：勤学考试网本文已影响人

第1篇公路工程地质基础知识

1 概述

本章关键点

公路工程活动和工程地质条件关系；地球物理性质；内、外动力地质作用类型及其相互关系；地貌

学习目标

经过学习本章内容，了解公路工程地责问题基础概念和相关知识。

公路是陆地交通运输干线之一，道路结构由三类建筑物所组成：第一类为路基工程，它是路线主体建筑物（包含路堤和路堑等）；第二类为桥隧工程（如桥梁、隧道、涵洞等），它们是为了使路线跨越河流、深谷、不良地质现象和水文地质地段，穿越高山峻岭或使路线从河、湖、海底下经过；第三类是防护建筑物（如护坡、挡土墙、明洞等）。在不一样路线中，各类建筑物百分比也不一样，关键取决于路线所经过地域工程地质条件复杂程度。作为既是线型建筑物，又是表层建筑物公路、桥梁和隧道，往往要穿越很多地质条件复杂地域和不一样地貌单元，使公路结构复杂化。在山区路线中，塌方、滑坡、泥石流等不良地质现象对它们组成威胁，而地形条件又是制约路线纵坡和曲率半径关键原因。为此，公路工程地质在研究对象和方法上全部有自己特色。

1.1 地球概述

地球是太阳系九大行星中较小一颗行星。太阳在银河系里只是 1. 6 X 1011颗恒星之一；银河系也仅仅是总星系一个组员；而总星系还只是宇宙一部分。现代天文观察手段能测知可见宇宙边缘已达120亿光年。（1999年欧洲八国建成超哈勃太空望远镜后，可观察到140亿光年远星系）。可见，地球在无穷大宇宙中是颗极其渺小星体，真可谓“沧海之一粟”！但因其是一个含有生命星球，在宇宙和太阳系中占有特殊关键地位。

地球—这颗人类赖以生存星球，它形状、大小及其运转和物理一化学特征等方面基础原理和基础数值，是地质学理论发展基础，也是人类工程活动和工程计算中不可忽略关键依据。为此，我们对相关地球基础知识应该有个概略认一识。

1.1.1 地球外部形态

地球为一梨状三轴旋转椭球体，北极略凸起，南极略凹平，赤道为椭圆形。赤道椭率远小于子午圈，所以赤道可近似看作圆，地球可看作旋转椭球体。新近资料记载地球形状和大小相关数据以下：

赤道半径（a） 6378. 1724km 赤道周长40075. 696km

两极半径（b） 6356. 7986km 子午线周长40008. 6km

平均半径 6371. 229km 表面积5. 1007*108

扁率（（a-b）/a） 1：298341 体积1．0832 *1012

1.1.2地球物理性质：

地球物理性质是研究地质学最基础知识。对地球壳层发展、演变有着极为关键影响，有时甚至是决定性，现就其关键物理性质，如：地球质量、密度、内部压力、地球表面重力、地热、地球磁性等分述以下。

1、地球重力：

地球表面重力是指地心引力和离心力协力。地表上任一物质，除了和地球之间产生引力外，还因为地球绕轴自转而产生离心力。

地心引力遵照万有引力定律，其引力大小和地心间距离平方成反比，所以地心引力在赤道最小而在两极最大；而地表离心力大小和地球自转线速度平方成正比，所以在赤道最大，而在两极近乎为零；地表离心力最大值只有赤道上地心引力1/289。因为地心引力比其离心力大得多，故地球表面重力值正常分布规律是：由赤道（9.78g/cm3）向两极（9.83 g/cm3）方向逐步加大（平均9.8 g/cm3）。依据实测重力值两极地域比赤道地域约大52％。也就是说，在两极为1000g重物体·在赤道上只有994. 8g。实际上，利用这一原理可探查和了解地下地质结构和矿藏分布。

假使把地球自转线速度加紧17倍，则赤道离心力便会增大到289倍．和地心引力相等此时地表物体就会产生“失重“现象。

2、地球质量、密度和内部压力

1798年英国科学家卡文迪什(S. H. Caveildish,1731-^18)曾用扭秤试验测试铅球间微弱引力，测定了引力常数，并经过对牛顿万有引力定律验证第一次求出了地球质量和平均密度。

依据万有引力定律，地球上任何物体受到地球引力和地球和某物体两质量乘积成正比；而和二者中心直线距离平方成反比。计算公式为：

F=fmEm/R2＝ｍｇ（即地球对物体万有引力等于地心引力）

得地球质量mE＝５.９７６＊１０２７（ｇ）

式中：mE一地球质量；

m—地球表面某一物体质量；

F=9. 80 X 10-3N

万有引力常数f=6·67 * 1011N·m2／kg 2

R＝6371km＝6. 37＊ 106

因地球是巨大非均质球体，故只能求出它平均密度为5.517g/cm3；岩石平均密度为2.7-2.9g/cm3；地心物质平均最大密度为13g/cm3。

地球内部压力关键是由上覆物质重量所产生静压力，计算公式为：

即静压力大小决定于上覆物质厚度(H)和该厚度中物质平均密度(h)及其平均重力加速度乘积。地球内部压力伴随深度增加而递增。通常认为，深度每加深4. 4m压力增加0.1Mpa。40km处为1000MPa．岩石在此压强下将要发生软化。

3.地球温度

地球温度有两种情况：一个是地球外部温度，其热力来自太阳辐射热：一个是地球内部温度，其热力起源于地球内部放射性元素蜕变释放热能，和重力分异能、化学能和地球转动能等。据地温起源和分布，地下温度带分三层：

变温带：地表层不很深部位，其平均深度大约为15m, 温度来自太阳辐射能；

常温层：温度和当地常年平均温度一致地带；

增温层：常温层以下，温度起源于放射性元素衰变产生热能、重力能、旋转能转化热量。在100km深处温度大约1300℃

地热梯度：又称地热增温率：每向下加深loom所升高温度。

地热增温级：地温每升高1℃

4.地磁场：

地球类似一个巨大球形磁体，在它周围存在着磁场，称~。地球磁场特征通常见磁偏角、磁倾角和磁场强度三个要素来描述

(1)磁场强度指是在地磁场中，促进磁针产生偏角和倾角磁力大小绝对值。总磁场强度水平分量称为水平磁场强度，它方向就是磁子午线方向。

(2)磁倾角是指总磁场强度方向和水平面交角，即磁针和大地水准面夹角。

(3)磁偏角是指地理子午线和地磁子午线之间夹角。

地磁场随时间改变，地质历史时期磁场称古地磁场。经过对岩石中剩下磁性大小和方向研究，能够追溯地质历史时期地球磁场特征、改变和磁极移动情况，对研究大规摸结构运动历史、古气候及探索地球起源相关键意义

5、弹性：固体地球能传输地震波（弹性波），说明地球含有弹性。经过地震波在地球内部传输速度改变，能确定地球内部物质状态改变。

1.1.3地球圈层结构：

通常把地球圈层结构分为外圈和内圈两大部分。

1.地球外部圈层

(1)大气圈是围绕地球最外层气态圈层。按物理性质自下而上分为四层：对流层、平流层、电离层和扩散层。大气圈是多个气体混合物，其中关键成份为N2、O2 、CO2。。

对流层：集中了3/4大气质量其底部CO2强烈吸收地面长波辐射并放热，所以对地表起保温作用，也是使岩石风化分解关键原因。

平流层：存在大量臭氧。对太阳辐射紫外线强烈吸收组成了对生物有效保护。成为保护地表生物天然屏障。

(2)水圈：可看成是包围地球表层闭合圈。由江、河、湖、海、和地下水组成。海洋占地球表面积70.78％，大陆降水量只占总降水量20.6％，但却是地貌改变强大外动力。水圈对生命起源、生物演化和发展提供必不可少条件，是外动力作用关键动力起源

(3)生物圈：地球表层通常有生命活动范围，称为生物圈。

生物包含动物、植物和微生物。生物活动是改造大自然一个主动原因，影响着大气圈和水圈演变；对成矿、成土和成岩全部起着很关键作用；对研究地球发展历史也有着关键意义。

2.地球内部圈层

通常见地球物理学理论和方法来探测地球内部结构．其中关键依据地震法即依据地震波在地球内部传输速度急剧改变来推测确定地球内部结构。地震波速通常随深度递增．但不是等速增加，而是在一些深处作跳跃式忽然改变，这种突变反应了一些深处上下层之间物质在成份和性质上有了极显著分界面，这种界面就是我们划分地球内部圈层。

地球内部有两个波速突变极为显著界面：一是在平均深度33km处莫霍面；二是在深达2900km处古登堡面。依据这两个界面把地球内部分为：地壳、地幔和地核三个关键圈层。

图1-1地球结构示意图

(1)地壳：平均为33km厚。关键由多种岩石组成，密度为2. 7-2. 9g/cm3。

按组成物质分：硅铝层：花岗岩层，通常厚15-20km，Vp=6.0-6.2km/s，2.6-2.7 g/cm3。

硅镁层：花岗岩层，厚5-6km，Vp=6.4-7.8km/s，3.3 g/cm3。

按分布状态分：大陆地壳：呈双层结构，即由上层花岗岩质层（硅铝层）和下层玄武岩质层（硅镁层）组成。

大洋地壳：呈单层结构，由玄武岩质层（硅镁层）组成。

(2)地幔：系指莫崔面（33 km）以下至占登堡面（2900km）之间圈层．其体积占地球总体积83％，质量占整个地球质量68. 1 %，平均密度为3. 8g/cm3，成份以铁、镁硅酸盐为主。依据地震波速在深984km处忽然改变，以此处为界面将地幔分上地幔和下地幔。

上地幔：岩石圈：（40 km）以上包含地壳全部和上地幔上部固态岩石圈层称为~。

软流层：（又称低速带）40-250 km处，地震波波速低，温度靠近岩石熔点，塑性较大，利于岩石活动。

下地幔：金属氧化物、硫化物．尤其是铁、镍成份显著增加，类似致密氧化物紧密堆积结构，密度已达5.1g/cm3。

(3)地核：地核系指古登堡面以下直到地心部分。其体积为整个地球体积16％．占地球总质量31.5％。地核物质很致密，密度为9. 7^-13g/cm’（推测其物质最大密度可达 17. 2g/cm3）。按地震波显示改变，地核通常可分为外核、过渡层和内核。

外核：因为地震纵波急剧减低，且不能传输横波，故被认为可能是“液态“；

内核：以铁、镍为主固态物质组成。因纵波传输速度比在外核中快，且又能转换出横波，故认为可能是固态。

过渡层：由液态向固态转变一个圈层。

1.2 地球演化和地质作用

1.2.1地球演化和板块学说

原始地球形成后，在重力分异和化学分异作用下，经历了大约45.5亿年演化历程，形成了现今非均质圈层结构椭圆体，以地表为界，地球圈层结构分内部圈层和外部圈层。

扳块结构学说将全球划分为太平洋板块、欧亚板块、印度板块、非洲板块、美洲板块和南极洲板块，六大板块，除太平洋板块几乎全在海洋外，其它板块现有陆地，也有海洋，板块之间，以洋中脊、大陆裂谷、海沟岛弧和转换断层等地壳结构特征为界，板块内部是相对稳定区域，而板块间相互结合边界地带却是活动区域，含有频繁地震、火山活动、岩浆侵入和造山运动等特征。

板块结构学说基础原理是地壳表层是由数量不多、大小不等岩石圈板块拼合起来，每个板块全部浮在地慢软流层上，相互能够独立运动，并发生相互挤压、摩擦。因为板块活动相互相互作用和影响，所以产生多种地质结构，比如在大洋中脊处产生了引张断裂结构，在岛弧海沟处产生压性结构等，称为板块结构。

扳块结构学说认为，地慢热力对流作用是驱动扳块运动动力，即浮在地幔软流圈上岩石圈板块是伴随软流圈对流而运动，而且水平运动占主导地位，能够发生数千公里大规模水平位移。在板块漂移过程中，它们或相互分散裂开，或碰撞焊合，或平移相错，从而形成了海沟、岛弧、转换断层、裂谷、洋中脊和山脉，它全方面圆满地解释了岩石圈结构特征和结构运动规律。

1.2.2地质作用

地质作用：促进地壳物质组成、结构和地表形态不停发生改变作用，统称为地质作用。由地质作用所引发现象，称为地质现象。地质作用按其能源不一样，可分内、外地质作用。

含义：是自然发生复杂物质运动形式，其表现是对地球改造和建造，改造和建造是一对矛盾统一。

一、内动力地质作用及其内在关系：

由地球内部放射性元素蜕变能、地球转动能和重力化学分异能所引发地质作用，称为内动力地质作用。据动力和作用方法分：地壳运动、岩浆作用、变质作用和地震作用。

1.地壳运动：

水平运动：是地壳或岩石圈块体沿水平方向运动。通常表现为地壳岩层在水方向遭受不一样程度挤压力或张拉力，使之形成巨大而强烈褶皱和断层，形成裂谷盆地褶皱山系等结构现象。

伴随现代观察手段发展，已取得不少相关地壳水平运动证据，比如美国西部太平洋海岸一条著名圣安德列斯大断层，从1. 5亿年前开始错动，依据两侧同一岩层对比来推测，至今总错距达480km，平均每十二个月位移3. 2mm。

升降运动：相邻块体或同一块体不一样部位差异性升降。通常表现为大规模结构隆起和凹陷，形成山岳、高原或湖、海、盆地等现象。

比如：四川省和喜马拉雅山等宽广地域，在地质历史上曾经是特提斯(Tethys)海，即古地中海一部分，在1．8亿年前四川才逐步上升为陆地，喜马拉雅山区大约在2500万年以前才开始从海底升起，近200万年以来，它以平均每十二个月2. 4cm速度不停上升，形成了现在地球上最高山系，其主峰珠穆朗玛峰高达8818.l3m。据测知：喜马拉雅山区现在仍以每十二个月1.82cm速度上升。

水平运动和升降运动是亲密关联。在同一地域和同一时间内以某一方向运动为主．而另一方向运动不够，二者在运动过程中也是在相互转化着。

地壳运动在内动力地质作用中是诱发地震作用、影响岩浆作用和变质作用关键条件。改变着地壳面貌及海陆分布规模、位置，以致影响外动力地质作用强度和改变。可见，地壳运动在地质作用总概念中是带有全球性主导原因。

2.岩浆作用：

岩浆在活动过程中和围岩发生相互作用，不停改变着本身化和物理状态，直至冷凝成岩石；同时，造成地壳结构地表形态发生对应改变，这种包含岩浆活动和冷凝整个过程统称岩浆作用。

岩浆．通常是指地下40--100km深处、呈高温粘稠状、富含挥发组分、成份复杂硅酸盐熔融体。通常认为岩浆起源于软流层中。

岩浆活动：当地壳运动使地壳出现破裂带，或其上覆岩层受外力地质作用发生物质转移时，造成局部压力降低．打破了岩浆平衡环境．岩浆就会向低压方向运动，这种现象称为岩浆作用。岩浆作用形成岩浆岩。

岩浆作用按其表现形式，可分为两种类型：侵入到地下一定深度冷凝成岩过程，称为岩浆侵入作用；岩浆直接冲破上覆岩层或喷射、或涌溢出地面后冷凝成岩过程，称为岩浆喷出作用，也叫火山作用。

3.地震作用

地震是地壳某处发生快速颤动现象，地壳运动和岩浆作用全部能引发地震作用。

通常按地震成因，将地震分为四类：

①结构地震—由地壳运动引发地震：

②火山地震—由火山活动引发地震；

③陷落地震—因为地面陷落（如岩溶陷落、山崩）而引发地震；

④人为地震一一因为人类工程活动所触发地震，如水库诱发地震。

4.变质作用

因为结构运动、岩浆活动和化学活动性流体影响，使地壳深处岩石矿物成份、结构、结构（有时还有化学成份）在固体状态下发生了不一样程度质变过程，总称为变质作用。变质作用形成变质岩。

依据变质原因和地质条件不一样，可把变质作用分为三种关键类型：

①接触变质作用：由岩浆活动引发，发生在侵入体和围岩接触带，或受到岩浆中

分异出来挥发组分及热液影响而发生一个变质作用。

②动力变质作用：地壳运动时岩石受定向压力（动压力）影响，使原来岩石及其组成矿物发生变形、破碎、重结晶，这种变质作用范围较小，通常呈长带状分布。

③区域变质作用：在地壳运动和岩浆活动所引发大范围内，因为温度、压力和化学活动性流体等原因综合影响引发一个变质作用。

二、外动力地质作用：

由外部能源（关键是指太阳辐射能、天体引力能及其它行星、恒星对地球辐射等）引发地质作用。其具体表现方法有风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩作用。

1.风化作用

因为温度改变、大气、水溶液和生物等作用，指岩石只发生机械破坏而不改变其化学成份称为风化作用。按其性质和原因不一样可分为三种类型：

(1)物理风化作用：地表或近地表条件下，岩石、矿物在原地发生机械破碎而不改变其化学成份过程。这种作用使完整岩石，逐步破碎成块或疏松碎屑。按其进行方法又可归纳为三种：

①剥离－因为温度改变所引发岩石表里不协调膨胀和收缩作用，减弱了岩石表里之间联结，在重力作用下表层剥落，又称温差风化。温差风化强度取决于温度改变速度幅度及岩石性质。（如矿物成份、岩石结构等）

②冰劈—充填在岩石裂隙中水分结冰使岩石破坏作用。

水结成冰时体积增大1/10,对岩石裂隙可产生很大压力，使岩石被胀破或使其裂隙扩大，以致产生崩裂。

③晶胀—在降水量少、蒸发猛烈干旱或半干旱地域．渗透到岩石裂隙中水，往往溶解大量盐分。当水分蒸发，水溶液中盐分浓度达成饱和时，盐分将结晶，体积膨胀，对周围岩石产生压力，使空隙加大、岩石崩解。

(2)化学风化作用：岩石在大气和水溶液影响下，在原地发生化学反应并可产生新矿物过程。称为化风化作用。

化学风化区分于物理风化特点是．使原岩组成矿物发生分解，生成新矿物。

关键影响原因：水和氧气。水溶解多个气体和化合物，可经过溶解、水化、水解、碳酸化等方法促进岩石发生化学风化。

按其进行方法可分为以下多个：

①氧化作用—氧化是化学风化中极为普遍关键方法之一，尤其是在水参与下，显得更为强烈。

②溶解作用－直接溶解岩石组成矿物，使岩石破坏，常形成溶洞、溶穴等地貌。最易溶是卤化岩类、其次是硫酸岩类、再次是碳酸岩类。

③水解作用—一些矿物和水反应后生成带﹝OH—﹞新矿物过程，称为水解作用。

④水化作用—一些矿物和水反应生成新含水矿物过程。含水矿物硬度通常低于无水矿物。水化作用改变了原有矿物成份，引发体积膨胀、岩石破坏。

⑤碳酸化作用一当水中溶有CO2时，碱金属及碱土金属和之相遇会形成碳酸盐作用。

(3)生物风化作用：岩石在生物活动影响下遭到破坏过程，称为生物风化作用。生物对岩石破坏有两种方法：

①生物机械破坏：经过生物生命活动来进行。如植物根劈作用及穴居生物活动。

②生物化学破坏：生物经过新陈代谢及其遗体腐烂后对岩石进行分解过程。

上述三种风化作用，并不是孤立进行，而是相互促进、相互联络。物理风化使岩石破碎，从而增大了岩石和水溶液等接触面，有利于化学风化；化学风化降低了岩石强度，又促进物理风化加强。在物理风化和化学风化中又少不了生物活动原因。从地域性而言，只是在某种环境下，某种作用显得突出而已，如在炎热、潮湿气候区以化学风化和生物风化为主：在温湿地域以化学风化为主；在严寒、干旱地域以物理风化为主。

2.剥蚀作用经过风力、地面流水、地下水、湖泊、海洋和生物等多种外动力原因，把风化后松散物从岩石表面搬离原地，并以风化物为工具，参与对岩石、矿物进行风化破坏过程，统称为剥蚀作用。剥蚀作用能够分为风吹蚀作用，流水侵蚀作用，地下水潜蚀，溶蚀作用，湖、海水冲蚀作用，冰川刨蚀作用等。

3.搬运作用风化剥蚀产物，经过风力、流水、冰川、湖水、海水和生物动力，被搬离母岩而转移空间过程，称为搬运作用。搬运和剥蚀往往是在同一个动力下进行。比如风和流水在剥蚀着岩石同时，又将剥蚀得来岩屑搬走。

4.沉积作用被搬运物质经过一定距离以后，因为搬运动能减弱，或搬运介质理化条件改变．或受生物活动影响，便从搬运介质中分离出来，在新环境中堆积起来过程，称为沉积作用。按其沉积方法能够分为：机械沉积、化学沉积和生物沉积。按其沉积环境又可分为：风沉积、河流沉积、冰川沉积、洞穴沉积、湖泊沉积和海洋沉积等。

5.成岩作用使松散堆积物固结为岩石过程，称为成岩作用。在固结过程中．要经历物理压实作用和化学胶结作用。

三、内、外动力地质作用之间相互关系：

内、外动力地质作用是对立统一关系。既相互排斥对立，又相互依存联络，推进着地壳演变和发展。

内动力地质作用总趋势是形成地壳表层基础结构形态和地壳表面高低起伏；外动力地质作用则是破坏内动力地质作用形成地形或产物，总趋势是削高补低，形成新沉积物。首先风化和剥蚀作用破坏出露地表岩石，另方面把剥蚀下来风化产物经流水等介质搬运到低洼处沉积下来重新形成岩石。

内外动力地质作用是在漫长地质年代里使地壳发生不停演变强大动力原因。因为内、外力一直处于对立统一发展过程之中，所以在地壳表面便形成了多种多样地貌形态。

1.2.3地貌

因为内、外力地质作用长久影响，在地壳表面形成多种不一样成因、不一样类型、不一样规模起伏形态，称为地貌。地貌不一样于地形，地形是指地球表面起伏形态外部特征。地貌学是专门研究地壳表面多种起伏形态形成、发展和空间分布规律科学。

地貌条件和公路工程建设有着亲密关系。公路是建筑在地壳表面线型建筑物，它常常穿越不一样地貌单元，在公路勘测设计、桥隧位置选择等方面，常常会碰到多种不一样地貌问题。所以，地貌条件便成为评价公路工程地质条件关键内容之一。为了处理好工程建筑物和地貌条件之间关系，提升公路勘测设计质量，就必需学习和掌握一定地貌知识。

地貌基础要素：包含地形面、地形线和地形点

1．地形面：如山坡面、山顶面和平原面等，它们能够是平面，也能够是曲面或波状面

2．地形线：两个地形面相交组成地形线。地形线能够是直线，能够是曲线或折线，比如分水线。

3．地形点：两条地形线交点，或由孤立微地形体组成地形点。比如山脊线相交组成山峰点等。

（二）地貌形态测量特征：高度、坡度和地面切割程度等，这些数值必需在野外实际测定。

（三）地貌分级

星体地貌：把地球作为一个整体来研究，反应着地球形体总特征。

2．巨型地貌：大地结构地貌，如大陆和海洋，大内海及大山系，几乎完全是由内力作用形成。

3．大型地貌：如山脉、高原、山间盆地等，基础是由内力作用形成。

4．中型地貌：大型地貌内次一级地貌，如河谷和河谷之间分水岭等。关键由外力作用造成。

5．小型地貌:中型地貌各个组成部分，如残丘、阶地、沙丘、小侵蚀沟等。关键取决于外力地质作用，并受岩性影响。

（四）地貌分类

1．地貌形态分类

按地貌绝对高度、相对高度和地面平均坡度等分高、中、低山、丘陵，如表4-1。

表4-1 地貌形态分类

形态类别

绝对高度（m）

相对高度（m）

平均坡度（o）

举例

山地

高山

〉3500

〉1000

〉25

喜马拉雅山

中山

3500~1000

1000~500

10~25

庐山、大别山

低山

1000~500

500~200

5~10

川东平行岭谷

丘陵

〈500

〈200

闽东沿海丘陵

平原

高原

〉600

〉200

青藏、内蒙、黄土、云贵高原

高平原

〉200

成全部平原

低平原

0~200

东北、华北、长江中下游

洼地

低于海平面高度

吐鲁番盆地

2．地貌成因分类：分为内生地貌和外生地貌两大类。再依据内、外力地质作用中不一样性质，可将两大类地貌分为若干类型，如表4-2所表示。

表4-2 地貌成因分类表

地貌类型

成因类型

地貌形态举例

内生地貌

结构地貌

由结构运动所形成地貌

单面山、断块山、结构平原等

火山地貌

由火山喷发所形成地貌

火山锥、熔岩盖等

外生地貌

流水地貌

由地表流水所塑造地貌

冲沟、河谷阶地、洪积扇等

岩溶地貌

由地下水、地表水溶蚀所形成地貌

石林、溶洞等

冰川地貌

冰川地质作用所形成地貌

冰斗、角峰等

风沙地貌

由风地质作用所形成地貌

风蚀谷、沙丘等

重力地貌

不稳定沿途体在重力作用下所形成地貌

坍毁、滑坡等

1.3工程地质学概述

工程地质学是调查、研究、处理和各类工程建筑物设计、施工和使用相关地责问题一门学科。是研究人类活动和地质环境相互作用一门学科。它是地质学在应用学科方面一个分支。

1.3.1 工程地质研究对象

1、工程地责问题

工作区工程地质条件满足不了工程建筑要求出现安全使用、地基稳定及经济问题。包含：

区域稳定问题：活断裂、地震及其相关地责问题等；

地基稳定问题：如公路常遇边坡、路基（桥基）稳定问题；隧道工程常遇围岩稳定、忽然涌水等问题；

经济问题：如天然材料储量、质量等。

2、地质环境

又称工程地质条件，通常是指那些影响工程建筑结构类型、施工方法及其稳定性多种自然条件综合。这些自然条件包含地层、地质结构、岩性、水文地质、地貌特征、物理地质作用、气候等；另外还包含人为原因。

⑴工程地质条件和人类经济活动息息相关，如矿山、水库、电站、工业和民用建筑、道路一和桥梁等等工程建筑物，全部是以地壳表层土或岩石为其地基，并受到客观环境地质条件制约。而这些工程建筑物在施工和使用过程中，又反过来影响着自然地质条件改变，产生工程地质现象，使得建筑物稳定性问题愈加复杂化。

⑵工程地质条件在路桥工程中关键意义：

众所周知，公路是一个延伸很长、且以地壳表层为基底线形建筑物，它常常要穿越很多自然条件不一样地段，故路桥工程肯定要受到不一样地段地质、地理多种原因影响，这是公路工程区分于房屋、水库、矿山等工程建筑物最关键特征。所以，在路桥工程建筑设计、施工中，必需对不一样地段建筑物所导处工程地质条件进行深入调查研究，取得可靠地质资料后，才能为路或桥合理布设、安全施工、正常运行起到保障作用。

比如，某一公路在穿过峡谷时，因为开挖边坡后岩体沿裂隙面失重而产生坍毁。

该峡谷岩性属泥盆系观雾山组(D2,)厚层及中厚层灰岩和白云质灰岩，岩层产状大致顺河水流向倾斜。峡谷岩性坚硬，崖壁陡峭，坡高约80m,处于自然稳定状态；但节理很发育，其中有一组节理倾向河心。当沿崖脚顺河修筑公路，经大爆破开挖边坡后，破坏了自然稳定度，于1984年7月大雨以后忽然发生数十万立方米塌方，中止交通达六个月之久。疏通后，道路向河岸加宽，用半旱桥式挡土墙加固外边坡。然而．内边坡高崖上还有多处风化裂隙，坍毁隐患仍然存在！

3、工程地质现象

通常是指因为人类工程活动所引发地质环境改变而产生地质现象。如人工开挖边坡引发山体坍毁、滑坡；因为过量取用地下水引发地面沉陷；水库蓄水后坍岸等等。

4、工程地质学研究对象

工程活动和地质环境之间相互制约关系。

1.3.2 研究工程地质学目标和任务：

1.目标：（一、2已述）工程地质条件和人类经济活动息息相关，所以对工程地质条件进行调查、研究，作出较全方面评定和提出应采取对应方法，以求确保建筑物稳定性和正常使用，就成为工程地质学目标。

2.工程地质学任务是：评价各类工程建筑场地工程地质条件；

估计在工程建筑物作用下．地质条件可能出现改变；

选定最好建筑场地和克服不良地质条件所应采取工程方法

从而为确保建筑工程合理设计、顺利施工和正常使用提供可靠地质科学依据。

3.工程地质学研究内容：

工程岩土学：研究土石工程性质、内在机理及其在天然或人为影响下改变规律。