《水文地质与工程地质》PPT课件 黄建坤 北京林业大学

 
课件内容： 
1 绪论 
教学内容：（1）水文地质与工程地质的基本概念；地质学、工程地质的概念。（2）本课程的主要任务和研究方法；基本任务、具体任务和研究方法。（3）土木工程与地质环境；地质环境的概念、土木工程与地质环境的相互影响。（4）地质条件和地质问题；水文地质与工程地质条件的含义及内容、土木工程中的主要地质问题简介。教学要求：（1）了解地质学和水文地质与工程地质的概念及其相互关系。（2）了解水文与工程地质的主要任务和研究方法。（3）掌握地质环境、地质条件的概念，理解土木工程与地质环境的相互作用与影响。 
1.1工程地质学的内容和研究方法 
学习水文地质与工程地质的基本概念，地质学、工程地质的概念，以及本课程的主要任务和研究方法。 
1.2地基、基础与地基承载力 
学习地质环境的概念、土木工程与地质环境的相互影响，掌握地基、基础与地基承载力的概念。 
1.3工程地质问题 
学习土木工程中的四大类主要地质问题。 
2 地壳及其物质组成 
教学内容：（1）地球的层圈构造地球的分圈：内圈和外圈。内圈分：地壳、地幔和地核。外圈分为大气圈、水圈和生物圈。（2）地质作用及其分类地质作用的概念和类型，包括活断层和地震、斜坡变形破坏、崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、渗透变形、岩体稳定性分析等。（3）矿物的概念、物理力学性质及常见矿物矿物：具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。矿物的主要物理性质有：晶形、颜色、光泽、条痕、硬度、解理和断口、比重等矿物的定义。（4）岩石的成因类型和常见岩石及其特点。岩石的定义，岩石的成因分类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。岩浆岩的形成，岩浆岩的化学成分及矿物成分、产状、结构、构造，主要岩浆岩的特征及肉眼鉴定；沉积岩的形成，沉积岩的物质成分，沉积岩的结构、构造，主要沉积岩的特征及肉眼鉴定；变质岩的形成，变质岩的矿物特征，变质岩的特征及肉眼鉴定。教学要求：（1）了解地球的层圈构造；掌握地质作用的概念及其分类。（2）掌握矿物的概念及其基本性质。（3）熟练掌握岩石的三大成因类型的主要特征。（4）了解三大类岩石的分类和代表性岩石的特征及其工程地质性质。 
2.1.1内外力地质作用 
学习地质作用的概念和类型，包括内力地质作用和外力地质作用等。 
2.1.2矿物的形态 
矿物是具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。本节需要学习矿物的概念和矿物晶体的特性。 
2.1.3矿物的物理性质 
学习矿物的主要物理性质，主要有：颜色、光泽、条痕、硬度、解理和断口，以及其他物理化学性质等。 
2.2.1岩石及火成岩的结构与构造 
首先了解岩石的定义，理解按岩石成因分类的三大类岩石：岩浆岩、沉积岩和变质岩。学习岩浆岩的结构、构造，以及岩浆岩的主要特征及肉眼鉴定方法。 
2.2.2火成岩产状与分类 
学习岩浆岩的形成，岩浆岩的产状以及按化学成分及矿物成分的分类。 
2.2.3沉积岩结构与构造 
学习沉积岩的形成，沉积岩的物质成分，沉积岩的结构、构造，沉积岩的主要特征及肉眼鉴定。 
2.2.4变质岩结构与构造 
学习变质岩的形成，变质岩的结构和构造，变质岩的矿物特征，变质岩的特征及肉眼鉴定。 
3 地质年代与第四纪地质概述 
本章的重点和难点是地质年代的有关概念和各类第四纪沉积物的工程地质特征。教学内容：（1）地质年代相对年代与绝对年代的含义及确定相对地质年代的基本方法；地质年代划分及地质年代表。（2）第四纪地质概况冰川广布、黄土形成、地壳发育成现代。（3）第四纪沉积物的含义及其成因类型的划分第四纪所形成的堆积物，包括冲积物、洪积物、残积物、坡积物等。（4）第四纪沉积物各成因类型的特征及工程地质特性风化物、海洋沉积物、湖泊沉积物、冰川沉积物、地表水沉积物。教学要求：（1）掌握绝对地质年代、相对地质年代、地质年代单位及年代地层单位的概念，了解确定相对地质年代的基本方法，板块构造的基本含义。（2）掌握冲积物、洪积物、残积物、坡积物的概念以及各自的特征和工程地质特性。 
3.1.1相对年代和绝对年代 
学习相对年代与绝对年代的含义，以及确定相对地质年代和绝对地质年代的基本方法。 
3.1.2地质年代表和地质年代单位 
学习地质年代划分及地质年代表，掌握地质年代单位及年代地层单位。 
3.1.3板块构造与相邻板块间的三种结合类型 
学习板块构造及板块间的三种结合类型：岛弧和海沟、洋中脊、转换断层。 
3.2.1残积土 
学习残积土的形成及其工程性质。 
3.2.2坡积土 
学习坡积土的形成及其工程性质。 
3.2.3洪积土 
学习洪积土的形成及其工程性质。 
3.2.4冲积土 
学习冲积土的形成，及其四种基本类型：河床相、河漫滩相、牛轭湖相、河口三角洲相，掌握冲积土的工程性质。 
4 地质构造 
本章的重点是几种常见的地质构造的基本概念及其与工程的关系，难点是地质构造对工程的影响。教学内容：（1）构造运动与地质构造地壳运动类型与地质构造特征的关系。（2）岩层的产状及表示方法岩层产状三要素（走向、倾向、倾角）及其量测方法（罗盘）。（3）地层接触关系的含义及接触关系类型。整合结束，假整合接触，角度不整合接触，侵入接触，沉积接触。（4）几种常见的地质构造（褶皱、节理、断层）褶皱要素，褶皱类型，褶皱的野外识别，褶皱构造的工程地质评价；节理类型，节理发育程度分级，节理调查与统计；断层及其要素，正断层、逆断层及平移断层，阶梯状断层、地堑、地垒及叠式构造，断层野外识别，断层的工程地质评价。（5）常见地质构造的野外识别在实习中学习和识别。（6）常见地质构造与土木工程关系地质构造与建筑、公路、铁路等的关系。教学要求：（1）理解构造运动与地质构造的关系。（2）熟练掌握褶皱、节理、断层的概念、要素、类型及其特性。（3）熟练掌握褶皱、节理、断层的工程地质评价。（4）了解活断层的概念、特性、判别及对建筑工程的影响，了解地震的相关基本概念（震级与烈度）。 
4.1.1构造运动 
学习地壳运动类型与地质构造特征的关系，初步掌握水平和垂直构造运动的特点，以及褶皱、节理、断层等地质构造的概念。 
4.1.2产状及其测量 
学习岩层产状三要素（走向、倾向、倾角）及其量测方法（罗盘）。 
4.1.3地层接触关系 
学习六种地层接触关系，包括：整合接触，假整合接触，不整合接触，沉积接触，侵入接触，以及断层接触。 
4.2.1褶皱及褶皱类型 
学习褶皱要素，褶皱类型。 
4.2.2节理及节理类型 
学习节理的成因，及其类型，节理的特点。 
4.2.3节理统计 
学习节理调查与统计方法，掌握节理走向玫瑰图和节理倾向玫瑰图的绘制方法。 
4.3.1断层及断层类型 
学习断层及其要素，掌握三种典型断层的特点，包括正断层、逆断层及平移断层。 
4.3.2断层组合及辨别 
学习阶梯状断层、地堑、地垒及叠瓦构造，断层野外识别，断层的工程地质评价。 
4.4.1地震的基本知识 
认识地震成因，了解震源、震中、震源深度、等震线及地震波类型。 
4.4.2地震震级与烈度 
通过学习地震震级和地震烈度的概念，了解地震震级与地震烈度的联系与区别。 
4.4.3地震效应 
学习地震效应的概念，了解地震力效应、地震破裂效应、地震液化与震陷、地震激发地质灾害和地震引发的海啸五种地震效应的形式。 
5 地下水 
本章重点掌握地下水与工程的关系，难点是地下水的不良地质作用的形成机理。教学内容：（1）地下水的基本概念地下水石储藏于地表以下岩土体空隙中的各种状态的水。岩土空隙：孔隙、裂隙及溶隙，岩土的水理性质：容水性、持水性、给水性及透水性，含水层、隔水层与透水层。（2）地下水的类型按埋藏条件分类：上层滞水，潜水及承压水；按赋存介质分类：孔隙水、裂隙水、岩溶水。（3）地下水的补给、排泄和径流地下水运动规律：补给、排泄和径流。（4）地下水与工程。渗透变形：流土与管涌，地面沉降，地下水的浮托作用，承压水的作用，及地下水对混凝土的腐蚀，地基岩土膨胀与崩解。教学要求：（1）了解岩土的空隙性，地下水的物理化学性质，掌握含水层与隔水层的概念。（2）熟练掌握各类地下水的定义及其特征。（3）了解地下水的补给、排泄和径流的概念。（4）掌握地下水与工程(地基沉降、流砂、潜蚀、腐蚀及浮托作用)。 
5.1.1含水层与隔水层 
地下水是储藏于地表以下，岩土体空隙中的各种状态的水。岩土空隙：孔隙、裂隙及溶隙。本节将学习含水层、隔水层与透水层的概念。 
5.1.2地下水的类型 
按埋藏条件分类：上层滞水，潜水及承压水；按赋存介质分类：孔隙水、裂隙水、岩溶水。本节我们介绍按埋藏条件和含水层空隙性质的综合分类法。 
5.2.1达西线性渗透定律 
地下水的运动有层流、紊流和混合流三种形式。本节基于层流，介绍达西线性渗透定律。 
5.2.2地下水的涌水量 
本节将学习地下水涌水量和集水构筑物的概念。通过这节课的学习，学生要掌握渗渠理论排水量的计算。 
5.2.3基坑突涌与安全厚度 
地下水是深基坑工程的天敌，是导致基坑工程事故的最直接原因之一。通过这节课的学习，学生要了解安全厚度的计算方法。 
5.2.4地下水的腐蚀类型 
学习地下水对混凝土的腐蚀，掌握结晶类、分解类和结晶分解复合类三种混凝土腐蚀类型。 
6 地表地质作用 
本章重点掌握常见的几种地表地质作用对工程的不良影响及防治，难点是各种地质灾害的成因分析。教学内容：（1）风化作用风化作用的类型，影响岩石风化的因素；岩石风化的垂直分带，残积层的特征；风化岩层的调查和处理措施。（2）河流的地质作用地表流水的地质作用，坡积层、洪积层的形成及其特征，冲沟的形成，发展与防治。河流的侵蚀、搬运，沉积作用，残积层的形成及其特征。（3）岩溶作用岩溶的概念及其研究意义；岩溶发音的基本条件和规律；岩溶渗漏、地基稳定、地下洞室稳定与涌水等问题；岩溶渗漏的处理。（4）斜坡与边坡地质作用(滑坡、崩塌、泥石流地质灾害等)岩体的结构特征：岩体中的结构面及岩体结构类型；岩质边坡变形破坏类型；崩塌极其形成条件；滑坡形态要素、形成机制、分类；斜坡稳定性评价；斜坡变形破坏的防治。（5）海岸带的地质作用 海岸带是地球表面现代地质作用最积极、最活跃的场所，地质作用包括：波浪、潮汐和沿岸流三种形式。教学要求：（1）熟练掌握风化作用的概念、类型、影响因素及对工程的影响评价与防治；（2）了解河流水动力特征，掌握河流地质作用的类型，理解河漫滩和阶地的概念及其形成，掌握河流侵蚀、淤积作用的危害及防治；（3）熟练掌握岩溶作用的概念、形成条件，了解各类岩溶地貌，掌握岩溶区的主要工程地质问题及常用处理方法；（4）熟练掌握斜坡变形破坏类型、防治原则和措施，了解斜坡稳定性的评价方法。（5）了解海岸带的水动力特征、海岸地貌、沿岸建筑物的防护措施。 
6.1风化作用的类型及影响因素 
学习风化作用的类型，影响岩石风化的因素。 
6.2.1水的搬运作用 
学习水的搬运作用，了解水对颗粒物质的搬运力学机理。 
6.2.2河流地貌 
河流的侵蚀、搬运与沉积作用是改变地表地形的重要地质作用。同学要了解河床及河床沉积物、河漫滩及河漫滩沉积物、牛轭湖及牛轭湖沉积物、河流阶地的概念。 
6.2.3凹岸的坍塌 
学习凹岸的坍塌和凸岸的於涨的概念，了解坍岸的形成原因、掌握各类土质河岸的坍岸情况。 
6.2.4河流侵蚀、淤积作用的治理 
学习不同河流侵蚀的类型和河流治理的基本类型。 
6.3.1岩溶（喀斯特）作用 
学习掌握岩溶的概念及其研究意义；岩溶发生的基本条件和规律；岩溶渗漏、地基稳定、地下洞室稳定与涌水等问题。 
6.3.2崩塌 
学习崩塌的概念，及其形成条件和工程地质特点。 
6.3.3泥石流 
学习泥石流的形成条件、泥石流的分类、泥石流危害和泥石流的防治措施。 
6.4.1滑坡的概念 
学习滑坡形态要素、形成机制、分类。 
6.4.2平移滑动斜坡稳定性计算 
掌握平移滑动斜坡稳定性计算原理，及斜坡稳定性评价。 
6.4.3圆弧滑动斜坡稳定性推导 
掌握瑞典条分法，即圆弧滑动斜坡稳定性推导过程。 
6.4.4滑坡防治措施 
学习斜坡变形破坏的防治措施。 
7 岩土工程地质分级与分类 
本章重点掌握岩体工程地质性质的主要影响因素。难点是我国主要特殊土的基本特性。教学内容：（1）工程岩体的概念及分级（2）土的工程分类土工程分类的原则和现状以及测试方法。介绍《岩土工程勘察规范》、《土的分类标准》。（3）我国主要特殊性土及其基本特性黄土、膨胀土、红粘土特性。教学要求：（1）了解工程岩体分级的目，掌握工程岩体的概念及影响岩体工程性质的主要因素，了解工程岩体分级的代表性方案；（2）了解土的工程分类标准和地基土的分类；（3）掌握我国主要特殊性土的基本特性。 
7.1.1岩体工程性质的影响因素及分级 
掌握岩体工程地质性质的主要影响因素，岩体工程分类的原则和现状以及测试方法。介绍《岩土工程勘察规范》中岩体分级方法及岩体基本质量指标。 
7.1.2土的粒径分级 
了解土的粒径分级，学习液限、塑限等黏土基本指标，以及土粒的曲率系数和不均匀系数的概念。介绍土的通用分类标准，如《土的分类标准》(GBJ145-90)；专门分类标准，如《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)和《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)等。 
7.1.3建筑物地基土分类 
学习建筑物地基土的分类，了解碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土等概念。 
7.2.1特殊土-黄土 
了解黄土概念，学习黄土的成分与构成及其工程性质特点。 
7.2.2红黏土 
学习红黏土的形成条件、分布规律、成分特点和基本工程地质特征。 
7.2.3软土 
学习软土的成因类型、软土的分布和软土的工程性质。 
7.2.4冻土 
学习冻土的分类、冻土的力学性质和冻土的工程性质。 
8 工程地质勘探 
本章重点掌握现场原位测试的常用的试验方法，工程地质勘察报告的主要内容及编制方法。难点是现场原位测试的试验原理和工程地质勘察报告的正确使用。教学内容：（1）概述勘察目的，勘察分级，勘察任务；可行性研究，勘察、初步勘察和详细勘察阶段勘察基本要求与内容。（2）工程地质测绘与调查测绘内容，测绘比例尺，工程地质测绘方法。（3）工程地质原位测试方法的基本做法、适用条件及其资料的使用。（4）现场监测现场监测的目的与任务，建筑物沉降观测，地下水监测。教学要求：（1）了解各个勘察阶段的任务和要求，掌握勘察的分级和勘察阶段的划分。（2）了解工程地质测绘和调查。（3）了解常用的工程地质原位测试方法的基本原理，掌握常用的原位测试方法的适用条件及其资料的使用。（4）了解现场监测的目的与主要内容。 
8.1工程勘察阶段与地质测绘 
学习勘察目的、勘察分级和勘察任务；了解选址勘察、初步勘察和详细勘察阶段的勘察基本要求与内容。了解测绘内容、测绘比例尺、工程地质测绘方法。 
8.2.1静力载荷试验 
学习平板载荷试验的基本原理、技术要求、试验资料成果及其应用等。 
8.2.2静力触探试验 
学习静力触探试验的基本原理、技术要求、试验资料成果及其应用等。 
8.2.3标准贯入试验 
学习标准贯入试验的基本原理、技术要求、试验资料成果及其应用等。 
8.2.4十字板剪切试验 
学习十字板剪切试验的基本原理、技术要求、试验资料成果及其应用等。 
8.3现场检测 
学习现场监测的目的与任务，建筑物沉降观测，地下水监测；了解现场监测的内容、地基评价的内容。 
9 各类工程的勘察要求与评价 
本章重点掌握高层建筑、桥梁中常见工程地质问题和勘察要点。教学内容：（1）高层建筑高层建筑的特点，高层建筑工程勘察的基本要求。（2）公路选线的工程地质论证。教学要求：（1）了解高层建筑工程的勘察基本要求。（2）了解公路选线的勘察基本要求。 
9.1高层建筑工程勘察的基本要求 
学习高层建筑岩土工程勘察的基本要求，从地基承载力、变形与倾斜等方面了解岩体工程勘察的必要性和要求。 
9.2公路选线的工程地质论证 
学习选线的工程地质论证、路基的主要工程地质问题，从路线的基本类型、地质构造的影响和滑坡地带选线三方面了解地公路选线。