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出版者:中国建筑工业出版社

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页数:306 页

译者:

出版时间:1997年01月

价格:21.0

装帧:平装

isbn号码:9787112029891

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• 工程地质学
• 地质工程
• 地质灾害
• 岩土工程
• 地基处理
• 边坡稳定
• 隧道工程
• 地质勘察
• 工程建设
• 土力学

工程地质学（平装） 前言 在人类文明发展的进程中，一项至关重要的学科始终如影随形，它深入研究我们脚下的大地，理解其构造、物质组成、动力过程以及这些因素如何深刻影响着我们赖以生存和发展的工程建设。这项学科便是工程地质学。它不仅仅是关于岩石和土壤的枯燥描述，更是一门连接自然科学与工程实践的桥梁，其核心在于如何以科学的态度和方法，揭示和利用地质环境的规律，规避和治理地质灾害，从而确保工程项目的安全、经济与可持续性。 本书《工程地质学》旨在为读者提供一个全面、深入且实用的工程地质学知识体系。我们力求以清晰的逻辑、丰富的案例和前沿的视角，勾勒出工程地质学的宏大图景。无论您是地质专业的学生、土木工程领域的从业者，还是对地球科学及其应用抱有浓厚兴趣的读者，相信本书都能为您带来宝贵的知识财富和深刻的启迪。 第一章 工程地质学的研究对象与任务 工程地质学，作为一门应用性极强的学科，其研究对象并非孤立的地质体，而是与人类工程活动密切相关的地质环境。这包括了地表的岩石、土壤、地下水、地质构造，乃至地壳内部的活动与变形。我们关注的焦点在于，这些地质要素在自然状态下的特性，以及它们在工程建设过程中可能发生的变化，以及这些变化对工程结构、功能乃至周边环境可能产生的潜在影响。 工程地质学的核心任务，归结起来，可以概括为以下几个方面： 地质条件的评价与预测： 在工程选址、设计和施工前，对工程区域的地质条件进行系统调查和深入分析，预测可能的地质现象和潜在的地质风险，为工程的决策和方案制定提供科学依据。 地质灾害的防治： 深入研究滑坡、崩塌、泥石流、地震、地面沉降、岩溶塌陷等各种地质灾害的成因、规律和发育机制，并在此基础上，研发和应用有效的防治措施，保障人民生命财产安全。 地下资源的勘探与开发： 尽管非本学科核心，但与地下水、矿产等资源的勘探和开发紧密相关，工程地质学为相关工程提供地质支持。 地下空间的利用： 随着城市化进程加速，地下空间的利用日益广泛，如地铁、隧道、地下仓储等，工程地质学在这些工程中扮演着至关重要的角色，确保其安全性和稳定性。 环境地质的保护： 关注工程建设对地质环境的潜在影响，例如对地下水系统的改变、地表植被的破坏等，并提出相应的环境保护和生态修复建议。 工程地质监测与预警： 建立和完善工程地质环境的监测体系，对可能出现的异常变化进行实时监控，及时发布预警信息，防患于未然。 本章将从宏观上为读者勾勒出工程地质学的轮廓，使其对这门学科的研究范畴、重要性及其在现代社会中的不可或缺性有清晰的认识。 第二章 地质基础知识回顾与工程地质学视角 为了更好地理解工程地质学，系统回顾与工程活动相关的一些基础地质知识是必要的。本章将以工程地质学的视角，重新审视这些基本概念。 2.1 岩石的工程性质 岩石是构成地壳的基本物质，其工程性质直接关系到工程的稳定性和耐久性。我们将从以下几个方面进行探讨： 岩石的物质组成与结构： 矿物成分、岩石类型（岩浆岩、沉积岩、变质岩）及其在工程中的表现。例如，黏土岩在水作用下易软化，花岗岩坚硬但易风化。岩石的颗粒大小、形状、胶结程度等结构特征，对工程性质有着重要影响。 岩石的物理性质： 密度、孔隙度、渗透性、吸水性等，这些性质决定了岩石在水作用下的行为，例如渗透性高的岩体易发生渗流破坏。 岩石的力学性质： 强度（抗压、抗拉、抗剪）、变形模量、泊松比、内摩擦角、黏聚力等。这些力学参数是进行工程结构设计计算的核心数据，直接影响着边坡的稳定性、基础的承载能力等。我们将介绍常用的室内外试验方法，如三轴试验、直剪试验、岩石单轴抗压试验等。 岩石的工程分类： 介绍常用的工程岩石分类方法，如RMR（岩石质量评定）法、Q值法等，这些方法将复杂的岩石性质参数转化为易于工程应用的等级，为工程设计提供便捷的依据。 2.2 土的工程性质 土是地表覆盖层中最为普遍的工程介质，其工程性质的复杂性远超岩石。 土的生成与分类： 土的形成过程（风化、搬运、沉积）及其分类方法（如美国统一土粒分类法）。不同成因的土，其性质差异巨大。 土的物理性质： 颗粒级配、塑性、含水量、密度、渗透性等。特别是渗透性，对于地下水涌流、边坡失稳等都具有决定性意义。 土的力学性质： 黏聚力、内摩擦角是描述土抗剪强度的两个关键参数。我们将深入探讨，土壤在不同应力状态下、不同含水量时的力学行为。 土的工程分类： 同样，介绍常用的土工分类方法，如美国统一土粒分类法在工程中的应用，以及根据工程特性进行的分类。 2.3 地下水的工程地质意义 地下水是影响工程活动最为活跃的地质因素之一。 地下水的赋存与运动： 含水层、隔水层、地下水补给与排泄，地下水流动的规律（达西定律）。 地下水对岩土体的影响： 降低强度： 水的存在会降低岩土体的有效应力，从而降低其抗剪强度。 产生孔隙水压力： 过高的孔隙水压力会加速岩土体的破坏。 影响渗透性： 水的流动会带走土粒，导致土体结构破坏。 溶解作用： 引起岩石溶解，形成溶洞。 冻胀与融沉： 在寒冷地区，地下水冻结会产生巨大的冻胀力，融化后则会引起地面沉降。 地下水位的预测与控制： 在工程设计和施工中，准确预测地下水位至关重要，必要时需要采取降水、截水等措施。 2.4 地质构造对工程的影响 地质构造是岩石在构造应力作用下形成的各种形态。 断层： 断层带往往是岩石破碎、完整性差的区域，可能成为地下水通道，增加滑坡、地震等地质灾害的风险。 褶皱： 褶皱的形态会影响岩体的结构面展布，从而影响其稳定性。 节理与裂隙： 节理和裂隙的存在降低了岩体的完整性，增加了其渗透性，是边坡失稳和渗流破坏的重要因素。 地层倾角： 倾角的大小和方向对边坡的稳定性有着直接影响，顺向边坡危险性更大。 本章将以清晰的脉络，将基础地质知识与工程实践紧密结合，为后续深入的工程地质分析打下坚实的基础。 第三章 工程地质勘察与测试 工程地质勘察是工程地质工作的基础，其目的是获取工程区域的地质信息，为工程设计和施工提供依据。 3.1 工程地质勘察的目的与内容 目的： 查明工程区域的地质、工程地质条件，评价地质环境的适宜性，预测和评价地质灾害，为工程方案的确定、设计参数的选取、施工方法的制定以及工程的运营管理提供可靠依据。 主要内容： 区域地质概况： 了解区域地质背景、构造、岩性分布等。 工程场地地质条件： 详细调查工程场地内的地层、岩性、地质构造、第四纪地层、地下水位、地貌等。 岩土工程性质测试： 通过室内和现场试验，获取岩土体的物理力学参数。 地质灾害调查与评价： 调查区域内已有的地质灾害，预测潜在的地质灾害风险。 地下水勘察： 了解地下水的赋存、分布、运动规律及对工程的影响。 特殊地质问题调查： 如岩溶、膨胀土、冻土、软土等。 3.2 工程地质勘察的方法 调查方法： 室内研究： 收集和分析现有地质资料，如地形图、地质图、遥感影像、文献资料等。 野外调查： 现场踏勘，进行地质填图，开挖探坑、探槽，进行地层剖面观测。 钻探与取样： 工程地质钻探： 获取岩土柱状图，直接了解地下地层和岩性。 取样： 采集具有代表性的岩土样品，用于室内试验。包括原状土样、扰动土样、岩石心等。 地球物理勘探方法： 电阻率法、电磁法： 用于探测地下介质的电性差异，常用于地下水、岩溶、地层界面等的探测。 地震法： 利用地震波在不同介质中的传播速度差异，探测地下地层结构和岩性。 探地雷达（GPR）： 用于探测浅层地下结构，如管线、空洞等。 室内测试方法： 物理性质试验： 含水量、密度、颗粒分析、液塑限等。 力学性质试验： 室内直剪试验、三轴压缩试验、单轴抗压试验、固结试验、劈裂试验等。 水力学试验： 渗透试验。 现场测试方法： 原位测试： 标准贯入试验（SPT）、静力触探试验（CPT）、旁压仪试验、十字板剪切试验等。 岩体变形试验： 测定岩体的变形模量。 现场渗透试验： 测定岩体的渗透系数。 3.3 工程地质勘察报告的编制 勘察报告是工程地质工作的最终产物，需要详细、准确、清晰地反映工程区域的地质环境条件，并提出相应的工程地质评价和建议。报告一般包括：区域地质概况、工程场地地质条件、岩土体工程性质、地下水条件、地质灾害评价、工程地质问题分析、工程地质评价与建议等内容。 本章将详细介绍各项勘察方法，并通过实例说明其在实际工程中的应用，帮助读者掌握工程地质勘察的基本流程和技术要领。 第四章 工程地质问题与地质灾害防治 地质环境的复杂性和工程活动的相互作用，往往会引发一系列工程地质问题，其中最严重者即为地质灾害。 4.1 边坡工程地质问题 边坡是各种工程中普遍存在的形态，其稳定性直接关系到工程安全。 边坡的稳定性分析： 介绍边坡失稳的机理，如抗剪强度不足、高孔隙水压力、不均匀沉降、震动等。 边坡的稳定计算： 介绍基于极限平衡理论的各种边坡稳定性分析方法，如圆弧滑动法、折线滑动法等，并讲解安全系数的计算。 边坡的加固措施： 改变坡形： 削坡、放缓坡度。 改变受力条件： 挡土墙、锚杆、土钉墙、排水等。 改善岩土体性质： 固结灌浆、土体改良等。 滑坡： 成因与类型： 讨论滑坡的形成条件（地质构造、岩性、地下水、地震、降雨、人类活动等）及不同类型的滑坡（如黏土滑坡、岩质滑坡、复活滑坡）。 滑坡的调查与监测： 介绍滑坡的识别、测绘、形变监测技术。 滑坡的治理： 结合具体的滑坡实例，介绍常用的治理工程，如截排水工程、支挡工程、加固工程等。 4.2 地下水涌流与渗流破坏 地下水对工程的影响： 已经详细在第二章讨论，本章将侧重于其在工程中的具体表现。 地下水涌流的危害： 诱发边坡失稳、导致基坑失稳、掏蚀基础等。 地下工程中的渗流控制： 帷幕注浆、截水墙、排水系统等。 抗渗设计的原则： 提高结构的抗渗能力，降低渗透压力。 4.3 岩溶地质问题 岩溶地貌区域的工程建设面临着特殊的挑战。 岩溶的形成与发育： 碳酸盐岩的溶解作用。 岩溶的工程地质问题： 溶洞、裂隙发育、地面塌陷、地下水系统改变等。 岩溶地区的工程勘察： 重点关注溶洞的探测和评价。 岩溶地区的工程处理： 充填灌浆、修建隔水墙、改变地基处理方案等。 4.4 地震工程地质 地震是影响工程安全最严重的自然灾害之一。 地震波的传播与影响： 地震波的类型、场地效应、地震动参数（加速度、速度、位移）。 地震对岩土体的动力响应： 动力变形、液化、边坡失稳、土体变形等。 地震对工程结构的影响： 结构动力响应、抗震设计。 场地地震危险性评价： 确定场地在地震作用下的动力特性。 抗震地基处理： 桩基、复合地基、注浆加固等。 4.5 其他地质灾害 崩塌： 形成机理、调查方法、防治措施。 泥石流： 形成条件、监测预警、工程治理。 地面沉降： 引起原因（地下水超采、地层固结、溶洞塌陷等）、监测与防治。 膨胀土与冻土： 这些特殊土的特性、工程问题及处理方法。 本章将通过大量典型案例，生动地阐述各种工程地质问题和地质灾害的发生机制，并重点介绍相应的防治与处理措施，强调“预防为主，防治结合”的原则。 第五章 工程地质在不同工程领域的应用 工程地质学的研究成果广泛应用于各类工程建设中，本书将重点介绍其在几个典型领域的应用。 5.1 房屋建筑工程 地基选址与基础设计： 根据地质条件选择最适宜的地基，并确定基础类型（浅基础、深基础）和尺寸。 地下室与地下构筑物的防渗与抗渗： 针对地下水压力，采取有效的防水措施。 场地稳定性评价： 尤其是在斜坡或可能发生沉降的区域。 5.2 交通工程（公路、铁路、桥梁、隧道） 路线选定： 避开不良地质条件，选择安全、经济的路线。 路基稳定性： 边坡稳定、填方路基设计、软土地基处理。 桥梁地基： 复杂地质条件下的桩基设计、承台设计。 隧道工程： 围岩分类与支护设计： 基于围岩的力学性质和地质构造，确定合适的支护方式和强度。 涌水涌泥防治： 预测和控制隧道开挖过程中的地下水涌入。 地质灾害预警： 针对隧道穿越的断层、裂隙带等。 5.3 水利工程（水库、大坝、渠道） 坝址选择： 综合考虑地质构造、岩性、坝基稳定性和抗渗性。 大坝的渗流分析与控制： 确保大坝的整体稳定性和防渗性能。 水库诱发地震（水库诱震）： 探讨水体载荷对地壳应力的影响。 渠道的防渗与稳定： 减少渗漏，防止边坡垮塌。 5.4 矿山工程 矿体形态与地质构造： 影响矿产开采的效率和安全性。 采空区的稳定性： 防止地表塌陷。 矿山排水与地下水控制。 5.5 城市地下空间开发 地铁、地下通道、地下商场等： 基坑工程： 复杂的地下水环境和邻近建筑物的保护。 围岩稳定性： 确保地下结构的长期安全。 地质灾害的预防： 针对城市中的潜在地质隐患。 本章将通过一系列工程实例，展示工程地质学在解决实际工程问题中的强大能力，以及如何通过科学的地质分析，为工程的成功提供保障。 第六章 工程地质学的发展趋势与展望 工程地质学作为一门不断发展的学科，始终面临着新的挑战与机遇。 智能化与信息化： GIS与BIM技术的融合： 利用地理信息系统（GIS）整合各类地质数据，利用建筑信息模型（BIM）实现工程全生命周期的地质信息管理，提升勘察、设计、施工、运维的智能化水平。 大数据分析与人工智能： 借助海量地质数据，利用机器学习和人工智能技术，提高地质灾害预测的精度，优化工程设计参数。 多学科交叉融合： 与环境科学的结合： 更加注重工程建设对地质环境的长期影响，推动绿色工程和可持续发展。 与地球物理、遥感技术的深化应用： 提高勘察效率和精度，实现远程、非接触式地质调查。 与风险管理学的结合： 建立更完善的地质风险评估与管理体系。 新的地质问题与应对： 深层地下空间的开发： 对深部地质环境的认知与工程挑战。 气候变化对地质环境的影响： 如极端天气事件对滑坡、泥石流的影响。 应对老旧工程的安全与维护。 工程地质学将继续在保障人类工程建设的安全、经济与可持续发展中发挥不可替代的作用。本书的最后，希望通过对未来发展趋势的探讨，激发读者对本学科更深入的思考和探索。 结语 《工程地质学》一书，从基础理论到实际应用，从传统方法到前沿技术，力求为读者呈现一幅全面而生动的工程地质学画卷。我们希望本书能够帮助您理解大地最深沉的语言，掌握与大地和谐共处之道，从而在您的工程实践中，做出更科学、更负责任的决策。感谢您阅读本书，愿您的工程之路，因对大地的深刻理解而更加坚实与光明。

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这本书的实用价值是无可替代的。我是一名经验丰富的现场工程师，平时很少有时间去深究理论的来龙去脉，更看重的是快速、准确地解决现场突发问题的能力。这本书成功地在这两者之间架起了一座桥梁。它没有过多地陷入抽象的数学公式，而是将理论知识转化为一系列可以直接应用于现场检测和评估的“工具箱”。比如，书中关于地基承载力评估的不同方法的适用条件和优缺点对比，非常清晰明了，我可以直接对照现场地质条件来选择最恰当的方法。而且，这本书在处理工程实例时，展现出一种高度的责任感，它不仅告诉我们“怎么做”，更强调了“为什么必须这么做”背后的地质和安全考量。这本书的价值在于，它能让一个初级工程师迅速成长，也能让一个资深专家保持对领域最新认识的警醒。

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我必须承认，这本书的学术深度是超乎我预期的。它不仅仅是知识的搬运工，更是在许多核心概念上提出了作者独到的见解。特别是关于软土地基处理和高陡边坡的稳定性分析部分，其引用的文献和数据都显示出作者强大的研究背景。我发现书中的推导过程非常详尽，很少采用“跳跃式”的结论，这对于希望深入理解数学模型和力学原理的读者来说，简直是福音。我将这本书推荐给了我的几位研究生，他们反馈说，这本书帮助他们梳理了文献综述的脉络，并为他们的毕业论文提供了坚实的理论支撑。这本书的价值远超其定价，它提供的专业知识和解决问题的思路，是金钱无法衡量的。它体现了一种对科学严谨性的不懈追求。

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这本书简直是为地质学爱好者量身定做的！从拿到手的那一刻起，我就被它那扎实的理论基础和丰富的实例讲解所深深吸引。作者在讲解复杂的岩土力学概念时，总是能用最直观、最易于理解的方式呈现出来，即便是初次接触这方面知识的读者，也能很快抓住重点。特别是关于场地勘察和工程设计部分的论述，简直是教科书级别的范本。书中穿插的那些经典案例分析，让我仿佛身临其境地感受到了野外工作的艰辛与乐趣。我记得有一次在处理一个复杂的边坡稳定问题时，书中的某个章节的分析方法直接给了我灵感，让我顺利找到了解决方案。这本书不仅是知识的载体，更像是一位经验丰富的老师，随时准备在你需要的时候提供指导。它的排版清晰，图表制作精良，使得原本枯燥的工程数据变得生动有趣起来。这本书的厚度也足以看出编者的用心良苦，内容深度和广度都做到了极佳的平衡。

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这本书的魅力在于它的“百科全书式”的全面性。我过去看过的很多地质学书籍，要么侧重于岩石学，要么过于偏重水文地质，很少有能像这本书一样，将工程地质学的各个分支领域都涵盖得如此周全且深入。从基础的地球动力学背景，到具体的隧道和基础工程设计，几乎覆盖了所有重要的工程应用场景。我尤其欣赏它对不同地质环境下的工程特性对比分析，这种宏观的视角帮助我构建了一个更加完整的知识体系。每次翻阅，总能发现一些之前忽略的细节。它的图文并茂的展示方式，极大地缓解了阅读专业文献可能带来的疲劳感。如果非要说有什么可以改进的地方，或许是某些特定地区的案例可以再增加一些，但瑕不掩瑜，对于想要系统学习工程地质的读者来说，这本书无疑是市场上最好的选择之一。

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说实话，一开始我对这种“硬核”的专业书籍抱有很大期望，但读完之后，我不得不说，这本书在某些方面的处理确实让人眼前一亮。它没有停留在传统的理论讲解上，而是非常注重将理论与现代工程实践相结合。例如，它对新型监测技术在工程地质风险评估中的应用进行了深入探讨，这对于我们这些身处行业前沿的人来说，无疑是非常及时的信息补充。我特别欣赏作者在讨论地质灾害防治策略时所展现出的前瞻性思维，不仅仅是描述问题，更是给出了具有可操作性的、可持续的解决方案。这本书的语言风格非常严谨，逻辑链条清晰到几乎没有可以挑剔的地方，每一章的过渡都衔接得自然流畅，读起来有一种抽丝剥茧的满足感。它不是那种读完就扔的书，我感觉它更像是一本工具书，可以随时翻阅查阅特定问题的处理流程和参数依据。

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