1、第 1 篇 公 路 工 程 地 质 基 本 知 识1 概 述本 章 要 点公 路 工 程 活 动 与 工 程 地 质 条 件 关 系 ； 地 球 的 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 标通 过 学 习 本 章 内 容 ， 了 解 公 路 工 程 地 质 问 题 的 基 本 概 念 与 相 关 知 识 。公路是陆地交通运输的干线之一，道路的结构由三类建筑物所组成：第一类为路基工程，它是路线的主体建筑物（包括路堤和路堑等） ；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
2、段，穿越高山峻岭或使路线从河、湖、海底下通过；第三类是防护建筑物（如护坡、挡土墙、明洞等） 。在不同的路线中，各类建筑物的比例也不同，主要取决于路线所经过地区工程地质条件的复杂程度。作为既是线型建筑物，又是表层建筑物的公路、桥梁和隧道，往往要穿越许多地质条件复杂的地区和不同的地貌单元，使公路的结构复杂化。在山区路线中，塌方、滑坡、泥石流等不良地质现象对它们构成威胁，而地形条件又是制约路线的纵坡和曲率半径的重要因素。为此，公路工程地质在研究对象和方法上都有自己的特色。1.1 地球的概述地球是太阳系九大行星中较小的一颗行星。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
3、的一个成员；而总星系还只是宇宙的一部分。现代天文观测手段能测知的可见宇宙边缘已达 120 亿光年。 （1999 年欧洲八国建成超哈勃太空望远镜后，可观测到 140 亿光年远的星系） 。可见，地球在无穷大的宇宙中是颗极其渺小的星体，真可谓“沧海之一粟”！但因其是一个具有生命的星球，在宇宙和太阳系中占有特殊的重要地位。地球这颗人类赖以生存的星球，它的形状、大小及其运转和物理一化学特性等方面的基本原理和基本数值，是地质学理论发展的基础，也是人类工程活动和工程计算中不可忽视的重要依据。为此，我们对有关地球的基本知识应该有个概略的认一识。1.1.1 地球的外部形态地球为一梨状三轴旋转椭球体，北极略凸起，
4、南极略凹平，赤道为椭圆形。赤道的椭率远小于子午圈，因此赤道可近似看作圆，地球可看作旋转椭球体。新近资料记载的地球形状和大小的有关数据如下：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*108km2扁率（a-b）/a） 1：298341 体积 10832 *10 12km21.1.2 地球的物理性质：地球的物理性质是研究地质学的最基础的知识。对地球壳层的发展、演变有着极为重要的影响，有时甚至是决定性的，现就其主要物理性质，如：地球的质量
5、、密度、内部压力、地球表面的重力、地热、地球的磁性等分述如下。1、地球的重力：地球表面的重力是指地心引力与离心力的合力。地表上任一物质，除了与地球之间产生引力外，还由于地球绕轴自转而产生离心力。地心引力遵循万有引力定律，其引力大小与地心间距离的平方成反比，所以地心引力在赤道最小而在两极最大；而地表离心力的大小与地球自转线速度的平方成正比，所以在赤道最大，而在两极近乎为零；地表离心力的最大值只有赤道上地心引力的 1/289。由于地心引力比其离心力大得多，故地球表面重力值的正常分布规律是：由赤道（9.78g/cm 3）向两极（9.83 g/cm3）方向逐渐加大（平均 9.8 g/cm3） 。根据实
6、测重力值两极地区比赤道地区约大 52。也就是说，在两极为 1000g 重的物体在赤道上只有 994. 8g。实际上，利用这一原理可探查和了解地下的地质构造和矿藏分布。假使把地球自转的线速度加快 17 倍，则赤道的离心力便会增大到 289 倍与地心引力相等此时地表的物体就会产生“失重“现象。2、地球的质量、密度和内部压力1798 年英国科学家卡文迪什(S. H. Caveildish,1731-1810 年)曾用扭秤实验测试铅球间的微弱引力，测定了引力常数，并通过对牛顿万有引力定律的验证第一次求出了地球的质量和平均密度。根据万有引力定律，地球上任何物体受到的地球引力与地球和某物体两质量的乘积成正
7、比；而与两者中心直线距离的平方成反比。计算公式为：F=fmEm/R2（即地球对物体的万有引力等于地心引力）得地球质量 mE. （）式中：m E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=667 * 1011Nm2kg 2 R6371km6. 37 10 6m（地球平均半径）因地球是巨大的非均质球体，故只能求出它的平均密度为 5.517g/cm3；岩石的平均密度为 2.7-2.9g/cm3；地心物质平均最大密度为 13g/cm3。地球内部的压力主要是由上覆物质的重量所产生的静压力，计算公式为：P= ghH即静压力的大小决定于上覆物质的厚度(H)与该厚度中物
8、质的平均密度( h)及其平均重力加速度的乘积。地球内部压力随着深度的增加而递增。一般认为，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.地球的温度地球的温度有两种情况：一种是地球外部的温度，其热力来自太阳辐射热：一种是地球内部的温度，其热力来源于地球内部放射性元素蜕变释放的热能，以及重力分异能、化学能和地球转动能等。据地温来源和分布，地下温度带分三层：变温带：地表层不很深的部位，其平均深度大约为 15m, 温度来自太阳辐射能；常温层：温度与当地的常年平均温度一致的地带；增温层：常温层以下，温度来源于放射性元素衰变产生的热能、重力能、
9、旋转能转化的热量。在 100km 深处的温度大约 1300左右，这个温度值恰恰是地慢上部玄武岩的熔点；地热梯度：又称地热增温率：每向下加深 loom 所升高的温度。地热增温级：地温每升高 1所增加的深度。4.地磁场：地球类似一个巨大的球形磁体，在它周围存在着磁场，称。地球磁场的特性通常用磁偏角、磁倾角和磁场强度三个要素来描述(1)磁场强度指的是在地磁场中，促使磁针产生偏角和倾角的磁力大小的绝对值。总磁场强度的水平分量称为水平磁场强度，它的方向就是磁子午线方向。(2)磁倾角是指总磁场强度方向与水平面的交角，即磁针与大地水准面的夹角。(3)磁偏角是指地理子午线与地磁子午线之间的夹角。地磁场随时间变
10、化，地质历史时期的磁场称古地磁场。通过对岩石中剩余磁性大小和方向的研究，可以追溯地质历史时期地球磁场的特性、变化和磁极移动情况，对研究大规摸的构造运动历史、古气候及探索地球起源有重要意义5、弹性：固体地球能传播地震波（弹性波） ，说明地球具有弹性。通过地震波在地球内部传播速度的变化，能确定地球内部物质状态的变化。1.1.3 地球的圈层构造：通常把地球的圈层构造分为外圈和内圈两大部分。1.地球的外部圈层(1)大气圈是围绕地球最外层的气态圈层。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。大气圈是多种气体的混合物，其中主要成分为 N2、O 2 、CO 2。 。对流层：集中了 3/4
11、大气质量其底部的 CO2强烈吸收地面的长波辐射并放热，因而对地表起保温作用，也是使岩石风化分解的重要因素。平流层：存在大量臭氧。对太阳辐射紫外线的强烈吸收构成了对生物的有效保护。成为保护地表生物的天然屏障。(2)水圈：可看成是包围地球表层的闭合圈。由江、河、湖、海、和地下水组成。海洋占地球表面积的 70.78，大陆降水量只占总降水量的 20.6，但却是地貌变化的强大外动力。水圈对生命的起源、生物的演化和发展提供必不可少的条件，是外动力作用的主要动力来源(3)生物圈：地球表层凡是有生命活动的范围，称为生物圈。生物包括动物、植物和微生物。生物活动是改造大自然的一个积极因素，影响着大气圈和水圈的演变
12、；对成矿、成土和成岩都起着很重要的作用；对研究地球发展的历史也有着重要意义。2.地球的内部圈层通常用地球物理学的理论和方法来探测地球内部的构造其中主要依据地震法即根据地震波在地球内部传播速度的急剧变化来推测确定地球内部的构造。地震波速一般随深度递增但不是等速增加，而是在某些深处作跳跃式的突然变化，这种突变反映了某些深处上下层之间的物质在成分和性质上有了极明显的分界面，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明显的界面：一是在平均深度 33km 处的莫霍面；二是在深达 2900km 处的古登堡面。根据这两个界面把地球内部分为：地壳、地幔和地核三个主要圈层。图 1-1 地球构造
13、示意图(1)地壳：平均为 33km 厚。主要由各种岩石组成，密度为 2. 7-2. 9g/cm3。按组成物质分：硅铝层：花岗岩层，一般厚 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/cm 3。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）之间的圈层其体积占地球总体积的 83，质量占整个地球质量的 68. 1 %，平均密度为
14、 3. 8g/cm3，成分以铁、镁的硅酸盐为主。根据地震波速在深 984km 处的突然变化，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）以上包括地壳全部和上地幔上部的固态岩石圈层称为。软流层：（又称低速带）40-250 km 处，地震波波速低，温度接近岩石熔点，塑性较大，利于岩石活动。下地幔：金属氧化物、硫化物特别是铁、镍成分显著增加，类似致密氧化物的紧密堆积结构，密度已达 5.1g/cm3。(3)地核：地核系指古登堡面以下直到地心的部分。其体积为整个地球体积的16占地球总质量的 31.5。地核物质非常致密，密度为 9. 7-13g/cm（推测其物质的最大密度可达 17.
15、 2g/cm3） 。按地震波显示的变化，地核一般可分为外核、过渡层和内核。外核：由于地震纵波急剧减低，且不能传播横波，故被认为可能是“液态“的；内核：以铁、镍为主的固态物质组成。因纵波传播速度比在外核中快，且又能转换出横波，故认为可能是固态的。过渡层：由液态向固态转变的一个圈层。1.2 地球的演化与地质作用1.2.1 地球的演化与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 亿年的演化历程，形成了现今的非均质圈层构造的椭圆体，以地表为界，地球的圈层构造分内部圈层和外部圈层。扳块构造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
16、块，除太平洋板块几乎全在海洋外，其余板块既有陆地，也有海洋，板块之间，以洋中脊、大陆裂谷、海沟岛弧以及转换断层等地壳构造特征为界，板块的内部是相对稳定的区域，而板块间相互结合的边界地带却是活动的区域，具有频繁的地震、火山活动、岩浆侵入和造山运动等特征。板块构造学说的基本原理是地壳表层是由数量不多、大小不等的岩石圈板块拼合起来的，每个板块都浮在地慢的软流层上，彼此能够独立的运动，并发生相互挤压、摩擦。由于板块活动彼此相互作用和影响，因而产生各种地质构造，比如在大洋中脊处产生了引张断裂构造，在岛弧海沟处产生的压性构造等，称为板块构造。扳块构造学说认为，地慢热力对流作用是驱动扳块运动的动力，即浮在地
17、幔软流圈上的岩石圈板块是随着软流圈的对流而运动的，并且水平运动占主导地位，可以发生数千公里的大规模水平位移。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，它全面圆满地解释了岩石圈的构造特征和构造运动规律。1.2.2 地质作用地质作用：促使地壳物质组成、构造和地表形态不断发生变化的作用，统称为地质作用。由地质作用所引起的现象，称为地质现象。地质作用按其能源不同，可分内、外地质作用。含义：是自然发生的复杂的物质运动形式，其表现是对地球的改造和建造，改造和建造是一对矛盾的统一。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
18、能、地球转动能和重力化学分异能所引起的地质作用，称为内动力地质作用。据动力和作用方式分：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。通常表现为地壳的岩层在水方向遭受不同程度的挤压力或张拉力，使之形成巨大而强烈的褶皱和断层，形成裂谷盆地褶皱山系等构造现象。随着现代观测手段的发展，已获得不少有关地壳水平运动的证据，例如美国西部太平洋海岸的一条著名的圣安德列斯大断层，从 1. 5 亿年前开始错动，根据两侧同一岩层对比来推测，至今总错距达 480km，平均每年位移 3. 2mm。升降运动：相邻块体或同一块体不同部位差异性升降。通常表现为大规模的构造
19、隆起和凹陷，形成山岳、高原或湖、海、盆地等现象。例如：四川省和喜马拉雅山等广阔的地区，在地质历史上曾经是特提斯(Tethys)海，即古地中海的一部分，在 18 亿年前四川才逐渐上升为陆地，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，它以平均每年 2. 4cm 的速度不断上升，形成了目前地球上最高的山系，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年 1.82cm 的速度上升。水平运动和升降运动是密切关联的。在同一地区和同一时间内以某一方向的运动为主而另一方向的运动不够，两者在运动过程中也是在相互转化着的。地壳运动在内动力地质作用中是诱发
20、地震作用、影响岩浆作用和变质作用的重要条件。改变着地壳面貌及海陆分布的规模、位置，以致影响外动力地质作用的强度和变化。可见，地壳运动在地质作用的总概念中是带有全球性的主导因素。2.岩浆作用：岩浆在活动过程中与围岩发生相互作用，不断改变着自身的化和物理状态，直至冷凝成岩石；同时，导致地壳结构地表形态发生相应的改变，这种包括岩浆活动和冷凝的整个过程统称岩浆作用。岩浆通常是指地下 40-100km 深处、呈高温粘稠状的、富含挥发组分、成分复杂的硅酸盐熔融体。一般认为岩浆发源于软流层中。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的平衡环境
21、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的过程，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的过程，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的现象，地壳运动和岩浆作用都能引起地震作用。通常按地震的成因，将地震分为四类：构造地震由地壳运动引起的地震：火山地震由火山活动引起的地震；陷落地震由于地面陷落（如岩溶陷落、山崩）而引起的地震；人为地震一一由于人类工程活动所触发的地震，如水库诱发地震。4.变质作用由于构造运动、岩浆活动和化学活动性流体的影响，使地壳深
22、处岩石的矿物成分、结构、构造（有时还有化学成分）在固体状态下发生了不同程度的质变过程，总称为变质作用。变质作用形成变质岩。依据变质因素和地质条件的不同，可把变质作用分为三种主要类型：接触变质作用：由岩浆活动引起的，发生在侵入体与围岩的接触带，或受到岩浆中分异出来的挥发组分及热液的影响而发生的一种变质作用。动力变质作用：地壳运动时岩石受定向压力（动压力）的影响，使原来岩石及其组成矿物发生变形、破碎、重结晶，这种变质作用的范围较小，一般呈长带状分布。区域变质作用：在地壳运动和岩浆活动所引起的大范围内，由于温度、压力和化学活动性流体等因素的综合影响引起的一种变质作用。二、外动力地质作用：由外部能源（
23、主要是指太阳辐射能、天体引力能及其它行星、恒星对地球的辐射等）引起的地质作用。其具体表现方式有风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩作用。1.风化作用由于温度的变化、大气、水溶液和生物等的作用，指岩石只发生机械破坏而不改变其化学成分称为风化作用。按其性质和因素不同可分为三种类型：(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分的过程。这种作用使完整的岩石，逐渐破碎成块或疏松的碎屑。按其进行的方式又可归纳为三种：剥离由于温度变化所引起的岩石表里不协调的膨胀和收缩作用，削弱了岩石表里之间的联结，在重力作用下表层剥落，又称温差风化。温差风化的强度取决于温度变化的速度幅度及
24、岩石的性质。 （如矿物成分、岩石结构等）冰劈充填在岩石裂隙中的水分结冰使岩石破坏的作用。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。晶胀在降水量少、蒸发剧烈的干旱或半干旱地区渗透到岩石裂隙中的水，往往溶解大量盐分。当水分蒸发，水溶液中盐分浓度达到饱和时，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的影响下，在原地发生化学反应并可产生新矿物的过程。称为化风化作用。化学风化区别于物理风化的特点是使原岩的组成矿物发生分解，生成新的矿物。主要影响因素：水和氧气。水溶解多种气体和化合物，可通过
25、溶解、水化、水解、碳酸化等方式促使岩石发生化学风化。按其进行方式可分为以下几种：氧化作用氧化是化学风化中极为普遍的主要方式之一，尤其是在水的参与下，显得更为强烈。溶解作用直接溶解岩石的组成矿物，使岩石破坏，常形成溶洞、溶穴等地貌。最易溶的是卤化岩类、其次是硫酸岩类、再次是碳酸岩类。水解作用某些矿物和水反应后生成带OH 的新矿物的过程，称为水解作用。水化作用某些矿物和水反应生成新的含水矿物的过程。含水矿物的硬度一般低于无水矿物。水化作用改变了原有矿物的成分，引起体积膨胀、岩石破坏。碳酸化作用一当水中溶有 CO2时，碱金属及碱土金属与之相遇会形成碳酸盐的作用。(3)生物风化作用：岩石在生物活动的影
26、响下遭到破坏的过程，称为生物风化作用。生物对岩石的破坏有两种方式：生物的机械破坏：通过生物的生命活动来进行的。如植物的根劈作用及穴居生物的活动。生物的化学破坏：生物通过新陈代谢及其遗体腐烂后对岩石进行分解的过程。上述三种风化作用，并不是孤立进行的，而是相互促进、彼此联系的。物理风化使岩石破碎，从而增大了岩石与水溶液等的接触面，有利于化学风化；化学风化降低了岩石强度，又促进物理风化的加强。在物理风化和化学风化中又少不了生物活动的因素。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、潮湿的气候区以化学风化和生物风化为主：在温湿地区以化学风化为主；在寒冷、干旱地区以物理风化为主。2.
27、剥蚀作用通过风力、地面流水、地下水、湖泊、海洋和生物等各种外动力因素，把风化后的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、矿物进行风化破坏的过程，统称为剥蚀作用。剥蚀作用可以分为风的吹蚀作用，流水的侵蚀作用，地下水的潜蚀，溶蚀作用，湖、海水的冲蚀作用，冰川的刨蚀作用等。3.搬运作用风化剥蚀的产物，通过风力、流水、冰川、湖水、海水以及生物的动力，被搬离母岩而转移空间的过程，称为搬运作用。搬运与剥蚀往往是在同一种动力下进行的。例如风和流水在剥蚀着岩石的同时，又将剥蚀得来的岩屑搬走。4.沉积作用被搬运的物质经过一定距离之后，由于搬运动能的减弱，或搬运介质的理化条件的改变或受生物活动的影
28、响，便从搬运介质中分离出来，在新的环境中堆积起来的过程，称为沉积作用。按其沉积方式可以分为：机械沉积、化学沉积和生物沉积。按其沉积环境又可分为：风的沉积、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的过程，称为成岩作用。在固结过程中要经历物理的压实作用和化学的胶结作用。三、内、外动力地质作用之间的相互关系：内、外动力地质作用是对立统一的关系。既互相排斥对立，又互相依存联系，推动着地壳的演变和发展。内动力地质作用的总趋势是形成地壳表层的基本构造形态和地壳表面的高低起伏；外动力地质作用则是破坏内动力地质作用形成的地形或产物，总趋势是削高补低，形成新的沉积物
29、。一方面风化和剥蚀作用破坏出露地表的岩石，另方面把剥蚀下来的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断演变的强大动力因素。由于内、外力始终处于对立统一的发展过程之中，因而在地壳表面便形成了各种各样的地貌形态。1.2.3 地貌由于内、外力地质作用的长期影响，在地壳表面形成的各种不同成因、不同类型、不同规模的起伏形态，称为地貌。地貌不同于地形，地形是指地球表面起伏形态的外部特征。地貌学是专门研究地壳表面各种起伏形态的形成、发展和空间分布规律的科学。地貌条件与公路工程建设有着密切的关系。公路是建筑在地壳表面的线型建筑物，它常常穿越不同的地貌
30、单元，在公路勘测设计、桥隧位置选择等方面，经常会遇到各种不同的地貌问题。因此，地貌条件便成为评价公路工程地质条件的重要内容之一。为了处理好工程建筑物与地貌条件之间的关系，提高公路的勘测设计质量，就必须学习和掌握一定的地貌知识。（一） 地貌基本要素：包括地形面、地形线和地形点1地形面：如山坡面、山顶面和平原面等，它们可以是平面，也可以是曲面或波状面2地形线：两个地形面相交构成地形线。地形线可以是直线，可以是曲线或折线，比如分水线。3地形点：两条地形线的交点，或由孤立的微地形体构成地形点。例如山脊线相交构成山峰点等。（二）地貌形态测量特征：高度、坡度和地面切割程度等，这些数值必须在野外实际测定。（
31、三）地貌的分级1 星体地貌：把地球作为一个整体来研究，反映着地球形体的总特征。2巨型地貌：大地构造地貌，如大陆与海洋，大的内海及大的山系，几乎完全是由内力作用形成的。 3大型地貌：如山脉、高原、山间盆地等，基本是由内力作用形成的。 4中型地貌：大型地貌内的次一级地貌，如河谷以及河谷之间的分水岭等。主要由外力作用造成的。 5小型地貌:中型地貌的各个组成部分，如残丘、阶地、沙丘、小的侵蚀沟等。主要取决于外力地质作用，并受岩性的影响。（四）地貌的分类1地貌的形态分类按地貌的绝对高度、相对高度以及地面的平均坡度等分高、中、低山、丘陵，如表 4-1。表 4-1 地貌的形态分类形态类别 绝对高度（m） 相
32、对高度（m） 平均坡度（） 举例高山 3500 1000 25 喜马拉雅山中山 35001000 1000500 1025 庐山、大别山低山 1000500 500200 510 川东平行岭谷山地丘陵 500 200 闽东沿海丘陵高原 600 200 青藏、内蒙、黄土、云贵高原高平原 200 成都平原低平原 0200 东北、华北、长江中下游平原洼地 低于海平面高度 吐鲁番盆地2地貌的成因分类：分为内生地貌和外生地貌两大类。再根据内、外力地质作用中的不同性质，可将两大类地貌分为若干类型，如表 4-2 所示。表 4-2 地貌的成因分类表地貌类型 成因类型 地貌形态举例构造地貌 由构造运动所形成的地
33、貌 单面山、断块山、构造平原 等内生地貌 火山地貌 由火山喷发所形成的地貌 火山锥、熔岩盖等流水地貌 由地表流水所塑造的地貌 冲沟、河谷阶地、洪积扇等岩溶地貌 由地下水、地表水溶蚀所形成的地貌 石林、溶洞等冰川地貌 冰川的地质作用所形成的地貌 冰斗、角峰等风沙地貌 由风的地质作用所形成的地貌 风蚀谷、沙丘等外生地貌重力地貌 不稳定的沿途体在重力作用下所形成的地貌 崩塌、滑坡等1.3 工程地质学概述工程地质学是调查、研究、解决与各类工程建筑物的设计、施工和使用有关的地质问题的一门学科。是研究人类活动与地质环境相互作用的一门学科。它是地质学在应用学科方面的一个分支。1.3.1 工程地质研究对象1、
34、工程地质问题工作区的工程地质条件满足不了工程建筑的要求出现的安全使用、地基稳定及经济问题。包括：区域稳定问题：活断裂、地震及其相关的地质问题等；地基稳定问题：如公路常遇的边坡、路基（桥基）稳定问题；隧道工程常遇的围岩稳定、突然涌水等问题；经济问题：如天然材料的储量、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的各种自然条件的综合。这些自然条件包括地层、地质构造、岩性、水文地质、地貌特征、物理地质作用、气候等；此外还包括人为的因素。工程地质条件与人类的经济活动息息相关，如矿山、水库、电站、工业与民用建筑、道路一与桥梁等等工程建筑物，都是以地壳表层的土
35、或岩石为其地基，并受到客观环境地质条件的制约。而这些工程建筑物在施工和使用的过程中，又反过来影响着自然地质条件的变化，产生工程地质现象，使得建筑物的稳定性问题更加复杂化。工程地质条件在路桥工程中的重要意义：众所周知，公路是一种延伸很长、且以地壳表层为基底的线形建筑物，它常常要穿越许多自然条件不同的地段，故路桥工程必然要受到不同地段的地质、地理各种因素的影响，这是公路工程区别于房屋、水库、矿山等工程建筑物最主要的特性。因此，在路桥工程建筑的设计、施工中，必须对不同地段的建筑物所导处的工程地质条件进行深入调查研究，取得可靠的地质资料后，才能为路或桥的合理布设、安全施工、正常运营起到保障作用。例如，
36、某一公路在穿过峡谷时，由于开挖边坡后岩体沿裂隙面失重而产生崩塌。该峡谷的岩性属泥盆系观雾山组(D2,)的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 月大雨之后突然发生数十万立方米的塌方，中断交通达半年之久。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，崩塌的隐患仍然存在！3、工程地质现象一般是指由于人类的工程活动所引起的地质环境改变而产生的地质现象。如人工开挖边坡引
37、起山体崩塌、滑坡；由于过量取用地下水引起地面沉陷；水库蓄水后的坍岸等等。4、工程地质学研究对象工程活动与地质环境之间的相互制约关系。1.3.2 研究工程地质学的目的与任务：1.目的：（一、2 已述）工程地质条件与人类的经济活动息息相关，因而对工程地质条件进行调查、研究，作出较全面的评估和提出应采取的相应措施，以求保证建筑物的稳定性和正常使用，就成为工程地质学的目的。2.工程地质学的任务是：评价各类工程建筑场地的工程地质条件；预测在工程建筑物作用下地质条件可能出现的变化；选定最佳的建筑场地和克服不良地质条件所应采取的工程措施从而为保证建筑工程的合理设计、顺利施工和正常使用提供可靠的地质科学依据。
38、3.工程地质学的研究内容：（1） 工程岩土学：研究土石的工程性质、内在机理及其在天然或人为影响下的变化规律。（2） 工程地质分析：用地质学的基本原理分析研究工程活动中不同建筑物的主要工程地质条件、力学机制及其发展变化规律、以及评价和防治它们的不良影响。（3） 工程地质勘察：用地质手段查明工程地质活动中的地质因素。4.工程地质学的发展与行业应用前景：（1） 古代劳动人民在长期的生产实践中积累了丰富的经验。（2） 20 世纪 30 年代，诞生了独立的工程地质学科。1932 年原苏联莫斯科地质勘探学院成立了第一个工程地质教研室。（3） 随着经济的发展，工程地质理论得到发展，形成一些分支学科，如环境工程地质、地震工程地质、矿山工程地质、工民建工程地质、公路工程地质、城市规划工程地质。（4） 产业政策分析预测：西部地区，农村公路将有 20%的费用用于灾害治理。
