地质工程论文范文10篇

摘要：工程地质学科目前正在经历着前所未有的挑战，工程地质专业处境尴尬，工程地质勘察的市场竞争也有真假之别，工程地质分析与研究的深度和广度严重不足，工程地质新技术新方法的应用尚有较大差距，工程地质在工程建设中留下的隐患具有长期性和隐伏性。工程地质面临的困境，向工程建设敲响了警钟，也向地质师们提出了更大的难题。

关键词：工程地质岩土工程

1.工程地质学科的争议

教科书对工程地质学的三种定义：①工程地质学是研究与工程有关的地质问题的科学；②工程地质学是研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学；③工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学。

从以上三种定义的实质中均不难看出，工程地质学强调的工程和地质的关系，研究的是人类工程活动与自然地质环境的相互作用。但是，近年来工程地质学科却正在经历着前所未有的挑战，工程地质学被异名为岩土工程学，工程地质勘察被称之为岩土工程勘察。工程界有此呼声，学术界有此呼应，一些大专院校也纷纷效仿，甚至工程地质这个专业在高校也被取消了。一时间，似乎工程地质已经成了守旧传统，岩土工程才是先进时髦的，才是可以适应市场经济并与国际接轨的。这是近年来分歧最大的争议。

这些年来工程地质勘察的不景气以及市场竞争的不规范化，工程地质勘察队伍增加了岩土工程的业务是完全必要的，但将岩土工程作为工程地质的救世主，则值得商榷了。

1前言

自2003年中国地质学会工程地质专业委员会发起建立“全国工程地质专家库”以来，得到全国各界工程地质（含岩土工程和地质工程相关专业）行业高科技人员的积极响应，已经收到420余份反馈回来的专家登记表，均已录入数据库。“全国工程地质专家库”已初具规模，从针对服务的行业来说，包括水利电力、铁路交通、矿山和工业民用建筑等；从专业领域来说，包括工程地质勘察、岩土工程施工、地质灾害研究等；从遍及的单位来说，包括高等院校、科研院所、各部委直属勘测设计院和公司等一百多家；从职称分布来说，包括工程院院士、勘察大师、教授级高级工程师、高级工程师、教授、副教授、研究员、副研究员等；从工作职务来说，包括院长、副院长、总工程师、副总工程师、经理、校长、系主任等。

入库的单位及其人数情况：北京国电华北电力工程有限公司14人；长安大学地质工程与测绘工程学院11人；成都理工大学环境与土木工程学院12人；国家电力公司成都勘测设计研究院43人；国家电力公司贵阳勘测设计研究院15人；国家电力公司昆明勘测设计研究院39人；建设综合勘察研究设计院11人；水利部天津水利水电勘测设计研究院11人；中国科学院地质与地球物理研究所17人；中航勘察设计研究院39人（这里只列出了10人以上的单位）。

2软件功能

2.1基本功能

①显示工程地质（地质工程、岩土工程及相关专业）专家基本信息，包括姓名、性别、出生年月、技术职称、工作职务、工作单位、单位性质、联系方式。②显示专家专业特长，工作领域。③打印专家表。④按照入库序号、姓名和工作单位排序，方便检索。⑤可随时登记入库。

1水文地质类型区概述

在一些比较复杂的地质环境下,如果存在地下水,则其和普通的水资源具有很大的相似性,主要表现在整体性和系统性等方面,通常也会表现出再生性和可调节性。可以通过对赋存环境进行系统勘查,划出不同的单元系统,水文地质类型在划分区域的时候,通常都是将赋存环境相类似的地下水地貌地质归为一类,这样做可以更好地进行系统性的管理。

1.1水文地质类型区的定义

所谓水文地质类型区,就是根据岩层下面地下水的分布形态、地貌特点以及含水层的成因相似性即其附近的岩石结构条件等内容对地下水进行不同区域的划分,使其按照各自的特点形成独立或相对独立的地下水分布区域。

1.2水文地质类型区的特征

在将地下水划分为不同水文地质类型区时,要使其形成一定的特色,即能够与其他水文地质类型区有着明显的不同特征。一般来讲,每个水文地质类型区独特的特征应该从地下水的流域面积及水流流动特点开始分析,并对其周边的地质与水文地质情况进行调查,指出其在自身空间范围内的地下水存储与运动,以及其自我补给、径流和排泄的方式和过程。

编者按：本论文主要从地下工程开挖引起的工程地质问题；防治措施等进行讲述，包括了地面沉降、洞室围岩失稳、斜坡破坏、地下水污染、开展详尽的工程地质勘察、做好开挖方案的优化选择、实行科学的降水设计、做好现场监测，开展信息化施工技术、积极采用新技术、新方法等，具体资料请见：

摘要：随着城市建设的大力发展，地下工程建设越来越多，由此引发的各类工程地质问题也逐渐显现出来，根据城市地下工程的特点，对地下工程开挖引起的工程地质问题进行了分析并提出了预防措施。

关键词：地下工程；工程地质问题；预防

城市地下工程具有现场环境条件复杂、施工难度大、技术要求高、工期长、对环境影响控制要求高等特点，是一项相当复杂的高风险性系统工程。但是，地下工程建设一般都在市区内，在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应，对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害，已经出现并且孕育诸多工程地质问题。

1地下工程开挖引起的工程地质问题

1.1地面沉降

第一篇

1直流电阻勘查技术

直流电阻的勘测技术是针对工程项目不大的情况下而采用的，在电法测量的过程中要求的是点距小且密度高，所以采用常规的电法进行工程勘查会导致工作效率的降低且精度降低。当前对岩土进行勘查的技术为电阻率法，其高密度的电阻率法可以进行二维断面的勘查，同时兼有常规剖面勘查的功能，铺设一次导线就可进行多个观测点的勘查，获得的信息量很大，施工效率很高;同时在采集数据后可以对数据进行智能化的处理，尤其是可以进行现场实时化的分析与计算，并绘制不同的效果图进行输出，这样就大大提高了勘查的效率。这样的勘查技术适应对地下目的物的勘查，高密度的电阻勘测技术形式很多，总电极数和点距离可以按照场地的需求进行设置。一般固定的扫描断面的测量可以将电阻率断面看做是梯形剖面;变断面连续滚动扫描则可以将电阻率断面看做是四边形。对高密度的断面电阻率数据进行反演分析可以借助边界单元法、有限元法、目标相关计算等，三种方式的分析优势不同，各有优势。通常是按照相关的工程而进行确定。高密度电阻率勘测技术的应用可以提高以往的电法在野外勘察中的质量和效率，同时可以极大地丰富数据资料，使得直流电阻的勘测技术应用获得较好的成效。在具体的工程中电阻率法的应用案例如:在某个桥梁工程中，工程中对勘察采用了物探和钻探技术，钻孔四个获得岩层的基本分布情况，是自上而下分别是砂卵层、含砂粘土、二叠系灰岩。钻探中发现孔内的砂卵层厚度的改变不大相对稳定，但是灰岩层的厚度改变较大，四个孔中灰岩层厚度均不同，其中一个孔的钻探至50m未见到基岩层，钻孔中灰岩的岩芯相对完整，没有发现溶蚀和溶洞等情况。在桥梁的桩基施工前进行超前孔施工却发现了岩层中差异较大且发现溶洞，在出现较大反差的情况下决定采用电阻率勘察与钻探配合，勘察地下基岩层面情况，利用高密度电阻率测量，布置测线四条，点距控制在2m，通过已有的钻探资料进行深度矫正，最终获得了地下岩层的勘测图，可以发现灰岩电阻率的变化，灰岩岩层所呈现的是石林形状，整体呈现的左高右低的情况，溶洞反应十分明显，位置确定准确，在未见基岩侧测得基岩深度65m，后用钻孔勘测进行验证，电阻率测量基本准确。

2地震波勘测技术

地震波的基本原理就是利用地震波对地下目的物进行勘测，利用回波来完成对地下目的物的描述，目前应用的是一种类似与CT的成像技术，其走势有明显的人工激发特征，主要针对的对象内部速度改变，以此测定地层的边界情况，其获得的是波速改变的图形分布。地震波的技术是在上个世纪的中期发展起来的，地震波CT技术最初的应用是在石油的勘测中，提高了对地质描述的效果。随着应用地震波CT技术的不断发展，其应用的领域也随之拓展开来，经过改进与丰富，地震波CT已经成为一种重要的地球物理勘测方法，其在工程中的应用可以帮助地层成像，以此获得地下地质结构的准确结构。如在水利工程中对船闸周围的地层进行勘测，利用地震波进行扫描，其中地质结构分布和波速分布的参数是有着明显差异的，利用该项技术就可对边坡的稳定性进行预测和概念描述，以此利用有效的措施进行控制，保证边坡稳定。

3瑞雷波技术措施

1.工程地质学科的争议

教科书对工程地质学的三种定义：①工程地质学是研究与工程有关的地质问题的科学；②工程地质学是研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学；③工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学。

从以上三种定义的实质中均不难看出，工程地质学强调的工程和地质的关系，研究的是人类工程活动与自然地质环境的相互作用。但是，近年来工程地质学科却正在经历着前所未有的挑战，工程地质学被异名为岩土工程学，工程地质勘察被称之为岩土工程勘察。工程界有此呼声，学术界有此呼应，一些大专院校也纷纷效仿，甚至工程地质这个专业在高校也被取消了。一时间，似乎工程地质已经成了守旧传统，岩土工程才是先进时髦的，才是可以适应市场经济并与国际接轨的。这是近年来分歧最大的争议。

这些年来工程地质勘察的不景气以及市场竞争的不规范化，工程地质勘察队伍增加了岩土工程的业务是完全必要的，但将岩土工程作为工程地质的救世主，则值得商榷了。

根据笔者的理解，岩土工程是一项工程应用技术，是针对地质体的工程缺陷实施的工程措施而进行的一系列设计和施工过程的总称。岩土工程的任务是“处理”地质体的工程缺陷,使之满足工程建筑物对地基的工程要求，因此又有“岩土工程处理技术”的别名，说明岩土工程的确是一项实实在在的工程技术。确立工程地质学是一门独立的学科，尽管也仅仅是本世纪初的事，并不象数学、物理学、天文学等等著名学科那样历史悠久，然而，之所以将工程地质定义在“学科”这样的高度上，是因为她具备学科的一些基本特性和基本理论，这就是地质学的基本特性和基本理论，换句话说，工程地质学的基本理论就是地质学(当然更包括数学、力学、化学等等)，因此，又将工程地质学界定为地质学的一个分支学科或应用学科，这是符合实际的。工程地质学的最新定义也是较为全面的：研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学。显然，工程地质与岩土工程尽管有相似之处，但也有天地之别。如果将岩土工程界定为工程地质学科的一个分支，好象还说得过去；而反过来用岩土工程来代替工程地质，则实在有些牵强附会。

1997年6月20-27日，国际工程地质学会在希腊召开了一次学术讨论会，会上决定将本学会名称改为：国际工程地质学与环境学会。我国组团15人参加，王思敬任团长。随后国内也有人提出工程地质学会改名，以便与国际接轨，但一直未获通过。在近几年的中国地质学会工程地质专委会会议上，学科和学会更名问题的交锋一直也没有停止过。我国工程地质界的前辈专家学者们多数也不同意更名，认为如此严肃的基础性应用性学科，没有必要放弃自己的传统风格，我国的工程建设任务十分繁重，工程地质学科的研究和发展前景仍然是艰巨和光明的。

1发展历程

水利水电工程地质计算机应用工作的起点基本上与其它专业同步，初期发展也是有声有色的，经过十多年的努力，伴随着改革开放的主旋律，度过了从起步到发展的初级阶段，进入令人困惑的相持时期，最终还是拉开了档次，走向两极分化，从整体上讲落后于其它专业。十多年的发展历程，可以概括为起步阶段、发展阶段、相持阶段和拉开档次等四个阶段。

1.1起步阶段

八十年代中期，PC-1500袖珍计算机使得最基层的地勘队有幸成为计算机的拥有者。袖珍机用于工程地质水文地质的一些小型计算，物理力学试验资料的分析整理，一些小型的简单图件的绘制等等。许多袖珍计算机的使用者们将自己的经验和成果无私奉献出来，在各类专业技术刊物上登出了大量解决实际问题的源程序，自发地形成了自由软件库。单位和个人的应用程序的交流也比较随便和自由，这对提高系统内计算机整体应用水平起到了积极的作用。可以这样说，八十年代中期水利水电系统的袖珍计算机热，为系统内的计算机应用培养了人才，锻炼了队伍。

1.2发展阶段

八十年代后期至九十年代初期，随着计算机硬件和软件技术的发展，PC系列微机大量涌入中国市场，国内计算机处理汉字信息技术也进入了实用阶段，中国人应用计算机有了划时代的突破，水利水电工程地质的计算机应用也进入了形势大好的发展阶段。系统内一些领导比较重视的单位相继组建了工程地质专业的微机室或电算组，装备了一定数量的台式微机，部分地质师转而从事工程地质计算机应用工作，从此有了水利水电工程地质计算机应用的专业队伍。在此期间，工程地质专业计算机应用软件有了很大发展，绘制钻孔柱状图、地质剖面图、等值线图、节理统计图等地质图件亦可达到计算机出图的实用水平；数据库的应用方面，有了一些初步实践和应用规划；在工程地质数值计算方面，将当年在袖珍机上应用较为成熟的一些工程地质计算程序搬到了微机上，并继续开发了一些新的计算程序。总之，这些成果反映出工程地质的计算机应用逐渐进入了实用阶段。

1998年全国流域性的特大洪水，损失是惨重的。大洪水给人们以大警示，因而在汛后的很短时间内，国家投入了大量人力物力进行堤防工程建设。堤防工程建设的主要内容是对那些达不到防洪标准和汛期出现险情的堤防进行整险加固。堤防出险主要是堤基渗透破坏、江河水流冲刷产生崩岸、堤基软弱产生沉降变形破坏、堤身散浸或脱皮滑坡等；一些堤防的防洪标准不够，出现子堤挡水或漫堤溃堤等险情。1998年汛期的堤防工程，可谓是八方告急呼救，到处险象环生。所有出险问题中，与地质有直接关系且隐蔽性最强、危险性最大的是堤基的渗透破坏，牵动全国的九江溃口就是堤基渗透破坏引起的。针对这些情况，在进行工程设计时，采取的主要措施是提高堤防的防洪标准，对已出险的堤段进行必要的加固，例如对易崩岸部位进行抛石护坡，标准不够的进行加高加固，对堤身渗漏采取锥探灌浆，而对堤基的渗透破坏则除了采取加长加厚铺盖外，比较普遍的是对堤基采取垂直防渗措施。堤防工程建设与地质环境有着十分密切的关系，地质环境可以影响堤防建设，堤防工程也会反作用于地质环境，带来新的环境地质问题。

1堤防工程与地质环境的关系

堤防工程是为了抵御洪、潮水给人类正常活动以及生存环境带来的自然灾害而修建的水利防护工程的总称。堤防工程的主体是众所周知的各类挡水堤、墙，而堤上的各类闸、涵、洞、管等穿堤建筑物以及堤防维护、抢险所需的交通和通讯设施等等，则应归为堤防工程的附属工程或附属建筑物。

1.1堤防工程的特点

(1)线路长，分布范围广。据统计，我国已建堤防总长20余万公里，尚有若干堤防工程正在规划和建设之中，主要分布在各大江大河的干、支流上和各湖泊周围及沿海一带。

(2)堤防工程的主体主要是线性水工建筑物，其它附属建筑物则另当别论。

1工程地质勘查中的水文地质评价

任何一项工程地质勘察工作都需要对水文地质的勘察结果进行评估，可是，在长期的工作过程中，我们都没有重视地下水对岩土层的不良作用，并且在评价时也没有考虑施工现场地下水活动会带来的各种影响。如果继续沿袭这样的工作方式，就可能对建筑工程的稳定性产生极大的威胁，导致许多施工工程问题的产生，可能威胁使用者的人身安全。所以，我们在深入的分析探究了这些问题后，对评价工作的重点进行了调整和更新。主要有下列几个方面：第一，进行工程地质勘查工作时，水文地质勘查的评价过程中，传统的评价报告中往往会忽略地下水对岩土层的影响，同时也没有结合具体的施工现场地下水的特性。因此在这样的一种情况下，就会让地下水对建筑工程造成很大的危害，各种各样的施工质量问题就会出现，甚至会造成很大的安全事故。我们在总结了以往经验与教训之后，可以事先制定一套防护方案，以保证勘测工作的有效性。第二，要深入探究地下水的运动情况，并探究地下的岩土状况，并且要将与之有关的众多水文地质文件找出来作为借鉴，只有为工作奠实基础，才能得出最准确的结论。第三，要深入分析地下水可能对工程施工造成的不良影响，并针对岩土结构的差异分别进行讨论。

2岩土水理的性质

岩土由于受到地下水的影响，就可能出现各种各样的性质，这就是岩土的水理性质。我们在进行工程地质勘察工作时，一定要将岩土水理性质的勘察作为关键工作，这样才能掌握最真实的岩土地质状况。

2.1地下水的储存形式

我们平时生产、生活中所使用的地下水，都是以三种状态储存在岩土层中的，也就是重力水、结合水和毛细管水。地下水之所以能以这种状态储存在岩土深处，其实就是因为地下水有着赋存的特征。

现有的地理信息系统(GIS)都主要表达二维的地表地物的图形和属性信息，要扩展到真三维包含地下地质结构的地质信息系统还有差距。一个大型地质工程项目从可行性研究阶段、初步设计阶段到详细设计阶段，乃至到工程施工与运行阶段，往往积累了大量的地质资料，用三维模型图形图像来表达和解释如此庞大的资料，比光靠数据库和图表图纸等传统手段来得有效的多。建立工程地质体的三维模型，处理岩层界面与结构面组合关系，逼真反映地下主要地质结构全貌，将为工程地质工作者分析研究工程地质现象和发现掌握岩土体结构规律，提供一种崭新的研究手段和研究方法。

国外三维地质建模和可视化研究发展较快。加拿大阿波罗科技集团公司推出的三维建模与分析软件MicroLYNX，通过对离散点采样、钻探采样和探槽采样等空间数据的处理，产生剖面、块和面等模型，确定矿藏分布和等级变化并计算矿藏储量。加拿大GemcomSoftwareInternationalInc.公司开发的Gemcom软件通过钻孔、点、多边形等数据，利用实用的图形编辑和生成工具，显示钻孔孔位分布，运用不规则三角网建立表面和实体模型，运用多义线圈闭岩层和矿体边界进行储量和品位分析，提供了交互操作功能并允许用户根据自己的经验和专家知识勾画地质模型，实现任意剖面切割任意角度观察和实体与实体或实体与表面的交切与布尔运算等。国外软件主要是瞄准采矿工程，能够较好地满足采矿工程活动中的矿产资源勘探和评价、地下矿井和露天矿坑设计和规划、矿产资源管理和采矿生产管理等需求。美国Kinetix公司开发的3DStudioMAX，Alias/Wavefront公司开发的Maya和微软公司开发的Softimage等大众化的三维建模软件，在构建工业和建筑模型与动画制作方面有其独到之处，但交互查询的功能较弱，与工程勘测数据库结合并应用于工程地质三维建模方面还有较大距离。

张菊明等对风化带分布、多层地层等地质信息的可视化和断层错断岩层的表达和显示的算法[1,2]进行了较为深入的研究，为工程地质三维可视化软件的开发准备了数学基础，并借助AutoCAD平台实现了复杂三维地质图形的显示。国内的灵图VRMap地理信息系统软件有较强的地形模拟和地表地物的查询功能，但不是真三维的地质建模工具。北京东方泰坦科技有限公司开发TITAN三维建模软件，基于框架建模的思想，利用平行或基本平行的剖面数据，建立起三维空间复杂形状物体的真三维实体模型，但目前只是初步的三维建模与图形处理的引擎，在面向具体专业时，需要添加或扩充专业模块，比如工程地质专业模块等。

纵观国内外几种软件的研究与开发现状，它们为工程地质三维建模与可视化打下了很好的技术基础，提供了很宝贵的开发经验。但是，对于工程地质专业的地质体建模与可视化分析的针对性不强，不能够很好地满足工程地质生产与研究的专业功能需要。因此本文将从分析工程地质的三维建模和可视化的关键技术问题入手，简单描述作者在工程地质三维建模和可视化方面的初步开发研究成果。

2关键技术问题分析2.1离散数据的插值与拟合

工程地质复杂地质体中的各种地质信息，包括地表地形、地下水位、地层界面、断层、节理、风化带分布、侵入体及各种地球物理、地球化学、岩土体的物理力学参数或数据的等值面(线)等，都可以看作是三维空间中的函数，它们的拟合函数要根据实际勘测数据建立，实测数据越丰富，越能够真实描绘出这些信息的空间分布规律。地表地形测量数据、地下水位埋深测量信息等的单值曲面图形生成可归结为双自变量离散数据的插值和拟合，多值曲面如倒转褶皱和空间等值面等，则应采用多参变量插值等其他一些较复杂的方法。空间曲面插值函数有以下构造方法，如与距离成反比的加权方法(Shepard方法)，径向基函数插值法(Multiquadric方法)[3]，平面弹性理论插值法[1,2]等，它们同样适用于单个连续地层界面、地球物理勘探数据、地球化学勘探数据以及岩土体物理力学参数在地质体空间的分布。