工程地质学基础(唐辉明)(第2版)

《工程地质学基础》(第2版)传承中国地质大学（武汉）70年工程地质学教育教学体系，聚焦基础知识、基本理论和基本方法，融合工程地质学科最新发展，同时介绍高新技术在工程地质中的应用。 本教材以工程动力地质学为重点，系统全面地介绍工程地质学的基本理论、方法和技术。全书共分三篇十五章。第一篇为工程地质学基本理论，包括工程地质条件成因演化论、区域稳定性理论和岩体结构控制论。第二篇为工程地质问题研究，包括活断层与地震、斜坡工程、地下工程、岩溶、泥石流、地面沉降和渗透变形等。第三篇为工程地质技术与方法，包括工程地质模拟与评价、工程地质勘察、工程地质测试与试验、工程地质监测与预测和工程地质信息技术等。 本教材配套重难点讲解视频，可扫描二维码在线学习。 本教材体系完整，深入浅出，可作为高等学校地质工程、土木工程、环境工程、建筑工程等专业的教材，亦可作为从事相关专业科技人员的参考用书。

唐辉明，中国地质大学，党委副书记，教授、博士生导师，国*家级教学名师，973项目（国家重点基础研究发展计划）首席科学家，楚天学者特聘教授，俄罗斯自然科学院外籍院士。“英国帝国理工学院客座研究员，地质工程国家重点学科211建设执行负责人，地质工程科研创新团队负责人。

绪论 1 0.1 工程地质学的研究对象与任务 1 0.1.1 工程建筑对地质环境的作用 1 0.1.2 工程地质条件 2 0.1.3 工程地质问题 3 0.2 工程地质学的研究内容 4 0.3 工程地质学的研究方法及其与其它学科的关系 4 0.3.1 研究方法 4 0.3.2 工程地质学与其它学科的关系 6 0.4 工程地质学的发展与成就 6 0.4.1 工程地质学的发展 6 0.4.2 我国工程地质学的成就 9 0.5 中国工程地质杰出代表人物 10 0.6 本课程主要内容 12 思考题 12 参考文献 13 第一篇 工程地质学基本理论 第1章 工程地质条件成因演化论 16 1.1 概述 16 1.2 工程地质条件形成的控制因素 16 1.2.1 大地构造 17 1.2.2 自然地理 19 1.3 中国工程地质条件分区分带的规律性 20 1.3.1 中国大地构造环境 20 1.3.2 中国自然地理环境 22 1.4 中国工程地质条件的组合类型及其独特性 25 1.5 工程地质条件成因演化论 28 思考题 28 参考文献 28 第2章 区域稳定性理论 29 2.1 概述 29 2.2 区域稳定性基本理论 29 2.2.1 区域地壳稳定性分析原理 30 2.2.2 区域稳定性分级与分区理论 30 2.3 区域稳定性研究基本内容 31 2.3.1 区域地壳结构与组成研究 31 2.3.2 区域新构造运动与应力场研究 31 2.3.3 区域断裂现今活动性研究 31 2.3.4 区域地震活动与火山活动研究 31 2.3.5 区域重大地质灾害研究 31 2.3.6 区域稳定性评价理论与技术方法研究 32 2.4 中国区域构造挽近期活动性概述 32 2.4.1 中国构造地貌基本特征 32 2.4.2 中国挽近期主要活动断裂带 32 2.4.3 中国挽近期气候、环境的变迁 33 2.4.4 中国挽近期以来岩浆活动和地热活动 33 2.4.5 中国的地震活动与挽近构造应力场特征 34 2.4.6 中国挽近期构造活动分区概述 34 2.5 区域稳定性分区与评价 36 2.5.1 区域稳定性分级原则 36 2.5.2 区域稳定性分区 36 2.5.3 区域稳定性评价因素及指标 37 2.5.4 区域地壳稳定性评价指标 38 2.5.5 区域稳定性评价方法 41 思考题 43 参考文献 43 第3章 岩体结构控制论 45 3.1 概述 45 3.2 岩体结构的物质基础 45 3.2.1 岩石的成分与结构 46 3.2.2 岩石的成岩环境与岩相变化 46 3.2.3 岩石的成层条件及厚度变化 46 3.2.4 岩石组合特征及其划分依据 46 3.2.5 岩石的物理力学性质 47 3.3 岩体结构 47 3.3.1 结构面的类型及特征 47 3.3.2 岩体结构基本类型和特征 49 3.4 岩体结构的力学效应 52 3.4.1 岩体变形机制 52 3.4.2 岩体破坏机制 52 3.4.3 岩体力学性质与力学介质 53 3.4.4 岩体赋存环境因素及结构的力学效应 53 思考题 54 参考文献 55 第二篇 工程地质问题研究 第4章 活断层与地震 58 4.1 概述 58 4.2 活断层 58 4.2.1 活断层的概念及研究意义 59 4.2.2 活断层的基本特征 60 4.2.3 活断层参数的研究 61 4.2.4 活断层的鉴别 63 4.2.5 活断层工程地质评价 64 4.3 地震 66 4.3.1 地震地质及地震波基础 66 4.3.2 地震的震级及地震烈度 72 4.3.3 地震效应 75 4.3.4 地震的工程地质评价 80 4.4 水库诱发地震 86 4.4.1 水库诱发地震的基本特征 86 4.4.2 水库诱发地震的工程地质研究 87 思考题 88 参考文献 88 第5章 斜坡工程 90 5.1 概述 90 5.2 斜坡中的应力分布特征 91 5.2.1 斜坡中应力状态的变化 91 5.2.2 影响斜坡应力分布的因素 92 5.3 斜坡浅表生改造现象 93 5.3.1 斜坡浅表生结构面发育特点 93 5.3.2 斜坡浅表生改造带应力场特征 95 5.4 斜坡变形破坏基本类型 96 5.4.1 斜坡变形 96 5.4.2 斜坡破坏 98 5.4.3 崩塌 99 5.4.4 滑坡 103 5.5 斜坡稳定性影响因素 111 5.5.1 岩土类型与性质 111 5.5.2 岩体结构和地质构造 112 5.5.3 地表水和地下水 112 5.5.4 地震 116 5.5.5 人类活动 116 5.6 斜坡稳定性评价 116 5.6.1 定性评价 116 5.6.2 定量评价 120 5.6.3 斜坡变形破坏的预测预报 122 5.7 斜坡地质灾害防治 125 5.7.1 防治原则 125 5.7.2 防治措施 125 思考题 131 参考文献 132 第6章 地下工程 134 6.1 概述 134 6.2 地下开挖引起的围岩应力重分布 134 6.2.1 弹性围岩重分布应力 135 6.2.2 塑性围岩重分布应力 137 6.3 围岩的变形与破坏 138 6.3.1 脆性围岩的变形破坏 139 6.3.2 塑性围岩的变形破坏 141 6.4 地下建筑围岩稳定性评价 142 6.4.1 影响围岩稳定性的因素 142 6.4.2 围岩稳定性的定量评价 142 6.5 地下工程地质超前预报 144 6.5.1 地质超前预报分类 144 6.5.2 地质超前预报的内容 145 6.5.3 地质超前预报常用方法 146 思考题 148 参考文献 148 第7章 岩溶 150 7.1 概述 150 7.2 岩溶发育机理 151 7.2.1 碳酸盐岩的溶蚀机理 151 7.2.2 影响岩溶发育的因素 155 7.3 岩溶地基稳定性评价 163 7.3.1 岩溶地(坝)基变形破坏的主要形式 163 7.3.2 土洞及地表塌陷的成因 164 7.3.3 岩溶地基稳定性定性评价 165 7.3.4 岩溶地基稳定性定量评价 166 7.3.5 岩溶地(坝)基的处理措施 169 7.4 岩溶渗漏问题评价 170 7.4.1 渗漏的形式 170 7.4.2 影响渗漏的因素 170 7.4.3 岩溶区选择库坝位置时应注意的问题 174 7.4.4 岩溶渗漏的防治措施 175 7.5 岩溶地面塌陷 177 7.5.1 概述 177 7.5.2 岩溶地面塌陷的形成条件 180 7.5.3 岩溶地面塌陷监测与预测 181 思考题 183 参考文献 183 第8章 泥石流 185 8.1 概述 185 8.2 泥石流形成条件与分布 187 8.2.1 泥石流形成条件 187 8.2.2 泥石流分布 189 8.3 泥石流的基本特征 190 8.3.1 泥石流的密度 190 8.3.2 泥石流的结构 190 8.3.3 泥石流的流态 191 8.3.4 泥石流的直进性 192 8.3.5 泥石流的脉动性 192 8.4 泥石流的分类 193 8.4.1 按泥石流流域形态分类 193 8.4.2 按泥石流的物质组成分类 193 8.4.3 按泥石流体性质分类 194 8.5 泥石流的地貌作用过程 194 8.5.1 泥石流的侵蚀地貌 194 8.5.2 泥石流的堆积地貌 195 8.5.3 泥石流的侵蚀-堆积地貌 196 8.6 泥石流危险度区划 198 8.7 泥石流防治 200 8.7.1 泥石流的治理措施 200 8.7.2 泥石流的预防措施 202 思考题 204 参考文献 204 第9章 地面沉降 206 9.1 概述 206 9.2 地面沉降的诱发因素及地质环境 206 9.2.1 地面沉降的诱发因素 207 9.2.2 地面沉降的地质环境 209 9.3 承压水位下降引起的地面沉降机制分析 211 9.3.1 机制分析 211 9.3.2 黏性土层的变形机理 214 9.3.3 黏性土层固结历史 214 9.3.4 黏性土的固结状态 215 9.4 地面沉降的预测 217 9.4.1 预测所需要资料与预测成果 217 9.4.2 地面沉降的预测方法 217 9.4.3 地面沉降预测实例 219 9.4.4 地面沉降的测量系统 220 9.4.5 地面沉降的测量方法 221 9.5 地面沉降的控制与治理 223 9.5.1 已经产生地面沉降的地区 223 9.5.2 可能发生地面沉降的地区 223 思考题 224 参考文献 224 第10章 渗透变形 225 10.1 概述 225 10.2 渗透变形的条件和机理 227 10.2.1 渗透变形产生的必要条件 227 10.2.2 渗透变形产生的充分条件和机理 227 10.3 渗透变形的类型及判别 230 10.3.1 渗透变形的类型 230 10.3.2 渗透变形类型的判别 232 10.4 临界水力坡度的确定 234 10.4.1 公式计算法 234 10.4.2 试验法实测临界水力坡度 235 10.4.3 据土的颗粒组成和透水性确定临界水力坡度 237 10.5 实际水力坡度的预测 237 10.5.1 理论公式法 238 10.5.2 统计分析法 239 10.5.3 数值模拟法 240 10.6 坝基渗透稳定性评价 241 10.7 渗透变形防治 242 10.7.1 防渗截流工程 243 10.7.2 排水减压和反滤盖重工程 245 思考题 247 参考文献 247 第三篇 工程地质技术与方法 第11章 工程地质模拟与评价 250 11.1 概述 250 11.2 工程地质模型与模拟 250 11.2.1 工程地质模型 250 11.2.2 工程地质模拟的工作步骤 251 11.3 工程地质评价 252 11.3.1 评价的基本原则 252 11.3.2 评价的对象 252 11.3.3 评价的内容 252 11.3.4 评价结果 253 11.4 工程地质评价基本方法 253 11.4.1 分区分类分级类比法 253 11.4.2 标准对比法 254 11.4.3 图解分析法 254 11.4.4 数值计算法 255 11.5 工程地质数值模拟与物理模拟 255 11.5.1 工程地质数值模拟的主要方法 255 11.5.2 工程地质物理模拟的设计 256 11.5.3 工程地质模拟的应用 258 思考题 259 参考文献 259 第12章 工程地质勘察 261 12.1 概述 261 12.2 工程地质勘察基本技术要求 261 12.2.1 工程地质勘察的分级 261 12.2.2 工程地质勘察阶段 263 12.2.3 工程地质勘察任务设计 263 12.3 工程地质测绘 264 12.3.1 工程地质测绘内容 264 12.3.2 工程地质测绘范围、比例尺和精度 266 12.4 工程地质勘探与取样 267 12.4.1 工程地质勘探 267 12.4.2 勘探布置的一般原则 273 12.4.3 岩土试样采取 274 12.5 工程地质勘察成果整理 276 12.5.1 岩土参数的分析和选定 276 12.5.2 工程地质勘察报告 276 思考题 278 参考文献 278 第13章 工程地质测试与试验 279 13.1 概述 279 13.2 地应力测试 280 13.2.1 应力解除法 280 13.2.2 水压致裂法 282 13.3 岩土体物理力学性质测试 284 13.3.1 土体载荷试验 284 13.3.2 静力触探试验 286 13.3.3 动力触探试验 287 13.3.4 旁压试验 290 13.3.5 十字板剪切试验 292 13.3.6 岩体变形试验 294 13.3.7 岩体强度试验 296 13.3.8 岩体声波测试 299 13.4 地下水测试 301 13.4.1 抽水试验 301 13.4.2 钻孔注水试验 303 13.4.3 渗水试验 304 思考题 304 参考文献 305 第14章 工程地质监测与预测 306 14.1 概述 306 14.2 工程地质监测技术 307 14.2.1 监测主要内容及技术 307 14.2.2 监测方法 312 14.2.3 空天地一体化监测技术 313 14.3 工程地质监测系统设计 314 14.3.1 监测系统设计原则 314 14.3.2 监测系统的主要设计方法 315 14.4 滑坡工程地质监测案例 316 14.4.1 黄土坡滑坡基本特征 316 14.4.2 监测系统目标 316 14.4.3 监测系统构成 317 14.4.4 监测内容 319 14.4.5 监测成果分析 320 14.5 工程地质预测 321 14.5.1 力学分析法 322 14.5.2 数理统计分析法 322 14.5.3 非线性预测法 323 14.5.4 经验判断法 324 思考题 324 参考文献 324 第15章 工程地质信息技术 326 15.1 概述 326 15.2 地理信息系统技术 327 15.2.1 地理信息系统简介 327 15.2.2 工程地质数据的特点 328 15.2.3 地理信息系统的开发工具 328 15.2.4 地理信息系统在工程地质中的应用 329 15.2.5 工程地质GIS的开发 331 15.3 遥感技术 336 15.3.1 遥感解译原理与标志 336 15.3.2 工程地质遥感解译内容 336 15.3.3 工程地质遥感工作的程序 340 15.3.4 遥感技术在工程地质工作中的应用 340 15.4 大数据与人工智能技术 343 15.4.1 大数据与人工智能概述 343 15.4.2 多源信息融合与数据挖掘 346 15.4.3 大数据人工智能技术在工程地质领域的应用 347 思考题 349 参考文献 349