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书名：工程地质学
定价：99.0
ISBN：9787030509420
作者：施斌
版次：1
出版时间：2017-09
内容提要：
全书共15章，系统介绍了土的组成、成因类型、组织结构、岩土体的物理力学性质和工程性质、土的工程地质分类、工程动力地质作用、区域稳定性、水的工程地质作用、边坡工程、地下工程、地基工程、工程地质勘察和工程地质灾害监测与预测等内容，较全面地反映了我国工程地质学的*新研究进展。书中赋予了南京大学工程地质研究的特色。工程岩土学方面新增了水-土-盐和水-土-气相互作用机理分析；土体结构方面新增了层次性划分与分析；边坡稳定性和区域稳定性研究方面体现了优势面控制作用，介绍了优势面理论；在岩溶发育机理研究方面引入了压性构造控制作用的新理念；在工程地质灾害监测与预测方面，介绍了分布式监测技术研究方面的*新进展。
目录：
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 工程地质学及其任务 1
1.2 工程地质学的发展历史 3
1.3 工程地质学的学科地位 6
1.4 我国工程地质学的机遇与挑战 10
1.5 工程地质学中的科学问题 12
1.6 工程地质学的发展趋势 13
思考题 14
第2章 土的物质组成 15
2.1 土的基本特征 15
2.2 土的成因与演化 18
2.3 土的粒度组成 23
2.4 土的矿物组成 29
2.5 土中的水 41
2.6 土中的气 58
思考题 67
第3章 土的工程性质 69
3.1 土的物理性质 69
3.2 土的水理性质 77
3.3 土的力学性质 91
思考题 126
第4章 土体工程地质研究 128
4.1 土体的基本特征及其形成因素 128
4.2 土体结构系统 132
4.3 土体结构系统各层次间的相互关系 142
4.4 土体结构系统层次分析 144
4.5 土体稳定性破坏的因素 146
4.6 土体工程地质研究方法 150
4.7 主要土体类型的基本特征 152
思考题 158
第5章 土的工程地质分类 159
5.1 土的工程地质分类的基本类型及应用 159
5.2 土的工程地质分类标准 160
5.3 我国土的工程分类 163
5.4 特殊土工程性质 167
思考题 185
第6章 岩石的工程性质 186
6.1 岩石基本类型及矿物组成 186
6.2 岩石的物理性质 188
6.3 岩石的变形及强度特征 192
6.4 岩石的强度理论 205
6.5 岩石的流变特性 208
6.6 岩石的工程分类 211
思考题 214
第7章 岩体工程地质研究 215
7.1 结构面的概念和分类 215
7.2 结构面力学性质 218
7.3 岩体结构控制论 224
7.4 岩体工程分类及岩体质量评价 229
7.5 岩体地质强度 236
7.6 特殊岩体工程性质 238
思考题 241
第8章 工程动力地质作用研究导论 242
8.1 自然地质作用 242
8.2 工程地质作用及其方式 247
8.3 工程地质作用的基本特征 251
8.4 工程动力地质作用及其分类 252
8.5 工程动力地质作用研究的基本思路和内容 253
8.6 工程动力地质作用研究的基本原则 254
8.7 工程动力地质作用的研究方法 258
思考题 260
第9章 区域稳定性工程地质研究 261
9.1 区域稳定性的基本概念 261
9.2 区域稳定性分析原理与方法 263
9.3 活断层的工程地质研究 264
9.4 地震作用工程地质研究 273
9.5 地应力工程地质研究 281
9.6 中国区域稳定性工程地质分区 287
思考题 294
第10章 水的工程地质作用 295
10.1 河流作用的工程地质研究 295
10.2 海洋作用的工程地质研究 307
10.3 泥石流 320
10.4 岩溶的工程地质研究 324
10.5 地下水的工程地质作用 339
思考题 348
第11章 边坡工程地质研究 350
11.1 基本概念 350
11.2 边坡稳定性优势面分析方法 352
11.3 边坡稳定性评价方法 354
11.4 边坡稳定性数值分析 372
11.5 滑坡物理地质作用 378
11.6 边坡防护 387
思考题 391
第12章 地基工程地质研究 392
12.1 地基稳定性问题与研究内容 392
12.2 地基的强度和变形特性 394
12.3 特殊性土及岩质地基的工程地质问题与评价 405
12.4 地基的抗震特性研究 414
12.5 地基的处理方法 419
思考题 422
第13章 地下工程的工程地质问题 423
13.1 地下工程围岩应力计算 423
13.2 围岩的变形与破坏类型 427
13.3 影响围岩稳定的因素和稳定性评价 430
13.4 地下工程建设过程中的工程地质问题 434
思考题 446
第14章 工程地质勘察 448
14.1 工程地质勘察的基本任务与原则 448
14.2 工程地质测绘 453
14.3 工程钻探 459
14.4 工程坑探 464
14.5 工程物探类型及原理 466
14.6 工程地质勘探的布置 473
14.7 工程地质原位试验与测试 476
14.8 工程地质图和工程地质勘察报告 491
14.9 房屋建筑和构筑物工程地质勘察 493
14.10 岩溶工程地质勘测 498
14.11 铁路、公路工程地质勘察 499
14.12 水电建设的工程地质勘测 506
思考题 508
第15章 工程地质灾害监测与环境评价 509
15.1 工程地质灾害监测的目的 510
15.2 工程地质灾害监测设计的基本原则 511
15.3 工程地质灾害监测的内容与方法 512
15.4 工程地质灾害的预测与防治 529
15.5 工程地质环境评价 536
思考题 539
参考文献 541
词条 548
在线试读：
第1章 绪论
1.1 工程地质学及其任务
工程地质学是研究与各类工程建设有关的地质问题的科学，是地质学的一个分支。现代工程地质学有三层含义：①研究与工程建设有关的工程地质条件适宜性问题，保证工程建筑安全施工和运行，这是传统工程地质学研究的主要内容；②研究工程建设对地质环境的影响，保证地质环境不会因工程的兴建而恶化，即确保工程运行的可持续性，这是现代工程地质学在传统工程地质学上的延伸；③属于地质学的范畴，但有别于纯基础地质研究，而是地质学的应用和地质学与其他学科高度融合的研究。
在工程地质学中，工程地质条件是研究的主要对象。工程地质条件是工程建筑地区地质环境全部要素的总和，主要包括以下7个方面。
（1）岩土类型及其工程地质性质。岩体类型可分为火成岩、沉积岩、变质岩及它们的亚类；土体从成因上可分为残积土、冲积土、洪积土、坡积土等，从性质上可分为膨胀土、软土、冻土等。它们的工程地质性质取决于它们的成因、物质组成、年代、产状、岩性、成岩和变质作用等。岩土体是工程地质条件形成的物质基础，它们的工程地质性质好坏在一定程度上决定了工程地质条件的优劣。坚硬完整的岩石，如花岗岩和片麻岩等，强度高，工程性质好；而页岩和黏土岩等遇水容易膨胀崩解，软弱易变，工程性质就差。又如膨胀土和软土的工程性质迥异，它们的工程性质差异就很大。因此，岩土类型及其工程地质性质不同，相应地，工程地质条件就存在差异。
（2）地质结构和构造。包含了地质构造、岩体结构、土体结构等，它们对工程地质条件的好坏常常有控制意义的作用。地质构造决定了一个地区的构造格架和地貌特征，是评价区域工程地质条件优劣的主要要素，其中，活断层对区域地质的稳定性影响*大。岩土体结构常常是决定工程场地稳定性的决定因素，特别是岩体结构，它对岩体边坡的稳定性起到控制作用。
（3）天然地应力。在漫长的地质作用过程中，产生了大量地应力，并通过各种方式，如地震等，释放出来，其中一部分地应力在地质体中积累保存了下来。随着地壳运动，一个地区的地应力场也在不断发生变化，当积累的地应力超过了地质体的强度时，就会爆发释放出来，形成地震等灾害。在大型水利枢纽开挖和深部矿山开采过程中，常常发生的岩爆灾害就是因为天然地应力的突然释放所致。
（4）地下水。它是决定工程地质条件优劣的重要因素。因为地质体中地下水的赋存状况直接影响到岩土体的工程性质，对工程建筑的质量和安全产生影响。如土体中含水率越高，强度就越低，容许承载力也就降低；降雨过程中，由于边坡中岩土体因地下水浸泡强度降低，而容易发生滑坡等。
（5）地貌条件。它是工程地质条件的一个重要组成部分。地貌是工程地质条件的外在表现，它的高低起伏、曲折平直直接影响到工程的选址和布置，影响到边坡的稳定性。地形地貌也是工程地质分区的主要依据之一。
（6）地质作用和现象。它是指对建筑物有影响的自然地质作用与现象，综合反映了上地壳当代地质作用的过程，亦即反映了上地壳的动力学特征。地壳表层经常受到内外动力的地质作用，对建筑物的安全造成很大威胁，所造成的破坏往往是大规模的，甚至是区域性的，如地震常对一个地区的工程基础设施造成破坏。
（7）天然建筑物材料。它是指供建筑物用的土料和石料。一些基础工程的建设，如大坝、道路、堤防等需要大量的土料和石料，如果当地的工程地质条件赋存这些建筑用料，就地取材，就会节约大量资金。因此，一个地区天然建筑材料的有无，往往成为选择工程场址和决定工程结构类型的重要因素。
工程地质条件是在漫长的地质历史时期中内外动力地质作用的产物，它的形成受地壳运动、大地构造、地形地势、气候、水文、植被等自然因素的控制，但同时也要看到，随着人类活动的强度和规模不断增大，人类活动作为一种强大的人为作用力，对工程地质条件的作用也越来越深刻，不能忽视。由自然因素引起的，但受人类活动改造过的，以及在人类活动影响下所产生的现代地质作用和现象称为“工程地质作用和现象”。与自然地质作用相比，工程地质作用具有发育强度大、分布面积小等特点。典型的实例是建筑物地基的压密、水库边岸再造、高速公路路堑滑坡等。因此，在开展工程地质条件评价时，除了要掌握自然因素在工程地质条件形成中的作用，还应必须了解近代人类活动对工程地质条件的影响。
在研究工程地质作用和现象时，必须对工程建筑与工程地质条件间相互作用、相互制约而引起的，对建筑物的顺利施工和正常运行或对周围环境可能产生影响的地质问题进行深入分析，这类地质问题也称为工程地质问题，如工业民用建筑中的地基沉降问题，地下工程中的围岩稳定性问题，道路工程中的边坡稳定性问题，水利工程中的水库淤积和诱发地震问题等。由于在人类发展的不同历史时期，工程类型、规模和对工程建设质量的要求不同，因此出现的工程地质问题也是不一样的。显然，解决好这些工程地质问题是工程地质学的主要任务，它也不是一成不变的。
工程地质学的基本任务是，为工程建设提供工程规划、设计、施工所需的地质资料，解决工程上所遇到的各种地质问题，同时，还要论证地质条件（环境）发生的变化，提出相应的合理利用地质环境的措施，确保建筑物的安全可靠、经济合理、运行正常。
具体来说，现阶段工程地质学的主要任务包括：①研究人类活动对地质环境的影响及其地质灾害效应；②采用力学、数值模拟和系统理论与方法等，对地质条件与工程建筑相互作用的空间、时间、强度作出评价和预测；③评价工程地质条件，掌握地质环境中的物质运移规律，论证在现有工程地质条件下，建筑工程兴建和营运的技术可能性、实施安全性和经济合理性；④对工程地质环境进行评价，提出防治地质灾害与保护地质环境的措施；⑤加强研发工程地质勘察和地质灾害监测的技术和方法，为新问题、新现象的解决提供工具和手段；⑥进行工程地质分区和专门分类，为基础工程科学布局和地质环境合理利用与保护提供科学依据。
工程地质学在国民经济建设中的作用十分重要。工程地质工作做得好，工程设计和施工就顺利，工程建筑的安全营运就有保证，工程地质灾害就能预防，地质环境得到保护。我国政府规定：没有工程地质勘察，不能设计，不能施工。工程地质工作在建设事业中的重要地位是充分肯定的。
历史的经验证明，工程建设不怕地质条件复杂，怕的是复杂的地质条件没有被认识。有时问题虽小，但由于没有被发现，却为工程留下了隐患，给施工带来麻烦或是需要修改设计；有的在工程使用期中造成事故，甚至酿成灾害。1959年法国马尔巴塞拱坝溃决和1963年意大利瓦扬水库大滑坡失事的教训是十分深刻的。马尔巴塞坝为拱坝，坝高66.5m，修筑在构造破碎、裂隙发育的石炭—二叠纪的坚硬岩石和流纹岩上，渗透场压力促使左岸岩体产生一系列剪切位移，*后导致大坝破坏失事。1959年12月2日，拱坝溃决，25×108m3的库水一泻而空，造成500余人死亡和失踪，财产损失达300亿法郎。位于瓦扬水库的瓦扬河谷边坡于1960年就开始形变，至1963年10月9日，24×108m3的滑体骤然下滑，拥塞水库，掀起70m厚的水体，超过265m高的瓦扬拱坝，倾泻而下，毁掉了4个村庄，死亡2400多人，酿成了罕见的灾难性事故。
我国在一些城市迁移和各类工程项目中，因工程地质工作缺失或做得不够，导致的地质灾害和各类工程事故也是触目惊心的。如20世纪70年代，因兴建丹江口水库，流域中的一些城镇就地从一级阶地搬迁到二级阶地，因没有做相应的工程地质工作，对二级阶地的膨胀土工程性质认识不足，几年后，搬迁的新城房屋发生开裂破坏，整座城镇几近报废。
这些灾难说明，如果不重视工程地质工作，对工程地质条件没有搞清楚，不仅造成人力、物力和时间上的损失，而且还可能造成重大的灾难性事故。因此，必须充分认识工程地质学在基础工程建设中的重要作用。
1.2 工程地质学的发展历史
翻开张咸恭、王思敬、张倬元等2000年撰写的《中国工程地质学》，回顾工程地质学发展史，可以清楚地获知，工程地质学是一门应用地质学，它的形成和发展根植于人类工程的伟大实践。
在人类历史进程中，人们很早就利用地形来选择栖息地，选择便于交通的河岸建造城市。特别是19世纪中叶以后，随着西方第二次工业革命的到来，铁路和城市地铁等基础工程得到大规模的兴建，工程的选线、规划和施工等必须要在掌握当地地质情况的基础上才能进行，不然几乎无从下手。于是，一批地质学家被聘请开展地质调查工作，为工程设计提供地质图件和资料，地质学的知识在工程建设中得到不断应用。经过了半个多世纪的工程实践，工程地质的一些概念渐渐形成，研究成果不断积累。1880年，英国地质学家W. H. Penning发表了以《工程地质学》为名的著作；1914年Ries和Watson撰写了美国第*本工程地质教材；但系统阐述工程地质学的经典著作是1929年K. V. 太沙基教授等撰写的《工程地质学》教材（德文版，Springer出版社）和1937年苏联工程地质学派创始人Ф. П. 萨瓦连斯基发表的《工程地质学》专著。这两部书的问世，对推动各国的工程地质学的发展起了很大的作用，也确立了工程地质学的学科地位。1928年美国加利福尼亚州的圣弗兰西斯大坝失事、1959年法国马尔巴塞拱坝溃决和1963年意大利瓦扬水库大滑坡的发生震惊了世界，使人们清醒地认识到工程地质学的重要性，需要不断加强和发展。1964年，在印度新德里召开的第22届国际地质大会上，一些地质学家筹建成立了国际工程地质协会（IAEG），到1970年，有9个会员国，约400名会员。2015年IAEG已拥有57个会员国，3800余名会员，有36个专业委员会从事工程地质的专题研究，并主办了国际学术期刊Bulletin of International Association of Engineering Geology and the Environment。我国王思敬院士曾担任IAEG协会主席。IAEG是一个十分活跃的国际组织，为推动工程地质学的发展和国际合作与交流发挥了重要作用。
我国工程地质学主要是1949年新中国成立以来发展起来的。然而，中华民族五千多年亘古灿烂的文明史中，工程地质的相关知识已自觉和不自觉地在各类工程建设中得到应用和发展。都江堰、灵渠、长城和大运河为举世闻名的我国古代四大工程，它们凝聚着中华民族的智慧，同时也体现了我国工程地质方面的知识和经验。公元前250年修建的四川都江堰分水灌溉工程，巧妙地利用当地的地形，按照河流侵蚀堆积的规律，制定“深淘滩、低作堰”的治理法则，又针对岩体结构特征，开凿出了宝瓶口输水渠段，引岷江水灌溉川西平原，造福人民。公元前200多年在广西兴安县修建了灵渠，沟通了湘江和漓江，是连接长江和珠江的跨流域工程，2000多年以来航运不断，这一工程在地质地貌的利用方面是符合工程地质原理的。伟大的长城选择了山脊分水岭作为位址，利用了坚硬岩石作为地基，既雄伟又稳固。大运河的选线，因地制宜，把江河湖泊和平原洼地连接起来，减少了挖方量，成为贯穿南北的大动脉。此外，许多古代桥梁、宫殿、庙宇、楼阁、院塔的修建，更是考虑到了地震、地下水、土体变形和不均匀沉降等问题，选定了良好的地基，进行了合适的加固处理，采用了各种坚固美观的石料，使这些建筑物坚实稳定，历千百年巍然屹立。
在我国，自觉地把地质学的知识应用于工程建设，首推丁文江先生。他于20世纪20年代进行过建筑材料的地质调查，其后，李学清先生等曾先后考查过长江三峡和四川龙溪河坝址。30年代，全国进行了甘新、滇缅、川滇以及宝天线等公路和铁路的地质调查，林文英先生总结发表了“公路地质学之初步研究”等成果，并于1940年与1942年先后成立了公路研究实验室与水利实验处土工室，使工程地质工作不仅局限于区域工程地质调查和评价，还可进行室内试验研究。40年代中后期，水利工程地质调查有所开展，进行了岷江、大渡河、黄河及其他江河的规划考察，并对广东滃江、台湾大甲溪电站做了工程地质调查。1946年美国水利工程学家萨凡奇来中国考察长江三峡水利工程，我国派侯德封等同往进行地质调查。1946年在南京地质调查所成立了工程地质研究室。与此同时，一些大学地质系为土木工程专业学生讲授工程地质学。我国很早期的一本“工程地质学”教材是孙鼐先生1946年撰写出版的，但内容上基本为普通地质学加上少量与工程有关的地质知识。当时，工程建筑规模小，数量少，工程地质事业还不兴旺，中国的工程地质学还处于萌芽阶段。
新中国成立后，随着社会和基础工程建设的发展，中国的工程地质事业得到了快速发展。特别是我国改革开放以来，工程地质学突飞猛进，在一系列伟大工程实践中，形成了具有中国特色的工程地质学，并在诸多方面跻身于世界先进行列。新中国成立初期，工程地质工作和学科的设置，主要引进和借鉴苏联的学科体系和经验。1952年，地质部成立了水文地质工程地质局，水利水电、铁道、建筑、冶金、机械等部门也相继设立了工程地质处或勘测队。当年成立的北京地质学院（现为中国地质大学（北京））和长春地质学院（现合并为吉林大学）均设有水文地质工程地质专业，南京大学地质系也设立了这一专业。1956年成都地质学院（现为成都理工大学）成立，加上同济大学、唐山铁道学院（现为西南交大），全国有六所高等学校设置了这一专业，此外，西安、宣化、南京等中等地质学校也设有此专业。同年，地质部设立了水文地质工程地质研究所，中国科学院地质研究所也设立了水文地质工程地质研究室，许多工程部门的科学研究院也相继设立了工程地质研究室或土工组。改革开放以后，又成立了西安和河北两个地质学院，有的水利水电学院、铁道学院、冶金学院、建工学院和一些大学地质系也都增设专业培养工程地质人才。加上研究生和留学生的培养，全国的工程地质队伍不断壮大，素质不断提高，初步估计现已达四万科技人员的规模。
生产、教学、科研3个方面互相结合，团结一致，推动着中国工程地质事业的发展。1979年由谷德振主持，在苏州召开了首届全国工程地质大会，成立了中国地质学会工程地质专业委员会，并建立了国家小组，参加了国际工程地质协会。1985年中国科学院地质研究所设立了工程地质力学开放研究实验室，此后，一些大学和科研机构也相继成立了相关的部级重点实验室。特别是2007年，经国家科技部批准，成都理工大学成立了“地质灾害防治与地质环境保护”国家重点实验室，使工程地质学科具有了国家*研究基地。
近半个世纪以来，我国的工程地质工作围绕着保证工程建设的安全和经济的根本目标，在认识和解决区域地壳稳定性、地表稳定性、工程岩土体稳定性和水文地质等基本问题的过程中，已经形成了与我国自然地质环境特点和国情相适应的、有特色的和实效性强的工程地质科学理论与方法。如在70年代，刘国昌先生结合中国实情，在中国区域工程地质的稳定性研究方面作出了重要贡献；谷德振先生创立的岩体结构控制论，形成了具有中国特色的工程地质力学理论体系。1982年南京大学罗国煜先生提出岩土工程优势面分析理论。这些理论和技术成就为各个时期各种规模的不同类型工程项目的建设，提供了重要科学依据。飞跨天堑的长江大桥、穿越复杂地质环境的成昆铁路、长江第*坝、攀西能源开发基地、深采矿山、地下空间开发、高楼大厦鳞次栉比的繁华都市、港湾及近海油气开采平台、核试验及航天工程等数以万计的工程项目的建成和良好的效益，都混聚着我国工程地质工作者的心血，充分显示了这一年轻学科的成熟和水平。我国工程地质学已经从地质学的工程应用发展成为地质学科与工程科学相结合的，有理论基础，又有实践目标的工程地质学科。
1.3 工程地质学的学科地位
工程地质学作为应用性极强的地质学分支，它的发展一方面与社会基础工程建设和地质环境利用与保护的需要密不可分；另一方面与其他自然学科和技术学科的发展息息相关。一百多年来，工程地质学经过不断实践、创新、吸收、分化、交叉和综合等过程，已经从地质学的工程应用发展成为地质学科与工程科学相结合的、既有理论基础又有实践目标的工程学科，已形成了一个包括有数个分科的完整学科体系。图1-1展示了工程地质学科的学科地位以及与其他学科的关系。
从图中可以看出，工程地质学科产生于地质学与各类工程的结合，它的母学科是地质学。传统工程地质学主要采用地质学的原理和方法，解决工程建设中出现的各种地质问题。地史学、岩石学、沉积学、构造地质学、第四纪地质学、动力地质学，以及一些地球物理和化学的技术和方法等都是工程地质学的地质学基础，几乎在所有的工程地质勘察和区域稳定性评价中均需要岩石学、沉积学和构造学的相关知识，以及岩石和土体特征的详细描述，这些研究是工程地质学评价和预测工程地质条件的基础。当然，工程地质学研究的详细资料也反过来丰富和发展了这些基础学科。
在地质学的分支学科中，水文地质学与工程地质学的关系尤为密切，这不仅因为它们曾在长时期里作为一个专业一起发展壮大的，而且因为地下水是评价工程地质条件和预测其变化的一个重要因素。各类地质灾害，如滑坡、泥石流、崩塌等的发生，绝大多数都与地下和地表水的动态分布、渗流和动力学特性等有关。兴建水库后地下水位上升导致库岸崩塌；抽取地下水常使地下水位降低而引起地面沉降。地下水位动态的变化和岩土层充水程度的改变常常会强烈地降低岩土体的强度，导致滑坡等灾害，同时也促进了风化、潜蚀和喀斯特等的发育。
然而，随着社会经济的发展，各类基础工程建设对工程地质条件的要求越来越苛刻，遇到的各种工程地质问题越来越复杂，人们对地质环境的保护意识也越来越高，因此，传统工程地质学仅仅运用地质学的知识已无法满足工程建设和环境保护的要求，工程地质学必须善于吸收相关学科的原理和方法，不断完善和丰富学科内涵，扩展学科外延，才能为工程建设保驾护航。现代工程地质学要求工程地质工作者，必须具有数、理、化和力学等扎实的理论基础，善于吸取新的理论与方法，如系统论、大数据理论等，善于应用飞速发展的高科技成果，如遥感遥测、互联网技术、分布式感测技术、高精度的地球物理方法等，解决现代工程建设中的各类工程地质问题。
定价：99.0
ISBN：9787030509420
作者：施斌
版次：1
出版时间：2017-09
内容提要：
全书共15章，系统介绍了土的组成、成因类型、组织结构、岩土体的物理力学性质和工程性质、土的工程地质分类、工程动力地质作用、区域稳定性、水的工程地质作用、边坡工程、地下工程、地基工程、工程地质勘察和工程地质灾害监测与预测等内容，较全面地反映了我国工程地质学的*新研究进展。书中赋予了南京大学工程地质研究的特色。工程岩土学方面新增了水-土-盐和水-土-气相互作用机理分析；土体结构方面新增了层次性划分与分析；边坡稳定性和区域稳定性研究方面体现了优势面控制作用，介绍了优势面理论；在岩溶发育机理研究方面引入了压性构造控制作用的新理念；在工程地质灾害监测与预测方面，介绍了分布式监测技术研究方面的*新进展。
目录：
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 工程地质学及其任务 1
1.2 工程地质学的发展历史 3
1.3 工程地质学的学科地位 6
1.4 我国工程地质学的机遇与挑战 10
1.5 工程地质学中的科学问题 12
1.6 工程地质学的发展趋势 13
思考题 14
第2章 土的物质组成 15
2.1 土的基本特征 15
2.2 土的成因与演化 18
2.3 土的粒度组成 23
2.4 土的矿物组成 29
2.5 土中的水 41
2.6 土中的气 58
思考题 67
第3章 土的工程性质 69
3.1 土的物理性质 69
3.2 土的水理性质 77
3.3 土的力学性质 91
思考题 126
第4章 土体工程地质研究 128
4.1 土体的基本特征及其形成因素 128
4.2 土体结构系统 132
4.3 土体结构系统各层次间的相互关系 142
4.4 土体结构系统层次分析 144
4.5 土体稳定性破坏的因素 146
4.6 土体工程地质研究方法 150
4.7 主要土体类型的基本特征 152
思考题 158
第5章 土的工程地质分类 159
5.1 土的工程地质分类的基本类型及应用 159
5.2 土的工程地质分类标准 160
5.3 我国土的工程分类 163
5.4 特殊土工程性质 167
思考题 185
第6章 岩石的工程性质 186
6.1 岩石基本类型及矿物组成 186
6.2 岩石的物理性质 188
6.3 岩石的变形及强度特征 192
6.4 岩石的强度理论 205
6.5 岩石的流变特性 208
6.6 岩石的工程分类 211
思考题 214
第7章 岩体工程地质研究 215
7.1 结构面的概念和分类 215
7.2 结构面力学性质 218
7.3 岩体结构控制论 224
7.4 岩体工程分类及岩体质量评价 229
7.5 岩体地质强度 236
7.6 特殊岩体工程性质 238
思考题 241
第8章 工程动力地质作用研究导论 242
8.1 自然地质作用 242
8.2 工程地质作用及其方式 247
8.3 工程地质作用的基本特征 251
8.4 工程动力地质作用及其分类 252
8.5 工程动力地质作用研究的基本思路和内容 253
8.6 工程动力地质作用研究的基本原则 254
8.7 工程动力地质作用的研究方法 258
思考题 260
第9章 区域稳定性工程地质研究 261
9.1 区域稳定性的基本概念 261
9.2 区域稳定性分析原理与方法 263
9.3 活断层的工程地质研究 264
9.4 地震作用工程地质研究 273
9.5 地应力工程地质研究 281
9.6 中国区域稳定性工程地质分区 287
思考题 294
第10章 水的工程地质作用 295
10.1 河流作用的工程地质研究 295
10.2 海洋作用的工程地质研究 307
10.3 泥石流 320
10.4 岩溶的工程地质研究 324
10.5 地下水的工程地质作用 339
思考题 348
第11章 边坡工程地质研究 350
11.1 基本概念 350
11.2 边坡稳定性优势面分析方法 352
11.3 边坡稳定性评价方法 354
11.4 边坡稳定性数值分析 372
11.5 滑坡物理地质作用 378
11.6 边坡防护 387
思考题 391
第12章 地基工程地质研究 392
12.1 地基稳定性问题与研究内容 392
12.2 地基的强度和变形特性 394
12.3 特殊性土及岩质地基的工程地质问题与评价 405
12.4 地基的抗震特性研究 414
12.5 地基的处理方法 419
思考题 422
第13章 地下工程的工程地质问题 423
13.1 地下工程围岩应力计算 423
13.2 围岩的变形与破坏类型 427
13.3 影响围岩稳定的因素和稳定性评价 430
13.4 地下工程建设过程中的工程地质问题 434
思考题 446
第14章 工程地质勘察 448
14.1 工程地质勘察的基本任务与原则 448
14.2 工程地质测绘 453
14.3 工程钻探 459
14.4 工程坑探 464
14.5 工程物探类型及原理 466
14.6 工程地质勘探的布置 473
14.7 工程地质原位试验与测试 476
14.8 工程地质图和工程地质勘察报告 491
14.9 房屋建筑和构筑物工程地质勘察 493
14.10 岩溶工程地质勘测 498
14.11 铁路、公路工程地质勘察 499
14.12 水电建设的工程地质勘测 506
思考题 508
第15章 工程地质灾害监测与环境评价 509
15.1 工程地质灾害监测的目的 510
15.2 工程地质灾害监测设计的基本原则 511
15.3 工程地质灾害监测的内容与方法 512
15.4 工程地质灾害的预测与防治 529
15.5 工程地质环境评价 536
思考题 539
参考文献 541
词条 548
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第1章 绪论
1.1 工程地质学及其任务
工程地质学是研究与各类工程建设有关的地质问题的科学，是地质学的一个分支。现代工程地质学有三层含义：①研究与工程建设有关的工程地质条件适宜性问题，保证工程建筑安全施工和运行，这是传统工程地质学研究的主要内容；②研究工程建设对地质环境的影响，保证地质环境不会因工程的兴建而恶化，即确保工程运行的可持续性，这是现代工程地质学在传统工程地质学上的延伸；③属于地质学的范畴，但有别于纯基础地质研究，而是地质学的应用和地质学与其他学科高度融合的研究。
在工程地质学中，工程地质条件是研究的主要对象。工程地质条件是工程建筑地区地质环境全部要素的总和，主要包括以下7个方面。
（1）岩土类型及其工程地质性质。岩体类型可分为火成岩、沉积岩、变质岩及它们的亚类；土体从成因上可分为残积土、冲积土、洪积土、坡积土等，从性质上可分为膨胀土、软土、冻土等。它们的工程地质性质取决于它们的成因、物质组成、年代、产状、岩性、成岩和变质作用等。岩土体是工程地质条件形成的物质基础，它们的工程地质性质好坏在一定程度上决定了工程地质条件的优劣。坚硬完整的岩石，如花岗岩和片麻岩等，强度高，工程性质好；而页岩和黏土岩等遇水容易膨胀崩解，软弱易变，工程性质就差。又如膨胀土和软土的工程性质迥异，它们的工程性质差异就很大。因此，岩土类型及其工程地质性质不同，相应地，工程地质条件就存在差异。
（2）地质结构和构造。包含了地质构造、岩体结构、土体结构等，它们对工程地质条件的好坏常常有控制意义的作用。地质构造决定了一个地区的构造格架和地貌特征，是评价区域工程地质条件优劣的主要要素，其中，活断层对区域地质的稳定性影响*大。岩土体结构常常是决定工程场地稳定性的决定因素，特别是岩体结构，它对岩体边坡的稳定性起到控制作用。
（3）天然地应力。在漫长的地质作用过程中，产生了大量地应力，并通过各种方式，如地震等，释放出来，其中一部分地应力在地质体中积累保存了下来。随着地壳运动，一个地区的地应力场也在不断发生变化，当积累的地应力超过了地质体的强度时，就会爆发释放出来，形成地震等灾害。在大型水利枢纽开挖和深部矿山开采过程中，常常发生的岩爆灾害就是因为天然地应力的突然释放所致。
（4）地下水。它是决定工程地质条件优劣的重要因素。因为地质体中地下水的赋存状况直接影响到岩土体的工程性质，对工程建筑的质量和安全产生影响。如土体中含水率越高，强度就越低，容许承载力也就降低；降雨过程中，由于边坡中岩土体因地下水浸泡强度降低，而容易发生滑坡等。
（5）地貌条件。它是工程地质条件的一个重要组成部分。地貌是工程地质条件的外在表现，它的高低起伏、曲折平直直接影响到工程的选址和布置，影响到边坡的稳定性。地形地貌也是工程地质分区的主要依据之一。
（6）地质作用和现象。它是指对建筑物有影响的自然地质作用与现象，综合反映了上地壳当代地质作用的过程，亦即反映了上地壳的动力学特征。地壳表层经常受到内外动力的地质作用，对建筑物的安全造成很大威胁，所造成的破坏往往是大规模的，甚至是区域性的，如地震常对一个地区的工程基础设施造成破坏。
（7）天然建筑物材料。它是指供建筑物用的土料和石料。一些基础工程的建设，如大坝、道路、堤防等需要大量的土料和石料，如果当地的工程地质条件赋存这些建筑用料，就地取材，就会节约大量资金。因此，一个地区天然建筑材料的有无，往往成为选择工程场址和决定工程结构类型的重要因素。
工程地质条件是在漫长的地质历史时期中内外动力地质作用的产物，它的形成受地壳运动、大地构造、地形地势、气候、水文、植被等自然因素的控制，但同时也要看到，随着人类活动的强度和规模不断增大，人类活动作为一种强大的人为作用力，对工程地质条件的作用也越来越深刻，不能忽视。由自然因素引起的，但受人类活动改造过的，以及在人类活动影响下所产生的现代地质作用和现象称为“工程地质作用和现象”。与自然地质作用相比，工程地质作用具有发育强度大、分布面积小等特点。典型的实例是建筑物地基的压密、水库边岸再造、高速公路路堑滑坡等。因此，在开展工程地质条件评价时，除了要掌握自然因素在工程地质条件形成中的作用，还应必须了解近代人类活动对工程地质条件的影响。
在研究工程地质作用和现象时，必须对工程建筑与工程地质条件间相互作用、相互制约而引起的，对建筑物的顺利施工和正常运行或对周围环境可能产生影响的地质问题进行深入分析，这类地质问题也称为工程地质问题，如工业民用建筑中的地基沉降问题，地下工程中的围岩稳定性问题，道路工程中的边坡稳定性问题，水利工程中的水库淤积和诱发地震问题等。由于在人类发展的不同历史时期，工程类型、规模和对工程建设质量的要求不同，因此出现的工程地质问题也是不一样的。显然，解决好这些工程地质问题是工程地质学的主要任务，它也不是一成不变的。
工程地质学的基本任务是，为工程建设提供工程规划、设计、施工所需的地质资料，解决工程上所遇到的各种地质问题，同时，还要论证地质条件（环境）发生的变化，提出相应的合理利用地质环境的措施，确保建筑物的安全可靠、经济合理、运行正常。
具体来说，现阶段工程地质学的主要任务包括：①研究人类活动对地质环境的影响及其地质灾害效应；②采用力学、数值模拟和系统理论与方法等，对地质条件与工程建筑相互作用的空间、时间、强度作出评价和预测；③评价工程地质条件，掌握地质环境中的物质运移规律，论证在现有工程地质条件下，建筑工程兴建和营运的技术可能性、实施安全性和经济合理性；④对工程地质环境进行评价，提出防治地质灾害与保护地质环境的措施；⑤加强研发工程地质勘察和地质灾害监测的技术和方法，为新问题、新现象的解决提供工具和手段；⑥进行工程地质分区和专门分类，为基础工程科学布局和地质环境合理利用与保护提供科学依据。
工程地质学在国民经济建设中的作用十分重要。工程地质工作做得好，工程设计和施工就顺利，工程建筑的安全营运就有保证，工程地质灾害就能预防，地质环境得到保护。我国政府规定：没有工程地质勘察，不能设计，不能施工。工程地质工作在建设事业中的重要地位是充分肯定的。
历史的经验证明，工程建设不怕地质条件复杂，怕的是复杂的地质条件没有被认识。有时问题虽小，但由于没有被发现，却为工程留下了隐患，给施工带来麻烦或是需要修改设计；有的在工程使用期中造成事故，甚至酿成灾害。1959年法国马尔巴塞拱坝溃决和1963年意大利瓦扬水库大滑坡失事的教训是十分深刻的。马尔巴塞坝为拱坝，坝高66.5m，修筑在构造破碎、裂隙发育的石炭—二叠纪的坚硬岩石和流纹岩上，渗透场压力促使左岸岩体产生一系列剪切位移，*后导致大坝破坏失事。1959年12月2日，拱坝溃决，25×108m3的库水一泻而空，造成500余人死亡和失踪，财产损失达300亿法郎。位于瓦扬水库的瓦扬河谷边坡于1960年就开始形变，至1963年10月9日，24×108m3的滑体骤然下滑，拥塞水库，掀起70m厚的水体，超过265m高的瓦扬拱坝，倾泻而下，毁掉了4个村庄，死亡2400多人，酿成了罕见的灾难性事故。
我国在一些城市迁移和各类工程项目中，因工程地质工作缺失或做得不够，导致的地质灾害和各类工程事故也是触目惊心的。如20世纪70年代，因兴建丹江口水库，流域中的一些城镇就地从一级阶地搬迁到二级阶地，因没有做相应的工程地质工作，对二级阶地的膨胀土工程性质认识不足，几年后，搬迁的新城房屋发生开裂破坏，整座城镇几近报废。
这些灾难说明，如果不重视工程地质工作，对工程地质条件没有搞清楚，不仅造成人力、物力和时间上的损失，而且还可能造成重大的灾难性事故。因此，必须充分认识工程地质学在基础工程建设中的重要作用。
1.2 工程地质学的发展历史
翻开张咸恭、王思敬、张倬元等2000年撰写的《中国工程地质学》，回顾工程地质学发展史，可以清楚地获知，工程地质学是一门应用地质学，它的形成和发展根植于人类工程的伟大实践。
在人类历史进程中，人们很早就利用地形来选择栖息地，选择便于交通的河岸建造城市。特别是19世纪中叶以后，随着西方第二次工业革命的到来，铁路和城市地铁等基础工程得到大规模的兴建，工程的选线、规划和施工等必须要在掌握当地地质情况的基础上才能进行，不然几乎无从下手。于是，一批地质学家被聘请开展地质调查工作，为工程设计提供地质图件和资料，地质学的知识在工程建设中得到不断应用。经过了半个多世纪的工程实践，工程地质的一些概念渐渐形成，研究成果不断积累。1880年，英国地质学家W. H. Penning发表了以《工程地质学》为名的著作；1914年Ries和Watson撰写了美国第*本工程地质教材；但系统阐述工程地质学的经典著作是1929年K. V. 太沙基教授等撰写的《工程地质学》教材（德文版，Springer出版社）和1937年苏联工程地质学派创始人Ф. П. 萨瓦连斯基发表的《工程地质学》专著。这两部书的问世，对推动各国的工程地质学的发展起了很大的作用，也确立了工程地质学的学科地位。1928年美国加利福尼亚州的圣弗兰西斯大坝失事、1959年法国马尔巴塞拱坝溃决和1963年意大利瓦扬水库大滑坡的发生震惊了世界，使人们清醒地认识到工程地质学的重要性，需要不断加强和发展。1964年，在印度新德里召开的第22届国际地质大会上，一些地质学家筹建成立了国际工程地质协会（IAEG），到1970年，有9个会员国，约400名会员。2015年IAEG已拥有57个会员国，3800余名会员，有36个专业委员会从事工程地质的专题研究，并主办了国际学术期刊Bulletin of International Association of Engineering Geology and the Environment。我国王思敬院士曾担任IAEG协会主席。IAEG是一个十分活跃的国际组织，为推动工程地质学的发展和国际合作与交流发挥了重要作用。
我国工程地质学主要是1949年新中国成立以来发展起来的。然而，中华民族五千多年亘古灿烂的文明史中，工程地质的相关知识已自觉和不自觉地在各类工程建设中得到应用和发展。都江堰、灵渠、长城和大运河为举世闻名的我国古代四大工程，它们凝聚着中华民族的智慧，同时也体现了我国工程地质方面的知识和经验。公元前250年修建的四川都江堰分水灌溉工程，巧妙地利用当地的地形，按照河流侵蚀堆积的规律，制定“深淘滩、低作堰”的治理法则，又针对岩体结构特征，开凿出了宝瓶口输水渠段，引岷江水灌溉川西平原，造福人民。公元前200多年在广西兴安县修建了灵渠，沟通了湘江和漓江，是连接长江和珠江的跨流域工程，2000多年以来航运不断，这一工程在地质地貌的利用方面是符合工程地质原理的。伟大的长城选择了山脊分水岭作为位址，利用了坚硬岩石作为地基，既雄伟又稳固。大运河的选线，因地制宜，把江河湖泊和平原洼地连接起来，减少了挖方量，成为贯穿南北的大动脉。此外，许多古代桥梁、宫殿、庙宇、楼阁、院塔的修建，更是考虑到了地震、地下水、土体变形和不均匀沉降等问题，选定了良好的地基，进行了合适的加固处理，采用了各种坚固美观的石料，使这些建筑物坚实稳定，历千百年巍然屹立。
在我国，自觉地把地质学的知识应用于工程建设，首推丁文江先生。他于20世纪20年代进行过建筑材料的地质调查，其后，李学清先生等曾先后考查过长江三峡和四川龙溪河坝址。30年代，全国进行了甘新、滇缅、川滇以及宝天线等公路和铁路的地质调查，林文英先生总结发表了“公路地质学之初步研究”等成果，并于1940年与1942年先后成立了公路研究实验室与水利实验处土工室，使工程地质工作不仅局限于区域工程地质调查和评价，还可进行室内试验研究。40年代中后期，水利工程地质调查有所开展，进行了岷江、大渡河、黄河及其他江河的规划考察，并对广东滃江、台湾大甲溪电站做了工程地质调查。1946年美国水利工程学家萨凡奇来中国考察长江三峡水利工程，我国派侯德封等同往进行地质调查。1946年在南京地质调查所成立了工程地质研究室。与此同时，一些大学地质系为土木工程专业学生讲授工程地质学。我国很早期的一本“工程地质学”教材是孙鼐先生1946年撰写出版的，但内容上基本为普通地质学加上少量与工程有关的地质知识。当时，工程建筑规模小，数量少，工程地质事业还不兴旺，中国的工程地质学还处于萌芽阶段。
新中国成立后，随着社会和基础工程建设的发展，中国的工程地质事业得到了快速发展。特别是我国改革开放以来，工程地质学突飞猛进，在一系列伟大工程实践中，形成了具有中国特色的工程地质学，并在诸多方面跻身于世界先进行列。新中国成立初期，工程地质工作和学科的设置，主要引进和借鉴苏联的学科体系和经验。1952年，地质部成立了水文地质工程地质局，水利水电、铁道、建筑、冶金、机械等部门也相继设立了工程地质处或勘测队。当年成立的北京地质学院（现为中国地质大学（北京））和长春地质学院（现合并为吉林大学）均设有水文地质工程地质专业，南京大学地质系也设立了这一专业。1956年成都地质学院（现为成都理工大学）成立，加上同济大学、唐山铁道学院（现为西南交大），全国有六所高等学校设置了这一专业，此外，西安、宣化、南京等中等地质学校也设有此专业。同年，地质部设立了水文地质工程地质研究所，中国科学院地质研究所也设立了水文地质工程地质研究室，许多工程部门的科学研究院也相继设立了工程地质研究室或土工组。改革开放以后，又成立了西安和河北两个地质学院，有的水利水电学院、铁道学院、冶金学院、建工学院和一些大学地质系也都增设专业培养工程地质人才。加上研究生和留学生的培养，全国的工程地质队伍不断壮大，素质不断提高，初步估计现已达四万科技人员的规模。
生产、教学、科研3个方面互相结合，团结一致，推动着中国工程地质事业的发展。1979年由谷德振主持，在苏州召开了首届全国工程地质大会，成立了中国地质学会工程地质专业委员会，并建立了国家小组，参加了国际工程地质协会。1985年中国科学院地质研究所设立了工程地质力学开放研究实验室，此后，一些大学和科研机构也相继成立了相关的部级重点实验室。特别是2007年，经国家科技部批准，成都理工大学成立了“地质灾害防治与地质环境保护”国家重点实验室，使工程地质学科具有了国家*研究基地。
近半个世纪以来，我国的工程地质工作围绕着保证工程建设的安全和经济的根本目标，在认识和解决区域地壳稳定性、地表稳定性、工程岩土体稳定性和水文地质等基本问题的过程中，已经形成了与我国自然地质环境特点和国情相适应的、有特色的和实效性强的工程地质科学理论与方法。如在70年代，刘国昌先生结合中国实情，在中国区域工程地质的稳定性研究方面作出了重要贡献；谷德振先生创立的岩体结构控制论，形成了具有中国特色的工程地质力学理论体系。1982年南京大学罗国煜先生提出岩土工程优势面分析理论。这些理论和技术成就为各个时期各种规模的不同类型工程项目的建设，提供了重要科学依据。飞跨天堑的长江大桥、穿越复杂地质环境的成昆铁路、长江第*坝、攀西能源开发基地、深采矿山、地下空间开发、高楼大厦鳞次栉比的繁华都市、港湾及近海油气开采平台、核试验及航天工程等数以万计的工程项目的建成和良好的效益，都混聚着我国工程地质工作者的心血，充分显示了这一年轻学科的成熟和水平。我国工程地质学已经从地质学的工程应用发展成为地质学科与工程科学相结合的，有理论基础，又有实践目标的工程地质学科。
1.3 工程地质学的学科地位
工程地质学作为应用性极强的地质学分支，它的发展一方面与社会基础工程建设和地质环境利用与保护的需要密不可分；另一方面与其他自然学科和技术学科的发展息息相关。一百多年来，工程地质学经过不断实践、创新、吸收、分化、交叉和综合等过程，已经从地质学的工程应用发展成为地质学科与工程科学相结合的、既有理论基础又有实践目标的工程学科，已形成了一个包括有数个分科的完整学科体系。图1-1展示了工程地质学科的学科地位以及与其他学科的关系。
从图中可以看出，工程地质学科产生于地质学与各类工程的结合，它的母学科是地质学。传统工程地质学主要采用地质学的原理和方法，解决工程建设中出现的各种地质问题。地史学、岩石学、沉积学、构造地质学、第四纪地质学、动力地质学，以及一些地球物理和化学的技术和方法等都是工程地质学的地质学基础，几乎在所有的工程地质勘察和区域稳定性评价中均需要岩石学、沉积学和构造学的相关知识，以及岩石和土体特征的详细描述，这些研究是工程地质学评价和预测工程地质条件的基础。当然，工程地质学研究的详细资料也反过来丰富和发展了这些基础学科。
在地质学的分支学科中，水文地质学与工程地质学的关系尤为密切，这不仅因为它们曾在长时期里作为一个专业一起发展壮大的，而且因为地下水是评价工程地质条件和预测其变化的一个重要因素。各类地质灾害，如滑坡、泥石流、崩塌等的发生，绝大多数都与地下和地表水的动态分布、渗流和动力学特性等有关。兴建水库后地下水位上升导致库岸崩塌；抽取地下水常使地下水位降低而引起地面沉降。地下水位动态的变化和岩土层充水程度的改变常常会强烈地降低岩土体的强度，导致滑坡等灾害，同时也促进了风化、潜蚀和喀斯特等的发育。
然而，随着社会经济的发展，各类基础工程建设对工程地质条件的要求越来越苛刻，遇到的各种工程地质问题越来越复杂，人们对地质环境的保护意识也越来越高，因此，传统工程地质学仅仅运用地质学的知识已无法满足工程建设和环境保护的要求，工程地质学必须善于吸收相关学科的原理和方法，不断完善和丰富学科内涵，扩展学科外延，才能为工程建设保驾护航。现代工程地质学要求工程地质工作者，必须具有数、理、化和力学等扎实的理论基础，善于吸取新的理论与方法，如系统论、大数据理论等，善于应用飞速发展的高科技成果，如遥感遥测、互联网技术、分布式感测技术、高精度的地球物理方法等，解决现代工程建设中的各类工程地质问题。