时间：2022-04-08 09:37:42
导语：在工程地质论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了一篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
一、划分工程地质勘查阶段
（一）可行性研究勘查阶段
可行性研究勘查阶段科学的评价了拟建场地的稳定性以及适宜性。这一阶段对工程地质工作的要求如下：1、考察当地的地质、地形地貌以及附近地区的工程地质资料等；2、在搜集资料的基础上对场地的地层以及构造等工程地质条件进行了解；3、对于那些工程地质条件较为复杂的情况，要根据实际情况来测绘工程地质，开展勘探工作。
（二）初步勘查阶段
在初步勘查这一阶段，合理的评价建筑场地内建筑地段的地质状况。这一阶段的工程地质勘查工作如下：1、搜集一些可行性研究报告、建设规模等相关资料；2、对地层、构造、水质以及物理地质现象的成因、分部进行详细的了解；3、对建筑材料的场地以及储量进行合理的确定。
（三）详细勘查阶段
详细勘查这一阶段要与技术设计充分结合起来，并且在分析以及评价岩土工程的时候，要根据不同的建筑物来进行。详细勘查可以为基础设计、处理地基以及物理地质现象的防治提出了坚实的基础。
二、高层建筑物的主要工程地质问题
本文主要分析了高层建筑物的工程地质问题，由于高层建筑物具有重大的负荷以及分布不均匀，一般情况下要采用深基础，促使地基变形的深度加大。
（一）建筑物场地的稳定性问题
高层建筑物以及超高层建筑物地基变形会产生较大的影响，这一类建筑物的范围不仅会影响地表的松软土，而且也会影响到基岩风化带。在高层建筑物中，不仅要重视地基土体的稳定性，而且要注重下卧层的稳定性。岩性以及成因类型、土体结构等都影响着下卧层的稳定性。所以，在选择建筑场地的时候，要以城市地震基本烈度区划为基础，在勘探过程中验证以及查明建筑场地周围的地质结构，通过分析与比较选择合适的建筑场地。
（二）基础类型选择的工程地质论证
目前，高层建筑的主要形式是指箱基、桩基以及复合基础。第一，箱形基础。其中箱形基础的特点如下：较大的基底面积、整体性较好等特点。如果地基中的土体较为软弱以及分布不均匀的时候，此时要选择箱形基础，这种形式不仅会减少建筑物的不均匀沉降，而且可以合理利用其中的空部分。第二，桩基。桩基包括了钢管、墩基等几个部分。桩基具备较高的承载能力，而且可以避免基坑边缘的稳定性等问题。在上覆较厚软土层的地基中比较适合使用桩基。所以要按照地基工程的实际施工条件来进行，选择有效的桩基类型。第三，复合基础。如果仅仅采用复合基础这一种形式不能满足高层建筑对地基强度以及变形的实际要求。如果在施工过程中出现了困难，此时要选择箱基下桩基的复合基础类型，采用复合地基处理来降低承载量。现阶段，在实际施工过程中要采用深层搅拌桩。然而如果施工条件较为复杂，造价较高的时候，此时要结合建筑物的实际要求来进行，促使建筑物工程的顺利开展。
三、加强高层建筑工程地质勘查工作的途径
（一）详细了解以及掌握建设单位对岩土勘测的要求
工程师在勘查工作开展之前，要详细了解以及掌握建设单位对岩土勘测的要求，并且要充分结合工程的用途以及载荷大小，同时还要充分结合施工现场的实际情况编制科学的制度。另外在制定时间计划的时候要联系实际情况，注重资料整理、土木试验等环节，对试验、钻探施工等技术提出了合理的要求。
（二）工程地质勘查人员要充分结合施工现场实际条件进行勘查工作
在开工之前，工程地质勘查人员要从实际情况出发做好勘测以及核实工作，并且要核对钻机所使用钻杆的尺寸以及长度，确保各部门技术参数满足实际施工的具体要求。在岩土勘测这一工作中，要按照相关的规章制度来进行，选择合理的钻进方式。在测量高程和水位的时候，要选择黄海高程，如果条件不合适要采用假定高程，等到施工工程结束之后来测量地下水位。同时工程师要核对以及验收相关资料来确定相关数量，并且做好现场监督工作，提高勘查技术的质量。
（三）做好地质勘查工作，分析数据，做好整理勘查数据工作
在整理以及分析数据之后要查明现场等实际情况，促使施工工程的顺利进行。同时还要检测地基处理的质量，特别是做好记录工作，认真分析相关数据，便于日后工作的顺利进行，提高工程地质勘查的整体质量。
（四）加强回访工作，查明其中的不良地质问题
为了能够促使地基的质量与现实施工条件相符合，这就要采取有效的措施来检测工程的质量，特别是对于那些施工过程中的数据域勘查报告不相符，此时要合理的分析，减少工程过程中的质量问题。
四、结语
现阶段，在理论以及实践上，工程地质勘查学科已经积累了丰富的经验。然而随着科学技术的快速发展，此时提升了土质检查技术以及扩大了定性分析方法的运用情况，同时还提高了工程地质勘查的实际要求。随着计算机技术的不断发展，此时高层建筑工程地质勘查工作向着多元化的方向发展。
作者：肖军单位：景德镇市地质队
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。
1.3水文地质类型区的划分原则
从上述对水文地质类型区的定义域特征分析可以看出,其区域的划分并不是随意进行的,而是通过一定的原则、规律和标准而进行区分的。一般来讲应该遵循以下原则:¹水文地质类型区的勘查要能够与地下水的评价进行密切的配合,只有这样,才能够提高类型区勘查的实际作用。水文地质的成因主要是由于地下水与岩层共同作用而形成的,因此,在水文地质的勘查中也要能够密切注意地质成因的研究工作。»要能够将地下含水层的各种介质类型与地质的岩性、埋藏条件以及地下水化学类型等进行密切的结合,只有这样,才能够扩大水文地质勘查的范围。水文地质勘查区的划分要能够达到分类命名简单、便于水政管理等目的。
2工程勘查中水文地质的勘查要求
在实际的建筑工程设计中,对于水文地质的勘查各自有着不同的侧重点,因此,应该在明确了岩土工程对于水文地质勘查的要求以后再进行实地的地质勘查。继而通过勘查所得的资料,对当地的水文地质条件进行分析。一般来讲,需要注意以下几点要求:
2.1自然地理条件
在水文地质勘查中,首先需要对自然地理条件情况进行勘查和研究。自然地理条件主要包括地貌地形以及气象水文特征等内容。其中,气象水文特征主要指的是建筑工程所在地的气候条件,主要包括气候带的分布情况,热量以及湿润情况等。
2.2地质环境
在水文地质的勘查过程中,水文条件与地质是分不开的,因此,需要对地质情况进行熟悉和了解。地质环境涉及的内容主要包括工程所在区域的地质构造特征、基底构造及其对第四系厚度的控制、地层岩性、新构造运动等方面的内容。
2.3地下水位情况
地下水位勘查是水文地质勘查的重点项目,其勘查的内容主要包括近年来地下水位的最高水位以及最低水位以及水位的变化趋势,地表水与地下水的补给关系以及地下水的补给排泄条件等,地下水位的变化情况对于岩土工程的建设和后期使用都具有重要的影响,因此要加强对地下水位的勘查工作。各含水层和隔水层的埋藏条件、地下水类型、流向、水位及其变化幅度。主要研究的内容包括,含水层的分布、厚度及埋深;通过现场试验测定地层渗透系数等水文地质参数等;场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响、判定地下水水质对建筑材料的腐蚀性等。
3工程地质勘查中水文地质问题评价内容分析
在工程建设过程中,对于工程质量影响较大的水文地质因素有很多,主要包括地下水位及变动幅度、地下水的类型、土层或岩层渗透性的强弱及渗透系数以及含水层和隔水层的厚度和分布及组合关系等。为了综合提高地质勘查水平,需要对地质勘查中涉及到的水文地质问题进行重点研究。通过对水文地质条件的分析,不仅能够对水文地质问题有明确的认识,而且能够对地下水对工程地质的影响做出明确的评价,进而能够针对可能出现的情况采取一定的措施。这能够在很大程度上消除建筑工程建设的盲目性,提高建筑工程的整体建设水平。很少有针对实际的工程需要来分析地下水可能会产生的危害的报告,这是当前的地质勘查工作中的缺陷与问题,必须要进行改进与完善。为此,笔者提出,在未来的工程进行地质勘查时,至少需要从下述几点内容对水文地质进行评价:
3.1注重地下水对岩土体和建筑的影响
在工程建设过程中,地下水是影响建筑质量的重要因素,因此,在工程地质勘查中,应重点评价地下水对岩土体和建筑的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害,做出相应的防治措施的准备工作。
3.2水文地质对地基的影响
对于一项建筑工程来讲,地基是最重要的部位,其施工质量的好坏,直接关系到整个建筑工程的质量。因此,在工程地质勘查的过程中,要能够加强研究与地基有关的水文地质问题。工程地质勘查中要密切结合建筑物地基基拙类型,查明与该地基基拙类型有关的水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。
3.3加强对地下水赋存状态和变化规律的研究
在工程地质的勘查过程中,要能够对水文地质自身的状态进行分析和研究。在地下水勘查过程中,应该对地下水的天然存在形态和今后可能的变化情况进行科学的研究,此外,更为重要的是,要能够对地下水的存在对于建筑工程的建设以及使用情况产生的影响进行分析,从而能够避免地下水对建筑工程造成的负面影响。此外,值得注意的是,地下水位的存在和变化情况对于每一种建筑物都具有很大的影响。因此,在进行工程地质分析的时候,要能够对地下水位之上和地下水位之下的情况进行区别对待。
4地下水位变化对岩土工程的影响
膨胀性岩土如果产生不均匀的胀缩变形,大多数情况下都是因为地下水位的升级所引起的,如果升降变化比较大就会导致严重的地裂灾害的发生,进而对建筑物产生较大的破坏,甚至会造成坍塌。所以在发现地下水位出现频繁升降变化的时候,要给予足够的重视,在进行膨胀性岩土地区的勘查工作过程中,应着重对该地区的水文进行详尽的研究和数据分析,进而掌握地下水位的升降变化规律。只有通过对地基基拙深度的选择依据水文的地下水位变化这个原则的有效执行,就可以尽可能避免出现变形和受损。如果当水位压缩层的范围内变化,就可能会让地基发生软化现象,导致地基强度降低,就可能让建筑物发生沉降和变形,所以在实际施工中一定要对地下水位的升降变化给予高度重视,以避免对岩土工程产生破坏和影响。
5结束语
在工程建设中,如果能够对地质问题进行全面的了解,就会及时避免地质存在状态以及可能的变动对工程的负面影响,从而全面提升建筑工程的质量。而在地质勘查过程中,水文地质勘查是重要的组成部分,其对于地质勘查水平具有决定性的影响。因此,相关工作人员应该加强对水文地质勘查及相关问题的研究。本文主要介绍和分析了工程地质勘查中水文地质勘查的相关内容,希望对工程建设中水文地质勘查工作有所借鉴。
作者：苟天红工作单位：贵州省地矿局114地质大队
摘要：水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务，是水利水电工程顺利进行的重要保证。工程地质工作的质量，对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生，轻则修改设计延误工期，严重时造成工程失事，给人民生命财产带来重大损失。由此可见，总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题，具有重要的现实意义。
关键词：水利水电；工程地质问题；环境问题；勘测问题
1水利水电工程建设与环境问题
1.1水利水电工程与地震问题水库等水利水电工程建筑物蓄水后，由于地应力的调整或水体下渗等原因，触发了地质断层的复活而诱发地震。研究表明，要触发一个比较大的地震需具备以下三个条件：①水库岩石比较破碎，且处理效果不十分理想；②存在有利于应力集中的地质环境条件；③水库水荷载所产生的超孔隙水压力足够大。关于水库诱发地震的事件国内外均有报道，一般而言，水库的坝址没有较大的断裂带存在，仅仅是水荷载引起的地应力，诱发地震的可能性是很小的。但如果诱发大的地震，那将是灾难性的。从1987年的资料至今，我国已建设的坝高在15米以上的水库共18000多座，已发现水库诱发地震的有13座。[1]
1.2水利水电工程与水文问题水利水电工程建成后改变了下游河道的流量过程或周围环境水域的分布，从而对周围环境造成影响。例如：①大坝水库不仅存蓄了汛期洪水，而且还截流了非汛期的基流，往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流，并引起周围地下水位下降，从而带来一系列的环境生态问题；②下游天然湖泊或池塘因断绝水的来源而干涸；③下游地区的地下水位下降；④入海口因河水流量减少引起河口淤积，造成海水倒灌；⑤因河流流量减少，使得河流自净能力降低；⑥以发电为主的水库，多在电力系统中担任峰荷，下泄流量的日变化幅度较大，致使下游河道水位变化较大，对航运、灌溉引水和养鱼等均有较大影响；⑦当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时，势必造成水质的恶化。由此可见，水利水电工程对水文的影响是不容忽视的一个重要问题。[2]
1.3水利水电工程与气候问题一般情况下，区域性气候状况受大气环流和水体分布所控制。如果修建大、中型水库及灌溉工程后，当地水体的分布会发生较大的变化。如原先的陆地变成了水体或湿地。局部地表空气变得较以前更加湿润，形成新的小气候，对当地气候会产生一定的影响。主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响方面。
1.4水利水电工程与鱼类、生物物种问题①对鱼类的影响：切断了洄游性鱼类的洄游通道；水库深孔下泄的水温较低，影响下游鱼类的生长和繁殖；下泄清水，影响了下游鱼类的饵料，从而影响鱼类的产量；高坝溢流泄洪时，高速水流造成水中氮氧含量过于饱和，致使鱼类产生气泡病。②对植物和动物的影响：库区淹没和永久性的工程建筑物对植物和动物都会造成直接破坏；同时局部气候变化、土壤沼泽化、盐碱化等都会对动植物的种类、结构及生活环境等造成影响。
2工程地质工作中存在的问题
2.1工程地质勘察的质量问题在工程地质勘察过程中，主要问题有以下几种：①工程概念不清，勘探侧重点不明确，针对性不强，方法不当，手段落后；②工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入，其适应条件的物理意义混淆不清；③地质报告中基本地质条件不清楚。我们遇到的主要工程地质问题有：①界定不准确或论证不充分，有问题遗漏甚至结论性错误；②有些地质报告没有地质结论，也有些工程没有做多少地质工作就先下结论，极不严肃。此类问题产生往往造成阶段性工程审查不能一次性通过，可能延误开发时机；或者尽管通过了审查，但却给工程留下了隐患，这种情况的危险性极大。[4]
2.2勘测周期不合理的问题从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期，这是再简单不过的道理，然而有些工程却没有进行基础性的前期投入。主要存在问题有以下几个方面：①一旦需要申报项目，立即就要求提交地质报告；②今天刚刚提交可研报告，明天就要求提交初设报告。此类情况多为地方性工程，一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的，由于地质条件不清楚，直接导致投资控制不住，施工后修改设计等情况。更可怕的是留下了工程隐患，可能造成重大的工程事故。
3结语
工程地质学是20世纪才建立和发展起来的一门地球科学。水利水电工程地质勘察是所有行业中涉及面最广、问题最复杂、任务最艰巨、声望最高、最具权威性的龙头行业，它具有自身的特殊性与复杂性。水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务，是水利水电工程顺利进行的重要保证之一。保护和改善工程环境是保证人们身体健康的需要，是现代化大生产和保证工程质量的客观要求，是保证工程永久利益的必须条件。工程地质工作的质量，对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生，轻则修改设计延误工期，严重时造成工程失事，给人民生命财产带来重大损失。近年来。工程地质勘察质量有下滑趋势，工程地质分析不够深入，有时甚至出现工程地质评价结论性错误这样严重的问题。笔者认为，总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题，具有重要的现实意义。
摘要：水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务，是水利水电工程顺利进行的重要保证。工程地质工作的质量，对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生，轻则修改设计延误工期，严重时造成工程失事，给人民生命财产带来重大损失。由此可见，总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题，具有重要的现实意义。
关键词：水利水电；工程地质问题；环境问题；勘测问题
一、水利水电工程建设与环境问题
1.1水利水电工程与地震问题水库等水利水电工程建筑物蓄水后，由于地应力的调整或水体下渗等原因，触发了地质断层的复活而诱发地震。研究表明，要触发一个比较大的地震需具备以下三个条件：①水库岩石比较破碎，且处理效果不十分理想；②存在有利于应力集中的地质环境条件；③水库水荷载所产生的超孔隙水压力足够大。关于水库诱发地震的事件国内外均有报道，一般而言，水库的坝址没有较大的断裂带存在，仅仅是水荷载引起的地应力，诱发地震的可能性是很小的。但如果诱发大的地震，那将是灾难性的。从1987年的资料至今，我国已建设的坝高在15米以上的水库共18000多座，已发现水库诱发地震的有13座。
1.2水利水电工程与水文问题水利水电工程建成后改变了下游河道的流量过程或周围环境水域的分布，从而对周围环境造成影响。例如：①大坝水库不仅存蓄了汛期洪水，而且还截流了非汛期的基流，往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流，并引起周围地下水位下降，从而带来一系列的环境生态问题；②下游天然湖泊或池塘因断绝水的来源而干涸；③下游地区的地下水位下降；④入海口因河水流量减少引起河口淤积，造成海水倒灌；⑤因河流流量减少，使得河流自净能力降低；⑥以发电为主的水库，多在电力系统中担任峰荷，下泄流量的日变化幅度较大，致使下游河道水位变化较大，对航运、灌溉引水和养鱼等均有较大影响；⑦当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时，势必造成水质的恶化。由此可见，水利水电工程对水文的影响是不容忽视的一个重要问题。
1.3水利水电工程与气候问题一般情况下，区域性气候状况受大气环流和水体分布所控制。如果修建大、中型水库及灌溉工程后，当地水体的分布会发生较大的变化。如原先的陆地变成了水体或湿地。局部地表空气变得较以前更加湿润，形成新的小气候，对当地气候会产生一定的影响。主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响方面。
1.4水利水电工程与鱼类、生物物种问题①对鱼类的影响：切断了洄游性鱼类的洄游通道；水库深孔下泄的水温较低，影响下游鱼类的生长和繁殖；下泄清水，影响了下游鱼类的饵料，从而影响鱼类的产量；高坝溢流泄洪时，高速水流造成水中氮氧含量过于饱和，致使鱼类产生气泡病。②对植物和动物的影响：库区淹没和永久性的工程建筑物对植物和动物都会造成直接破坏；同时局部气候变化、土壤沼泽化、盐碱化等都会对动植物的种类、结构及生活环境等造成影响。
二、工程地质工作中存在的问题
2.1工程地质勘察的质量问题在工程地质勘察过程中，主要问题有以下几种：①工程概念不清，勘探侧重点不明确，针对性不强，方法不当，手段落后；②工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入，其适应条件的物理意义混淆不清；③地质报告中基本地质条件不清楚。我们遇到的主要工程地质问题有：①界定不准确或论证不充分，有问题遗漏甚至结论性错误；②有些地质报告没有地质结论，也有些工程没有做多少地质工作就先下结论，极不严肃。此类问题产生往往造成阶段性工程审查不能一次性通过，可能延误开发时机；或者尽管通过了审查，但却给工程留下了隐患，这种情况的危险性极大。
2.2勘测周期不合理的问题从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期，这是再简单不过的道理，然而有些工程却没有进行基础性的前期投入。主要存在问题有以下几个方面：①一旦需要申报项目，立即就要求提交地质报告；②今天刚刚提交可研报告，明天就要求提交初设报告。此类情况多为地方性工程，一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的，由于地质条件不清楚，直接导致投资控制不住，施工后修改设计等情况。更可怕的是留下了工程隐患，可能造成重大的工程事故。
三、结语
工程地质学是20世纪才建立和发展起来的一门地球科学。水利水电工程地质勘察是所有行业中涉及面最广、问题最复杂、任务最艰巨、声望最高、最具权威性的龙头行业，它具有自身的特殊性与复杂性。水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务，是水利水电工程顺利进行的重要保证之一。保护和改善工程环境是保证人们身体健康的需要，是现代化大生产和保证工程质量的客观要求，是保证工程永久利益的必须条件。工程地质工作的质量，对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生，轻则修改设计延误工期，严重时造成工程失事，给人民生命财产带来重大损失。近年来，工程地质勘察质量有下滑趋势，工程地质分析不够深入，有时甚至出现工程地质评价结论性错误这样严重的问题。笔者认为，总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题，具有重要的现实意义。
摘要：水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务，是水利水电工程顺利进行的重要保证。工程地质工作的质量，对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生，轻则修改设计延误工期，严重时造成工程失事，给人民生命财产带来重大损失。由此可见，总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题，具有重要的现实意义。
关键词：水利水电；工程地质问题；环境问题；勘测问题
一、水利水电工程建设与环境问题
1.1水利水电工程与地震问题水库等水利水电工程建筑物蓄水后，由于地应力的调整或水体下渗等原因，触发了地质断层的复活而诱发地震。研究表明，要触发一个比较大的地震需具备以下三个条件：①水库岩石比较破碎，且处理效果不十分理想；②存在有利于应力集中的地质环境条件；③水库水荷载所产生的超孔隙水压力足够大。关于水库诱发地震的事件国内外均有报道，一般而言，水库的坝址没有较大的断裂带存在，仅仅是水荷载引起的地应力，诱发地震的可能性是很小的。但如果诱发大的地震，那将是灾难性的。从1987年的资料至今，我国已建设的坝高在15米以上的水库共18000多座，已发现水库诱发地震的有13座。
1.2水利水电工程与水文问题水利水电工程建成后改变了下游河道的流量过程或周围环境水域的分布，从而对周围环境造成影响。例如：①大坝水库不仅存蓄了汛期洪水，而且还截流了非汛期的基流，往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流，并引起周围地下水位下降，从而带来一系列的环境生态问题；②下游天然湖泊或池塘因断绝水的来源而干涸；③下游地区的地下水位下降；④入海口因河水流量减少引起河口淤积，造成海水倒灌；⑤因河流流量减少，使得河流自净能力降低；⑥以发电为主的水库，多在电力系统中担任峰荷，下泄流量的日变化幅度较大，致使下游河道水位变化较大，对航运、灌溉引水和养鱼等均有较大影响；⑦当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时，势必造成水质的恶化。由此可见，水利水电工程对水文的影响是不容忽视的一个重要问题。
1.3水利水电工程与气候问题一般情况下，区域性气候状况受大气环流和水体分布所控制。如果修建大、中型水库及灌溉工程后，当地水体的分布会发生较大的变化。如原先的陆地变成了水体或湿地。局部地表空气变得较以前更加湿润，形成新的小气候，对当地气候会产生一定的影响。主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响方面。
1.4水利水电工程与鱼类、生物物种问题①对鱼类的影响：切断了洄游性鱼类的洄游通道；水库深孔下泄的水温较低，影响下游鱼类的生长和繁殖；下泄清水，影响了下游鱼类的饵料，从而影响鱼类的产量；高坝溢流泄洪时，高速水流造成水中氮氧含量过于饱和，致使鱼类产生气泡病。②对植物和动物的影响：库区淹没和永久性的工程建筑物对植物和动物都会造成直接破坏；同时局部气候变化、土壤沼泽化、盐碱化等都会对动植物的种类、结构及生活环境等造成影响。
二、工程地质工作中存在的问题
2.1工程地质勘察的质量问题在工程地质勘察过程中，主要问题有以下几种：①工程概念不清，勘探侧重点不明确，针对性不强，方法不当，手段落后；②工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入，其适应条件的物理意义混淆不清；③地质报告中基本地质条件不清楚。我们遇到的主要工程地质问题有：①界定不准确或论证不充分，有问题遗漏甚至结论性错误；②有些地质报告没有地质结论，也有些工程没有做多少地质工作就先下结论，极不严肃。此类问题产生往往造成阶段性工程审查不能一次性通过，可能延误开发时机；或者尽管通过了审查，但却给工程留下了隐患，这种情况的危险性极大。
2.2勘测周期不合理的问题从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期，这是再简单不过的道理，然而有些工程却没有进行基础性的前期投入。主要存在问题有以下几个方面：①一旦需要申报项目，立即就要求提交地质报告；②今天刚刚提交可研报告，明天就要求提交初设报告。此类情况多为地方性工程，一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的，由于地质条件不清楚，直接导致投资控制不住，施工后修改设计等情况。更可怕的是留下了工程隐患，可能造成重大的工程事故。
三、结语
工程地质学是20世纪才建立和发展起来的一门地球科学。水利水电工程地质勘察是所有行业中涉及面最广、问题最复杂、任务最艰巨、声望最高、最具权威性的龙头行业，它具有自身的特殊性与复杂性。水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务，是水利水电工程顺利进行的重要保证之一。保护和改善工程环境是保证人们身体健康的需要，是现代化大生产和保证工程质量的客观要求，是保证工程永久利益的必须条件。工程地质工作的质量，对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生，轻则修改设计延误工期，严重时造成工程失事，给人民生命财产带来重大损失。近年来。工程地质勘察质量有下滑趋势，工程地质分析不够深入，有时甚至出现工程地质评价结论性错误这样严重的问题。笔者认为，总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题，具有重要的现实意义。
摘要：水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务，是水利水电工程顺利进行的重要保证。工程地质工作的质量，对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生，轻则修改设计延误工期，严重时造成工程失事，给人民生命财产带来重大损失。由此可见，总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题，具有重要的现实意义。
关键词：水利水电；工程地质问题；环境问题；勘测问题
一、水利水电工程建设与环境问题
1.1水利水电工程与地震问题水库等水利水电工程建筑物蓄水后，由于地应力的调整或水体下渗等原因，触发了地质断层的复活而诱发地震。研究表明，要触发一个比较大的地震需具备以下三个条件：①水库岩石比较破碎，且处理效果不十分理想；②存在有利于应力集中的地质环境条件；③水库水荷载所产生的超孔隙水压力足够大。关于水库诱发地震的事件国内外均有报道，一般而言，水库的坝址没有较大的断裂带存在，仅仅是水荷载引起的地应力，诱发地震的可能性是很小的。但如果诱发大的地震，那将是灾难性的。从1987年的资料至今，我国已建设的坝高在15米以上的水库共18000多座，已发现水库诱发地震的有13座。
1.2水利水电工程与水文问题水利水电工程建成后改变了下游河道的流量过程或周围环境水域的分布，从而对周围环境造成影响。例如：①大坝水库不仅存蓄了汛期洪水，而且还截流了非汛期的基流，往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流，并引起周围地下水位下降，从而带来一系列的环境生态问题；②下游天然湖泊或池塘因断绝水的来源而干涸；③下游地区的地下水位下降；④入海口因河水流量减少引起河口淤积，造成海水倒灌；⑤因河流流量减少，使得河流自净能力降低；⑥以发电为主的水库，多在电力系统中担任峰荷，下泄流量的日变化幅度较大，致使下游河道水位变化较大，对航运、灌溉引水和养鱼等均有较大影响；⑦当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时，势必造成水质的恶化。由此可见，水利水电工程对水文的影响是不容忽视的一个重要问题。
1.3水利水电工程与气候问题一般情况下，区域性气候状况受大气环流和水体分布所控制。如果修建大、中型水库及灌溉工程后，当地水体的分布会发生较大的变化。如原先的陆地变成了水体或湿地。局部地表空气变得较以前更加湿润，形成新的小气候，对当地气候会产生一定的影响。主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响方面。
1.4水利水电工程与鱼类、生物物种问题①对鱼类的影响：切断了洄游性鱼类的洄游通道；水库深孔下泄的水温较低，影响下游鱼类的生长和繁殖；下泄清水，影响了下游鱼类的饵料，从而影响鱼类的产量；高坝溢流泄洪时，高速水流造成水中氮氧含量过于饱和，致使鱼类产生气泡病。②对植物和动物的影响：库区淹没和永久性的工程建筑物对植物和动物都会造成直接破坏；同时局部气候变化、土壤沼泽化、盐碱化等都会对动植物的种类、结构及生活环境等造成影响。
二、工程地质工作中存在的问题
2.1工程地质勘察的质量问题在工程地质勘察过程中，主要问题有以下几种：①工程概念不清，勘探侧重点不明确，针对性不强，方法不当，手段落后；②工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入，其适应条件的物理意义混淆不清；③地质报告中基本地质条件不清楚。我们遇到的主要工程地质问题有：①界定不准确或论证不充分，有问题遗漏甚至结论性错误；②有些地质报告没有地质结论，也有些工程没有做多少地质工作就先下结论，极不严肃。此类问题产生往往造成阶段性工程审查不能一次性通过，可能延误开发时机；或者尽管通过了审查，但却给工程留下了隐患，这种情况的危险性极大。
2.2勘测周期不合理的问题从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期，这是再简单不过的道理，然而有些工程却没有进行基础性的前期投入。主要存在问题有以下几个方面：①一旦需要申报项目，立即就要求提交地质报告；②今天刚刚提交可研报告，明天就要求提交初设报告。此类情况多为地方性工程，一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的，由于地质条件不清楚，直接导致投资控制不住，施工后修改设计等情况。更可怕的是留下了工程隐患，可能造成重大的工程事故。
三、结语
工程地质学是20世纪才建立和发展起来的一门地球科学。水利水电工程地质勘察是所有行业中涉及面最广、问题最复杂、任务最艰巨、声望最高、最具权威性的龙头行业，它具有自身的特殊性与复杂性。水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务，是水利水电工程顺利进行的重要保证之一。保护和改善工程环境是保证人们身体健康的需要，是现代化大生产和保证工程质量的客观要求，是保证工程永久利益的必须条件。工程地质工作的质量，对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生，轻则修改设计延误工期，严重时造成工程失事，给人民生命财产带来重大损失。近年来。工程地质勘察质量有下滑趋势，工程地质分析不够深入，有时甚至出现工程地质评价结论性错误这样严重的问题。笔者认为，总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题，具有重要的现实意义。
摘要：随着社会经济的迅速发展，环境问题日益严重和突出，引起了各国政府首脑、政治家、科学家和公众的广泛关注。从斯德哥尔摩的《联合国人类环境会议宣言》到巴西《环境与发展的里约热内卢宣言》，从4月22日的地球日到6月5日的环境日，从“全球变化”到《21世纪议程》，使人类为了共有一个地球和共同的利益，联合起来对付全球环境恶化和灾害，以保证人类和社会的持续发展。
关键词：地质环境；灾害；突出；严重；问题研究；分析
1我国地质环境和灾害突出和严重性
我国环境地质和灾害地质极为突出和严重，而且有日益恶化之势。例如我国在经济调整增长的同时，灾害的损失也日渐增大。1989年，灾害损失525亿元，1990年为616亿元，1991年达1050亿元，占国民生产总值的1/6。如不考虑物价上涨因素，灾害所造成的经济损失增长1990为17．33％，1991年高达70．45％，问题严重，不容忽视。
要把保护地质环境，减轻地质灾害工作看作是创造财富的工作，其在社会发展中的作用与地矿勘查工作相同。
水资源的开发利用和合理调配是今后我国值得注意的重大问题。此外，地下水日益短缺，水质不断下降，过量开采还引起地面沉降、海水入侵等一系列地质灾害。土地利用不当，带来了水土流失、石漠化和沙漠化问题。一些跨世纪的重大工程，对区域的生态平衡和环境也存在着巨大的影响。因此，开展地下水资源和地质环境研究对我国经济发展和社会稳定具有重大意义。
这方面的研究工作：一是要围绕重要经济区和国土整治区、重要城市、重点工程项目、重要交通干线和重点矿山，开展地下水资源合理开发利用和科学管理水资源与环境协调发展、区域地壳稳定性、地质灾害预测与防治、地质—生态环境效应、污染的防治等方面的研究，为合理利用水资源、改善和保护环境、减轻地质灾害、促进经济建设和社会发展服务；二是加强区域地质—地球化学环境、生物地球化学特征、生态效应与系统控制，为人类健康与发展农业服务。
2我国地质环境和灾害问题研究分析
由于我国地质环境和灾害问题突出，除继续密切结合国土开发整治和国民经济建设需要，进行完善地质环境区划和区域评价，加强发展地质环境和地质灾害监控—预报—减轻系统以外，要重点开展以下几个领域的工作：
2.1干旱地区水资源的调查开发利用与保护研究我国干旱区面积占全国面积1/4以上，主要包括新疆大部，内蒙古、甘肃、青海西部、宁夏等，降水量不足200毫米。这里，土地资源、矿产资源飞能源和气候资源都比较丰富，农业、工矿业发展潜力比较大，但发展中的最大制约因素就是水资源问题。因此，加强西北干旱地区水资源的开发利用与保护研究，具有开发西北超前的战略研究意义。
2.2我国西南岩溶石山生态环境治理与农业持续发展试验基地研究我国西南六省岩溶区是世界上最大的联片裸露岩溶区，是我国重要能源和有色金属基地。然而近年来石漠化发展速度很快，生态恶化，人民生活贫困，是我国当前最贫穷的地区之一，严重制约了当地经济、社会发展，甚至还会威胁到长江、珠江中下游的生态平衡和发展。西南岩溶地区又是我国四大生态脆弱带（黄土、沙漠、红壤土、岩溶）之一，过去国家对其它三个类型的研究，已有较大持续的科技投入，有力地推动了对它们的治理。但对岩溶区，仅“六五”期间组织过一次以治水为主题的攻关，而在基础问题上无重大投入。
为了尽快改变岩溶山区落后面貌，要在这一地区选出的基础问题和应用问题开展多学科、多部门的综合治理试验基地研究，为岩溶石山治理、资源的合理评价开发、促进西南地区持续发展提供可靠的科学基础，对全区乃至全球岩溶石山治理都可起示范作用。
①岩溶地区四层圈之间相互作用规律（碳、水、钙及其它元素环）。②西南岩溶石山的形成演化与人地协调发展关系研究。③岩溶地区资源形成机理和分布规律。④岩溶生态系统的类型、展布规律与经济开发关系。⑤岩溶地区石漠化的形成条件飞机理和演变过程。⑥岩溶石山区人口、粮食、环境、经济持续协调发展战略。
2.3东部沿海地区环境与灾害监测、预报和防治系统研究东部沿海地区作为我国经济改革的窗口，近十几年来获得了迅速的发展，成为我国一个重要而又独特的经济区域。但是，不能不看到，随着沿海经济建设的迅猛发展和对海洋资源的大规模开发，也带来了日益严重的环境问题和灾害的激发，自然环境正在进一步恶化。
20世纪70年代以前，我国只有零星的地区发生海水入侵。随着沿海开发，大量超采地下水、海水入侵范围不断扩大，辽宁、河北、山东、江苏、广东等省的沿海城市均出现了不同程度的海水入侵。北方城市尤为严重，如胶东湾海水入侵速度已从每年数十米增加到每年401米，入侵范围达627平方公里。海水入侵使陆地上的淡水资源遭到破坏，更加剧了水荒。同时，使大片土地变成盐荒地，仅山东莱州地区因海水入侵造成的工农业损失累计就高达50亿元。过量开采地下水造成的另一灾害是地面沉降。我国东部沿海地区已近20座城市出现地面沉降，上海、天津两城市最大累计沉降量达到263厘米左右，位于长江三角洲的苏州、无锡、常州、嘉兴、肖山地区已发展成数千平方公里的沉降带，沧州、保定等地的城市地面沉降达2000平方公里。地面沉降使一些民用建筑破坏，地下管道断裂，加大了海水入侵和内涝积水的危害。
人工采砂、淡水截流、乱采乱挖珊瑚礁和砍伐红树林造成海岸的侵蚀，如海南清兰港沿岸，近十年来海岸线后退了150～200米。海岸侵蚀使海岸建筑、土地资源、旅游资源遭到破坏，威胁到港口、码头的安全。
在我国海岸带上的一些城市、港口、海湾出现了不同程度的环境污染，有的地区甚至相当严重，大大超过了国家标准。污染不仅给渔业、盐业、旅游业造成损失，而且诱发赤潮灾害的发生。近年来，我国赤潮发生频率增高，每年数十次，给生态环境、渔业生产带来破坏，也威胁到人民身体健康。
特别需要指出的是，沿海地区灾害造成的损失有日益增长的势头。据统计，由海洋灾害造成的损失，20世纪50年代平均每年不足1亿元，80年代初期平均每年5亿元，1992年则高达100多亿元。在某种程度上，海洋灾害已成为制约沿海经济发展的因素之一。
沿海地区在国民经济建设中占有举足轻重的地位，沿海开发正显加速发展态势。而我国海岸带从北向南跨越了不同的古板块，地质环境相当脆弱复杂，一旦遭到破坏，要花很大财力和物力才能恢复。面对这种情况，除了加强对沿海地区开发的综合管理，建立健全资源、环境合理开发、综合利用和保护的法规体系，处理好资源、环境和建设的关系以外，要加强对该区环境与灾害监测、预报和防治系统的研究程度，力求控制重大地质灾害的突然发生和严重危害，减轻地质灾害造成的损失；另一方面，深入研究各类地质灾害的形成机制和发生、发展规律，研制和推广主要地质灾害的调查方面的监测、防治技术。通过这一地区的研究，为全国各地区环境、灾害监测、预报和防治，为减轻地质灾害积累经验提供依据。
2.4地表过程与土地的可持续利用研究最近国际地科联为了参与并推进《21世纪议程》的开展，成立了环境规划和管理地质学专门委员会（COGEOENNIRONMENT），以便更充分地发挥地质学在环境保护中的重要作用，提高公众和决策者对地学在有效地管理和保护环境及其资源的重要性认识。最近，该委员会向环境问题科学委员会（SCOPE）提出开展《地表过程与土地持续利用》研究的建议，作为地科联参加持续发展工作的一个项目，以便在国土利用和规划中发挥地质学家的作用。
最近一系列研究表明，地表过程对土地状况有着极大的影响，它们可以限制或增强土地利用变化和工程建设的可能性。据国际地科联主席W．S·法伊夫（1993）研究，全球表层土壤的年损失率达0．7％，水土流失产生严重地质生态后果甚至已超出粮食供应本身的问题。我国不少地区水土流失的情况日趋严重，不仅使土壤厚度变化剧烈，而且造成土壤养分降低，土质变差。为了协调和持续发展，我们应从对各种地表过程研究入手，并定量评价水土流失现状，进而提出地质上的治理措施和方案，以便探索不同类型地区的地表过程与生态系统和农业持续发展的关系，使土地能为人类的繁荣和社会发展而得到持续的发展。
2.5城市废物的地质安全处置研究目前，城市规模不断扩大，人口集居密度不断提高，从20世纪50年代到20世纪80年代，城市人口由0．6亿增加到2．2亿，城市废物迅速增长。据1985年粗略统计，仅我国城市垃圾量年产已达5188万吨，其增长率超过10％，预计现在年产量已达到1亿多吨。我国城市废物排放量大，而且集中，不但至今基本上未得到妥善处置，而且其数量有大幅度增长趋势，对大气、地表水和地下水的污染非常严重。此外，我国核废料的安全地质处置，特别是高放射性核废物的安全隔离还是一项艰巨的任务。为此，地质学家要与其它自然科学家一起，研究城市废物的地质安全处置技术和方法，实现废物的安全处置。
2.6化学定时炸弹与人类的生存和健康人类活动对地球环境的影响日益加剧。因此，协调人地关系，探讨人地作用机理，揭示人类生存与环境之间的内在联系，已成为维护人类继续繁荣和不断发展的关键，并开始成为人类认识地球新的出发点和突破口。
根据最近国内外的许多研究，人类作为一种重要的地质营力所引起的环境剧变，特别是化学定时炸弹效应，不仅超过自然变率，而且已危及到人类本身的健康和生存发展。许多专家认为，当今人类疾病90％以上与微量元素有关，许多疑难绝症和大面积的地方病都与人体微量元素失衡有关，而人体必需的微量元素只能由体外汲取。因此，地球化学环境背景对人类生存的健康至关重要。对它的研究不仅有理论意义，而且具有非常现实的意义。
我国是世界人口最多的国家。目前，处于经济建设大发展时期，已发生的和潜在的环境突变问题都极为突出。为此，建议从地球化学、生态学、水文学、医学与社会学综合研究入手，通过对地球化学与生物地球化学循环及其对人类和生态环境的影口向与约束，人类活动对地球环境影响的过程与机理，全球与区域水系统循环机理及人类对它的影响的研究入手，探索环境变化对人类生存健康的效应。
2.7重大工程建设对环境生态系统的影响围绕已经开始实施和建成的重大工程建设（如三峡工程、晋陕蒙能源基地、重要铁路干线）及可能实施的重大工程（如南水北调），开展环境地质调查、监控、预测等研究。
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
1.1.1地层初始应力状态的改变引起的地表沉降：地下工程开挖是在存在初始应力场的地层中进行的，开挖引起地层初始应力状态的改变，即二次应力场，它是由地层初始应力场与开挖引起的附加应力场的叠加应力场，对应二次应力场开挖的位移场仅是由开挖引起的附加应力场。地表沉降的主要机理是由开挖面的应力释放，附加应力等引起地层的弹塑性变形。引起初始地应力状态改变的主要原因有：
（1）地下工程开挖引起的附加应力；
（2）地下工程施工对地层的扰动和地层损；
（3）地下水渗流引起的地下水位的变化。
1.1.2土体的固结沉降：地下工程施工引起的地表沉降与时间有关。土体内部含水渗出，体积逐渐减少，这一现象成为土的“固结”。随着土体的固结，土体的压缩变形和强度逐渐增长。因此，土的固结所产生的沉降是城市地下工程施工中最值得注意的问题之一。根据地下工程施工的特点总结固结沉降的主要原因有：
（1）地下水位下降引起的固结沉降；
（2）土体空隙水压力变化，引起土体的固结沉降；
（3）土体扰动后，重新固结后产生沉降；
（4）土体的次固结和流变。
1.2洞室围岩失稳
地下开挖后，洞壁围岩由于失去了原有的岩体的支持而向洞内产生松胀变形，如果变形超过了围岩所能承受的能力，围岩就会被破坏。围岩的变形破坏程度常取决于围岩的应力状态、岩体结构和洞室的断面形状等。洞室开挖使地下原来的应力状态被破坏，围岩应力重分布，产生变形位移。
均质岩土体中应力未达到或未超过其强度以前，在开挖过程中的变形，以弹性变形为主，变形速度快，变量小，瞬时完成，一般不易察觉；当应力达到或超过岩土体强度时，塑性变形十分明显，发生压碎、拉裂或剪破。当岩体强度主要由结构面控制时，与上述情况基本一样，但当结构面组合构成围岩不稳定条件时，岩体除了弹性变形外，塑性变形也比较明显，它表现为围岩分离体（岩块）的相互错动，围岩松动时围岩稳定性降低，为进一步松动创造了条件。
1.3斜坡破坏
斜坡破坏主要发生在山区城市，除直接经济损失外，还可能造成人员伤亡，其原因主要是:由于自然地质作用和工程地质作用引发的，而工程地质作用造成的斜坡破坏较自然地质作用频率大。当然决非任何斜坡破坏都能称为地质灾害，但斜坡破坏确属重大的地质灾害类型之一。
斜坡破坏主要形式为滑坡，其影响因素主要有岩性、构造、地形、地震、降雨及人类活动等。其中，许多山体滑坡现象是由地下工程活动引发的，即主要是由于地下工程的开挖或采掘影响到了上部的山体，使岩体开裂，地面倾斜，并在一定条件的配合下，导致山体失稳形成滑坡。在隧道建设中，滑坡现象主要发生在浅埋、偏压及进出口等地段，其危害常常比较严重。为评价斜坡岩土的稳定性，预防斜坡破坏导致的地质灾害，认识引起斜坡破坏的内在原因与外部条件，掌握其运动发展规律显得非常重要，尤其是当前在城市这个人类经济活动的密集区，斜坡破坏造成的经济损失和人员伤亡都是巨大的，都是由于工程活动不合理造成的。
1.4地下水污染
在城市环境地质中地下水的不良作用主要表现为地下水的侵蚀。地下水的不良作用和地下水污染主要由人为引起。随着经济持续稳定发展，人类活动加剧，对地下水的污染越来越严重，主要表现为：多数城市垃圾随意堆放；工业废水和废液不经处理或初步处理后任意排放。首先污染地表水，经地表水补给地下水或渗入地下水，再污染地下水，使地下水具有侵蚀性，对城市的建筑物基础及地下工程不断侵蚀破坏。
2防治措施
2.1开展详尽的工程地质勘察
工程地质勘察资料是地下工程施工的重要依据，通过详细的工程地质勘察，为设计施工提供需要的参数和指标，确定合理的开挖方案、开挖步骤，如果地下工程建设所涉及勘察资料不详细、不准确，势必给支护工程带来事故隐患。
2.2做好开挖方案的优化选择
地下工程的开挖方法很多，以基坑工程为例，有分层全开挖、中心岛式开挖等等。开挖顺序不同，引起的位移不同，中心岛法的开挖顺序就比从一个方向按顺序向另一个方向的开挖方法，对基底隆起和桩后地面沉降有一定程度地减少。因此，基坑开挖时应做好开挖方案的优化选择。
2.3实行科学的降水设计
水是影响基坑工程稳定的重要因素之一，从实际统计资料来看，约有70%的基坑事故与地下水有关，因此，地下工程建设中应特别注意地下水的影响。地下工程建设绝大多数都需要进行人工降低地下水。要降低地下水位，就要合理地选择降水方法，在此基础上进行人工降水的方案设计，以及进行降水方案的水位预测，通过预测进行降水方案的优化，从而达到最佳的降水方案。
2.4做好现场监测，开展信息化施工技术
地下工程是土体与围护结构体相互共同作用的一个动态变化的复杂系统，仅依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂的开挖和降雨等条件下支护结构与土体的变形破坏，也难以完成可靠而经济的开挖设计。通过施工时对整个工程进行系统的监测，可以了解变化的态势，利用监测信息的反馈分析，就能较好地预测系统的变化趋势。当出现险情预兆时，可做出预警，及时采取措施，保证施工和环境的安全；当安全储备过大时，可及时修改设计，削减围护措施。
2.5积极采用新技术、新方法
工程实践证明，采用基坑内降水、坑内侧土体加固（化学灌浆、石灰桩加固等）、及时支撑并预加轴力、增加挡墙的入土深度、墙外地层中筑帷幕、坑内降水坑外注水、分步开挖、逆作法施工、信息反馈施工法的采用等，对改善基坑变形、提高其稳定性有重要意义。计算机技术方法应广泛地应用到地下工程建设中，如进行数据分析与计算、计算机制图、计算机辅助深基坑设计、信息施工与管理等领域具有十分广阔的前景。
结语
地下空间资源正越来越多被开发利用于各种领域，如地下轨道交通工程、地下街、地下室、地下车库等各类地下工程，已经成为现代城市功能转入地下的重要载体。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。因此，研究城市地下建设工程引起的地质问题及其防治措施具有相当重要的现实意义。
一、全球定位系统(GPS)的应用
GPS越来越广泛地应用于水利水电工程地质勘察测量及定位控制,它在高程控制方面能较好地解决跨河、跨沟水准难以传递的问题,以及在勘察区控制点较少,或在山区、林区等通视条件较差、观测条件受限的区域进行工程地质勘察时,运用GPS可大大减少作业时间,提高测量精度。
二、遥感技术的应用
遥感技术按照遥感平台的高度不同,一般分为航天遥感、航空遥感和地面遥感共3大类。遥感技术由于视域广阔、信息丰富、具立体感、卫星影像成周期性重现以及获取资料快速等特点,被广泛应用于水利水电工程中有关重大工程地质问题及相关的环境等问题的调查与研究。
(一)区域构造稳定性研究。由于遥感图像能提供大量宏观的线性构造信息,较好地反映区域地质特征、水系分布特征和地貌形态,所以对研究区域构造格架,确定断裂体系及活动性以及评价工程及其周缘地区的构造稳定性有重大作用。因此遥感技术的应用也成为研究此问题必用的手段。
(二)水库区塌、滑坡、泥石流调查。在大型水利水电工程库区岸坡的滑坡、崩塌、泥石流以及某些松散堆积体的调查中,有一些工程应用遥感技术利用航卫片或彩红外片进行地质解译,结合野外现场观察、复查和检查查明了许多久拖不决的影响库岸稳定性评价的大型或较大型、塌滑体的数量,分布及其稳定状态。
(三)岩溶调查。利遥感影像,特别是彩红外影像进行岩溶及岩溶水文地质调查有其特殊的优势,像片解译不仅能很好地判读各种岩溶地貌现象,而且还可以充分利用和其它介质红外光谱的差异,判断地下水的分布和泉水分布等。清江招来河、高坝洲,黄河万家寨等工程曾利用彩红外航片解译来研究岩溶及岩溶渗漏问题,都取到了良好的效果。
(四)中小比例尺地质测绘填图。推广遥感技术,在保持必须的野外工作量和成图现场校核工作的前提下,中小比例尺地质图以遥感成图取代常规地质测绘;建筑物及其它重要地区大比例尺工程地质图优先考虑遥感成图。这是十年前在全国水利水电勘测工作会议上由水利水电规划总院提出的“勘测技术发展目标”文件所确定的。
(五)岩土工程开挖面地质编录。为适应大型水利水电工程施工中进行反馈设计、安全预报和存档备查的需在人工开挖高边坡、大型地下建筑物和大坝基坑的开挖中采用地面遥感技术,进行地质编录,并为有关的稳定分析和现场预报提供翔实的地质资料和数据是很必要的。为此长江勘测技术研究所在“七五”、“八五”和“九五”科技攻关中开发和完善了“高边坡快速地质编录系统”,并成功地应用于长江三峡永久船闸、澜沧江小湾、清江水布垭等工程的岩质高边坡开挖中的地质编录。该项技术采用的是数码像机摄影,微机现场采集及预处理,自主开发的软件处理可随时提供岩质高边坡的连续彩色影像图和地质所需的将边坡开挖面置于任意方位的线划图。
(六)水土保持、防洪与移民安置容量研究。如1994年,长江勘测技术研究所承担的长江上游水土保持重点治理区滑坡、泥石流发育程度与稳态区域研究项目,该项目在研究中利用TM卫片对陇南、金沙江下游、三峡库区3大片进行解译与发育程度的划分(滑坡分四级,泥石流分五级)作出了区划图,提出了防治意见和预警系统建立的基本设想。1990年地矿部航空物探中心与长江委规划处、综勘局一道,开展长江中游干流防洪工程现状遥感调查,用TM卫片和1∶3万～1∶5万彩红外航片进行解译和编写报告,提交的成果获得了较好的成效。移民安置容量研究,航卫片,尤其是彩红外航片,以其对土地利用类型的可判读性和现实性,为移民安置容量分析确定提供了新手段。
三、地理信息系统(GIS)
GIS技术可自动制作平面图、柱状图、剖面图和等值线图等工程地质图件,还能处理图形、图像、空间数据及相应的属性数据的数据库管理、空间分析等问题,将GIS技术应用于工程地质信息管理和制图输出是近几年工程地质勘察行业的热点和发展趋势。目前,国内应用较多且比较成熟的专业软件是由中国地质大学开发研制的MAPGIS,是一种专业的地理信息系统软件。
四、工程物探技术
在我国工程物探虽然起步较晚,但在水利水电工程勘测设计单位从20世纪80年代初至90年代初逐渐引进和装备了一些必要的仪器,如信号增强式地震仪、综合测井仪、电法仪、透视仪、声波仪、管线仪、地质雷达和钻孔彩色电视系统等,使物探仪器得到了全面的更新,其中有些是当时或至今都是世界水平的新仪器,大大地提高了数据采集精度和野外工作效率,促进了物探的发展。
(一)地球物理层析成像技术(CT)。CT技术是利用已有的平洞或钻孔,通过对采用一定发射和一定接收方式产生的透射波的采集与处理,反演孔洞间岩体的波速值,并对区间岩体进行判断、评价的一种技术方法。当前在勘探孔洞间了解岩体情况尚没有一个经济的、有效的技术措施做进一步工作的情况下,CT技术不失为是一个查明孔洞间岩体总体完整性程度的好方法。做得好,不仅能节约一定的勘探工作量而且还会对岩体物理力学性的整评价质量的提高有所促进。所以“七五”国家重点科技攻关以来,包括“八五”和“九五”攻关几个涉及水电建设的项目,涉及水利水电工程地质勘探的课题和专题中大多数都涉及CT技术攻关的内容,并获得许多很有成效的成果。
(二)钻孔彩色电视系统。a53mm的钻孔彩电是为适应水利水电工程勘察的大多数钻孔都是a56mm的金刚石钻孔而设计制造的;50mm的钻孔彩色电视是在电子技术发展的基础上为适应水平风钻孔观察而设计制造的,并首次将CCD光电偶合器件应用于钻孔电视。该产品的特点是电路设计合理,集成度高,性能稳定,与传统的摄像管探头相比,具有彩色图像重现性好、几何失真小、寿命长、耐冲击、体积小、重量轻、功耗低等特点,是一个更新换代产品。当前,随着数字技术的发展,钻孔彩电又在开发的图像处理系统基础上研制出多功能钻孔彩色电视系统,系统采用工控级主机,形成控制器、监视器、录相机三合为一的一体化主机。主机可配接多种不同口径的钻孔电视探头,实现图像数字化实时采集压缩存储,成果可刻录成VCD光盘,还可进行后期图像处理及制作。
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。
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。
2.工程地质工作的任务
在工程建设中，工程地质工作的任务十分繁重，也异常艰巨，主要任务是：①选址，选择在地质条件上相对最优的工程建筑地区或场地；②评价，阐明工程建筑区或场地的工程地质条件，进行定性和定量的工程地质评价，准确界定工程地质问题；③预测工程建筑物兴建和运用过程中地质条件的可能变化，为研究改善和防治工程地质缺陷的措施提供依据；④调查工程建筑物所需的天然建筑材料等。
3.工程地质专业的尴尬
工程地质专业是工程建设的基础性专业，没有这个专业，一切工程建设均将成为空中楼阁，这是常识性问题，我们在这里反复强调好象有些多于。然而，现实确让这一基础性专业处于一个十分尴尬的境地，主要表现在：
①工程地质专业本身的特殊性、复杂性和实践性；
②专业不景气，社会地位和经济地位与工程地质专业不相适应，工作环境、工作条件的局限，择业行为中的浮躁动机，专业本身的局限性；
③规程规范存在的问题；
④工程地质勘察技术的局限性；
⑤相关专业对工程地质专业的轻视；
⑥长官意志，某些决策者对工程地质专业的无知或轻视；
⑦世人对工程地质专业的不了解与不理解。
4.在工程建设中的地质教训
由于地质问题而严重影响工程建设的实例太多，教训太深刻，顺手拈来几个实例：
①云南漫湾水电站左坝肩顺层滑坡和建材问题；
②贵州天生桥二级水电站厂址、隧洞等问题；
③贵州东风水电站右坝肩和帷幕线上的岩溶问题；
④乌江彭水水利枢纽前期工作重复问题；
⑤雅砻江锦屏二级水电站岩溶地下水问题；
⑥软弱夹层的遗漏对工程建设的重大影响，葛州坝、西津溢洪道等。
5.工程地质在工程建设中的决定性作用
任何地质条件下都可以建工程，对吗？这个问题也是这些年来工程界的一个热门话题，笔者认为答案是否定的。
①陕西东庄水库灰岩坝址渗漏严重不能建坝；
②小浪底滑坡性质界定对设计的影响；
③天生桥二级水电站移民区是否滑坡对移民安置的影响；
④堤防工程中的堤基垂直防渗引起的环境地质问题，有时可能是决定性的；
⑤地质边界条件和地质参数对工程设计的影响。
6.相关学科在工程地质中的应用
①系统工程在工程地质中的应用；
②计算机技术在工程地质中的应用；
③遥感、物探、GPS等；
④水工设计施工与工程地质的关系。
清晰的工程概念是地质师所必需的。潘家铮院士对地质师的要求：应该有系统地学习水工建筑物的基本设计理论，计算方法，以及地基缺陷的影响，各种处理的措施，各种成功和失败的经验；最好补一些数学、力学、水力学、岩土力学、岩石试验、有限元分析和计算机应用等方面的基础课。五十年代初，由于我国水利水电工程地质专业人才奇缺，一批设计师改行从事工程地质专业的学习和工作，后来大都成为工程地质专业的优秀专家。实践证明，地质师的工程概念清晰，地质工作会得心应手；反之则可能事倍功半。
7.工程地质要面对现实着眼未来
汪恕诚部长最近讲话强调：不能老修改设计，因为搞招投标尤其是国际合同，修改设计就意味着被索赔。修改一个设计，似乎节省了某一个工程量，而索赔量比这个还大，大量修改设计怎么得了？汪部长的这段讲话似乎在批评设计，实则是水利水电工程地质的一个千载难逢的新的契机。
如何理解汪部长的这段话？我们认为首先要搞清楚为什么修改设计，水利工程因为地质问题而修改设计的可以举出若干例子来。
修改设计往往赖地质，我们当然可以理直气壮地说：前期地质工作投入不够，工程地质条件不清楚，地质基础资料不准确，工程地质分析出力不够或分析工作的深度不到家，工程地质问题的界定不明确或界定有错误，学术技术问题得不到广泛的讨论和争论，工程地质问题的真理有时往往掌握在少数人手里。
很明显，要想不修改设计，地质工作必须做到家，基本的地质工作量必须保证。作为地质师，既要尊重事实，坚持真理，实事求是，还要努力学习，开拓进取，勇于创新，更要勤于实践，不迷信权威，不违心唯上。工程地质专业的形象靠地质师们去树立，去维护；工程地质专业在工程建设中的地位也只有靠地质师们自己去争取
地质师是当今社会最优秀的人才之一，许多人成不了地质师。
人类的进步，社会的发展，未来的世界，永远也离不开地质师!忽略了地质工作，怠慢了地质师，人类社会将会受到大自然的无情惩罚！
摘要：岩体由结构面和结构体组成，其结构特性是岩体力学行为、变形和破坏形式的主要控制因素。岩体结构控制论是岩体工程的基础理论。本文从岩体结构的工程地质模型、力学模型出发，总结了现今较广泛应用的岩体结构力学分析方法，并简要介绍了岩体结构控制论的工程应用。
关键词：岩体结构控制论工程地质模型分析方法
一、岩体结构的工程地质模型
岩体形成和发展过程伴随着各种内、外地质营力的作用，从成岩的类型分为沉积岩、岩浆岩和变质岩三大类，由于结构面的存在使岩体具有一定的结构，其结构特性控制着岩体的性质和变形破坏，因此，我们在解决岩体工程问题时，应该从岩体的地质模型出发。孙广忠教授建立了8个基本的地质模型：水平层状岩体、缓倾层状岩体、陡倾层状岩体、陡立层状岩体、弯曲层状岩体、完整块状岩体、碎裂块状岩体和岩溶化块状岩体。孙玉科在研究了大量露天矿和水电工程的边坡滑坡资料后，归纳出5种具典型意义的工程地质模型，即：金川模型、葛洲坝模型、盐池河模型、白灰厂模型和塘岩光模型。目前，这些模型广泛的应用在岩体工程中，从地质模型建立的角度考虑，首先应该调查岩体中结构面的发育特征以及与结构体的组合特征，查明岩体的赋存地质条件，如地下水、地应力条件等，再与上述的基本类型进行对比，选择适合岩体工程的模型。为了便于后面的力学分析，在建立地质模型时从各基本模型的共性特征入手，并根据工程自身的特点充分体现其个性的一面。因此，建立岩体的工程地质模型是一项系统的工作。
二、岩体结构力学模型
孙广忠提出了四种岩体介质，并根据介质的特性提出了四种岩体力学的分析方法，表1中是四种力学介质岩体特性。
对于基岩斜坡失稳破坏主要表现为软弱岩体的蠕滑变形、岩体沿着已存在的地质结构面发生剪切破坏、岩石块体的塌落和板状结构岩体的倾倒、上部岩体沿岩层层面或较软弱夹层发生剪切滑动等。李铁峰将基岩斜坡的变形模式进行了总结，根据结构面倾向、倾角与斜坡产状之间的关系，以及软弱夹层的发育情况，将斜坡的变形模式分为倾倒变形、溃屈型破坏、顺层滑动破坏、裂隙滑动、侵入接触滑动、拉裂－脱离母岩－崩塌、压缩流变。
三、岩体结构力学的分析方法
早期多数把岩体看成连续的介质，用一些连续的线性分析方法来解决岩体力学问题。根据岩体不连续、方向异性等特点，目前出现了许多的不连续分析方法，如：离散元算法、块体理论、DDA方法等，其理论基础更符合岩体的性状。
离散元法（DiscreteElementMethod）考虑结构体受力后的运动状态，以及由此导致受力状态及系统的变形（块体运动）随时间的变化，该法由Cundll于1971年首次提出，用来计算结构面和结构体组成岩体的非连续变形，以后又进一步发展了考虑块体本身的弹性变形，并推广至三维和动力问题。目前，离散元应用的文章较多，而研究基础计算方法的文章很少，因此，加强离散元法基础理论、基础算法及误差分析方面的研究，汲取有限元法等数值方法的优点，使之既能保持在描述散体的整体力学行为和力学演化全过程方面的优势，又能有效描述介质局部连续处应力状态和变形状态，使离散元法的模型建立真正满足几何仿真，物理（本构）仿真，受力仿真和过程仿真的原则，是离散元法研究领域的首要工作。
块体理论由石根华（1977）提出并在美与Goodman合作完善起来的，应用几何学、拓扑学碎裂结构岩体。近些年，块体理论在岩体工程中应用十分广泛，E.Hoek等（1998）应用块体理论开发了用于地下开挖工程的分析程序—Unwedge；2001年Rocscience公司推出了Swedge4.0，该软件可以用来计算边墙块体的体积及稳定系数。汪卫明、陈胜宏（1998）在矢体概念的基础上开发出三维岩石块体系统的自动识别方法，该方法能够有效解决包含不规则地形面和非贯通结构面等情况下的复杂块体的识别问题；卢波、陈剑平等通过应用随机不连续面三维网络模拟技术对复杂有限块体的自动搜索及确定其空间几何形态，并提出了“有形即是有限”的分析方法；张子新等把分形几何与块体理论相结合，提出分形块体理论，建立分形块体理论赤平解析法，并把随机概率模型引入分形块体理论，研究了三峡高边坡关键分形块体的滑落概率和分形块体的大小及其分布密度；张子新等将赤平投影图解析化，提出了块体理论的赤平投影解析法，并应用该法分析了某矿卷扬机硐室的稳定性；赵文把概率理论引入节理迹长分布的研究之中，推导了多组节理切割岩体形成关键块体概率的计算公式，从而使原来的一些关键块体转化为稳定块体，减少了关键块的数量。
近年来，石根华又将块体理论进一步发展，1993年由石根华提出的块体系统不连续变形数值分析新方法，简称为DDA方法，该方法是求解块体系统连续变形、大变形和大位移数值分析方法，块体的形状可以是任意的凸凹多边形，块体间也不一定要求角点接触。国内已研制了二维DDA程序软件，并与日本九州大学环境地盘工学研究中心合作将三维块体分析方法应用于三峡船闸高边坡的岩体稳定分析，并对船闸开挖施工过程及其支护效果的数值模拟，绘制了各开挖步序的岩体变形等值线图。
四、岩体结构控制论的工程应用
随着国民经济的发展和大型建设项目的实施，涉及到大量的地下工程建设项目，如采矿巷道、道路隧道、水电工程的地下洞室等。地下工程的一项主要研究工作就是分析围岩应力重分布特点以及变形破坏规律，这些都要受到岩体结构的控制。例如：康立勋通过研究块状结构岩体中自重应力传播的法则，得到了岩体的应力大小受岩块数量以及岩块几何参数控制的结论，并将研究结果用于计算煤炭地下采场顶结构载荷。隧道工程中岩爆和岩体结构关系密切，完整性好的岩体易发生岩爆，当节理裂隙发育到一定程度一般不会发生岩爆；岩层的层厚状态及层面与洞室的空间组合关系与岩爆有重要的关系；优势节
理组与最大主应力的夹角大小也与岩爆紧密相关。
上面提到了岩质边坡变形破坏形式主要受控于岩体的岩性和结构特性。如：河西走廊金川露天矿上盘西区边坡变形破坏、乌江鸡冠山崩破坏和清江水布垭水利枢纽马崖高边坡等属于倾倒破坏；因此，分析岩体稳定性时，应根据岩体的岩性、岩体结构特性等对边坡进行分区，分析各区岩体力学机制和变形破坏机制，再结合边坡开挖各项参数计算边坡稳定性。
一般计算地基沉降变形时，把地基岩体当作各向同性介质，未考虑结构面的影响。其实，当岩体中的节理裂隙发育程度及方位满足某种条件时，则地基的滑移变形将受其中的优势结构面控制。如：章杨松等对润扬大桥节理化岩体，运用优势结构面理论，分析确定了影响和控制岩体地基沉降变形的优势结构面组合，提出了“优势结构面模型”与“遍有节理单元模型”数值分析确定岩体地基沉降变形的联合算法。遍有节理单元模型是考虑遍布岩体中的节理对岩体的受力和变形的影响的数值分析方法计算时输入了众多组结构面的参数，而考虑优势面时只输入两组左右优势面的参数，次要的结构面则忽略之。在相同力条件下，考虑优势结构面影响时，计算的地基变形大于不考虑优势结构面影响时计算的地基变形，说明优势结构面对地基的变形有明显的影响，因而也将影响地基的承载力。
五、结论
本文从岩体工程地质模型、结构力学模型、分析方法和工程应用这四个方面总结了岩体结构控制论的研究和应用现状。根据岩体的岩性特征、结构面发育情况、岩体的地应力、地下水条件等建立岩体的工程地质模型，并将岩体划分为四种力学模型，分析岩体结构控制下的变形破坏机制。介绍了目前用于不连续岩体结构计算的方法。对岩体结构控制论在地下工程、边坡工程、库岸工程和地基基础中的应用作了简单介绍。
摘要：针对施工图设计阶段，提出坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇及其边坡的岩体工程地质力学研究建议，包括：锚碇围岩工程地质条件研究、锚碇围岩工程力学特性研究、锚碇围岩渗透及抗溶蚀特性研究、锚碇及其围岩相互作用三维数值模拟研究、锚碇隧道钻爆开挖及支护的施工技术试验、锚碇锚固系统试验和大体积混凝土浇筑防裂的施工技术研究。
关键词：悬索桥隧道式锚碇施工图设计阶段岩体工程地质力学研究建议
1前言
坝陵河大桥离拟建贵州省镇宁至胜境关高速公路起点约21km，地处黔中山原地带。高速公路在关岭县东北跨越坝陵河峡谷，峡谷两岸地势陡峭，地形变化急剧，高差起伏大，河谷深切达400～600m。桥址区属构造剥蚀、溶蚀中低山河谷地貌。岩石建造类型以碳酸盐岩与陆源碎屑岩互层，以碳酸盐岩构成峡谷谷坡，以碎屑岩互层构成谷底及缓坡为基本特征。坝陵河流向与区域地质构造线方向(NW)基本一致。河谷西岸地形较陡，地形坡度40～70°，近河谷一带为陡崖。桥位区西岸（关岭岸）锚碇地段处于斜坡中部，出露的岩层有三叠系中统竹杆坡组第一段（T2z1）中厚层状泥晶灰岩和杨柳井组（T2y）中厚层状白云岩[1,2]。弱风化岩体直接出露于地表，微新岩体埋深30～50m。
坝陵河悬索桥主跨1068m，桥面总宽度24.5m，东岸锚碇采用重力式锚，西岸锚碇采用隧道式锚。西岸隧道式锚碇在技术设计中全长74.7m，最大埋深78m，主要由散索鞍支墩、锚室（34.7m）和锚塞体（40m）三部分组成，两锚体相距18～6.36m。锚塞体和锚室为一倾斜、变截面结构，上缘为圆形，下缘为矩形，纵向呈楔形棱台，矩形截面尺寸为10m×5.8m～21m×14.5m。西岸每根主缆缆力（P）约为270MN，水平夹角约26°。锚体中设预应力锚固系统，主缆索股通过索股锚固连接器与锚体中的预应力锚固系统连接。
悬索桥锚碇在承受来自主缆的竖向反力的同时，主要还承受主缆的水平拉力，是悬索桥的关键承载结构之一，其总体稳定性和受力状态直接影响到大桥的安全和长期使用的可靠性。坝陵河悬索桥是镇宁－胜境关高速公路的重要节点，针对该大桥施工图设计阶段，本文提出坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇及其边坡的工程地质力学研究建议。鉴于锚碇型式受到地形、地质条件的限制，国内外采用隧道式锚碇的大跨悬索桥为数较少[3－7]，见诸文献报道的更少，本研究建议有不适当之处，请专家批评指正。
2岩体工程地质力学研究建议
2.1锚碇围岩工程地质条件研究
西岸隧道式锚碇坐落于边坡浅表弱风化～微新岩体中，弱风化～微新岩体的工程地质条件关系到锚碇隧洞的成洞条件及锚碇体系在主缆拉力荷载作用下的整体稳定状态。
边坡浅表部中存在卸荷岩体。岩体卸荷带是伴随河谷下切过程或边坡开挖过程中，由于应力释放，岩体向临空面方向发生卸荷回弹变形，能量的释放导致斜坡浅表一定范围岩体内应力的调整，浅表部位应力降低，而坡体更深部位产生更大程度的应力集中。由于表部应力降低导致岩体回弹膨胀、结构松弛，破坏岩体的完整性，并在集中应力和残余应力作用下产生卸荷裂隙。岩体应力的降低最直观的表现是导致岩体松弛和原有的裂隙发生各种变化，形成新环境下的裂隙网络。这些裂隙一部分是迁就原有构造裂隙引张扩大经改造形成[8]，有一些是微裂隙扩展后的显式裂隙，也有在新的应力环境和外动力环境下形成的裂隙。在岩体卸荷、应力降低的过程中，随着新的裂隙系统的形成，也为外动力或风化营力提供了通道，加速岩体的风化和应力的进一步降低。风化岩体裂隙的增多，是岩体卸荷和风化共同造就的。
西岸锚碇边坡岩体在浅部节理裂隙发育，岩体透水性较好，渗透系数高；随着深度的增加，透水性逐渐减弱。深部的岩溶发育情况有待研究。
据初步设计阶段工程勘察资料，西岸锚碇边坡出露的灰岩和白云岩的产状为：倾向50～80°，倾角48～87°。主要发育三组优势节理：①155°∠57°；②220°∠34°；③333°∠46°。在岩层层面、不利结构面组合切割和深部岩溶发育情况下，在主缆巨大拉力下，不能够排除存在深部拉裂滑移面威胁西岸锚碇边坡整体稳定性的可能性。
锚碇围岩工程地质条件研究内容包括：
（1）研究从边坡表部至深部岩体中裂隙的分布密度及张开度变化，揭示岩体的卸荷程度，为锚碇施工期和运行期边坡岩体质量评价以及岩体质量变化趋势提供可靠基础资料；
（2）在岩层层面和不利结构面组合切割下，由于锚碇工程荷载，研究岩体中形成的潜在不稳定块体的安全度以及西岸锚碇边坡的整体稳定性；
（3）采用地球物理勘探方法，研究边坡深部溶蚀裂隙与溶蚀洞穴的分布规律及其发育特征。
2.2锚碇围岩工程力学特性研究
主悬索的巨大拉力通过索股、锚杆传人隧道中填充的（预应力）混凝土，再通过（锚塞体）混凝土与隧道岩体的摩阻力和粘结力传递给周围的岩体。隧道式锚碇在巨大主缆拉力荷载作用下，不仅要维持自身的抗拔稳定，同时还要将自身承受的主缆拉力传递到锚碇围岩中，以充分利用围岩的承载能力，使锚碇和围岩共同作用形成一个整体的承载体系。
锚碇围岩工程力学特性研究包括三个方面：
（1）锚塞体与岩体之间的抗剪摩擦力学性能[9，10]和粘结特性试验研究；
（2）锚碇下部及两锚体之间的岩体处于复杂的拉剪应力状态，研究锚碇围岩在拉剪应力下的变形及强度特性，尤其是弱风化～微新围岩在拉剪复杂应力下的变形、强度及疲劳试验研究，模拟其破坏现象和破坏过程，从而掌握其破坏机制；
（3）岩体在中度～轻度工程爆破开挖扰动下的力学性能研究。
锚碇围岩工程力学试验目的是确定锚碇边坡岩体力学参数建议值，供设计和三维数值仿真采用。建议在设计锚碇区域附近开挖一试验斜硐，采取岩样，并在硐壁打适量钻孔，进行室内岩石力学试验和原位岩石力学性质及配套的各项试验研究工作。主要包括室内岩石力学三轴剪切试验、节理（裂隙）测量、岩体变形特性（静载）试验、岩体抗剪（抗剪断）试验、岩体抗拉试验、混凝土与基岩胶结面抗剪和摩擦等试验和硐室声波普测、硐室地球物理勘探、含水量测试、钻孔声波测试、钻孔压水试验等试验研究工作。锚碇系统的摩阻力由基岩与锚碇系统接触面的正应力与摩擦系数来决定，摩擦系数一般由相似原理进行模型试验或现场测试得到。硐室地球物理勘探是查明锚碇围岩（主要是锚碇下部及两锚体之间的岩体）中的岩溶发育情况。
试验资料的整理应通过对现场和室内大量试验数据的综合分析，结合现行有关行业规范（规程）和工程经验的类比，提出西岸隧道式锚碇边坡区域岩体力学参数建议值，供设计采用。
2.3锚碇围岩渗透及抗溶蚀特性研究
坝陵河悬索桥西岸锚碇围岩为弱风化～微新的灰岩和白云岩，属于易溶蚀化岩体。锚碇边坡地段地下水主要为（节理）裂隙水、岩溶裂隙水和岩溶孔（洞）穴水。西岸隧道式锚碇锚体混凝土浇筑后，在边坡岩体中形成不透水体（阻渗体），从而改变锚碇边坡的地下水渗流场。可以预见，地下水将从锚塞体混凝土边缘绕渗，因此锚塞体与围岩的交界部位岩体更易遭到溶蚀，削弱锚塞体混凝土与围岩之间的摩阻力和粘结力。锚碇围岩渗透特性的研究应着重锚塞体与围岩的交界部位岩体的渗透性能与抵抗溶蚀的能力的试验研究。
为防治锚塞体与围岩交界部位岩体的溶蚀危害采取的工程措施，主要是加强锚碇边坡坡面的排水工程。
2.4锚碇及其围岩相互作用三维数值模拟研究
由于悬索桥安全是依靠锚碇固定桥的体系，锚碇发生移动将严重影响桥梁体系，甚至导致桥体破坏，因此研究西岸隧道式锚碇的锚块及其围岩在主动拉力作用下的稳定性、瞬时变位与长期变位是相当重要的。应建立真实反映隧道式锚碇锚体和围岩二者相互作用、考虑施工过程非线性、地质结构面影响等的三维数值仿真模型，对锚碇稳定性及变位进行预测[11]。
2.5锚碇隧道钻爆开挖及支护的施工技术试验
根据西岸隧道式锚碇为倾斜、变截面的工程特点，需研究锚碇隧道的钻爆开挖以及支护的施工技术[12－14]。在隧道式锚碇施工过程中，自始至终都要注意严格控制围岩的完整性，尽量避免对围岩产生过大的扰动。为保证主缆等硐内钢结构的使用寿命，锚碇的防水按GB50108－2001二级标准进行控制，要求较高。施工开挖后应对围岩中的塑性变形带进行挤密压浆处理，以使锚塞体混凝土与围岩紧密结合。
2.6锚碇锚固系统试验
试验目的是验证用于坝陵河大桥锚碇锚固系统的各产品力学性能是否满足设计要求。试验内容包括锚拉杆组件静载试验、疲劳试验及锚具组装件静载试验和疲劳试验[15]等。
2.7大体积混凝土浇筑防裂的施工技术研究
坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇锚塞体混凝土浇筑量约2×12143.322m3。锚碇结构混凝土浇筑量大，强度高，对施工工艺及养护维修提出了更高的要求；而大体积混凝土浇注施工由于受多种因素影响，若措施不当，很容易出现裂缝，影响到锚塞体混凝土的整体性强度以及钢筋的耐久性和实用性。西岸隧道式锚碇锚塞体大体积混凝土浇筑防裂技术从混凝土原材料选取和配合比的选择、降低原材料温度和控制混凝土拌和物温度、合理选择浇筑工艺和保证整体质量、有效控制混凝土内外温差到对混凝土温度进行监控及时掌握混凝土温度变化动态等一系列技术措施[16－22]，都可借鉴汕头海湾悬索桥、宜昌长江公路大桥和重庆鹅公岩大桥的做法。
3结语
针对施工图设计阶段，提出坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇及其边坡的岩体工程地质力学研究建议，包括：锚碇围岩工程地质条件研究、锚碇围岩工程力学特性研究、锚碇围岩渗透及抗溶蚀特性研究、锚碇及其围岩相互作用数值模拟研究、锚碇隧道钻爆开挖及支护的施工技术试验、锚碇锚固系统试验和大体积混凝土浇筑防裂的施工技术研究。
摘要：本文结合南京地区深基坑实例，针对基坑失稳所造成环境工程地质问题，分析了地质问题所产生的原因，提出了防治对策，对深基坑施工的顺利进行及保护周边环境具有一定的实际意义。
关键词：环境工程地质深基坑管涌流砂
1引言
环境工程地质问题的主题是人类工程—经济活动引起的地质环境的异常变化。以往对城市环境工程地质问题研究的比较多的主要是过量开采地下水而引起的地面沉降。近年来，一些特大城市的超高层建筑均有地下室，那么建地下室便需进行基坑的开挖，基坑开挖对周围地质体、环境、生态等均产生一定的影响，即会产生一系列的环境工程地质问题，这些问题的严重程度与场地的地质条件、基坑开挖深度以及周边的环境等有关。下面以南京地区为例来分析深基坑开挖中的环境工程地质问题。
南京位于长江边，有近四分之三的地域位于长江及秦淮河古河道漫滩区，地层软弱，工程地质条件复杂。地层上部以粘性土为主，下部以砂，砾石层为主，自上而下可划分为杂填土、可塑状粘土、淤泥质粉质粘土、可塑－硬塑状粘土、软塑状粉质粘土、粉砂或粉土夹软塑状粉质粘土、粉细砂、细砂，中粗砂，砾砂，碎石土等。这种地层比较突出的特点是上部粘性土层为软土层与硬土层互层结构，在软土层中夹有粉细砂层透镜体，下部砂层的厚度较大（3－40m厚），为承压含水层，南京地区的超高层建筑的地下室一般为一、二层，有的达三层，开挖深度一般超过6.0m。深基坑开挖主要在上部粘性土中进行，设有二层地下室的深基坑开挖一般都穿过上部粘性土而深入至下部的砂层中。由于南京地区具有这种特殊的地层结构，因此在深基坑开挖过程中的环境工程地质问题是较为突出。
2环境工程地质问题分析
南京地区深基坑开挖的环境工程地质问题主要为基坑边坡滑移、基坑涌水、流砂及其引起的地面沉陷、基坑井点降水引起的地面沉降、道路开裂、房屋开裂等。
2.1基坑边坡滑移
南京地区深基坑开挖一般为垂直开挖，边坡以松软粘性土为主，在不采取任何有效支护措施的情况下，边坡会失稳而产生滑移或坍塌，有的即使采用支护，如果支护不当，挡墙也会整体位移，使护桩变形，坑底隆起，边坡会失稳而产生滑移。如南京交通银行，基坑深6.7m，挡土桩为钻孔桩，其后设置直径0.3m的旋喷桩作止水帷幕，地下水位在地表下1.0m处。由于钻孔桩和止水桩质量差，止水帷幕未现成，基坑开挖后，东南角桩间出现大量涌泥和流砂，挡土墙向基坑内侧倾斜达0.2m，桩后现成了5～10cm的地面裂缝，边坡滑移，使东南面的和平电影院严重开裂破坏，被迫停业拆除。
2.2基坑涌水、流砂及其引起的地面沉陷
南京地区的地下水位埋藏较浅，深基坑开挖过程中，改变了原有地下水的平衡状态，地下水便向基坑内产生流动，尤其是基坑壁或基坑底揭露砂层时，由于砂层的透水性较好，故地下水涌水现象更为严重，如不采取控制地下水的措施，则严重影响施工或无法施工。另外，如果砂层中的动水压力超过砂土本身抗渗能力时，则松散的砂土会部分或整体伴随地下水一起涌入基坑内（流砂），上部粘性土层中砂层透镜体流出后，会在粘性土中产生空洞，若空洞较大且距地面较近则会导致地面沉陷；同时由于地下水位的下降，使土体中孔隙水应力降低，有效应力增加，土体产生新的压缩变形，从而使地面产生沉降。如南京军区空后制药厂厂房基坑下面有一薄层不透水层，但该薄层不透水抵挡不住水头压力时，现成管涌；南京千帆大厦基坑由于存在连续厚层粉砂，砂土，选用压密注浆对止水缺陷补强失效，造成大量漏水、涌砂，引起基坑旁侧部分塌陷。
2.3降水引起地面沉降
南京地区很多深基坑在开挖过程中遇到坑底含水砂层，则在承压水压力的作用下，会产生涌水、涌砂现象。如果基坑底为厚度不大的粘性土，承压含水砂层中的地下水会冲破粘性土层而产生突涌现象（即涌水、涌砂）。为防止这种现象的发生，南京地区多采取隔水（如帷幕灌浆）或降水措施，其中井点降水是深基坑防护中较为经济且效果比较显著的方案，因此南京地区许多超高层建筑均采取了这种控制地下水的措施。但由于抽取地下水使地下水位下降进而引起地面沉降，沉降过大将危及周围建筑物及道路管线的安全。如南京东正大厦基坑工地西侧在97年11月28日下午发生长约30m，宽约1.0m，深为2.0m左右的地面塌陷事故，距其深基坑支护结构约为5.0m左右。造成的原因为基坑采用井点降水，周围地下水位降低，孔隙水压力减小，有效应力增大，引起土层压密，导致地面沉降。
2.4不均匀沉降使房屋和道路开裂
由于基坑降水使地下水位降低、有效应力增大而使地基产生新的、不均匀的压缩变形。经对相邻建筑物及道路的变形监测，这种变形的不均匀程度随离基坑距离的减小而增大，当这种不均匀变形超过了建筑物和路面的承受能力时，就会产生破坏而造成房屋和路面的开裂和下沉。如南京国贸中心基坑，原设计双排深层搅拌桩止水，后因施工场地不够，仅施工一排深层搅拌桩止水，造成基坑开裂，中山东路主干道路面开裂。
3事故防治
由于在基坑支护结构上的作用具有许多不确定因素，以及在设计理论上存在着不完善现状，要避免产生重大基坑事故的最好办法是采取预防为主的对策。因此只要在施工期间引起高度重视，采取有效的防治措施，则可将环境工程地质问题所产生的危害减至最小甚至根除。选择防治措施考虑的因素主要是环境工程地质问题的类别以及基坑周边的环境状况。南京地区深基坑周围一般建筑物多，道路纵横，管线交错，支护方案的实施要确保这些民用设施的正常使用。南京地区最早的基坑开挖深度一般不超过8.0m，因此当时所采用的支护技术比较单一，主要是悬臂型支护排桩，如打入或静压预制桩，大直径钻孔或挖孔灌注桩等，其作用主要是支撑基坑周围土体。后来随着基坑开挖深度加大（深度一般大于10m），深基坑开挖中的环境工程地质问题愈来愈复杂，对引起基坑事故的原因，通常可以归纳为以下几个主要方面：
3.1地下水渗漏
在开挖过程中会经常遇到支护墙上的局部渗漏。这些渗漏主要是施工质量引起的。如果渗漏点的水量不大，而且水中基本上不夹带泥沙，此时只要及时用块凝材料把漏水点堵住就可以了。
如果墙面上出现具有一定压力的较大漏水，而且在水中夹带着较多泥砂，在开挖面上明显的泥沙沉积。此时，在墙背往往伴随发生较大的地面沉降，地下水位出现聚降，对于这种情况需要给予高度重视。首先应该了解墙背水源补给情况，如有上下水管漏水，必须及时修复。待漏点的水压减低后，马上在基坑内把漏洞堵好。随后要进一步观察在开挖面上沿墙边附件有没有隆起、冒砂或冒气现象，在沉积的砂堆中仔细观察有没有存在渗水通道。如果存在这种现象，表面开挖面以下还有墙体施工质量，或者可能是支护结构抗渗流不够。这种情况下，应该暂停基坑内挖土，并根据具体情况立即采取补救措施。常规方法如有：
（1）用地质雷达等物探手段查明墙背土体中可能已经现成的空洞，以及空洞的位置和大小，然后用注浆或高压喷射等方法把空洞填实，增补隔水帷幕。
（2）在基坑内，把开挖面以下的沿着支护墙的那部分土层进行注浆加固，提高土体的抗渗性能。土体的加固宽度可取墙体在开挖面以下插入深度的1／2，加固深度一般不超过4m，或根据抗渗验算确定。
3.2承压水影响
在基坑底部有承压水，而且坑底的不透水土层又没有足够的厚度时，容易时坑内土体产生较大的隆起，严重时可能冲溃基坑底部的不透水层，在基坑外侧土体顶面引起较大的地面沉降。在发生隆起破坏之前，可能杂支护墙边以及支撑立柱四周看到冒水，冒砂现象。对待承压水，可以采用穿过坑底不透水层的减压井处理。
3.3土体变形
如果支护结构强度不足，墙体刚度较小，插入深度不够，或者在墙后有大量的水土流失，会有可能引起土体滑动，使支护构件遭到破坏，甚至导致整个支护结构倒坍；在地面现成裂缝，产生大量沉降甚至塌陷；在基坑内产生大量隆起，使主体工程的工程桩产生位移。同时，使周围环境受到严重破坏。遇到这种情况，一般可采取如下措施：
（1）封堵在地面出现的所有裂缝，防止雨水或其它地面水流入缝隙。
（2）清除基坑周围的地面荷载，并尽可能卸除部分基坑边上的土方，以减小支护结构上的侧向荷载。
（3）情况严重时，应立即向基坑内回土，待土层加固后再重新挖除。
（4）将基坑内外沿滑动面上下进行加固，滑动面的位置可以根据现场所表现出的滑动现象，结合工程地质资料进行估计。加固的方法可采用能有效的提高土层抗剪强度的地基处理方法，如注浆，高压喷射等，也可以沿滑动面打抗滑桩加固。
以上各种事故抢险措施中，注浆方法是一种不得已的方法。因为处理不妥往往会由于注浆压力使地基土的原状结构破坏而于事无补。因此必须严格控制注浆压力，宁低不高，宁慢不快。而且应在浆液中掺合高效速凝材料。
4结束语
近年来，南京地区超高层建筑深基坑开挖所采取的支护措施种类繁多，总的来看，大多都是成功的，但有些基坑也出现一些大小事故，造成了经济上的巨大浪费，但迄今为止尚未出现整体塌坑的毁灭性事故。因此深基坑开挖的规范化、程序化、科学化对减少或防止深基坑事故即环境工程地质问题所产生的危害无疑是有积极作用的，尤其是在基坑开挖之前通过详细的工程地质勘察，分析与评价可能出现的环境工程地质问题，在此基础上，进行合理的支护设计是必不可少的；此外基坑施工期间强调信息化施工，即施工过程中随时监测，发现问题及时反馈，重新修改或补充设计从而进一步指导施工。
在这里我要首先感谢罗老师近两年来给我的谆谆教诲，您不仅让我学会了书本上的知识，同时也让我懂得了如何做人的道理，更教会我如何更好地去适应社会，在今后的人生道路上您的一言一行都将会为我的前进道路指引方向，我会永远铭记师恩。学生在这里祝您：身体健康，万事如意。
摘要：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。本文分析了工程地质体三维建模与可视化研究的关键技术问题,并结合金沙江某水电工程坝址区的三维地质建模进行了初步开发和应用。
关键词：工程地质三维建模与可视化地质信息
1前言
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。
2.2三维数据结构
工程地质体一般是不规则形体，在计算机图形学中曲线和曲面总是分别通过很多微小直线段和微小三角面逼近来模拟地层岩性界线和岩层曲面，即岩层界面（和地表曲线、地下水位面等地质层面界线）和岩层曲面都分别是许多微小直线段和微小三角面的集合。地质体三维空间数据结构是工程地质三维建模和可视化的基础，这就要求必须具备有效的分层的三维数据结构，能够确保人机交互和查询的实现。
2.3曲面求交
地质体中存在大量各种层面，当出现地层不整合、断层错断岩层、地层尖灭和地下水出露于河谷地表等情形时，就自然会遇到曲面间求交的问题；地质体三维模型的上部边界是地表曲面，通过数学方法拟合出的岩层面或地下水位面不应超出地表曲面，即超出部分不应显示。同样的，当显示多层地层时，下面的每一岩层应以其上一岩层为边界。因此，为了可视化地层界面必须要解决地层面与地表、断层面和其他地层面的求交问题。另一方面，在剖面图成图时，地质界线的绘制是通过显示剖面(平面)与各种地质界面(曲面)求交所得出的交线。因此曲面求交包括地质界面（层面）之间的相交，和地质界面与剖面的相交两类问题。
2.4三维拓扑结构分析
从地质学角度看，拓扑是地质对象间关系的表格，拓扑表存储层位间上覆、下伏和交切(被断层切割后地层的拓扑表达)等的地层学关系及地质空间位置关系。拓扑也可视为允许这些地质关系合理储存的数据结构。例如，考虑多层地层，上一个岩层的底面和与其相邻的下一个岩层的顶面是上下岩层这两个实体的公共部分或共享边界，它们之间的拓扑关系就是相邻和同一的关系，在存储数据时只存储上一个岩层的底面或其相邻的下一个岩层的顶面，即相邻岩层的边界曲面可以存为一个地层曲面，大大减少数据存储量。评价地质模型系统的优缺点往往决定于描述地质对象所用的拓扑结构[4]。
2.5可视化技术
工程地质复杂地质体可视化，是利用计算机技术将工程勘测获得的数据，转换为形象直观的便于进行交互分析的地下地质结构空间形态的立体图和剖面图形，其基础是工程数据和测量数据的可视化〔5〕。利用可视化技术可以从庞大的地质勘测数据中构造出地质工程中对于边破稳定性和地下硐室变形破坏等起关键作用的岩层和结构面，并显示其范围、走向和相互交切关系，帮助工程地质人员对原始数据做出正确解释，继而为工程地质分析具体问题提供决策支持。
3工程地质三维可视化技术的初步开发与应用3.1研究框图
工程地质复杂地质体三维建模与可视化的研究框图如图1所示。
基于离散采样数据的插值与拟合的思想，即将离散数据转化为连续曲线曲面,工程地质复杂地质体三维建模与可视化的过程是，从勘探数据库中提取各种地质信息的坐标位置及岩土体的物理力学参数，通过不同的拟合与插值函数得到地质层面(曲面)和地质实体的三维计算机图形显示，表达地质信息在研究区域内的分布规律。生成地质岩层面和地质实体后，实现从任意角度观察建立的模型，实现根据指定的剖面走向、倾向和倾角生成垂直剖面。
3.2初步开发与应用3.2.1工程勘测空间数据库管理
在收集整理现场勘测数据后录入金沙江某水电工程勘测空间数据库各分项数据表，这些数据表不仅包括地质信息的位置数据，更重要的是提供属性数据。
以地层岩性数据表为例，要求录入钻孔编号、岩层起始深度、岩层终止深度、层厚、岩性（地层名称）、地层代码（地层年代）、岩层走向、岩层倾向、岩层倾角、接触关系、地质描述等数据。随着工程勘测的进展，能够方便地修改补充和管理勘测数据。图2是工程勘测数据库中钻孔地层系统数据表的管理界面。
3.2.2三维浏览
通过孔口坐标和测量数据等的离散数据的拟合和插值法绘制坝址区的右岸地表曲面网格（图3），进而可在三维图形环境中进行虚拟现实浏览观察（图4）。
3.2.3三维地质立体图
利用工程勘测数据，建立了坝址区右岸三维立体地质图。该坝址区自上而下地层岩性组合为：第四系崩坡堆积物，侏罗系泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，三叠系上统厚至巨厚层状细至中粒砂岩，三叠系上统薄至中厚层状粉细纱岩、粉砂岩，三叠系上统中厚至厚层状中粗砂岩。通过有限的工程勘测数据得出的立体图，能够较好地满足工程地质的精度。图5表达了该坝址区右岸三维地质图。
3.2.4三维可视化查询
通过图形与工程勘测数据库中的属性数据的链接，实现可视化查询地层岩性和其他工程地质信息，最终完成向三维地质信息系统的转变。图6是一简单的被断层错断的水平多层地层模型，通过模型的每个地层实体名称与数据表中的岩石名称字段对应链接，能够查询地层的岩性，地质年代，起止深度和地质描述等工程地质人员关心的地质信息。
4结论
(1)运用先进的可视化技术与交互图形技术建立数据库，存储和管理现场勘探实测和试验数据，建立工程地质体的三维模型，工程地质工作者可随着勘察或研究工作的不断深入细致，对研究(工作)区域随时补充信息来自动显示地质信息在研究(工作)区域内的分布，从而不断提高模型精度，并且利用模型反馈回来的信息及时发现已有勘察工作中的不足，从而及时修改勘察或研究工作方案，指导下一步勘探或研究工作的实施。
(2)工程地质三维建模与可视化的深入研究，可以充分利用已有现场勘探实测或试验数据，达到节约投资减少勘察或研究成本的目的。当现场勘探和试验数据资料不足情况下，通过对已有数据的插值与拟合到建立三维模型，可以推断和预测未知区域或研究较少区域的地质信息或岩土体物理力学参数的分布趋势，从而为减少勘探工作量提供科学的可靠的依据，达到节约花费，为生产或研究部门产生直接经济效益的目的。
(3)工程地质岩土体是复杂的不规则形体，存在各种地质岩性层面、结构面以及各种空间分布的地质与力学信息，完全表达地质信息的空间分布及岩层和结构面间的位置关系，工程地质三维建模与可视化研究是大有作为的。
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。
2.2查询
按照姓名、出生年月、工作单位、单位性质、技术职称、专业特长、工作领域等单个字段查询，查询的结果可显示专家基本信息、专业特长和工作领域，打印专家表。
2.3高级查询
多个字段的组合条件查询，查询结果可制作报表。
2.4数据库维护
数据库管理员能够轻松完成数据库的日常维护工作，如添加、删除、查询等。
专家库可用于人事档案管理、查找工程咨询专家、聘请工程项目评审专家、查找稿件评阅人、聘任学位论文审阅人等。
3系统界面及功能模块
3.1主界面
全国工程地质专家库系统主界面如图1所示。界面包括菜单区、查询区、信息管理区和信息显示区。菜单包括记录、查询、管理员和帮助等项。查询区包括单个字段的简单查询和高级查询按钮。信息管理区由基本资料、专业特长、工作领域、备注、全表浏览、打印、退出按钮组成，点选不同的按钮，信息显示区将显示不同的信息。
3.2高级查询界面
点击主界面窗口中查询区的高级查询按钮会弹出高级查询窗口，如图2所示。通过该窗口可生成查询条件、选择结果中要显示的字段、选择排序字段、选择组合查询条件，并执行查询。查询结果由查询结果窗口（图3）显示出来。
3.3查询结果窗口
点击高级查询窗口中的开始查询按钮就可弹出查询结果窗口。查询结果窗口左上部分显示符合查询条件的记录，右上部分是打印全部结果按钮和打印选中结果按钮。下部是选中专家的详细信息，当点选左上部的不同专家，其详细信息会改变。
3.4查询结果报表打印窗口
点击查询结果窗口中的打印全部结果按钮将弹出查询结果报表打印窗口，如图4所示。上部是打印按钮、导出按钮和缩放比例下拉列表框，中间是报表显示区，下部是页码显示和翻页按钮。
3.5选中结果报表打印窗口
点击主界面信息管理区打印按钮和查询结果窗口中的打印选中结果按钮将弹出选中专家资料报表打印窗口，如图5所示。
3.6数据库管理员界面
点击主界面管理员菜单下的管理员登陆菜单项后，弹出管理员登陆对话框（图6）,输入帐号和密码后，点击确定按钮进入数据库管理员界面（图7）。
数据库管理员界面由菜单、工具按钮、专家信息编辑区和全表数据浏览和编辑区组成。工具按钮包括移动记录、添加、删除等按钮组成，专家信息编辑区用来编辑专家信息，全表数据浏览、编辑区浏览和编辑数据库记录。
4工程地质专家库系统开发
4.1数据库
（1）信息来源
通过学术会议、信件和网上下载（见/xwdt-040106.htm）等途径分发“全国工程地质专家库专家登记表”，收集反馈回来的原始登记表，录入数据库中。
（2）创建数据库
在MicrosoftOfficeAccess软件中建立专家数据库。数据库中包括的字段有：姓名、性别、出生年月、工作单位、技术职称、工作职务、专家特长、工作领域、通信地址、邮政编码、联系电话、传真和电子邮箱等，基本涵盖了专家的基本信息、特长、工作领域和联系方式。
（3）数据录入
数据录入方式有两种方式：①在Access中录入；②数据维护方式，即在数据库管理员界面中输入数据。
所有专家的信息存储在一个数据表中，每位专家的信息在数据表中表现为一条记录。
4.2系统功能的代码实现
采用MicrosoftVisualBasic6.0作为开发工具，运用其集成开发环境和快速应用程序开发技术，根据软件的功能模块分别创建程序界面和窗口（图1－图7）。开发过程中使用了ADOData控件、DataGrid控件、DataEnviornment设计器、DataReport设计器等。
下面着重叙述高级查询的实现。在高级查询窗口中，用户填写的查询条件包括查询结果中显示的字段、where子句查询条件、字段排序子句，用字符串连接生成SQL查询语句。然后在专家数据表中查找符合查询条件的专家记录并在查询结果窗口中显示给用户。
5结语
中国地质学会工程地质专业委员会建立“全国工程地质专家库系统”的目是便于相互了解、交流，以满足各单位部门了解专家专家信息的需求，充分发挥专家作用，更快推进工程地质学科和事业的创新发展。
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