暨南国际大学土木系 工程地质学 2006 ___________________________________________________________________________________
第一章工程地质概论 第一章工程地质概论
1.1 前言
◎工程地质学(Engineering Geology):与土木工程有关的地质知识 ◎地质工程(Geological Engineering):与地质有直接而密切关系的土木 工程,ex: 隧道工程,岩坡工程 ◎地质材料( Geologic materials):岩石,土壤及水
1.2 工程地质学之应用
工程地质主要问题与影响因素: (a) 主要问题 渗透性,强度与变形性 问题: 主要问题:渗透性,强度与变形性 1.渗透性 渗透性 水库之目的在於汇聚及贮存集水区的水,以提供民生用水, 水力发电 ,休憩旅游.…¨等等,若是淹没区周围岩盘或坝址(含 坝基 ,坝翼及坝体)渗漏量大,犹如破洞的水桶,大大地降低水 库的效益 .隧道开挖常因涌水而使开挖及支撑倍增困难,也因此 常造成抽心及泥浆涌出,例如北回铁路多座隧道(荣工处,民国 71 年),东线铁路自强隧道(谢玉山,陈露生,民国 72 年),南回铁路 多座隧道(王锦洋,民国 79 年),新天轮水力发电计画头水隧道工 程(曾锦铃,民国 83 年),北宜高速公路坪林隧道.…¨等等,严 重时更可能造成开挖面退回数十公尺,而将人员及机具活埋.涌 水除了与地下水压,地下水文状况等有关外,尚与岩盘的渗透性 有关.储油(气)地下窖 ,放射性原料或废料之储存窖 ,其周围岩 盘必须有相当的致密性以防渗漏.综合上述,有些工程问题及灾 害是与岩盘(或称岩体)的渗透性大小有关,因此,必须探讨岩体第 一个工程性质-渗透性. 2.强度 强度 台湾北部蕴藏相当多的煤矿 ,所以早年有颇多家庭仰赖采矿 及其相关工作赖以维生.采矿时,保留矿柱之粗细,影响采矿量 及安全性,两者互相矛盾,若矿柱保留较细,采矿量较多,相对 地较危险,此与矿材之强度(单压强度)及矿柱断面大小有关.建筑 物之山坡地开发或道路开挖造成边坡滑动,时有所闻;隧道或地 下洞穴挖掘导致抽心,岩盘崩落亦为常见之灾害,意即地质的稳 定性与岩体的强度有密切关系.坝基岩体可否安全地承载坝,坝 翼岩体是否可承受侧向力,尤其是否能抵挡巨大水压的侧向,均 与岩体的强度有关.岩盘上的浅基础与深基础之承载力,岩锚之 拉拔力,岩盘开挖之难易度均与岩体的剪力强度及抗压强度有
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关,因此必须探讨岩体第二个工程性质-强度. 3. 变形性 坝基及坝翼之岩体,若受力后产生差异沉陷 ,易使刚性坝体 龟裂;隧道或地下洞穴在开挖后产生的松弛变形;浅基础与深基 础受基础载重后而沉陷…¨等等,均与岩体的变形特性有关,故 必须探讨岩体的第三个工程性质-变形性. 影响因素:地质材料,地质构造, 影响因素:地质材料,地质构造,环境因素及工程因素 地质材料 + 地质构造 岩体或土体 岩体(土体)+ 自然环境 地质条件 地质条件 + 工程条件 工程地质 专有名词: (a) 完整岩石(Intact Rock) (b) 岩体(Rock Mass)＝完整岩石+不连续面(Discontinuities) (c) 土体 研究方法:野外调查及个案分析 应用领域:工址调查,边坡,水库,坝址,隧道 (b)
1.3 现存问题
工程地质在国内土木工程似乎尚未充分发挥其功效,兹检讨其原因, 规纳其问题如下: 工址调查预算过少 ◎工址调查预算过少 地质师与土木工程师使用不同的专业语言,难於沟通: ◎地质师与土木工程师使用不同的专业语言,难於沟通 地质师常使 用描述性语言;而土木工程师则惯用数字性的文字,计算的输入(input) 与输出(output)都要是数字.举例而言,若地质报告只说某一砂岩为 「厚 层,坚硬」者,大部份土木工程师都难了解,土木工程师一定要知道 所谓厚层,究竟是几公尺 所谓坚硬,究竟强度是每平方公分几公斤 而愈没有工地经验的资浅工程师,愈是只会从事计算,玩弄数字,而 难於体会工程作业之中,除了计算与数字之外,还有许多非计算,非 数字的事情.假使说地质学不使用数字性的文字,也非事实,只不过 两方面(地质师与土木工程师),所使用的尺度常有差别.以时间而言, 地质时间与工程时间就常常有很大差异.地质时间的单位常用「百万 年(Ma)」;工程时间的单位常用「十年(decade)」 . 土木工程师缺乏地质学智识: ◎土木工程师缺乏地质学智识 愈有丰富工地经验之土木工程师愈重 视工程地质工作,而纯坐办公厅的工程师(俗称 armchair engineer)或刚 出校门的工程师则不太重视工程地质工作.同样,也有太师椅地质师 (armchair geologist ),从来不跑野外或工地,却反而批评工程地质师不 务正业.此外,许多工程师以为土壤力学及岩石力学,甚至计算机,

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