岩土學

為工程建設研究岩石和土的成分﹑結構﹑構造和工程地質性質的形成及其變化的科學。工程地質學的分支。在前蘇聯稱為﹐漢譯土質學。

岩石和土都是經地質作用形成的自然歷史產物。但兩者的工程地質性質截然不同﹐岩石中礦物顆粒間有牢固的結晶聯結或膠結聯結﹐因而岩石強度高﹐在外力作用下變形小﹐土的顆粒之間聯結微弱或無聯結﹐故強度低﹐易變形。

岩體﹑土體是由固相﹑液相﹑氣相組成的多相體系。岩體﹑土體的工程性質是由其固﹑液﹑氣相三者的質和量及其相互作用的情況來決定。岩體﹑土體在小範圍內可近似地看作是均質的和各向同性的介質﹔但在較大範圍內﹐由於岩體﹑土體有各種不連續面﹐表現出非均質性和各向異性的特點。因此﹐岩體﹑土體的性質更重要的是與其自身的結構有關。

位於地殼表層的岩體和土體在人類工程經濟活動中或是作為建築地基﹐建築環境(地下洞室﹑邊坡工程)﹐或是作為建築材料。因此﹐工程岩土學為保證各類工程建設的合理設計﹑順利施工﹑持久穩定和安全運營具有重要意義

20世紀20年代末﹐工程岩土學在蘇聯形成為獨立學科。以後﹐它的發展又大體經歷了 3個階段﹕①1945年以前﹐工程岩土學的主要研究對象是土﹐重點服務工程是道路工程﹐故有“道路土質學”之稱。研究中沿襲了B.B.道庫恰耶夫成因土壤學及風化成壤作用帶的觀點﹐認為土的粒度成分是其工程性質的決定因素。②1946～1978年﹐學科研究重點仍然是土﹐認為土﹑水相互作用時土的化學礦物成分是控制其工程性質的主要因素。同時﹐隨著水電建設的發展﹐對岩石的研究日漸重視﹐並加強了土質改良理論和區域方面的研究。③1979年以來進入現代工程岩土學階段。其特點是研究範圍擴大了﹐成為研究人類工程﹑經濟活動與所處岩土體相互作用的科學。現代工程岩土學不僅要研究解決每一項工程中的地質論證問題﹐而且還必須預測由於工程的實施可能給地質環境帶來的不利影響。在解決合理利用與保護地質環境課題時﹐現代工程岩土學對岩體﹑土體微觀結構﹑構造的研究已佔重要位置。在研究方法上強調微觀與宏觀研究密切結合。

在歐美國家不存在工程岩土學這門獨立的學科﹐而是將其研究內容納入於“土工學”或岩土工程學之中。岩土工程學是土力學與基礎工程學兩相結合的一門工程學科。中國在20世紀50年代初﹐引入土質學﹐它對中國的建設事業起了一定的推動作用。40年的建設實踐和科學研究﹐豐富了這門學科的研究內容﹐提高了研究水平。並在逐步形成具有中國特色的工程岩土學。

工程岩土學的研究內容包括以下幾個方面﹕①測定岩土的工程地質性質﹐為工程建築的設計提供定量指標。工程地質性質包括物理性質﹐指岩土所處的物理狀態﹐如密度和濕度﹐孔隙及孔隙特徵﹐以及岩土與水相互作用所表現出的可塑性﹑膨脹性﹑吸水性﹑軟化性等﹔力學性質﹐指岩土在外力作用時表現出的變形與強度特性。②研究岩土固﹑液﹑氣相的物質成分及其相互間的物理-化學作用﹐並判斷它們對岩土工程地質性質形成的影響。③研究岩土顆粒的大小﹑形狀﹑排列形式﹐粒間聯結特點﹐並確定它們對岩土工程地質性質的影響。④查明岩土在平面和空間上的分佈規律﹐預測其工程地質性質在自然和人類活動影響下的變化趨勢與規律﹐以及可能帶來的危害。⑤研製測試岩土工程地質性質指標的方法和技術。制訂合理的岩土工程地質分類﹐以利岩土的實際利用和指導進一步的研究。⑥研究人工改良岩體和土體工程地質性質的理論與技術﹐使其符合工程建設的需要。

以上諸方面構成現代工程岩土學的3個分支﹕普通工程岩土學﹐其研究對象是廣泛分佈的典型土﹔區域工程岩土學﹐主要是研究岩土的區域性分佈規律﹐是聯結工程岩土學與區域工程地質學的紐帶﹔土質改良學﹐研究如何改良岩體和土體工程地質性質。

地質學研究方法和試驗研究方法是工程岩土學的基本研究方法。強調對岩體﹑土體自然產出條件﹐地質成因﹑結構構造特徵的現場宏觀研究和宏觀﹑微觀研究密切相結合。

與其他學科的關係

岩體和土體是一切地質作用發育的環境﹐也是形成地區工程地質條件的主要因素。因此﹐工程岩土學是開展整個工程地質學研究的理論基礎。