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1.利用节理分析区域应力场时存在的问题及注意事项
节理与一定构造和构造应力场常常具有特定关系。因此，常常利用节理来研究其所在的大型构造和构造应力场。但是利用节理来研究构造应力场有很大的局限性。狄塞特尔指出，构造复杂区节理测量结果大都过于复杂，虽然常常想利用节理来阐明构造，但是很难得出可靠的结论。戴维斯（C.A.Davis）也指出，虽然节理是发育广泛的构造并有一定系统性，但在解释应力应变中，可能是用处最小的一种构造。
造成上述困难的原因很多，主要是：①节理形成时期不易准确确定；②节理面上的运动十分轻微而难以留下踪迹，不易借以确定运动方向和规模；③成因多样，包括非构造成因的节理有时也混搅或叠加在一起；④多期节理的叠加和改造，即使在一次构造作用中，不同阶段和构造的不同部位也常有相应的节理组产出。
但是一些学者还是努力在纷繁杂乱的现象中去探求固有的规律。除了对变形轻微地区系统性节理进行认真细微的观测外，还研究了造山带中剪切带随地质环境而变化的规律。兰姆赛总结出共轭剪切带的夹角随深度的变化规律。从韧性到脆性环境下，共轭剪裂角由钝角逐渐变为锐角。过去一般认为，初始破裂为锐角，随着韧性流动使剪裂角增大，形成钝角。他指出，这种解释虽然几何学上是成立的，但是与自然界的观察并不一致。卡赛（Casey）作了剪切破裂时应力状态的分析，指出平均应力控制着剪切带和主应力方向间的夹角。在平均应力低时，在与最大压应力方向小于45°的剪切面上产生破裂；反之在平均应力高的情况下，剪切面与最大压应力方向大于45°。
总之，在利用节理分析区域应力场时应注意以下几点：①要把节理观测与节理所在的构造和构造背景联系起来进行研究；②建立节理组合样式及空间展布和变化趋势的模型；③结合区域变形史分析并确立分期与配套；④根据节理脉的内部结构和相应构造分析其动力学和运动学过程以及形成层次。
2.利用节理资料探讨构造应力场
虽然利用节理恢复古构造应力场存在着上述问题，但是在构造变形微弱或未遭受多次变形地区，统计分析共轭剪节理及其反映的应力状态，在一定程度上有助于恢复古构造应力场。
恢复构造应力场首先要确定三个主应力轴的空间方位。而共轭剪节理在这方面可以提供简便而有意义的依据。如前所述，共轭剪节理的交线平行于中间主应力轴σ2，它们的夹角平分线分别为最大主应力轴σ1和最小主应力轴σ3。σ1和σ3一定要根据实际观察加以确定，剪节理的微细羽列、擦痕、派生张节理等可作为确定的依据。确定σ1和σ3在共轭剪节理中所在的方位后，可利用赤平投影求出各个观测点上的应力状态，进而根据该区许多点上的应力状态，绘出主应力网络。为此，将相邻测点的主应力σ1和σ3分别用断线和点画线按方位及其变化趋势，用平滑曲线相连。如果σ2是直立的，则两组主应力迹线将互相直交，构成矩形网络。主应力网络的对角线基本上代表两组剪应力迹线。由于σ2常常不是直立的，两组主应力迹线也不完全直交。因此，用上述方法编制的主应力迹线图一般只有定性意义。利用节理编制应力网络图和恢复构造应力场的方法和步骤详见实习教材。
节理构造是区域构造运动的产物，它与构造运动中形成的褶皱、断层以及其他地质构造在几何学特征、形成作用、发展演化上都具有密切的关系。探讨和查明这些关系不仅对研究节理，而且对研究区域构造都具有重要意义。
8.3.3.1 与褶皱有关的节理
与褶皱有关的节理很大程度上取决于褶皱的形成方式和发展过程，例如，纵弯褶皱上发育的节理与横弯褶皱上发育的节理就明显不同。在纵弯褶皱的不同发育阶段和不同构造部位发育的节理也有所不同。
（1）岩层褶皱前形成的节理
沉积岩层在发生褶皱之前，处于原始水平状态，受侧向水平挤压应力，在平面上会先形成一对“X”型共轭剪切节理（图8.30），这对共轭剪节理面垂直或近于垂直岩层层面，两组剪节理的交线垂直或近于垂直岩层层面（图8.31），所以被称为早期平面“X”型共轭剪节理。
图8.30 褶皱前平面共轭节理示意图
图8.31 褶皱前平面共轭节理
（2）岩层褶皱时形成的节理
在平面“X”型剪节理形成之后，岩层继续受侧向水平挤压，逐渐弯曲褶皱，并在褶皱岩层上形成一系列节理。在岩层弯曲褶皱的不同阶段，在褶皱的不同部位形成不同方向、不同形态、不同规模和不同力学性质的节理。这些节理是引起褶皱的区域性应力和褶皱形成过程中派生的局部应力作用的结果。
纵弯褶皱岩层中可能发育的节理主要有：
A.与纵弯褶皱有关的张节理
这种类型的节理有两组，一组纵张节理，一组横张节理。
（a）纵张节理：①主要发育于背斜转折端上，受岩层弯曲而派生的局部拉伸应力场控制形成。②在背斜横截面上排列成扇状，单个节理为尖端向下的楔形，随着背斜的不断隆起，纵张节理也不断从外侧向内核发展（图8.32）。
（b）横张节理：①纵弯褶皱上的横张节理多发育于褶皱的转折端或核部，垂直褶皱的枢纽延伸（图8.33）。②横张节理是受区域构造应力场控制，是造成褶皱形成的区域水平挤压应力的作用而形成的。
图8.32 褶皱形成的纵张节理示意图
图8.33 褶皱形成的横张节理示意图
B.与纵弯褶皱有关的剪节理
这种类型的节理是一对（平面）斜向共轭剪节理：①这对斜向共轭剪节理的走向与褶皱的轴向斜交，剪节理面倾角陡峻，直立或近于直立。②这对（平面）斜向共轭剪节理是受区域构造应力场控制，是受到褶皱形成的区域水平挤压应力的作用而形成的。
C.两翼岩层层间滑动派生引起的层间剪节理
岩层在纵弯褶皱过程中，层间弯滑作用导致层间滑动，派生出剪切力，并由剪切力作用产生层间剪节理两组，其中一组平行或近于平行岩层层面，另一组则垂直或近于垂直岩层层面（图8.34）。
D.剖面“X”型共轭剪节理
纵弯褶皱的岩层在弯曲褶皱的过程中，在褶皱的横截面上会产生一对“X”型共轭剪节理。这两组剪节理的倾向相反，走向在平面上相互平行，且平行褶皱的轴迹（图8.35）。这对剖面共轭剪节理是受区域构造应力场控制，是受到褶皱形成的区域水平挤压应力的作用而形成的。
图8.34 褶皱层间滑动形成的剪节理示意图
图8.35 褶皱形成的剖面共轭剪节理示意图
此外，由于背斜的隆起和向斜的凹下，在背斜的核部和向斜的核部会派生出局部构造应力场。其中在背斜的核部派生出与褶皱轴迹垂直的张应力，在此张应力作用下，背斜核部会产生一对产状陡峻的斜向共轭“X”剪节理。由于向斜的凹下，在向斜的核部会派生出与褶皱轴迹垂直的压应力局部构造应力场，在此压应力的作用下，向斜核部会产生一对产状陡峻的斜向共轭“X”剪节理（图8.36）。
图8.36 褶皱核部派生应力形成的节理示意图
8.3.3.2 与断层有关的节理
在断层作用中，由于断层两盘相对位移滑动而派生剪切应力作用，这种派生的局部应力场会在断层的旁侧产生一些与断层具有一定几何关系的节理构造。
（1）羽状张节理
（a）这种张节理呈羽状斜列，位于断层的旁侧而不穿切断层（图8.37）。
（b）羽状张节理一般是在断层两盘产生相对位移活动时所派生的局部应力活动的产物。
（c）羽状张节理常常与断层成锐角相交，与断层相交的锐夹角方向指示断层本盘位移方向。由此，断层派生的羽状张节理可以用来判断断层的滑动方向。
（2）伴生剪节理
在形成断层的统一构造应力场下，可以形成两组剪节理，一组与断层面平行或近于平行，另一组与断层面斜交，在剖面上构成“X”型共轭剪节理。在平面上两组剪节理的走向均相互平行，且平行断层的走向（图8.38）。
图8.37 断层滑动形成的羽状张节理示意图
图8.38 断层形成时的伴生共轭剪节理
（a）正断层的伴生节理：在形成正断层的统一构造应力场下，可以形成两组剪节理，一组与断层面平行或近于平行，另一组与断层面斜交，在剖面上构成“X”型共轭剪节理。在平面上两组剪节理的走向均相互平行，且平行断层的走向。
（b）逆断层的伴生节理：在形成逆断层的统一构造应力场下，可以形成两组剪节理，一组与断层面平行或近于平行，另一组与断层面斜交，在剖面上构成“X”型共轭剪节理。在平面上两组剪节理的走向均相互平行，且平行断层的走向。
（c）平移断层的伴生节理：在形成平移断层的统一构造应力场下，可以形成两组剪节理，一组与断层面平行或近于平行，另一组与断层面斜交。在平面上它们构成“X”型共轭剪节理，而在剖面上两组剪节理直立或倾向陡峻且平行或近于相互平行。
（3）派生剪节理
断层两盘相对运动引起的派生构造应力场，也可在断层旁侧形成两组剪节理，其中一组剪节理与断层面呈小角度相交；另一组剪节理与断层面呈大角度相交。与断层呈大角度相交的一组剪节理一般不太发育，也不太稳定。另一组与断层面呈小角度相交的剪节理，其交角一般不超过15°。这两组剪节理与断层面相交锐夹角方向指示断层本盘运动方向。
工程地质是一门认知工程-地质相互作用规律和过程的科学,它的使命是保障人类工程活动的安全。下面是我为大家整理的工程地质论文，供大家参考。
工程地质论文 范文 一：隧道工程地质雷达检测分析
【摘要】通过实际工程应用，介绍地质雷达的特点、原理和探测解析 方法 ;在隧道工程的超前地质探测预报以及隧道结构检测的应用中，证明了地质雷达的实用性、先进性及其实际应用中的重要作用。
【关键词】公路隧道;地质雷达;检测;超前预报;应用
1、工程概况
小北山二号隧道为长隧道，按左、右线分离布设。左线隧道起讫里程ZK19+571～ZK21+091，长1520m，揭阳端洞口采用削竹式，洞口设计标高30.353m，惠来端洞门采用削竹式，洞口设计标高17.398m，坡高0.5%～-1.317%，隧道最大埋深约209m。右线隧道起讫里程ZK19+599～ZK21+081，长1482m，揭阳端洞口采用削竹式，洞口设计标高30.493m，惠来端洞门采用削竹式，洞口设计标高17.490m，坡度0.5%～-1.321%，隧道最大埋深约212m。隧道位于丘陵地区，山体地形陡峭，山体植被较发育，山体发育花岗岩孤石，大小不一。隧址区基底主要为燕山期花岗岩，局部见辉绿岩岩脉，覆盖层由粘土、全～强风岩组成，基岩由中~微风化岩组成。隧址区地下水类型主要为 潜水 ，含水层主要为第四系松散层的孔隙及中～微风化岩的风化裂隙。
2、地质雷达的发展及其应用
随着社会的高速发展，有很多的方便加上很多的仪器可以在岩土勘察中使用，重要的方法有弹性波法及其电磁波法。在实际工程当中经常使用的电磁波法就是地质雷达，隧道地震探测仪比较适合远距离宏观的地质问题探测;并且地质雷达方法可以结合高频电磁波而进行非常快的无损伤探测，因此频段非常高的话可以在隧道结构当中进行检测。公路的隧道工程埋深、规模以及数量随着时间的增加而不断地变多，而在施工的过程当中也遇到了很多复杂的工程地质条件。虽然说在设计以前都作了非常详细地质勘察，但是在隧道实际的开挖施工当中，还会有非常多的问题发生的。从这些方面就可以很好地说明，在隧道施工过程当中的围岩稳定性状况以及一些掌子面前方的实际情况，并且做出及时地超前预报。当隧道发生一些事故或者竣工以后，应该结合现行的规范上面要求以及隧道本身的结构特性，不但应该在隧道的表面进行观测以及净空断面进行测量，需要的时候还应该采用地质雷达进行一些更深入的检测，例如围岩的密实完整稳定的情况、钢拱架的分布情况、有无离析以及蜂窝麻面、衬砌混凝土的均匀一致性以及相对应的完整性以及衬砌有效厚度等等。经过实际的情况可以证明，地质雷达技术可以在隧道的施工当中作出非常详细的超前地质预报。现在，地质雷达检测技术已经发展到了单点探测以及连续探测的实时自动成图。而国外的国家探地雷达基本上是单脉冲雷达，其工作的频率在50到2G赫兹，最为代表性的国家是美国和加拿大。我们国家所生产的一系列地质雷达，结合地下工程的超前预报的特点，采用的是脉冲调制式，这个的探测距离非常大，而且分辨率也非常高，其工作的频率大约在160到220兆赫兹，其探测的距离可以达到40到60米，可以很好地适应超前地质预报以及部分的工程检测。
3、探测的原理以及方法
结合设计的图纸以及设计的任务书按照规定进行开展地质超前预报的工作，其预测应该是沿着隧道纵向三十米的范围以内对一些不安全的地质问题进行检查，对前面的地层岩性变化以及水文地质特征(软弱岩层的分布、断层发育及其影响带、水的赋存情况等)进行探测，对隧道围岩的级别进行分析，并列出一些施工的建议，确保隧道施工的安全，减少一些不必要的损失，为动态的设计提供所需要的地质参数，从而可以更好地为隧道施工进行服务。本次的地质预报使用的是地质雷达系统，运用了空气耦合型100兆赫兹的天线，结合探测的前方岩石的特点以及现场施工的条件，对距离30米左右进行详细地探测。而这次预报的工作面位于ZK19+735里处的地方，使用一些点测的方式，使用一系列的方法对工作面的正前方进行详细地预测。
4、数据的处理以及得出来的结果
对实际测量出来的资料用一系列的软件进行处理分析，再结合现场的岩性所具体的实际情况，选择一个比较适合的相对介电常数，进而得出来一些成果，在成果的解释当中，开始的时候，假如发现了有非常明显的反相位反射波组出现的话，就应该岩性变坏的一个表现;假如发现了有非常明显的正相位强波反射波组出现的话，就应该是岩层岩性变好的一个表现，结合反射波反射强度的实际大小就可以区分反射界面前方介质的一系列的特征。依据雷达数据处理结果并结合地质资料分析得出以下预报结果：(1)掌子面为强风化花岗岩，上方自稳能力差，中部伴随严重掉块，局部潮湿明显，推断围岩级别为Ⅴ级。(2)掌子面右侧前方4~10m(ZK19+739~ZK19+745)区域反射信号强烈，同相轴紊乱，推测此区域与掌子面情况类似，有明显破碎带，围岩完整性差，推断围岩级别为Ⅴ级。(3)掌子面前方10~15m(ZK19+745~ZK19+750)区域反射信号衰退稳定，同相轴平稳但仍存在断开处，推测此区域岩性略微好转，但依旧破碎且含水，推断围岩级别为IV级。(4)掌子面前方15~30m(ZK19+750~ZK19+765)区域信号较弱，加大增益后发现同相轴较为连续，推测此区域岩性好转，级别应为IV级。依据结果给出的建议：(1)ZK19+735掌子面围岩为强风化花岗岩，自稳能力差，局部潮湿明显，中部掉块严重，应严格控制进尺，加强支护，预防坍塌。(2)掌子面前方10m区域围岩与掌子面情况相似，稳定性差，破碎带明显，容易坍塌。严格控制进尺，及时做好初期支护工作并保证强度，防止掉块与坍塌，同时做好排水工作。(3)掌子面前方20m区域后，岩性有所好转。建议采用上下台阶方法，并严格控制进尺，及时做好初期支护工作并保证强度，防止掉块与坍塌，同时做好排水工作。
5、结束语
地质雷达在隧道工程施工或者是后期的运营过程当中，可以很好地对工程的质量进行详细地检测，可以更严格地控制工程的质量，更好地检查工程的缺陷。假如说天线的频率特性以及工作的方法有一定的影响，而地质雷达在对介质参数的探测当中，还存在很多的争议，那么经过不断地完善以及发展，地质雷达在隧道工程检测当中一定有一个非常重要的角色。综上所述，应用地质雷达在地质超前预报当中可以精准地探测预报隧道施工当中危害的工程施工安全的相关地质灾害。而地质雷达可以探测出来隧道的结构中重要的施工缺陷，可以为有问题的隧道提供一些非常可靠的依据，这样就可以提高工作的效率，并且节省一些资金。
工程地质论文范文二：福仁山隧道工程地质研究
【摘要】福仁山隧道是中国水电十四局承建的西成铁路西安至江油段(陕西境内)站前工程XCZQ-5标段的一座典型隧道工程。该隧道地处秦岭南麓低中山区，位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带，内部组成与构造变形十分复杂，工程地质现象较为特殊，具有一定的研究意义。
【关键词】福仁山隧道;工程地质特征;地质构造
1福仁山隧道工程概述
目前在建的西成客运专线按国铁Ⅰ级、双线建设，设计时速250公里每小时，功能以客运为主，从西安出发，穿越秦岭经陕西汉中、翻越米仓山进入四川境内，经四川广元至江油与绵成乐客运专线相接直抵成都，预计线路通车后，将大大缩短西安到成都的直线距离。从西安到汉中仅需1小时、到成都需3小时。该项目由西安至四川江油段和成绵乐城际铁路两段组成，全长660公里，项目投资估算总额约为688亿元。西成客专陕西段全长342.9公里，建设工期5年。中国水电十四局负责西成铁路西安至江油段(陕西境内)站前工程XCZQ-5标段，正线全长31.81Km。该标段主要包括：罗曲隧道进出口路基工程94.7m，隧道工程4座(包括部分得利隧道6330m、福仁山隧道、罗曲隧道、范家咀隧道)总长度30.47Km，桥梁3座(金水河特大桥、酉水河大桥、金龙河大桥)总长度1.2457Km。福仁山隧道地处秦岭南麓低中山区，隧道范围平均海拔1200m，最高海拔为1634.1m，洞身地表起伏较大，地表自然坡度为30°~40°，分布有众多基岩“V”形侵蚀谷，多为南北展布，隧道区域山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地形复杂，植被茂密。隧道起讫里程为DK159+625.95~DK172+725.5。进口位于金水河牛角坝，出口位于酉水河宋家堰，最大埋深929m，最小埋深46m，洞身均位于直线以上，隧道以3‰上坡进洞至DK162+900后以8‰下坡出洞。进口位于金水河右岸坡地上，隧道中含有一座斜井，为本标段重点控制隧道。本隧道建筑限界采用《高速铁路设计规范》(TB10621—2009)中规定的限界尺寸，隧道内采用“通隧(2008)0201”中的衬砌内轮廓，轨面有效面积为92m2，隧道内线间距为4.6m.曲线上隧道衬砌内轮廓不加宽，施工针对围岩情况采取短进尺、分部开挖和初期支护，二次衬砌及时跟进，以确保施工安全。
2沿线气候条件
本区域为亚热带湿润季风气候，特点是温暖湿润，四季分明，降水量多集中在夏秋季节，常有暴雨灾害，年平均气温15.2℃，极端最高气温38.4℃，极端最低气温-5.9℃，年平均降水量785.5mm，年平均蒸发量1160.5mm，最大积雪厚度4cm。
3工程地质特征
3.1地层岩性
隧道通过的地层主要有第四系全新统(Q4)，志留系下统(S1)，元古界中上统(Pt2-3)及太古界(Ar)的构造岩类。(1)第四系全新统(Q4)主要包括：膨胀土(Q4d19)、卵石土(Q4d17)、碎石土(Q4d17、p17)、块石土(Q4d18)，多为灰黄色，粒径小于或等于2-60mm的约占10%，大于60-100mm的约占25%，大于200mm的约占55%。(2)志留系下统(S1)：片岩夹大理岩(S1Sc+Mb)，大理岩(S1Mb)、片岩(S1Sc)、主要为灰黄青灰色变晶结构，片状块状构造。(3)元古界中上统(Pt2-3)：变粒岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb)，大理岩夹片麻岩(Pt2-3Mb+Mb)。多为灰褐色，浅灰色，风化厚度约为1-10mm。(4)太古界(Ar)：片麻岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb)，灰褐色，浅灰色粒状变晶结构，块状结构，风化厚度2-8mm。(5)构造岩类主要包括：碎裂岩，多为青灰色、灰褐色，宽度约20-65m，工程地质较差。
3.2地质构造
福仁山隧道位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带，相当于秦岭造山带的蜂腰部位，隧道主体位于佛坪窟窿的南半部，历经多次地质构造活动的影响，其内部组成与构造变形十分复杂。目前已经发现的主要断层包括：f66、f67、f68、f69、f70、f70-1、f71、f71-1、f71-2，其中f66为逆断层，产状N65°-N80°W(65°-N75°)，破碎带宽约为10-30m，断层带物质成分为碎裂岩，局部夹断层角砾岩，断裂带内部岩体较为破碎，隧道洞身通过地段为DK159+856~DK159+878.4。f67为逆断层，产状N60°-N80°W(50°-N65°)，断裂带宽30~40m，内部成分为断层角砾，洞身通过地段为DK160+281~DK160+318。另外，隧道段还发育两处背斜及一处向斜，背斜核部洞身中心里程为DK165+543~DK169+062，岩体破碎，节理发育，向斜核部未穿过洞身，富水，岩体破碎，节理发育，由于隧道区各地质体的发育时代，构造运动强烈，区域性大断裂贯穿东西，发育数条低序次断裂，岩石节理裂隙较发育，分布较多节理密节带，岩体较破碎-较完整。
3.3不良地质及特殊岩土
(1)隧道范围内不良地质为隧道进口处左侧分布的大理岩岩溶，岩溶现象主要发育在隧道进口左侧金水河右岸的大理岩中，以溶洞形式发育，溶洞直径约1-3m，可见延伸深度大于10m，不完全填充，充填物为角砾及杂砂土。(2)隧道范围内的特殊岩土为膨胀土，具弱-中等膨胀性。
4工程设计情况
针对福仁山隧道地层岩性多样、地质构造复杂、不良地质现象多发的工程地质特点，施工单位在详细的实地勘察和室内研究的基础上，制定了较为科学合理的设计方案：(1)洞口工程采用斜切式洞门，并设置明洞段，出口采用倒斜切式洞口边仰坡设置截水天沟，边坡采用锚网喷支护。(2)洞身工程隧道内部采用“通隧(2008)0201”中的衬砌内轮廓，轨面有效面积为92m2，隧道采用复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护设置喷混凝土，锚杆，钢筋网，钢架，二次衬砌等，各衬砌类型预留变形量，特殊地形地质地段对支护 措施 采用管棚，小导管等措施进行了加强。
参考文献：
[1]王毅才.隧道工程[M].北京：人民交通出版社,2013.
[2]兰州铁道学院.隧道工程[M].北京：人民铁道出版社,1977.
[3]张咸恭.工程地质学[M].北京.地质出版社,1983.
[4]高速铁路设计规范(TB10621—2009)[S].2009.
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