什么是自然地质作用和工程地质作用?

[拼音]：ziran dizhi zuoyong he gongcheng dizhi zuoyong

[外文]：physical geological and engineering geological process

自然营力所引起的地壳物质组成及其内部构造或地表形态上的变化和发展的作用，称为自然地质作用，如山崩、地裂、岩溶、湖泊退化等地貌改观。这种作用在地质、地形、地貌和场地地基上所表现的各种形式，称为动力地质现象。由于人类工程活动所引起的地壳表层形态或特征上的变动，称为工程地质作用。如过量开采地下水或油、气而造成大面积的地面沉降，或因人工边坡设计或整治不当而导致滑移等。自然地质作用的历史漫长，影响范围较大。人类工程活动规模和影响范围一般较小，但往往是突然发生的。并能造成一个局部地区自然环境极为显著的变化。尤其当人类工程活动未能正确地反映客观规律时，会触发不良工程地质作用的突然发生和发展，给工程建设带来极其严重的危害。

包括崩塌、错落、滑坡、岩层蠕动、坍塌等现象（见岩土滑移）。

地壳的一种快速颤动。按其成因分为：由地壳运动引起的构造地震;由火山活动引起的火山地震;由塌陷和山崩引起的陷落地震；以及由人工爆破、水库蓄水和深井注水等引起的人工诱发地震。构造地震按其能量集中释放的深度──震源深度，分为深源地震（震源深度大于300公里），中源地震(震源深度300～60公里)；浅源地震（震源深度小于60公里）。浅源构造地震由于接近地表，容易造成震害。构造地震是规模最大，数量最多的一种地震，约占地震总数的90％，其特点是在地震活动带上频繁发生，延续时间长，波及范围广，破坏性强，造成的灾害也大。火山地震仅限于火山活动地区，波及范围不大，约占地震总数的7％。陷落地震多发生在可溶岩地区，影响范围更小，约占地震总数的3％。强烈地震能导致强烈的地面变形与位移，如大面积的松散饱和土层的液化、震陷、滑移，造成地基失效，从而使各种建筑物、道路、桥梁及农田水利设施等遭受严重破坏（见地震灾害、地震工程地质勘察）。

在山区，暴雨或大量积雪突然融化，夹带大量泥沙、岩屑和岩块，形成一股暂时洪流，顺沟而下，其势凶猛，具有巨大的破坏力。泥石流的固相物质含量有时超过水量。裹携物质以泥土为主的称为泥流，以岩石碎块、岩屑为主的称结构性泥石流或简称石流。泥石流是突然暴发，沿着狭窄的、坡度很大的沟谷，以极快的速度流动、冲出山口。这种具有强大动能的洪流能摧毁桥梁和各种地面工程建筑，掩埋田舍，给山前的一切设施以巨大的威胁。中国西藏东南部章龙弄巴沟，约在1900年暴发过一次巨大的泥石流，裹携着大量的巨砾冲出山口，洪峰的主流冲过了60～80米宽的贡藏布江，冲向对岸山林达300米，巨砾、岩屑、泥砂堆成了60～80米高的天然大堤，截断河道，形成一个长22公里的山谷湖泊。

中国许多山区都发生过不同程度的泥石流，但是西北、西南山区较为普遍，甘肃、新疆、西藏境内发生的泥石流强度较大。其成因多半是自然因素形成的，也有因人类滥伐森林，使生态平衡失调形成。这类地区由于气候干旱，植被稀少，风化严重，沟谷常堆积较大厚度的崩落体和片石流。这类山区年降雨量少，但非常集中，在短暂的时间内形成暴雨，或迅速融化的大量积雪，汇成猛烈的洪流，把汇水区内堆积的巨厚松散堆积物裹携，涌泄冲向下游。

岩溶也称喀斯特(karst)，是指以碳酸盐为主的可溶性岩石（石灰岩、白云岩、石膏、岩盐）地区，由于地表径流和地下水流对岩石的溶蚀作用和机械破坏作用，在岩体中形成洞穴，或在岩层的表面形成奇峰异石等独特的地貌景观。南斯拉夫的喀斯特高原是典型地区，并因此得名“喀斯特”。中国从1966年开始改称为岩溶。典型的分布区有广西桂林、阳朔、柳州以及云南东部、贵州的大部分地区。岩溶的发育不仅破坏了岩体的整体性，降低了强度，而且也造成了地下水的富集地区。不利于地面和地下工程的兴建，但往往为地下水开发利用和旅游提供了条件。岩溶在地表、地下有各种形态，按其形成规模和形状主要有以下各类：

（1）溶沟、溶槽、石芽。地表水沿可溶性岩层表面或裂隙流动，对岩石溶解和机械冲刷，使岩层表面形成一些大小不同的沟槽，分别称为溶沟、溶槽。后期残留的锥状体称石芽；林立的石芽称为石林。

（2）落水洞、竖井。地表水沿可溶性岩体向下渗漏的洞穴称为落水洞，而沿裂隙溶蚀，扩大成通向岩体内部溶洞或地下河的竖直通道，称为竖井。

（3）溶洞、暗河。地下水在沿可溶岩裂隙流动过程中，不断地溶解岩石并携走溶解物质使裂隙扩大，在兼有冲蚀和塌陷的作用下，形成地下洞穴，称为溶洞。贯穿溶洞的通道具有经常性水流者，称为暗河。溶洞大小相差悬殊，形状千变万化。含碳酸钙的水从溶洞顶滴落，在洞内沉淀，久之，在洞底自下而上形成状如竹笋突起物，称为石笋。自洞顶向下形成长条状悬挂物称为石钟乳。石钟乳与石笋连接，称为石柱。

（4）岩溶漏斗。可溶岩被地下水溶蚀而成的低洼地形并伴随溶洞塌陷所形成的倒圆锥形漏斗状，称为岩溶漏斗。

（5）溶蚀盆地。漏斗、溶蚀洼地逐渐增多扩大成片，形成高陡的石灰岩悬崖与周围相隔的低洼盆地，称为溶蚀盆地。

（6）土洞。指埋藏在可溶性岩层地区的上覆土层内的空洞。它是因地下水或地表水流入地下，将土体内颗粒间的可溶成分溶解和携走细小颗粒，把土体掏成洞穴。当这种潜蚀作用继续到一定程度，或因抽水而使洞穴中水位下降时，上部土层发生塌陷，破坏地表原有形态，并危及建筑物的安全。

在岩溶地区虽有奇特的地貌景观可供游览观赏，但岩溶与土洞作用的结果，可产生一系列对工程很不利的地质问题。如岩土体中空洞的形成、岩土结构的破坏和变化、 地表突然塌陷、 地下水的循环和动态的变化等。一般情况下对岩溶地基的处理措施有挖填、跨盖、灌注、疏导等，需视工程特点和具体的场地地基条件而定。此外，对埋藏在现代侵蚀基准面上各种不同高程的天然溶洞的利用，在经济上也很有意义。天然溶洞比较分散和隐蔽，在防空和防爆方面有特殊的天然条件，因而可以用作地下工厂、地下仓库等，但需对天然溶洞的稳定性作充分研究，认真解决天然溶洞内的地下水，并注意评定洞底堆积物是否宜作建筑物的基地。

由湖泊退化或大片洼地长期积水而成。其中水草茂盛，大量有机质聚集其中，久之则形成沼泽。于滨海泻湖群地区，河流牛轭湖地区、地面低洼地下水位很浅的地区、山前地下水排泄不畅地区，均可形成沼泽。沼泽地中因大量的植物残骸年复一年的堆积，可生成泥炭。泥炭因吸水量极高，干燥后体积收缩率极大，且在饱和时不易排水，因而不能作天然地基。

过量抽取地下水或油气而产生的地面下沉。它是由于地下流体大量缺失，导致土层中的流动条件改变和土层本身的固结，造成在地面上产生下陷的现象。如美国加利福尼亚州圣华金流域，墨西哥的墨西哥城，日本东京，中国上海均存在因过量抽取地下水而产生的地面沉降现象。再如美国长滩市的地面沉降是采油造成的。这类现象均发生在未固结或欠固结的沉积层地区。地面沉降的形成与发展，严重影响城市及建筑物的安全，成为环境工程地质方面的公害问题。由于地面沉降的继续和发展，建筑物地基产生不稳定问题，并且使地区低于海平面或受海水侵袭或长期积水，威胁人民的正常活动。为此，为了加固地基，需修筑海堤等各类设施。

由于采矿和地下工程开挖坑道，造成坑道或采空区周围岩土松动。严重的可能波及地表产生裂缝及下陷。崩落带以上的岩层，由于应力解除而发生岩层的弯曲变形或裂缝。如果矿层埋藏浅，在地表形成陷坑；如矿层埋藏深，可能在地表形成洼陷。采空区一般是不宜进行建筑的地区。对于轻型单层平房建筑，亦需采取结构加强措施，方可考虑建筑的可能性。（见彩图）