地質學的基礎研究方法

① 工程地質有哪些常用的研究方法

工程地質研究的主內容有：確定岩土組分、組織結構（微觀結構）、物理、化學與力學性質（特別是強度及應變）及其對建築工程穩定性的影響，進行岩土工程地質分類，提出改良岩土的建築性能的方法；研究由於人類工程活動的影響而破壞的自然環境的平衡，以及自然發生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地質作用對工程建築的危害及其預測、評價和防治措施；研究解決各類工程建築中的地基穩定性，如邊坡、路基、壩基、橋墩、硐室，以及黃土的濕陷、岩石的裂隙的破壞等，制定一套科學的勘察程序、方法和手段，直接為各類工程的設計、施工提供地質依據；研究建築場區地下水運動規律及其對工程建築的影響，制定必要的利用和防護方案；研究區域工程地質條件的特徵，預報人類工程活動對其影響而產生的變化，作出區域穩定性評價，進行工程地質分區和編圖。隨著大規模工程建設的發展，其研究領域日益擴大。除了岩土學和工程動力地質學、專門工程地質學和區域工程地質學外，一些新的分支學科正在逐漸形成，如礦山工程地質學、海洋工程地質學、城市工程地質及環境工程地質學、工程地震學。

1工程地質與岩土工程的區別工程地質是研究與工程建設有關地質問題的科學(張咸恭等著《中國工程地質學》)。工程地質學的應用性很強,各種工程的規劃、設計、施工和運行都要做工程地質研究,才能使工程與地質相互協調,既保證工程的安全可靠、經濟合理、正常運行,又保證地質環境不因工程建設而惡化,造成對工程本身或地質環境的危害。工程地質學研究的內容有:土體工程地質研究、岩體工程地質研究、工程動力地質作用與地質災害的研究、工程地質勘察理論與技術方法的研究、區域工程地質研究、環境工程地質研究等。岩土工程是土木工程中涉及岩石和土的利用、處理或改良的科學技術(國家標准《岩土工程基本術語標准》)。岩土工程的理論基礎主要是工程地質學、岩石力學和土力學;研究內容涉及岩土體作為工程的承載體、作為工程荷載、作為工程材料、作為傳導介質或環境介質等諸多方面;包括岩土工程的勘察、設計、施工、檢測和監測等等。由此可見,工程地質是地質學的一個分支,其本質是一門應用科學;岩土工程是土木工程的一個分支,其本質是一種工程技術。從事工程地質工作的是地質專家(地質師),側重於地質現象、地質成因和演化、地質規律、地質與工程相互作用的研究;從事岩土工程的是工程師,關心的是如何根據工程目標和地質條件,建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設中的岩土技術問題。2工程地質與岩土工程的關系雖然工程地質與岩土工程分屬地質學和土木工程,但關系非常密切,這是不言而喻的。有人說:工程地質是岩土工程的基礎,岩土工程是工程地質的延伸,是有一定道理的。工程地質學的產生源於土木工程的需要,作為土木工程分支的岩土工程,是以傳統的力學理論為基礎發展起來的。但單純的力學計算不能解決實際問題,從一開始就和工程地質結下了不解之緣。與結構工程比較,結構工程面臨的是混凝土、鋼材等人工製造的材料,材質相對均勻,材料和結構都是工程師自己選定或設計的,可控的。計算條件十分明確,因而建立在材料力學、結構力學基礎上的計算是可信的。而岩土材料,無論性能或結構,都是自然形成,都是經過了漫長的地質歷史時期,在多種復雜地質作用下的產物,對其材質和結構,工程師不能任意選用和控制,只能通過勘察查明,而實際上又不可能完全查清。岩土工程師不敢相信單純的計算結果,單純的計算是不可靠的,原因就在於工程地質條件的不確知性和岩土參數的不確定性,不同程度地存在計算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然土力學、岩石力學、計算技術取得了長足進步,並在岩土工程設計中發揮了重要作用,但由於計算假定、計算模式、計算方法、計算參數等與實際之間存在很多不一致,計算結果總是與工程實際有相當大的差別,需要進行綜合判斷。

② 地質研究方法

煤層頂板穩定性預測構造解析法的主要研究內容包括: ①對礦井構造、構造應力場、煤層頂板岩性分布規律、頂板岩體力學特徵等主要因素的研究; ②結合礦井採掘工程條件綜合分析相關因素，預測煤層頂板穩定性。

煤層頂板構造評價是煤層頂板穩定性評價體系中的一個子系統，也是比較重要的一個子系統。頂板構造評價子系統的確立需要在採集有關頂板構造參數的基礎上，建立頂板構造參數庫，發現參數間的相關關系，確立評價方法和技術。礦井地質條件評價和礦井地質構造評價方法，多採用模糊綜合評判方法，在定性參數平分 ( 給定權值) 的基礎上進行綜合評判。而更多見的是用某些指數對頂板進行分區評價。以頂板岩石沉積結構構造及結合岩石力學特徵為主體的研究，也是煤層頂板穩定性評價和煤層構造研究的一個重要方面。對煤層頂板砂岩分維及與岩石力學性質相關性的研究，是頂板穩定性研究的一個新領域和新方法。對於煤礦小型地質構造的研究，自 20 世紀 80～90 年代以來，除了地球物理勘探中三維地震技術有重要突破並解決了煤礦開採的疑難問題外，在地質研究方面幾乎沒有新的進展。作者曾提出用構造 - 地層分析方法作為小型構造預測和評價的方法之一，但這一方法沒有進一步完善和發展。經過理論探討和實踐，我們認為煤層頂板構造穩定性分析及評價可按 ( 圖5.1) 思路進行。

頂板構造研究從第一層次上看，主要是考慮 3 個方面 ( 參數) : 頂板地質構造、頂板沉積 ( 岩石) 參數、頂板岩體結構及岩石力學 ( 參數) 。在第二層次的參數或指標可以設立 10 余項內容，這些參數分別進行採集和分類。第三層次的參數是具體的實測指標，是頂板構造穩定性最多、最具體、最真實的數據，需要認真收集和整理，有些參數需要采樣測試，而且要在研究區內具有相對均勻的分布。在參數採集和大量整理有關頂板構造及其相關參數的基礎上，進行相關性分析。其方法可以採用模糊綜合評判方法，也可以採用其他數學方法。

目前，在地理信息系統 ( GIS) 基礎上進行開發、定量評價煤層頂板構造穩定性是最新的方法和技術。GIS 是建立在統一地理坐標基礎上的空間信息管理系統，它是集地理數據採集、管理、查詢、計算、分析和可視表現為一體的計算機技術系統。勘察、生產過程中獲得的煤層頂板穩定性評價相關基礎資料和數據，無論是鑽孔點源資料，還是生產巷道的線狀資料或是工作面的面狀資料，其空間分布以及屬性都可以通過地理信息系統進行管理。基於 GIS，可以建立煤層頂板穩定性評價模型，該模型利用 GIS 強大的分析和成圖功能，進行煤層頂板穩定性評價，並將評價結果以圖的形式表現出來。目前常用的 GIS 系統一般均具有可開發性，針對煤層頂板穩定性評價系統的要求，通過二次開發及介面技術對GIS 系統分析處理功能的擴充，從而實現復合分析功能。

圖5.1 煤層頂板穩定性分析評價體系

③ 基礎地質研究

中國科學院南京地質古生物研究所考研試題

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④ 地質學基礎特點決定地球科學工作者的思維和研究方法有什麼特點

地質學的研究對象主要是地球，屬於地球科學（簡稱地學）的范疇，也是六大基礎自然科學的一個組成部分。地質學的研究對象及其內容既不同於數學，也不同於物理和化學，而是具有它自己的特殊性，從而也具有它自己的研究方法。

（一）地質學的特點

第一，地質學的研究對象涉及到悠久的時間和廣闊的空間。地球自形成以來已經有 46 億年的歷史，在這樣漫長的時間里，地球曾發生過滄海桑田、翻天覆地的重大變化，而其中任何一個變化和事件，任何一粒礦物和一塊岩石的形成和演化，都往往要經歷數百萬年甚至數千萬年的周期。對這些變化和事件，人們不能像研究人類歷史那樣，可以藉助於文字和文物；也不能像研究物理那樣，可以單純依靠在實驗室中做實驗，而必須靠研究分析地球本身發展過程中所遺留下來的各種記錄。

同時，地球具有巨大的空間，在不同地點和不同深度，具有不同的物質基礎和外界因素，因而有不同的發展過程。海洋和大陸、大陸的各個部分、地球表層和深部，都有其不同的發展過程。因此，既要研究它們的共性，更要研究它們的差異性和相關性，才能全面、深入地找出地球的發展規律。

第二，地質學具有多因素互相制約的復雜性。它所研究的對象和內容，從小到礦物組成的微觀世界到大至整個地球以及宇宙的宏觀世界，從礦物岩石等無機界的變化到各種生命出現的演化，從常溫常壓環境到目前還不能人為模擬的高溫高壓環境，從各種變化的物理過程、化學過程到生物化學過程，從地球本身各個部分的物質能量轉化到地球與外部空間的物質能量轉化等等，充滿著各種矛盾和相互作用的復雜過程。任何一種地質過程，都不可能是單一的物理過程和化學過程，地球自誕生以來，不僅形成了光怪陸離的礦物世界、岩石世界、海洋大陸、高山深谷，也出現和演化成了種類繁多的生物世界。眾所周知，目前在實驗室中即使合成最簡單的生命物質，也是非常不容易。地球演化到今天，產生出如此面貌，這固然與其具有人類歷史所不能比擬的充分時間有關，同時也說明地球演化的地質過程是一個十分復雜的過程。

第三，地質學是來源於實踐而又服務於實踐的科學。但地質學必須首先是以地球為大課堂，以大自然為實驗室，進行野外調查研究，大量掌握實際資料，進行分析對比歸納，得出初步結論，然後再用以指導生產實踐，並不斷修正補充和豐富已有的結論。遠在數十萬年前的舊石器時代，人類的祖先就是在製造石器的過程中，逐步掌握了一些岩石的特性，後來在銅器時代、鐵器時代，人類又在生產活動中逐步掌握了尋找有用礦產的某些規律。近代以來，由於工礦業的發展，特別是相鄰科學和現代技術的進步，又推動了地質學的突飛猛進，不斷形成新的理論。

⑤ 構造地質學的研究方法

地質構造的研究應包括構造的幾何學、運動學和動力學的研究，以及構造發育、演化的歷史分析。①構造幾何學的研究是對各種地質構造的形態、產狀和規模及其組合型式和相互關系進行觀察、描述和測量; ②構造的運動學分析是根據構造幾何學的有關資料和數據，去追索現有構造狀態和位置的岩體在變形時，物質相繼發生的位移、轉動和應變等內部和外部的運動; ③動力學的研究則是探索構造變形時作用力的性質、大小、方向、應力場的演化以及外力與應力之間的關系; ④構造的歷史分析是通過野外觀察和室內對有關資料的綜合研究，闡明各種地質構造的形成時期及其發育順序。這幾個方面的研究是相互聯系、相輔相成的。對構造形態進行幾何分析則是構造地質學研究的基礎，有了構造幾何分析的基礎，才可能正確分析地質構造的演化歷史和成因，進而對各個地區的構造分析資料及其他方面的資料進行綜合分析，從而揭示出地殼構造的形成和發展規律。

盡管對不同岩石類型地區地質構造和不同尺度構造的研究任務和方法各有不同，但是，野外觀察和地質填圖始終是研究地質構造的基本方法。通過野外觀察填繪的地質圖，不僅可反映出一個地區各種岩層和岩體的分布，而且根據岩層和岩體的產狀、相互關系和各自的時代，可以認識該區各種地質構造的形態、組合特徵和發育史。通過繪制剖面圖和根據地面的構造形態觀測及鑽井和物探等提供的資料，編繪構造等高線圖和等厚圖，能較好地反映地下構造形態的特徵。

研究地質構造的形態、產狀及其相互關系，一方面是採用填繪地質圖、編制有關圖件以及相應文字描述的常規方法; 另一方面是通過對各種面狀構造和線狀構造要素的力學性質、產狀和相互幾何關系的系統觀察和測量，應用極射赤平投影或電子計算機作數理統計分析和自動化成圖，從而得出地質構造產狀方位的型式和對稱性的特徵，為建立地質構造三維空間圖像、分析構造變形機制和恢復變形歷史等提供依據。Bruna Sander ( 1930) 在《岩石組構學》中提出的變形岩石顯微組構的幾何分析方法和運動學解釋原則，經廣大地質學家在實踐中進行修正和補充，現已發展成為不僅可用於顯微構造分析，而且也可以應用於中、小型構造乃至大型構造分析。

現代航空、航天遙感技術和航片、衛片的採用，擴大了觀察地質構造的視域和深度，彌補了野外地質觀察的局限性; 而鑽探、物探等工程和探測技術的應用，為了解地下構造情況，提供了重要資料。

研究地質構造不能只滿足於形態描述，還要應用力學原理，鑒定各個構造的力學性質和相互關系，並分析它們的形成機制和各構造之間的內在聯系，以便得出區域地質構造的分布和演變規律。

研究地質構造形成的力學機制，常常需要進行模擬實驗。例如根據相似原理，用泥巴、石蠟、瀝青或凡士林等材料，做成某種形態和尺寸的試件，在設置的相應幾何邊界條件下，施加一定方式的力使之發生變形，觀察其變形特點、應力與應變之間的關系，並將實驗模型與自然界的構造原型進行類比，藉以說明這種構造的形成、發展和組合關系以及構造變形的邊界條件和應力作用方式。計算機的應用使構造地質的研究向定量的數理分析方向發展。如應用有限單元法來計算一定地區內的各點的應力方向和大小，進而對該地區的構造應力場做出數學模擬，據此，可以推斷出相應的構造圖像，並與該地區的地質構造特徵進行比較。

對地質構造進行歷史分析，一般是根據地層之間的不整合接觸關系及各種構造間成因聯系和交截、疊加關系，並結合沉積岩相、厚度以及岩漿活動等方面的分析，或配合同位素地質年代的測定資料，分析該區構造形成時代和發育順序，劃分構造發育的階段，恢復區域構造發展史，從而對該區地質構造的規律有一個較為正確的認識。

在構造地質學研究中，還需與岩石學、地層學、地貌學及地球物理學等學科密切結合。

⑥ 工程地質學的研究方法

包括地質學方法、實驗和測試方法、計算方法和模擬方法。地質學方法，即自然歷史分析法，是運用地質學理論查明工程地質條件和地質現象的空間分布，分析研究其產生過程和發展趨勢，進行定性的判斷，它是工程地質研究的基本方法，也是其他研究方法的基礎。實驗和測試方法，包括為測定岩、土體特性參數的實驗、對地應力的量級和方向的測試以及對地質作用隨時間延續而發展的監測。計算方法，包括應用統計數學方法對測試數據進行統計分析，利用理論或經驗公式對已測得的有關數據，進行計算，以定量地評價工程地質問題。
模擬方法，可分為物理模擬（也稱工程地質力學模擬）和數值模擬，它們是在通過地質研究深入認識地質原型，查明各種邊界條件，以及通過實驗研究獲得有關參數的基礎上，結合建築物的實際作用，正確地抽象出工程地質模型，利用相似材料或各種數學方法，再現和預測地質作用的發生和發展過程。電子計算機在工程地質學領域中的應用，不僅使過去難以完成的復雜計算成為可能，而且能夠對數據資料自動存儲、檢索和處理，甚至能夠將專家們的智慧存儲在計算機中，以備咨詢和處理疑難問題，即所謂的工程地質專家系統（見數學地質）。

⑦ 環境地質學的研究方法

通過對化學物質在環境中的遷移轉化規律的研究，以及對礦物組成和結構特徵的研究，探索地質環境的變化。如水土流失現象與風化過程相關，而風化速率又同組成岩石的礦物性質和外部水熱條件有關，通過對礦物成分和物理化學性質的測定和研究，可以評價風化作用的進程。又如克山病、氟中毒等疾病的地區分布與某些環境地質因素相關，研究這種特定區域地質環境中化學元素的豐度及其在各個生態環節中的運動規律，有利於揭示人體健康與地質環境間的內在聯系，以及這些地方病的病因。
再如，通過對工業污染物的追蹤研究，可以發現污染物由於地表水的灌溉經過土層滲入地下水的途徑。此外，評價大氣顆粒物對環境質量的影響時，也要應用礦物學的方法，即不僅要考慮它們的濃度，而且要研究它們粒徑的分散度、形態特徵、礦物和化學組分特徵。 在環境地質學的研究中，為了確定各種環境要素之間的關系，綜合分析影響環境質量的地球內力、地表外力和人類活動三種營力之間的相互作用統一宏觀研究與微觀研究的結果，必須應用現代數學原理和計算方法。如設計研究工作的程序，檢驗樣品和數據的代表性，分析數據資料的相關性，進行環境質量的綜合評價，建立環境地質或環境地球化學模型，預測地質環境的演化趨勢，擬定環境控制的最佳方案等都需要應用系統分析方法。
地質環境問題具有空間性、動態性和綜合性。分析和表示環境地質問題，圖上作業是一種理和計算方法。如設計研究工作的程序，檢驗樣品和數據的代表性，分析數據資料的相關性，進行環境質量的綜合評價，建立環境地質或環境地球化學模型，預測地質環境的演化趨勢，擬定環境控制的最佳方案等都需要應用系統分析方法。
地質環境問題具有空間性、動態性和綜合性。分析和表示環境地質問題，圖上作業是一種有效的方法。環境地質圖不僅能表示出某一時刻的環境狀態，而且能表示出隨時間流逝所發生的系統變化。因此在環境地質圖中，除了應用各種地質圖件的顏色和線條等制圖語言外，還要有數字和數學符號。這些數字和數學符號同一定的環境數學模式相關聯，因而可使圖件與電子計算機聯用，形成動態環境地質圖。一套完整的區域環境地質圖包括環境地質單要素圖、環境質量綜合評價圖、環境演化勢圖趨、環境區劃圖、環境規劃圖等。
為解決人類環境問題而發展起來的環境地質學在基礎理論和研究方法上帶有地學、生態學、物理學和化學等學科相互滲透、融合的特色。但環境地質學仍然是以地質學作為學科基礎的。

⑧ 工程地質學的分析方法有哪些

人類在跨入21世紀後，將隨著工程設施的興建和對地質環境保護的重視，對工程地質學的期望也更多、更高，工程地質學科面臨新的挑戰和機遇。

一、國際工程地質學發展趨勢

從世界范圍看，工程地質研究繼續由發達國家向發展中國家擴展。發展中國家的各類工程建設將以前所未有的規模和速度發展著，各種不同復雜程度的地質環境將向工程地質學家們提出許多研究課題，也要求工程地質勘察技術手段不斷創新和改進。

可持續發展又是一個影響工程地質學發展的重要概念。工程地質學家要把人類賴以生存的環境的保護（包括地質災害防治在內）作為義不容辭的己任，尤其是重大工程環境影響問題需要切切實實地加以研究和解決。由於岩石圈與水圈、大氣圈、生物圈各層圈之間相互作用影響著，它們又具有全球觀念，所以勢必促使工程地質學家們從全球演化的角度來研究工程地質特徵的多樣性以及各層圈對工程地質條件的影響，進行全球性的工程地質研究和對比。

作為地學分支的工程地質學與工程科學、環境科學以及地球科學的其它分支學科關系密切，所以工程地質學與各相關學科必須更好地交叉和結合，以促進基本理論、分析方法和研究手段等各方面不斷更新和前進，進而使工程地質學的內涵不斷深化，外延不斷擴展。此外，工程地質學必將融入現代數理化、計算機科學、空間科學及材料科學等更多的新鮮知識，以保證在未來的信息世界裡工程地質學的適應性。

二、我國工程地質學未來的任務和發展趨勢

在21世紀的上半葉，根據我國的發展戰略，將大大提高綜合國力，加速四個現代化建設，趕上中等發達國家的水平。為了保持較快的穩步發展速度，在能源、交通、現代城市化建設和礦產資源開發方面將要有更大、更快的發展。

⑨ 地質學研究方法有哪些

我是學地理的，書上的原話是這樣的：1.野外調查（最基本、最主要的研究方法）；2.室內實驗和模擬實驗；3.歷史比較法（現實類比法）；4.數字研究法：利用3S技術進行研究