工程地質力學及其應用

工程地質力學及其應用地質力學在實際工程建設中，不斷提高對實際工程問題的解決能力，但還存在一些問題亟待解決。盡管工程地質力學技術日益成熟，但在應用中的問題備受社會關注。本文基于對工程地質力學相關理論的研究，對應用中的常見問題進行了分析，有針對性地提出建議措施，對于促進工程地質力學的發(fā)展具有比較重要的作用。標簽：地質力學；工程應用；應用研究前言隨著近年來逐漸發(fā)展的地質力學，國內開展了很多相關研究并取得較為明顯的成效，尤其是西部大開發(fā)實施以來，隨著大力開展的西部基礎設施建設，更為關注地學及力學等領域，參與工程地質力學相關研究的人員日漸增多，逐漸形成不可忽視的、甚至具有世界影響的重要研究力量。但隨著深入開展的工程地質力學研究，其發(fā)展是機遇與挑戰(zhàn)并存，目前實際工程建設中出現(xiàn)以前無法解決的問題，因此應提高關注工程地質力學及其應用方面的內容。工程地質力學地質力學不僅是力學也是地質學的分支，涉及地體演化等有關內容信息，工程地質力學研究對象為地質體研究目的是工程，利用力學等手段對工程有關問題開展研究工作，使工程世界亟待解決的問題最終得到妥善解決。地質力學隨著近年來的不斷發(fā)展，出現(xiàn)很多研究課題，但在實際建設中還依然存在很多經典工程地質力學無法解決的問題，主要是對地質體地力學及幾何特性等進行探測。巖石分類與地質體巖石分類在工程地質力學中十分重要，在勘察地質體過程中，初步設計、工程招投標等很多方面工作都需要對巖石分類，國內外目前提出很多巖石分類方法，主要有兩種，一是結合巖石工程地質力學特性分類，主要是巖石質量、堅硬度等，二是按照工程分類，結合圍巖穩(wěn)定性，該方法不常用，由于不僅要考慮巖石特性，還要考慮工程建設類型、規(guī)模等，主要是工程擾動后圍巖的。兩種分類方法各有利弊，但因勘測過程中不具有較多的地質數(shù)據(jù)與信息，因此巖石分類相對較為粗糙，具有較大的概略性。地質體按照一定結構排列在一定地^環(huán)境中由巖石、土和水等構成，其工程地質力學特性充分表明傳統(tǒng)力學研究對象與其具有一定區(qū)別，主要表現(xiàn)在：一是在非連續(xù)性方面，因地質體中存在相同特性的裂縫、斷層等較多，分布有序，對地質體強度具有控制作用。二是在非均勻性方面，在崩塌體等巖石與土的混合體中存在，如土與巖石比例、巖石大小形狀等具有隨機表現(xiàn)。三是在留一固耦合性方面，巖石或土的特性、裂隙滲流規(guī)律等在地質體結構面上表現(xiàn)出強度與裂隙中水的壓力量級相同，使地質體整體力學特性得到良好體現(xiàn)。四是在未知初始狀態(tài)方面，與地質環(huán)境、地質構造運動等具有一定關系，如地應力和結構面發(fā)育度，應用于對地質體與巖石材料的區(qū)別。地質體未知初始狀態(tài)按照力學分析方法表明需對初始狀態(tài)定量化，否則不能獲得定量化結果。這不只是地質力學關鍵任務，也是解決建設中問題的重要內容。五是在其它特性方面，主要有非線性、非彈性等特性，與巖石結構面空間分布具有一定關系，因地質體在實際中的溫度效應等特性類似于其它常見固體材料，可掩蓋地質體其它特性，因此在工程建設中不會產生較大影響，可忽略不計。但應注意研究凍土等與溫度有關地質體時，應考慮這些特性。盡管上述特定性存在描述方法方面的問題，有待于深入研究與探索，但應采用室內地質體地力學分類方法對工程地質力學進行分析探討。工程地質力學中的常見問題我國工程地質力學中目前主要面臨地下工程的地質力學和地面工程地質力學兩類問題，在地下工程的地質力學問題方面，地下工程主要有交通與水電工程中的地下隧道、開采地下礦藏采空區(qū)等很多，與地質體特性具有比較密切的關系，巖石堅硬度、透水性等在地質體中對于工程建設造價及工程建設質量都具有一定影響，這類問題主要指在高地應力環(huán)境下地質體卸荷后產生變形與破壞。地面工程主要是地面進行航道、鐵路公路邊坡等大型基礎建設，容易造成滑坡、泥石流等災害，近年來很多災害事件都是因邊坡工程而產生，這類問題主要是指地質體在重力、水等自然力作用下受到的破壞。工程地質力學研究方法中的問題地質工程是系統(tǒng)工程，其建設階段具有密切聯(lián)系，工程建設中按照工程目的也將遇到不同問題或不同側重點，應與工程不同建設階段中采用工程地質力學解決問題相結合進行考慮。5.1判斷地質體問題工程建設前應勘測地質體，之前應對地質體穩(wěn)定性進行判斷，對于工程建設質量具有決定性作用。在實際建設中最重要的是應采取避讓原則，將危險、不穩(wěn)定地質體避開，使風險降低，但將地質體穩(wěn)定性的判斷還是依靠地質工程師經驗，如基于剛體極限平衡條分法對滑面參數(shù)敏感性的邊坡穩(wěn)定性判斷方法容易造成不安全性和風險，另外，在科研工作中計算有限元、悠閑差分等，確定分析研究方法可靠后，還需要很多大量工作。5.2設計依據(jù)及分析方法判斷地質體穩(wěn)定性只是工程建設中的一部分工作，還應研究山體變形、工程結構等相關內容，由于工程建設地點在部分情況下不能選擇或不符合避讓原則，應研究地質變形，相對于工程結構變形而言，地質體可以存在較大的變形，研究工程結構與地質體之間的相互作用。為提高工程設計合理性及不斷優(yōu)化，應研究勘測地質體初始狀態(tài)、地質結構及地應力場地分布等方面的內容。在地下工程中目前巖體分類技術較常用，但在分類技術方面還存在如分類技術合理性依據(jù)不夠清晰等有待于深入探索的問題，根據(jù)有關研究結果可知，在我國西部地質環(huán)境比較復雜的情況下，采用該分類方法可行性較高。具體分析這些問題，對于比較復雜的地質環(huán)境還應提供更多供選擇的設計方案，提出的設計依據(jù)更可靠，分析方法更科學。5.3地質體探測特性方法中的問題工程建設前應確定建設地點及可行性等，再勘測與勘察地質，研究建設地點的地質條件，以獲得利于工程建設的信息及資料。因此，采用的勘察方法及手段十分重要。在實際建設中可采用很多勘察手段與方法，因經費等原因，難以獲得詳細精確的地質信息。因此，在建設中目前最迫切的就是代價與成本最小而獲得的地質勘查信息詳細精確?？偨Y綜上所述，新的研究方法不只是針對工程地質力學提出，并為其提出新要求，既是機遇也是挑戰(zhàn)，工程地質力學及其應用問題只有從根本上進行解決，才能使地質工程建設水平整體提高，對于我國工程地質力學發(fā)展也具有一定的促進作用。參考文獻：［1］李世海，李曉，劉曉宇.工程地質力學及其應用中的若干問題［J］，巖石力學與工程學報，2014.10⑵孫宗頎，張景和.地應力在地質斷層構造發(fā)生前后的變化［J］，巖石力學與工程學報，2015.9［3］ 楊志法，張路青，尚彥軍.兩個值得關注的工程地質力學問題［J］，工程地質學報，2016.4［4］ 孫鈞.巖石流變力學及其工程應用研究的若干進展［J］，巖石力學與工程學報，2015.8［5］ 劉夕洪.標準貫入試驗在工程地質勘察應用中的若干問題［J］，探礦工程，2016.11［6］ 周峰，馬志超，楊一峰.工程