工程地质力学及其应用中的问题

工程地质力学及其应用中的问题

摘要:随着地质力学的提出与应用,在实际工程建设中,解决实际工程问题的能力得到很大的提高,但是实际中,仍然存在迫切需要解决的工程问题。虽然关于工程地质力学的一些相关理论、方法与技术逐渐走向成熟,但是,作者认为工程地质力学及其应用中的问题仍然值得我们关注。本文通过对工程地质力学、岩石分类与地质体的简单介绍,分析目前我国工程地质力学所面临的问题,探讨工程地质力学及其应用中的问题,并提出一些建议,进一步提高解决实际工程问题的能力,促进我国工程地质力学的发展。

关键词:工程地质力学应用问题

随着地质力学的发展,我国国内出现了大量的相关性课题与研究,也取得了一定的成效,特别是我国实施西部大开发以来,随着我国西部的基础设施的大量建设,对于地学、力学等领域更加关注,越来越多研究人员从事与工程地质力学的相关性课题和研究,目前,我国关于工程地质力学的研究力量逐渐壮大,形成一支不可忽视的、甚至在世界也有一定影响力的研究力量。但是,随着工程地质力学的深入研究发现,工程地质力学的发展也是面临着“是机遇也是挑战”的状况,出现许多过去地质力学的理论与技术方法不能解决目前实际工程建设遇到的工程问题,所以工程地质力学仍及其应用中的问题仍然需要我们继续关注。本文针对目前我国在工程建设中的迫切需要解决的工程问题,结合千人的研究成果,通过简单介绍工程地质力学与地质体,分析目前

我国工程地质力学所面临的问题,并讨论工程地质力学的研究方法。

1 工程地质力学的概述

地质力学包括地体的演化等相关内容信息,既是力学的一个分支,也是地质学的一个分支。工程地质力学是以工程为目的并以地质体为研究对象,利用力学等手段,研究工程相关的问题,最终解决工程世界需要迫切解决的的问题。工程地质力学是以工程为目的研究地质体变形破坏规律的科学,是地学、力学、工程科学等相互交叉的学科,着重于研究相关工程地质力学问题。

近年来,随着地质力学的发展,出现了许多相关课题与研究,但是在实际工程建设过程中,仍然出现大量经典的工程地质力学不能解决的工程问题,目前在工程建设中迫切需要解决的工程问题主要是探测地质体地力学特性、几何特性等,工程地质力学的主要研究内容主要包括相关仪器、力学测量参数、研究参数的方法等。

2 岩石分类与地质体

在工程地质力学中,岩石的分类非常重要,关于岩石分类的工作主要是在对地质体的勘察阶段,在多方面的工作都有涉及,例如初步设计、工程招投标等。目前,国内外提出了许多岩石分类方法,但是主要有两种方法,第一种是根据岩石本身的工程地质力学特性进行的分类

方法,岩石本身的工程地质力学特性包括岩石本身的质量、坚硬程度等,第二种是结合工程进行分类,只要是根据围岩的稳定性进行分类,这种岩石分类方法并不常用,因为既要考虑岩石本身的特性,还要考虑实际建设的工程的类型、规模、可服务年限等,它着眼于工程扰动后围岩的。这两种岩石分类方法各有优缺点,通过比较,第一种方法只需要考虑岩石本身的工程地质力学的特性,即地质体的特性,并不需要考虑实际建设的工程的类型、规模等信息,所以比较常用,但是第二种岩石分类方法就需要把第一种岩石分类方法与工程设计结合起来,更具实际意义。但是由于在勘测阶段中得到的地质数据与信息较少,所以在这一阶段中进行的岩石分类是比较粗糙的,其概略性较大。

地质体指的是有岩石、土和水等组成,这些岩石、土和水是在一定的地质环境中根据一定的结构排列的,它具有工程地质力学的特性,这些特性充分表明传统的力学研究对象与工程地质力学研究对象是有区别的,具体有如下几点特性。

2.1 地质体的非连续性

地质体的非连续性指的是地质体中由于存在大量的具有相同特性的裂缝、断层等,这些在地质体中进行有序地分布,控制着整个地质体的强度。

2.2 地质体的非均匀性

地质体的非均匀性指的是主要存在于崩塌体等的岩石与图的混

合体中,主要包括的内容有土与岩石的比例、岩石的形状与大小等,这些内容都表现为随机的。

2.3 地质体的留一固耦合性

地质体的留一固耦合性指的是岩石或者土的特性、裂隙渗流规律等,主要表现于地质体结构面上的强度与裂隙中水的压力具有相同的量级。地质体的留一固耦合性能够体现地质体的整体力学特性。

2.4 地质体的未知“初始“状态

地质体的未知“初始“状态特性与地质环境、地质构造运动的历史相关,主要包括的内容有未知的“初始”的地应力和结构面的发育程度,可以用于区别地质体与岩石材料。这里所说的“初始”指的是当前状态,是一个相对的概念。根据力学分析方法,地质体的未知“初始”状态这一特性表明需要定量化的给出“初始”状态,否则定量化的结果将无法获得,所以,给出地质体的“初始”状态很重要,它不仅是地质力学的关键任务,也是工程实际建设中能够解决问题的关键。

2.5 其它特性

地质体的其它特性有非线性特性、非弹性特性等,这些特性主要与岩石结构面的空间分布相关,在实际中,由于地质体的温度效应等特性与其它常见的固体材料相类似,可以被地质体其他特性掩盖,所以这些特性在工程实际建设中影响不是很大,可以在实际运用中忽略不

计。但是特别的,研究的是冻土等这些与温度等相关的地质体,就需要考虑这些特性,所要研究的也就更较复杂了。

上述的地质体工程地质力学特性,虽然在描述方法上存在许多问题,这些问题需要我们进一步研究与探索,但是我们仍然运用室内地质体地力学分类方法进行分析探讨工程地质力学。

3 目前我国工程地质力学所面临的问题

目前我国工程地质力学所面临的问题主要有两类,一类是地下工程的地质力学问题,另一类是地面工程的地质力学问题,具体分析如下。

3.1 地下工程的地质力学问题

地下工程有很多,主要有交通建设工程与水电工程中的地下隧道、矿藏开采的地下采空区等等,这些地下工程与地质体的特性有紧密的联系,地质体中的岩石的坚硬程度、透水性等等都影响工程建设的造价,甚至影响工程建设的成败。地下工程的所面临的地质力学问题主要指的是地质体在高地应力环境下卸荷后发生变形与结构面变化(即破坏)。

3.2 地面工程的地质力学问题