工程地质力学及其应用中的问题.docx

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1、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实力得到很大的提高，但是实际中，仍旧存在迫切须要解决的工程问题。虽然关于工程地质力学的一些相关理论、方法与技术渐渐走向成熟，但是，作者认为工程地质力学及其应用中的问题仍旧值得我们关注。本文通过对工程地质力学、岩石分类与地质体的简洁介绍，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实力，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 中图分类号:P55 文献标识码:A 文章编号:1674-0101X(2022

2、)02(c)-0000-00 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探讨，也取得了肯定的成效，特殊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，越来越多探讨人员从事与工程地质力学的相关性课题和探讨，目前，我国关于工程地质力学的探讨力气渐渐壮大，形成一支不行忽视的、甚至在世界也有肯定影响力的探讨力气。但是，随着工程地质力学的深化探讨发觉，工程地质力学的发展也是面临着“是机遇也是挑战”的状况，出现很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旧须要我们接着关注。本文针对目前我国在

3、工程建设中的迫切须要解决的工程问题，结合千人的探讨成果，通过简洁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，并探讨工程地质力学的探讨方法。 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探讨对象，利用力学等手段，探讨工程相关的问题，最终解决工程世界须要迫切解决的的问题。工程地质力学是以工程为目的探讨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，着重于探讨相关工程地质力学问题。 近年来，随着地质力学的发展，出现了很多相关课题与探讨，但是在实际工程建设过程中，仍旧出现

4、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须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探讨内容主要包括相关仪器、力学测量参数、探讨参数的方法等。 岩石分类与地质体 在工程地质力学中，岩石的分类特别重要，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，国内外提出了很多岩石分类方法，但是主要有两种方法，第一种是依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，其次种是结合工程进行分类，只要是依据围岩的稳定性进行分类，这种岩石分类方法并不常

5、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，第一种方法只须要考虑岩石本身的工程地质力学的特性，即地质体的特性，并不须要考虑实际建设的工程的类型、规模等信息，所以比较常用，但是其次种岩石分类方法就须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、土和水是在肯定的地质环境中依据肯定的结构排列的，它具有工程地质力学的特性，这些特性充分表明传统

6、的力学探讨对象与工程地质力学探讨对象是有区分的，详细有如下几点特性： 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，限制着整个地质体的强度。 2.2 地质体的非匀称性 地质体的非匀称性指的是主要存在于倒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、岩石的形态与大小等，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

7、 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，可以用于区分地质体与岩石材料。这里所说的“初始”指的是当前状态，是一个相对的概念。依据力学分析方法，地质体的未知“初始”状态这一特性表明须要定量化的给出“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

8、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视不计。但是特殊的，探讨的是冻土等这些与温度等相关的地质体，就须要考虑这些特性，所要探讨的也就更较困难了。 上述的地质体工程地质力学特性，虽然在描述方法上存在很多问题，这些问题须要我们进一步探讨与探究，但是我们仍旧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。 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，详细分析如下： 3.1 地下工程的地质力学问题 地下工程有许多，主要有交通建设工程与水电

9、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改变。 3.2 地面工程的地质力学问题 地面工程主要指在地面进行较大型的基础建设、边坡工程等，例如航道、铁路马路的边坡等，这些地面工程会引发一些灾难，例如滑坡、泥石流等，在近几年来，我国由于边坡工程引发的灾难事务就许多。地面工程所面临的地质力学问题主要是在自然环境自然力作用下如重力作用、水作用等，地质体所受到的破坏。 工程地质力学相关探讨方法存在的

10、问题 地质工程是一个系统的工程，工程建设中各个阶段是相互联系的，在工程建设过程中，依据不同的工程目的，在实际工程建设中所遇到的问题也不同，或者问题的侧重点不同，须要充分考虑工程建设不同阶段中须要依靠工程地质力学解决的问题。 4.1 地质体地问题性推断 在工程进行建设之前须要对地质体进行勘测，在这之前有须要推断地质体的稳定性，这关系到工程建设的成败问题。在实际工程建设中，实行“避让”的原则很重要，避开那些危急、不稳定地质体，可以降低风险，但是把原本稳定的地质体推断文不稳定怎会造成巨大的损失。目前在我国，对于地质体的稳定性的推断上、解决问题上灯都是抓哟依靠于地质工程师的阅历，值就是工程建设存在肯定

11、不平安性和肯定的风险，例如以刚体极限平衡条分法为基础的边坡稳定性推断方法对滑面上的参数很敏感，而确定这些参数更重要的依靠于阅历。 此外，有限元、悠然差分等计算是科研性工作，在给出牢靠的分析探讨方法后，仍旧须要其他大量的工作。 4.2 工程设计依据与分析方法 在工程建设中，对地质体的稳定性进行推断的工作只是一部分，还须要对山体的变形、工程结构等进行探讨，因为在一些状况下，工程建设的地点存在无法选择或是与“避让”原则相反，这就须要探讨地质变形，与工程结构所容许的变形相比，地质体所容许的变形要大，主要的是要探讨工程结构与地质体的的相互作用。想要得出合理的工程设计以及进行工程设计的优化，就须要对地质体

12、的“初始”状态、地质结构、地应力场地分布等等进行探讨与勘测。目前在地下工程中比较常用的岩体分类技术，但是之中分类技术存在一些问题值得我们探究，例如目前还不是很清晰这种分类技术合理性的依据等，但是据探讨发觉，早我国西部较为困难的地质环境中，运用这种分类方法具有可行性。详细问题详细分析，对于一些较为困难的地质环境，还须要供应更多的工程设计方案，以供选择，以及提出牢靠的设计依据和科学的分析方法。 4.3 探测地质体特性方法存在的问题 在工程建设之前须要进行工程建设的地点、工程建设的可行性等等进行确定，然后进行地质勘测与勘察，对工程建设地点进行地质条件探讨，再此，得到的相关资料与信息越有利于工程建设，

13、所以采纳的勘察手段与方法很重要。目前，在实际工程建设中采纳的勘察手段与方法有许多，但是由于存在经费等缘由，真正获得具体的、精确的地质信息是存在很大的难度的，所以，以最小的代价与成本或等更精确具体的地质勘查信息是目前工程建设中最为迫切的问题。 本作者认为，在勘察地质体地方法中，相对于干脆钻孔开挖等方法，波动、表面位移监测等方法在理论上更合理一些，因为这这些方法不存在破坏地质体原来的结构，并且这些方法体现是一个“动态”的勘察，而不是一个区域甚至是一个点的勘察，相对而言，成本又比较低。但是，在实际工程建设中，用上述的勘察地质体地方法是不够的，还须要更基础的理论工作和计算技术。 4.4 灾难预报方法手

14、段 为了避开或者削减自然灾难或其他灾难造成的损失，对于工程，特殊是一些具有困难地质条件的工程，须要预料灾难可能造成的破坏程度、可能发生时间等等，目前，这也是一个迫切须要解决的问题，特殊是地质体的时间效应，同时也寻在一些困难，因为灾难法身的时间与演化时间、突发事务都有关系，只通过预料方法与预报方法的一些理论是不够的，还须要知道如何进行监测以及对监测结果进行分析，但是对于突发事务发生的时间进行预料存在肯定的难度，接下来也就不能预报灾难放生的时间。对于灾难预料，须要进行现场监测，进行现场监测可以解决工程实际建设中对地质灾难的临时预报以及预料出在什么条件下会发生灾难，我国还长期积累阅历，从不同角度采纳

15、不同的方法进行探讨，但是在实际中成效不大，结果不尽人意。 工程地质力学中的科学问题 工程地质力学侧重于应用型，须要对地质体地特性、变形、破坏规律进行探讨，用来解决工程中一些共性问题，主要分为四方面内容: 5.1 地质体的本构关系 连续介质力学是将由离散颗粒构成的材料，用有限的方程来描述，因为非连续介质的特性在手机中不会表现出来等而忽视这种介质带来的影响，所以在实际中把中介简化为连续的，这种采纳比较简洁的处理方法是很简洁的，并能得到很好的结果，解决了实际工程建设中很多问题，被广泛运用与工程实践中。随着对力学不断的深化探讨，产生了一些新的探讨理论和方法，也须要监理一些比较困难的本构关系。目前对于地

16、质体地非连续特性的探讨方法有两种，一种是匀称化，另一种是将介质的非连续特性概化。第一种方法是不考虑结构面上的力学特性，用困难的应力应变关系将介质负载的特性等效，例如损伤模型，就是结构面的这种特性等效在连续介质的应力应变关系之中，是一种“困难的本构、简洁的结构”的方法。其次中方法咋不考虑结构面上的力学特性，是一种“困难的结构、简洁的本构”。比较这两种方法，其次种方法个具有生命力，须要进一步的探讨。 5.2 获得地质体的未知“初始”状态 前面已经对地质体的未知“初始”状态进行分析，对于这种未知“初始”状态的界定存在很大的困难，在对于一些问题进行记录，记录的时间较短并且在记录之前地质体进行如何的变形

17、，这些都是人们不了解的。目前，人们都是依据地表特征、地貌特征进行定性推断，这是不够的，须要采纳力学分析方法与手段给出定量化的结果。地质体有着困难的的地质构成导致地质体具有非匀称的特性，在工程实际建设中，一些初始的地应力的测量方法存在一些问题，例如测量传感器的尺寸很小等，这就须要设置多个测量点。 5.3 地质体有连续到非连续的演化过程的描述 地质体存在很多结构面，这些结构面影响应力场的分布，所以须要建立较合理的力学模型才能较为精确获得地应力场。地质体地应力形成新的分布式可以引发新的破坏，地质体地破坏是由局部引发整体的过程。人们对于这种力学过程进行描述与测量是特别俊男的，目前人们做出大量的力学模型

18、，并进行大量的探讨工作，由于存在一些基础理论学问与计算方法的不完善等元婴，探讨结果并不是很志向。 建议 对于上述的工程地质力学及其应用中的问题，须要详细问题详细分析，采纳符合本工程的工程地质力学探讨方法，例如建立一些科学的力学模型并进行模拟试验、深化细致地进行地质调查与现场勘测探讨等。 结语 目前，不仅工程地质力学提出新的探讨方法，并且为这些新的工程地质力学方法提出新的要求，工程地质力学面临新的挑战，但也是一个机遇，只有从根本上解决工程地质力学及其应用上的问题，才能整体上提高地质工程建设水平，促进我国的工程地质力学的发展。 参考文献 1谷德振岩体工程地质力学基础【M】北京：科学出版社，1101

19、9 2 楊志法,张路青 尚彦军, 两个值得关注的工程地质力学问题【J】：工程地质学报，1014-9665/200210， 2022年6月，第25卷第6期 5Li SH，Zha0M H，Wang JG.A continuum-based discrete element method for continuous deformation and failure processA.In: Computationa1 Mechanics Abstract (Volume II)【c】Beijing：Tsiughua University Press and Springer.Verlag，2004.77. 第12页 共12页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页