關于工程地質(zhì)力學應用過程中常見問題的分析

劉春先

摘 要：社會經(jīng)濟的進步，極大促進了工程地質(zhì)力學的發(fā)展，工程地質(zhì)力學是研究地質(zhì)體變形狀況的科學，地質(zhì)體具備多形態(tài)的特征，為了滿足工程地質(zhì)的實際要求，進行地質(zhì)體存在狀態(tài)、力學特性、地質(zhì)體演化過程的分析是必要的。

關鍵詞：工程地質(zhì)學；地質(zhì)體；演化過程；力學特性

1 地質(zhì)體的力學特性

（1）地質(zhì)體產(chǎn)生于一定的地質(zhì)環(huán)境，地質(zhì)體是由地質(zhì)環(huán)境中按照某些結(jié)構(gòu)排列的巖石、水等構(gòu)成的，其具備非均勻性、非連續(xù)性的地理特征，無論是初始狀態(tài)特性，還是流-固耦合特性都充分體現(xiàn)了地質(zhì)體的獨特性，區(qū)別于傳統(tǒng)力學的研究對象。

地質(zhì)力學界對地質(zhì)體特性的研究并沒形成一個統(tǒng)一的描述方法，其中依舊存在很多的問題需要深入研究，這需要做好相關的室內(nèi)試驗，進行精細性的分析，獲得豐富多樣的本構(gòu)關系，掌握地質(zhì)力學的特殊規(guī)律。地質(zhì)體是一個比較復雜的系統(tǒng)，僅僅通過局部的巖石試樣，并不能代表其整體的特性，巖石試樣缺乏典型代表性，巖體試樣不能脫離地質(zhì)體本身，否則其會喪失處于母體中的作用。在某些狀況下，獲取試樣，會導致其內(nèi)在特性的改變。為了更為深入地研究地質(zhì)體的整體特征，需要深入了解地質(zhì)體的局部特性，在此基礎上，進行地質(zhì)體整體特性的描述及探測，從而滿足實際工作的要求。

（2）地質(zhì)體的特性與地質(zhì)構(gòu)造運動、地質(zhì)環(huán)境密切相關，從而影響到地質(zhì)體的一系列的力學行為。通過對力學分析方法的應用，不能取得定量化的結(jié)果，為了獲得地質(zhì)體的初始狀態(tài)，需要應用工程地質(zhì)力學的應用方法，從而解決實際工程問題，地質(zhì)體的特性具備多樣性，比如非線性特性、非彈性，這些特性與巖體結(jié)構(gòu)面的特性密切相關，溫度效應、時間效應是固體材料的常見特性，地質(zhì)體的特征與溫度、天氣等密切相關，其中外界因素的變化，導致其出現(xiàn)更為復雜的力學過程。

2 工程地質(zhì)力學所面臨的常見問題

（1）地質(zhì)工程主要分為兩類問題，地下工程問題，比如水電工程的地下隧道、地下核肥料、地下礦藏等區(qū)域的采空區(qū)，地質(zhì)體的活動斷層狀況、軟巖狀況、透水狀況等，對于工程的穩(wěn)定運作產(chǎn)生一系列的影響，與工程建設、工程造價密切有關，這類問題主要涉及到高地應力前提下的地質(zhì)體的變化狀況。第二類問題是地面工程，涉及到一系列的基礎工程建設，鐵路公路邊坡、礦石開采，主要引發(fā)的問題為滑坡、泥石流等，我國的邊坡工程規(guī)模日益龐大，其也引發(fā)了一系列的自然災害，存在的主要力學問題是水、地震等作用下的破壞狀況。

一項合格的工程建設必然要經(jīng)歷選址、勘察、設計等幾個模塊，在不同的工作模塊中，由于其工程階段的不同，工作目的的差異性，其工作的側(cè)重點也不一樣。地質(zhì)工程是一個整體性的工程，其內(nèi)部各個階段間互有聯(lián)系，密切相關，為了解決實際工作需要，工程地質(zhì)力學的應用要因地制宜，靈活應用，切實解決地質(zhì)工程中的問題。

（2）在地質(zhì)工作中，避讓是非常重要的原則，避開危險區(qū)域，是地質(zhì)工程工作的重點。為了達到這一目的，必須首先明確哪些區(qū)域存在著危險狀況，獲得相關的地質(zhì)資料后，再針對山體的穩(wěn)定性進行判定，這種可靠性關系的判斷與地質(zhì)工程的順利開展密切相關。建筑工程的順利開展，需要建立在良好的地質(zhì)條件基礎上，如果將良好的地質(zhì)條件誤判為不穩(wěn)定，將會造成地質(zhì)工程工作資源的巨大浪費。

在地質(zhì)工程實踐中，有些地質(zhì)問題依賴于工程師的工作經(jīng)驗，比如利用邊坡穩(wěn)定判斷方法進行滑面參數(shù)的分析，這些參數(shù)的確定依賴于豐富的工作經(jīng)驗，在這個過程中，有些工作步驟需要利用有限元進行計算，這些可靠的地質(zhì)工程分析方法都離不開大量的工程實踐工作。

3 地質(zhì)體力學特性探測的一般方法

（1）在地質(zhì)工作中，選址是一門重要的工作，在選址過程中，地質(zhì)人員需要依據(jù)地質(zhì)條件、環(huán)境等，進行工程建設可行性的判斷，這需要進行工程建設地點、線路等的綜合性分析，需要做好一系列的地質(zhì)勘察工作，進行地質(zhì)條件的深入了解，從而判斷出工程建設狀況。通過各種工程手段獲得工作資料將作為下續(xù)工作的依據(jù)，一般來說，勘察過程中獲得越多的資料，其工程設計的可靠性也就越大。在實際工作中，地質(zhì)勘察的手段諸多，受到實際工程狀況的影響，地質(zhì)資料的獲取比較困難，工程設計往往要進行多次設計。

為了實現(xiàn)地質(zhì)工程造價的優(yōu)化，必須最大程度地降低工程成本，而又獲得最大的工程效益，在最優(yōu)成本的前提下，獲得豐富的地質(zhì)材料。地質(zhì)力學研究不僅僅需要獲得給定條件的結(jié)果，也要最大程度創(chuàng)造地質(zhì)工作的良好條件，這通常需要進行表面位移監(jiān)測、波動等方法的應用，進行地質(zhì)體力學特性的探測。這些方法具備良好的工程合理性。

上述方法運用得當，可以進行某工作區(qū)域某點特征的獲取，而又不破壞地質(zhì)體的原本形態(tài)，它的探測成本也是比較低的，目前來說，我國的地質(zhì)勘察體系并不健全，缺乏豐富的理論體系支撐，計算機應用技術體系尚不健全。

（2）相比于工程結(jié)構(gòu)，地質(zhì)體的可容許變形更大，工程結(jié)構(gòu)與地質(zhì)體之間的相互作用比較復雜，遠甚于單純結(jié)構(gòu)的變形分析，在這個過程中，為了給出合理性的工程設計，必須進行地質(zhì)體初始狀態(tài)、地應力場狀況的深入分析，從而給出恰當?shù)墓こ淘O計方法，進行工程涉及到優(yōu)化。在地下工程工作中，巖體分類技術是常見的工程設計方法。

目前來說，我國的巖體分類技術理論體系尚不健全，通過對這種巖體分類問題的論證，能夠滿足我國復雜環(huán)境區(qū)域工作的要求，進行復雜性地質(zhì)工程可行性的判斷。工程巖體分類是比較籠統(tǒng)的，它主要適應于工程的初步設計階段、工程預算階段、招投標階段，這種方法與一般工程的力學計算方法存在較大差異性，有些精密、復雜、大型的地質(zhì)工程，需要精細化的巖體分類技術方法，這需要具體問題具體分析，提出適宜的工程方案，滿足實際地質(zhì)工作的需要。

（3）在地質(zhì)工程工作中，力學、地學是密不可分的，這兩者的結(jié)合都是為了創(chuàng)造更大的工程建設效益，這與力學基本理論體系的發(fā)展密切相關，需要滿足工程建設工作的需求。通過對力學研究工程的應用，模擬復雜性的地質(zhì)結(jié)構(gòu)狀況，通過科學性的建模，滿足復雜的工程需要，這也需要工作人員的綜合性判斷，實現(xiàn)工作經(jīng)驗與計算機數(shù)值計算結(jié)果的結(jié)合，確保力學及地質(zhì)學的相互滲透、相互結(jié)合，從而進一步解決工程常見問題。

（4）在實際工作中，地質(zhì)工程師憑借豐富的工作經(jīng)驗，能夠進行某地區(qū)地層的直接判斷，從而有利于地質(zhì)調(diào)查工作的開展，進一步節(jié)省工程成本，如果不能確保地質(zhì)判斷的準確性，將會導致工程實踐的失敗，也不能獲得正確的力學分析結(jié)果。為了滿足實際地質(zhì)調(diào)查工作的要求，需要進行力學分析手段的補充，進行地質(zhì)體力學參數(shù)的獲取。

通過對力學手段定量化的分析，可以實現(xiàn)地質(zhì)體的準確判斷，再通過一系列的力學理論方法，做好工程的定量分析工作，為工程設計提供豐富的信息依據(jù)。這就需要進行地質(zhì)環(huán)境定量化的分析，進行地層的辨認、定性地分析，進行地層幾何特性的分析，這都離不開地質(zhì)勘查工作的開展，需要做好相關的現(xiàn)場監(jiān)測工作。

4 結(jié)束語

工程地質(zhì)力學與地質(zhì)工程密切相關，其實現(xiàn)了工程學科、力學、地學的結(jié)合，地學是地質(zhì)工程的基礎，力學是重要的工作研究手段，以此為標準，實現(xiàn)工程工作的高效化，通過對不同學科的結(jié)合、研究、分析，實現(xiàn)工程地質(zhì)力學的長遠發(fā)展，解決實際工作問題，滿足工程的實際需要。

參考文獻

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