工程地質(zhì)力學(xué)的挑戰(zhàn)與未來

李志偉　龍江濤

摘要：地質(zhì)力學(xué)能給有效的解決工程實際問題，雖然現(xiàn)階段我國的相關(guān)理論、方法和工程地質(zhì)技術(shù)越來越成熟，但是，筆者認為工程地質(zhì)力學(xué)及其應(yīng)用中存在的問題仍值得我們關(guān)注。本文簡單讀我國的工程地質(zhì)力學(xué)問題及其應(yīng)用問題的工程地質(zhì)力學(xué)，提出進一步提高解決實際工程問題的能力的一些建議，促進中國工程地質(zhì)力學(xué)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)；挑戰(zhàn)；未來

中圖分類號：TU741 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2017）06—0153—01

引言

進入21世紀，我國工程地質(zhì)力學(xué)得到了快速的發(fā)展，并且一些相關(guān)行業(yè)在發(fā)展的過程中，對工程地質(zhì)力學(xué)的應(yīng)用也給予了高度的重視。在工程地質(zhì)力學(xué)應(yīng)用的過程中，所涉及到的內(nèi)容非常之多，例如：地質(zhì)考察、地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析等工作形式。那么，在工程地質(zhì)力學(xué)應(yīng)用的過程中，就會出現(xiàn)很多的問題，進而影響工程地質(zhì)力學(xué)應(yīng)用的質(zhì)量。

1分析我國工程地質(zhì)力學(xué)現(xiàn)存的問題

工程地質(zhì)力學(xué)在我國的發(fā)展中主要存在著地下工程和地面工程兩類問題，下面就將對其進行分析和探討。

1.1對工程地質(zhì)力學(xué)的地下工程問題進行分析。有許多種類的工程地質(zhì)力學(xué)的地下工程問題，他們都是與地質(zhì)體有關(guān)。如地下隧道在施工項目中的交通問題，以及地下采空區(qū)的開采，這些都是巖石、水和硬度等特性，而地質(zhì)體也影響著整個工程建設(shè)的投資和效果。通過實際調(diào)查，我們可以得出這樣的結(jié)論：在工程地質(zhì)力學(xué)的地下工程的主要問題是由于卸載高地應(yīng)力條件下地質(zhì)體的破壞。

1.2對工程地質(zhì)力學(xué)的地面工程問題進行分析。所謂工程地質(zhì)力學(xué)的地面工程，就是在地面上所進行的各種基礎(chǔ)建設(shè)以及為滿足工程需要而對自然邊坡進行的改造。例如在公路和航道兩側(cè)的邊坡，在這些地面工程建設(shè)的過程中，也都會引起滑坡和泥石流等自然災(zāi)害的發(fā)生。在實踐調(diào)查中，我們總結(jié)出了工程地質(zhì)力學(xué)的地面工程所面臨的問題大部分都是在重力和水力等自然力的作用下，所導(dǎo)致的地質(zhì)體破壞。

2對工程地質(zhì)力學(xué)的研究方法中所存在的問題進行分析

由于工程地質(zhì)力學(xué)是一門學(xué)科門類繁多，所以它對應(yīng)于地質(zhì)工程也是一個有條不紊、系統(tǒng)化的工程，它是相互影響、相互聯(lián)系的各個階段。在整個地質(zhì)工程，根據(jù)不同的目的，和遇到的問題也會不同，這就要求工程地質(zhì)力學(xué)研究的深層。在地質(zhì)工程施工前，要做好施工現(xiàn)場和地質(zhì)條件的調(diào)查和測量工作，確定后，再根據(jù)有關(guān)資料和施工方法。在偵查實踐中，我們看到了工程地質(zhì)力學(xué)的研究方法和手段有很多種，但由于投資基金的存在，所以這些方法可以簡化實施，最后導(dǎo)致的結(jié)果，施工現(xiàn)場地質(zhì)條件的測量是不準確的。在實際的調(diào)查研究，總結(jié)了工程地質(zhì)力學(xué)的研究方法，最常用的是直接鉆法和位移監(jiān)測方法。但理論上，后一種方法更合理。由于這種方法的成本很低，且動態(tài)測量的優(yōu)點，它不是一個固定的點或區(qū)域，并且在系統(tǒng)的實施上不會破壞整個項目。然而，在實際施工中，采用這種方法還遠遠不夠，因此有必要研究和開發(fā)新的工程地質(zhì)力學(xué)。

3對工程地質(zhì)力學(xué)中的若干問題進行分析

由于工程地質(zhì)力學(xué)所研究的對象主要是應(yīng)用型，并且還需要對建設(shè)地點和地質(zhì)條件的勘測和測量，同時還需要研究地質(zhì)體的一系列問題，從而對工程中的一些問題進行解決。在工程地質(zhì)力學(xué)中，所面臨的共性問題主要包括以下幾方面。

3.1本構(gòu)關(guān)系。在實際生活中，最常見的就是連續(xù)介質(zhì)力學(xué)，它的主要材料都是由離散顆粒所組成的，用來描述結(jié)果的是一個有限的方程。換一句話說，連續(xù)介質(zhì)力學(xué)就是對應(yīng)力與應(yīng)變、應(yīng)變率、速度梯度以及位移分別建立了相應(yīng)的聯(lián)系。而且在工程實踐中，它通過對簡單的處理方法的應(yīng)用，為力學(xué)解決了很多問題，同時也為力學(xué)領(lǐng)域做出了龐大的貢獻。

從理論上講，介質(zhì)就是非連續(xù)的。在對地質(zhì)體進行非連續(xù)性描述時，主要有兩種方法，第一種是均勻化，它是在連續(xù)介質(zhì)的基礎(chǔ)之上，不考慮地質(zhì)體的結(jié)構(gòu)面影響，然后利用復(fù)雜的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系實現(xiàn)介質(zhì)特性等效的效果。第二種是復(fù)雜化，它是考慮地質(zhì)體的結(jié)構(gòu)面影響，而使得結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜化，本構(gòu)變得簡單化。

3.2初始狀態(tài)。在地質(zhì)體的狀態(tài)下，初始狀態(tài)是相對的。地質(zhì)體的初始狀態(tài)是以地質(zhì)體演化過程為基礎(chǔ)的。例如，在邊坡開挖中，邊坡的初始狀態(tài)是開挖狀態(tài)。因此，研究和分析地質(zhì)體和構(gòu)造運動的演化是一個非常重要的過程。在地質(zhì)構(gòu)造中，初始狀態(tài)代表了它的特征。在工程地質(zhì)力學(xué)也是非常重要的，所以它是描述地質(zhì)體結(jié)構(gòu)研究的一個非常重要的任務(wù)。在實際地質(zhì)工程中，可以認為地質(zhì)體初始狀態(tài)的應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造等特征對地質(zhì)工程十分重要。

3.3地質(zhì)體的演化過程。在地質(zhì)體中，有很多的結(jié)構(gòu)面存在，并且這些結(jié)構(gòu)面還從不同角度影響著應(yīng)力的作用，因此只有正確合理的建立一個力學(xué)模型，才能將應(yīng)力作用體現(xiàn)得更為準確。在對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地質(zhì)體進行研究時，人們發(fā)現(xiàn)地質(zhì)體地破壞的過程是由局部向整體進行演化的。所以研究人員就對這一問題進行了大量的測量和研究，并設(shè)計了很多力學(xué)模型，但最終，由于知識的不夠完善，導(dǎo)致了結(jié)果也不夠理想化。

3.4在環(huán)境工程地質(zhì)中情形。研究自然地質(zhì)作用對城鄉(xiāng)建設(shè)影響的環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)，考慮了人類工程活動對環(huán)境變化的影響，具有其獨特性、綜合性，對它的研究可以改善環(huán)境地質(zhì)條件，減少自然地質(zhì)災(zāi)害，這對城市良好建設(shè)是很有必要的。如由于地下水的大量開采引起地面大范圍的沉降已成為現(xiàn)在大城市的普遍問題；地下交通和地下空間利用引起的城市開發(fā)、建設(shè)環(huán)境地質(zhì)問題等等。

4總結(jié)

本論述對工程地質(zhì)力學(xué)進行了簡要的概述，并針對工程地質(zhì)力學(xué)在應(yīng)用過程中存在的不足，提出了一些建議，從而有效提升了工程地質(zhì)力學(xué)的應(yīng)用形式，將其應(yīng)用效果達到最佳，為相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供了重要的參考信息和數(shù)據(jù)，提升了其經(jīng)濟價值，更進一步地促進了我國社會發(fā)展的進程。