巖土工程和力學(xué)以及工程地質(zhì)的定義及其關(guān)系探討

黃曉明

摘要：巖土工程和工程地質(zhì)之間存在著一定的共性，而結(jié)構(gòu)工程與巖土力學(xué)之間也存在著某種聯(lián)系，但是這四者之間又存在著一定的區(qū)別。本文主要針對巖土工程與工程地質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行分析，同時(shí)也對巖土力學(xué)對結(jié)構(gòu)工程造成的影響進(jìn)行分析，明確了巖土工程學(xué)科范疇。

關(guān)鍵詞：巖土工程；巖土力學(xué)；工程地質(zhì)；關(guān)系分析

在當(dāng)下發(fā)展的過程中，巖土工程屬于一門迅速發(fā)展的新興學(xué)科，這門學(xué)科的發(fā)展基礎(chǔ)位于工程地質(zhì)上，同時(shí)與土木建筑又進(jìn)行了結(jié)合。未來巖土工程的落實(shí)主要是應(yīng)用于城市建設(shè)當(dāng)中，因此針對這門學(xué)科的研究屬于未來的主要方向。技術(shù)人員在發(fā)展的過程中對巖土工程的內(nèi)涵以及各方面特點(diǎn)進(jìn)行了分析，但是當(dāng)下發(fā)展過程中的主要問題在于無法對巖土工程和工程地質(zhì)之間的界限進(jìn)行正確的區(qū)分，同時(shí)學(xué)科研究過程中的巖土力學(xué)也屬于較為模糊的概念。

1.巖土工程與工程地質(zhì)的定義解釋

1.1巖土工程

巖土工程學(xué)科屬于一門新興學(xué)科，這門學(xué)科綜合了巖土的相關(guān)材料，使用了環(huán)境學(xué)、巖土力學(xué)等等學(xué)科，并且對以上學(xué)科進(jìn)行了改造與整治?？偟膩碚f，巖土工程學(xué)科理論基礎(chǔ)中包括了地質(zhì)學(xué)、力學(xué)、地基基礎(chǔ)工程學(xué)、巖石力學(xué)等等，而這一學(xué)科創(chuàng)辦的主要目的在于解決所有和巖土相關(guān)的技術(shù)新問題，屬于一門專業(yè)性較高的巖土專業(yè)學(xué)科[1]。一般來說巖土工程的使用需要貫穿整個(gè)工程的過程中，從場地調(diào)查開始，分析論證、施工管理、環(huán)境檢測、信息反饋都屬于這一學(xué)科的實(shí)際內(nèi)容。在相關(guān)技術(shù)的約束下，巖土工程可以使用各種信息技術(shù)以及全新的勘探技術(shù)來對施工處的地質(zhì)情況進(jìn)行勘測，并且這一學(xué)科也可以對地質(zhì)信息進(jìn)行分析，從而制訂出更加合理的施工方案。巖土工程的設(shè)計(jì)主要目的是加固地基、處理樁基、建立排水、支護(hù)邊坡等等。在治理的過程中一方面包括有地基加固的處理工程、地下工程加固、防滲工程基坑、邊坡支護(hù)等等方面，這表示一般來說的施工問題都屬于巖土工程學(xué)科當(dāng)中，土木工程建筑材料也需要通過這一學(xué)科的相關(guān)知識來進(jìn)行管理。由于施工的過程中地質(zhì)情況形成原因較為復(fù)雜，因此復(fù)雜的地質(zhì)變化就導(dǎo)致巖土工程形成了較為多樣與復(fù)雜的現(xiàn)狀，因此巖土工程較為復(fù)雜的知識來源能夠有效解決絕大多數(shù)的問題[2]。例如巖土工程中的巖土力學(xué)可以處理工程中的受力分析問題，而土木工程知識可以處理好建筑物與巖土工程之間的關(guān)系。下圖為巖土工程中包含的幾大理論以及巖土工程承擔(dān)的工作范圍圖：

1.2工程地質(zhì)

國內(nèi)外有眾多的研究人員工程地質(zhì)學(xué)科的出現(xiàn)主要意義就是解決不同地質(zhì)環(huán)境帶來的復(fù)雜施工方案問題，同時(shí)對于不同地質(zhì)情況可能會出現(xiàn)的問題也羅列出了相應(yīng)的處理方式。在學(xué)科分類方面，工程地質(zhì)學(xué)屬于地質(zhì)學(xué)科中的一個(gè)分支，主要研究方向在于解決工程地質(zhì)施工過程中地質(zhì)環(huán)境帶來的影響，并且還需要使用相關(guān)方式來提升工程基礎(chǔ)使用壽命。針對工作方式的不同，對于地質(zhì)體產(chǎn)生的影響和負(fù)荷也各不相同，這就代表會出現(xiàn)各種各樣的巖土地質(zhì)復(fù)雜問題[3]。在工程地質(zhì)工程施工的過程中，主要的地質(zhì)問題有：地震、山體滑坡、泥石流、崩塌等等。因此需要使用工程地質(zhì)的相關(guān)知識來對施工環(huán)境進(jìn)行處理，從而更好地提升施工安全性，例如在地基基坑施工的過程中需要加強(qiáng)深基坑支護(hù)工作，同時(shí)還需要注意加強(qiáng)地基承載力。這些都是在施工中可能會出現(xiàn)的地質(zhì)問題，而這些地質(zhì)問題不僅僅容易造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還有可能對人民的生命造成威脅，因此需要注意對這方面的防護(hù)。工程地質(zhì)專業(yè)學(xué)科的發(fā)展在很大的程度上來講能夠?qū)こ痰刭|(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而解決由于地質(zhì)問題而產(chǎn)生的災(zāi)害。

1.3巖土力學(xué)

巖土力學(xué)主要是使用工程力學(xué)的相關(guān)理念來研究巖土的力學(xué)性質(zhì)，主要的研究對象是人類經(jīng)常接觸和人類生活密切相關(guān)的土體，包括人工土體和自然土體兩種。巖土力學(xué)在地基建設(shè)、擋土墻建設(shè)、土木建筑物建設(shè)、堤壩建設(shè)的過程中得到了應(yīng)用，屬于土木工程、巖土工程、工程地質(zhì)的分支學(xué)科[4]。這一學(xué)科的研究方向非常廣泛，上到天然土體的穩(wěn)定性，下到人工土體的建設(shè)方式，都屬于這一學(xué)科的涉及范圍。由于土體屬于一種地質(zhì)體，這就決定了這一學(xué)科的發(fā)展以及研究需要站在地質(zhì)學(xué)的角度上來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與力學(xué)分析。

未來在巖土工程建設(shè)的過程中，巖土力學(xué)承擔(dān)了非常重要的地位，幾乎可以說是巖土工程建設(shè)的實(shí)踐理論基礎(chǔ)。

2.巖土力學(xué)與工程地質(zhì)之間的關(guān)系

2.1大致關(guān)系歸納

經(jīng)過眾多學(xué)者的關(guān)注以及研究之后，對巖土力學(xué)和工程地質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行了分析與研究，得出兩者之間的結(jié)構(gòu)大體如下：

首先工程地質(zhì)與巖土工程屬于同一學(xué)科，兩者的理論體系相互交融、互相支撐[5]。其次巖土工程與工程地質(zhì)之間的關(guān)系屬于理論與實(shí)踐之間的關(guān)系，巖土工程的相關(guān)知識更偏向于理論化，而工程地質(zhì)相關(guān)知識更偏向于實(shí)踐化。最后則是巖土工程主要將巖土體看作為了建筑材料，同時(shí)也將地基、介質(zhì)、環(huán)境等等看作為了主要的施工工程方向。也就是說，巖土工程將基礎(chǔ)工程和地下工程設(shè)定為了主要的研究方向，研究的過程中主要偏向于這兩方面。

2.2關(guān)系分析

2.2.1關(guān)系分析的過程中，由于各方面的關(guān)系分別由不同的研究人員提出，因此可以根據(jù)學(xué)科的不同來進(jìn)行簡單的歸類，其中包括工程地質(zhì)專業(yè)人員、結(jié)構(gòu)工程專業(yè)人員、巖土力學(xué)專業(yè)人員[6]。因此雖然各方面學(xué)者提出的理論都較為廣泛，但依舊存在著一種專業(yè)偏見，這種專業(yè)偏見的存在導(dǎo)致無法進(jìn)行客觀分析與觀察這三者的關(guān)系。截至目前，國內(nèi)外的巖土工程案例中反映出的實(shí)際情況都對巖土工程的定義存在一定的偏差，這種偏差不符合實(shí)際案例情況，需要在其中補(bǔ)充工程地質(zhì)、巖土力學(xué)、結(jié)構(gòu)工程等等相關(guān)關(guān)系。這幾方面存在的關(guān)系既有區(qū)別也有關(guān)聯(lián)，將共性進(jìn)行融合的同時(shí)還能夠保存?zhèn)€性，是未來發(fā)展的主要方向。未來發(fā)展的過程中需要更加明確的指出巖土工程的實(shí)際范疇，特點(diǎn)在于能夠明確指出各方面技術(shù)以及方法，從而落實(shí)學(xué)科實(shí)際范疇。也就是說，巖土工程在定義上屬于一種綜合性的技術(shù)方法，多種方法與技術(shù)都在巖土工程中得到了體現(xiàn)。這門學(xué)科中的各種技術(shù)互相滲透、互相結(jié)合、互相支撐，成功擴(kuò)展了我國巖土工程的行業(yè)范疇，而這種定義也決定了不會有任何一種單一學(xué)科可以主導(dǎo)巖土工程。

2.2.2在上文對于巖土工程進(jìn)行了定義與分析，同時(shí)分析了力學(xué)等等各方面學(xué)科在巖土工程的作用以及價(jià)值。接下來將主要針對巖土工程的定義進(jìn)行補(bǔ)充性的解釋，主要的方面有：巖土工程學(xué)科的目的在于能夠?yàn)閷I(yè)項(xiàng)目提供服務(wù)，工作內(nèi)容是勘測數(shù)據(jù)、掌握地質(zhì)基礎(chǔ)、了解地下結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)等等方面，并且?guī)r土工程學(xué)科還需要進(jìn)行相應(yīng)的解釋與分析。一般來說這一工程在實(shí)際施工的工程中大多數(shù)都是與國民經(jīng)濟(jì)相關(guān)的建筑工程項(xiàng)目，目的是未來社會的發(fā)展所必需的擴(kuò)展工程[7]。而將這一概念進(jìn)行進(jìn)一步的收縮之后可以發(fā)現(xiàn)，這一概念主要是指單一具體項(xiàng)目，例如工業(yè)項(xiàng)目、民用建筑項(xiàng)目、鐵道項(xiàng)目、礦山項(xiàng)目、市政項(xiàng)目等等。而巖土工程學(xué)則是將巖土工程的相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行了綜合，其中包括：工程結(jié)構(gòu)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、巖土力學(xué)等等。經(jīng)過第二部分的補(bǔ)充之后可以發(fā)現(xiàn)，工程地質(zhì)學(xué)主要的目的在于能夠?yàn)閹r土工程學(xué)提供地質(zhì)理論基礎(chǔ)，而巖土力學(xué)則是為了巖土工程學(xué)提供實(shí)踐施工管理措施。這兩者之間有著一定的區(qū)別性，但是也有著一定的類似性?？偠灾?，巖土工程作為一門邊緣學(xué)科，所承載的并非是單一學(xué)科的知識，而是工程地質(zhì)學(xué)、巖土力學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)等等學(xué)科的綜合，不能夠?qū)⒅唵蔚目醋鳛楣こ痰刭|(zhì)學(xué)的分支。

2.3在地質(zhì)類型上三者之間造成的影響

巖土工程屬于一個(gè)較為完整的大學(xué)科，主要的應(yīng)用范圍在于施工方面，而工程地質(zhì)則是會對施工水平產(chǎn)生影響的一個(gè)先決條件，至于巖土力學(xué)則是巖土工程的實(shí)踐理論支撐。本文將在巖土體施工的角度進(jìn)行分析，主要著重分析巖土體對地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的影響以及地質(zhì)災(zāi)害的成因[8]。大量的實(shí)踐證明，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與地層巖土的實(shí)際特點(diǎn)有著非常密切的關(guān)系，本文以西部地區(qū)的巖體作為研究對象，將之劃分成為巖漿巖、沉積碎屑巖、沉積碳酸巖、變質(zhì)巖等等五種類型。并且以硬度和地質(zhì)強(qiáng)度來將之進(jìn)行劃分，下表為巖土工程地質(zhì)類型強(qiáng)度分類表。

無論是堅(jiān)硬巖石，還是軟弱巖石，在實(shí)際施工的過程中都需要對其進(jìn)行分析，從而制訂出更好的施工方案。而巖土力學(xué)能夠?qū)Σ煌捕鹊膸r石進(jìn)行分析，從而選擇出最合適的施工方案，保障施工安全。而決定了不同巖石硬度的主要理論就是工程地質(zhì)，最終進(jìn)行施工，過程中涉及的所有理論，都屬于巖土工程。這就是三者之間的關(guān)系以及具體使用方法，相關(guān)理論人員需要針對這點(diǎn)進(jìn)行分析。例如在崩塌防治方面，需要在山體出現(xiàn)相應(yīng)情況時(shí)及時(shí)對巖體來進(jìn)行加固處理。當(dāng)下我國防治崩塌災(zāi)害的主要技術(shù)有排水、錨固、攔截、支擋、打樁、護(hù)墻等等，根據(jù)滑坡位置的特點(diǎn)選擇具有針對性的治理技術(shù)，能夠在防災(zāi)減災(zāi)的同時(shí)提升生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，而這就需要擁有巖土力學(xué)方面的知識。

3.結(jié)語

總而言之，巖土工程學(xué)科具有非常強(qiáng)大的包容性，這一學(xué)科中含有多學(xué)科綜合后的理論基礎(chǔ)，并且多學(xué)科都能夠在其中進(jìn)行交叉與互相滲透，因此雖然屬于一門邊緣學(xué)科，但是也有著非常廣泛的應(yīng)用方向。而工程地質(zhì)學(xué)科與巖土力學(xué)學(xué)科都屬于這門學(xué)科的主要基礎(chǔ)，一方面屬于理論技術(shù)，另一方面屬于實(shí)踐基礎(chǔ)。技術(shù)人員需要做到掌握各方面理論，同時(shí)擁有將之應(yīng)用在實(shí)踐當(dāng)中的能力，而這需要不斷地對自身知識、技能結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行完善，從而更好地進(jìn)行巖土工程學(xué)科的建設(shè)工作。

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