工程地質力學及其應用中的若干問題

齊書林

摘要：在我國的工程建設中，工程地質力學的應用已經解決了很多方面的問題。但是，工程地質力學在應用過程中，對若干問題的處理并沒有達到理想的效果，總體上的應用還有待提升。地質力學在實際工程建設中，不斷提高對實際工程問題的解決能力，但還存在一些問題亟待解決。本文基于對工程地質力學及其應用中的常見問題進行了簡要的探討。

關鍵詞：工程；地質力學；應用；問題

引言

工程力學專業既是基礎學科，又是應用學科，它幾乎與所有工科專業交叉，直接解決工科專業發展和工程實際中的力學難題。現在的工程力學專業，與時俱進，多增加了使用大型工程力學分析軟件解決實際問題以及利用計算機輔助測試系統進行工程測試和分析的學習。進入21世紀，我國工程地質力學得到了快速的發展，并且一些相關行業在發展的過程中，對工程地質力學的應用也給予了高度的重視。在工程地質力學應用的過程中，所涉及到的內容非常之多，例如：地質考察、地質結構分析等工作形式。那么，在工程地質力學應用的過程中，就會出現很多的問題，進而影響工程地質力學應用的質量。

1、工程地質力學研究方法中存在的問題

1.1 判斷地質體問題

有許多種類的工程地質力學的地下工程問題都與地質體有關。如地下隧道在施工項目中的交通問題，以及地下采空區的開采，這些都是巖石、水和硬度等特性，而地質體也影響著整個工程建設的投資和效果。在工程地質力學的地下工程的主要問題是由于卸載高地應力條件下地質體的破壞。而工程地質力學的地面工程，就是在地面上所進行的各種基礎建設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的邊坡，在這些地面工程建設的過程中，也都會引起滑坡和泥石流等自然災害的發生。工程地質力學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，所導致的地質體破壞。

工程建設前應勘測地質體，之前應對地質體穩定性進行判斷，對于工程建設質量具有決定性作用。在實際建設中最重要的是應采取避讓原則，將危險、不穩定地質體避開，使風險降低，但將地質體穩定性的判斷還是依靠地質工程師經驗，如基于剛體極限平衡條分法對滑面參數敏感性的邊坡穩定性判斷方法容易造成不安全性和風險，另外，在科研工作中計算有限元、悠閑差分等，確定分析研究方法可靠后，還需要很多大量工作。

1.2 設計依據及分析方法

判斷地質體穩定性只是工程建設中的一部分工作，還應研究山體變形、工程結構等相關內容，由于工程建設地點在部分情況下不能選擇或不符合避讓原則，應研究地質變形，相對于工程結構變形而言，地質體可以存在較大的變形，研究工程結構與地質體之間的相互作用。為提高工程設計合理性及不斷優化，應研究勘測地質體初始狀態、地質結構及地應力場地分布等方面的內容。在地下工程中目前巖體分類技術較常用，但在分類技術方面還存在如分類技術合理性依據不夠清晰等有待于深入探索的問題。

2、工程地質力學及其應用中的若干問題

我國工程地質力學中目前主要面臨地下工程的地質力學和地面工程地質力學兩類問題，在地下工程的地質力學問題方面，地下工程主要有交通與水電工程中的地下隧道、開采地下礦藏采空區等很多，與地質體特性具有比較密切的關系，巖石堅硬度、透水性等在地質體中對于工程建設造價及工程建設質量都具有一定影響，這類問題主要指在高地應力環境下地質體卸荷后產生變形與破壞。地面工程主要是地面進行航道、鐵路公路邊坡等大型基礎建設，容易造成滑坡、泥石流等災害，近年來很多災害事件都是因邊坡工程而產生，這類問題主要是指地質體在重力、水等自然力作用下受到的破壞。

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

2.1本構關系

在實際生活中，最常見的就是連續介質力學，它的主要材料都是由離散顆粒所組成的，用來描述結果得失一個有限的方程。在工程實踐中，它通過對簡單的處理方法的應用，為力學解決了很多問題，同時也為力學領域做出了龐大的貢獻。相對而言，工程地質力學在應用過程中，能夠通過多種方法來表達，其得到的效果也是不同的。連續地質力學是工程地質力學的代表研究內容，其研究的內容和服務范圍都比較大。簡單來講，連續地質力學主要是對應力與應變、應變率、速度梯度等方面聯系的研究。無論是地質問題，還是力學問題，都能夠簡化成連續性的內容，以此來更好的開展研究。通過應用連續介質力學，與介質非連續性相互對比后，其差異非常鮮明。

2.2初始狀態

在地質體的各種狀態當中，初始狀態并不是固定的，它是一種相對而言的狀態。從客觀的角度來分析，地質體初始狀態，主要是以地質體演變的過程作為基礎來開展的，這樣一來就能夠為問題的解決的實施，提供較多的幫助。在地質體的狀態下，初始狀態是相對的。地質體的初始狀態是以地質體演化過程為基礎的。例如，在邊坡開挖中，邊坡的初始狀態是開挖狀態。因此，研究和分析地質體和構造運動的演化是一個非常重要的過程。在實際地質工程中，可以認為地質體初始狀態的應力、地質構造等特征對地質工程十分重要。就現階段的工作而言，通過開展初始狀態的調查，能夠對地質體初始狀態進行總結和分析，包括應力、地質結構、其他特性等等，這些對于地質工程而言，是非常重要的，以此能夠實現經濟效益和社會效益的提升。

2.3地質體的演化過程

利用工程地質力學，開展地質體的演化過程研究，能夠了解目前所面對的自然災害、演變形式、未來的發展方向等等。在地質體當中，存在較多類型的結構面，這些結構面，可以從不同的角度，對應力的作用產生較大的影響。在地質體中，有很多的結構面存在，并且這些結構面還從不同角度影響著應力的作用，因此只有正確合理的建立一個力學模型，才能將應力作用體現得更為準確。在對結構復雜的地質體進行研究時，人們發現地質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，并設計了很多力學模型，但最終，由于知識的不夠完善，導致了結果也不夠理想化。為此，在地質體的演化過程研究中，技術人員需要正確合理的建立力學模型，這樣才能更好的處理各種問題，同時將應力作用，表現的更加準確，減少隱患的出現。地質體的演化過程雖然緩慢，但卻是在不斷運行的，每天都在演化，在達到階段的時候，就會形成具體的表現。需加強對局部的研究，才能夠更好的了解地質體的演變方式和演變方向，以此來獲得更多的參考資料，為我國的工程建設和社會建設、自然環境保護，提供較多的幫助。

結束語

綜上所述，工程地質力學的發展，依賴于對地質、力學、工程研究的深入，由此創造的經濟效益和社會效益，是非常理想的。工程地質力學及其應用問題只有從根本上進行解決，才能使地質工程建設水平整體提高，對于我國工程地質力學發展也具有一定的促進作用。在今后的工作中，我們應加強工程地質力學及其若干問題的研究廣度和深度，從多方面創造較多的科研成果，并將成果付諸實際應用。

參考文獻

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（作者單位：遼寧省冶金地質四〇二隊有限責任公司）