李萬友

摘要:工程地質學是研究與工程建設有關的地質問題的科學。它的研究對象是地質環(huán)境與工程建筑二者相互制約、相互作用的關系,以及由此而產生的地質問題,包括對工程建筑有影響的工程地質問題,和對地質環(huán)境有影響的環(huán)境地質問題。它的任務是為各類工程建筑的規(guī)劃、設計、施工提供地質依據(jù),以便從地質上保證工程建筑的安全可靠、經濟合理、使用方便、運行順利。

Abstract:Engineering Geology is the science connected with construction. It researches the relationship of mutual constraints and interaction between geological condition and construction. And it also studies the geological problems that bring about, including the problems that will affect the construction and the construction that will affect the geological environment. Its task is to provide geological bases for the planning, design and construction of all kinds of projects and to ensure the safety, economy, convenience and smooth of geological engineering and construction.

關鍵詞:工程地質學;發(fā)展;應用;成就

Key words:Engineering Geology;development;application;achievement

中圖分類號:TU19 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)04-0187-01

1 我國工程地質學的發(fā)展歷程

20世紀60年代,工程地質的實踐,積累了大量資料和一定的實際經驗,學科進入獨立發(fā)展階段,各建設部門制定自己的勘察規(guī)范,以山區(qū)工程建設為主,對工程地質提出更高的要求,巖土測試技術提高,定量評價有所發(fā)展。到了以經濟建設為中心和改革開放的年代,各方面的建設蓬勃發(fā)展,工程地質在已往基礎上取得了重大發(fā)展?？辈熨|量提高,新的勘察規(guī)范制定,向著工程領域拓展,承擔勘測、工程處理的系列工作。新型、巨型工程向工程地質勘察提出了新的要求?？茖W研究工作取得豐碩成果,創(chuàng)立了自己的新的理論,引入有關科學的新理論、新方法;學術活動頻繁。

2 工程地質勘察質量不斷提高

工程地質的任務就在于為工程建筑進行工程地質勘察,認識擬建工程所在地區(qū)的工程地質條件,為建筑的位置選擇和設計、施工提供地質依據(jù)。

國家規(guī)定的基建程序是:任何工程建設不進行勘察工作就不準設計,沒有設計不準施工。這就賦予了工程地質重大而光榮的職責,避免了不顧地質條件是否適宜而盲目興建工程給國家造成的損失。建筑設計分為可行性研究、初步設計、技(術)施(工)設計等階段,工程地質勘察也隨之分階段進行,對工程地質條件的了解愈來愈深入,這是完全符合認識規(guī)律的。建筑位置的選擇具有戰(zhàn)略意義,起著充分利用有利的地質條件、避開不利條件的作用。位置選得好,不但能保證工程的安全,而且工程處理也較簡單,經濟上合理。位置的地質選擇只是一個方面,還要看政治、經濟等方面的因素,最后綜合考慮選定。

3 我國工程地質學理論體系的形成

工程地質問題和環(huán)境地質問題是可以預測的,只要查清工程地質條件,又有了規(guī)劃設計部門所提供的有關工程建筑的類型和規(guī)模,尤其是建筑物作用力的大小和性質,就可以建立二者相互作用的物理模型,進而建立計算模型,做出問題的定性分析和定量分析,對建筑場地給予工程地質評價,指出問題的嚴重,哪些地質因素不利,不能滿足工程建筑的要求。應當采取何種措施予以補救,是減小建筑物的規(guī)模以適應地質條件,還是采取工程處理措施,改善條件,以滿足建筑物的要求、消除不良影響。這要從技術條件上和經濟合理性上進行比較才能確定。由上述可知,工程地質學研究的目標在于協(xié)調工程建筑與工程地質條件之間的矛盾關系,既保證工程建筑造福人類,又避免它對環(huán)境造成不良影響。

4 三維建模在工程地質工作中的應用

4.1 運用先進的可視化技術與交互圖形技術建立數(shù)據(jù)庫,存儲和管理現(xiàn)場勘探實測和試驗數(shù)據(jù),建立工程地質體的三維模型,工程地質工作者可隨著勘察或研究工作的不斷深入細致,對研究(工作)區(qū)域隨時補充信息來自動顯示地質信息在研究(工作)區(qū)域內的分布,從而不斷提高模型精度,并且利用模型反饋回來的信息及時發(fā)現(xiàn)已有勘察工作中的不足,從而及時修改勘察或研究工作方案,指導下一步勘探或研究工作的實施。

4.2 工程地質三維建模與可視化的深入研究,可以充分利用已有現(xiàn)場勘探實測或試驗數(shù)據(jù),達到節(jié)約投資減少勘察或研究成本的目的。當現(xiàn)場勘探和試驗數(shù)據(jù)資料不足情況下,通過對已有數(shù)據(jù)的插值與擬合到建立三維模型,可以推斷和預測未知區(qū)域或研究較少區(qū)域的地質信息或巖土體物理力學參數(shù)的分布趨勢,從而為減少勘探工作量提供科學的可靠的依據(jù),達到節(jié)約花費,為生產或研究部門產生直接經濟效益的目的。

4.3 工程地質巖土體是復雜的不規(guī)則形體,存在各種地質巖性層面、結構面以及各種空間分布的地質與力學信息,完全表達地質信息的空間分布及巖層和結構面間的位置關系,工程地質三維建模與可視化研究是大有作為的。

5 五十年來的科研成就

5.1 巖體工程地質力學的建立與巖體力學研究。與土力學相比,巖體力學直到20世紀60年代還是知之甚少。在工程地質勘察中發(fā)現(xiàn)巖體中的裂隙發(fā)育情況不同對巖體的力學性質與行為影響很大,而巖體的變形破壞實際上是受其中的軟弱結構面的控制,包括層面、斷層面、裂隙、片理、劈理等,也稱不連續(xù)面,使巖體成為非均質、各向異性的不聯(lián)系介質。結構面之間的巖石體稱為結構體?？傮w上來說巖體就是由結構面和結構體組合而成的。結構面按其延續(xù)的長短可以分級,但其形成則受巖石成因和后期地質構造變動的控制,因而其分布規(guī)律和形狀、寬度等可以通過地質力學加以分析。這樣就把地質力學與巖石力學結合起來對巖體結構加以分析,創(chuàng)立了一門新的分支學科:巖體工程地質力學。把巖體結構分為塊狀結構、鑲嵌結構、碎裂結構、層狀結構、層狀碎裂結構、散體結構等類型。不同結構類型的巖體其力學性質和變形破壞規(guī)律也不同。

5.2 土體研究。我國在土的微觀結構方面開展了廣泛研究,取得較大進展。但是土的微觀結構與土的物理學性質的關系研究還不夠充分。海洋土的研究進展顯著,其與陸相土的區(qū)別在于其Na+、Mg2+氯化物含量較高,并具有絮凝蜂窩狀結構。南海土中石英含量較少而硅質和鈣質沉淀物較多,因而其工程性質有所不同。膨脹土的研究成績突出,其他特殊土的研究進展也較明顯。

6 結束語

20世紀50年代以來,中國工程地質學從建國初期的一片空白,到今天發(fā)展成為一門內容豐富、理論體系嚴謹、具有中國特色的綜合性學科,發(fā)展之迅速是驚人的。當前我國改革開放形勢大好,新世紀的到來,經濟建設任務更為艱巨,新型城鎮(zhèn)、新型鐵路、高速公路的建設、黃河的治理、西南水電資源的開發(fā)、南水北調工程、海峽通道等等,為工程地質學研究開拓了美好前景。讓我們加倍努力,把我國工程地質學推向世界高峰。