■嚴(yán)明

（廣西壯族自治區(qū)二七O地質(zhì)隊(duì)廣西柳州545300）

巖體工程地質(zhì)動(dòng)力學(xué)基本原理分析

■嚴(yán)明

（廣西壯族自治區(qū)二七O地質(zhì)隊(duì)廣西柳州545300）

巖體工程地質(zhì)動(dòng)力學(xué)是巖體工程地質(zhì)學(xué)的重要組成部分，其作為一門基礎(chǔ)性學(xué)科具有很強(qiáng)的實(shí)用性，研究的是與工程建設(shè)相關(guān)的地質(zhì)問題，對(duì)其的研究能夠促進(jìn)我國地質(zhì)研究工作的發(fā)展，對(duì)于建筑行業(yè)以及與地質(zhì)學(xué)有關(guān)聯(lián)的行業(yè)也有很大促進(jìn)作用。本文對(duì)巖體工程地質(zhì)動(dòng)力學(xué)基本原理進(jìn)行了分析，旨在促進(jìn)我國巖體工程地質(zhì)動(dòng)力學(xué)研究工作的開展。

巖體工程 地質(zhì)學(xué) 地質(zhì)動(dòng)力學(xué) 基本原理

對(duì)于巖體工程地質(zhì)學(xué)而言，它是工程地質(zhì)學(xué)的重要組成部分。工程地質(zhì)學(xué)是一門基于應(yīng)用的基礎(chǔ)性科學(xué)，研究的是與工程建設(shè)相關(guān)的地質(zhì)問題。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，在我國工程地質(zhì)工作者的努力下，我國工程地質(zhì)學(xué)理論體系逐漸形成，并且形成了具有我國特色的地質(zhì)研究工作方法，工程地質(zhì)研究工作的核心工作是分析工程地質(zhì)問題，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程地質(zhì)的最終評(píng)價(jià)作為目的。

1　巖體工程地質(zhì)動(dòng)力學(xué)基本原理

巖體工程地質(zhì)動(dòng)力學(xué)揭示巖體與各類工程地質(zhì)動(dòng)力動(dòng)力因素是其基本任務(wù)，它研究的主要內(nèi)容是巖體物質(zhì)和結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)成因與特性、巖體賦存的動(dòng)力學(xué)環(huán)境、巖體的動(dòng)力學(xué)行為與過程、巖體工程防災(zāi)原理。對(duì)于巖體工程地質(zhì)動(dòng)力學(xué)而言，它的基本觀點(diǎn)是巖體以及工程地質(zhì)特性是由于地球的動(dòng)力學(xué)作用產(chǎn)生的，這也就是我們通常所說的“動(dòng)力成因觀”。

巖體與動(dòng)力學(xué)環(huán)境相互作用所產(chǎn)生的結(jié)果被稱為巖體的工程行為。需要指出的是此處的動(dòng)力學(xué)環(huán)境指的是地殼動(dòng)力學(xué)和工程擾動(dòng)環(huán)境，這就是我們通常所說的“動(dòng)力作用觀”。巖體與環(huán)境之間的相互作用在被調(diào)節(jié)的過程中會(huì)使巖體的潛在能力被調(diào)動(dòng)出來，這是實(shí)現(xiàn)工程地質(zhì)防災(zāi)的基本途徑，這就是我們通常所說的“過程調(diào)節(jié)觀”。

2　關(guān)于巖體地球動(dòng)力學(xué)形成原因及其地質(zhì)特點(diǎn)

巖體工程地質(zhì)動(dòng)力學(xué)工作的基本內(nèi)容使對(duì)巖體地質(zhì)特點(diǎn)的研究，我們可以通過所學(xué)的地質(zhì)學(xué)知識(shí)對(duì)每一種成因不同的地球動(dòng)力進(jìn)行了解。巖體的成因不同所具備的的地質(zhì)特點(diǎn)也不相同，不同之處在于巖體的物質(zhì)構(gòu)成及其構(gòu)成巖體成分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

內(nèi)力作用成因以及內(nèi)力作用支配下的內(nèi)外力合力的作用成因是巖體的地球動(dòng)力學(xué)的兩種形成原因。對(duì)于內(nèi)力作用成因而言，它擁有較高的壓力以及成因，在這種作用下形成的巖體一般多為結(jié)晶礦物質(zhì)構(gòu)成沮構(gòu)成密度相對(duì)較高大多是擠壓形成的礦物質(zhì)定向排列結(jié)構(gòu)或者塊狀結(jié)構(gòu)。然而在內(nèi)力作用支配下的內(nèi)外力合力作用而形成的巖體主要為風(fēng)化產(chǎn)物以及原巖礦物質(zhì)。

一般來說，決定巖體基本特性的是巖體構(gòu)成。在不同的力學(xué)作用下所形成的巖體不同，并且?guī)r體的物質(zhì)構(gòu)成以及宏觀組成也不相同。這就說明巖體的工程地質(zhì)特性與力學(xué)差異有明顯的差異性。例如沉積巖和巖漿巖的區(qū)別就不單純的在于它們的物質(zhì)構(gòu)成的差異而更為重要的是它們擁有的層狀以及塊狀的差異性。

3　巖體的地殼動(dòng)力學(xué)環(huán)境與工程地質(zhì)意義

對(duì)于巖體地質(zhì)特性以及力學(xué)行為而言，二者的重要控制因素是巖體賦存的地殼動(dòng)力學(xué)環(huán)境，要想揭示其內(nèi)在規(guī)律，需要將巖體工程地質(zhì)問題放在特定的地殼動(dòng)力學(xué)環(huán)境中來考察。

巖體的地殼動(dòng)力學(xué)環(huán)境主要包括高地應(yīng)力環(huán)境、地下水環(huán)境、地球物理場環(huán)境、熱動(dòng)力學(xué)環(huán)境。高地應(yīng)力環(huán)境主要指的是構(gòu)造的活動(dòng)性、地震動(dòng)力以及地應(yīng)力等環(huán)境；地下水環(huán)境指的是水循環(huán)與地下水滲流場和物理化學(xué)廠環(huán)境；地球物理場環(huán)境指的是密度與重力、介質(zhì)力學(xué)性質(zhì)、物性與電阻率、地磁學(xué)、地?zé)崤c地溫等環(huán)境；熱動(dòng)力學(xué)環(huán)境指的是氣候與凍融作用等環(huán)境。

研究巖體地殼動(dòng)力學(xué)環(huán)境的工程地質(zhì)意義在于：

（1）工程建設(shè)的內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)環(huán)境包括很多，這些工程建設(shè)之前所考慮的內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)環(huán)境主要受到板塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)大動(dòng)力控制，這些內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)環(huán)境主要包括：區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)的模式、巖體的成因與地質(zhì)特性、活動(dòng)斷裂的性質(zhì)與分布、地震穩(wěn)定性強(qiáng)弱與區(qū)域特征、地應(yīng)力的分布與集中程度，以及大地形變的速率等；

（2）工程建設(shè)所要考慮的外動(dòng)力地質(zhì)環(huán)境決定了工程建設(shè)的地質(zhì)安全，并且與工程結(jié)構(gòu)以及開挖擾動(dòng)共同支配著地表動(dòng)力改造過程，這些外動(dòng)力地質(zhì)環(huán)境主要包括大地變形特征、地形地勢特征以及區(qū)域氣候模式的變化等，這些外動(dòng)力地質(zhì)環(huán)境都是在地殼動(dòng)力學(xué)過程中來主導(dǎo)的。

4　巖體動(dòng)力學(xué)行為—以汶川地震為例

地震活動(dòng)我們都很熟悉，正是地震活動(dòng)為巖體受到的破壞提供了動(dòng)力學(xué)條件。在2008年發(fā)生的汶川大地震就大面積出現(xiàn)了山體結(jié)構(gòu)松動(dòng)以及滑坡崩塌等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，這就要求我國地質(zhì)工作學(xué)者要加緊對(duì)巖體動(dòng)力學(xué)的研究進(jìn)度。

對(duì)于巖體動(dòng)力學(xué)問題的研究，大致可以分為2個(gè)方面的基本內(nèi)容，第一方面的內(nèi)容是山體或者是邊界地質(zhì)體在地震波動(dòng)方面的響應(yīng)，第二方面內(nèi)容是關(guān)于巖體的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，還有動(dòng)力變形破壞機(jī)制。

雖然說人們已經(jīng)開始巖體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方面的研究，但是巖體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方面的研究成果還依然很少。筆者認(rèn)為關(guān)于巖體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題的研究除了以上兩個(gè)方面的基本內(nèi)容之外，還應(yīng)該增加巖體結(jié)構(gòu)的震松機(jī)制以及不可逆結(jié)構(gòu)變形等。

在汶川地震發(fā)生以后，我國很多地質(zhì)工作學(xué)者對(duì)山體的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了考察，在考察過程中發(fā)現(xiàn)了很多特殊現(xiàn)象，“山扒皮”以及“鬼剃頭”是最普遍的兩種現(xiàn)象。山扒皮指的是地震所誘發(fā)的山體破壞，這種現(xiàn)象主要發(fā)生在破表具有一定厚度的巖體中，地震滑坡主要發(fā)生在表層巖土中，會(huì)使表層巖土體發(fā)生崩落或者是拋射現(xiàn)象。鬼剃頭則是指山體的破壞在坡頂表現(xiàn)更強(qiáng)烈。

5　總結(jié)

總而言之，對(duì)巖體工程地質(zhì)動(dòng)力學(xué)的研究還依然處于探索性階段，關(guān)于它的基本概念以及基本原理處于萌芽狀態(tài)，很有很長一段時(shí)間的成長道路要走。但是對(duì)于巖體工程地質(zhì)的科學(xué)問題以及基本理論還需要我們從動(dòng)力學(xué)、相互作用和過程的視角對(duì)其進(jìn)行重新審視和整體，這是一條很值得去深入探索的道路。對(duì)巖體工程地質(zhì)動(dòng)力學(xué)科學(xué)問題以及基本理論的探索可以提升我們對(duì)巖體工程地質(zhì)動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí)水平，并且能夠提高我們利用所用巖體工程地質(zhì)動(dòng)力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，可以使對(duì)工程地質(zhì)學(xué)科的研究向著定量化方向發(fā)展。筆者在本文中的淺析能夠促進(jìn)巖體工程地質(zhì)動(dòng)力學(xué)研究工作的開展，推進(jìn)這一研究方向走向成熟。

[1]王思敬、黃鼎成.中國工程地質(zhì)世紀(jì)成就 [M].北京:地質(zhì)出版社,2004.

[2]唐春安等.汶川地震中的不平淺層碎裂與拋射模式及其動(dòng)力學(xué)解釋一墳川大地震工程震害調(diào)查分析與研究 [M].北京:科學(xué)出版社,2009.

P624[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～353～1