劉春先

摘 要：社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，極大促進(jìn)了工程地質(zhì)力學(xué)的發(fā)展，工程地質(zhì)力學(xué)是研究地質(zhì)體變形狀況的科學(xué)，地質(zhì)體具備多形態(tài)的特征，為了滿足工程地質(zhì)的實(shí)際要求，進(jìn)行地質(zhì)體存在狀態(tài)、力學(xué)特性、地質(zhì)體演化過(guò)程的分析是必要的。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)學(xué)；地質(zhì)體；演化過(guò)程；力學(xué)特性

1 地質(zhì)體的力學(xué)特性

（1）地質(zhì)體產(chǎn)生于一定的地質(zhì)環(huán)境，地質(zhì)體是由地質(zhì)環(huán)境中按照某些結(jié)構(gòu)排列的巖石、水等構(gòu)成的，其具備非均勻性、非連續(xù)性的地理特征，無(wú)論是初始狀態(tài)特性，還是流-固耦合特性都充分體現(xiàn)了地質(zhì)體的獨(dú)特性，區(qū)別于傳統(tǒng)力學(xué)的研究對(duì)象。

地質(zhì)力學(xué)界對(duì)地質(zhì)體特性的研究并沒(méi)形成一個(gè)統(tǒng)一的描述方法，其中依舊存在很多的問(wèn)題需要深入研究，這需要做好相關(guān)的室內(nèi)試驗(yàn)，進(jìn)行精細(xì)性的分析，獲得豐富多樣的本構(gòu)關(guān)系，掌握地質(zhì)力學(xué)的特殊規(guī)律。地質(zhì)體是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，僅僅通過(guò)局部的巖石試樣，并不能代表其整體的特性，巖石試樣缺乏典型代表性，巖體試樣不能脫離地質(zhì)體本身，否則其會(huì)喪失處于母體中的作用。在某些狀況下，獲取試樣，會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)在特性的改變。為了更為深入地研究地質(zhì)體的整體特征，需要深入了解地質(zhì)體的局部特性，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行地質(zhì)體整體特性的描述及探測(cè)，從而滿足實(shí)際工作的要求。

（2）地質(zhì)體的特性與地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地質(zhì)環(huán)境密切相關(guān)，從而影響到地質(zhì)體的一系列的力學(xué)行為。通過(guò)對(duì)力學(xué)分析方法的應(yīng)用，不能取得定量化的結(jié)果，為了獲得地質(zhì)體的初始狀態(tài)，需要應(yīng)用工程地質(zhì)力學(xué)的應(yīng)用方法，從而解決實(shí)際工程問(wèn)題，地質(zhì)體的特性具備多樣性，比如非線性特性、非彈性，這些特性與巖體結(jié)構(gòu)面的特性密切相關(guān)，溫度效應(yīng)、時(shí)間效應(yīng)是固體材料的常見(jiàn)特性，地質(zhì)體的特征與溫度、天氣等密切相關(guān)，其中外界因素的變化，導(dǎo)致其出現(xiàn)更為復(fù)雜的力學(xué)過(guò)程。

2 工程地質(zhì)力學(xué)所面臨的常見(jiàn)問(wèn)題

（1）地質(zhì)工程主要分為兩類(lèi)問(wèn)題，地下工程問(wèn)題，比如水電工程的地下隧道、地下核肥料、地下礦藏等區(qū)域的采空區(qū)，地質(zhì)體的活動(dòng)斷層狀況、軟巖狀況、透水狀況等，對(duì)于工程的穩(wěn)定運(yùn)作產(chǎn)生一系列的影響，與工程建設(shè)、工程造價(jià)密切有關(guān)，這類(lèi)問(wèn)題主要涉及到高地應(yīng)力前提下的地質(zhì)體的變化狀況。第二類(lèi)問(wèn)題是地面工程，涉及到一系列的基礎(chǔ)工程建設(shè)，鐵路公路邊坡、礦石開(kāi)采，主要引發(fā)的問(wèn)題為滑坡、泥石流等，我國(guó)的邊坡工程規(guī)模日益龐大，其也引發(fā)了一系列的自然災(zāi)害，存在的主要力學(xué)問(wèn)題是水、地震等作用下的破壞狀況。

一項(xiàng)合格的工程建設(shè)必然要經(jīng)歷選址、勘察、設(shè)計(jì)等幾個(gè)模塊，在不同的工作模塊中，由于其工程階段的不同，工作目的的差異性，其工作的側(cè)重點(diǎn)也不一樣。地質(zhì)工程是一個(gè)整體性的工程，其內(nèi)部各個(gè)階段間互有聯(lián)系，密切相關(guān)，為了解決實(shí)際工作需要，工程地質(zhì)力學(xué)的應(yīng)用要因地制宜，靈活應(yīng)用，切實(shí)解決地質(zhì)工程中的問(wèn)題。

（2）在地質(zhì)工作中，避讓是非常重要的原則，避開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)域，是地質(zhì)工程工作的重點(diǎn)。為了達(dá)到這一目的，必須首先明確哪些區(qū)域存在著危險(xiǎn)狀況，獲得相關(guān)的地質(zhì)資料后，再針對(duì)山體的穩(wěn)定性進(jìn)行判定，這種可靠性關(guān)系的判斷與地質(zhì)工程的順利開(kāi)展密切相關(guān)。建筑工程的順利開(kāi)展，需要建立在良好的地質(zhì)條件基礎(chǔ)上，如果將良好的地質(zhì)條件誤判為不穩(wěn)定，將會(huì)造成地質(zhì)工程工作資源的巨大浪費(fèi)。

在地質(zhì)工程實(shí)踐中，有些地質(zhì)問(wèn)題依賴(lài)于工程師的工作經(jīng)驗(yàn)，比如利用邊坡穩(wěn)定判斷方法進(jìn)行滑面參數(shù)的分析，這些參數(shù)的確定依賴(lài)于豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，在這個(gè)過(guò)程中，有些工作步驟需要利用有限元進(jìn)行計(jì)算，這些可靠的地質(zhì)工程分析方法都離不開(kāi)大量的工程實(shí)踐工作。

3 地質(zhì)體力學(xué)特性探測(cè)的一般方法

（1）在地質(zhì)工作中，選址是一門(mén)重要的工作，在選址過(guò)程中，地質(zhì)人員需要依據(jù)地質(zhì)條件、環(huán)境等，進(jìn)行工程建設(shè)可行性的判斷，這需要進(jìn)行工程建設(shè)地點(diǎn)、線路等的綜合性分析，需要做好一系列的地質(zhì)勘察工作，進(jìn)行地質(zhì)條件的深入了解，從而判斷出工程建設(shè)狀況。通過(guò)各種工程手段獲得工作資料將作為下續(xù)工作的依據(jù)，一般來(lái)說(shuō)，勘察過(guò)程中獲得越多的資料，其工程設(shè)計(jì)的可靠性也就越大。在實(shí)際工作中，地質(zhì)勘察的手段諸多，受到實(shí)際工程狀況的影響，地質(zhì)資料的獲取比較困難，工程設(shè)計(jì)往往要進(jìn)行多次設(shè)計(jì)。

為了實(shí)現(xiàn)地質(zhì)工程造價(jià)的優(yōu)化，必須最大程度地降低工程成本，而又獲得最大的工程效益，在最優(yōu)成本的前提下，獲得豐富的地質(zhì)材料。地質(zhì)力學(xué)研究不僅僅需要獲得給定條件的結(jié)果，也要最大程度創(chuàng)造地質(zhì)工作的良好條件，這通常需要進(jìn)行表面位移監(jiān)測(cè)、波動(dòng)等方法的應(yīng)用，進(jìn)行地質(zhì)體力學(xué)特性的探測(cè)。這些方法具備良好的工程合理性。

上述方法運(yùn)用得當(dāng)，可以進(jìn)行某工作區(qū)域某點(diǎn)特征的獲取，而又不破壞地質(zhì)體的原本形態(tài)，它的探測(cè)成本也是比較低的，目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)的地質(zhì)勘察體系并不健全，缺乏豐富的理論體系支撐，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)體系尚不健全。

（2）相比于工程結(jié)構(gòu)，地質(zhì)體的可容許變形更大，工程結(jié)構(gòu)與地質(zhì)體之間的相互作用比較復(fù)雜，遠(yuǎn)甚于單純結(jié)構(gòu)的變形分析，在這個(gè)過(guò)程中，為了給出合理性的工程設(shè)計(jì)，必須進(jìn)行地質(zhì)體初始狀態(tài)、地應(yīng)力場(chǎng)狀況的深入分析，從而給出恰當(dāng)?shù)墓こ淘O(shè)計(jì)方法，進(jìn)行工程涉及到優(yōu)化。在地下工程工作中，巖體分類(lèi)技術(shù)是常見(jiàn)的工程設(shè)計(jì)方法。

目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)的巖體分類(lèi)技術(shù)理論體系尚不健全，通過(guò)對(duì)這種巖體分類(lèi)問(wèn)題的論證，能夠滿足我國(guó)復(fù)雜環(huán)境區(qū)域工作的要求，進(jìn)行復(fù)雜性地質(zhì)工程可行性的判斷。工程巖體分類(lèi)是比較籠統(tǒng)的，它主要適應(yīng)于工程的初步設(shè)計(jì)階段、工程預(yù)算階段、招投標(biāo)階段，這種方法與一般工程的力學(xué)計(jì)算方法存在較大差異性，有些精密、復(fù)雜、大型的地質(zhì)工程，需要精細(xì)化的巖體分類(lèi)技術(shù)方法，這需要具體問(wèn)題具體分析，提出適宜的工程方案，滿足實(shí)際地質(zhì)工作的需要。

（3）在地質(zhì)工程工作中，力學(xué)、地學(xué)是密不可分的，這兩者的結(jié)合都是為了創(chuàng)造更大的工程建設(shè)效益，這與力學(xué)基本理論體系的發(fā)展密切相關(guān)，需要滿足工程建設(shè)工作的需求。通過(guò)對(duì)力學(xué)研究工程的應(yīng)用，模擬復(fù)雜性的地質(zhì)結(jié)構(gòu)狀況，通過(guò)科學(xué)性的建模，滿足復(fù)雜的工程需要，這也需要工作人員的綜合性判斷，實(shí)現(xiàn)工作經(jīng)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算結(jié)果的結(jié)合，確保力學(xué)及地質(zhì)學(xué)的相互滲透、相互結(jié)合，從而進(jìn)一步解決工程常見(jiàn)問(wèn)題。

（4）在實(shí)際工作中，地質(zhì)工程師憑借豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，能夠進(jìn)行某地區(qū)地層的直接判斷，從而有利于地質(zhì)調(diào)查工作的開(kāi)展，進(jìn)一步節(jié)省工程成本，如果不能確保地質(zhì)判斷的準(zhǔn)確性，將會(huì)導(dǎo)致工程實(shí)踐的失敗，也不能獲得正確的力學(xué)分析結(jié)果。為了滿足實(shí)際地質(zhì)調(diào)查工作的要求，需要進(jìn)行力學(xué)分析手段的補(bǔ)充，進(jìn)行地質(zhì)體力學(xué)參數(shù)的獲取。

通過(guò)對(duì)力學(xué)手段定量化的分析，可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)體的準(zhǔn)確判斷，再通過(guò)一系列的力學(xué)理論方法，做好工程的定量分析工作，為工程設(shè)計(jì)提供豐富的信息依據(jù)。這就需要進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境定量化的分析，進(jìn)行地層的辨認(rèn)、定性地分析，進(jìn)行地層幾何特性的分析，這都離不開(kāi)地質(zhì)勘查工作的開(kāi)展，需要做好相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

工程地質(zhì)力學(xué)與地質(zhì)工程密切相關(guān)，其實(shí)現(xiàn)了工程學(xué)科、力學(xué)、地學(xué)的結(jié)合，地學(xué)是地質(zhì)工程的基礎(chǔ)，力學(xué)是重要的工作研究手段，以此為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)工程工作的高效化，通過(guò)對(duì)不同學(xué)科的結(jié)合、研究、分析，實(shí)現(xiàn)工程地質(zhì)力學(xué)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，解決實(shí)際工作問(wèn)題，滿足工程的實(shí)際需要。

參考文獻(xiàn)

[1]何滿潮，王炯，孫曉明，等.負(fù)泊松比效應(yīng)錨索的力學(xué)特性及其在沖擊地壓防治中的應(yīng)用研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2014（2）.

[2]陳安敏，顧金才，沈俊，等.地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004（22）.

[3]楊智春，鄧慶田.負(fù)泊松比材料與結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究及應(yīng)用[J].力學(xué)進(jìn)展，2011（3）.