喬旭俊
(山西省地質(zhì)勘查局二一二地質(zhì)隊(duì),山西長(zhǎng)治046000)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新與進(jìn)步,極大促進(jìn)了工程地質(zhì)力學(xué)的發(fā)展,同時(shí),很多行業(yè)不斷發(fā)展的同時(shí),開(kāi)始關(guān)注工程地質(zhì)力學(xué)在該行業(yè)中的應(yīng)用問(wèn)題。工程地質(zhì)力學(xué)的實(shí)際應(yīng)用較為廣泛,在很多領(lǐng)域之中均有應(yīng)用,比如,在地質(zhì)勘探以及地質(zhì)分析工作中,工程地質(zhì)力學(xué)的應(yīng)用尤為廣泛。不過(guò),工程地質(zhì)力學(xué)具體應(yīng)用時(shí),依然存在不少的問(wèn)題。所以,我們?cè)趹?yīng)用工程地質(zhì)力學(xué)的過(guò)程中,如果想取得較好的應(yīng)用效果,并非是容易實(shí)現(xiàn)的。因此,在此分析工程地質(zhì)力學(xué)應(yīng)用時(shí)存在的一些問(wèn)題,并且就工程地質(zhì)力學(xué)的具體應(yīng)用形式進(jìn)行探討分析,希望能夠?yàn)楣こ痰刭|(zhì)力學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展提供一點(diǎn)幫助。
工程地質(zhì)力學(xué)是基于工程地質(zhì)學(xué)以及工程力學(xué)而建立起來(lái)的一門學(xué)科,在長(zhǎng)期的應(yīng)用之中,工程地質(zhì)力學(xué)在國(guó)家多項(xiàng)工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中發(fā)揮了巨大作用。例如,在治理淮河水利工程、寶成鐵路工程項(xiàng)目等等很多的工程之中,正是由于有效的應(yīng)用了工程地質(zhì)力學(xué),才確保工程建設(shè)能夠取得良好的成果。工程地質(zhì)力學(xué)涉及的主要研究對(duì)象為地質(zhì)工程,重要研究地質(zhì)工程中的構(gòu)造以及成分等等,然后再充分利用工程力學(xué)之中相關(guān)原則以及手段等,對(duì)于地質(zhì)工程之中的相關(guān)問(wèn)題加以深入探討與研究,并尋找到解決實(shí)際問(wèn)題的有效方法。工程地質(zhì)力學(xué)在很多領(lǐng)域之中也是得到了較為廣泛的應(yīng)用,尤其是通過(guò)應(yīng)用一些儀器設(shè)備,詳盡測(cè)繪工程地質(zhì)力學(xué)之中相關(guān)的參數(shù),為解決實(shí)際問(wèn)題提供參考與依據(jù)。不過(guò),我們應(yīng)用工程地質(zhì)力學(xué)時(shí),應(yīng)當(dāng)緊密的結(jié)合工程建設(shè)具體情況,才可以確保工程地質(zhì)力學(xué)應(yīng)有的作用得以充分發(fā)揮。
所謂地質(zhì)體指的是處在相應(yīng)地質(zhì)環(huán)境里,同時(shí)依據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)而排列起來(lái)的一些巖石、土體以及水體等。地質(zhì)體通常都會(huì)表現(xiàn)出非連續(xù)性特征、非均質(zhì)性特征和流體—固體耦合性特征等。正是由于地質(zhì)體擁有了上述的幾項(xiàng)特征,才和以往開(kāi)展力學(xué)研究過(guò)程中的對(duì)象出現(xiàn)了顯著差異性。
(1)非連續(xù)性特征。由于地質(zhì)體之中包含有非常多的斷層結(jié)構(gòu)、裂隙結(jié)構(gòu)以及節(jié)理結(jié)構(gòu)等,這些結(jié)構(gòu)的組成均非常復(fù)雜,而且其在地質(zhì)體之中是以一種無(wú)序形式分布開(kāi)來(lái)的,能夠極大影響到地質(zhì)體所擁有的強(qiáng)度。
(2)非均勻性特征。非均勻性地質(zhì)體一般包含于滑坡體以及崩塌體之中,通常以土體—巖體混合的形式存在,而且土地與巖體之間的比例值、分布情況以及大小等等均呈現(xiàn)出較強(qiáng)隨機(jī)性。土體和巖石不同材料之間存在的強(qiáng)度差異較大,基本上都會(huì)差別至少2個(gè)數(shù)量等級(jí)。并且,因?yàn)樵谶@些結(jié)構(gòu)之中,土體極易出現(xiàn)斷裂,所以也非常容易引起更加復(fù)雜化的力學(xué)行為。
(3)流體—固體耦合性特征。這一特征表現(xiàn)為地質(zhì)體構(gòu)造面的強(qiáng)度值,和裂隙之中的水壓力值處于相同量級(jí)之上,這一特性最關(guān)鍵的便是能夠充分體現(xiàn)出某一地質(zhì)體整體力學(xué)特征。
建設(shè)規(guī)模相對(duì)大的項(xiàng)目工程時(shí),基本上都會(huì)遵循一個(gè)極為重要的一項(xiàng)原則,這一原則便是避讓原則,即應(yīng)當(dāng)盡可能避讓開(kāi)危險(xiǎn)的區(qū)域。要想確保能夠有效地避讓開(kāi)危險(xiǎn)區(qū),便應(yīng)當(dāng)了解危險(xiǎn)區(qū)的具體位置。對(duì)于地質(zhì)體穩(wěn)定性進(jìn)行判斷的精準(zhǔn)性,能夠在很大程度上決定著工程項(xiàng)目的成功與否。我們都知道,要是工程建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)于不具備良好穩(wěn)定性基礎(chǔ)之上,則工程項(xiàng)目的建設(shè)必然不會(huì)取得成功。同時(shí),要是擁有較好穩(wěn)定性的基礎(chǔ),被認(rèn)定是不穩(wěn)定的基礎(chǔ),則不管是采取避讓措施,或者是利用工程手段,均或?qū)е乱恍├速M(fèi)問(wèn)題的發(fā)生。現(xiàn)階段,工程實(shí)際建設(shè)過(guò)程中,對(duì)于此問(wèn)題處理通常要依靠工程師擁有的經(jīng)驗(yàn)加以判別。就現(xiàn)階段的情況來(lái)說(shuō),要想獲得非??煽康姆治龇椒?,同時(shí)能夠適用在實(shí)際工程中,所要進(jìn)行的工作依舊還有很多。
在工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中,首先要進(jìn)行地址的選擇,這屬于地質(zhì)勘察人員工作內(nèi)容。地質(zhì)勘察人員依照不同的地形特征,結(jié)合以往相關(guān)的經(jīng)驗(yàn),對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)可行性進(jìn)行初步的預(yù)判,并且初步選擇工程項(xiàng)目建設(shè)的區(qū)域?;诖?,再開(kāi)展各項(xiàng)地質(zhì)勘察工作,對(duì)該區(qū)域之中地質(zhì)環(huán)境充分了解,再對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)的可行性加以分析,并且將所勘察的地質(zhì)信息提供給設(shè)計(jì)人員,確保設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作時(shí)擁有更為可靠的依據(jù)。進(jìn)行地質(zhì)勘察過(guò)程中,獲得信息越多,也越能夠確保設(shè)計(jì)工作的可靠性。不過(guò),就具體工程而言,開(kāi)展地質(zhì)勘察工作的方法非常多,不過(guò),因?yàn)槭艿郊夹g(shù)水平以及投入資金的影響,一般進(jìn)行地質(zhì)勘察時(shí)均很難獲得較為詳細(xì)的地質(zhì)信息。怎樣充分利用有效資源,確保地質(zhì)勘察信息更加豐富,是地質(zhì)勘察過(guò)程中亟待解決的重要問(wèn)題。通過(guò)應(yīng)用波動(dòng)和滲流等監(jiān)測(cè)手段,能夠?qū)Φ刭|(zhì)體的力學(xué)特征加以勘測(cè),這些方法就理論方面來(lái)說(shuō)較采用鉆孔方法以及開(kāi)挖方法會(huì)更為科學(xué)。采用波動(dòng)以及滲流等監(jiān)測(cè)方手段,可以在確保地質(zhì)體整體性完整的情況下,而獲得相應(yīng)區(qū)域中的地質(zhì)情況,這些方法所需的成本也相對(duì)較低。雖然采用這樣的方法能夠獲取到較多地質(zhì)信息,不過(guò)依然不夠全面,要想確保地質(zhì)勘察工作更加全面,還應(yīng)當(dāng)開(kāi)展更基礎(chǔ)性的工作,同時(shí)也需要充分的結(jié)合計(jì)算技術(shù),不然幾乎無(wú)法取得突破。
在開(kāi)展工程項(xiàng)目建設(shè)工作時(shí),除了要對(duì)地質(zhì)體所擁有的穩(wěn)定性進(jìn)行判斷以外,也應(yīng)當(dāng)對(duì)地質(zhì)體發(fā)生形變以及地質(zhì)體和工程項(xiàng)目的關(guān)系進(jìn)行分析。因?yàn)榈刭|(zhì)體允許發(fā)生形變相對(duì)大,而工程結(jié)構(gòu)允許發(fā)生形變相對(duì)小,對(duì)于地質(zhì)體和工程結(jié)構(gòu)發(fā)生作用的研究,要較單獨(dú)研究地質(zhì)體更為復(fù)雜,要是不能全面的掌握地質(zhì)體情況以及地質(zhì)體結(jié)構(gòu)信息,想確保工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的科學(xué)性是非常困難的。通常,在對(duì)工程巖體進(jìn)行分類過(guò)程中,采用的方法較為粗獷,大部分是應(yīng)用在工程設(shè)計(jì)階段以及概算計(jì)算階段,其無(wú)法代替力學(xué)分析以及力學(xué)計(jì)算,尤其是對(duì)于規(guī)模較大的復(fù)雜工程而言,對(duì)于工程巖體類別的劃分是遠(yuǎn)不夠的。
工程地質(zhì)力學(xué)在地下工程中的應(yīng)用較為普遍,主要是針對(duì)地下工程之中地質(zhì)體結(jié)構(gòu)以及狀態(tài)加以分析,對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。同時(shí),工程地質(zhì)力學(xué)應(yīng)用到實(shí)際的工程之中,我們通常會(huì)采取較為便捷的方式,對(duì)工程建設(shè)中的問(wèn)題進(jìn)行處理,能夠有效指導(dǎo)地下工程的建設(shè)施工。另外,如果想進(jìn)一步改善工程地質(zhì)力學(xué)在地下工程之中的應(yīng)用效果,能夠采取下述方法:
(1)通過(guò)采用連續(xù)介質(zhì)力學(xué),針對(duì)地下工程之中地質(zhì)體結(jié)構(gòu)以及狀態(tài)加以分析,確保獲取更加全面的信息,重點(diǎn)分析與計(jì)算不均勻地質(zhì)結(jié)構(gòu)形式,可以顯著提升工程地質(zhì)力學(xué)在具體應(yīng)用中的應(yīng)變性能。
(2)在具體應(yīng)用時(shí),我們?nèi)娣治龅刭|(zhì)勘察工作中存在的影響因素,充分了解工程項(xiàng)目建設(shè)所在區(qū)域的地質(zhì)形式,才能確保工程地質(zhì)力學(xué)應(yīng)有的作用得以發(fā)揮,同時(shí)也能為地下工程決策、設(shè)計(jì)以及建設(shè)等工作提供更加可靠的信息。
當(dāng)工程力學(xué)應(yīng)用在地面工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中,地質(zhì)體初始情況擁有一定的相對(duì)性。所以,地面工程在應(yīng)用工程地質(zhì)力學(xué)時(shí),基本上是針對(duì)一些斜坡或者地下水位等開(kāi)展研究工作,并且也能夠簡(jiǎn)明地分析地質(zhì)變化形式和地質(zhì)演變歷程。所以,工程地質(zhì)力學(xué)對(duì)于地面工程項(xiàng)目建設(shè)來(lái)說(shuō),同樣較為重要。不過(guò),由于地質(zhì)體構(gòu)造形式所擁有的初始狀態(tài),通常都會(huì)呈現(xiàn)出遭受到破壞以后的情況,這一特性對(duì)于工程地質(zhì)力學(xué)的影響來(lái)說(shuō)極為重要。在地面工程應(yīng)用工程地質(zhì)力學(xué)時(shí),首先對(duì)地質(zhì)體的性能、狀態(tài)以及結(jié)構(gòu)等各種參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,然后在通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)備完成信息的儲(chǔ)存與輸送,如此便能夠確保數(shù)據(jù)信息可以極為迅速地輸送至各個(gè)人員手中,確保地面工程建設(shè)中擁有更為可靠的信息參考,進(jìn)一步保障工程地質(zhì)力學(xué)的實(shí)際應(yīng)用效果得以提升。
通過(guò)工程地質(zhì)力學(xué)相關(guān)技術(shù)與手段,能夠全面計(jì)算與分析地質(zhì)體結(jié)構(gòu)演變行為,同時(shí),還能夠建立更加科學(xué)與精確的力學(xué)模型,如此便能夠有效改善地質(zhì)工程力學(xué)的應(yīng)用效果,同時(shí)還能確保工程地質(zhì)力學(xué)未來(lái)研究工作中擁有更加可靠的信息參考。不過(guò),應(yīng)用工程地質(zhì)力學(xué)時(shí),因?yàn)楹芏鄶?shù)據(jù)信息不能得以全面收集,使得工程地質(zhì)力學(xué)的應(yīng)用還不能取得理想化效果。所以,要求我們要更加努力,不斷改善工程力學(xué)在實(shí)際工程建設(shè)中的應(yīng)用效果,更加高效處理工程建設(shè)過(guò)程中存在的實(shí)際問(wèn)題,進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)向前發(fā)展。
工程地質(zhì)力學(xué)主要是通過(guò)力學(xué)的手段,應(yīng)用地質(zhì)學(xué)理論,來(lái)探討工程中存在的問(wèn)題。由于地質(zhì)體擁有較為復(fù)雜的性質(zhì),這也要求在開(kāi)展工程力學(xué)研究的過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)應(yīng)用更為先進(jìn)的力學(xué)方法,對(duì)地質(zhì)體的力學(xué)類別加以研究,針對(duì)材料從連續(xù)性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榉沁B續(xù)性破壞過(guò)程加以分析。目前,在開(kāi)展工程地質(zhì)力學(xué)研究工作時(shí),面臨著極大的困難,唯有處理好核心的問(wèn)題,才能夠真正地處理工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中各種問(wèn)題,才能確保工程設(shè)計(jì)更加合理,保障施工能夠安全、順利開(kāi)展,并進(jìn)一步地提升工程項(xiàng)目抵抗災(zāi)害的性能。要想達(dá)到上述設(shè)定的目標(biāo),應(yīng)當(dāng)對(duì)明確工程地質(zhì)力學(xué)研究的內(nèi)容以及采用的手段,在此,基于力學(xué)的觀點(diǎn)闡述了一些淺顯看法,希望能夠?yàn)楣こ痰刭|(zhì)力學(xué)應(yīng)用提供一定的幫助。
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