工程地质力学及其应用中的若干问题

乔旭俊

（山西省地质勘查局二一二地质队，山西长治046000）

1 概述

随着科学技术的不断革新与进步，极大促进了工程地质力学的发展，同时，很多行业不断发展的同时，开始关注工程地质力学在该行业中的应用问题。工程地质力学的实际应用较为广泛，在很多领域之中均有应用，比如，在地质勘探以及地质分析工作中，工程地质力学的应用尤为广泛。不过，工程地质力学具体应用时，依然存在不少的问题。所以，我们在应用工程地质力学的过程中，如果想取得较好的应用效果，并非是容易实现的。因此，在此分析工程地质力学应用时存在的一些问题，并且就工程地质力学的具体应用形式进行探讨分析，希望能够为工程地质力学的应用与发展提供一点帮助。

2 工程地质力学概述

工程地质力学是基于工程地质学以及工程力学而建立起来的一门学科，在长期的应用之中，工程地质力学在国家多项工程项目建设过程中发挥了巨大作用。例如，在治理淮河水利工程、宝成铁路工程项目等等很多的工程之中，正是由于有效的应用了工程地质力学，才确保工程建设能够取得良好的成果。工程地质力学涉及的主要研究对象为地质工程，重要研究地质工程中的构造以及成分等等，然后再充分利用工程力学之中相关原则以及手段等，对于地质工程之中的相关问题加以深入探讨与研究，并寻找到解决实际问题的有效方法。工程地质力学在很多领域之中也是得到了较为广泛的应用，尤其是通过应用一些仪器设备，详尽测绘工程地质力学之中相关的参数，为解决实际问题提供参考与依据。不过，我们应用工程地质力学时，应当紧密的结合工程建设具体情况，才可以确保工程地质力学应有的作用得以充分发挥。

3 地质体的主要力学特征

所谓地质体指的是处在相应地质环境里，同时依据相关结构而排列起来的一些岩石、土体以及水体等。地质体通常都会表现出非连续性特征、非均质性特征和流体—固体耦合性特征等。正是由于地质体拥有了上述的几项特征，才和以往开展力学研究过程中的对象出现了显著差异性。

（1）非连续性特征。由于地质体之中包含有非常多的断层结构、裂隙结构以及节理结构等，这些结构的组成均非常复杂，而且其在地质体之中是以一种无序形式分布开来的，能够极大影响到地质体所拥有的强度。

（2）非均匀性特征。非均匀性地质体一般包含于滑坡体以及崩塌体之中，通常以土体—岩体混合的形式存在，而且土地与岩体之间的比例值、分布情况以及大小等等均呈现出较强随机性。土体和岩石不同材料之间存在的强度差异较大，基本上都会差别至少2个数量等级。并且，因为在这些结构之中，土体极易出现断裂，所以也非常容易引起更加复杂化的力学行为。

（3）流体—固体耦合性特征。这一特征表现为地质体构造面的强度值，和裂隙之中的水压力值处于相同量级之上，这一特性最关键的便是能够充分体现出某一地质体整体力学特征。

4 工程地质力学面临的问题

4.1 地质体稳定相判断与安全预测的问题

建设规模相对大的项目工程时，基本上都会遵循一个极为重要的一项原则，这一原则便是避让原则，即应当尽可能避让开危险的区域。要想确保能够有效地避让开危险区，便应当了解危险区的具体位置。对于地质体稳定性进行判断的精准性，能够在很大程度上决定着工程项目的成功与否。我们都知道，要是工程建设项目建设于不具备良好稳定性基础之上，则工程项目的建设必然不会取得成功。同时，要是拥有较好稳定性的基础，被认定是不稳定的基础，则不管是采取避让措施，或者是利用工程手段，均或导致一些浪费问题的发生。现阶段，工程实际建设过程中，对于此问题处理通常要依靠工程师拥有的经验加以判别。就现阶段的情况来说，要想获得非常可靠的分析方法，同时能够适用在实际工程中，所要进行的工作依旧还有很多。

4.2 探测地质体力学性能方法的问题

在工程项目建设过程中，首先要进行地址的选择，这属于地质勘察人员工作内容。地质勘察人员依照不同的地形特征，结合以往相关的经验，对工程项目建设可行性进行初步的预判，并且初步选择工程项目建设的区域。基于此，再开展各项地质勘察工作，对该区域之中地质环境充分了解，再对工程项目建设的可行性加以分析，并且将所勘察的地质信息提供给设计人员，确保设计人员在开展设计工作时拥有更为可靠的依据。进行地质勘察过程中，获得信息越多，也越能够确保设计工作的可靠性。不过，就具体工程而言，开展地质勘察工作的方法非常多，不过，因为受到技术水平以及投入资金的影响，一般进行地质勘察时均很难获得较为详细的地质信息。怎样充分利用有效资源，确保地质勘察信息更加丰富，是地质勘察过程中亟待解决的重要问题。通过应用波动和渗流等监测手段，能够对地质体的力学特征加以勘测，这些方法就理论方面来说较采用钻孔方法以及开挖方法会更为科学。采用波动以及渗流等监测方手段，可以在确保地质体整体性完整的情况下，而获得相应区域中的地质情况，这些方法所需的成本也相对较低。虽然采用这样的方法能够获取到较多地质信息，不过依然不够全面，要想确保地质勘察工作更加全面，还应当开展更基础性的工作，同时也需要充分的结合计算技术，不然几乎无法取得突破。

4.3 地质工程防治设计的问题

在开展工程项目建设工作时，除了要对地质体所拥有的稳定性进行判断以外，也应当对地质体发生形变以及地质体和工程项目的关系进行分析。因为地质体允许发生形变相对大，而工程结构允许发生形变相对小，对于地质体和工程结构发生作用的研究，要较单独研究地质体更为复杂，要是不能全面的掌握地质体情况以及地质体结构信息，想确保工程项目设计的科学性是非常困难的。通常，在对工程岩体进行分类过程中，采用的方法较为粗犷，大部分是应用在工程设计阶段以及概算计算阶段，其无法代替力学分析以及力学计算，尤其是对于规模较大的复杂工程而言，对于工程岩体类别的划分是远不够的。

5 工程地质力学应用分析

5.1 工程地质力学应用于地下工程

工程地质力学在地下工程中的应用较为普遍，主要是针对地下工程之中地质体结构以及状态加以分析，对相关参数进行计算。同时，工程地质力学应用到实际的工程之中，我们通常会采取较为便捷的方式，对工程建设中的问题进行处理，能够有效指导地下工程的建设施工。另外，如果想进一步改善工程地质力学在地下工程之中的应用效果，能够采取下述方法：

（1）通过采用连续介质力学，针对地下工程之中地质体结构以及状态加以分析，确保获取更加全面的信息，重点分析与计算不均匀地质结构形式，可以显著提升工程地质力学在具体应用中的应变性能。

（2）在具体应用时，我们全面分析地质勘察工作中存在的影响因素，充分了解工程项目建设所在区域的地质形式，才能确保工程地质力学应有的作用得以发挥，同时也能为地下工程决策、设计以及建设等工作提供更加可靠的信息。

5.2 工程地质力学应用于地面工程

当工程力学应用在地面工程项目建设过程中，地质体初始情况拥有一定的相对性。所以，地面工程在应用工程地质力学时，基本上是针对一些斜坡或者地下水位等开展研究工作，并且也能够简明地分析地质变化形式和地质演变历程。所以，工程地质力学对于地面工程项目建设来说，同样较为重要。不过，由于地质体构造形式所拥有的初始状态，通常都会呈现出遭受到破坏以后的情况，这一特性对于工程地质力学的影响来说极为重要。在地面工程应用工程地质力学时，首先对地质体的性能、状态以及结构等各种参数进行测量，然后在通过计算机设备完成信息的储存与输送，如此便能够确保数据信息可以极为迅速地输送至各个人员手中，确保地面工程建设中拥有更为可靠的信息参考，进一步保障工程地质力学的实际应用效果得以提升。

5.3 工程地质力学应用于地质演化分析

通过工程地质力学相关技术与手段，能够全面计算与分析地质体结构演变行为，同时，还能够建立更加科学与精确的力学模型，如此便能够有效改善地质工程力学的应用效果，同时还能确保工程地质力学未来研究工作中拥有更加可靠的信息参考。不过，应用工程地质力学时，因为很多数据信息不能得以全面收集，使得工程地质力学的应用还不能取得理想化效果。所以，要求我们要更加努力，不断改善工程力学在实际工程建设中的应用效果，更加高效处理工程建设过程中存在的实际问题，进一步推动行业向前发展。

6 结语

工程地质力学主要是通过力学的手段，应用地质学理论，来探讨工程中存在的问题。由于地质体拥有较为复杂的性质，这也要求在开展工程力学研究的过程中，应当应用更为先进的力学方法，对地质体的力学类别加以研究，针对材料从连续性破坏转变为非连续性破坏过程加以分析。目前，在开展工程地质力学研究工作时，面临着极大的困难，唯有处理好核心的问题，才能够真正地处理工程项目建设过程中各种问题，才能确保工程设计更加合理，保障施工能够安全、顺利开展，并进一步地提升工程项目抵抗灾害的性能。要想达到上述设定的目标，应当对明确工程地质力学研究的内容以及采用的手段，在此，基于力学的观点阐述了一些浅显看法，希望能够为工程地质力学应用提供一定的帮助。

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