工程地质力学及其应用中的若干问题

齐书林

摘要：在我国的工程建设中，工程地质力学的应用已经解决了很多方面的问题。但是，工程地质力学在应用过程中，对若干问题的处理并没有达到理想的效果，总体上的应用还有待提升。地质力学在实际工程建设中，不断提高对实际工程问題的解决能力，但还存在一些问题亟待解决。本文基于对工程地质力学及其应用中的常见问题进行了简要的探讨。

关键词：工程；地质力学；应用；问题

引言

工程力学专业既是基础学科，又是应用学科，它几乎与所有工科专业交叉，直接解决工科专业发展和工程实际中的力学难题。现在的工程力学专业，与时俱进，多增加了使用大型工程力学分析软件解决实际问题以及利用计算机辅助测试系统进行工程测试和分析的学习。进入21世纪，我国工程地质力学得到了快速的发展，并且一些相关行业在发展的过程中，对工程地质力学的应用也给予了高度的重视。在工程地质力学应用的过程中，所涉及到的内容非常之多，例如：地质考察、地质结构分析等工作形式。那么，在工程地质力学应用的过程中，就会出现很多的问题，进而影响工程地质力学应用的质量。

1、工程地质力学研究方法中存在的问题

1.1 判断地质体问题

有许多种类的工程地质力学的地下工程问题都与地质体有关。如地下隧道在施工项目中的交通问题，以及地下采空区的开采，这些都是岩石、水和硬度等特性，而地质体也影响着整个工程建设的投资和效果。在工程地质力学的地下工程的主要问题是由于卸载高地应力条件下地质体的破坏。而工程地质力学的地面工程，就是在地面上所进行的各种基础建设以及为满足工程需要而对自然边坡进行的改造。例如在公路和航道两侧的边坡，在这些地面工程建设的过程中，也都会引起滑坡和泥石流等自然灾害的发生。工程地质力学的地面工程所面临的问题大部分都是在重力和水力等自然力的作用下，所导致的地质体破坏。

工程建设前应勘测地质体，之前应对地质体稳定性进行判断，对于工程建设质量具有决定性作用。在实际建设中最重要的是应采取避让原则，将危险、不稳定地质体避开，使风险降低，但将地质体稳定性的判断还是依靠地质工程师经验，如基于刚体极限平衡条分法对滑面参数敏感性的边坡稳定性判断方法容易造成不安全性和风险，另外，在科研工作中计算有限元、悠闲差分等，确定分析研究方法可靠后，还需要很多大量工作。

1.2 设计依据及分析方法

判断地质体稳定性只是工程建设中的一部分工作，还应研究山体变形、工程结构等相关内容，由于工程建设地点在部分情况下不能选择或不符合避让原则，应研究地质变形，相对于工程结构变形而言，地质体可以存在较大的变形，研究工程结构与地质体之间的相互作用。为提高工程设计合理性及不断优化，应研究勘测地质体初始状态、地质结构及地应力场地分布等方面的内容。在地下工程中目前岩体分类技术较常用，但在分类技术方面还存在如分类技术合理性依据不够清晰等有待于深入探索的问题。

2、工程地质力学及其应用中的若干问题

我国工程地质力学中目前主要面临地下工程的地质力学和地面工程地质力学两类问题，在地下工程的地质力学问题方面，地下工程主要有交通与水电工程中的地下隧道、开采地下矿藏采空区等很多，与地质体特性具有比较密切的关系，岩石坚硬度、透水性等在地质体中对于工程建设造价及工程建设质量都具有一定影响，这类问题主要指在高地应力环境下地质体卸荷后产生变形与破坏。地面工程主要是地面进行航道、铁路公路边坡等大型基础建设，容易造成滑坡、泥石流等灾害，近年来很多灾害事件都是因边坡工程而产生，这类问题主要是指地质体在重力、水等自然力作用下受到的破坏。

由于工程地质力学所研究的对象主要是应用型，并且还需要对建设地点和地质条件的勘测和测量，同时还需要研究地质体的一系列问题，从而对工程中的一些问题进行解决。在工程地质力学中，所面临的共性问题主要包括以下几方面。

2.1本构关系

在实际生活中，最常见的就是连续介质力学，它的主要材料都是由离散颗粒所组成的，用来描述结果得失一个有限的方程。在工程实践中，它通过对简单的处理方法的应用，为力学解决了很多问题，同时也为力学领域做出了庞大的贡献。相对而言，工程地质力学在应用过程中，能够通过多种方法来表达，其得到的效果也是不同的。连续地质力学是工程地质力学的代表研究内容，其研究的内容和服务范围都比较大。简单来讲，连续地质力学主要是对应力与应变、应变率、速度梯度等方面联系的研究。无论是地质问题，还是力学问题，都能够简化成连续性的内容，以此来更好的开展研究。通过应用连续介质力学，与介质非连续性相互对比后，其差异非常鲜明。

2.2初始状态

在地质体的各种状态当中，初始状态并不是固定的，它是一种相对而言的状态。从客观的角度来分析，地质体初始状态，主要是以地质体演变的过程作为基础来开展的，这样一来就能够为问题的解决的实施，提供较多的帮助。在地质体的状态下，初始状态是相对的。地质体的初始状态是以地质体演化过程为基础的。例如，在边坡开挖中，边坡的初始状态是开挖状态。因此，研究和分析地质体和构造运动的演化是一个非常重要的过程。在实际地质工程中，可以认为地质体初始状态的应力、地质构造等特征对地质工程十分重要。就现阶段的工作而言，通过开展初始状态的调查，能够对地质体初始状态进行总结和分析，包括应力、地质结构、其他特性等等，这些对于地质工程而言，是非常重要的，以此能够实现经济效益和社会效益的提升。

2.3地质体的演化过程

利用工程地质力学，开展地质体的演化过程研究，能够了解目前所面对的自然灾害、演变形式、未来的发展方向等等。在地质体当中，存在较多类型的结构面，这些结构面，可以从不同的角度，对应力的作用产生较大的影响。在地质体中，有很多的结构面存在，并且这些结构面还从不同角度影响着应力的作用，因此只有正确合理的建立一个力学模型，才能将应力作用体现得更为准确。在对结构复杂的地质体进行研究时，人们发现地质体地破坏的过程是由局部向整体进行演化的。所以研究人员就对这一问题进行了大量的测量和研究，并设计了很多力学模型，但最终，由于知识的不够完善，导致了结果也不够理想化。为此，在地质体的演化过程研究中，技术人员需要正确合理的建立力学模型，这样才能更好的处理各种问题，同时将应力作用，表现的更加准确，减少隐患的出现。地质体的演化过程虽然缓慢，但却是在不断运行的，每天都在演化，在达到阶段的时候，就会形成具体的表现。需加强对局部的研究，才能够更好的了解地质体的演变方式和演变方向，以此来获得更多的参考资料，为我国的工程建设和社会建设、自然环境保护，提供较多的帮助。

结束语

综上所述，工程地质力学的发展，依赖于对地质、力学、工程研究的深入，由此创造的经济效益和社会效益，是非常理想的。工程地质力学及其应用问题只有从根本上进行解决，才能使地质工程建设水平整体提高，对于我国工程地质力学发展也具有一定的促进作用。在今后的工作中，我们应加强工程地质力学及其若干问题的研究广度和深度，从多方面创造较多的科研成果，并将成果付诸实际应用。

参考文献

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[2]刘振刚，郭坤.关于工程地质力学及其应用中的若干问题[J]，民营科技，2016.12

[3]肖飞，杨菲.工程地质力学及其应用中的问题[J]，科技创新导报，2017.2

（作者单位：辽宁省冶金地质四〇二队有限责任公司）