关于工程地质力学及其应用中的若干问题分析

关于工程地质力学及其应用中的若干问题分析

李朋泽

西安石油大学陕西西安710065

摘要：工程地质力学是研究工程用地质体变形破坏规律的科学。地质体具有非连续，非均匀，流体固体耦合和未知初始状态的特点，工程地质力学中的关键科学问题包括如何确定地质体的机械性质，从连续到不连续演化的地质体描述和分析过程，地质体现状。研究工程地质力学应以地质为基础，以工程力学为手段，对地质体几何力学性质检测等工程问题迫切需要解决，预测方法给出了地质稳定性分析方法和地质工程和地质灾害的设计依据。

关键词：工程地质学;地质体特征;岩体分类;

1简介

地质力学不仅是地质学的一个分支，也是力学分支，涵盖了与地质体演化，变形和破坏有关的大量内容。工程地质力学专注于与工程相关的地质力学研究。这里，“工程”是指工程规模为工程目的的问题;“地质”是指研究对象是地质体;“力学”代表主题的性质。作为科学，力学与工程科学相结合的交叉学科，工程地质力学是以机械手段为基础，解决与地质演化，变形与失效相关的相关工程与科学问题。

2工程地质力学的主要研究内容

根据工程地质力学的发展现状，认为目前的研究内容应包括以下几个方面。

2.1地质力学分类标准的建立，在此基础上，提出了建立地质调查地质分类标准力学的新方法，提出了岩体分类地质调查新方法对工程地质学十分重要，在国内外学习，提出了很多分类方法。岩石质量分类通常在勘探阶段工作，初步设计，项目预算，工程计算，项目投标的主要目的是，在这个阶段，地质数据可以很少，这决定了岩体的分类是广泛的，大概。目前岩体分类的分析可以归纳为以下两种方法：一种是根据岩体特征的分类方法，岩石质量的主要考虑因素，根据岩石力学本身的工程地质特征（如完整的岩石质量分级硬度度）。例如，国家标准“中国项目”（GB50218-94）的岩石质量分类标准，Q分类方法，被广泛应用于世界隧道工程采矿道路RMR分类方法，属于这种分类方法;另一种是工程分类方法的组合。围绕岩石稳定分类的基本限制，如国内铁路“铁路隧道围岩稳定分类”，“煤矿巷道围岩稳定分类体系”，这一分类并没有多少利用，考虑到岩石力学本身的工程地质特征，考虑到工程的类型和规模，如隧道跨度，高度，主联合组和隧道轴的角度，岩石工程干扰的重要性和重要性，隧道的使用寿命。比较两种分类方法，发现特征分类方法只给出了地质体的特点，不涉及具体工程，具有普遍意义。然而，根据岩体分类，工程专家制定了相应的设计规范，使工程设计和岩体分类（包括分类特征）紧密结合。直接或间接的岩体分类与工程设计之间的关系决定了岩体分类在地质工程中的重要作用。在某种意义上，岩体的分类决定了设计参数。现在，从工艺条件的力学分析和地质调查机械分析的角度来看，完成工程设计和优化是必要的：（1）必要的边界条件（地下空间尺度），初始应力场和位移场地质构造的几何特征;（2）地质体结构力学特征的本构关系，包括岩石和结构的机械特性;（3）强度标准：工程地质结构和强度标准;（4）应力分析：借助计算机技术，对工程结构和地质法进行交互;（5）检查设计强度的强度;结构优化：（6）重新分析工程结构变化，并比较不同结构差异。可以看出，需要通过机械方法优化的一些基本机械参数可以通过现有的岩体分类获得，但其中一些不能。工程设计原则可以直接或间接地通过岩体分类确定，所得到的定量结果不是通过确定性方法得到的，其中包含更多的经验要素。随着计算机技术的发展，人们可能需要分析实施不确定性，难以确定初始地应力地质体强度，也可以通过现场实验，现场监测和参数反演分析方法进行估算。如果岩石分类方法与特定项目类别不兼容，则需要直接分析机械参数，给出一种机械参数不确定性方法，采用统计测量或反演，并为力学，岩石工程设计提供依据质量分类目标非常明确。

2.2建立合理的机械模型，给出可靠的计算方法，描述不连续，不均匀，流体结构耦合和地质体初始状态未知的特征，因此需要合理的地质力学模型。传统的有限元法和离散元法基于连续介质和不连续介质力学模型，在定量描述地质体力学性质方面有其自身的优缺点。对于具体问题，可以提出一个简化的模型，并且可以在一定条件下进行机械分析，但是计算结果的可靠性总是受到质疑。要解决这个问题，我们需要做两个方面：一是计算方法应该有坚实的理论依据，基本可以体现材料的特点;二，计算方法更好的稳定性。

2.3提出关键测量参数并开发新的监测仪器。机械研究通常基于已知参数，通过理论或数值分析。对于地质力学，需要获取哪些参数，如何获得这些参数以及如何获得参数的可靠性需要通过力学来分析。对于不同的机械型号，相应的测量参数也会发生变化。例如：分析滑坡的稳定性，如果使用刚体极限平衡法只需要知道强度，表面材料形状，有时需要破坏位置;有限元法，除上述参数外，还需要弹性模量，泊松比，地质分层，滑动面位置;离散元素法还需要增加空间结构的分布和结构的机械参数;流体固体耦合的离散元素法需要流体粘度，供水位置和流量;反向分析变化需要测量一些变形，应力等物理参数。可以看出，随着机械分析方法的发展，地质力学参数需要相应的改变。

2.4实验验证和选择机械分析方法在不断改进机械模型的同时提出新的机械模型，地质力学研究应更加注重研究方法的重新验证和应用。中国地质灾害防治每年都有数千篇科学论文，本构关系，各种计算方法出现，但二十世纪五，六十年代，刚体极限平衡法仍然采用滑坡稳定性分析方法。这种方法有固有的缺陷，工程师有更多的经验知道哪些，而不是考虑更多的因素（有限元方法和离散元素方法的地质分析技术）。原因是：一是简单的刚体极限平衡法的参数，如上所述，只需要表面形状和强度参数，在一些有限的条件下有其合理性，并设计长期的建立关系的经验;另一方面，没有新的分析技术的考验。机械分析方法越准确，所需要的参数越多，方法的准确性和参数的可用性就是一对矛盾，而且互补，也需要相互促进。计算方法应尽可能利用所获得的机械参数。相反，为了使用准确的计算方法，应该开发调查技术以获得更多的机械参数。如果国家标准停留在简单的计算方法中，则不需要检测新的机械参数，工程地质力学的发展势必受到限制。

3结论

工程地质力学研究需要基于地质学，力学和工程学。提出了一种机械性能要求的新方法，对机械模型，机械仪表分类，地质研究和关键参数测量和材料描述的复杂地质研究的不断探索，对非连续体损伤的演变是一个前沿课题专题工程地质力学或纪律。工程地质力学研究面临机遇与挑战，只有解决重大科学问题才能从根本上解决提出的设计，地质工程施工问题，最终提高地质工程建设和地质灾害预防水平。要实现这一目标，首先要提出有关科学问题，研究内容和方法。作者主要从力学的角度提出自己的看法。知识和理解水平的结构，深度和广度都不够，希望专家和地球科学，力学与工程科学相关的问题进行讨论，以达到中国工程地质力学的目标更加明确。

参考文献

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