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首頁 > 科學論文 > > 地質體力學特性探測的一般方法
地質體力學特性探測的一般方法
>2023-09-21 09:00:00



1地質體的力學特性


(1)地質體產生于一定的地質環境,地質體是由地質環境中按照某些結構排列的巖石、水等構成的,其具備非均勻性、非連續性的地理特征,無論是初始狀態特性,還是流-固耦合特性都充分體現了地質體的獨特性,區別于傳統力學的研究對象。

地質力學界對地質體特性的研究并沒形成一個統一的描述方法,其中依舊存在很多的問題需要深入研究,這需要做好相關的室內試驗,進行精細性的分析,獲得豐富多樣的本構關系,掌握地質力學的特殊規律。地質體是一個比較復雜的系統,僅僅通過局部的巖石試樣,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體本身,否則其會喪失處于母體中的作用。在某些狀況下,獲取試樣,會導致其內在特性的改變。為了更為深入地研究地質體的整體特征,需要深入了解地質體的局部特性,在此基礎上,進行地質體整體特性的描述及探測,從而滿足實際工作的要求。

(2)地質體的特性與地質構造運動、地質環境密切相關,從而影響到地質體的一系列的力學行為。通過對力學分析方法的應用,不能取得定量化的結果,為了獲得地質體的初始狀態,需要應用工程地質力學的應用方法,從而解決實際工程問題,地質體的特性具備多樣性,比如非線性特性、非彈性,這些特性與巖體結構面的特性密切相關,溫度效應、時間效應是固體材料的常見特性,地質體的特征與溫度、天氣等密切相關,其中外界因素的變化,導致其出現更為復雜的力學過程。

2工程地質力學所面臨的常見問題

(1)地質工程主要分為兩類問題,地下工程問題,比如水電工程的地下隧道、地下核肥料、地下礦藏等區域的采空區,地質體的活動斷層狀況、軟巖狀況、透水狀況等,對于工程的穩定運作產生一系列的影響,與工程建設、工程造價密切有關,這類問題主要涉及到高地應力前提下的地質體的變化狀況。第二類問題是地面工程,涉及到一系列的基礎工程建設,鐵路公路邊坡、礦石開采,主要引發的問題為滑坡、泥石流等,我國的邊坡工程規模日益龐大,其也引發了一系列的自然災害,存在的主要力學問題是水、地震等作用下的破壞狀況。

一項合格的工程建設必然要經歷選址、勘察、設計等幾個模塊,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,其工作的側重點也不一樣。地質工程是一個整體性的工程,其內部各個階段間互有聯系,密切相關,為了解決實際工作需要,工程地質力學的應用要因地制宜,靈活應用,切實解決地質工程中的問題。

(2)在地質工作中,避讓是非常重要的原則,避開危險區域,是地質工程工作的重點。為了達到這一目的,必須首先明確哪些區域存在著危險狀況,獲得相關的地質資料后,再針對山體的穩定性進行判定,這種可靠性關系的判斷與地質工程的順利開展密切相關。建筑工程的順利開展,需要建立在良好的地質條件基礎上,如果將良好的地質條件誤判為不穩定,將會造成地質工程工作資源的巨大浪費。

在地質工程實踐中,有些地質問題依賴于工程師的工作經驗,比如利用邊坡穩定判斷方法進行滑面參數的分析,這些參數的確定依賴于豐富的工作經驗,在這個過程中,有些工作步驟需要利用有限元進行計算,這些可靠的地質工程分析方法都離不開大量的工程實踐工作。

3地質體力學特性探測的一般方法

(1)在地質工作中,選址是一門重要的工作,在選址過程中,地質人員需要依據地質條件、環境等,進行工程建設可行性的判斷,這需要進行工程建設地點、線路等的綜合性分析,需要做好一系列的地質勘察工作,進行地質條件的深入了解,從而判斷出工程建設狀況。通過各種工程手段獲得工作資料將作為下續工作的依據,一般來說,勘察過程中獲得越多的資料,其工程設計的可靠性也就越大。在實際工作中,地質勘察的手段諸多,受到實際工程狀況的影響,地質資料的獲取比較困難,工程設計往往要進行多次設計。

為了實現地質工程造價的優化,必須最大程度地降低工程成本,而又獲得最大的工程效益,在最優成本的前提下,獲得豐富的地質材料。地質力學研究不僅僅需要獲得給定條件的結果,也要最大程度創造地質工作的良好條件,這通常需要進行表面位移監測、波動等方法的應用,進行地質體力學特性的探測。這些方法具備良好的工程合理性。

上述方法運用得當,可以進行某工作區域某點特征的獲取,而又不破壞地質體的原本形態,它的探測成本也是比較低的,目前來說,我國的地質勘察體系并不健全,缺乏豐富的理論體系支撐,計算機應用技術體系尚不健全。

(2)相比于工程結構,地質體的可容許變形更大,工程結構與地質體之間的相互作用比較復雜,遠甚于單純結構的變形分析,在這個過程中,為了給出合理性的工程設計,必須進行地質體初始狀態、地應力場狀況的深入分析,從而給出恰當的工程設計方法,進行工程涉及到優化。在地下工程工作中,巖體分類技術是常見的工程設計方法。

目前來說,我國的巖體分類技術理論體系尚不健全,通過對這種巖體分類問題的論證,能夠滿足我國復雜環境區域工作的要求,進行復雜性地質工程可行性的判斷。工程巖體分類是比較籠統的,它主要適應于工程的初步設計階段、工程預算階段、招投標階段,這種方法與一般工程的力學計算方法存在較大差異性,有些精密、復雜、大型的地質工程,需要精細化的巖體分類技術方法,這需要具體問題具體分析,提出適宜的工程方案,滿足實際地質工作的需要。

(3)在地質工程工作中,力學、地學是密不可分的,這兩者的結合都是為了創造更大的工程建設效益,這與力學基本理論體系的發展密切相關,需要滿足工程建設工作的需求。通過對力學研究工程的應用,模擬復雜性的地質結構狀況,通過科學性的建模,滿足復雜的工程需要,這也需要工作人員的綜合性判斷,實現工作經驗與計算機數值計算結果的結合,確保力學及地質學的相互滲透、相互結合,從而進一步解決工程常見問題。

(4)在實際工作中,地質工程師憑借豐富的工作經驗,能夠進行某地區地層的直接判斷,從而有利于地質調查工作的開展,進一步節省工程成本,如果不能確保地質判斷的準確性,將會導致工程實踐的失敗,也不能獲得正確的力學分析結果。為了滿足實際地質調查工作的要求,需要進行力學分析手段的補充,進行地質體力學參數的獲取。

通過對力學手段定量化的分析,可以實現地質體的準確判斷,再通過一系列的力學理論方法,做好工程的定量分析工作,為工程設計提供豐富的信息依據。這就需要進行地質環境定量化的分析,進行地層的辨認、定性地分析,進行地層幾何特性的分析,這都離不開地質勘查工作的開展,需要做好相關的現場監測工作。

4結束語

工程地質力學與地質工程密切相關,其實現了工程學科、力學、地學的結合,地學是地質工程的基礎,力學是重要的工作研究手段,以此為標準,實現工程工作的高效化,通過對不同學科的結合、研究、分析,實現工程地質力學的長遠發展,解決實際工作問題,滿足工程的實際需要。

參考文獻

[1]何滿潮,王炯,孫曉明,等。負泊松比效應錨索的力學特性及其在沖擊地壓防治中的應用研究[J].煤炭學報,2014(2)。
[2]陳安敏,顧金才,沈俊,等。地質力學模型試驗技術應用研究[J].巖石力學與工程學報,2004(22)。
[3]楊智春,鄧慶田。負泊松比材料與結構的力學性能研究及應用[J].力學進展,2011(3)。

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