岩體力學的發展展望及發展方向

2021-03-04 01:01:44 字數 1960 閱讀 2586

張永偉學號:201020407

岩石力學是研究岩石和由它組成的地質體在外力作用下力學行為的一門應用固體力學學科。岩體力學是在岩石力學的基礎上發展起來的一門新興學科,是一門的年輕的學科,特別是在中國前景廣闊,「岩石力學的未來在中國」。

岩體力學作為岩土工程三大基礎學科(岩體力學、土力學、基礎工程學)之一,在工程設計和施工中,岩體力學問題往往具有決定性的作用,例如:英吉利海底隧道,日本青函海底隧道,美國赫爾姆斯水電站地下廠房,加拿大亞當貝克水電站地下壓力管道,巴西伊太普水電站,尼亞加拉水電站,以及我國葛洲壩水利工程等的新建,都提出了許多岩體力學方面的棘手問題,而這些問題對工程的進行具有決定意義。因此,岩體力學的發展直接關係到工程開發的深度和廣度。

一、岩體力學的發展

岩體力學是在岩石力學的基礎上發展起來的一門學科,一般認為它形成於20世紀50年代末,其主要標誌是2023年法國的j.talobre所著的《岩石力學》的出版,以及2023年國際岩石力學學會的成立。岩體力學的發展經歷了如下幾個階段:

(一)連續介質岩石力學階段。二次世界大戰之前至20世紀60年代為岩體力學的產生與早期發展階段。在此階段,人們僅簡單地將岩體看作一種連續介質材料,利用固體力學理論進行岩體的力學特性分析,將岩體力學等同於材料力學,處理實際問題主要靠經驗,往往效果較差。

(二)裂隙岩體力學階段。大約在20世紀60-70年代,國際上正式將裂隙岩體的力學性質研究作為岩體力學的乙個中心課題,並且提出了(碎裂)岩體力學概念,將岩體力學研究推向了乙個嶄新的階段,即裂隙岩體力學階段。(三)岩體結構力學階段。

20世紀60年代末,人們提出了「岩體結構」的概念,及至70年代中期「岩體結構」便在岩體力學研究中起指導作用,並且由此誕生了「岩體結構的力學效應」這一具有劃時代意義的科研命題。(四)地質工程岩體力學階段。隨著各種大型或特大型岩體工程的興建,例如超過300 m的高壩及跨海大橋或其他高架工程等,它們的規模、形狀、分布及組合等變化很大,往往引出不少岩體力學問題,而要解決這些問題又涉及到很多地質問題,有時可能關係到面積超過十平方公里、深達幾公里的地質體。

而今的岩體力學與地質研究工作密切相關,必須是多學科協同操作,方能有所作為。因此岩體力學的發展進入地質工程岩體力學階段。

二、岩體力學在地質災害防治中的應用

今年舟曲泥石流地質災害再次引起了人們對地質災害的重視。

岩體力學在地質災害防治中的應用,作為研究方向,開展崩塌、滑坡、泥石流和採空地面塌陷等地質災害方面的研究,是岩體力學重要的發展方向之一,對於保護人民群眾生命財產安全具有重要的意義。

地質災害監測與預警、地質災害危險性評估、地質災害防治等都需要岩體力學的知識和手段。

對於山東省而言由於地下採礦而產生的採空地面塌陷,近幾年頻發,而且有增大的趨勢,採空塌陷的**也有一定的難度,借鑑岩體力學的研究手段研究採空塌陷會有新的突破。

建立岩土力學、水滲流耦合模型是**地質災害很好的方法之一。

基於資訊與無線遙測技術的地質災害監測方法有待進一步推廣和驗證。

**地質災害的生態治理方法,工程治理不但要消除災害隱患,還要恢復生態,實現環境效益的最大化。

相信岩體力學在地質災害防治中會發揮越來越大的作用。作為礦業大省的山東省,岩體力學在礦山地質災害的應用前景將十分廣闊。

三、岩體力學的展望

當今,岩體工程中的各種課題如工程選址、設計、施工及運營等方面的許多問題亟待解決,岩體力學的發展與完善必須重視對眾多已建岩體工程例項的分析與歸納總結,加強現場判斷研究,並逐步建立便於推廣應用的切合實際的專家系統。,而對岩體力學性質做解除安裝研究工作則相對較少。許多任務程事例表明:

載入岩體力學的研究成果用於解除安裝過程,誤差很大,甚至導致工程事故。因此,解除安裝岩體力學又將是乙個充滿應用前景的研究方向。今後,岩體工程進一步發展,必然要求數值分析迅速發展。

但應指出,數值分析方法的發展,一方面要求計算技術的發展,另一方面要求大規模的實驗提供數值分析的發展基礎。加強學科滲透;促進理論更新,這是今後應用科學發展的乙個趨勢。

總之,隨著人們對岩體認識的不斷深入以及其它學科手段的進步,岩體力學將不斷完善;同時,也將推動人們的工程實踐的不斷深化。

張永偉二〇一〇年十一月七日星期日

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