工程地質(zhì)學(xué)對工程建設(shè)的作用
時間:2022-03-20 03:42:04
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1我國工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展歷程
20世紀(jì)60年代,學(xué)科進(jìn)入獨(dú)立發(fā)展階段,各建設(shè)部門制定自己的勘察規(guī)范,以山區(qū)工程建設(shè)為主,對工程地質(zhì)提出更高的要求,巖土測試技術(shù)提高,定量評價(jià)有所發(fā)展。到了以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心和改革開放的年代,各方面的建設(shè)蓬勃發(fā)展,工程地質(zhì)在已往在基礎(chǔ)上取得了重大發(fā)展??辈熨|(zhì)量提高,新的勘察規(guī)范制定,向著工程領(lǐng)域拓展,承擔(dān)勘測、工程處理的系統(tǒng)工作。新型、巨型工程向工程地質(zhì)勘察提出了新的要求??茖W(xué)研究工作取得豐碩成果,創(chuàng)立了自己的新的理論,引入有關(guān)科學(xué)的新理論、新方法。
2工程地質(zhì)勘察對工程建設(shè)的重要性
工程地質(zhì)的任務(wù)就在于為工程建筑進(jìn)行工程地質(zhì)勘察,為建筑的位址選擇和設(shè)計(jì)、施工提供地質(zhì)依據(jù)。國家規(guī)定的基建程序是:任何工程建設(shè)不進(jìn)行勘察工作就不準(zhǔn)設(shè)計(jì),沒有設(shè)計(jì)不準(zhǔn)施工。這就賦予了工程地質(zhì)重大而光榮的職責(zé),避免了不顧地質(zhì)條件是否適宜而盲目興建工程給國家造成的損失。建筑設(shè)計(jì)分為可行性研究、初步設(shè)計(jì)、技(術(shù))施(工)設(shè)計(jì)等階段,工程地質(zhì)勘察也隨之分階段進(jìn)行,對工程地質(zhì)條件的了解愈來愈深入,這是完全符合認(rèn)識規(guī)律的。建筑位址的選擇具有戰(zhàn)略意義,起著充分利用有利的地質(zhì)條件、避開不利條件的作用。位址選得好,不但能保證工程的安全,而且工程處理也較簡單,經(jīng)濟(jì)上合理。位址的地質(zhì)選擇只是一個方面,還要看政治、經(jīng)濟(jì)等方面的因素,最后綜合考慮選定。工程地質(zhì)學(xué)為工程建設(shè)服務(wù),是通過工程地質(zhì)勘查來實(shí)現(xiàn)的,通過勘察和分析研究,闡明建筑地區(qū)的丁程地質(zhì)條件,指出并解決所存在的工程地質(zhì)間題,為建筑物的設(shè)、施工以至使用提供所需的地質(zhì)資料。它的主要任務(wù)是:(1)闡明建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件,并指出對建筑物有利的和不利的岡京;(2)論證建筑物所存在的工程地質(zhì)問題,進(jìn)行定性和定計(jì)的評價(jià),作出確切的結(jié)論;(3)選擇地質(zhì)條件優(yōu)良的建筑場址,并根據(jù)場址的地質(zhì)條件合職配段各個注筑物;(4)根據(jù)建筑場址的具體地質(zhì)條件,提出有關(guān)建筑物類型、規(guī)模、糾構(gòu)和施工力法的合理建議,以及保證建筑物正常使用所應(yīng)注意的地質(zhì)要求;(5)研究工程建筑物興建后對地質(zhì)環(huán)境的影響,預(yù)測義發(fā)展演化趨勢,并提山對地質(zhì)環(huán)境合理利用和保護(hù)的建議;(6)為擬定改善和防治不良地頂作用的措施方案提供地質(zhì)依據(jù)。工程建筑的類型很多,如工業(yè)民用建筑物、鐵路、公路、水運(yùn)建筑、水利水電建筑、礦山建筑、海港工程和近海石油開采以及國防工程等。每一類型建筑又有一系列建筑物群體組成,如高樓大廈、工業(yè)廠房、道路、橋梁、隧道、地鐵、運(yùn)河、海港、堤壩、電站、礦井、巷道、油庫、飛機(jī)場等。這些建筑物有些位于地面上,有的埋于地下,都脫離不開地殼,無不與地質(zhì)環(huán)境息息相關(guān)。他們的形式不同、規(guī)模各異,對地質(zhì)環(huán)境的適應(yīng)性以及對地質(zhì)環(huán)境的相互作用也越來越強(qiáng)烈,越來越復(fù)雜。我國的各類工程、鐵路公路、水利水電、城鄉(xiāng)建設(shè)、工業(yè)、國防、礦山、港口等建筑,尤其是大型建筑,都是先做了反復(fù)的工程地質(zhì)勘察工作才進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工、修建完成的,因而基本上沒有因?yàn)榈刭|(zhì)問題而失敗。
3我國工程地質(zhì)學(xué)理論體系的形成
工程地質(zhì)問題和環(huán)境地質(zhì)問題是可以預(yù)測的,只要查清工程地質(zhì)條件,又有了規(guī)劃設(shè)計(jì)部門所提供的有關(guān)工程建筑的類型和規(guī)模,尤其是建筑物作用力的大小和性質(zhì),就可以建立二者相互作用的物理模型,進(jìn)而建立計(jì)算模型,做出問題的定性分析和定量分析,對建筑場地給予工程地質(zhì)評價(jià),指出問題的嚴(yán)重,哪些地質(zhì)因素不利,不能滿足工程建筑的要求。應(yīng)當(dāng)采取何種措施予以補(bǔ)救,是減小建筑物的規(guī)模以適應(yīng)地質(zhì)條件,還是采取工程處理措施,改善條件,以滿足建筑物的要求、消除不良影響。這要從技術(shù)條件上和經(jīng)濟(jì)合理性上進(jìn)行比較才能確定。由上述可知,工程地質(zhì)學(xué)研究的目標(biāo)在于協(xié)調(diào)工程建筑與工程地質(zhì)條件之間的矛盾關(guān)系,既保證工程建筑造福人類,又避免它對環(huán)境造成不良影響。
4工程地質(zhì)的科研成就
4.1巖體工程地質(zhì)力學(xué)的建立與巖體力學(xué)研究
與土力學(xué)相比,巖體力學(xué)直到20世紀(jì)60年代還是知之甚少。在治淮工程、武漢和南京長江大橋以及三峽工程等一系列工程地質(zhì)勘察中發(fā)現(xiàn)巖體中的裂隙發(fā)育情況不同對巖體的力學(xué)性質(zhì)與行為影響很大,而巖體的變形破壞實(shí)際上是受其中的軟弱結(jié)構(gòu)面的控制,包括層面、斷層面、裂隙、片理、劈理等,也稱不連續(xù)面,使巖體成為非均質(zhì)、各向異性的不聯(lián)系介質(zhì)。結(jié)構(gòu)面之間的巖石體稱為結(jié)構(gòu)體??傮w上來說巖體就是由結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體組合而成的。結(jié)構(gòu)面按其延續(xù)的長短可以分級,但其形成則受巖石成因和后期地質(zhì)構(gòu)造變動的控制,因而其分布規(guī)律和形狀、寬度等可以通過地質(zhì)力學(xué)加以分析。這樣他們就把地質(zhì)力學(xué)與巖石力學(xué)結(jié)合起來對巖體結(jié)構(gòu)加以分析,創(chuàng)立了一門新的分支學(xué)科:巖體工程地質(zhì)力學(xué)。把巖體結(jié)構(gòu)分為塊狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、層狀碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)等類型。不同結(jié)構(gòu)類型的巖體其力學(xué)性質(zhì)和變形破壞規(guī)律也不同。我國在軟弱、破碎巖體的研究方面也取得較大進(jìn)展,例如斷層巖的分類及其物理力學(xué)特性和穩(wěn)定性評價(jià)的研究;泥化夾層的物質(zhì)與結(jié)構(gòu)特征及其力學(xué)性質(zhì)的研究;膨脹巖的膨脹機(jī)理和處理措施的研究等。
4.2環(huán)境工程地質(zhì)與地質(zhì)災(zāi)害研究
20世紀(jì)80年代以來,環(huán)境問題日益嚴(yán)重。為了合理利用和保護(hù)地質(zhì)環(huán)境,我國開展了環(huán)境工程地質(zhì)的研究。幾十年來在一些重點(diǎn)地區(qū)和大型工程地區(qū)做了不少研究工作,以工程建筑所引起的閃生地質(zhì)環(huán)境研究為主,包括對人類生存和生產(chǎn)造成損失和威脅的各種地質(zhì)災(zāi)害,諸如地面沉降、地面塌陷、地裂縫、滑坡、崩塌、泥石流、水庫誘發(fā)地震、沙漠化、水土流失等。
5總結(jié)
20世紀(jì)50年代以來,中國工程地質(zhì)學(xué)從建國初期的一片空白,發(fā)展到今天成為一門內(nèi)容豐富、理論體系嚴(yán)謹(jǐn)、具有中國特色的綜合性學(xué)科,發(fā)展之迅速是驚人的。當(dāng)前我國改革開放形勢大好,新世紀(jì)的到來,經(jīng)濟(jì)建設(shè)任務(wù)更為艱巨,新型城鎮(zhèn)、新型鐵路、高速公路的建設(shè)、黃河的治理、西南水電資源的開發(fā)、南水北調(diào)工程、海峽通道等等,為工程地質(zhì)學(xué)研究開拓了美好前景。讓我們加倍努力,把我國工程地質(zhì)學(xué)推向世界高峰。
本文作者:王吉祥工作單位:山東黃金集團(tuán)