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建筑工程概述之巖土力學

2008-08-10 11:43    【  【打印】【我要糾錯】

  巖體力學是工程力學與工程地質學相互滲透的邊緣學科。主要研究一定地質環(huán)境中的巖石和巖體的強度、變形破壞、破碎等規(guī)律,合理利用巖體,避免不利因素,并制定巖體改造方案和技術措施。

  巖體力學是一門十分年輕的學科。第二次世界大戰(zhàn)以后,土木工程建設規(guī)模不斷擴大,高壩,深埋長隧道、大跨度高邊墻地下建筑相繼出現(xiàn),對巖體力學理論和技術的需求日益迫切,巖體力學工作逐步發(fā)展起來。

  1951年,在奧地利的薩爾茨堡組織了第一個地區(qū)性巖石力學協(xié)會。1962年,在該協(xié)會倡議下成立了國際巖石力學學會,并于1966~1983年間召開了五次國際巖石力學討論會,對巖體力學發(fā)展起了推動作用。

  中國在1949年以后,在水利水電建設過程中形成自己的巖體力學勘測試驗隊伍,成立了中國科學院巖體土力學研究所、長江水利水電科學院巖基研究室等研究機構,促進了中國巖體力學的發(fā)展。

  二十世紀70年代以來,在一些高等院校中建立了巖體力學教研室,開設了巖體力學課;在一些工程勘察設計院中建立了巖體力學試驗研究隊伍。開始了對高壩壩基,大跨度高邊墻地下洞室圍巖穩(wěn)定性,及高達300米以上的巖質邊坡穩(wěn)定性問題,以及對巖石流變、巖石斷裂及巖體結構力學效應等理論開展了研究。

  巖體力學的發(fā)展可分為兩個階段:連續(xù)介質力學階段。把巖體視為一種完整的連續(xù)介質材料,將連續(xù)介質力學的理論和方法,特別是把土力學理論移植過來,用于解決在工程建設中遇到的巖體力學問題。這是巖體力學發(fā)展的早期階段;

  碎裂巖體力學階段。在20世紀50年代末和60年代初,國際上發(fā)生了幾次大型水壩工程事故。在對這些重大事故研究過程中,逐漸注意到巖體并不是完整一塊,而是由節(jié)理、斷裂等切割成的碎裂巖體。在巖體力學研究中重視了節(jié)理、斷裂面等力學作用,提出了不連續(xù)性、不均勻性、各向異性是巖體的重要特征;注意到尺寸效應等現(xiàn)象。在力學分析上出現(xiàn)了塊體分析的理論和方法。

  當前,連續(xù)介質力學理論仍具有支配作用。同時,正在注意研究碎裂介質巖體力學分析理論和方法;研究結構力學的理論和方法在巖體力學研究中的應用;研究運用巖體變形觀測反分析與巖體改造措施相結合的實用巖體力學問題,不斷地深入認識巖體,修改設計,補充巖體改造措施,使巖體工程設計逐步完善,并有了一套應用巖體力學的理論和方法。

  巖體力學主要研究巖體上各種工程地基的變形、破壞;巖體邊坡的變形、破壞;地下工程的圍巖變形、破壞、開挖和支護;巖體改造方案及技術。必須研究的基本問題有:巖體結構,特別是結構面的地質規(guī)律;巖體中應力,包括地應力及工程建設引起的二次應力;巖體變形規(guī)律;巖體破壞機制及強度理論;巖體水力學理論。

  巖體力學的基本理論主要有巖體地質研究 、巖體力學試驗和實驗、巖體的力學分析和;巖體改造方案及技術措施研究。這四部分研究工作與巖體工程研究的階段相對應,逐步地開展和應用。

  巖體力學的應用主要是與巖體工程階段結合分為三類:巖體力學特性普查 、專門巖體力學問題研究和巖體變形觀測監(jiān)測及反分析。

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