地质力学范文10篇

地质力学范文篇1

关键词：悬索桥隧道式锚碇施工图设计阶段岩体工程地质力学研究建议

1前言

坝陵河大桥离拟建贵州省镇宁至胜境关高速公路起点约21km，地处黔中山原地带。高速公路在关岭县东北跨越坝陵河峡谷，峡谷两岸地势陡峭，地形变化急剧，高差起伏大，河谷深切达400～600m。桥址区属构造剥蚀、溶蚀中低山河谷地貌。岩石建造类型以碳酸盐岩与陆源碎屑岩互层，以碳酸盐岩构成峡谷谷坡，以碎屑岩互层构成谷底及缓坡为基本特征。坝陵河流向与区域地质构造线方向(NW)基本一致。河谷西岸地形较陡，地形坡度40～70°，近河谷一带为陡崖。桥位区西岸（关岭岸）锚碇地段处于斜坡中部，出露的岩层有三叠系中统竹杆坡组第一段（T2z1）中厚层状泥晶灰岩和杨柳井组（T2y）中厚层状白云岩[1,2]。弱风化岩体直接出露于地表，微新岩体埋深30～50m。

坝陵河悬索桥主跨1068m，桥面总宽度24.5m，东岸锚碇采用重力式锚，西岸锚碇采用隧道式锚。西岸隧道式锚碇在技术设计中全长74.7m，最大埋深78m，主要由散索鞍支墩、锚室（34.7m）和锚塞体（40m）三部分组成，两锚体相距18～6.36m。锚塞体和锚室为一倾斜、变截面结构，上缘为圆形，下缘为矩形，纵向呈楔形棱台，矩形截面尺寸为10m×5.8m～21m×14.5m。西岸每根主缆缆力（P）约为270MN，水平夹角约26°。锚体中设预应力锚固系统，主缆索股通过索股锚固连接器与锚体中的预应力锚固系统连接。

悬索桥锚碇在承受来自主缆的竖向反力的同时，主要还承受主缆的水平拉力，是悬索桥的关键承载结构之一，其总体稳定性和受力状态直接影响到大桥的安全和长期使用的可靠性。坝陵河悬索桥是镇宁－胜境关高速公路的重要节点，针对该大桥施工图设计阶段，本文提出坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇及其边坡的工程地质力学研究建议。鉴于锚碇型式受到地形、地质条件的限制，国内外采用隧道式锚碇的大跨悬索桥为数较少[3－7]，见诸文献报道的更少，本研究建议有不适当之处，请专家批评指正。

2岩体工程地质力学研究建议

2.1锚碇围岩工程地质条件研究

西岸隧道式锚碇坐落于边坡浅表弱风化～微新岩体中，弱风化～微新岩体的工程地质条件关系到锚碇隧洞的成洞条件及锚碇体系在主缆拉力荷载作用下的整体稳定状态。

边坡浅表部中存在卸荷岩体。岩体卸荷带是伴随河谷下切过程或边坡开挖过程中，由于应力释放，岩体向临空面方向发生卸荷回弹变形，能量的释放导致斜坡浅表一定范围岩体内应力的调整，浅表部位应力降低，而坡体更深部位产生更大程度的应力集中。由于表部应力降低导致岩体回弹膨胀、结构松弛，破坏岩体的完整性，并在集中应力和残余应力作用下产生卸荷裂隙。岩体应力的降低最直观的表现是导致岩体松弛和原有的裂隙发生各种变化，形成新环境下的裂隙网络。这些裂隙一部分是迁就原有构造裂隙引张扩大经改造形成[8]，有一些是微裂隙扩展后的显式裂隙，也有在新的应力环境和外动力环境下形成的裂隙。在岩体卸荷、应力降低的过程中，随着新的裂隙系统的形成，也为外动力或风化营力提供了通道，加速岩体的风化和应力的进一步降低。风化岩体裂隙的增多，是岩体卸荷和风化共同造就的。

西岸锚碇边坡岩体在浅部节理裂隙发育，岩体透水性较好，渗透系数高；随着深度的增加，透水性逐渐减弱。深部的岩溶发育情况有待研究。

据初步设计阶段工程勘察资料，西岸锚碇边坡出露的灰岩和白云岩的产状为：倾向50～80°，倾角48～87°。主要发育三组优势节理：①155°∠57°；②220°∠34°；③333°∠46°。在岩层层面、不利结构面组合切割和深部岩溶发育情况下，在主缆巨大拉力下，不能够排除存在深部拉裂滑移面威胁西岸锚碇边坡整体稳定性的可能性。

锚碇围岩工程地质条件研究内容包括：

（1）研究从边坡表部至深部岩体中裂隙的分布密度及张开度变化，揭示岩体的卸荷程度，为锚碇施工期和运行期边坡岩体质量评价以及岩体质量变化趋势提供可靠基础资料；

（2）在岩层层面和不利结构面组合切割下，由于锚碇工程荷载，研究岩体中形成的潜在不稳定块体的安全度以及西岸锚碇边坡的整体稳定性；

（3）采用地球物理勘探方法，研究边坡深部溶蚀裂隙与溶蚀洞穴的分布规律及其发育特征。

2.2锚碇围岩工程力学特性研究

主悬索的巨大拉力通过索股、锚杆传人隧道中填充的（预应力）混凝土，再通过（锚塞体）混凝土与隧道岩体的摩阻力和粘结力传递给周围的岩体。隧道式锚碇在巨大主缆拉力荷载作用下，不仅要维持自身的抗拔稳定，同时还要将自身承受的主缆拉力传递到锚碇围岩中，以充分利用围岩的承载能力，使锚碇和围岩共同作用形成一个整体的承载体系。

锚碇围岩工程力学特性研究包括三个方面：

（1）锚塞体与岩体之间的抗剪摩擦力学性能[9，10]和粘结特性试验研究；

（2）锚碇下部及两锚体之间的岩体处于复杂的拉剪应力状态，研究锚碇围岩在拉剪应力下的变形及强度特性，尤其是弱风化～微新围岩在拉剪复杂应力下的变形、强度及疲劳试验研究，模拟其破坏现象和破坏过程，从而掌握其破坏机制；

（3）岩体在中度～轻度工程爆破开挖扰动下的力学性能研究。

锚碇围岩工程力学试验目的是确定锚碇边坡岩体力学参数建议值，供设计和三维数值仿真采用。建议在设计锚碇区域附近开挖一试验斜硐，采取岩样，并在硐壁打适量钻孔，进行室内岩石力学试验和原位岩石力学性质及配套的各项试验研究工作。主要包括室内岩石力学三轴剪切试验、节理（裂隙）测量、岩体变形特性（静载）试验、岩体抗剪（抗剪断）试验、岩体抗拉试验、混凝土与基岩胶结面抗剪和摩擦等试验和硐室声波普测、硐室地球物理勘探、含水量测试、钻孔声波测试、钻孔压水试验等试验研究工作。锚碇系统的摩阻力由基岩与锚碇系统接触面的正应力与摩擦系数来决定，摩擦系数一般由相似原理进行模型试验或现场测试得到。硐室地球物理勘探是查明锚碇围岩（主要是锚碇下部及两锚体之间的岩体）中的岩溶发育情况。

试验资料的整理应通过对现场和室内大量试验数据的综合分析，结合现行有关行业规范（规程）和工程经验的类比，提出西岸隧道式锚碇边坡区域岩体力学参数建议值，供设计采用。

2.3锚碇围岩渗透及抗溶蚀特性研究

坝陵河悬索桥西岸锚碇围岩为弱风化～微新的灰岩和白云岩，属于易溶蚀化岩体。锚碇边坡地段地下水主要为（节理）裂隙水、岩溶裂隙水和岩溶孔（洞）穴水。西岸隧道式锚碇锚体混凝土浇筑后，在边坡岩体中形成不透水体（阻渗体），从而改变锚碇边坡的地下水渗流场。可以预见，地下水将从锚塞体混凝土边缘绕渗，因此锚塞体与围岩的交界部位岩体更易遭到溶蚀，削弱锚塞体混凝土与围岩之间的摩阻力和粘结力。锚碇围岩渗透特性的研究应着重锚塞体与围岩的交界部位岩体的渗透性能与抵抗溶蚀的能力的试验研究。

为防治锚塞体与围岩交界部位岩体的溶蚀危害采取的工程措施，主要是加强锚碇边坡坡面的排水工程。

2.4锚碇及其围岩相互作用三维数值模拟研究

由于悬索桥安全是依靠锚碇固定桥的体系，锚碇发生移动将严重影响桥梁体系，甚至导致桥体破坏，因此研究西岸隧道式锚碇的锚块及其围岩在主动拉力作用下的稳定性、瞬时变位与长期变位是相当重要的。应建立真实反映隧道式锚碇锚体和围岩二者相互作用、考虑施工过程非线性、地质结构面影响等的三维数值仿真模型，对锚碇稳定性及变位进行预测[11]。

2.5锚碇隧道钻爆开挖及支护的施工技术试验

根据西岸隧道式锚碇为倾斜、变截面的工程特点，需研究锚碇隧道的钻爆开挖以及支护的施工技术[12－14]。在隧道式锚碇施工过程中，自始至终都要注意严格控制围岩的完整性，尽量避免对围岩产生过大的扰动。为保证主缆等硐内钢结构的使用寿命，锚碇的防水按GB50108－2001二级标准进行控制，要求较高。施工开挖后应对围岩中的塑性变形带进行挤密压浆处理，以使锚塞体混凝土与围岩紧密结合。

2.6锚碇锚固系统试验

试验目的是验证用于坝陵河大桥锚碇锚固系统的各产品力学性能是否满足设计要求。试验内容包括锚拉杆组件静载试验、疲劳试验及锚具组装件静载试验和疲劳试验[15]等。

2.7大体积混凝土浇筑防裂的施工技术研究

坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇锚塞体混凝土浇筑量约2×12143.322m3。锚碇结构混凝土浇筑量大，强度高，对施工工艺及养护维修提出了更高的要求；而大体积混凝土浇注施工由于受多种因素影响，若措施不当，很容易出现裂缝，影响到锚塞体混凝土的整体性强度以及钢筋的耐久性和实用性。西岸隧道式锚碇锚塞体大体积混凝土浇筑防裂技术从混凝土原材料选取和配合比的选择、降低原材料温度和控制混凝土拌和物温度、合理选择浇筑工艺和保证整体质量、有效控制混凝土内外温差到对混凝土温度进行监控及时掌握混凝土温度变化动态等一系列技术措施[16－22]，都可借鉴汕头海湾悬索桥、宜昌长江公路大桥和重庆鹅公岩大桥的做法。

地质力学范文篇2

1工程简介

溪洛渡水电站位于四川和云南视壤的金沙江峡谷中[13]。电站总装机容量12600MW，共计18台700MW的水轮发电机组。该工程地质条件复杂，地下洞室群布置复杂、纵横交错，尤其是左岸地下厂房轴线与最大主应力呈较大角度相交，对厂房洞室稳定不利，而且厂房又位于高地震烈度区(高达Ⅷ度)，如此超大规模的地下洞室群在施工期和运行过程长期安全稳定问题，都是前所未遇的。电站厂房采用全地下式，分左、右岸地下厂房，各布置9台机组。左岸地下厂房布置在大坝上游山体内，总装机容量为6300MW.厂房轴线为N24°W，三大洞室平行。

图1左岸地下厂房洞室群布置方案

主厂房尺寸为318.03m×31.9/28.40m×75.10m(长×宽×高)，厂房总长度426.0m.主变室长325.52m，宽19.8m，高26.5m.尾水调压室长300.0m，宽26.5/25.0m，高95m，中间设两条岩柱隔墙，厚18.0m。如图1所示。

左岸厂房顶拱围岩由P2β4、P2β5、P2β6层玄武岩组成。岩体新鲜较完整，无大的断层切割，层间错动带一般不发育。层内错动带以P2β6下部及P2β4、P2β5层内相对较发育，错动带一般宽5～10cm，挤压紧密，为岩块岩屑型。裂隙以陡裂和缓裂为主，中倾角裂隙一般不发育。

2模型相似条件设计

经过与设计单位协商，确定模型的几何比尺为1/100，材料容重比尺为1.之所以这样确定，主要是考虑到开挖模拟的可操作性，以及相似物理量之间换算关系的简化。根据试验相似理论和上述几何比尺，进行了如下的模型相似条件设计：用下标p代表原型，下标m代表模型，K代表相似比尺，L为长度，u为位称，E为弹性模量，G为剪切模量，γ为容重，σ为应力，σo为初始地应力，ε为应变，ν为泊松比，φ为摩擦角，C为粘聚力，Rc为抗压强度，Rt为抗拉强度。如设实际岩体的容重为γp，模型材料的容重为γm，则容重相似比尺为：

与应力有相同量纲的物理量均有与应力相同的相似比尺，即材料弹性模量、剪切模量、抗压强度、抗拉强度、粘聚力，初始地应力和面力荷载的相似比尺均为100.

3试验要点及关键技术

本试验研究对象为左岸地下厂房洞室群，包括主厂房、主变室、尾水调压室、母线道和尾水管。

3.1模拟范围地下厂房顺水流方向的上下游各取三大洞室最大开挖跨度的1～1.5倍长度，实际各约为1.27倍，总长度为620m；沿高程方向的下方取到洞室高度的1～1.5倍，实际取为1.45倍～1.85倍，达到海拔200m；上方取到地面，实际模型作到海拔670m，其上部作为荷载加在模型顶面；沿主厂房的纵轴线方向取3个机组段长度(自5号机组中心线至8号机组中心线)，为102m.因为模型几何比尺为1/100，所以岩体模型尺寸为长×高×宽＝6.20m×4.70m×1.02m.

3.2地形及地质条件模拟对模型试验范围内的地形、地貌、地质材料和三维地质构造如层间和层内错动带进行了模拟，模型基本满足几何、物理、力学相似条件。

3.3初始地应力场模拟三维原始地应力的模拟是本试验的关键和难点。经过研究、论证和试验，本试验中首次提出并研制了“离散化多主应力面加载及控制系统”，成功地模拟了三维地应力场，保证了试验的初始条件。离散型三维多主应力面加载系统，是在地质力学模型仿真试验中，首次提出使用的一种能近似模拟复杂三维空间地应力场的加载系统。

它的基本思路来源于有限元、边界元、离散元等将研究域离散化进行数值分析的原理，把需要模拟的复杂变化地应力分布场，离散为有限多个微小的单元应力场，并认为此单元应力场为一个等效的均匀应力场。用一组垂直于该单元应力场主应力矢量的微小主应力面，代替原来的斜截面，并在这一组主应力面上按照等效主应力的大小施加法向力，就达到了模拟这一单元应力场的目的(如图2).对各个离散的单元应力场均进行这样的操作，就可以完成整个试验域复杂变化的应力场的模拟。

图2离散化多主应力面加载原理示意

这一加载系统由高压气囊、反推力板、限位千斤顶、垂直立柱、封闭式钢结构环梁、支撑钢架和空气压缩机组成。此外还有压力监测和报警辅助系统，以保证试验期间的压力稳定。

3.4开挖过程模拟按照数值计算优选的开挖步序(如图3所示)，对试验范围内地下洞室群的隐蔽开挖进行了模拟。本试验中隐蔽性开挖的洞室包括尾水管和母线廊道，尾水管的隐蔽开挖长度为125m，而且为渐变的城门洞形断面，母线道断面也为城门洞形，但是靠近主变室一侧13m一段断面加大，造成母线道断面突变。这些都给开挖模拟带来极大困难。隐蔽开挖无法采用一般的手工钻进方法，需要设计专门的钻凿机具。经过反复研究试验，开发出隐蔽开挖机器臂和微型步进式掘进机，以及与之配合使用的隐蔽洞室内窥系统，成功解决了这一技术难题。如图4所示。

图3地下厂房洞室群开挖分期设计

3.5支护方案模拟按照数值计算优选的支护方案，对锚固支护(包括三大洞室的喷混凝土、锚索)进行了模拟。按照设计支护方案，锚索按实际位置模拟并施加预应力。系统锚杆与喷混凝土联合模拟为挂金属丝网涂浆。锚索模拟材料采用金属铝线或细铜丝束，用建筑胶浆固结，以螺旋加载方式施加预应力。

3.6施工模拟过程中的多种方式洞室内部收敛变形及破坏形态量测在主厂房、主变室、尾调室三个主要洞室中，采用预埋多点位移计方式进行了内部收敛以及洞周围岩深度变形量测；采用光导纤维进行了内部变形的量测；采用超声波测量方法进行了洞周围岩屈服松动区的量测；采用内部摄影方式进行了内部破坏形态的观测。

3.7内部应力场分布量测在主厂房、主变室、尾调室围岩中的适当位置，预埋三向应变计、应变花，进行了应力场分布量测。在重要位置，预埋光纤传感器，与应变片测量相比较，测量应力场分布。

图4隐蔽洞室开挖微型步进TBM示意

4试验过程和结果

试验自2000年5月开始各项前期工作，包括场地准备、试验台设计和施工、模型材料设计和试验、模型制作和传感器埋设、地应力场生成和监控系统研制、隐蔽洞室开挖系统研制和试运行、测量仪器的研制和准备等。2001年7月15日正式实施洞室开挖模拟，量测系统进行同步量测，采集数据，至2001年8月18日完成洞室群开挖。试验得出的洞群围岩变形、应力应变、屈服区分布等情况如下。

4.1位移主厂房顶拱最大下沉为37.5mm，主变室顶拱下沉为23mm，尾水调压室顶拱为34mm.各个洞室顶拱的变形随开挖量的增加均以下沉为主，开挖后期伴随有少量的上抬。这与同时进行的数值计算相比顶拱位移偏大一些，这是由于模型试验中准确地模拟了层内错动带的影响，而计算中则有所简化。尾水调压室边墙比主厂房边墙高20多米，初估最大水平位移应该更大些，但尾水调压室中间隔墙起到了限制变形的作用，从而减少了水平位移值。主变室与尾水调压室之间岩柱的上下游方向水平尺寸有所增大。

图5地下厂房洞周围岩位移分布

而主厂房与主变室之间的岩柱在上下游方向则有所压缩，是由于母线道对这部分岩柱削弱较多引起的。试验中所揭示的各个方向的位移量均不大，分布合理。除三大洞室顶拱位移比计算值略大之外，其它与计算值都很接近，洞周没有发现明显的开裂或位移突变。图5给出了洞周围岩位移分布。

4.2应力主厂房上游拱肩和拱脚处、尾水调压室上游拱肩和拱脚处均有拉应力出现。尾水调压室下游边墙5m范围内的岩体大部分存在拉应力，10m之外则呈现为压应力。随开挖的进行，洞室交叉部位产生应力集中，凡是压应力的则压应变值为原来的1.5～2.2倍。产生拉应力的部位则给出了很大的拉应变值，明显不大合理，可能是粘贴应变片的块体发生破裂造成的。但是可以从中判断是出现了拉应力。拉、压应力分布范围与计算结果接近。光纤传感器量测的结果比较有规律，随尾水调压室高边墙的逐渐形成，边墙表面岩体应力松驰，压应力降低甚至产生拉应力，而压应力分布有向深部岩体传递的趋势。

4.3超声波测量试验中采用超声波测速与位移沿岩体深度分布规律相结合的方法判断屈服松动区。洞周岩体波速最低处为尾水调压室的底部和顶拱，波速比未开挖前降低了40%～50%.三大洞室顶拱的岩体波速，主变室顶拱最高，达900～1000m/s，主厂房顶拱次之，为800～900m/s，尾调室顶拱最低，为400～500m/s.与地质剖面相比较可以看出，这一结果恰恰和这些洞室所在地层及地质构造相吻合。根据声波测量和位移测量结果的综合比较和分析，得到各洞室周围屈服区的范围(图6).

图6地下厂房洞周屈服区分布

4.4锚固支护系统根据地下工程围岩稳定性分析的经验，洞室围岩越稳定，围岩的整体性越好(早期喷锚支护可以增加这种整体性)，则在后期开挖过程中，洞室上抬的趋势越明显。XA-22支护方案在主厂房顶拱埋设的两排锚索，穿过了层内错动带，增加了顶拱的整体性，是很必要的。虽然本试验中尚不能定量地比较这种锚固的作用，但定性上已经可以说明模拟的锚固系统对增加洞室围岩的完整性和整体性，起了明显的作用，这是数值计算中没有反映出来的。通过对模型锚索应力的测量，反映出对目前的开挖方案，锚索应力有明显增加。因为尾调室是上下先开挖然后中间再挖通，高边墙有一个突然形成的过程。虽然这一情况因为中间隔墙的存在而减弱，但对离隔墙远一些的部位仍有一定的冲击作用。考虑到这一点，尾调室上下游边墙锚索的预应力施加应有所控制，而隔墙的加固应适当提前。

地质力学范文篇3

20世纪60年代，学科进入独立发展阶段，各建设部门制定自己的勘察规范，以山区工程建设为主，对工程地质提出更高的要求，岩土测试技术提高，定量评价有所发展。到了以经济建设为中心和改革开放的年代，各方面的建设蓬勃发展，工程地质在已往在基础上取得了重大发展。勘察质量提高，新的勘察规范制定，向着工程领域拓展，承担勘测、工程处理的系统工作。新型、巨型工程向工程地质勘察提出了新的要求。科学研究工作取得丰硕成果，创立了自己的新的理论，引入有关科学的新理论、新方法。

2工程地质勘察对工程建设的重要性

工程地质的任务就在于为工程建筑进行工程地质勘察，为建筑的位址选择和设计、施工提供地质依据。国家规定的基建程序是：任何工程建设不进行勘察工作就不准设计，没有设计不准施工。这就赋予了工程地质重大而光荣的职责，避免了不顾地质条件是否适宜而盲目兴建工程给国家造成的损失。建筑设计分为可行性研究、初步设计、技（术）施（工）设计等阶段，工程地质勘察也随之分阶段进行，对工程地质条件的了解愈来愈深入，这是完全符合认识规律的。建筑位址的选择具有战略意义，起着充分利用有利的地质条件、避开不利条件的作用。位址选得好，不但能保证工程的安全，而且工程处理也较简单，经济上合理。位址的地质选择只是一个方面，还要看政治、经济等方面的因素，最后综合考虑选定。工程地质学为工程建设服务，是通过工程地质勘查来实现的，通过勘察和分析研究，阐明建筑地区的丁程地质条件，指出并解决所存在的工程地质间题，为建筑物的设、施工以至使用提供所需的地质资料。它的主要任务是：（1）阐明建筑地区的工程地质条件，并指出对建筑物有利的和不利的冈京；（2）论证建筑物所存在的工程地质问题，进行定性和定计的评价，作出确切的结论；（3）选择地质条件优良的建筑场址，并根据场址的地质条件合职配段各个注筑物；（4）根据建筑场址的具体地质条件，提出有关建筑物类型、规模、纠构和施工力法的合理建议，以及保证建筑物正常使用所应注意的地质要求；（5）研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响，预测义发展演化趋势，并提山对地质环境合理利用和保护的建议；（6）为拟定改善和防治不良地顶作用的措施方案提供地质依据。工程建筑的类型很多，如工业民用建筑物、铁路、公路、水运建筑、水利水电建筑、矿山建筑、海港工程和近海石油开采以及国防工程等。每一类型建筑又有一系列建筑物群体组成，如高楼大厦、工业厂房、道路、桥梁、隧道、地铁、运河、海港、堤坝、电站、矿井、巷道、油库、飞机场等。这些建筑物有些位于地面上，有的埋于地下，都脱离不开地壳，无不与地质环境息息相关。他们的形式不同、规模各异，对地质环境的适应性以及对地质环境的相互作用也越来越强烈，越来越复杂。我国的各类工程、铁路公路、水利水电、城乡建设、工业、国防、矿山、港口等建筑，尤其是大型建筑，都是先做了反复的工程地质勘察工作才进行设计、施工、修建完成的，因而基本上没有因为地质问题而失败。

3我国工程地质学理论体系的形成

工程地质问题和环境地质问题是可以预测的，只要查清工程地质条件，又有了规划设计部门所提供的有关工程建筑的类型和规模，尤其是建筑物作用力的大小和性质，就可以建立二者相互作用的物理模型，进而建立计算模型，做出问题的定性分析和定量分析，对建筑场地给予工程地质评价，指出问题的严重，哪些地质因素不利，不能满足工程建筑的要求。应当采取何种措施予以补救，是减小建筑物的规模以适应地质条件，还是采取工程处理措施，改善条件，以满足建筑物的要求、消除不良影响。这要从技术条件上和经济合理性上进行比较才能确定。由上述可知，工程地质学研究的目标在于协调工程建筑与工程地质条件之间的矛盾关系，既保证工程建筑造福人类，又避免它对环境造成不良影响。

4工程地质的科研成就

4.1岩体工程地质力学的建立与岩体力学研究

与土力学相比，岩体力学直到20世纪60年代还是知之甚少。在治淮工程、武汉和南京长江大桥以及三峡工程等一系列工程地质勘察中发现岩体中的裂隙发育情况不同对岩体的力学性质与行为影响很大，而岩体的变形破坏实际上是受其中的软弱结构面的控制，包括层面、断层面、裂隙、片理、劈理等，也称不连续面，使岩体成为非均质、各向异性的不联系介质。结构面之间的岩石体称为结构体。总体上来说岩体就是由结构面和结构体组合而成的。结构面按其延续的长短可以分级，但其形成则受岩石成因和后期地质构造变动的控制，因而其分布规律和形状、宽度等可以通过地质力学加以分析。这样他们就把地质力学与岩石力学结合起来对岩体结构加以分析，创立了一门新的分支学科：岩体工程地质力学。把岩体结构分为块状结构、镶嵌结构、碎裂结构、层状结构、层状碎裂结构、散体结构等类型。不同结构类型的岩体其力学性质和变形破坏规律也不同。我国在软弱、破碎岩体的研究方面也取得较大进展，例如断层岩的分类及其物理力学特性和稳定性评价的研究；泥化夹层的物质与结构特征及其力学性质的研究；膨胀岩的膨胀机理和处理措施的研究等。

4.2环境工程地质与地质灾害研究

20世纪80年代以来，环境问题日益严重。为了合理利用和保护地质环境，我国开展了环境工程地质的研究。几十年来在一些重点地区和大型工程地区做了不少研究工作，以工程建筑所引起的闪生地质环境研究为主，包括对人类生存和生产造成损失和威胁的各种地质灾害，诸如地面沉降、地面塌陷、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流、水库诱发地震、沙漠化、水土流失等。

5总结

地质力学范文篇4

1920年李四光回国,受聘于北京大学,任教授。执教期间,他对中国北方,特别是山西虫科化石进行了深入研究,以求揭示石炭二叠纪太原系的地层层序和煤层层位,满足煤田工作的需要。后来又把这项研究延伸到华南,因为华南石炭纪和二叠纪灰岩分布广泛,虫科化石丰富,他采集了大量虫科化石标本,详细研究了它们的壳体构造,从而建立了虫科化石分类标准,该标准被广泛接受和采用。

1921年他带领学生野外实习时，在太行山东麓首次发现中国第四纪冰川,此后,在长江中下游、江西庐山、安徽黄山和华南其他地方,开展进一步调查,收集到更多冰川流行的证据,发表了一系列关于中国第四纪冰川的文章,其中《冰期之庐山》是其代表作之一。经他根据调查的大量资料鉴定后,确定了鄱阳、大牯、庐山三次冰期和两次间冰期,后又提出鄱阳冰期之前还有更老的亚冰期存在。中国第四纪冰川的确立,是我国第四纪地层学和气候学研究上的一个重要里程碑。它在生产实践上对地下水资源、砂金矿床、选定工程建设场址,不仅是有益的,而且是有成效的。

在他致力于华东石炭----二叠纪地层工作时,发现这些地层北方主要是陆相碎屑沉积,夹有海相灰岩,而在南方则主要是海相灰岩。这表明从北往南,海水加深。经他对大陆上海水进退规程的初步探索,得出一种假说:大陆上海水的进退有可能由赤道向两极和由两极向赤道的方向性运动。这种方向性运动的变化可能是由于地球自转速度在漫长的地质时代中反复发生了时快时慢的变化所引起的。从而提出构成大陆的岩石受到长期地应力作用会发生刚性和塑性形变,他根据多年野外工作经验,发现存在于地球表面的一切形变(构造)现象,它们的方位,对地球自转轴来说,是有规律的。他指出:一切具有成因联系的构造体系,经常按照一定形组合起来,形成一个特殊的体系构造,即构造体系。他把构造体系分为三种类型:第一,纬向构造体系;在中国境内有三条东西走向的构造带,即天山----阴山东西构造带,昆仑山----秦岭东西构造带和南岭东西构造带。第二,经向构造带;第三,各种扭动构造,包括山字型构造、多字型构造、人字型构造、棋盘格式构造和旋扭构造,其中规模较大的扭动构造体系是中国东北部----北东向的新华夏系,以及各种旋卷构造等。并建立了地质力学的工作方法和步骤，他提出，岩石对应力作用的反应，主要决定岩石的力学性质,应力作用的时间长短以及岩石所处的物理条件,特别是所在地的热状态。李四光关于地壳构造和地壳运动的思想,先后较系统地发表在《中国地质学》、《地质力学的基础与方法》、《地质力学概论》等著作中,对这样一门边缘学科,他觉得用“地质力学”这一词更为确切。

1927年,李四光应中央研究院蔡元培院长邀请,主持地质研究所的筹建并首任所长,任职二十余年。在抗日战争的烽火中,带领全所人员,辗转数千公里,坚持地质科学和古生物学的研究。他对中国地质科学事业的发展不辞艰辛、呕心沥血,培养了大量人才;从事科学研究,不依赖洋人,不迷信权威,在第四纪冰川、微体古生物、地质力学等领域做了深入的研究,取得了杰出的科学成果。

李四光长期担任北京大学地质系教授、系主任,造就了一批著名的地质学家,同时还担任北京大学评议会评议员、聘任、财务、庶务委员会委员和仪器委员会委员长等职。协助蔡元培校长为北京大学校务建设做出了贡献。此外,他还筹办了武汉大学,任过中央大学代校长、教授,京师图书馆副馆长等职。

新中国成立前夕,李四光虽远在欧洲讲学考察,但仍关注着祖国的命运。1949年初,他数次给中央研究院地质研究所的许杰(地质学家、解放后曾任地质部副部长、中国科学院院士)等人写信,支持他们坚守南京,反对搬迁广州,为新中国地质科学事业保留了一支队伍及设备。他本人拒绝国民党政府的利诱,冲破重重阻挠,于1950年初回到祖国怀抱,从此投入到新中国的建设事业中。李四光回国后,接受中央的委托组建全国的地质机构,规划地质科学研究、勘探与教育事业,并开始担任“中国地质工作计划指导委员会”主任,l952年中华人民共和国地质部成立又担任部长。在任十五六年中,新中国的地质队伍先后在各省、市、自治区迅速发展起来,探明了数以百计的矿种和矿产储量,并为城市建设、矿山建设、水利建设、铁道建设和重型建筑等完成了大量的工程地质、水文地质工作。为了使我国地质事业的发展建立在我国自己的科学、研究和人才教育的基础上,他先后在地质部组建了地质科学研究院及十几个专业性和区域性的研究所,完善、扩建了全国性的地质博物馆、资料馆和图书馆;为适应全国地质事业大发展的需要,对地质院系进行了调整和扩大,主持了北京、长春、成都等地质学院以及许多中等地质技术学校的建立。从而大大地加速了地质科学研究和地质人才的培养。李四光为新中国地质事业的成长费尽了心血,他是新中国地质事业的重要奠基人。

当我国开始执行第一个五年计划的时候,能源,特别是石油问题,是摆在新中国面前的重要问题之一。1949年以前找到的石油储量远远不能满足今天建设的需要。中国天然石油前景究竟如何?到哪里去找?对此和等中央领导极为关切,曾垂询地质部长李四光。李四光分析了中国油气形成和移聚的基本地质条件,对中国天然油气资源前景做出了肯定的回答,并提出关键是做好地质勘探工作,应打开偏居西北一隅的勘探局面,要在全国广泛开展油气普查工作,找出几个希望大、面积广的油气区,作为勘探开发基地。1954年他在题为《从大地构造看我国石油资源勘探的远景》报告中,全面系统地阐明了我国大地构造型式的特点和含油远景(即:青、康、滇地带;阿拉善----陕北盆地;东北平原----华北平原,三个远景最大的可能含油区)。1955年春,他担任了全国石油普查委员会的主任,指导了石油勘探工作。在东北平原、华北平原先后突破之后,他指出新华夏系沉降带找油的理论是可靠的，李四光为祖国寻找石油建立了不可磨灭的功勋。

李四光在担任中国原子能委员会主任期间,为发展全国核能事业,寻找铀矿资源做出了重要贡献。李四光深感我们国家大、人口多,在能源方面光靠石油和煤是不够的,也易于造成资源浪费,是十分可惜的。因而积极提倡在我国开发和利用地热资源,加快打开地下热能宝库。

李四光担任中国科学院地震委员会主任和全国地震领导小组负责人时,对山西、甘肃、四川、广东等地区发生地震后，都及时进行了调查研究。尤其是1966年邢台发生强烈地震之后,非常焦虑,深感地震灾害对国家和人民生命财产造成的损失很严重,在他生命最后几年里,用了很大的精力投入地震的预测、预报研究工作。他认为地震是一种地质现象,大多是由于地质构造运动引起的。因此,对构造应力场的研究、观测、分析和掌握其动向,是十分重要的。他提出的这些思路和方法已为地震预测预报指明了方向、奠定了基础。

李四光率先在我国开拓许多新领域,如:古地磁、同位素地质、构造带地质化学、岩石蠕变及高温高压试验、地应力测量、地质构造模拟实验等方面的研究。他是中国现代地球科学的开拓者,是地学方面把基础研究和应用研究很好地结合起来的典范。

地质力学范文篇5

一、地质工程研究对象的特点

地质工程的研究对象主要是赋存在一定的地质环境中的岩体和土体，就属性来说，其属于自然造物，是一种具有工程意义的地质体，是地质历史的产物，其形成是受地质作用支配。同时，作为工程所依存的地质体而言其又赋存于地质系统中，保持着与周围环境间的相互依存和相互作用关系。因此，对地质体的组成、结构、特性和分布，以及发育规律的认识，要求有深刻的地质研究。地质工程是从根本上以地质为基础，以工程应用为目的的动态研究过程，对它的分析需要用发展的眼光，包括地质的规模、动力模式、演化规律等。工程地质体是复杂的，其演化过程也是复杂多变的，这种复杂性主要体现在以下几点：

(1)研究对象的复杂。系统的复杂性源于地质体是特殊的开放复杂巨系统。

(2)实践手段的复杂。为解决复杂的现实的工程问题采取的工程手段复杂多变，并且多具有不完善、与地质体相互作用的复杂关系等。

(3)地质体内在的复杂性。地质体内部是复杂的，其演化过程包含大量的相互关联、相关影响、相互作用，甚至有时是牵一发而动全身，对地质体内部来说，它的演化本身是统筹兼顾的，全面协调发展的。

(4)地质工程系统是开放性的，其演化过程具有能量积累与能量耗散，与其赋存环境不断地发生着交换关系，这又影响着系统的演化行为，同时地质工程系统具有自我调节能力，当环境发生变化时，系统对其接受到的信息进行反馈，进而相应的调节自身结构，实现对赋存环境的适应性。

(5)系统具有时间属性，包括工程时间尺度，地质时间尺度，工程时间尺度只关心其工程运营期间的稳定性，属于短时间的尺度问题。对于地质时间尺度来说，工程失效是肯定的，这是地质历史演化的必然性。

(6)存在着控制性条件。控制的涵义是系统关键性制约因素，控制的过程就是借助不同形式、不同载体的信息运动进而实现物质运动和能量的交换。在地质工程的系统观中可把地质体演化分为两种类型，一种是前进型演化，演化过程即为有序性增加的过程，其演化的最终结果是地质体的工程失效；一种是后退型演化，演化过程即为降低有序性的过程，其结果是地质体能保持其稳定性，这也是我们进行工程处理的目的，阻止正向演化甚至是让地质体反向演化。

由于上述特点，使得目前的地质工程研究正处于一个瓶颈阶段，这主要体现在：

(1)地质工程学界所用的分析模型多是线性的，这些线性模型虽然能在一定程度上描述地质体变形的发展，但无法表现地质体的本质特征，不能进行定量的描述；

(2)大量的理论研究与现场工程实践脱钩；

(3)缺乏对工程地质体特殊性的思考，轻视了对地质工程问题的整体性理解，而追求高精度的数值计算，将大量的精力、财力和时间用在复杂而繁琐的数值计算上，使得研究成果与实际问题有很大偏差。

因此，尽管地质工程研究取得了很大进展，但由于地质体的复杂性、多样性及工程本身的复杂性、差异性，出现了大量的新问题，对工程地质学的研究提出了新的更高要求。

这也体现在社会对地质工程的需求上，例如：

(1)随着城市化、工业化发展进程加快，不得不在极其困难的工程环境中开发建设巨大的工程项目，而大大缩小了对环境的选择空间，如我国在对大西北和大西南开发中所面临的问题；

(2)人类自身活动对环境的影响，例如过量抽取地下水引起的区域性地面沉降等不恰当的工程作用引起了灾难性后果等。我国大规模建设的开展、城市化进程的加速，特别是科学发展观的贯彻，无疑直接加重了地质工作人员的社会责任，要求探讨在可持续发展机制的形成中寻求地质工程研究新的定位。基于目前理论落后于实际及社会需要不断提高的现状，我们必须从地质工程对象实际出发，以系统概念和系统思想为指导，结合数学分析和力学分析，依靠原型的监测资料的反馈，走理论分析和经验分析的道路。

二、地质工程的定位

由地质工程的定义可知，其是联结地质研究和工程应用之间的桥梁，是工程建设的基础。工程活动内容决定着对地质体的要求级别，也确定了地质工程认识程度；反过来，地质体的赋存环境和工程适应性也决定了工程活动的程度。工程活动和地质体研究之问是通过地质工程研究实现的(图1)。由于地质工程的直接服务对象是工程活动，所以在地质工程的研究也体现在各种工程实践中(表1)。正是由于地质工程研究分布于各个与之相关领域的专业中，不同行业的发展不同，技术标准和分类级别不同，在相关教学活动中的要求也不同。地质工程研究需要回答工程活动所面临的问题，并建立相应的数学框架。然而，由于工程地质对象的复杂性，使得各种因素量化很难具有精确的意义，这也导致对地质工程问题的判断往往更具有现实意义。Terzaghi在土力学研究中指出，无论天然的土层结构是怎样复杂，也无论我们的知识与土的实际条件之间存在多么大的差距，我们必须利用处理问题的艺术在合理的造价前提下，为土工结构和地基基础问题寻求满意的答案。有位教授亦曾指出，学好土力学，不仅要学到教授们懂得知识，更重要的是要知道他们不知道什么。将掌握的知识与未知领域的判断结合起来，才能进行正确的工程判断与处理。关于地质工程的判断在处理工程活动中的重要性，刘建航院士诠释为：理论导向，实测定量，工程判断，检测验证。理论推断是工程判断的依据。尽管在很多情况下，理论分析的结果只能定性理解，但它在工程决策中起着导向作用，是不可替代的；实测定量是尽量将这种理论的推断赋予量化的特征，而检测验证除了对工程的信息化作业方面的意义之外，更是工程经验积累的资源。

三、地质工程的教学思考

1．地质工程的教学方式

在20世纪30年代，我国著名的地质学家李四光就提出了在地质研究中必须把地质与力学结合起来。作为地质学的分支学科，地质工程必须运用地质力学与地质历史相结合的方法，其中地质力学研究是地质历史分析的基础，地质历史分析是地质力学分析的综合。将对工程研究对象——地质体研究融合在力学分析之中使得地质和力学紧密结合起来。地质工程的教学步骤和方式应分为以下4个方面：

(1)野外地质认识。通过野外地质教学对地质工程对象进行感性认知，并在此基础上实现初步的抽象分析，探讨相应的地质模型。

(2)理论分析。在对地质特征进行数学力学分析时，采用简单的弹塑性力学、流变理论和强度分析等知识将地质工程对象抽象为理想化的物理模型，并进行一定程度的预测。

(3)实验教学。实现对理论分析结果的检验，同时借助简单方式分析用数学力学分析显得十分复杂甚至无能为力的地质对象，并且这种方式还能在实验中激发想象力。

(4)机制探讨。将野外地质认识和实验结果结合起来，解释地质现象，进而得到和积累相应的工程判断。

2．地质工程的教学思维

由于地质工程涵盖的内容广，信息量大，不同的地质问题有不同的思维方式和表述方式。针对具体的问题选用合适的思维和表述方法十分必要的，这需要对地质工程有深厚的理解和丰富的经验以及正确的思维方法。如何在教学中将正确的思维方法和经验准确、灵活地传播是非常重要的。这就需要在教学过程在学生大脑中形象地建立起地质工程的基本概念、理论模型、各种物理、力学场量及其之间的关系。关于地质工程教学的特点和培养人才的方式已经有了较多的探讨，并总结出了很多有意义与可行的教学方案。这里主要谈谈笔者对教学思维训练的几点看法：

(1)在教学课程中使用必要的动态图像，从而准确、生动地演示和表现地质工程问题，通过对动态图像的讲解，使学生能形象地了解地质体的结构、物理和力学性质随时问、空间、作用历史的变化而变化的规律和过程，同时可有效地传递地质工程知识和经验，进而将解析分析问题的能力和数理逻辑思维的能力准确地传递给学生，提高其思考与分析问题的能力和素质。

(2)在教学中使用形象化语言，例如在讲述地质工程认识过程时，可用白居易的诗词作为辅助阐述，“千呼万唤始出来，犹抱琵琶半遮面”，尽管对工程对象进行了多方位的思索和测试，但我们的认识仍仅是复杂问题的一部分，这是缘于我们身在其中。在讲述地质调查手段时，可用中医的医理“望、闻、问、切”进行说明，将地质体视为病人，地质工作人员则为医生，“望”和“闻”即对地质体的表象观测，对应的地质调查阶段，“问”是亦为调查的一种方式，“切”则是由现象向机理研究的必要手段，就如号脉一般。

地质力学范文篇6

[关键词]牵牛领羊策马个性

一、三种课堂教学模式的对比及策马式教学的理论依据

近三年来，在新教材的实施过程中，笔者除了自己钻研教材外，还听取了各地区、各校不同教师的公开课，参加了课后的交流研讨，经研究比对，目前的课堂教学主要可以归纳为以下三种教学模式：专横牵牛式——基本不变的硬性灌输模式：牵着牛鼻子，硬拽着牛儿跟主人往前走。趣味领羊式——应用艺术引导的趣味灌输模式：引导着羊儿们跟主人往前走。科学策马式——充分体现新课程理念的新颖教学模式：鞭策马儿们自由驰骋。

牵牛式教学模式下的学生没有自主性，也无主观能动性，只是一味的盲目地跟着教师走；领羊式作为有一定改革的引导型教学模式，学生有一定的主观能动性，但自主性体现不够充分，总体上依赖教师的引导达到既定的教学目标。只有策马式教学模式，是在新的理念指导下，通过设计不同的教学预案，以求最大限度激发学生的求知欲，挖掘学生的潜力、调动学生的主观能动性、充分发挥学生的自主性和张扬学生的个性，推动学生向着自己设定的学习目标奋勇前进的新模式。牵牛式和领羊式教学模式，属于某个时期的产物，实际也顺应了高考恢复初的应考和改革开放深入后的应用需求。本着21世纪世界协作创新发展的需求，分析现有教学模式，探讨实施体现新课程理念的“策马式”则显得尤为重要。

历史新课标对历史课程的基本理念明确规定：“普通高中历史课程的设计与实施有利于教师教学理念的更新，有利于教学方式的转变，倡导灵活运用多样化的教学手段和方法，为学生的自主学习创造必要的前提。”“普通高中历史课程的设计与实施有利于学生学习方式的转变，倡导学生主动学习，在多样化、开放式的学习环境中，充分发挥学生的主体性、积极性与参与性，培养探究历史问题的能力和实事求是的科学态度，提高创新意识和实践能力。”①在实施建议中提出“处理好教与学的关系。历史教学是师生相互交往、共同发展的互动过程。教学中应充分发挥学生的主动性，逐步推进教学手段、教学方法和教学形式的多样化与现代化。学生要进一步了解和掌握学习历史的方法，在探究历史问题的过程中善于独立思考和交流合作，切实提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。”②正是这样的课程理念促使笔者不断的实践、反思、探索教学的方式。

素质教育的核心是实施个性教育，推动个性全面和谐的发展。即：“要尊重学生的个体的差异性、独特性、自主性和创造性，依据学生的志趣、才能、资质、特长和爱好，加以引导，促使个体和谐完美发展”，从而使教育不以领会和接受社会文化为唯一目的，更重要的是要“通过培养个性健全，人格独立，富有创造性与开拓性的人才来满足社会需要，以在继承基础上的发展与创新为目的”。③

有鉴于此，本文试图通过《中国地质力学的奠基人李四光》(以下简称《李四光》)三种教学模式的案例分析，阐述“科学策马式”教学的实施意义及注意问题，旨在真正实施新课标，体现新理念，培养具有个性全面发展的优秀人才。

二、三种课堂教学模式的案例叙述与分析

（一）专横牵牛式教学案例叙述

教学步骤目标教师活动学生活动方法

导入新课

前两节学了李时珍和铁路之父詹天佑，今天将学习贫油论的挑战者李四光

做好上课的准备

以旧带新

讲授新课

1.知道李四光出国学习的专业及目的

2.学四光爱国的品质。

一、留学归来，报效祖国

要求学生看书本第124页第一目并思考：

1.“李四光在哪些地方留学，先后学习了哪些东西”？

2.在留学期间为什么先后选择学习造船、采矿、地质？

3.李四光为什么一定要回国工作？……阅读课文，归纳概括：

1.日本和英国；学习造船，采矿，后改学地质。

2.甲午战争中国的战败，孙中山“努力学习，蔚为国用”的勉励，选学造船专业。选学地质是想让中国人自己开发自己的矿藏，免受外国的欺负。

3.当时中国地质科学迫切需要大量专门人才，报效祖国

一问一答

小结：本案例集中体现了教师“教教材”的传统教学思想。教师紧紧围绕教材内容的先后顺序机械式的系统的落实了本课的知识，对于教会学生整理教材内容，形成知识体系，理解历史概念，记忆有关知识，具有良好的效率，在知识立意的应考中也能取得较好的成绩，但显然存在两大缺点：学习兴趣和能力素质的培养明显不能体现。课堂上学生亦步亦趋地跟着，教师与少数学生呈现一种一问一答式的状态，大多数学生成为课堂的“配角”和观众。教学环节的安排上环环相扣，但完全控制在教师的预设环节中，忽视了学生的兴趣和主动学习探究。

（二）趣味领羊式教学案例叙述

教学步骤目标教师活动学生活动方法

导入新课1.吸引学生集中注意力。

2.凸显教学主线.1.出示一段文字：“你不能选择生命的长度”配乐朗读。

2.引出课题：李四光怎样进行人生选择。学生体会产生共鸣，明确教学主线，进入学习状态

情感渲染

探究新课1.知道李四光出国学习的专业及其目的。

2.在选择的过程中感受爱国的品质。出示两段材料（略），在声情并茂配以手势的朗读中设问：

1.面临选择一：出国学什么？

2.为什么李四光选择学造船采矿地质而不选择其他学科？

3.引导学生认识：李四光学习专业的变更选择说明了什么？阅读课文第一目，思考作答:

1.学造船采矿地质。

2.学造船立志为国造一流舰船；学地质希望中国人能开发矿藏

3.说明李四光把自己的选择与国家命运紧系在一起，是爱国的表现。

教师讲述

问题探究

1、认识到李四光选择回国的原因

2、再现李四光的爱国品质1、出示印度好友的电报和北大校长蔡元培的一封信（材料略），提问：“面临选择二：留在国外还是回国？”

2.引导学生从“外国与中国的条件对比”“国民党与中国共产党的对比”中思考：李四光为什么作出回国的选择？又说明了什么？……阅读课文材料思考：

1.选择回国，到北大从事科学研究，为祖国培养地质人才。

2.儿时报效祖国的志向和祖国的需要使他选择回国。从中看出他爱国的品质。

问题探究

对比研究

1.准确列举李四光科学研究的重大成就。

2.知道李四光在我国现代化建设中的突出贡献。

3.学四光敢于挑战权威的精神。出示美孚石油公司在中国的开采结果、斯坦福大学教授和的话（略），突出中国贫油论断。引出“面临选择三：轻信权威还是挑战权威？”，后出示地图，引导学生思考：

1.李四光说“中国陆地一定有石油!”的理论依据是什么?

2.地质力学理论是怎样创立的?李四光运用该理论进行了哪些实践?……阅读材料、小组讨论，发表见解：

1.根据自己研究的地质力学理论

2.梳理教材内容概括理论的形成（略）及其理论指导的实践。

小组讨论合作探究

回归主题，启味人生再现“你不能选择生命的长度……”启味人生：该如何把握自己的人生呢？谈感想：坚定自己的理想信念；努力学习

小结：本案例中教师紧紧围绕李四光人生面临的选择这一主线，凸显爱国这一主题来组织引导学生探究新课，使整个教学过程充满了逻辑的推理，体现了教师不再是“教”教材，而是“用”教材教，体现出教学的艺术性和趣味性。课堂教学过程中老师浓厚的情感渲染和抑扬顿挫的语言，使师生洋溢于情感的海洋之中，也显然调动了学生的积极性。这种教学不仅能让学生喜爱历史课，还能让学生充满趣味地学习历史，提高课堂教学效率，对于启发学生思维、分析理解综合性问题具有一定的影响。

（三）科学策马式教学案例叙述

教学步骤目标教师活动学生活动方法

导入新课集中学生注意力，激发学生兴趣1、欣赏临安天目山冰川石寨景区；

2、出示李四光原话“西关石寨沟为华东地区古冰川遗迹之典型”。1、欣赏图片

2、认知李四光发现西关石寨沟

结合乡土

探究新课

吸引学生，再次激发兴趣暑期学生利用QQ与我交流如何开展人物研究，现在把那个学生的QQ名取为“钱王后人”，本人就是萧然隐士。接下来我与大家共同帮助钱王后人研究李四光。寻求主动参与

明确研究价值1.钱王后人：研究李四光有什么现实意义？

2.师：学生回答后总结……思考发表看法：学习爱国，敢于挑战权威的精神。……师生互动

确定研究方式1.钱王后人：研究成果的表现形式有哪些？

2.在学生商讨的基础上，钱王后人决定写《李四光小传》。讨论研究方式：

人物传记、调查报告等。师生互动

小组讨论

拟写《李四光小传》的提纲

……1.研究人物要寻找分析很多史料，今天将以课文提供的材料为主进行研究，想想小传的撰写可以从那几部分入手？

2.教师根据学生回答出示拟写的五个部分。（略）……讨论发表看法：

留学生涯、理论成就、对国家发展的贡献、可敬的精神等

……师生互动

小组讨论

根据材料编写小标题钱王后人：简述留学经历与回国前后的情况（略）后，遇到的问题是如何取题目。阅读材料，编写标题:

留学归来报效祖国

自主学习

认识李四光的科学成就对我国现代化建设中的重大贡献钱王后人：撰写第三章找油找矿贡献卓著时，应该如何撰写？

小组讨论，发表意见：先列贡献，后分别叙述。第三小组认为应突出找到油田的重大意义。……师生互动

小组讨论

1.感受李四光的精神

2.培养学生论从史出、史论结合的能力。1.钱王后人：第五章地质之光精神永存。李四光身上体现哪些值得我们学习和撰写的精神。

2.钱王后人：能否找一些李四光的典型言行来诠释他的精神？（史论结合）

1.独立思考，发表意见：爱国热情、创新精神等；

2.小组讨论，阐述意见：专业的选择、归国的选择体现了爱国……。

合作交流

论从史出

根据本课学结历史研究性学习的一般流程与方法师：再现《李四光小传》的五个篇章，让学生归纳历史研究性学习的一般流程和方法。

1、确定课题：价值性、可行性

2、收集资料：图书馆资料、网上资料、社会调查、访问

3、成果展示：小论文、人物传记、调查报告等

尝试总结研究性学习的一般方法

归纳总结

课后练习学写人物小传记师：根据爱好选择一位人物试写小传记。学写人物传记自主学习

小结：本课的教学设计考虑了学生的生活环境、兴趣爱好、知识水平等，在课堂上激发了学生学习的兴趣和探究欲望，学生的自主参与性强，课堂多次出现互动的局面，气氛热烈。在教学的过程中渗透了研究性学习和历史学习的一般方法，真正体现了教学不单是“授之以鱼”，而且要“授之以渔”的思想。教师根据教材内容，围绕培养学生能力素质这个目标，挥动“马鞭”——课堂教学设计艺术，策动“马儿”自己奋蹄，展示自己的实力个性，共同参与设计，共同探讨目标，师生在探究中一起寻获最大的有效值，体现真正的有效教学，形成长效影响。

（四）三种教学模式的综合分析

1.牵牛式教学模式的特点反思——牵牛默默走：一是教师成为教学活动的主体，教学目标、教学过程的设计都由教师进行安排；二是学生处于被动被迫接受知识的地位；三是学习过程和学习环境相对封闭、保守和紧张，完全控制在教师的预设环节中，学生、教师所接受和讲授的知识均不超出书本范围。例如《李四光》案例Ⅰ的得失：知识点落实情况良好，学生学习主动性较差。

2.领羊式教学模式的特点反思——领羊悠然游：部分体现了新课程改革的理念，能让学生部分的体会到主动学习，自主探究，但学生仍是表面上的学习主体，教师仍是课堂教学活动的实际主导者，教学过程实则掌握在教师预设的框架之内。例如《李四光》案例Ⅱ的得失:让人感叹授课老师独到的教材处理、语言的抑扬顿挫、激情的教学引导的同时，也不免发现探究能力、创新意识的培养明显不足。

3.策马式教学模式的特点反思——策马纠然奔：在此教学模式下，学生完全是教学活动的主体，教学目标的确定、教学过程的设计、课堂教学的开展都是以学生为中心，围绕着是否真实的贴近学生的实际和是否有利于学生更主动、更多样、更有效地学习来进行的。教师在整个教学过程中，担任的是组织者、帮助者、鞭策者的角色，教师的作用在于为学生创造一种有利于主动学习和发展的环境和条件。整个学习的过程和学习环境是开放的、自由的和相对宽松的。例如《李四光》案例Ⅲ中，有三个方面的设计贴近了学生的实际：贴近乡土史——李四光发现了临安天目山冰川石寨景区；贴近教师与学生的交流方式——选择一个QQ聊天的互动方式开展教学；贴近课堂结尾的延伸拓展，让学生思考应该如何继续李四光的事业，解决中国目前石油短缺的问题。三个贴近激发了学生学习的兴趣和探究欲望，学生的课堂主体地位得以彰显。

通过三种教学模式特点的比较，我们可以看出它们各有其优劣。牵牛式教学模式“知识性强，主体性弱”，注重对书本知识的传授，对于形成系统的知识目标有一定优势，但不利于学生自主学习、思维能力和主动探究能力的培养。领羊式教学模式“艺术性强，探究性弱”，吸引了学生的目光，促进了学生的学习欲望，但不利于每个学生潜力的挖掘和能量的释放，探究内容相对较少。策马式教学模式“探究性强，知识性弱”，给学生充分的自主探究的机会和自由选择的空间，有利于激发学生的学习欲望，驱使学生主动参与，乐于探究，自主探究，使得每个学生朝着自己设定的教学目标自由驰骋。

三、科学策马式教学模式实施方法探讨

1.知马——对“马群”的了解：“策马者”要鞭策“马群”，首先需要对“马群”有一个较为全面的了解，既要知道他们的基础能力、个性差异，又要了解他们的心理特征、志趣爱好，还要了解他们的相互情谊、协作能力。只有这样，才能在“策”时注意不同的力度和方法，在总体鼓励的前提下，加上“围”“驱”“推”“引”等因个性差异而使用的手段，使“马群”在奋力奔跑中不掉队、不离群、不迷失方向。以《李四光》一课为例，经过课前小范围的调查发现，学生对李四光并不怎么熟悉，更别提对我国的贡献，好像也没多大兴趣。基于这一点考虑，在设计时笔者首先想到用生活中的场景引发学生对李四光的学习兴趣。于是就选择了5月12日汶川大地震的一些图片，其惨不忍睹的画片再次撞击了同学们的心，与此同时，笔者发出感慨如果能像预测天气一样预测地震,那该多好!准确预测地震就今天的科学水平来说还不能达到，但是每个国家都在研究，新中国成立后，在地震多发的现实背景下，就有一位科学家独排众议，认为地震是可以预测的，他就是我们今天要学习的科学家李四光。你们知道他是利用什么理论预测地震的吗？这一理论对我国的建设还有哪些贡献……

2.知途——对“马群”奔跑前行之路的勘察：策马者根据党和国家的教育目标、方针，新课程改革的培养目标、宗旨等，对自己策动“马群”前行的总方向、总目标首先要非常清晰，同时也要基本认定前行道路上的情况：是平川？是陡坡？或是山谷？是大河？是戈壁沙漠？是沼泽？……只有这样，才能设计和把握驱动的力度、速度、角度的方案，使之能纵马平川，勇攀陡坡，翻越山谷，横渡大河，穿行沙漠，涉过沼泽……以《李四光》一课为例，教材的结构线索比较清晰：留学生涯、科学理论研究、理论研究的应用价值三部分，其人物生平成就采取学生自主学习的方式总结归纳为主；对于李四光这一历史人物体现的精神以学生讨论为主，要求史论结合；对于科技知识的专业术语，以学生课前和课后查阅资料为主。

3.知控——对“马群”客观控制的各种准备：由于“马群”在前奔行，“策马”者在后，控制时需要有各种应急处置的预案，这可以避免马群中“离队”“掉队”“迷失”，最终导致失控现象的出现。例如，对于速度较快者要发挥领头作用，但也要防止其独力前行，不顾及团队合作；对于过慢者，则要挖掘潜力和掌握方法，努力推动其跟上“马群”的队伍；对偏失方向者，则既要保持其个性的张扬又要纠正其错误的方向；对个性特点明显者，则加以引导、鼓励等等。尽力促使“马群”整体前进。例如在笔者教的班上有一位很思维敏捷、喜欢发言的同学，其特点是老师一提问，他就开始大声说出自己的观点，影响和扰乱了班级大多数同学的思考，在上《李四光》一课时，我设计了一个环节——你说我说大家说李四光（评价李四光），我首先提了一个想法：先由班级其他同学发言，最后请他做点评，既照顾了其他同学的思维和教学参与，又发挥了这位同学逻辑性强、思维敏捷的特长，成为教学过程中的一个亮点。

然而现实教学中，实施策马式教学模式面临的困难还很多，如何因人施策并有效地发挥策马式教学模式的实效，还有待在今后的教学中实践与反思，这也是笔者今后要进一步研究的课题。

注释：

①普通高中《历史课程标准》（试验）人民教育出版社2003年版第2页

②普通高中《历史课程标准》（试验）人民教育出版社2003年版第30页

③齐健赵亚夫等著《历史教育价值论》高等教育出版社2003年版第166页

参考书目：

①刘军著《历史教学的新视野》高等教育出版社2003年版

②张静李晓风等著《历史学习方略》高等教育出版社2003年版

③刘宏武主编《新课程的教学方法选择》中央民族大学出版社2007年版

④朱迪思•H•舒尔曼主编《教师教育中的案例教学法》华东师范大学出版社2007年版

地质力学范文篇7

一、科研机构基本情况

国土资源部所属地质科研机构共有50个，其中原地矿部在各省的科研机构23个，部直属科研机构27个。在职职工7496人，其中在各省的2483人，部直属5013人。离退休职工5743人。直属的27个研究机构按科研机构类型划分，有6个属开发研究类型，19个属社会公益和开发混合的多种类型，社会公益和管理机构各1个。

建国50多年来，这支科研队伍涌现出了李四光、黄汲清、程裕淇为代表的一大批国际知名科学家，提出了我国独特的地质力学和陆相生油理论，发现了大庆、大港和塔里木等一批油田，铀矿资源的突破为“两弹一星”做出了巨大贡献，为我国的国民经济建设和社会发展提供了有力的资源保障。

随着社会主义市场经济体制的逐步建立，科研机构的管理体制和运行机制已不能适应市场经济发展的要求，突出地存在以下几个方面的问题。一是队伍庞大，公益性科研与具有市场能力的部分长期混存，公益性工作得不到加强与保障。二是管理体制陈旧，机构重叠，分工过细，发展方向和工作任务趋同，结构性矛盾突出。三是运行机制落后，创新能力差，地质科研与地质调查工作严重脱节，成果转化率低，科研机构面向市场能力薄弱。四是科研单位包袱沉重，活力不足。这些问题严重制约了科研的发展，必须通过改革加以解决。

二、科研机构改革的进展情况

为了建立社会主义市场经济体制下统一、协调、有序、高效的国土资源管理新体制和新机制，从国土资源部成立开始，就将科技体制改革作为部的一项重要内容列入工作重点。成立了部科技体制改革领导小组，由主管部长担任组长。

根据国务院科研机构改革的有关文件和李岚清副总理去年在全国科技体制改革座谈会上的指示精神，针对地质科技工作与气象、地震、海洋、测绘等科技工作一样，是经济建设和社会发展的重要基础性工作的特点，提出了“一个分离”和“两个结合”的改革思路。“一个分离”是将地质科技的公益类与具有面向市场能力的应用开发工作分离。“两个结合”是将科技体制改革与转变国土资源部的有关管理职能相结合、与深化地质工作体制改革相结合。

按照这一改革思路，积极推进了三个阶段的改革工作。

（一）****年按照国务院的部署，在地勘队伍属地化中完成了23个原地矿部在各省的地质科研单位属地化企业化改革。

根据国务院《地质勘查队伍管理体制改革方案》（国办发[****]37号），将分布于全国各省市的38．5万人的地勘队伍实行属地化管理，主要从事商业性地质工作，并逐步实现企业化经营。在改革中，原地矿部在各省的23个地质科研机构2483人全部属地化，并逐步实行企业转制。

（二）****年底重组了中国地质科学院，27个部直属科研机构减为23个。

石油地质研究所等4个科研机构按照中央改革的精神划人新星石油公司（中石化集团），实行企业化转制。

（三）****年按照38号文精神，对不同类型研究机构进行分类指导，分类改革，部直属的23个科研机构进一步减为8个。

去年全国科技体制改革会议后，国土资源部按照38号文的精神和科技部的部署，制定了《国土资源部科研机构管理体制改革方案》，按照分类指导原则推进改革：

5个研究所向企业转制

·郑州矿产综合利用研究所、矿产综合利用研究所（成都）、探矿工程研究所、探矿工艺研究所和勘探技术研究所5个机构向企业化转制。

9个研究所转为直接从事地质调查生产的机构

·沈阳、天津、酉安、宜昌、南京和成都6个大区地质矿产研究所、海洋地质研究所和水文地质工程地质方法研究所8个机构进人中国地质调查局，直接从事地质调查生产任务；

·562个研究大队划归部信息中心，改建成实物地质资料库。

7个研究所（8个机构）按公益性科研机构运行

·地质研究所、矿产资源研究所、地质力学研究所和岩溶地质研究所等8个机构遴选1000人按公益性科研机构运行和管理。

保留中国地质博物馆为社会公益性服务机构。

通过第二、三阶段的改革，部直属27个科研机构实行企业化转制的机构9个，编制2424人，占机构总数的33.3％，占人员编制总数的28.4％；从事地质调查生产的机构9个，编制3142，占机构总数的33.3％，人员占编制总数的36.7％；公益性科研机构8个，占机构总数的30％，遴选出的1000人占总编制数的11.7％；保留一个中国地质博物馆作为公益性服务机构。

至此，通过以上三个阶段的改革，国土资源部50个科研机构属地化和转制为企业的共32个，占科研机构总数的64％。保留8个机构按公益性科研机构运行，占科研机构总数的16％，遴选的1000人占在职职工总数的13.34％。

三、积极推进公益性科研机构的组建

按公益性科研机构运行和管理的8个单位，在近2年的改革试点中，通过对研究机构实行“两头拉动”的办法，积极推进改革。即一头遴选人才组建公益性科研机构，另一头分流人员从事科技开发和多种经营，逐步实现两部分的分离。中国地质科学院制定了《人员分流暂行办法》、《人事制度改革实施意见》等30多个办法，成立了院所科技创新指导委员会和创新人才遴选委员会，****年首批遴选101人进入公益性机构；****年6月第二批遴选200人、****年底第三批遴选200人，共约500人构成公益性科研机构的框架，其中：学科带头人20人、研究员100人、副研究员200人、工程师、助研180人。现进人研究基地人员平均年龄37岁。****年计划达到700人，保留总数的1／3约300个岗位作为流动岗引进人才、实行客座制等，保持持续的创新能力。****年同位素地质开放实验室在海内外招聘实验室主任，年薪10万元，英国牛津大学留学博士成功应聘。

通过改革，科技人员观念发生了变化，科研队伍结构得到优化，科研环境得到改善，调动了科研人员的积极性。中国地质科学院****年人均科研经费从2万元增加到4.5万元，参与国家重大基础研究项目、攻关项目和国家重大工程建设项目明显增加，主持973项目2项，承担了青藏铁路沿线活动构造和地应力测量工程、三峡库区地质灾害预警工程等；今年成功组织青藏羌塘北部无人区资源综合科考和广西“天坑”科学探险等重大活动，产生良好的社会效益，创新能力显著提高；国际合作开辟了新的领域。通过公开、公平方式遴选人员进入科研基地，正在推行新的用人制度、分配制度。

实行企业化转制的研究所观念有了很大的转变，产业化发展势头良好。如成都矿产综合利用研究所以结构调整和机制转换为突破口，以稀土资源开发利用产业化为重点，收入实现一年翻番。目前正和北大方正集团合作，进一步扩大企业规模。郑州矿产综合利用研究所通过技术入股，与企业联合组建了新材料科技有限责任公司，利用社会资源为技术产业化创造了广阔的空间。

在人员分流中除整体转制的研究所外，拟通过科技开发和后勤物业管理分流大部分人员，后勤物业中心实行商品化、社会化、企业化，自主经营、自负盈亏、自我约束、自我发展。另按照有关规定，国土资源部正采取有力措施，多渠道、多形式分流人员，保证分流平稳进行，力争2—3年分流到位。

四、对进一步推进改革的建议

地质力学范文篇8

关键词：岩体结构控制论工程地质模型分析方法

一、岩体结构的工程地质模型

岩体形成和发展过程伴随着各种内、外地质营力的作用，从成岩的类型分为沉积岩、岩浆岩和变质岩三大类，由于结构面的存在使岩体具有一定的结构，其结构特性控制着岩体的性质和变形破坏，因此，我们在解决岩体工程问题时，应该从岩体的地质模型出发。孙广忠教授建立了8个基本的地质模型：水平层状岩体、缓倾层状岩体、陡倾层状岩体、陡立层状岩体、弯曲层状岩体、完整块状岩体、碎裂块状岩体和岩溶化块状岩体。孙玉科在研究了大量露天矿和水电工程的边坡滑坡资料后，归纳出5种具典型意义的工程地质模型，即：金川模型、葛洲坝模型、盐池河模型、白灰厂模型和塘岩光模型。目前，这些模型广泛的应用在岩体工程中，从地质模型建立的角度考虑，首先应该调查岩体中结构面的发育特征以及与结构体的组合特征，查明岩体的赋存地质条件，如地下水、地应力条件等，再与上述的基本类型进行对比，选择适合岩体工程的模型。为了便于后面的力学分析，在建立地质模型时从各基本模型的共性特征入手，并根据工程自身的特点充分体现其个性的一面。因此，建立岩体的工程地质模型是一项系统的工作。

二、岩体结构力学模型

孙广忠提出了四种岩体介质，并根据介质的特性提出了四种岩体力学的分析方法，表1中是四种力学介质岩体特性。

表1各种力学介质岩体特征

连续介质

碎裂介质

板裂介质

块裂介质

岩体结构

1、完整结构

2、高地应力下散体结构及碎裂结构

低地应力下条件下碎裂结构及粗碎屑散体结构

板裂结构

部分碎裂结构

块裂结构

岩体变形机制

结构体压缩及剪切为主

结构体（压缩、剪切），结构面（闭合、滑移）

结构体横向弯曲及纵向缩短

沿结构面滑移

岩体破坏机制

材料的张及剪破坏

沿结构面滑动、结构体滚动、结构体张及剪破坏

弯折、溃屈、倾倒滑动

沿软弱结构面滑动

岩体力学性质控制因素

材料及环境因素

材料、结构效应及环境因素

软弱结构面及结构体

软弱结构面

岩体力学性质研究方法

典型地质单元三轴力学试验及尺寸效应

岩块三轴试验、尺寸和围压效应

软弱结构面力学性质及弹性模量

软弱结构面力学性质及爬坡角理论

岩体力学分析方法

连续介质岩体力学

碎裂介质岩体力学

板裂介质岩体力学

块裂介质岩体力学

对于基岩斜坡失稳破坏主要表现为软弱岩体的蠕滑变形、岩体沿着已存在的地质结构面发生剪切破坏、岩石块体的塌落和板状结构岩体的倾倒、上部岩体沿岩层层面或较软弱夹层发生剪切滑动等。李铁峰将基岩斜坡的变形模式进行了总结，根据结构面倾向、倾角与斜坡产状之间的关系，以及软弱夹层的发育情况，将斜坡的变形模式分为倾倒变形、溃屈型破坏、顺层滑动破坏、裂隙滑动、侵入接触滑动、拉裂－脱离母岩－崩塌、压缩流变。

三、岩体结构力学的分析方法

早期多数把岩体看成连续的介质，用一些连续的线性分析方法来解决岩体力学问题。根据岩体不连续、方向异性等特点，目前出现了许多的不连续分析方法，如：离散元算法、块体理论、DDA方法等，其理论基础更符合岩体的性状。

离散元法（DiscreteElementMethod）考虑结构体受力后的运动状态，以及由此导致受力状态及系统的变形（块体运动）随时间的变化，该法由Cundll于1971年首次提出，用来计算结构面和结构体组成岩体的非连续变形，以后又进一步发展了考虑块体本身的弹性变形，并推广至三维和动力问题。目前，离散元应用的文章较多，而研究基础计算方法的文章很少，因此，加强离散元法基础理论、基础算法及误差分析方面的研究，汲取有限元法等数值方法的优点，使之既能保持在描述散体的整体力学行为和力学演化全过程方面的优势，又能有效描述介质局部连续处应力状态和变形状态，使离散元法的模型建立真正满足几何仿真，物理（本构）仿真，受力仿真和过程仿真的原则，是离散元法研究领域的首要工作。

块体理论由石根华（1977）提出并在美与Goodman合作完善起来的，应用几何学、拓扑学碎裂结构岩体。近些年，块体理论在岩体工程中应用十分广泛，E.Hoek等（1998）应用块体理论开发了用于地下开挖工程的分析程序—Unwedge；2001年Rocscience公司推出了Swedge4.0，该软件可以用来计算边墙块体的体积及稳定系数。汪卫明、陈胜宏（1998）在矢体概念的基础上开发出三维岩石块体系统的自动识别方法，该方法能够有效解决包含不规则地形面和非贯通结构面等情况下的复杂块体的识别问题；卢波、陈剑平等通过应用随机不连续面三维网络模拟技术对复杂有限块体的自动搜索及确定其空间几何形态，并提出了“有形即是有限”的分析方法；张子新等把分形几何与块体理论相结合，提出分形块体理论，建立分形块体理论赤平解析法，并把随机概率模型引入分形块体理论，研究了三峡高边坡关键分形块体的滑落概率和分形块体的大小及其分布密度；张子新等将赤平投影图解析化，提出了块体理论的赤平投影解析法，并应用该法分析了某矿卷扬机硐室的稳定性；赵文把概率理论引入节理迹长分布的研究之中，推导了多组节理切割岩体形成关键块体概率的计算公式，从而使原来的一些关键块体转化为稳定块体，减少了关键块的数量。

近年来，石根华又将块体理论进一步发展，1993年由石根华提出的块体系统不连续变形数值分析新方法，简称为DDA方法，该方法是求解块体系统连续变形、大变形和大位移数值分析方法，块体的形状可以是任意的凸凹多边形，块体间也不一定要求角点接触。国内已研制了二维DDA程序软件，并与日本九州大学环境地盘工学研究中心合作将三维块体分析方法应用于三峡船闸高边坡的岩体稳定分析，并对船闸开挖施工过程及其支护效果的数值模拟，绘制了各开挖步序的岩体变形等值线图。

四、岩体结构控制论的工程应用

随着国民经济的发展和大型建设项目的实施，涉及到大量的地下工程建设项目，如采矿巷道、道路隧道、水电工程的地下洞室等。地下工程的一项主要研究工作就是分析围岩应力重分布特点以及变形破坏规律，这些都要受到岩体结构的控制。例如：康立勋通过研究块状结构岩体中自重应力传播的法则，得到了岩体的应力大小受岩块数量以及岩块几何参数控制的结论，并将研究结果用于计算煤炭地下采场顶结构载荷。隧道工程中岩爆和岩体结构关系密切，完整性好的岩体易发生岩爆，当节理裂隙发育到一定程度一般不会发生岩爆；岩层的层厚状态及层面与洞室的空间组合关系与岩爆有重要的关系；优势节

理组与最大主应力的夹角大小也与岩爆紧密相关。

上面提到了岩质边坡变形破坏形式主要受控于岩体的岩性和结构特性。如：河西走廊金川露天矿上盘西区边坡变形破坏、乌江鸡冠山崩破坏和清江水布垭水利枢纽马崖高边坡等属于倾倒破坏；因此，分析岩体稳定性时，应根据岩体的岩性、岩体结构特性等对边坡进行分区，分析各区岩体力学机制和变形破坏机制，再结合边坡开挖各项参数计算边坡稳定性。

一般计算地基沉降变形时，把地基岩体当作各向同性介质，未考虑结构面的影响。其实，当岩体中的节理裂隙发育程度及方位满足某种条件时，则地基的滑移变形将受其中的优势结构面控制。如：章杨松等对润扬大桥节理化岩体，运用优势结构面理论，分析确定了影响和控制岩体地基沉降变形的优势结构面组合，提出了“优势结构面模型”与“遍有节理单元模型”数值分析确定岩体地基沉降变形的联合算法。遍有节理单元模型是考虑遍布岩体中的节理对岩体的受力和变形的影响的数值分析方法计算时输入了众多组结构面的参数，而考虑优势面时只输入两组左右优势面的参数，次要的结构面则忽略之。在相同力条件下，考虑优势结构面影响时，计算的地基变形大于不考虑优势结构面影响时计算的地基变形，说明优势结构面对地基的变形有明显的影响，因而也将影响地基的承载力。

五、结论

本文从岩体工程地质模型、结构力学模型、分析方法和工程应用这四个方面总结了岩体结构控制论的研究和应用现状。根据岩体的岩性特征、结构面发育情况、岩体的地应力、地下水条件等建立岩体的工程地质模型，并将岩体划分为四种力学模型，分析岩体结构控制下的变形破坏机制。介绍了目前用于不连续岩体结构计算的方法。对岩体结构控制论在地下工程、边坡工程、库岸工程和地基基础中的应用作了简单介绍。

参考文献

[1]孙广忠.岩体结构力学.[M].北京.科学出版社.1988.

[2]孙玉科.岩体结构力学—岩体工程地质力学的新发展.[J].工程地质学报.1997.5.4.

[3]许兵.关于岩体结构力学基本观点探讨—试论孙广忠教授的岩体力学道路.[J].工程地质学报.1997.5.4.

[4]孙玉科.工程地质学发展予创新思路探讨之六—《工程地质模型》初论.[J].岩土工程界.6.2.

[5]许兵.论地质模型—涵义、意义、建模与应用.[J].工程地质学报.1997.5.3.

地质力学范文篇9

关键词：岩石学；围岩分类；岩体质量类别

引言

地下洞室围岩分类是评价地下洞室围岩稳定性的基础，也是地下工程规划选点、可行性评估、加固设计、工程造价、定额预算及工程施工的重要依据。这种分类是以工程地质条件为基础与岩石力学建立了一定关系并同支护设计相结合的一种分类，它既能客观反映各类围岩的稳定性差别，又能满足支护设计的要求。它考虑了围岩二次应力场的变化，但一般没有包含工程因素、施工因素的影响。

一、地下洞石围岩分类目的及特点

1.1地下洞石围岩分类目的地下洞室围岩分类的主要目的是对地下洞室围岩稳定性进行分级，另外还有一些目的：①地下洞室规划选点、可行性评估；②地下洞室岩土体加固设计；③地下洞室工程造价定额预算；④地下洞室工程施工。当然不同的分类目的，要求的分类精度不同，采用的分类方法也不同。为规划选点、可行性评估服务的围岩分类，要求工作范围大，因此分类方案比较粗糙。为设计、定额预算服务的围岩分类，应能反映岩体的基本特征、开挖后的稳定性、围岩与支护系统的相互作用等，因而应比较细致。为施工服务的围岩分类则要考虑开挖的难易程度，具体的支护方案，因此要求分类方案更加细致、准确。可见，一种符合客观实际、正确的围岩分类是对岩体基本特性的客观反映和正确认识的结果，也是进行隧洞设计、施工的重要依据。

1.2地下洞石围岩分类特点水电工程围岩分类体系有以下两个特点：①采用因素综合判别法，力求选取的分类因素信息量大，能包括主要工程地质问题；②每一个工程都会针对该工程的具体工程地质条件制定一套专用于该工程的岩体质量分类方法。

二、地下洞石围岩分类的方法

2.1水电围岩分类HC法HC法以岩石强度、岩体完整程度及结构面状态为基本因素，以地下水及主要结构面产状为修正因素，以基本因素和修正因素的累计得分为基本判据、以围岩强度应力比为限定判据进行围岩类别划分。该方法在考虑高地应力对围岩类别的影响时，简单地采取降级的处理方法，影响围岩分类的精度。如某深埋隧洞围岩分类结果表明，HC分类在高地应力、硬质岩地区的分类结果与实际围岩类别的吻合率只有32％，适用性差。该方法没有考虑高外水压力对围岩类别的影响。因此，HC法在应用到深埋隧洞围岩分类时尚需修正。

2.2国标BQ方法BQ法采用定量分析的时候，主要考虑岩石的强度和岩体的结构特征两个方面，而对于岩体所处的地应力环境，地下水状态以及结构面的方位等只是作为定量结果的一种修正，就是说，这种方法认为这三个方面对围岩稳定性的影响是次要的，但在高地应力、高外水压力条件下显然不对。某深埋隧洞围岩分类结果表明，BQ法在高地应力、硬质岩地区的分类结果与实际围岩类别的吻合率只有25％，适用性差。该方法也没有考虑高外水压力对围岩类别的影响。因此，BQ法在应用到深埋隧洞围岩分类时也尚需修正。

2.3RMR分类RMR分类，即“岩体评分”，又称地质力学系统，是1973年由比尼奥斯基提出的，早期主要用于隧洞等地下洞室围岩分类，目前也逐渐广泛地运用于边坡、坝基等工程的岩体分类，在国内、外有广泛的应用。RMR分类通过岩石的单轴抗压强度、岩石质量指标、结构面间距、结构面状况、地下水状况、结构面方位等对岩体质量进行评分，最终把岩体质量分为五级，即I极好岩体；II好岩体；Ⅲ一般岩体；Ⅳ不良岩体；V极不良岩体。RMR分类方法的缺点是没有考虑高地应力、高外水压力对围岩类别的影响。

三、水利水电地下洞室围岩分类存在的主要问题及发展方向

3.1地下洞室围岩分类存在的主要问题目前，水利水电地下洞室围岩分类存在的主要问题分述如下。①没有直接考虑洞室几何形状、洞室跨度，这些因素是影响围岩应力分布的重要因素，因而也是围岩分类的主要参数。围岩分类中要考虑这些因素，还有赖于洞室围岩应力计算方法的改进，特别是对节理切割的围岩应力计算方法的改进。②没有直接考虑结构面的组合，虽然考虑了最不利于稳定的结构面状况，但结构面的组合显然比某单一结构面对围岩稳定的影响大。通过引入块体分析方法考虑结构面的组合关系，提高围岩分类的可靠度，是未来发展的方向。③目前的围岩分类多是在一维、二维内进行的，很少能扩展到三维空间。实现三维空间的围岩分类还受到CAD技术发展的制约，现有CAD软件绘制的立体展示图不够直观，开发专用的展示隧道结构面组合关系的三维CAD绘图软件，将使围岩分类变得更加准确、直观。公务员之家

3.2地下洞室围岩分类的发展方向地下洞室围岩分类将向以下方向发展：①建立岩爆烈度与围岩类别的关系，确定高地应力、高外水压力对围岩类别的影响判别指标，是目前水电围岩分类急需解决的问题；②采用多因素综合指标分类，考虑更多的影响围岩稳定性的主要因素，定量与定性描述相结合，定量描述的比重越来越大；③许多新理论、新方法、将在围岩分类中得到更广泛的应用和发展；④运用现代CAD绘图技术实现地下洞室结构面三维仿真，将使围岩分类变得更为直观、形象。需要说明的是，上述目标的实现，需要更多的工程实例予以支持、验证。

参考文献:

[1]王兰生．工程地质分析原理[M]．北京：地质出版社，2008：383-428．

[2]刘汉超．常用围岩分类方法在某深埋隧洞适用性分析[J]．中国地质灾害与防治学报，2006（2）：20-22.

地质力学范文篇10

工程地质条件主要包含:水文地质、地质结构、地形地貌、建筑材料等。水利工程的建筑地基一般是岩石和土，其类型对工程的安全稳定以及技术、经济等方面都有重要影响。一般来说，岩石的岩体的结构主要是第四纪的土层，并且包含各种类型的土层的特征、变化以及空间分布。工程的地质结构按构造的形态可以分成褶皱、倾斜、断裂三种构造。地貌地形主要是指地表的形态以及类型，具体指地表的森林植被、山脉和水系以及建筑的分布。水文条件主要包含:地下水水质、水运动特性、岩层的透水和溶水性、含水层的厚度以及隔水层的深度。水文条件对坝基的稳定性、水库的严密性以及地下水的影响等工程相关因素都有极大的影响。另外，对于建筑材料，施工单位要对材料的开采、质量以及运输等进行详细的勘察，以保证施工过程高效且顺利的进行。

2工程地质的问题分析

2．1坝体的地质问题

在水利水电工程，针于不同类型的坝型，由于地质要求不同，导致工程施工的工作特点也不相同。如果大坝的岩体存在某些地质方面的缺陷，那么在工程施工中就可能导致坝基的渗漏以及稳定性等方面的问题。由于地形地貌、地质构造以及岩体结构的影响，大坝的边坡就可能出现错落、倾倒等现象，另外如果有泥石流的发生，也会对边坡产生极大程度的破坏。边坡的变形以及破坏。

2．2水库的地质问题

水库主要有地面水库和地下水库两种类型。水库在进行蓄水以后，水库周围的地质条件以及环境都会产生极大变化。比如，水库以及地下水的的水位升高或是风浪的冲蚀作用，就会产生诸如水库浸没、淤积、渗透等各种问题的发生。

2．3软土基坑的地质问题

软土的基坑问题主要包括边坡的稳定问题以及基坑的降排水问题。针对边坡的问题，工程施工时，采取了设置保护面、保护坡度、减低水位等措施。针对基坑的降排水问题，可以使用细砂或是粉砂的土层作为边坡，以及使用粘性的土作为基坑，并且一定要保证基坑的干燥。对于降排水的处理方法，一般有人工降水以及明排法两种。

3水文地质的问题分析

3．1山区地质灾害

在某些地区，比如说我国的西北地区，由于地面结构等活动比较频繁，会成为地震的多发区。由于地震会引发众多地质灾害，比如说泥石流、崩塌、滑坡等，会给工程的施工带来极大的困难与不便。另一方面，由于我国经济的不断发展以及人口的不断增长，我国地表水已经远远不能满足人们生产生活的需要，所以人们开始大量开采地下水。由于对地下水的过度开采，又导致了地下水位的急剧下降，甚至是导致地面的沉降以及地裂灾害的发生。这些现象的发生，毫无疑问又会极大影响工程施工。近年来，由于某些地区地裂以及地面沉降的问题比较严重，相关单位正在采取地下水的回灌等一些措施来缓解这种现象。

3．2水土流失

在一些地区，由于在雨季时降水比较集中，如果该地区又正好植被比较稀疏的话，就极容易产生水土流失的现象。另外，也由于目前很多地区过度放牧、滥砍滥伐现象的增多，水土流失的问题就往往更加严峻。再加上某些地区，企业只注重眼前利益，并不考虑长远的发展，进行了大肆的开发，严重损害了地区的生态平衡，使水土流失的现象更加严重。这给工程施工带来了一定不利的影响。

3．3隧道勘测

很多地区的各类水利工程的修建都会遇到隧道的修建工程。在我国某些地区，由于某些地质结构块体的边界是以走滑断裂以及逆断裂为主，是板块运动十分剧烈的场所，所以它的南水北调等工程一般都是采用隧洞的形式。在这些工程的施工前，一定要做好地面的勘测工作，主要包括仪器设备的勘测、人员素质的勘测以及选择适合的勘测方法等。3．4高边坡的问题随着水利工程建设不断向西部扩展，很多工程项目都面临着各种地形的高边坡的稳定问题。有些边坡高度过高，工程施工的地质条件也比较复杂，就会成为具体施工过程中急需解决的一个重要问题。高边坡的地质力学、变性破坏以及荷载控制等问题，都是工程研究中需要迫切解决的关键性的问题。

4水文工程地质评价

在以前的工程施工中，因为没有结合实际针对地下水对岩土工程的作用进行有效的评估，所以在很多地区都发生了地面下沉、开裂等质量事故。因此总结以前的教训，在对水文地质的问题进行评价时，我们需要把重点放在这些方面:一是针对地下水对工程施工的具体影响，预测出工程潜藏的危害并且做出相关的防范的措施。二是根据建筑地基的具体类型，对水文地质问题进行探究。三是调查清楚地下水和工程施工之间的相互影响。四是结合地下水的影响，对于水对工程钢筋器材的腐蚀，可能出现的崩解、岩石土壤软化，地基可能出现的流砂、侵蚀等现象，地下水的水位对工程地基的影响，防渗帷幕对地下水以及建筑环境等问题进行重点的评估。

5结束语