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建筑工程概述之巖土力學(xué)

2008-08-10 11:43    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  巖體力學(xué)是工程力學(xué)與工程地質(zhì)學(xué)相互滲透的邊緣學(xué)科。主要研究一定地質(zhì)環(huán)境中的巖石和巖體的強(qiáng)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(shù)措施。

  巖體力學(xué)是一門(mén)十分年輕的學(xué)科。第二次世界大戰(zhàn)以后,土木工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,高壩,深埋長(zhǎng)隧道、大跨度高邊墻地下建筑相繼出現(xiàn),對(duì)巖體力學(xué)理論和技術(shù)的需求日益迫切,巖體力學(xué)工作逐步發(fā)展起來(lái)。

  1951年,在奧地利的薩爾茨堡組織了第一個(gè)地區(qū)性巖石力學(xué)協(xié)會(huì)。1962年,在該協(xié)會(huì)倡議下成立了國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì),并于1966~1983年間召開(kāi)了五次國(guó)際巖石力學(xué)討論會(huì),對(duì)巖體力學(xué)發(fā)展起了推動(dòng)作用。

  中國(guó)在1949年以后,在水利水電建設(shè)過(guò)程中形成自己的巖體力學(xué)勘測(cè)試驗(yàn)隊(duì)伍,成立了中國(guó)科學(xué)院巖體土力學(xué)研究所、長(zhǎng)江水利水電科學(xué)院巖基研究室等研究機(jī)構(gòu),促進(jìn)了中國(guó)巖體力學(xué)的發(fā)展。

  二十世紀(jì)70年代以來(lái),在一些高等院校中建立了巖體力學(xué)教研室,開(kāi)設(shè)了巖體力學(xué)課;在一些工程勘察設(shè)計(jì)院中建立了巖體力學(xué)試驗(yàn)研究隊(duì)伍。開(kāi)始了對(duì)高壩壩基,大跨度高邊墻地下洞室圍巖穩(wěn)定性,及高達(dá)300米以上的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題,以及對(duì)巖石流變、巖石斷裂及巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)效應(yīng)等理論開(kāi)展了研究。

  巖體力學(xué)的發(fā)展可分為兩個(gè)階段:連續(xù)介質(zhì)力學(xué)階段。把巖體視為一種完整的連續(xù)介質(zhì)材料,將連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的理論和方法,特別是把土力學(xué)理論移植過(guò)來(lái),用于解決在工程建設(shè)中遇到的巖體力學(xué)問(wèn)題。這是巖體力學(xué)發(fā)展的早期階段;

  碎裂巖體力學(xué)階段。在20世紀(jì)50年代末和60年代初,國(guó)際上發(fā)生了幾次大型水壩工程事故。在對(duì)這些重大事故研究過(guò)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(xué)研究中重視了節(jié)理、斷裂面等力學(xué)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(yīng)等現(xiàn)象。在力學(xué)分析上出現(xiàn)了塊體分析的理論和方法。

  當(dāng)前,連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論仍具有支配作用。同時(shí),正在注意研究碎裂介質(zhì)巖體力學(xué)分析理論和方法;研究結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論和方法在巖體力學(xué)研究中的應(yīng)用;研究運(yùn)用巖體變形觀測(cè)反分析與巖體改造措施相結(jié)合的實(shí)用巖體力學(xué)問(wèn)題,不斷地深入認(rèn)識(shí)巖體,修改設(shè)計(jì),補(bǔ)充巖體改造措施,使巖體工程設(shè)計(jì)逐步完善,并有了一套應(yīng)用巖體力學(xué)的理論和方法。

  巖體力學(xué)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(kāi)挖和支護(hù);巖體改造方案及技術(shù)。必須研究的基本問(wèn)題有:巖體結(jié)構(gòu),特別是結(jié)構(gòu)面的地質(zhì)規(guī)律;巖體中應(yīng)力,包括地應(yīng)力及工程建設(shè)引起的二次應(yīng)力;巖體變形規(guī)律;巖體破壞機(jī)制及強(qiáng)度理論;巖體水力學(xué)理論。

  巖體力學(xué)的基本理論主要有巖體地質(zhì)研究 、巖體力學(xué)試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)、巖體的力學(xué)分析和;巖體改造方案及技術(shù)措施研究。這四部分研究工作與巖體工程研究的階段相對(duì)應(yīng),逐步地開(kāi)展和應(yīng)用。

  巖體力學(xué)的應(yīng)用主要是與巖體工程階段結(jié)合分為三類(lèi):巖體力學(xué)特性普查 、專(zhuān)門(mén)巖體力學(xué)問(wèn)題研究和巖體變形觀測(cè)監(jiān)測(cè)及反分析。

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