巖體工程地質動力學基本原理分析

■嚴明

（廣西壯族自治區二七O地質隊廣西柳州545300）

巖體工程地質動力學基本原理分析

■嚴明

（廣西壯族自治區二七O地質隊廣西柳州545300）

巖體工程地質動力學是巖體工程地質學的重要組成部分，其作為一門基礎性學科具有很強的實用性，研究的是與工程建設相關的地質問題，對其的研究能夠促進我國地質研究工作的發展，對于建筑行業以及與地質學有關聯的行業也有很大促進作用。本文對巖體工程地質動力學基本原理進行了分析，旨在促進我國巖體工程地質動力學研究工作的開展。

巖體工程 地質學 地質動力學 基本原理

對于巖體工程地質學而言，它是工程地質學的重要組成部分。工程地質學是一門基于應用的基礎性科學，研究的是與工程建設相關的地質問題。經過半個多世紀的發展，在我國工程地質工作者的努力下，我國工程地質學理論體系逐漸形成，并且形成了具有我國特色的地質研究工作方法，工程地質研究工作的核心工作是分析工程地質問題，以實現對工程地質的最終評價作為目的。

1　巖體工程地質動力學基本原理

巖體工程地質動力學揭示巖體與各類工程地質動力動力因素是其基本任務，它研究的主要內容是巖體物質和結構的動力學成因與特性、巖體賦存的動力學環境、巖體的動力學行為與過程、巖體工程防災原理。對于巖體工程地質動力學而言，它的基本觀點是巖體以及工程地質特性是由于地球的動力學作用產生的，這也就是我們通常所說的“動力成因觀”。

巖體與動力學環境相互作用所產生的結果被稱為巖體的工程行為。需要指出的是此處的動力學環境指的是地殼動力學和工程擾動環境，這就是我們通常所說的“動力作用觀”。巖體與環境之間的相互作用在被調節的過程中會使巖體的潛在能力被調動出來，這是實現工程地質防災的基本途徑，這就是我們通常所說的“過程調節觀”。

2　關于巖體地球動力學形成原因及其地質特點

巖體工程地質動力學工作的基本內容使對巖體地質特點的研究，我們可以通過所學的地質學知識對每一種成因不同的地球動力進行了解。巖體的成因不同所具備的的地質特點也不相同，不同之處在于巖體的物質構成及其構成巖體成分的結構特點。

內力作用成因以及內力作用支配下的內外力合力的作用成因是巖體的地球動力學的兩種形成原因。對于內力作用成因而言，它擁有較高的壓力以及成因，在這種作用下形成的巖體一般多為結晶礦物質構成沮構成密度相對較高大多是擠壓形成的礦物質定向排列結構或者塊狀結構。然而在內力作用支配下的內外力合力作用而形成的巖體主要為風化產物以及原巖礦物質。

一般來說，決定巖體基本特性的是巖體構成。在不同的力學作用下所形成的巖體不同，并且巖體的物質構成以及宏觀組成也不相同。這就說明巖體的工程地質特性與力學差異有明顯的差異性。例如沉積巖和巖漿巖的區別就不單純的在于它們的物質構成的差異而更為重要的是它們擁有的層狀以及塊狀的差異性。

3　巖體的地殼動力學環境與工程地質意義

對于巖體地質特性以及力學行為而言，二者的重要控制因素是巖體賦存的地殼動力學環境，要想揭示其內在規律，需要將巖體工程地質問題放在特定的地殼動力學環境中來考察。

巖體的地殼動力學環境主要包括高地應力環境、地下水環境、地球物理場環境、熱動力學環境。高地應力環境主要指的是構造的活動性、地震動力以及地應力等環境；地下水環境指的是水循環與地下水滲流場和物理化學廠環境；地球物理場環境指的是密度與重力、介質力學性質、物性與電阻率、地磁學、地熱與地溫等環境；熱動力學環境指的是氣候與凍融作用等環境。

研究巖體地殼動力學環境的工程地質意義在于：

（1）工程建設的內動力地質環境包括很多，這些工程建設之前所考慮的內動力地質環境主要受到板塊相對運動的強大動力控制，這些內動力地質環境主要包括：區域地殼運動的模式、巖體的成因與地質特性、活動斷裂的性質與分布、地震穩定性強弱與區域特征、地應力的分布與集中程度，以及大地形變的速率等；

（2）工程建設所要考慮的外動力地質環境決定了工程建設的地質安全，并且與工程結構以及開挖擾動共同支配著地表動力改造過程，這些外動力地質環境主要包括大地變形特征、地形地勢特征以及區域氣候模式的變化等，這些外動力地質環境都是在地殼動力學過程中來主導的。

4　巖體動力學行為—以汶川地震為例

地震活動我們都很熟悉，正是地震活動為巖體受到的破壞提供了動力學條件。在2008年發生的汶川大地震就大面積出現了山體結構松動以及滑坡崩塌等地質災害現象，這就要求我國地質工作學者要加緊對巖體動力學的研究進度。

對于巖體動力學問題的研究，大致可以分為2個方面的基本內容，第一方面的內容是山體或者是邊界地質體在地震波動方面的響應，第二方面內容是關于巖體的結構動力學響應，還有動力變形破壞機制。

雖然說人們已經開始巖體結構動力學方面的研究，但是巖體結構動力學方面的研究成果還依然很少。筆者認為關于巖體結構動力學問題的研究除了以上兩個方面的基本內容之外，還應該增加巖體結構的震松機制以及不可逆結構變形等。

在汶川地震發生以后，我國很多地質工作學者對山體的動力響應進行了考察，在考察過程中發現了很多特殊現象，“山扒皮”以及“鬼剃頭”是最普遍的兩種現象。山扒皮指的是地震所誘發的山體破壞，這種現象主要發生在破表具有一定厚度的巖體中，地震滑坡主要發生在表層巖土中，會使表層巖土體發生崩落或者是拋射現象。鬼剃頭則是指山體的破壞在坡頂表現更強烈。

5　總結

總而言之，對巖體工程地質動力學的研究還依然處于探索性階段，關于它的基本概念以及基本原理處于萌芽狀態，很有很長一段時間的成長道路要走。但是對于巖體工程地質的科學問題以及基本理論還需要我們從動力學、相互作用和過程的視角對其進行重新審視和整體，這是一條很值得去深入探索的道路。對巖體工程地質動力學科學問題以及基本理論的探索可以提升我們對巖體工程地質動力學的認識水平，并且能夠提高我們利用所用巖體工程地質動力學知識解決實際問題的能力，可以使對工程地質學科的研究向著定量化方向發展。筆者在本文中的淺析能夠促進巖體工程地質動力學研究工作的開展，推進這一研究方向走向成熟。

[1]王思敬、黃鼎成.中國工程地質世紀成就 [M].北京:地質出版社,2004.

[2]唐春安等.汶川地震中的不平淺層碎裂與拋射模式及其動力學解釋一墳川大地震工程震害調查分析與研究 [M].北京:科學出版社,2009.

P624[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～353～1