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什麼叫地質改造

發布時間: 2021-03-05 06:45:37

『壹』 論述地質作用是如何改造地球的

地球的內、外圈先後形成之後,整個地球的演化主要表現為內、外動力地質作用對地球進行的長期不斷的改造。在整個地質歷史中,內、外動力地質作用是始終不斷地進行著,此起彼伏,時強時弱,一時期內動力地質作用強,另一時期又是外動力強,總的說來以內動力地質作用居於主導的支配地位。由於外動力地質作用對地表改造的趨勢是削高真低,(風化、剝蝕、搬運、沉積、成岩),如無其它因素干擾,當高地削平,窪地滿填之後,外動力地質作用將消失(無太大的高低起伏)。內動力地質作用(構造運動、岩漿活動、變質作用、地震作用)的發生一方面打破了地表趨平的趨勢。產生新起伏,同時,控制了地表地形的分布。也就控制了各地表的外動力地質作用的類型。因此說:內動力地質作用居於主導的支配地位,內動力地質作用與外動力地質作用相互聯系共同作用,朔造著地殼的特徵。
1.地殼上升與剝蝕作用
一般說,地形越高,起伏越大的地區,剝蝕作用也越強烈。地殼上升越快,持續時間越長,地形越高。相鄰地區地殼運動差異性越大,則地形起伏越大。地殼上升速度與剝蝕速度是控制地形高低的關鍵,當上升速度大於剝蝕速度時,地形愈來愈高,上升速度小於剝蝕速度時地形愈來愈低。此地殼上升運動與剝蝕作用有對立統一的關系。 2地殼下降與沉積作用地表上的低窪處是沉積作用的主要場所。沉積物的在低窪處堆積的趨勢是將其填平,理論上說填平之後便不再沉積作用。要發生長期持續的沉積作用形成厚、大的沉積,必須伴隨有地殼下降,只在沉積盆地內伴隨有地殼下降,才能保證盆地的維持,沉積作用繼續進行。地殼下降速度與沉積作用速度之間的相互關系是形成沉積岩類型及厚度的決定因素(並非所有下降快的地區,沉積厚度最大,與沉積物來源有關)。3殼長期穩定與準平原的形成地殼無明顯的上升、下降,這時,長期外動力削高填低(河流為主的外動力)使山地變成緩坡狀平原,稱準平原。整個地球的演化主要就表現為內、外動力對地球的長期、永無休止的改造。

『貳』 地質建造

研究區地質建造由西昆侖復合造山帶和塔里木盆地兩部分組成,其間以庫斯拉甫斷裂為界,兩者之間的明顯差別在於沉積盆地演化、地殼運動強弱、岩漿活動、變質作用和褶皺變形程度等(圖3-4~圖3-7)。

圖3-4 阿克陶縣庫斯拉甫鄉卡拉吉爾嘎構造剖面圖

圖3-7 新疆阿克陶縣庫斯拉甫一帶貫穿性構造剖面圖(東段)

(一)塔里木陸塊地質建造

塔里木陸塊地質建造組成主要為台地型正常沉積碎屑岩和碳酸鹽岩,岩漿活動極其微弱,變質程度極低,構造變形比較簡單。研究區內僅有華力西期、印支期、燕山期、喜馬拉雅期和挽近期地質建造。

挽近期鬆散建造 第四系 河流鬆散堆積層 80m

不整合

喜馬拉雅期建造 上白堊統—古近系 紅色碎屑岩、碳酸鹽岩、膏鹽

沉積盆地遷移

燕山期建造 侏羅系 下部黑色含煤碎屑岩,上部紅色碎屑岩 3345.2m

不整合

印支期建造 三疊系 暗綠色基性脈岩(局部)

超動接觸

華力西期建造 泥盆系—中二疊統 陸源碎屑岩-碳酸鹽岩(含少量基性火山岩) 6458.36m

(未見底)

(二)西昆侖復合造山帶地質建造

西昆侖復合造山帶地質建造組成以海槽型淺變質陸源碎屑沉積為主體,岩漿活動強烈,有多期次岩漿活動和較明顯區域變質作用,褶皺斷裂構造極為發育。經歷了晉寧-大堡期、興凱期、加里東期、華力西期、印支期、燕山期、喜馬拉雅期和挽近期地質事件改造。

喜馬拉雅期建造 新近系 基性脈岩

超動接觸

印支期建造 三疊系 花崗岩

超動接觸

華力西期建造 二疊系 花崗岩

超動接觸

石炭系 低綠片岩相變質陸源碎屑岩 1218.1m

不整合

加里東期建造 中-上寒武統—奧陶系 變質中-酸性侵入岩

超動接觸

興凱期建造 下寒武統 海槽型復理石碎屑岩、碳酸鹽岩(夾硅質岩)>1794.6m

沉積不整合

上元古界 南華系—震旦系(上部)碳酸鹽岩

(下部)陸源碎屑岩 >3475.7m

沉積不整合

晉寧期建造 下-中元古界 變質花崗質碎屑岩、變質花崗岩和混合岩

(未見底)

『叄』 什麼事地質作用內、外力地質作用是怎樣改造地球的

一、地質作用的概念
引起地殼組成物質,地殼構造,地表形態等不斷的變化和形成的作用,通稱地質作用。地質作用按照能量的來源不同分為內力作用和外力作用。
二、內力作用對地表形態的影響
內力作用主要表現為地殼運動、岩漿活動和變質作用,其中地殼運動和岩漿活動中的火山活動會影響地表形態。
1、火山活動對地表形態的影響:處於地下深處的岩漿,在巨大的壓力作用下,有時候會沿著地殼的薄弱地帶噴出地表。如果岩漿是沿著地殼的線狀裂隙流出,往往形成寬廣的玄武岩高原,如哥倫比亞高原。如果岩漿是沿著地殼的中央噴出口或管道噴出,往往會形成火山,如我國長白山的主峰。
2、地殼運動對地表形態的影響:按照地殼運動的方向和性質,可以將其分為水平運動和垂直運動。水平運動是指組成地殼的岩層沿平行於地球表面的方向運動。它使岩層發生水平位移和彎曲變形,常在地表形成綿長的斷裂帶和巨大的褶皺山脈。垂直運動是指組成地殼的岩層作垂直於地球表面方向的運動,即上升或下降運動。它使岩層發生大規模的隆起和凹陷,引起地勢的起伏變化和海陸變遷。
總之,內力作用在地表形成大陸與洋底、山脈與盆地等,奠定了地表形態的基本格局,總的趨勢是使地表變得高低不平。
三、外力作用對地表形態的影響
外力作用主要表現風化、侵蝕、搬運、堆積作用。
1、風化作用:在溫度、水以及生物等的影響下,地表或接近地表的岩石經常發生崩解和破碎,形成許多大小不等的岩石碎塊或砂粒,這種作用叫風化作用。風化作用產生的岩石碎塊或砂粒堆積在原地,為其他外力作用創造了條件。
2、侵蝕作用:水、冰川、空氣等在運動狀態下也可以對地表岩石及其風化產物進行破壞,稱為侵蝕作用。侵蝕作用常使被侵蝕掉的物質離開原地,並在原地形成侵蝕地貌。在岩石海岸,波浪不斷地擊打、侵蝕岩壁,使其後退,常形成陡崖。在高緯或高山地區,冰川在運動過程中不斷地侵蝕底部岩石和側面岩壁,往往形成冰斗和角峰。
3、搬運作用:風化或侵蝕作用的產物在風、流水、冰川等的搬運作用下,可以從一個地方移動到另一個地方。搬運作用為堆積地貌的發育輸送了大量物質。
4、堆積作用:在搬運過程中,如果外力減弱或遇到障礙物,被搬運的物質堆積下來,形成堆積地貌。在沙質海岸,波浪在向海流動的過程中,由於速度逐漸減慢,會將大量的沙子堆積在海岸地帶,形成沙灘。在沙漠地區,在風向比較固定的風力作用下,沙粒往往堆積形成狀似新月的沙丘,叫新月形沙丘。
總之,外力通過風化、侵蝕作用不斷地對地表形態進行破壞,並把破壞了的物質從高處搬運到低處堆積起來,總的趨勢是使地表起伏狀況趨向於平緩。

『肆』 什麼叫地質條件它包括哪些方面

地質條件與以下幾個方面有關:

1)岩土類型 岩、土體。

2)地質構造

3)地形地貌

4)水文地質條件 地下水活動

『伍』 地質作用是如何改造地球的

是通過地球的內部運動,來使地心岩漿上升到地表冷卻變成岩石或者新的陸地,而地球內部運動則是靠磁場和運行周期還有外星原因導致的

『陸』 地質變化,地質遷移的意思是什麼

地質變化是指地球本身由於受到某種能量(外力、內力、人為)的作用,從而引起專地殼組成物質、地殼屬構造、地表形態等不斷的變化與改造的過程。
地質遷移指地質循環,在地球歷史的長河中,各種物理、化學和生物化學過程創造、維持與毀滅了地球表層的物質。人類出現以後,這些產生了人類賴以生存物質的過程又不斷地產生新的物質。總體上,這些過程被統稱為地質循環,實際上它是由多個次循環組成,構造循環(也稱構造旋迴)和水文循環就是其中兩個重要的次循環。

望採納,謝謝。

『柒』 地質改造原理

過去人們對支護、支擋比較熟悉,而對地質改造不大熟悉。什麼是地質改造?上面基本上已經講清楚了。這里還有一個問題就是改造什麼和怎麼改造,也就是地質改造目的和技術問題。改造目的有兩個層次,第一層次是地質改造解決什麼問題,第二個層次是改造對象和內容。下面以具體工程為例來說明這個問題,首先我們以地下工程為例來分析,地下工程建築是通過開挖建成可供應用的各種隧道、地下工作空間、地下採掘系統等。為了便於開挖,我們常常採用爆破手段對地質體進行松動,也就是對地質體強度進行弱化處理;為了使建成的地下工程堅固耐用,洞體一般是在自重和環境因素作用下是穩定的,對不穩定部分要採取技術措施進行處理。提高其自穩能力,達到洞體穩定的目的。何謂洞體穩定?在力學上來講是有明確定義的。在「地應力與地質工程」部分內曾經談過,洞壁岩體穩定性系數K,對脆性岩體來說,為:

地質工程學原理

式中:σr為作用於洞壁上的切向力;σ1 為作用於洞壁上的徑向力;σc為岩體抗壓強度。

式(10-1)表明,洞體穩定性首先決定於洞壁穩定性,而洞壁穩定性則控制於洞壁岩體強度和受力狀態,即作用於洞壁上的切向力和徑向力。要提高洞體穩定性,顯然,有兩項技術可以採用,即提高洞壁岩體強度和縮小作用於洞壁上的應力差。前者稱為岩體強化處理,後者稱為應力改造處理。具體來說,可以通過提高岩體材料強度,提高岩體結構強度或提高作用於洞壁上的徑向力來提高洞體穩定性;還可以通過切縫的辦法、鑽孔的辦法降低洞壁圍岩剛度,使洞壁岩體變形增大,使洞壁圍岩內應力向里轉移,降低洞壁表層切向力,提高洞室穩定性。這個例子說明,地質體改造的第一層目的是提高洞體穩定性,其第二層目的是強化或弱化地質體,針對地質體內薄弱環節,採取不同的技術措施,提高洞體穩定性。邊坡、壩基等地質工程中同樣是如此。可是過去的做法是,對灌漿技術比較熟悉的,到處採用灌漿;對錨固技術比較熟悉的,到處都採用錨固;對支擋技術比較熟悉的則到處採用支擋。這樣做的結果很多情況下問題並沒有解決,原因在於沒有做到對症下葯。實際上地質體的破壞是由於地質體本身某一部分有缺陷或環境地應力太大,或富含地下水而造成的。

下面以岩體為例進一步討論地質體改造原理。從事岩體改造工作必須對岩體有一個明確的概念,前面曾給岩體下過明確定義。岩體的定義是「岩體是經受過變形、遭受過破壞由一定的岩石成分組成、具有一定的結構、賦存於一定的地質環境中的地質體」。岩體物質組成、岩體結構、環境因素這三個要素作為岩體的概念是缺一不可的。不論是進行岩體力學分析,還是進行岩體改造,都要針對這三個部分做工作。在作具體工程的岩體改造時首先必須分析破壞原因,選擇改造對象,即要明確改造對象是岩體成分,還是岩體結構或者是賦存環境因素。只有明確了改造對象才能做到對症下葯。對多年實際經驗進行總結,整理成表10-1所示的岩體改造原理,它可以幫助我們考慮如何開展岩體改造工作。

表10-1 岩體改造原理

表中第一、第二欄列出了改造對象和改造目的,第三、四欄列出了改造原則和改造技術。改造對象可歸納成三部分,即岩體材料、岩體結構和環境條件。改造的工程目的可歸納為兩類,即為了增加地質工程穩定性而做得對岩體進行強化處理和為了降低岩體強度而做得對岩體進行弱化處理。改造原則和改造技術是根據改造對象的特點,改造目的的要求而建立的。

『捌』 什麼是地質工程

地質工程來Geological Engineering 。工程地質學是源研究人類的工程活動與地質環境的相互作用,以便認識評價,改造和保護地質環境。是地質學的一個分支。是一門研究與工程建設有關的地質問題的專門學科。 研究對象是工程地質條件和工程地質問題。工程地質條件是工程地質環境各個要素的總和。包括: (1)岩土類型及其工程地質性質(2)地形地貌條件(3)地質結構與地應力(4)水文地質條件(5)物理地質現象(6)天然建築材料 。

『玖』 地質體賦存環境條件改造

地質環境改造主要指的是改造地質工程中的地應力和地下水條件。地下水條件改造主要指地面防滲和地下水疏干,這是地質工程中防治地質災害的老問題,但近年來又有了發展,如為了提高岩體強度,大力降低地質體中含水量,而出現了負壓抽水技術。這一技術在邊坡加固和豎井施工中,愈來愈多地發揮作用。這方面的技術比較成熟,而經驗也比較多,故在這里不再詳談了。下面主要談談地應力改造技術問題。

地應力改造的基本原理可以用圖10-6說明。圖中斜線是代表岩體強度,圖中大莫爾圓是地質工程開挖後形成的應力狀態σ1 及σ3。我們知道當莫爾圓位於地質體強度曲線下面時,則地質工程處於穩定狀態,當莫爾圓超出地質體強度曲線時,地質工程就處於不穩定狀態。為了保持地質工程穩定性,就是將地應力加以改造,使莫爾圓變小,使之位於地質體強度曲線下面,變不穩定地質體為穩定的地質體,提高地質工程穩定性。解決的辦法有提高σ3 和降低σ1。圖10-6中a為提高σ3 後得到的莫爾圓,它位於地質體強度曲線下面,在改造後的應力條件下,地質工程顯然是處於穩定狀態;圖10-6中b為降低σ1 後形成新的應力狀態的莫爾圓,它也位於地質體強度曲線下面,經過地應力改造後,地質工程也處於穩定狀態,達到了地應力改造的目的。

圖10-6 地應力改造原理

地應力改造也有強化和弱化兩種。為了強化地質體而進行的地應力改造有三套方法。

圖10-7 提高作用於地質體上圍限應力的技術措施

第一套即增加σ3,應力轉移及維持初始應力狀態。提高σ3 是改善地質體強度、提高地質工程穩定性的常用方法之一。為了提高σ3,通常採用的技術有支護和錨固兩種(圖10-7)。從理論上來講支護是可以提高σ3,但是很難做到支護結構與地質體構成緊密接觸,故在實際工作中支護往往發揮不了提高σ3的作用。這里經常存在著假象,這種假象使地質工程中常常存在地質災害的隱患,故這種方法提高σ3 不如用錨固的辦法來得更可靠。為了改進這一缺點,可以採取對襯砌與地質體接觸面間灌漿的辦法進行補救。用錨固技術提高σ3 一種是砂漿錨桿,另一種是用預應力錨索。預埋錨桿是提高σ3的很好辦法,近年來愈來愈受到重視。從概念上講,預應力錨索是提高σ3的最好辦法,它可以根據設計施加所需要的圍限應力σ3,可以實現人工控制。

第二套辦法為應力轉移法。這個方法在地下工程建築中可以發揮極大的作用。在高地應力地區地下工程破壞的主要方式為洞壁岩體切向應力過大引起洞壁破壞,我們可以採用減弱洞壁圍岩剛度或增加洞壁圍岩內部剛度的辦法使洞壁處切應力向洞壁圍岩內部轉移,減少洞壁圍岩表部的切向應力,也就是減少洞壁圍岩表層內應力差,提高洞壁圍岩穩定性。這兩套技術愈來愈受到重視,現在已經形成了切縫和鑽孔兩種減弱洞壁圍岩剛度的辦法(圖10-8),通過切縫或鑽孔可以使洞壁圍岩表部切向應力大大降低,而洞壁圍岩表部降低的應力轉移到圍岩內部,圍岩內部應力大大提高了。圖10-9為切縫後應力變化的計算結果,計算結果表明,原型時洞壁切向應力集中系數為2.36~2.5,切縫後應力集中系數降低為0.25~0.35,效果十分明顯。切縫技術僅適用於完整結構岩體,對碎裂結構岩體來說可能引起洞壁岩體連鎖破壞,而鑽孔技術則是對完整結構岩體和碎裂結構岩體都適用。鑽孔改造應力技術的技術參數設計是一個很復雜的問題。

圖10-8 洞壁切縫或鑽孔使洞壁圍岩內切向應力向圍岩內部轉移示意圖

(a)洞壁切縫;(b)洞壁鑽孔

圖10-9 切縫後洞壁切向應力變化

圖10-10 用硬包囊轉移洞壁應力模型

關於提高圍岩內部變形剛度使圍岩內應力向里轉移的辦法,現在僅僅是從原理上提出了一個技術方案,就是向地質體內部注射漿液在地質體內部形成硬包囊,提高地質體內部的剛度,使應力向內轉移(圖10-10)。這在目前來說還沒有實踐經驗,在技術上、經濟上可行性如何還有待於探討。

第三套辦法實際上是維持初始應力狀態的辦法。如圖10-11所示,這個辦法實際上是在未開挖之前在開挖線裡面預埋上錨桿,當預埋錨桿外面的地質體被開挖時,預埋錨桿限制地質體卸荷回彈,這就等於預埋錨桿對地質體施加一個圍限應力σ3,實際上這是維持初始應力狀態的一種辦法。因為錨桿存在著彈性變形,所以預埋錨桿不能100%地維持初始應力狀態,經過預埋錨桿處理後的地質體內部的應力狀態要比初始狀態略低一些。這個方法在地質體改造中有很多用處,它可以用於限制高地應力地區壩基清基岩體開裂(圖10-12)、提高邊坡陡度(圖10-13)、限制地下洞室收斂變形等。

圖10-11 預埋錨桿維持初始地應力原理

a—開挖前預埋錨桿;b—開挖後預埋錨桿作用原理

圖10-12 用預應力錨桿限止高地應力地區壩基清基引起岩體開裂

圖10-13 用預埋錨桿減少邊坡開挖

a—原開挖方案;b—用預埋錨桿處理邊坡方案

上面談了地質體改造的一般原理和技術,在具體地質工程中究竟採用什麼方法和技術,應根據具體情況而定。有時採取對岩體材料、岩體結構改造為宜,有時採取對環境應力條件改造為宜,究竟採用哪一種辦法,將取決於技術可能性和經濟合理性。下面以地下工程為例再作些進一步的說明。

地下工程的破壞有的受岩體材料控制,有的是受岩體結構控制,有的是受環境應力控制。隨此,防治地下工程破壞的技術措施有時採用岩體材料改造,有時採用岩體結構改造,有時採用環境應力改造技術。當地下洞室組成岩體為塊裂結構岩體和板裂結構岩體時,為了保證地下洞室穩定性,首先應採取岩體結構改造技術對岩體結構進行改造。對塊裂結構岩體和板裂結構岩體的岩體結構的改造技術前面已經說過了,在此不再重復。如果岩體屬於完整結構和碎裂結構岩體時,首先應考慮採用地應力改造技術,局部地方可以考慮進行岩體結構改造。可用於地下洞室地質改造技術方案,一般來說,有如下一些。

(1)支護:支護作用是提高σ3,它系藉助於限制洞壁圍岩開挖回彈變形形成σ3,對洞壁圍岩施加σ3

(2)噴射混凝土:它的作用是癒合洞壁表層圍岩岩體裂縫,增加洞壁圍岩表層抗拉強度,它屬於一種柔性結構,允許洞壁圍岩產生一定量變形。

(3)錨固支撐環:它是由短錨桿構成的加固環,錨桿本身可以對洞壁圍岩施加σ3,而錨固體形成的支撐環對其裡面的地質體又施加有附加的σ3,這種技術對完整結構岩體和碎裂結構岩體都比較適用。

(4)預應力錨索:這種技術一方面具有對圍岩施加人工可控制的σ3的作用,特別是對分割岩體的結構面施加σ3 最為有效,也對分離塊體具有牽引作用,它常用於塊裂結構岩體的加固處理。

(5)預埋錨桿維持初始應力技術:它可用於掌子面前方超前加固,因為施工比較麻煩,故不常用,而在邊坡工程中採用維持初始地應力狀態,提高邊坡角時會用到。

(6)卸載環:這是近年來興起的改變地下洞室穩定性的一項技術。可用切縫法和鑽孔法降低洞壁圍岩剛度,使洞壁處最大切向力向岩體內部轉移,減少洞壁圍岩表層主應力表差,即減小(σ13),提高洞壁穩定性。

這些技術究竟選用哪一種,在設計時應進行技術經濟論證。

高地應力地區地質工程問題除地下工程外,還有許多問題,如壩基問題、邊坡問題等。高地應力地區壩基承載力一般問題不大,而在壩基開挖清基的時候常常遇到一個麻煩。如1978年河南省正在施工的金剛台壩址,壩基由花崗岩組成,清基時清掉一層就又開裂一層,自動剝皮。這是高地應力作用的結果,當時沒有更好的解決辦法,只是建議他們不要再挖了,立即回澆混凝土,把它壓住,然後在壩基內進行固結灌漿處理。以現在的技術處理的話,看來採用預埋錨桿的辦法來防止它的開裂是比較好的。又如二灘電站壩基的地應力很高,將來壩基開挖過程中很可能也出現金剛台現象。我們建議用預埋錨桿辦法解決。如圖10-12所示,在壩基開挖前,在開挖深度線以下預埋上砂漿錨桿,在開挖後岩體產生回彈,使錨桿內產生拉應力,這樣就可以防止剝裂發生。錨桿設計要求必須保證錨桿的抗拉能力大於岩體的回彈力,這就要求合理地給出錨桿的直徑、間距、長度。我們國家許多地區都是高地應力地區,西南地區高山峽谷中修建電站肯定要出現這個問題。剝裂的深度與壩基尺寸有關。壩基越寬剝裂的深度越大,預埋錨桿的深度必須超過剝裂帶的厚度。

在高地應力地區開挖邊坡時也會遇到一些特殊問題,如金川露天礦曾產生巨大的傾倒變形,主要是開挖卸荷使板裂岩體內部產生鬆弛變形引起的。過去只把傾倒變形的原因歸結於岩體結構,這是對的,但這不是全部。產生傾倒變形還有一個原因,這就是開挖卸荷,卸掉水平向支撐的地應力,板裂岩體很容易產生向外錯動變形,反傾向邊坡就表現為傾倒變形。可以利用預埋錨桿進行防治。預埋錨桿的辦法實際上是維持開挖前的地應力狀態的一種辦法,利用這種辦法我們可以防止由於開挖引起地應力的變化而導致岩體破壞,保持岩體穩定。利用這個原理我們曾對漫灣電站溢洪道邊坡提出過這種建議,該邊坡原設計選定為40°邊坡角,邊坡開挖高度達120m,我們到現場看了以後,建議用預埋錨桿的辦法處理,將邊坡角放陡到80°,因為有一組傾向邊坡外的節理的傾角為80°,這樣邊坡高度就變為如圖10-13所示的30m左右了。這樣,作第一大大地減少了挖方量;第二減少了對環境的破壞;第三也減少了後期的維護工作,事實證明這是很經濟的一個辦法。

地質改造是正在興起的一項技術,地質工程建築愈來愈離不開這項技術,我們可以藉助這項技術,實現在復雜的地質條件下的地質工程建築,這是十分值得倡導和推廣的一項技術。

『拾』 地質體改造原理

過去人們對支護、支擋比較熟悉,而對地質體改造不大熟悉。什麼是地質體改造?上面基本上已經講清楚了。這里還有一個問題就是改造什麼和怎麼改造,也就是地質體改造目的和技術問題。改造目的有兩個層次,第一層次是地質體改造解決什麼問題,第二個層次是改造對象和內容。下面以具體工程為例來說明這個問題,首先我們以地下工程為例來分析,地下工程建築是通過開挖建成可供應用的各種隧道、地下工作空間、地下採掘系統等。為了便於開挖,我們常常採用爆破手段對地質體進行松動,也就是對地質體強度進行弱化處理;為了使建成的地下工程堅固耐用,洞體一般是在自重和環境因素作用下是穩定的,對不穩定部分要採取技術措施進行處理。提高其自穩能力,達到洞體穩定的目的。何謂洞體穩定?在力學上來講是有明確定義的。在「地應力與地質工程」部分內曾經談過,洞壁岩體穩定性系數K,對脆性岩體來說,為:

地質工程學原理

式中:σr為作用於洞壁上的切向力;σ1為作用於洞壁上的徑向力;σc為岩體抗壓強度。

式(10-1)表明,洞體穩定性首先決定於洞壁穩定性,而洞壁穩定性則控制於洞壁岩體強度和受力狀態,即作用於洞壁上的切向力和徑向力。要提高洞體穩定性,顯然,有兩項技術可以採用,即提高洞壁岩體強度和縮小作用於洞壁上的應力差。前者稱為岩體強化處理,後者稱為應力改造處理。具體來說,可以通過提高岩體材料強度,提高岩體結構強度或提高作用於洞壁上的徑向力來提高洞體穩定性;還可以通過切縫的辦法、鑽孔的辦法降低洞壁圍岩剛度,使洞壁岩體變形增大,使洞壁圍岩內應力向里轉移,降低洞壁表層切向力,提高洞室穩定性。這個例子說明,地質體改造的第一層目的是提高洞體穩定性,其第二層目的是強化或弱化地質體,針對地質體內薄弱環節,採取不同的技術措施,提高洞體穩定性。邊坡、壩基等地質工程中同樣是如此。可是過去的做法是,對灌漿技術比較熟悉的,到處採用灌漿;對錨固技術比較熟悉的,到處都採用錨固;對支擋技術比較熟悉的則到處採用支擋。這樣做的結果很多情況下問題並沒有解決,原因在於沒有做到對症下葯。實際上地質體的破壞是由於地質體本身某一部分有缺陷或環境地應力太大,或富含地下水而造成的。

下面以岩體為例進一步討論地質體改造原理。從事岩體改造工作必須對岩體有一個明確的概念,前面曾給岩體下過明確定義。岩體的定義是「岩體是經受過變形、遭受過破壞由一定的岩體成分組成、具有一定的結構、賦存於一定的地質環境中的地質體」。岩體物質組成、岩體結構、環境因素這三個要素作為岩體的概念是缺一不可的。不論是進行岩體力學分析,還是進行岩體改造,都要針對這三個部分做工作。在作具體工程的岩體改造時首先必須分析破壞原因,選擇改造對象,即要明確改造對象是岩體成分,還是岩體結構或者是賦存環境因素。只有明確了改造對象才能做到對症下葯。對多年實際經驗進行總結,整理成表10-1所示的岩體改造原理,它可以幫助我們考慮如何開展岩體改造工作。

表10-1 岩體改造原理

表中第一、第二欄列出了改造對象和改造目的,第三、四欄列出了改造原則和改造技術。改造對象可歸納成三部分,即岩體材料、岩體結構和環境條件。改造的工程目的可歸納為兩類,即為了增加地質工程穩定性而做的對岩體進行強化處理和為了降低岩體強度而做的對岩體進行弱化處理。改造原則和改造技術是根據改造對象的特點,改造目的的要求而建立的。

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