试论岩土工程发展新思想

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chimaomao
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  摘 要:在土木工程中有一个非常重要的科学-岩土工程学,它是采用工程地质学、土力学、岩石力学等来消除工程中有关岩石、土的工程技术方面问题的学科。目前的岩土工程探究注重地质过程的机理浅析、着重分析岩土和工程的有效结合,定性浅析及定量评判结为一体,将当代与现代化有效统一起来。在进行岩土工程浅析的过程当中,需要是宏观方向与微观方向的相互转化,以此来进行实际工作的指导,进而形成岩土工程的新思想。
  关键词:岩土工程;发展;新思想
  Abstract: in the civil engineering science - there is a very important in geotechnical engineering, it is to use the engineering geology, soil mechanics, rock mechanics and so on to eliminate the engineering question on rock and soil engineering technology in the subject. The geotechnical engineering exploration focus on geological process, focusing on the analysis of geological and engineering is analysed the mechanism of effective combination, blends into the qualitative analyses and quantitative evaluation, to unify the contemporary and modern effective. In geotechnical engineering is briefly the process of, need is the direction of the direction of macroscopic and microscopic mutual conversion, in order to make the guidance of the practical work, to form new ideas in geotechnical engineering.
  Key words: geotechnical engineering; Development; A new idea
  中图分类号:S969.1 文献标识码:A文章编号:
  
  岩土工程所探究的主体是土体和岩体。岩体在发展及存在的地质过程当中,经历了很多复杂化的地质因素的影响,为此,岩体具备复杂的结构及一定的地应力场环境。然而针对不同地区、不同类别的岩体,因所经历的地质影响程度不一样,为此岩体的工程性质通常会存在巨大的差异性。当岩石逐渐露出在外面之后,历经风化作用的影响逐渐发展成土,有的将留在原地,有的会在风、水及冰川的影响之下逐渐沉积变为土层。在不同的地质情况当中,每一地区的风化环境、沉积动力条件等都会存在巨大的差异性,所以土体工程特性不仅复杂并且其具备超强的个性。
  1 测试技术
  1.1原位测试技术
  伴随着岩土工程的不断形成以及发展,之前的测试器械及科学技术得到相关的更新。在土基方面,除了静力触探、圆锥动力触探、标准贯入试验等外,深基静载、高压旁压、自钻旁压仪等在较大深度以下测定地基岩土体承载力、变形参数成为当今原位测试的主要目标。高精准度压力传感器和位移传感器的使用,促使测试仪器功能得到一个良好的完善。因运用计算机技术对于数据、图形、信息采集、分析判别完全程序化、规范化,为此能够达到一个高精确度的目的。在岩基上,岩体实际的形状改变、抗剪、应力测试的逐渐大范围运用,同时慢慢的开始向小型化、自动化控制方向发展,整体上来分析,此试验会损耗大量的资金以及时间。
  1.2物探测试技术
  在岩土工程当中物探技术的使用是非常多见的一种现象,新的技术不断涌现出来,通常包括:层析成像(CT)技术、电磁波透视、浅层地震、地质雷达、声纳剖面、瞬变电磁法等。需要特别提出的是,在最近几年层析成像(CT)技术得到了很大的发展CT技术具备超强的分辨性能。
  1.3岩体结构面网络模拟技术
  岩土属于没有连续性的介质,岩体形成原因的结构面分布情况是非常复杂的。人们在工程施工现场挑选具有独特性质的地段,对于结构面的相关部位进行实际性测量,之后将有关数据录入计算机当中,开展统计模拟。可以运用蒙特卡洛方法按照有关概率密度进行函数抽样,这样能够获取跟现实分布函数近似的人工随机变量,针对这一数据开展有关计算及分布类型的验证,将全部的结构面有效结合在一起就构成了岩体结构面网络图,所有的工作都是由计算机来完成。
  因结构面网络展现了岩体的介质特点,为此,岩体结构面网络模拟技术得到了大范围的运用。能够直观的对结构面连通率、岩石质量RQD值、损伤张量、分形维数和渗透张量等进行计算,用来对边坡和坝基的稳定性进行解析。最近几年所形成的新的随机不连续面三维网络计算机模拟新技术,来计算出不连续三维空间的基本参数。
  2 分析方法
  2.1数值分析
  针对岩土力学数值的浅析过程当中,目前仍然以限元法、边界元法为主,但是现在已经慢慢的向随机有限元、模糊有限元方向发展。最近今年逐渐涌现出来的神经元网络技术使用在岩石力学上。神经元网络是从八十年代末兴起的一种人工智能技术,该中技术是在当代神经科学探究的前提下提出来的展现人类脑性能的一种模型。运用机器学习来对各部分进行权值的调节,促使其能够得到很好的运用。神经元网络使用在岩石力学预测上最大的一个优势就是能够将相关地质因素当做变量进行输入,对有关用法及回归进行浅析,其程序是有所差异的。
  2.2本构模型探究
  在现实的工程当中,土的应力相互之间的联系是非常复杂的,具备了非线性、弹性、塑性、粘性、剪胀性、各向异性等方面的特征,与此同时,应力路径、强度发挥度、及岩土形态、组成、结构、温度等都会对模型造成不同程度的影响。
  对岩土本结构模型进行探究需要从以下两个方面着手:首先,争取创建能够解决工程中现实问题的实用模型;其次为了创建可以深入展现一些岩土体应力变形特点的理论模型。这些理论模型能够很好的展现出岩土的在经过变形之后的特点,是创建工程使用模型的重要参考依据。工程实用模型应当是一个地区岩土、岩土工程问题创建的本构模型,真实的展现出该地区岩土的的主要特征,使用它对工程进行详细计算,能够获取工程建设一个十分精确的分析结果。
  在之前的本构模型探究过程当中很多的学者只是注重本构方程的创建,却对于模型参数测定及选择使用探究问题上完全忽略掉,这是一种非常错误的认识。需要在今后的探究工作当中要对模型参数测定及选用加以特别的重视,这样才能够促使其为工程提供优质的服务。
  2.3岩土工程的不确定性问题
  通常岩土体是一种具有很高变异性质的工程材料。为此,对于岩土体性能的描述是非常不准确的。造成岩土工程不确定性能的原因源于以下三个方面:(1)岩土体自身的不均匀特性——岩体从创建到改造的过程当中,因会受到物质分异、构造影响、断层裂隙的形成而引发的;(2)勘察取样和参数估计的随机性——边界条件不准确、测试技术形成的差别以及取样数量上不够等所引发的;(3)模型产生的差别造成的不准确性——物理力学模型和计算方法的不精准或者多解性所造成的。
  岩土工程的不精准性造成了目前岩土体测试技术的准确性、精准度及岩土体状态宏观断定的模糊性、随机性相互之间造成的巨大问题,导致人们对于之前定制发设计获得的安全系数是不是可以展现出工程的真实安全问题产生疑问,这便是当下岩土浅析及评价很难符合工程准求的关键性因素。
  目前,运用在岩土体不准确性的浅析理论通常包括:概率论、模糊论、灰色系统理论及分数维理论(分形几何)等。
  概率理论是解决土体不准确性能矛盾的一个有效性工具,它能够很好的引导随机参数的取样及试验设计,创建岩体工程概率模型及计算破坏概率,能够对工程的可靠性能及风险程度进行评价,同时开展有关设计及决策。
  模糊理论目前在岩土工程中的运用逐渐广泛,它采用隶属函数替代确定论中的特征函数来陈述一些边界不清楚的过渡性矛盾。模糊模式识别和综合评判理论等受到很多因素影响的问题。比如:岩体环境评价、岩体分类、强度预报等展现出广泛的运用前景。
  灰色系统理论探究的是事物的“灰度”、“灰数”、“灰关系”等特点,其在自然及社会科学中获得了大范围的使用。在岩体工程当中,我们能够运用灰色系统理论对岩体进行有关的类别劃分,选用灰色建模对滑坡形成的时间及地下水位进行有关提前报告。运用灰关联度分析原理来判断岩土工程稳定性能。
  分数维理论是在最近几年才逐渐形成的一门热门的学科,运用分数维理论,能够对岩体当中的一些没有规则的裂隙体系的几何特点开展有关陈述。
  结束语:
  通过最近几年的不断进步与发展,岩土工程在我国的国民经济建设当中展现出极为关键性的作用。但从总体上来分析,岩土工程依然是有待进一步发展的,特别是要注重对地质有关资料的搜集。强化勘探、测试设备小型化、轻便化、自动化、多样化的研发实验,加快定量化的速度,以及其与工程相互间的理论性探究,这样才能够促使岩土工程以最佳的‘姿态’为我国的经济建设所服务。
  参考资料:
  [1]《土木工程》 (英)斯科特(Scott,J.S.)撰 中国建筑工业出版社
  [2]《土木建筑文献检索与利用》 肖友瑟主编 大连理工大学出版社
  [3]《土木工程总论》 丁大钧,蒋永生编 中国建筑工业出版社
  [4]《土木建筑工程概论》 王继明主编 高等教育出版社
  [5]《土木工程学报》 中国土木工程学会 土木工程学报编辑部
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