地质工程特征与教学综述

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1、地质工程特征与教学综述地质工程特征与教学综述地质工程特征与教学综述地质工程特征与教学综述地质工程特征与教学综述地质工程特征与教学综述　　地质工程是地质学中直接面向工程应用的一个力学分支，是将地质学理论应用于工程实践的一门学科。它研究的主要目的是人类工程活动与地质环境之间的相互作用，以便正确评价、合理利用、有效改造和完善保护地质环境，即探讨地质体面向工程活动时其力学性能和力学行为，并在此基础上为工程结构的设计和施工提供科学依据。我国的地质工程研究是随着20世纪50年代初大规模建设发展起来的，已经走过了

2、半个多世纪的历程，在理论和实践上都得到了很大的发展，同时加深了对地质工程的学科特点的认识。本文通过对地质工程的学科特点的讨论和思考，分析了关于地质工程的教学问题。　　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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、、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

8、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