前言
巖土工程是一門既古老又新近的專業(yè)技術(shù)。上古時代, 人類修道路、挖渠道、建居室,就與巖石和土打交道。近代工業(yè)化過程中,建廠房、開礦山、修鐵路、興水利等土木工程實踐中,涉及到許多與巖土有關(guān)的問題,如地基的承載能力、邊坡的穩(wěn)定、地下水的控制、巖土材料的利用等等。但巖土工程真正成為一門獨立的專業(yè),則不到半個世紀,傳人我國只二十幾年。對巖土工程的涵義,巖土工程師的執(zhí)業(yè)范圍,至今還有不同認識。本文擬談一些自己的看法,與同行們探討。
1、巖土工程的內(nèi)涵
對巖土工程的定義有幾種不完全相同的表述:
《巖土工程基本術(shù)語標準》定義為:“土木工程中涉及巖石和土的利用、處理和改良的科學技術(shù)?!敝袊蟀倏迫珪x為:“土木工程的一個分支,以工程地質(zhì)學、巖石力學、土力學與基礎(chǔ)工程為理論基礎(chǔ),涉及巖石和土的利用、整治和改造的一門技術(shù)科學?!?也有專家定義為:“土木工程的一個分支,研究巖土體(包括其中的水)作為支承體、荷載、介質(zhì)或材料,必要時對其改良或治理的一門工程技術(shù)。”以上表述方法雖不完全一致,但主要方面是相似或相同的。第一、巖土工程是土木工程的一個分支;第二、研究對象是巖石和土,包括巖土中的水;第三、是一門技術(shù)科學或工程技術(shù)。
2 巖土工程的外延
巖土工程的實踐性很強,從工程實踐角度,包括下列范圍:
(1)巖土作為支承體
房屋建筑、道路、橋梁、堆場、大型設(shè)備等等,都建造在巖土上,巖土作為地基,作為支承體,研究的主要問題是承載力和變形問題。
(2)巖土作為荷載或自承體
邊坡工程、基坑工程、露天礦等地面開挖,隧道、地下洞室等地下開挖,面臨的是另一類穩(wěn)定和變形問題。這時,巖土體擔任的角色, 既可能是荷載,也可能是自承體。同時,地下水的控制常常具有舉足輕重的影響。
(3)巖土作為材料
填方工程,特別是大面積高填方、填海造陸,要用大量巖土作為材料;圍堰、水壩、路堤等也用巖土為材料。這些工程除了研究其穩(wěn)定和變形外,巖土材料的選用和質(zhì)量控制是主要問題。
(4)地質(zhì)災(zāi)害的防治
巖溶、塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害,對工程構(gòu)成嚴重威脅,防治工程必須針對具體條件和地質(zhì)演化規(guī)律進行設(shè)計和施工。場地和地基的地震效應(yīng)也是巖土工程的一部分。
(5)環(huán)境巖土工程
地質(zhì)和水文地質(zhì)環(huán)境的評估、廢棄物的衛(wèi)生填埋、土石文物的保護等等,都涉及復(fù)雜的環(huán)境巖土工程問題。隨著人們對環(huán)境保護的重視,人地和諧的認知,可持續(xù)發(fā)展方針的貫徹,環(huán)境巖土工程正日益受到加大的重視。
還可以舉出一些,但主要是以上五大類。
以上各類工程,不僅涉及天然巖土,還包括各種人工土,包括對天然土的加固和改良,利用排水、壓實、加筋、改性、注漿、錨定、設(shè)置增強體等方法,改變巖土體的強度、變形和滲透性能。巖土加固和改良是巖土工程的重要組成。
我們可以從第九屆優(yōu)秀勘察申報項目了解巖土工程的范圍:如秦嶺隧道、嶺澳核電廠、三峽五級船閘、龍羊峽水電工程、小浪底水電工程、白云機場和肖山機場、許多高層建筑、唐山巖溶塌陷治理、滑坡治理、大型露天礦山邊坡、城市地下綜合管廊、海上采油井場、三峽水庫岸邊浸沒區(qū)治理等等,還有深基坑支護、公路、尾礦、動力機器基礎(chǔ)、巖土工程檢驗和監(jiān)測等等。雖然并不全面,但可以看出,巖土工程涉及的范圍是很廣的。
2、巖土工程和相鄰專業(yè)的關(guān)系
巖土工程與許多專業(yè)關(guān)系密切,且互相搭接,邊界模糊。邊界附近你中有我,我中有你。諸如:工程地質(zhì)、結(jié)構(gòu)工程、水利和水電工程、道路橋粱和隧道工程、港口和航道工程、采礦工程、地震工程、海洋工程、環(huán)境工程等。下面僅就巖土工程與工程地質(zhì)的關(guān)系,巖土工程與結(jié)構(gòu)工程的關(guān)系做些說明:
(1)巖土工程與工程地質(zhì)的關(guān)系
首先說明工程地質(zhì)與巖土工程的區(qū)別。
工程地質(zhì)是地質(zhì)學的一個分支,是研究與工程建設(shè)有關(guān)地質(zhì)問題的科學。工程地質(zhì)學的產(chǎn)生源于土木工程的需要,其本質(zhì)是一門應(yīng)用科學;巖土工程是土木工程的一個分支,其本質(zhì)是一門工程技術(shù)。從事工程地質(zhì)的是地質(zhì)專家(地質(zhì)師),側(cè)重于研究地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)成因和演化、地質(zhì)規(guī)律、地質(zhì)與工程的相互作用;從事巖土工程的是工程師,關(guān)心的是如何根據(jù)工程目標和地質(zhì)條件,建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設(shè)中的巖土技術(shù)問題。因此,無論學科領(lǐng)域、工作內(nèi)容、關(guān)心的問題,兩者都是有區(qū)別的。
但是,工程地質(zhì)與巖土工程的關(guān)系又非常密切。有人說,工程地質(zhì)是巖土工程的基礎(chǔ),巖土工程是工程地質(zhì)的延伸,雖然不一定十分確切,但有一定道理。巖土工程師面臨的巖土材料,無論性能和結(jié)構(gòu),都是自然形成,都是經(jīng)過了漫長的地質(zhì)歷史,是多種復(fù)雜地質(zhì)作用下的產(chǎn)物。對巖土的性能和結(jié)構(gòu),只能通過勘察來查明,而又不能完全查明。一些關(guān)鍵性的問題,需根據(jù)地質(zhì)規(guī)律推測或預(yù)測。尤其在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的山區(qū),有經(jīng)驗的工程地質(zhì)學家,通過地面調(diào)查,就可大致判斷地質(zhì)構(gòu)造的輪廓,利用物探、鉆探、槽井探等,由粗而細,由淺而深,構(gòu)造出工程地質(zhì)模型。沒有地質(zhì)學基礎(chǔ),哪能識別斷層?哪能識別軟夾層和結(jié)構(gòu)面的空間分布?哪能說清地下水的賦存和運動規(guī)律?如果要開挖隧道,哪些地段會冒頂?哪些地段會突水?在地質(zhì)復(fù)雜地區(qū),離開了工程地質(zhì)專家,土木工程寸步難行。
(2)、巖土工程和結(jié)構(gòu)工程的關(guān)系
巖土工程和結(jié)構(gòu)工程關(guān)系密切,這是顯而易見的。無論房屋結(jié)構(gòu)或橋梁結(jié)構(gòu),都建造在地基上。地基是否穩(wěn)定,直接影響結(jié)構(gòu)的安危;地基是否會產(chǎn)生過量變形,直接影響結(jié)構(gòu)的功能,產(chǎn)生的次應(yīng)力可能使結(jié)構(gòu)超過設(shè)計極限。地基出了問題又很難補救。因此結(jié)構(gòu)工程十分關(guān)心地基的穩(wěn)定和變形?,F(xiàn)在,一般地基設(shè)計均由結(jié)構(gòu)工程師考慮上部結(jié)構(gòu)要求統(tǒng)一完成,只有復(fù)雜地基基礎(chǔ)問題或需專門處理的地基才要求巖土工程師參與。同樣,巖土工程師在進行地基的勘察設(shè)計時,必須詳細了解結(jié)構(gòu)的型式、荷載及其分布,特別是基礎(chǔ)的型式和剛度,了解對地基變形的限制要求,以便有的放矢。巖土工程師與結(jié)構(gòu)工程師的密切配合至關(guān)重要。
結(jié)構(gòu)和地基是一個整體,相互作用,相互影響。地基的變形會改變結(jié)構(gòu)的應(yīng)力,結(jié)構(gòu)的荷載分布和不同剛度會產(chǎn)生不同的地基變形。人們常常用調(diào)整基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)剛度的辦法來適應(yīng)地基變形,地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用分析是當前的熱門話題。反過來,也可通過地基處理提高地基的承載力和剛度來適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)的要求。
巖土工程與結(jié)構(gòu)工程你中有我,我中有你,互相搭接,互相重疊的例子不勝枚舉。例如樁基礎(chǔ),作為結(jié)構(gòu)的延伸,是結(jié)構(gòu)的一部分,但樁基的承載力和變形則主要取決于巖土,與巖土的關(guān)系更為密切。再如基坑工程,土方開挖、地下水的治理、土壓力的計算等等都與巖土有關(guān),但護坡樁、地下連續(xù)墻、錨桿、內(nèi)支撐等都是結(jié)構(gòu)。邊坡工程和地質(zhì)災(zāi)害的治理,似乎應(yīng)當屬于巖土工程,但常常離不開結(jié)構(gòu)措施。單純的巖土工程,如圍海造陸、堤岸工程,大面積高填方等并不多。結(jié)構(gòu)工程師和巖土工程師雖然有所分工,有所側(cè)重,但互相互配合的居多。因此,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當具備必要的巖土知識,巖土工程師也必須具備必要的結(jié)構(gòu)知識。由于一般情況下結(jié)構(gòu)專業(yè)處于主導地位,故巖土工程師承擔的主要任務(wù), 經(jīng)常是結(jié)構(gòu)工程師覺得難以承擔的較為復(fù)雜的或較為專門的巖土工程任務(wù)。
4 、巖石和土的主要特點
巖石的裂隙性和土的孔隙性是巖石和土區(qū)別于混凝土、鋼材等人工材料的主要特點。
(1)、巖石的裂隙性
巖石總是或稀或密、或?qū)捇蛘⒒蜷L或短地存在著各種裂隙,這是巖石區(qū)別于混凝土的主要特點。這些裂隙有的粗糙,有的光滑;有的平直,有的彎曲;有的充填,有的不充填;有的產(chǎn)狀規(guī)則,有的規(guī)律性很差。裂隙的成因多種多樣,有巖漿凝固收縮形成的原生節(jié)理,有沉積間斷形成的層理,有構(gòu)造應(yīng)力形成的構(gòu)造節(jié)理,有表生作用形成的卸荷裂隙和風化裂隙,還有變質(zhì)作用形成的片理、劈理等等,在巖石中構(gòu)成極為多樣非常復(fù)雜的裂隙系統(tǒng)。人們將巖石和裂隙視為一個整體稱為“巖體”,將裂隙概化為“結(jié)構(gòu)面”。顯然,結(jié)構(gòu)面是巖體中最薄弱的環(huán)節(jié)。就力學性質(zhì)而言,巖石的力學參數(shù)、結(jié)構(gòu)面的力學參數(shù)和巖體的力學參數(shù)有很大區(qū)別。搞清結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、參數(shù)和分布,是巖土工程勘察設(shè)計的重點,也是難點。
巖體中的地下水是沿著巖體中的裂隙和洞穴流動的,隨著裂隙和洞穴的形態(tài)和分布的不同,有脈狀裂隙水、網(wǎng)狀裂隙水、層狀裂隙水、洞穴水等不同的地下水類型。
(2)、土的孔隙性
土是一種散體材料,存在孔隙。對于飽和土是固、液兩相;對于非飽和土,是固、液、氣三相。于是產(chǎn)生了有效壓力和孔隙壓力;孔隙壓力又有孔隙水壓力和孔隙氣壓力。有效應(yīng)力原理成了土力學區(qū)別于一般材料力學的主要標志,在土工計算中產(chǎn)生了總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法兩種原理和方法。在飽和土中,由于孔隙水壓力的增長和消散,不同的加荷速率地基承載力不同;是否及時支撐, 對軟土基坑穩(wěn)定有不同的表現(xiàn);滲透系數(shù)和地層組合的差別, 導致基礎(chǔ)沉降速率的差別等等。飽和土中的超靜水壓力可導致擠土效應(yīng),使樁被擠斷、擠歪和上??;地震時的超靜水壓力導致砂土和粉土液化。非飽和土的孔隙氣壓力形成基質(zhì)吸力,基質(zhì)吸力隨著土中含水量的增加而降低,因而是不穩(wěn)定的。膨脹土和黃土隨濕度的增加而強度顯著降低,非飽和土基坑雨季容易發(fā)生事故,花崗巖殘積土邊坡暴雨容易發(fā)生淺層滑坡,都和基質(zhì)吸力降低有關(guān)??傊?,把握好孔隙壓力是巖土工程的重要關(guān)鍵。
巖土工程是一門既古老又新近的專業(yè)技術(shù)。上古時代, 人類修道路、挖渠道、建居室,就與巖石和土打交道。近代工業(yè)化過程中,建廠房、開礦山、修鐵路、興水利等土木工程實踐中,涉及到許多與巖土有關(guān)的問題,如地基的承載能力、邊坡的穩(wěn)定、地下水的控制、巖土材料的利用等等。但巖土工程真正成為一門獨立的專業(yè),則不到半個世紀,傳人我國只二十幾年。對巖土工程的涵義,巖土工程師的執(zhí)業(yè)范圍,至今還有不同認識。本文擬談一些自己的看法,與同行們探討。
1、巖土工程的內(nèi)涵
對巖土工程的定義有幾種不完全相同的表述:
《巖土工程基本術(shù)語標準》定義為:“土木工程中涉及巖石和土的利用、處理和改良的科學技術(shù)?!敝袊蟀倏迫珪x為:“土木工程的一個分支,以工程地質(zhì)學、巖石力學、土力學與基礎(chǔ)工程為理論基礎(chǔ),涉及巖石和土的利用、整治和改造的一門技術(shù)科學?!?也有專家定義為:“土木工程的一個分支,研究巖土體(包括其中的水)作為支承體、荷載、介質(zhì)或材料,必要時對其改良或治理的一門工程技術(shù)。”以上表述方法雖不完全一致,但主要方面是相似或相同的。第一、巖土工程是土木工程的一個分支;第二、研究對象是巖石和土,包括巖土中的水;第三、是一門技術(shù)科學或工程技術(shù)。
2 巖土工程的外延
巖土工程的實踐性很強,從工程實踐角度,包括下列范圍:
(1)巖土作為支承體
房屋建筑、道路、橋梁、堆場、大型設(shè)備等等,都建造在巖土上,巖土作為地基,作為支承體,研究的主要問題是承載力和變形問題。
(2)巖土作為荷載或自承體
邊坡工程、基坑工程、露天礦等地面開挖,隧道、地下洞室等地下開挖,面臨的是另一類穩(wěn)定和變形問題。這時,巖土體擔任的角色, 既可能是荷載,也可能是自承體。同時,地下水的控制常常具有舉足輕重的影響。
(3)巖土作為材料
填方工程,特別是大面積高填方、填海造陸,要用大量巖土作為材料;圍堰、水壩、路堤等也用巖土為材料。這些工程除了研究其穩(wěn)定和變形外,巖土材料的選用和質(zhì)量控制是主要問題。
(4)地質(zhì)災(zāi)害的防治
巖溶、塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害,對工程構(gòu)成嚴重威脅,防治工程必須針對具體條件和地質(zhì)演化規(guī)律進行設(shè)計和施工。場地和地基的地震效應(yīng)也是巖土工程的一部分。
(5)環(huán)境巖土工程
地質(zhì)和水文地質(zhì)環(huán)境的評估、廢棄物的衛(wèi)生填埋、土石文物的保護等等,都涉及復(fù)雜的環(huán)境巖土工程問題。隨著人們對環(huán)境保護的重視,人地和諧的認知,可持續(xù)發(fā)展方針的貫徹,環(huán)境巖土工程正日益受到加大的重視。
還可以舉出一些,但主要是以上五大類。
以上各類工程,不僅涉及天然巖土,還包括各種人工土,包括對天然土的加固和改良,利用排水、壓實、加筋、改性、注漿、錨定、設(shè)置增強體等方法,改變巖土體的強度、變形和滲透性能。巖土加固和改良是巖土工程的重要組成。
我們可以從第九屆優(yōu)秀勘察申報項目了解巖土工程的范圍:如秦嶺隧道、嶺澳核電廠、三峽五級船閘、龍羊峽水電工程、小浪底水電工程、白云機場和肖山機場、許多高層建筑、唐山巖溶塌陷治理、滑坡治理、大型露天礦山邊坡、城市地下綜合管廊、海上采油井場、三峽水庫岸邊浸沒區(qū)治理等等,還有深基坑支護、公路、尾礦、動力機器基礎(chǔ)、巖土工程檢驗和監(jiān)測等等。雖然并不全面,但可以看出,巖土工程涉及的范圍是很廣的。
2、巖土工程和相鄰專業(yè)的關(guān)系
巖土工程與許多專業(yè)關(guān)系密切,且互相搭接,邊界模糊。邊界附近你中有我,我中有你。諸如:工程地質(zhì)、結(jié)構(gòu)工程、水利和水電工程、道路橋粱和隧道工程、港口和航道工程、采礦工程、地震工程、海洋工程、環(huán)境工程等。下面僅就巖土工程與工程地質(zhì)的關(guān)系,巖土工程與結(jié)構(gòu)工程的關(guān)系做些說明:
(1)巖土工程與工程地質(zhì)的關(guān)系
首先說明工程地質(zhì)與巖土工程的區(qū)別。
工程地質(zhì)是地質(zhì)學的一個分支,是研究與工程建設(shè)有關(guān)地質(zhì)問題的科學。工程地質(zhì)學的產(chǎn)生源于土木工程的需要,其本質(zhì)是一門應(yīng)用科學;巖土工程是土木工程的一個分支,其本質(zhì)是一門工程技術(shù)。從事工程地質(zhì)的是地質(zhì)專家(地質(zhì)師),側(cè)重于研究地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)成因和演化、地質(zhì)規(guī)律、地質(zhì)與工程的相互作用;從事巖土工程的是工程師,關(guān)心的是如何根據(jù)工程目標和地質(zhì)條件,建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設(shè)中的巖土技術(shù)問題。因此,無論學科領(lǐng)域、工作內(nèi)容、關(guān)心的問題,兩者都是有區(qū)別的。
但是,工程地質(zhì)與巖土工程的關(guān)系又非常密切。有人說,工程地質(zhì)是巖土工程的基礎(chǔ),巖土工程是工程地質(zhì)的延伸,雖然不一定十分確切,但有一定道理。巖土工程師面臨的巖土材料,無論性能和結(jié)構(gòu),都是自然形成,都是經(jīng)過了漫長的地質(zhì)歷史,是多種復(fù)雜地質(zhì)作用下的產(chǎn)物。對巖土的性能和結(jié)構(gòu),只能通過勘察來查明,而又不能完全查明。一些關(guān)鍵性的問題,需根據(jù)地質(zhì)規(guī)律推測或預(yù)測。尤其在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的山區(qū),有經(jīng)驗的工程地質(zhì)學家,通過地面調(diào)查,就可大致判斷地質(zhì)構(gòu)造的輪廓,利用物探、鉆探、槽井探等,由粗而細,由淺而深,構(gòu)造出工程地質(zhì)模型。沒有地質(zhì)學基礎(chǔ),哪能識別斷層?哪能識別軟夾層和結(jié)構(gòu)面的空間分布?哪能說清地下水的賦存和運動規(guī)律?如果要開挖隧道,哪些地段會冒頂?哪些地段會突水?在地質(zhì)復(fù)雜地區(qū),離開了工程地質(zhì)專家,土木工程寸步難行。
(2)、巖土工程和結(jié)構(gòu)工程的關(guān)系
巖土工程和結(jié)構(gòu)工程關(guān)系密切,這是顯而易見的。無論房屋結(jié)構(gòu)或橋梁結(jié)構(gòu),都建造在地基上。地基是否穩(wěn)定,直接影響結(jié)構(gòu)的安危;地基是否會產(chǎn)生過量變形,直接影響結(jié)構(gòu)的功能,產(chǎn)生的次應(yīng)力可能使結(jié)構(gòu)超過設(shè)計極限。地基出了問題又很難補救。因此結(jié)構(gòu)工程十分關(guān)心地基的穩(wěn)定和變形?,F(xiàn)在,一般地基設(shè)計均由結(jié)構(gòu)工程師考慮上部結(jié)構(gòu)要求統(tǒng)一完成,只有復(fù)雜地基基礎(chǔ)問題或需專門處理的地基才要求巖土工程師參與。同樣,巖土工程師在進行地基的勘察設(shè)計時,必須詳細了解結(jié)構(gòu)的型式、荷載及其分布,特別是基礎(chǔ)的型式和剛度,了解對地基變形的限制要求,以便有的放矢。巖土工程師與結(jié)構(gòu)工程師的密切配合至關(guān)重要。
結(jié)構(gòu)和地基是一個整體,相互作用,相互影響。地基的變形會改變結(jié)構(gòu)的應(yīng)力,結(jié)構(gòu)的荷載分布和不同剛度會產(chǎn)生不同的地基變形。人們常常用調(diào)整基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)剛度的辦法來適應(yīng)地基變形,地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用分析是當前的熱門話題。反過來,也可通過地基處理提高地基的承載力和剛度來適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)的要求。
巖土工程與結(jié)構(gòu)工程你中有我,我中有你,互相搭接,互相重疊的例子不勝枚舉。例如樁基礎(chǔ),作為結(jié)構(gòu)的延伸,是結(jié)構(gòu)的一部分,但樁基的承載力和變形則主要取決于巖土,與巖土的關(guān)系更為密切。再如基坑工程,土方開挖、地下水的治理、土壓力的計算等等都與巖土有關(guān),但護坡樁、地下連續(xù)墻、錨桿、內(nèi)支撐等都是結(jié)構(gòu)。邊坡工程和地質(zhì)災(zāi)害的治理,似乎應(yīng)當屬于巖土工程,但常常離不開結(jié)構(gòu)措施。單純的巖土工程,如圍海造陸、堤岸工程,大面積高填方等并不多。結(jié)構(gòu)工程師和巖土工程師雖然有所分工,有所側(cè)重,但互相互配合的居多。因此,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當具備必要的巖土知識,巖土工程師也必須具備必要的結(jié)構(gòu)知識。由于一般情況下結(jié)構(gòu)專業(yè)處于主導地位,故巖土工程師承擔的主要任務(wù), 經(jīng)常是結(jié)構(gòu)工程師覺得難以承擔的較為復(fù)雜的或較為專門的巖土工程任務(wù)。
4 、巖石和土的主要特點
巖石的裂隙性和土的孔隙性是巖石和土區(qū)別于混凝土、鋼材等人工材料的主要特點。
(1)、巖石的裂隙性
巖石總是或稀或密、或?qū)捇蛘⒒蜷L或短地存在著各種裂隙,這是巖石區(qū)別于混凝土的主要特點。這些裂隙有的粗糙,有的光滑;有的平直,有的彎曲;有的充填,有的不充填;有的產(chǎn)狀規(guī)則,有的規(guī)律性很差。裂隙的成因多種多樣,有巖漿凝固收縮形成的原生節(jié)理,有沉積間斷形成的層理,有構(gòu)造應(yīng)力形成的構(gòu)造節(jié)理,有表生作用形成的卸荷裂隙和風化裂隙,還有變質(zhì)作用形成的片理、劈理等等,在巖石中構(gòu)成極為多樣非常復(fù)雜的裂隙系統(tǒng)。人們將巖石和裂隙視為一個整體稱為“巖體”,將裂隙概化為“結(jié)構(gòu)面”。顯然,結(jié)構(gòu)面是巖體中最薄弱的環(huán)節(jié)。就力學性質(zhì)而言,巖石的力學參數(shù)、結(jié)構(gòu)面的力學參數(shù)和巖體的力學參數(shù)有很大區(qū)別。搞清結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、參數(shù)和分布,是巖土工程勘察設(shè)計的重點,也是難點。
巖體中的地下水是沿著巖體中的裂隙和洞穴流動的,隨著裂隙和洞穴的形態(tài)和分布的不同,有脈狀裂隙水、網(wǎng)狀裂隙水、層狀裂隙水、洞穴水等不同的地下水類型。
(2)、土的孔隙性
土是一種散體材料,存在孔隙。對于飽和土是固、液兩相;對于非飽和土,是固、液、氣三相。于是產(chǎn)生了有效壓力和孔隙壓力;孔隙壓力又有孔隙水壓力和孔隙氣壓力。有效應(yīng)力原理成了土力學區(qū)別于一般材料力學的主要標志,在土工計算中產(chǎn)生了總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法兩種原理和方法。在飽和土中,由于孔隙水壓力的增長和消散,不同的加荷速率地基承載力不同;是否及時支撐, 對軟土基坑穩(wěn)定有不同的表現(xiàn);滲透系數(shù)和地層組合的差別, 導致基礎(chǔ)沉降速率的差別等等。飽和土中的超靜水壓力可導致擠土效應(yīng),使樁被擠斷、擠歪和上??;地震時的超靜水壓力導致砂土和粉土液化。非飽和土的孔隙氣壓力形成基質(zhì)吸力,基質(zhì)吸力隨著土中含水量的增加而降低,因而是不穩(wěn)定的。膨脹土和黃土隨濕度的增加而強度顯著降低,非飽和土基坑雨季容易發(fā)生事故,花崗巖殘積土邊坡暴雨容易發(fā)生淺層滑坡,都和基質(zhì)吸力降低有關(guān)??傊?,把握好孔隙壓力是巖土工程的重要關(guān)鍵。