学术交流
深部工程地质丨伍法权教授2026年全国工程地质学术年会特邀报告:深部工程地质力学问题
随着深部空间开发、深部资源开采和深部工程处置不断推进,深部岩体面临高应力、高地温、高渗压和强扰动等复杂环境。针对深部工程地质中的基础理论与工程实践问题,绍兴大学伍法权教授及其团队梳理了深部工程地质基本原理,并介绍了深部岩体数字化相关实践,提出由现场测试、结构扫描、云计算、参数状态与参数场计算到工程设计的深部岩体技术路径,为我国深部空间资源的开发利用研究提供了关键思路。
核心观点速览
一、基本原理:深部工程地质六项认识
去地形原理:随着埋深增加,地应力、地下水位、风化卸荷等要素受地形影响逐渐减弱,深部工程地质环境更多受区域构造和深部应力场控制。
地质构造控制原理:深部地应力、岩溶发育、地下水运移和热量输运通道均受到地质构造控制。
结构—应力控制转化原理:高应力条件下,岩体逐渐由结构控制向应力控制转化;工程开挖后,临空卸荷使结构面重新解锁,结构控制作用再次增强。
能量场自组织原理:岩体变形与应力调整本质上伴随着应变能的重新分配。岩体破坏具有弱环优先特征,岩爆则多发生于开挖近表面低围压区域,并伴随应变能向碎片表面能和弹射动能转化。
背景效应原理:应力、温度等背景条件会改变岩体物理力学性质及工程响应。不同应力环境可显著影响岩体波速、变形破坏状态和边坡卸荷范围,温度变化也会影响热—化学作用过程。
主动加固原理:深部洞室开挖后,加固需求主要集中于临空近表面区域。通过改善围岩受力状态、提高局部围压,可激发岩体自身稳定潜力,实现由被动支护向主动调控转变。
二、技术实践:深部岩体数字化
工程岩体数字化是深部工程地质发展的重要方向。报告提出了现场测试与结构扫描 → 云计算 → 参数状态与参数场计算 → 工程设计的技术路径。
岩石力学“背包实验室”:利用便携式点荷载、单—三轴、直剪等设备,将岩芯钻取、制样和部分岩石力学试验前移至工程现场,提高现场参数获取效率。
岩体结构扫描与解算:通过无人机、手持扫描设备等开展岩体结构信息采集,实现裂隙识别、结构统计和数字化表达。
岩体“参数状态”计算:依托统计岩体力学计算平台,对RQD、变形模量、泊松比、岩体强度等参数进行综合计算和评价。
岩体“参数场”计算:进一步获得应变能、变形模量、破坏概率、岩爆指数和加固需求度等空间分布,为工程稳定分析和设计提供支撑。
三、科学启示
深部工程地质力学研究需要从地形、构造、结构、应力、能量和环境背景等多维度认识深部岩体行为;工程安全控制应更加重视主动加固与围岩自稳能力的发挥;现场快速测试、岩体结构数字化和参数场计算,则为深部工程地质向数字化、精细化发展提供了新的技术路径。
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