工程地质力学是在工程地质学的理论基础上,以及大量工程实践中发展而来的,是工程地质学和岩体力学的交叉学科,是地质研究和力学分析相结合的产物。工程地质学以野外地质测绘为基础,注重工程地质条件的定性评价,而岩体力学是以材料力学为基础,强调严格的力学试验和数学计算。结合两门学科才能完善解决岩体稳定性评价等问题,岩体工程地质力学由此创建。
工程地质力学的研究方法包括:①上下限定理。上下限是指使系统发生破坏的外加力的最大值和最小值。上下限定理适用于各种给定的力学模型,但对于复杂地质体,上下限定理得出的结论并不合理。②室内实验研究。可进一步分为模型实验、模拟实验和岩体力学性能测量。模型实验用于观察实验现象和得到实验尺度上的规律性,对于实际应用意义不大;模拟实验可从几何相似和重力相似两方面出发进行模拟;岩体力学性能测量主要是测量岩样、土样的力学性能。③现场地质调查和现场监测。由于地质体的复杂性,很难通过类比的方法对地质体稳定性进行研究。深入调查、了解和掌握地质体的演化、分层特性、层内介质的力学特性、地质体的结构十分重要。④数值模拟。包括有限差分方法、有限元方法、离散元方法、刚性极限平衡方法、神经网络及遗传算法等,但现有的数值模拟方法在模拟复杂地质体方面仍不能满足工程需求。
工程地质力学的主要研究内容包括:①工程地质岩组的划分及其特征;②岩体结构及其类型划分;③褶皱断裂系统和构造应力场的地质力学分析;④软弱结构面的形成过程及特性;⑤岩石和岩体的基本力学特性;⑥岩体的裂隙渗透特性;⑦岩体的变形、破坏机制;⑧岩体的应力状态和稳定性分析;⑨岩体动力学特性;⑩新的测试技术及方法研究。
研究地质体的力学分类、开发测量关键参数的新型仪器以及探索描述材料由连续到非连续破坏的演化过程等内容是工程地质力学的研究趋势。只有解决关键问题,才能从根本上解决地质工程设计、施工中的问题,并最终提高地质工程建设和地质灾害防治的水平。