地下工程的复杂性及发展

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地下工程相关问题



一、地下工程的复杂性主要表现在哪些方面?

岩体是自然界较为典型的非均质材料,其力学特性复杂多变。而地下工程是在岩体结构中挖掘地下空间,使得复杂多变的岩体原有结构性态发生变化,可能导致地下洞室围岩发生各种情况的破坏。地下工程的这种特性,决定了地下工程的复杂性。

地下工程的复杂性主要表现在以下几个方面: 1、地质勘探的复杂性。 岩体是覆盖在地球表面,构成地壳和上地幔的固态物质,是人类赖以生存和发展的立足之地。对于经过漫长而复杂演变的岩体特性,只能通过勘探的方法认识它。

由于受多种因素影响,由天然矿物集合组成的自然界岩体,其特性多变,前我们所采用的勘探方法只能掌握局部的地质特性。由于构成岩体的矿物颗粒具有多种形状和大小,岩体本身不均匀和材料的非线性,造成岩体工程具有不可逆性。岩体这种不均匀和不可逆性,目前的地质勘探手段很难全面而精确地了解广博和深层的岩体地质特性。地质勘探的复杂性,使得地下工程的设计和施工缺乏现成的参考资料和设计方法,对每一个地下工程都必须进行大量和深入的地质勘探工作。

2、影响地下工程洞室围岩稳定因素的复杂性。

地下工程是在复杂岩体介质中开挖的地下空间,其围岩受本身的地质环境和外界各种施工条件的干扰,影响地下洞室围岩稳定的因素是十分复杂的。

这些因素主要包括围岩的物理力学特性、围岩所处的地质环境、工程因素等,其中工程因素虽然对地下洞室围岩稳定有较大影响,但它是人为因素,只要我们充分掌握和全面了解了岩体特性和地质环境,就能将人为影响因素减小到最低程度。

3、地下工程设计和分析计算的复杂性。 十九世纪以前地下工程主要以欧美的矿山、市政和地铁为主,工程规模较小,工程的设计都以经验为主。二十世纪50年代后,作为地下工程理论基础的岩石力学形成了一门独立研究学科,使地下工程的设计和分析进入了一个新阶段。

理论来源于实践。尽管岩体力学在其相关学科交叉渗透下,在洞室结构理论分析方面有很大发展,已成为一门新学科。但由于岩体结构本身的复杂性和工程所处的地质环境复杂性,地下工程的洞室结构理论研究仍然落后于工程实践。下工程的设计和分析受岩体工程中许多不确定因素的限制,难以量化;不同的工程围岩稳定特性不同,无法确定统一的围岩稳定判别标准,缺乏明确的理论分析依据。所以地下工程的设计和分析计算仍处于发展和尚待完善的阶段,目前研究地下工程的主要方法包括岩石力学试验、物理模型试验、工程类比法、数值仿真模拟方法、现场测试和监测等。



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二、如何保持地下空间开发的可持续发展?

要想保持地下空间开发的可持续发展,就必须坚定不移地落实科学发展观,同中共中央关于“构建社会主义和谐社会”理念的步调保持一致。坚持六项基本原则,特别是前三项,即“坚持以人为本、坚持科学发展、坚持改革开放”, 于中国城市地下空间开发利用具有直接指导意义。

中国城市地下空间开发利用必须贯彻落实这三大原则,并针对突出的制约因素,着重在以下几个方面做好工作:

1、加强立法。将制定《城市地下空间使用法》或《城市地下空间使用条例》提上议事日程,尽快确立建管体制,规范地下空间开发利用行业,提高开发地下资源的效益。

2、理顺地下空间开发利用管理体制与领导体制问题。逐步建立“规划、土地和房地产、民防四位一体”的一元化城市地下空间开发利用管理体制,以适应我国城市地下空间资源综合开发利用的形势和前景。

3、重视城市地下空间资源开发、利用与保护的规划编制工作,防止资源的浪费与流失。做好城市地下空间工程的勘察、设计、施工与管理研究工作,提高城市地下空间工程的质量标准与适用程度,实现城市地下空间的产业化发展战略。

4、重视地下空间防灾技术的研究与开发,切实安排好防火、防灾与人防建设,建构中国特色的城市综合防灾体系。

5、重点研究开发和推广一系列涉及城市地下工程建设的新技术、新材料、新工艺,贯彻“节能、节地、节水、节材”的思想理念。

6、进一步加大国际交流与合作力度,取长补短、扬长避短、洋为中用。

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