巖土勘探論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇巖土勘探論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：巖土工程論文；勘察論文；分析評價論文

中圖分類號：K826.16 文獻標識碼：A 文章編號：

隨著社會經濟的發展，巖土工程的規模也在逐漸壯大，不管是工程管理還是在勘察方法、計算機輔助軟件、勘察報告編制等方面都有了很大的進步，而科技的進步更使得這些發展狀況不斷完善。巖土工程勘察的目的是為設計、施工提供地質勘察成果及各項巖土工程參數，是建設工程中不可或缺的重要環節。按基本建設程序要求，各項工程建設在設計和施工之前必須進行巖土工程勘察，勘察成果的質量將直接影響建設項目的工程安全和工程造價。一份高質量的巖土工程勘察報告在滿足相應規范的基礎上，不僅要真實客觀地反映勘察場地的地形、地貌、地層構造、地下水、巖土性質和不良地質現象等問題，更重要的是應該進行正確合理的巖土工程分析評價，提供合理可信的巖土工程參數和建議?！稁r土工程勘察規范》和《建筑地基基礎設計規范》已實施4年多，將巖土工程勘察中常見問題加以歸納、分析，并對其產生的原因進行探討，便于提高勘察技術水平，保證勘察成果質量。我們在對設計意圖和設計要求、建筑物的荷載情況進行充分了解的情況下，以及在巖土工程的實施過程中，應根據工程項目的具體要求，對于可以遇到的問題，給以充分的論證和分析，尤其是勘察工作中的若干問題。下面，就對這些問題進行探討。

一、巖土工程勘察中的常見問題論文

1.1勘察依據不充分、目的不明確

實踐證明，只有設計意圖明確，才能科學合理的布置工程量，解決工程設計和施工中的巖土工程問題。但在工程實際中，有不少勘察工作不完善、不具體，例如，擬建工程的結構形式、規劃地坪標高、勘探點坐標等情況不清，這些都是因為勘察單位的技術不足引起的，加上勘察單位對工程所涉及的公眾利益安全不夠重視，忽視了工程施工中可能會遇到的各種地質危險和地貌問題，例如，某項工程勘察報告中提到該施工工地上有多個鉆孔遇到防空洞，防空洞與地下室的地板之間僅3m的距離，可是在勘察平面圖上卻沒有標識，相關人員也沒有對勘察報告進行核實。又如某一住宅小區原有的地貌為山地丘陵，人工漁塘較多，是建設單位在堆填后進行開發的，在勘察過程中，某勘察單位沒有對原有地貌進行詳細的勘察，也不向附近居民訪問，在后來施工中發現的其地理情況與勘察報告中大相徑庭，原來建筑物的所有鉆孔均布置在塘堤上，導致業務不得不對工程項目進行變更。

1.2勘探點深度

各建筑基礎結構和形式都有所不同，其勘察的深度也不同，如5-6層磚混結構住宅，通常的勘探孔深為15m，而在地質較好的密實碎石土及基巖區可以減少勘察的深度。而對于多層結構的商場，高度較大的地下室，其建筑的柱網荷載較大，基礎面積大，甚至可能采用樁基，尤其在細土平原區地區，由于可能存在軟土層，僅15m是無法滿足要求的。相反，如果在碎石區，對2-3層的建筑物，有點勘察隊伍也采用15m的勘察深度，最后造成不必要的浪費。

1.3勘察測試手段、方法的不適宜

由于技術、素質等方面的限制，一些勘察單位對勘探裝備、勘探手段、取樣方法的適宜性沒有引起重視。例如，在碎石土層中進行標準貫入試驗，圓錐動力觸探試驗不連續、不提供綜合修正結果，勘察人員還沒有清楚孔內的廢土就開始貫入，這導致原位測試結果和現場測試會出現差異。在巖層中鉆進時，無巖芯采取率，導致勘察人員無法了解其鉆探效果。

1.4勘察綱要編制不完整

一些勘察單位的勘察剛要不完整，有的甚至沒有審查過就開始施工，也沒有勘察平面圖，有的單位甚至沒有勘察剛要，或者責任人簽名或儀器編號填寫不全。一些單位的勘察原始資料沒有真正落實審核，少數單位原始資料歸檔制度不完善，有的原始資料缺失，這些問題都將導致勘察問題的發生，影響巖土施工。

1.5忽視生態環境的論證

由于勘察單位對巖土工程設計、施工論證不足，導致巖土施工的質量受到極大影響。例如，一建筑場地四面緊鄰高層建筑物或馬路，而勘察隊伍在對這塊場地勘察時，除了按高層建筑巖土工程勘察規定的一般要求進行外，還要重點對施工中可能對周圍的環境造成的影響進行論證，可是很多勘察單位卻忽視了這方面的工作，導致整個勘察結果無法適應施工要求，嚴重時還會導致工程變更，反而造成很大的經濟損失。

1.6地下水位觀測論文

地下水位量測應該和各勘探點同時進行，而測量時間也應該在最后一個鉆孔施工完成的24h后進行，測量內容主要包括地下水的開采情況，水位量測應與鉆孔坐標、標高回測相結合。但在工程實踐中，對鉆孔(探井)中水位的量測，沒有全面考慮到附近有無抽水井及地下水溢出的陡壁，這樣測量出來的結果無法真實的體現地下水位情況，嚴重的話，還會給巖土工程帶來很大的麻煩。

1.7試樣采取

在試樣采集中，對其工作要求沒有進行嚴格規范，原狀樣高度不夠，數量和質量也不到位，導致土質中的大量水分流失，有時用于顆分或土鹽化學分析的碎石土試樣，造成多為大顆粒,影響對實際級配的定性或土鹽化學分析的準確性。采取地下水試樣時，鉆孔才終孔即采取，這種水樣成分無法代表地下水的真實成分。

二、結束語

總之，地質勘察對于巖土施工來說是十分重要的，因此，勘察單位應采取一切有效措施，加強勘察管理，提高勘察質量。文章主要論述了巖土工程勘察應注意的問題，希望能為工程勘察提供一些意見。

參考文獻:

篇(2)

關鍵詞：橋梁 巖土工程 勘察 關鍵點

進入21世紀以來，社會經濟迅猛發展，我國的基礎設施得到了前所未有的發展。橋梁建設是我國基礎建設工程中的重中之重，是交通運輸的關鍵。橋梁的架設與安置不是隨意而為的，它除了要考慮通行的基本要求，還要滿足技術和經濟的可行性。開展巖土工程勘察的目的就在于充分了解和掌握橋梁架設地的環境巖土工程地質條件和水文地質條件，為橋梁設計提供相關巖土參數及技術支持。

橋梁工程不同于其他基本建設工程，有其特殊性，其勘察基本關鍵點在于：勘察大綱編制、勘察目的及其任務確定、勘察手段選取、鉆孔布置及孔深確定、鉆探質量控制、參數確定及建議、地基基礎方案分析論證等。

一、勘察大剛編制

勘察大綱是巖土工程勘察的主要依據之一，大綱編制的質量直接關系勘察成果質量的優劣，對工程建設起到重要作用，但其重要性往往被一些勘察單位忽略，很多單位在勘察前無勘察大綱或勘察大綱簡單編制，無針對性，不能很好的指導勘察工作。

為有效指導勘察工作，保證勘察成果質量，勘察前應認真收集工程特性資料、項目所正在地質及地震資料、區域氣象水文資料、鄰近工程勘察資料等，有針對性的進行現場踏勘，編制勘察大綱，勘察大綱一般應包含如下內容：項目概況（如建設規模和標準、橋梁特征、任務依據和已做過的地質工作等），勘察依據的主要技術標準，自然地理和工程地質概況，勘察實施方案，組織機構、人員組成、設備配置、進度計劃、質量管理、安全和環境保護措施等，提交的成果資料和其他需要說明的問題。

勘察大綱應由具備注冊巖土工程師的人員編制，經審核后方可用于指導勘察工作，項目組勘察人員應嚴格按審核后的勘察剛要實施，在勘察過程中對存在的問題應及時反饋給公司技術部門，進行技術會商，共同研究解決勘察中遇到的技術問題。

二、勘察目的和任務確定

勘察前應根據相關規范要求認真收集勘察目的和任務，勘察目的和任務書一般由設計單位提供，勘察前只需收集即可?？辈烊蝿諘鴳w設計單位章。

但需要注意的是，勘察任務書不是一成不變的，勘察單位如發現設計單位提供的勘察任務書不全面或是針對性不強等，應及時提出，和設計單位共同研究探討，完善任務書要求，以便更好的指導勘察工作。

三、勘察手段選取

常用的勘察手段為工程地質調繪、工程地質勘探、原位測試及室內試驗等。在實際勘察過程中，勘察手段應根據項目所在地的巖土工程條件，結合工程特點合理選取，對同一工程應采取多手段進行，并對不同勘察手段形成的成果進行整理、分析，以查明場地環境巖土工程條件、水文地質條件，為設計及施工所需的巖土工程參數提供基礎依據。

四、鉆孔布置及孔深確定

鉆探是勘察的基礎工作之一，也是重要勘探手段之一，鉆孔布置的合理與否、鉆探深度的合理確定等關系勘察質量，對工程造價及安全起到很重要作用。

鉆孔布置及孔深的確定應在收集橋梁位置所在地的地形圖、地質圖、相關設計資料、鄰近工程勘察資料等基礎上，按《公路工程地質勘察規范》（JTG C20-2011）5.11.4、6.11.3條的要求確定。

鉆孔的布置和孔深應滿足查明橋位區的地層分布情況及特征，滿足巖土定名、取樣、設計等要求。鉆孔的布置和孔深的確定不是一成不變的，應根據實際勘察過程中所查明的地質情況結合橋梁特征等進行調整，必要時應會同設計單位進行協商，共同確定鉆孔位置及孔深。

在山區勘察，鉆孔的布置和孔深的確定更是要做好探究，以免把孤石錯定為基巖。

五、鉆探質量控制

鉆探工作是巖土工程勘察的基礎工作之一，其鉆探質量直接關系巖土定名是否準確、樣品級別是否滿足試驗要求、地基基礎方案選取是否合理等，勘察過程中應嚴格按《建筑工程地質勘探與取樣技術規程》（JGJ/T87-2012）執行，記錄鉆探相關參數及鉆探情況等，及時、準確的做好現場編錄工作。為了保證樣品的原狀，在勘察中應當嚴格控制巖芯采取率、合理選取鉆頭類型、鉆進方法和取土器類型等，并做好記錄，通過對比分析結果，控制鉆探質量，避免因鉆探質量差造成勘察嚴重失誤。

六、參數的確定及建議

巖土參數的確定和建議是否合理及正確，直接關系橋梁設計的造價及安全性，其重要性不言而喻。勘察內業整理時，應對不同測試手段所得的參數進行分析比較，當差異較大時，應找出原因，必要時進行補充測試工作。所建議的參數應明確其試驗方法和取值標準，并注意測試方法與計算模型的配套性，力求提供滿足設計要求的合理參數。

此外，巖土參數的建議還應結合地區經驗等進行綜合取值，必要時應進行現場載荷試驗。

七、地基基礎方案分析論證

地基基礎方案的分析和選取是否合理，直接關系梁設計的造價及安全性。應根據橋梁類型、規模及特征，結合場地巖土工程、水文地質條件及地區經驗等對橋梁地基基礎方案進行分析論證，一般可按天然地基上的擴大基礎人工地基上的擴大基礎樁基礎等深基礎方案進行分析評價。對同一橋梁工程的地基基礎分析評價類型應不小于1種，并分析各方案的優缺點，推薦最優方案，必要時應和設計人員進行溝通，共同確定地基基礎方案。

結束語

橋梁架設作為道路工程中的關鍵節點，其重要性不言而喻。而巖土工程勘察作為橋梁設計的基礎，勘察設計單位一定要做好巖土工程勘察工作，找到勘察的關鍵點，對其進行分析探究，提供滿足規范及設計要求的巖土工程勘察報告，為橋梁設計的經濟性、安全性提供重要技術依據及保障。

參考文獻

[1]《公路工程地質勘察規范》JTG C20-2011.

[2]《建筑工程地質勘探與取樣技術規程》JGJ/T87-2012.

[3]倪川，孔凡芬.淺談橋梁工程巖土工程勘察[J].技術與市場，2011，08：102.

篇(3)

巖土工程勘察是工程設計的先決條件。一般巖土工程信息，包括地形地貌、地層界面、斷層、地下水位、風化層厚度以及各種物探、化探資料，這些資料只是一些離散的數據，巖土工程技術人員較難直接利用它們再去分析場地中工程地質參數的分布規律，更何況傳統的巖土工程資料分析和解釋一般都局限于二維、靜態的表達，這種表達描述空間構造起伏變化的直觀性差，往往不能充分揭示它們空間變化的規律，難以使人們直接、完整、準確地理解，也就越來越不能滿足工程的空間分析要求。

隨著計算機圖形處理技術的完善，已經完全可以集成以巖土工程建模、巖土工程數字化、巖土工程數據庫管理、巖土工程特性分析、巖土工程地質解釋以及空間分析和預測、地學統計和圖形可視化的一體化系統，繼而發展成為現代化、信息化為一體的巖土工程勘察數字化新體系。本論文就將主要對數字化的巖土工程勘察進行簡單的探討，以期和同行分享。

2巖土工程勘察方法概述

2.1傳統的巖土工程勘察方法存在的問題

(1)勘察資料過于地質化。

由于部門長期的條塊分割，勘察、設計分散作業，加之巖土工程規范制定和新技術、新方法應用的滯后，以及專業設置過細，巖土工程本身的特殊性等原因，設計與勘察之間脫鉤多，使得勘察提供的巖土工程信息通常以設計人員難以理解的形式出現，而且勘察也較難參與設計的全過程；設計人員也因知識的局限，很難深層次理解巖土工程勘察信息，因而勘察成果在設計中的轉化率較低，造成許多不應有的浪費和損失

(2)數字化地圖與數字化設計系統間不夠貫通。

地形圖是設計系統的底圖或稱基礎數據，由于數字化地圖中的某些環節技術條件不成熟，與CAD設計軟件的接口不匹配，很難順利實現對接，設計系統不得不重新將勘察資料數字化，影響了設計系統CAD的推廣應用。

(3)勘察信息數字化程度低。

勘察部門提供的勘察信息往往以圖紙、表格、文字等形式為主，內容上定性描述較多。這一方面造成設計人員對于勘察信息難于準確理解，另一方面造成對勘察信息處理、利用上的困難。

2.2數字化勘察技術概述

數字化巖土工程勘察是指應用當代測繪技術、數據庫技術、計算機技術、網絡通信技術和CAD技術，通過計算機及其軟件，把一個工程項目的所有信息(勘察、設計、進度、計劃、變更等數據)有機地集成起來，建立綜合的計算機輔助信息流程，使勘察設計的技術手段從手工方式向現代化CAD技術轉變，作到數據采集信息化、勘察資料處理數字化、硬件系統網絡化、圖文處理自動化，逐步形成和建立適應多專業、多工種生產的高效益、高柔性、智能化的工程勘察設計體系。該技術體系用系統工程觀點，把勘察、設計的圖紙、圖像、表格、文字等以數字化形式存貯，供各專業設計使用。

3數字化巖土工程勘察應用實現的關鍵技術探討

3.1巖土工程數字化建模方法

巖土工程地質建模的方法目前采用的主要有表面模型法，表面模型法(也叫數字表面模型)的歷史較早，它的基本內容就是通過精確的表示出工程地質體的外表面來表示均質地質體的建模方法，也是目前廣泛使用的建模方法。表面模型法的數據來源是通過測點獲得的一系列離散的測點資料，包括測點的幾何特征數據和屬性特征數據，然后利用數據解釋結果重構地質體界面?？梢猿橄鬄榘岩幌盗型瑢傩缘狞c按照一定的規則連接起來，構成網狀曲面片，進而確定整個地質體的空間屬性，有很多方法用來表示表面，常用的方法主要有數學模型法和圖示模型法，本論文主要討論圖示模型法。常用的圖示模型法有邊界表示法、規則格網法、等值線法、不規則格網法等，其中不規則格網法是本系統選用的模型表示法，將做詳細分析討論。

不規則格網法(TIN)是將區域內有限個點將區域劃分為相連的三角面網絡。區域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內，如果任意點不在頂點上，則該點的數字屬性值通常通過線性插值的方法得到(在邊上用邊的兩個頂點的高程，在三角形內則用三個頂點的高程)，所以TIN是一個三維空間的分段線性模型，在整個區域內連續但不可微。有許多種表達TIN拓撲結構的存儲方式，這里采用一個簡單的記錄方式是：對于每一個三角形、邊和節點都對應一個記錄，三角形的記錄包括三個指向它三個邊的記錄的指針，邊的記錄有四個指針字段，包括兩個指向相鄰三角形記錄的指針和它的兩個頂點的記錄的指針；也可以直接對每個三角形記錄其頂點和相鄰三角形。每個節點包括三個坐標值的字段，分別存儲X，Y，Z坐標。這種拓撲網絡結構的特點是：對于給定一個三角形，查詢其三個頂點屬性和相鄰三角形所用的時間是定長的。它在沿直線計算地形剖面線時具有較高的效率，當然可以在此結構的基礎上增加其它變化，以提高某些特殊運算的效率。

3.2數字化巖土勘察工程數據庫系統

基于GIS的巖土工程勘察涉及到的原始數據主要為地理信息方面的空間數據和非空間數據，數據來源包括：

(1)基礎地理數據這些數據主要包括：

①自然區劃圖。

該圖反映被研究區域的地理區劃、河流、道路、居民區、山川、公共設施等等自然地理信息。

②地形、地貌圖。

該圖反映被研究區域的自然地貌情況。

(2)巖土工程勘察數據這些數據主要包括：

所研究區域的工程地質勘探資料。

經過篩選、處理的各勘探點包括地理、環境、土的物理力學指標在內的所有信息。

各類建筑場地的地層信息，比如液化等級、液化指數、特征周期、年代、沉積相等。

結合上述分析，數字化巖土勘察工程數據庫系統可以按以下幾個步驟實施構建：

①巖土工程勘察數據庫的概念模型設計。

巖土工程勘察數據庫管理作為巖土工程勘察數字化系統的一項基礎工作是一個數據密集、處理復雜的數據庫應用問題，為了能獲得反映信息世界的概念性數據模型，將與實體和聯系相關的功能與行為剝離出來，僅從現實世界中實體的數據側面來建立模型即研究數據對象與屬性及其關系，并在此基礎上建立相對應的數據庫表結構。

②數據庫建立實現。

巖土工程一體化系統的數據有三類：用戶輸入的原始數據、系統生成的中間數據及最終數據。原始數據由測點數據組成，而測點數據又由測點幾何屬性數據(位置)和測點信息屬性數據；中間數據包括根據原始數據系統自動生成的地層層面等值線模型、三維表面模型、剖面模型等，根據這些模型可以生成用戶需要的各種圖件，還可以進行各種信息查詢操作；最終數據種類繁多，主要是根據用戶需要由中間數據生成，包括圖形資料和文檔資料(如地質勘察報告等)。

篇(4)

關鍵詞：巖土工程；勘察技術；發展趨勢

Abstract: The engineering geological investigation in China professional after nearly twenty years of efforts, has realized to the development direction of geotechnical engineering investigation of geotechnical engineering, technology progress in exploration, prospecting means, whether from the exploration equipment, technical investigation of digital or technical staff knowledge of the breadth and depth have made rapid development. In this paper, the author through analyzes the present development of geotechnical engineering survey technology, and discusses the method of technology for investigation of geotechnical engineering, for reference.

Key words: geotechnical engineering investigation; development trend;

中圖分類號：P25

一、我國巖土工程勘察技術的現狀

1.樁基技術方面

在高層超高層建筑中，樁基技術應用最為廣泛。如混凝土預制方樁和預應力管樁由于具有單位承載力投資省、質量有保證、施工速度快等特點，近幾年得到快速發展；混凝土灌注樁及其后壓漿技術由于樁長和樁徑范圍選擇大，提供的承載力幅度大，地層適用性強等特點，發展也很快。為合理利用樁間土承載力，復合樁基技術的理論研究與應用得到了較大的發展。

2.地基處理技術方面

我國軟土地基處理現已接近國際先進水平，同時在天然地基的合理利用方面，開發了大量的復合地基新技術。強夯法、預壓法、排水固結法、堆載預壓、水泥土樁、碎石樁、以CFG樁和靜壓砼預制小樁為代表的剛性樁復合地基技術，得到廣泛使用和研究。復合樁基和剛性樁復合地基中樁土相互作用的理論和研究成果逐步被采用。

3.深基坑工程及邊坡支護技術

我國深基坑及邊坡支護技術是近20年來隨著高層建筑的大量興建發展起來的一項新技術，是集巖土工程和結構工程為一體，包括支擋、防水、降水、挖運土、監測和信息化施工的系統工程，具有工程地質復雜多變，區域性和個性強的特點，已成為施工中的熱點和難點問題。

4.環境巖土工程方面

與環境關聯的巖土工程及與巖土有關的環境工程的廣義環境巖土工程的概念逐步為學術和工程界所接受。環境巖土工程的概念和理論逐步深入人心，地基處理與深基坑工程對環境的影響問題的認識與處理，要求將地基處理與深基坑工程作為相互影響和相互作用的整體問題一并考慮成為環境巖土工程的新思想。

5.巖土預測與控制方面

從采用傳統理論力學和計算土力學計算方法發展到采用灰色理論、損傷力學、神經網絡技術等人工智能方法和動態滾動預測方向發展；控制技術從單一手段朝著多樣、復合的方向發展。

二、巖土工程勘察技術的方法

隨著計算機信息技術的不斷發展，巖土工程勘察數字化技術得到廣泛應用。下面就與傳統勘察方法進行對比， 加以論述。

1.傳統巖土工程勘察技術方法研究

勘察資料過于地質化。由于部門長期的條塊分割， 勘察、 設計分散作業， 加之巖土工程規范制定和新技術、 新方法應用的滯后， 以及專業設置過細， 巖土工程本身的特殊性等原因， 設計與勘察之間脫鉤多，使得勘察提供的巖土工程信息通常以設計人員難以理解的形式出現，而且勘察也較難參與設計的全過程；設計人員也因知識的局限， 很難深層次理解巖土工程勘察信息， 因而勘察成果在設計中的轉化率較低， 造成許多不應有的浪費和損失數字化地圖與數字化設計系統間不夠貫通。地形圖是設計系統的底圖或稱基礎數據，由于數字化地圖中的某些環節技術條件不成熟，與 CAD 設計軟件的接口不匹配， 很難順利實現對接， 設計系統不得不重新將勘察資料數字化， 影響了設計系統 CAD 的推廣應用?？辈煨畔底只潭鹊??？辈觳块T提供的勘察信息往往以圖紙、 表格、 文字等形式為主，內容上定性描述較多。這一方面造成設計人員對于勘察信息難于準確理解， 另一方面造成對勘察信息處理、 利用上的困難。

2.數字化勘察技術研究

數字化巖土工程勘察是指應用當代測繪技術、 數據庫技術、 計算機技術、 網絡通信技術和 CAD 技術， 通過計算機及其軟件， 把一個工程項目的所有信息有機地集成起來，建立綜合的計算機輔助信息流程，使勘察設計的技術手段從手工方式向現代化 CAD 技術轉變，作到數據采集信息化、 勘察資料處理數字化、 硬件系統網絡化、 圖文處理自動化， 逐步形成和建立適應多專業、 多工種生產的高效益、 高柔性、 智能化的工程勘察設計體系。該技術體系用系統工程觀點， 把勘察、 設計的圖紙、 圖像、 表格、 文字等以數字化形式存貯。

3.數字化勘察技術關鍵優勢

巖土工程地質建模的方法目前采用的主要有表面模型法，表面

模型法的歷史較早，它的基本內容就是通過精確的表示出工程地質體的外表面來表示均質地質體的建模方法，也是目前廣泛使用的建模方法。表面模型法的數據來源是通過測點獲得的一系列離散的測點資料， 包括測點的幾何特征數據和屬性特征數據， 然后利用數據解釋結果重構地質體界面。可以抽象為把一系列同屬性的點按照一定的規則連接起來，構成網狀曲面片，進而確定整個地質體的空間屬性，有很多方法用來表示表面， 常用的方法主要有數學模型法和圖示模型法， 本論文主要討論圖示模型法。 常用的圖示模型法有邊界表示法、 規則格網法、 等值線法、 不規則格網法等， 其中不規則格網法是本系統選用的模型表示法， 將做詳細分析討論。不規則格網法是將區域內有限個點將區域劃分為相連的三角面網絡。 區域中任意點落在三角面的頂點、 邊上或三角形內,如果任意點不在頂點上, 則該點的數字屬性值通常通過線性插值的方法得到,所以 TIN 是一個三維空間的分段線性模型, 在整個區域內連續但不可微。有許多種表達 TIN 拓撲結構的存儲方式,這里采用一個簡單的記錄方式是:對于每一個三角形、 邊和節點都對應一個記錄,三角形的記錄包括三個指向它三個邊的記錄的指針, 邊的記錄有四個指針字段, 包括兩個指向相鄰三角形記錄的指針和它的兩個頂點的記錄的指針;也可以直接對每個三角形記錄其頂點和相鄰三角形。每個節點包括三個坐標值的字段,分別存儲 X,Y,Z 坐標。這種拓撲網絡結構的特點是:對于給定一個三角形,查詢其三個頂點屬性和相鄰三角形所用的時間是定長的。它在沿直線計算地形剖面線時具有較高的效率,當然可以在此結構的基礎上增加其它變化,以提高某些特殊運算的效率。對巖土工程勘察方法實施改進， 逐步過渡到數字化勘察技術， 并推廣其廣泛應用， 這是勘察工程發展的必然趨勢， 但是這其中還有一段很長的路要走，不僅僅是因為其中還有一些關鍵技術問題尚未完全攻克，而且我國目前在數字化勘察、勘探方面的專業人才也很匱乏， 因此， 必須加大數字化巖土工程勘察技術人才的培養， 并加快該技術的研究應用，以真正實現巖土工程的數字化勘察的廣泛應用。

4.數字化勘察技術的應用

我們在進行道路、 橋梁、 隧道的測量設計經常遇到地形復雜交通不便的情況。如線路在丘陵山區,經常是各種樹木生長茂盛、 溝壑縱橫,難以通視,傳統的測量手段很難解決,經常令測量工作人員吃盡了苦頭。傳統的測量手段數據處理往往用手工方法記錄儲存,不僅數據顯得零亂,而且在數據后續處理中,往往手工處理,工作量大,容易出錯,測量數據不易校核。 由于處理枯燥,需要耗費的重復勞動也就相當多,內業處理出錯率較高。通過調查研究, 在我國大多數單位在公路設計測量工作中采用的方法傳統,速度慢、 精度差,數據不易保存校核,所以難以適用當前推進公路建設自動化、 信息化建設的要求。采用現在傳統的測量方法存在許多弊端,例如測量數據多,易出錯,測量完畢不易校核和保存,采用數字化地形圖可有效解決這一問題。 采用專業數字化地形圖測繪,經過處理后,可以滿足公路規范的需求,每條公路的地形圖可以形成永久保存的電子檔案,勘測成果在圖上一目了然,可重復利用,并可不斷補充調整。 公路設計引入專業勘測的電子地形圖,勘測效率大大提高,勘測費用降低很多,勘測設計周期會大大縮短,而且數據精確,易于保存,數據直接導入利用,免去人工錄入的繁瑣和失誤,可以重復利用,一舉多的,可以紙上選線、 定線,測量數據可以視實際情況,隨時補充調整。測量成果可以直接與國家控制網轉化,以便與其他測量行業的數據共享。測量完畢或公路施工后能長久保存測量成果,并進行校核,推進公路測量的數字化進程。

三、結束語

總而言之，巖土工程勘探是工程質量的重點，目前我國的巖土工程勘察技術方法較多，且眾多勘察方法、技術發展的成熟程度不盡相同，所以我們要在實際勘察設計工程中積累經驗、重視有效性的發展、時刻應用新科學新技術來發展我國的工程勘察技術，把我國的勘察技術提高到一個更高的水平。

參考文獻：

[1]趙成剛，白冰，王運霞. 土力學原理[M]. 北京：清華大學出版社. 200[4]

篇(5)

【關鍵詞】滑動面 非均質巖質邊坡 滑坡

【Abstract】The reasonable determination of sliding surface is vital to the successful treatment of slope， especially to heterogeneous rocky slope which are more than 30 meters high. Such slope's sliding surface are usually made of several long broken lines，it's difficult to determine the potential sliding surface by exploratory methods.In practice，the orientation of sliding surface are usually assumed based on actual geological and prospecting data.Some possible miscalculation may reault in hidden danger.This paper introduces some thoughts on the reasonable determination of sliding surface in heterogeneous rocky slope treatment on the basis of living example for the referance to relevant people.

【Key words】Sliding surface；Heterogeneous rocky slope；Slide slope

1. 引言

滑動面是邊坡巖土體在一定的邊界條件下形成的，隨著外部邊界條件的變化，滑動面也會相應的變化，邊坡治理中滑動面分為已發生的滑動面和潛在的滑動面。目前滑坡處理廣泛采用的參數反演法 [1] [2] [3]、折減法 [4]、不平衡推力法 [5] [6]，都是基于滑動面確定的前提下進行的，目前僅土質邊坡的圓弧滑動面可采用SLOPE/W法 [7]搜索確定，而對于大于30米的非均質巖質邊坡潛在滑動面的客觀確定鮮有提及，本文從治理邊坡實例出發，探討一下非均質巖質邊坡潛在滑動面合理確定。

2. 邊坡工程地質概況

（1）以黟（縣）-七（都）K3+394～+462段高邊坡位于路線右側，最大坡高67m。邊坡地貌單元屬低山剝蝕地貌，地勢陡峻，地形坡度在40～60°之間，上陡下緩。該處地層巖性主要為牛屋組（Pt2n）板巖，風化強烈，板理及裂隙發育，巖石破碎，薄層狀構造，強風化層巖芯呈碎塊～片狀，碎塊狀鑲嵌結構，層厚2.40～13.20m；中等風化巖芯呈塊狀～短柱狀，地層產狀195°∠70°，屬中硬巖，表層為松散碎石混粉土，碎石含量可占50～70%，粉土可塑狀態，該層厚1.6～6.2m，如圖1所示。

（2）該邊坡原設計為矮擋墻支護，運營一年多，于二00八年五月中旬產生滑坡滑體厚度1.60～6.20m，體積約為10000m3，滑坡體主要為碎石土，其中碎石占60%，低液限粘土占40%?；露逊e體及滑坡后緣坡體均存在進一步滑動的危險性，屬活滑坡。

3. 邊坡穩定性分析與評價

根據邊坡勘察資料，本次滑坡沿風化接觸面形成的淺層滑坡，滑坡體為松散碎石混粉土，坡面雨水下滲通道良好，在雨水作用物理力學性質軟化明顯，在不利條件下，會誘發更大的滑坡，需及時治理。

3.1設計參數的選取。根據勘察資料正常工況下：重度取為20.5KN/m3，c為18KPa，為21°；根據滑坡帶物質組成在暴雨工況下，碎石粉土：重度取為22.5KN/m3，c為6KPa，為21°；強風化板巖：重度取為24KN/m3，c為50KPa，為21。

3.2模型的建立。 根據已經產生滑坡的形態、地貌及坡體的工程地質特性，為了增加下部坡體的穩定性，確定第一級為原擋墻+坡率為1：1.75、高度為5米的人工邊坡，第二、三級坡坡率1：1，高度為8米，第四～六級為1：1，高度為10米，第七級為1：0.5，高度為10～12米，每級邊坡設2.0米寬的平臺，進行刷坡，最大坡高為67米，如圖2。

3.3剩余推力計算。

圖1地質剖面圖 3.3.1刷方減載后，邊界條件發生變化后，滑動面隨之發生變化。由于第三級邊坡開挖邊坡全部 進入強風化板巖中，為此我們將滑坡體分為上下兩個不穩定體，形成兩個滑動面。

3.3.2依據暴雨工況下的物理力學參數，根據勘察資料確定的已發生滑坡的滑動面，當穩定安全系數為1.2時 [8]，采用不平衡推力法：

Ti=FsWi sina i+ψiT i-1 -W i- cosa i tanφi-ciLi

ψi= cos（a i-1- a i ）-sin（a i-1- a i ） tanφi （1）

ψi為傳遞系數

3.3.3上部碎石粉土不穩定體的剩余下滑力為590KN/m，此外我們對于強風化板巖可能出現的深層滑動進行計算，如圖2所示，對應潛在滑面2的剩余下滑力為80KN/m；對應潛在滑面3的剩余下滑力為100KN/m；對應潛在滑面3、4結合的剩余下滑力為330KN/m；對應潛在滑面4的剩余下滑力為510KN/m；可見強風化板巖中，在固定的邊界條件下，只有滑面4的形態接近客觀的潛在的滑動面，基于此，不斷微調滑面4的形態，直至找出最大的剩余下滑力，本次邊坡治理采用滑面1、4對應的剩余下滑力，進行邊坡處置。

圖2潛在滑面搜索過程及邊坡治理圖3.4邊坡治理。

（1）上部不穩定體中，由于滑面1較陡，抗滑樁效果甚微，滑坡體會從抗滑樁頂滑出，滑面4較厚，錨桿無法進入穩定地層，基于上述因素，本次邊坡治理采用錨索方案：

（2）對應滑面1的下滑力，第4、5、6級邊坡采用預應力錨索框架，根據間距、排數、傾角，每個錨索的設計抗拔力至少要達到25噸，根據勘察資料所提供的錨固體與巖石的錨固強度，所需的錨固段長度在13米左右，初定錨索總長度17米，但對于深層潛在滑動面4的剩余下滑力而言，其錨固長度需大于9.5米，自由端為10米，錨索總長至少需要19.5米，可見，僅按照滑面1來治理邊坡，本邊坡深層滑動的需要無法滿足，無法從整體上保證邊坡的穩定，給工程帶來隱患。

（3）考慮巖體風化界限的不確定性，結合計算情況，確定本邊坡的治理方案為：第四到六級坡均采用錨索框架，每片框架由三根豎肋和三道橫梁連接而成，在節點處設置錨索鎖固，每束錨索由3根15.24鋼筋制成，設計荷載280KN，張拉鎖定荷載300KN，對應滑動面1而言，第五、六級錨索設計長度20m，錨固段長度15米，第四級錨索設計長度17m，錨固段長度12米。本邊坡經過6年多的運營檢驗，穩定性良好。

4. 結束語

（1）滑動面不是一成不變的，而是隨著巖土體邊界條件的變化而改變。

（2）對于一個高邊坡來講，其潛在的滑動面很多 [9]，因此，高邊坡治理必須考慮深層潛在滑動面的穩定性，對于強風化破碎巖體的潛在滑動面，必須在一定的邊界條件下，多次模擬形態，找出規律，最終找到最危險的潛在滑動面，從已經產生的滑動面、最危險的潛在滑動面兩方面出發，進行邊坡的治理，做到一次根治，不留后患。

參考文獻

[1]龔玉鋒、周創兵、梁軼等.參數反演在巖質高邊坡變形與穩定分析中的應用[J].巖土力學，2002，（05）：570～574.

[2]孫志斌.邊坡穩定性上限分析方法及參數反演研究.中南大學博士論文.2013.

[3]魯志強.巖質高邊坡穩定性設置模擬巖體力學參數反分析.武漢理工大學碩士論文.2009.

[4]陳國慶、黃潤秋、石豫川等.基于動態和整體強度折減法的邊坡穩定性分析[J].巖石力學與工程學報，2014，（02）：243～256.

[5]時衛民、鄭穎人、唐伯明等.邊坡穩定不平衡推力法的精度分析及其使用條件[J].巖土工程學報，2004，（03）：313～317.

[6]張月英. 基于改進不平衡模式的邊坡穩定性分析及程序實現.湖南大學碩士論文，2007.

[7]張志峰.安徽某高速公路K125+730～+895段滑坡治理[J].公路交通科技，2007，（11）：86～89.

篇(6)

關鍵詞：鋁合金鉆桿，鋼接頭，地質勘探，深孔鉆探

 

1.鋁合金鉆桿的特點

(1)與傳統鉆桿材料鋼相比,鋁合金具有寶貴的物理力學性能。鋁合金的密度和彈性模量幾乎是鋼的1/3,而比強度(斷裂強度極限與密度之比)卻是鋼的1.5～2倍。

(2)鋁合金鉆桿質量輕,在鉆機能力一定的條件下,用鋁鉆桿能鉆達鋼鉆桿無法達到的深度。俄羅斯曾用400t能力的鉆機鉆成世界最深的СГ- 3井（12262m) ,用300t鉆機鉆成7000m深井。

(3)鋁合金在腐蝕環境中的穩定性非常好。它表面覆蓋一層穩定的氧化膜阻止與環境的進一步反應,可用于任何濃度的硫化氫和二氧化碳環境,而且其抗腐蝕能力與溫度無關。

(4)鋁合金鉆桿與井壁的磨阻小,可減輕起下鉆的阻卡。鋁鉆桿的浮力系數比鋼小得多,可節省20%～25%的起下鉆時間,并節省燃料。所以,鋁合金鉆桿用于3000m以深的鉆井最有效。

(5)在相同井眼曲率下,鋁合金鉆桿的彎曲應力遠小于鋼鉆桿,從而適用于鉆斜井、曲率半徑小的定向井和水平段長的水平井。

(6)鋁合金鉆桿具有和鎳鈷合金相似的無磁特性,方便隨鉆測量儀器的使用。

(7)鋁合金鉆柱對裸眼和套管的作用力減小,能有效地保護套管,適應裸眼段更長的井。鋁合金鉆桿內泥漿的流動阻力小,可提高鉆頭的水功率。論文參考。

(8)鋁合金鉆桿的鋼接頭可按API標準加工絲扣,正常條件下,一般不會因絲扣磨損而更換鉆桿。論文參考。

(9)鉆探(井)屬于高風險性行業,孔內事故在所難免,尤其是卡鉆或鉆桿折斷事故時有發生。使用鋼鉆桿時處理孔內鉆桿事故常需要漫長的時間,甚至造成鉆孔報廢。而處理鋁合金鉆桿事故時,用一般牙輪鉆頭就可把井下鋁合金鉆具“消滅掉”,鉆速可達30m/h左右。

2.鉆桿材料分析

目前世界上已有的鋼鉆桿、鋁合金鉆桿和鈦合金鉆桿基本參數對比,其中鋼鉆桿的密度、彈性模量最高,但自重過大對深孔鉆機的提升能力要求高;鋁合金鉆桿的密度、彈性模量最低,線膨脹系數最高,可適用于陸地深孔鉆進和海底鉆進;鈦合金鉆桿的密度、彈性模量和線膨脹系數都居中,應該是理想的深孔鉆探用管材,但其接近天文數字的價格使用戶無法承受。

GB/T 20659 - 2006/ISO 15546: 2002中列舉了4組鋁合金鉆桿。其中第二組鉆桿最常用,價格也最低,其主要成分為Al-Zn-Mg,最小屈服強度480MPa,最小抗拉強度530MPa (20℃時) ,最小伸長率7%。雖然最高使用溫度僅120℃,但對于地質勘探深孔作業而言足夠了。高可靠性鋁鉆桿的抗腐蝕性其腐蝕速度表示每平方米表面積的鋁鉆桿在不同介質中每小時因腐蝕造成的失重(g)?？梢?鋁鉆桿在堿環境、酸環境下很少腐蝕,而在全飽和的H2S環境下完全不腐蝕。這對于復雜地質條件下使用泥漿化學處理劑和鉆進具有腐蝕性的礦產或地下水非常有利。

3.鉆桿工藝分析

鋁合金鉆桿柱的關鍵結構要素是鋁鉆桿與鋼接頭的連接問題。俄羅斯傳統鋁鉆桿采用無止推面的三角形絲扣連接,而高可靠性鋁鉆桿的連接方式有3個特點: (1)采用梯形絲扣與接頭連接;(2)鋁鉆桿設置了內支撐端面和錐形配合面;(3)通過高溫裝配工藝實現絲扣、配合面及支撐端面的過盈配合。

在深井(尤其是斜井和水平井)鉆進條件下,鉆桿柱最容易發生疲勞破壞。而新型鋁鉆桿的錐形配合面及支撐端面可減輕絲扣的負擔,明顯提高接頭的抗疲勞指標, 比普通三角形螺紋提高抗疲勞強度60%-80%。這類鋁鉆桿自1993年起已成功用于海洋深水鉆井作業。

4.鉆桿在深孔中的應用

鋁合金鉆桿已經在國內外的科學鉆探和石油鉆井(包括斜井和水平井)中應用,展現了用小噸位鉆機鉆進深孔的良好前景。(1)鋁合金鉆桿在俄羅斯СГ-3 超深井的應用。采用高可靠性鋁合金鉆桿是俄羅斯СГ-3井創造世界超深井紀錄的關鍵技術之一?，F場400t能力的鉆機額定最大井深為8000m,但用鋁合金鉆桿取代鋼鉆桿后鉆成了世界最深的井( 12262m) 。統計該井195個回次中￠147mmX11mm規格的鋁合金鉆桿磨損情況表明,最大磨損量發生在7000～8000m井段,其中鋼接頭最大磨損618mm,由于鋼接頭的保護鋁合金鉆桿本體的最大磨損量僅為0.92mm。(2)鋁合金鉆桿在塔里木某勘探井的應用。該井井深7600 m,水平位移達1000 m,基本鉆進參數:鉆壓200 kN,轉速65 r/min,泵量21 L / s,鉆井液密度210 g/ cm3 ,鉆速118 m /h。鉆進與提升時使用不同鉆桿的效果,是使用鋁鉆桿+鋼鉆桿除了鉆桿伸長量有所增加外,整個鉆桿柱的重量、大鉤載荷、總阻力、扭矩、水力損失等參數都明顯下降。論文參考。

5.結論

深部鉆探不能僅著眼于大型深孔設備,還可以在鉆桿柱的材質上想辦法,在不更換大噸位鉆機的前提下使鉆孔鉆得更深。因此,近年來輕質鋁合金鉆桿成了國內外同行關注的熱點。20世紀60年代初,蘇聯開始在鉆井中使用鋁合金鉆桿,經過不斷改進,目前俄羅斯已批量生產達世界領先水平的高可靠性鋁合金鉆桿并大量出口。歐盟在俄羅斯鋁合金鉆桿標準的基礎上,于2002年制定了石油天然氣工業用鋁合金鉆桿的國際標準,其地位與美國制定的鋼鉆桿API國際標準等同。由我國中石油管材所提出,高蓉等人承擔制定的等同標準于2006年12月15日作為中華人民共和國國家標準《石油天然氣工業鋁合金鉆桿》正式,自2007年5月1日起實施。因此,讓國內鉆探技術人員全面了解鋁合金鉆桿的特點及其在深孔中的應用前景是十分必要的。隨著地質工作向深部發展,隨著我國自2007年5月1日起正式實施鋁合金鉆桿國家標準,鋁合金鉆桿成了國內同行關注的熱點。與傳統鋼鉆桿相比,鋁合金鉆桿在自重、比強度、彈性和耐腐蝕性等方面具有突出的優點。在鉆機能力一定的條件下,用鋁合金鉆桿能鉆達鋼鉆桿無法達到的深度。高可靠性鋁合金鉆桿采用與鋼接頭連接的新方法和高溫裝配工藝,使其在深井、斜井和大位移水平井鉆進中可明顯提高抗疲勞強度,在深孔、斜孔和水平孔中具有良好的應用前景。鋁合金鉆桿耐腐蝕,對天然氣和煤層氣開發(尤其在鋼鉆桿易發生“氫脆”的井區)具有重要的意義。

參考文獻:

[1] 鄢泰寧. 訪問俄羅斯有關鋁合金鉆桿科研生產單位資料[ Z]. 2007.

[2] BS EN ISO 15546: 2002, Petroleum and natural gas industries—Aluminumalloy drill pipe[S].

[3] GB/T 20659-2006/ISO15546: 2002,石油天然氣工業鋁合金鉆桿[S].

[4] 劉希圣,等.鉆井工藝原理[M].北京:石油工業出版社,1998.

[5] 鄢泰寧,等.巖土鉆掘工程學[M]. 武漢:中國地質大學出版社,2001.

[6] 李冬. 急傾斜臨界角煤層開采圍巖破壞規律[J].煤炭工程, 2010, (01).

[7] 史文臣. 急傾斜煤層中綜采技術的應用[J].陜西煤炭, 2010, (01) .

[8] 毛世福. 急傾斜煤層內因火災綜合防治技術的應用[J]. 四川建材, 2010, (01).

篇(7)

巖石力學是一門研究巖石在外界因素，如荷載、水流、溫度、化學、生物過程變化等作用下的應力、應變、穩定性及工程加固的學科。清華大學水利系副教授劉曉麗通過物理模型試驗、理論分析以及數值模擬相結合的途徑，針對巖土力學與巖土工程問題，特別是地下工程的開挖，開展了深入細致的研究，取得了創新性研究成果。

從“地上水庫”到“地下水庫”

坐在記者面前的劉曉麗前一天剛出差回來，“跑現場”對于他來說是家常便飯，但身體上的疲憊從來不會影響他投入工作的熱情。

位于內蒙古省的鄂爾多斯是個干旱缺水的地區，據劉曉麗調查，在當地每使用1立方水需要花去9元，而在北京只需要5元，水資源對鄂爾多斯來說是極其寶貴的。然而，缺水的鄂爾多斯卻擁有著豐富的煤礦資源，開采業的繁榮支撐了代代人在這里繁衍生息。

但不容忽視的問題是，在煤礦開采過程中會破壞煤層及上下巖櫻貯存于其間的地下水系統便會遭到破壞，水資源不斷滲流到開采空間，輕則影響開采過程，重則發生重大突水事故，威脅煤礦工人安全。傳統做法是用水泵把地下水從工作面排到地表，自然蒸發而散。鄂爾多斯所在的西北地區水蒸發量是降水量的6倍以上，上述做法無疑是對寶貴的地下水資源極大的浪費，水資源的短缺不但威脅著人的生活，也嚴重影響了地區的生態環境。

為了保水，傳統的辦法是把開采的厚度大大減少，盡量防止煤層上下層巖石的破壞，這樣便可把水繼續保存在地下，但這樣做是以大量煤炭資源為代價。一方面是作為國家重要經濟支柱之一的煤炭資源；一方面是關系國計民生的水資源。二者如何協調開采成為一大難題。

在水利工程方面經驗豐富的劉曉麗及其研究團隊見狀后決定逆其道而行之?！按笥碇嗡?，疏而導之”，劉曉麗規劃保持原有的開采厚度，“這樣做水必定會大量涌進采空區，但如果在地下建立大壩和水庫，就可以把水截住并存留在地下”。想法剛一提出，劉曉麗便遭到了老專家和施工方的強烈反對，他們大多認為，水是煤礦的重大威脅，以前的做法都是“排水治災”，現在卻要“儲水致災”。

大膽創新，但不是無稽之談。劉曉麗及其團隊用數據一步一步反復推導，嘗試無數次實驗，最終將想法變成現實。建大壩把水截留在地下后，再建數個水庫，將他們一一連通，通過水庫間的調水，保證了煤炭開采的安全。并且“流水不腐”，水會隨著自身在水庫間的流動得到凈化，在水庫中經過多次循環流動后的地下水甚至可以直接飲用，既充分開采了煤炭資源又保護了水資源。這是世界首座示范工程，和神華集團合作建成，2014年開始運行。目前，還有十多個煤礦、巖鹽礦等待劉曉麗及其團隊去實踐這項技術和工程。在這項工程設計、建設和運行過程中，劉曉麗及其團隊研究分析了采動影響下滲流場演化、水巖耦合巖體破壞機理、分布式水庫儲水機理、地下擋水建筑穩定性、物理模型試驗研究等關鍵科學問題。

美國工程院院士、賓夕法尼亞州立大學教授Derek Elsworth這樣評論煤礦地下水庫技術：“創新地將大量稀缺水資源儲存于煤礦地下水庫的技術，真正實現了煤炭資源和水資源的協調、安全和高效開發，為煤炭工業可持續發展提供了很好的范例?！?/p>

近8年來，劉曉麗及其團隊在“廢棄礦山再利用”和“煤礦地下水處置及高效利用”方面一直在不斷創新和突破，上述煤礦地下水庫工程只是其工程研究中的一部分。2010？2011年，他們依托遼寧阜新露天煤礦設計了國內首座廢棄煤礦抽水蓄能工程；2013？2014年，他們設計并搭建了國內外首個庫水巖耦合大型三維物理模型試驗平臺（長8米，寬2米，高4米）。自2015年起，他們提出了“煤礦地下水原位凈化及分質儲用技術”，既在煤礦地下水庫建設技術的基礎上，對于水質差的煤礦地下水，研發小型模塊化凈水裝備，在地下實現水質凈化，并供給生產和生活應用。目前這項技術也正在示范工程實踐過程中。

從獨辟蹊徑的設想到切實可行的實踐，劉曉麗及其團隊用科技創新解決了生活中的大問題。

“上天容易入地難”

20年前，還在讀高中的劉曉麗就對與力學、結構有關的物體有濃厚的興趣，因為老師的一句話――“世界上一切東西都和力學相關”更堅定了他與力學的緣分。從那以后，劉曉麗對物理和力學的癡迷便一發不可收拾。

1997年，劉曉麗被遼寧工程技術大學理論與應用力學專業錄取。“力學本身偏理論，必須和具體的學科結合，時任中國空間技術研究院副院長的馬興瑞（現為廣東省委副書記，省長）學長是我們學習的楷模，受他的影響，我立志也要搞航空航天?！?/p>

人生就像巧克力，你永遠不知道下一顆是什么味道。剛剛立志的劉曉麗就突然決定放棄航空，轉做地下工程。這次，同樣因為老師的一句話?！吧咸烊菀?，入地難”，一位在流體力學領域非常著名的老教授對他說。距飛機誕生那天已經過去了100多年，人類早已揭開了外太空的神秘面紗，“再做研究就是在此基礎上修改”，但要想進入地下似乎就沒那么簡單了。地下的地質情況異常復雜，受其固體狀態的影響更加阻礙了人類的探索。這一切對于劉曉麗來說卻更具吸引，也更具挑戰?！昂髞砦揖蛯Φ叵碌臇|西感興趣，和地質相關，做地下工程”。

2001年，劉曉麗考取遼寧工程技術大學工程力學研究生，研究方向就此轉向土木和地下工程?！傲W理論性很強，推導公式、研究數學，一旦和工程結合，就落地了，需要把工程做出來?！弊畹湫偷睦泳褪侨龒{工程。

3年后，劉曉麗又以優異成績考入清華大學土木水利學院，師從工程地質界德高望重的王思敬院士開始攻讀水利工程博士學位。求學過程中，王院士告誡劉曉麗做工程以外還要兼顧一些基礎研究，因為工程以技術為主，在技術中碰到的很多問題是無法解釋的，這時候就需要發展新的理論。劉曉麗便開始在工程現場和實驗室間兩頭跑，雖然辛苦，但收獲頗多。

隨后，在導師的建議下劉曉麗又出國深造，遠赴瑞士洛桑聯邦理工大學（EPFL）從事隧道及地下工程研究。在瑞士，劉曉麗接觸了機械破巖的相關研究。他的導師Jian Zhao是TBM（Tunnel Boring Machine）高效破巖領域的國際知名專家。TBM即隧道掘進機是利用機械刀具開挖巖石進行掘進，形成整個隧道斷面的一種新型、先進的隧道施工機械。TBM代替了人力，消除了人工地下施工的危險，而且集鉆、掘進、支護于一體，使用電子、信息、遙測、遙控等高新技術對全部作業進行制導和監控，使掘進過程始終處于最佳狀態，因此得到廣泛應用，現在很多地鐵及隧道工程都使用TBM來開挖。對TBM高效破巖方面的學習對劉曉麗的水利工程工作無疑是錦上添花。

1年后，劉曉麗回清華大學進行博士答辯。隨后，他得到了兩個工作機會：中石油勘探開發研究院和清華大學水利系。去哪兒？他面臨抉擇。中石油勘探開發研究院，“既要挖地下工程，還要把油氣資源拿上來，是和我專業特別相關”，一直在高校接受理論化知識的劉曉麗深感自己真正接觸工程的經驗少之又少。他想腳踏實地做點實際的事情，但企業始終有它的局限性――需要服從領導分配，沒有自。再三考慮，劉曉麗最終選擇研究氛圍好，同樣有機會做工程的清華大學，成為了一名講師。

收獲巖土力學的科研碩果

4年后，在崗位上兢兢業業的劉曉麗升為副教授，博士生導師，他教師從業的職業生涯又邁上了一個臺階。期間，獲包括國家科技進步獎二等獎（第8）等獎項4項；發表學術論文80余篇，其中國際期刊論文20余篇，應邀出版專著1部。2015年，劉曉麗還得到國家優秀青年科學基金項目――“巖土力學與巖土工程”。在他看來，優青項目是一次“對前期工作的總結，對日后工作的展望”。

日前，我國國家戰略提出需建立支撐可持續發展的能源資源環境技術體系，加強南水北調、三峽等重大水利工程建設與安全保障技術研發，這些重大工程則需要工程安全控制及評價技術、非常規水資源利用關鍵技術、煤礦地下水庫技術等的發展?；诖?，劉曉麗及其團隊提煉出“水巖作用及其多尺度效應的研究”這一方向，他認為開展這項基礎理論研究十分必要，也十分緊要。

針對巖石材料的連續和非連續狀態、多尺度特性，現有的理論并不完善，計算分析誤差也很大，劉曉麗希望圍繞“復雜條件下多尺度水巖系統模型”和“水巖系統的過程演化與耦合機制”這兩個關鍵科學問題，提出“水巖作用系統”概念。在此基礎上，他已開展了三個層面的研究-多尺度水巖耦合系統的過程演化研究、開挖擾動條件水巖耦合作用機制研究和水巖耦合作用巖土介質破壞過程研究。

據統計，90%以上的巖體邊坡破壞、60%礦井事故、30%？40%的水利水電工程大壩失事都與水巖耦合作用有關，即地質體系統（應力場）與地下流體系統（滲流場）相互聯系、相互作用。劉曉麗自2001年攻讀碩士學位以來就開始了水巖耦合機理及分析方法的研究工作，但由于地下巖土中各種過程的任意性和不確定性，使得水巖耦合問題的研究得復雜和極具挑戰性。通過物理模型試驗、理論分析以及數值模擬相結合等途徑，他針對巖土介質的非均質和各向異性等特點，圍繞水巖耦合及其多尺度特性開展了深入而細致的研究，并取得了一系列創新性研究成果。

在多尺度水巖耦合系統的過程演化研究中，他提出“多尺度巖體結構數字化描述方法”，解決了地質體結構多尺度間的內在聯系（即尺度關聯）難題，發表相關論文被SCI檢索收錄5篇，EI檢索8篇，獲1項軟件著作權、巖石力學與工程學會優秀博士學位論文獎和水力學會大禹獎，并多次收到學術大會的特邀報告邀請；他提出的“數字巖體模型構建方法及數值模擬技術”，解決了數據不完備的地質系統與理論嚴密的精細力學模型和數值計算方法之間的相互脫節問題。其次，他發展了宏細觀多尺度數字巖體模型及其工程特性評價方法，基于數字巖體模型，他首次提出了水巖作用分析的表征單元體概念，并應用水巖作用模型，采用水巖表征單元體分析了大壩上抬現象。此外，他建立的多尺度水巖耦合系統的過程演化理論與數學模型完善了有效應力原理，使物理意義更明晰，耦合機制更全面。

在開挖擾動條件下水巖耦合作用機制研究中，他根據圍巖漸進破壞過程與滲透空間結構變異的關系建立了大型水巖耦合試驗平臺。美國賓夕法尼亞州立立大學教授、美國工程院院士Derek Elsworth訪問清華期間參觀了這個試驗平臺，交流中他說：“這簡直是一項不可能完成的任務，新平臺、新材料、新工藝、新開挖方式，我期待它表現卓越”。另外，劉曉麗還發現了裂隙巖體多流態地下水滲流變化特征，圍繞此研究發表的論文被SCI檢索收錄6篇，EI檢索5篇，申請專利4項，軟件著作權1項，并獲國家科技進步獎二等獎；不僅如此，他還揭示了水巖作用系統中裂隙自愈合的作用機制，實驗結果證明水巖系統具有自愈合能力，這一點對于理解開挖擾動引起的損傷發展具有重要意義。

在水巖耦合作用下巖土介質破壞過程研究中，他提出了水力驅動裂紋萌生和擴展的模式，獲中國地質學會工程地質專業委員會谷德振青年科技獎；此外，他建立了水力劈裂過程的連續-非連續數值模型，提出的MCZM（Multiscal Conhesive Zone Model）和IPFEM（Immersed Particle FEM）方法有效地解決了強滲壓作用下強固結和弱固結介質水力破壞過程難以表征的難題。

目前，劉曉麗的研究成果已在多個重大水利工程中得到應用，為水庫蓄水過程大壩工程及庫區邊坡穩定性分析提供了理論依據和技術支撐。

未來，他計劃圍繞“動靜組合載荷下水巖系統超孔隙水壓力響應及致裂機制”和“水力多尺度裂紋擴展和多流態滲流評價與控制原理”這兩個巖土力學與巖土工程中的關鍵科學問題開展研究。

劉曉麗的研究涉及到水利水電工程建設、資源和能源的開采與開發、核廢料地質處置的環境風險評價等方面，一直以來也都是國際巖石力學領域研究的熱點和難點。在傳統水巖耦合問題研究中，通?？紤]靜力作用或擬靜力作用下應力與滲流的相互作用，但在實際工程中，靜力載荷（巖石賦存環境，如地應力等）和動力載荷（外部擾動載荷，如地震或爆破等）是共存的，只有研究動靜組合載荷作用下水巖耦合作用機制才能真實反映實際工程中水巖耦合系統的工程行為。但是，相關研究工作還很匱乏。

劉曉麗希望，從動靜組合載荷下水巖系統超孔隙水壓力響應、超孔隙水壓力致裂機制研究、動靜組合載荷下水力致裂控制理論3個方面開展動靜組合載荷作用下水巖系統超孔隙水壓力響應及致裂機制研究。他致力于揭示動靜組合載荷下巖體超孔隙水壓力的產生機制，建立動靜組合載荷下滲流流態識別和水力致裂分析方法，形成一套動靜組合載荷下工程水巖耦合穩定性分析測試手段和安全控制技術，拓展和豐富水巖作用過程演化的理論和內容。這無疑對于豐富水巖多物理場理論、研發新型水巖系統試驗平臺和設備、評價水巖系統相關的巖石或巖土工程穩定性產生重要科學意義和工程應用價值。

尋求科研的世致用

采訪過程中，不斷有人敲響劉曉麗辦公室的門，他的確很忙。采訪之際，正值臺灣成功大學來京與清華大學開展學術交流，劉曉麗十分看重類似的交流機會，“只有通過學術交流才能知道別人在做什么，與別人的差距”。

交流總能碰撞出新的火花。在一次莫納什大學教授來華交流會上，與會的20位專家被分為4組進行小組討論，討論的問題是“巖石力學未來研究方向”，劉曉麗也在其中。會議結束時，大家達成了共識――深部地下工程、地熱、核廢料處置3個問題將是巖石力學未來研究的主流問題，也是日后共同合作的方向。這個經歷只是劉曉麗眾多交流中的一次，他熱衷于與同行們分享交流，已和澳大利亞莫納什大學、西澳大學、香港理工大學、美國賓夕法尼亞大學等高校建立了長期合作關系。

身為老師，劉曉麗常常鼓勵學生創新，“奇思妙想，不是天方夜譚”。他從不會給學生規定題目，而是讓他們自己想，他所做的就是評估方案的可行性和盡可能地為他們提供平臺和經費。

如今建樹頗多的劉曉麗在工作中游刃有余，殊不知，在剛入行的時候他也曾打過退堂鼓。地下的很多東西對于人類來說都是未知的，即使能探測但也受深度和精度的限制，“千里之提，潰于蟻穴”，即使是個很小的螞蟻洞，如果探測不到，就很有可能對工程造成巨大影響。他說：“很多東西提前很難知道，很隨機，這次成功不能保證下一次也成功，可能這次恰巧沒有不良地質體，可能下次就會遇到”，這或許是每個剛入行人的無奈。