岩石工程以天然地质材料为工程对象,受到地质、水、气候条件的制约和影响。由于工程 对象的复杂性,岩石工程设计是一门依靠科学和经验进行推理、判断、决策的科学和艺术。由 于对岩体的自然属性无知和工程技术手段的限制,岩石工程一方面存在很大的风险性,同时也 存在极大的保守性。一个大的工程决策失误或事故常常造成的损失或浪费以千万元计。
岩石工程由于岩体强度、变形和稳定性参数的许多不确定性,以及较强的地域和特殊环境 的影响,应特别强调重要工程的原位测试、原型观侧和类比工程的结果。同时在数值方法普遍 应用的场合更应注意岩体参数的合理取值。
1)岩石工程的一般设计原则 岩石工程在满足预定功能要求的前提下,强度、变形、稳定性以及耐久性要求是岩石工程 设计的核心内容,其次是考虑合理的施工方法,缩短工期,减少投资。
2)岩石工程设计因素 对于一个功能既定的岩石工程,设计时应考虑以下主要因素: ①场地地质条件、岩体、岩石的力学性质、参数;
②岩石工程的结构形式;
③施工技术条件、环境条件、气候条件;
④采用的工程材料、天然材料和人造材料;
⑤投资的可行性、效益和工期。
3)岩石工程设计方法 岩石工程采用定性断定、定量分析和信息反馈的设计方法。定性断定依靠长期的经验积 累和可利用的专家系统以及当地的工程类比,是岩石工程的主要决策步骤,有时经验是起主导 作用;定量分析是根据合理的岩体力学参数采用合理的分析软体做出岩石工程本身及其工程 岩体环境的应力、变形分布,得出稳定性的评价,为工程设计方案的合理性提供定量分析结果; 信息反馈设计是指依据施工过程中的位移、渗流等观测数据进行反演分析以进一步确信或修 改设计的过程。
在现代设计中,由于获取岩体各种参数的手段越来越科学,越来越先进,参数 的可靠性大大增强,由于计算机能力几乎无所不在,计算机计算、数值模拟的水平愈来愈高,因 而计算分析、信息反馈在岩石工程设计中已经成为必不可少的方法。