地质力学

地质力学既研究地壳运动产生的各种形变现象的规律，也研究由地壳运动产生的物质的变化规律，以及两者的相互联系。反映地壳运动的一切现象都是它考察研究的对象，包括构造体系的规律、海洋运动的遗迹、岩浆活动的现象、变质岩带的发生和矿产的形成等。

地质力学的研究内容可概括为4个方面：

①构造体系的深入调查研究。包括：构造体系类型的划分；构造形迹的力学性质的鉴定及其空间排列规律；岩石力学性质及构造应力场的分析；构造运动时期和构造体系形成时期的鉴定；现代地壳运动和活动的地应力的观测；岩石内流体运动和构造型式对油、气的动态与油气集中的控制作用；各级构造体系对矿产分布规律的控制作用；构造应力场与地球化学场及地球物理场的联系。

②全球大地构造体系的特点和分布规律，以及与各种构造体系同时发生的沉积建造、岩浆岩建造、变质岩建造和矿产资源的成生联系。

③古生代以来全球大陆运动和海洋运动问题。首先着眼于中国及邻区石炭－二叠纪大陆运动与海水进退规程。

④地壳运动问题。包括：区域性升降运动与水平运动的联系；地球角速度的变化和潮汐作用对于大陆运动和海洋运动的影响；太阳辐射的变化和地壳运动与地球运动对古气候变化的作用等。

地质力学在矿产和水文地质、工程地质勘查、地震地质、地热地质以及地区稳定性研究方面，特别是对中国石油、煤田和若干金属矿产的预测以及解决重大工程建设和大型矿山开发中遇到的地质问题，都起了重要作用。但在李四光著作中提出的一些地质问题，如地壳运动规律，地壳岩石圈、水圈、气圈、生物圈在运动中的相互联系，矿产资源时空分布规律等，迄今还没有解决。

①鉴定结构要素的力学性质；

②辨别构造性迹的序次和不同序次结构面力学性质的转变；

③确定构造体系的存在和范围；

④划分巨型构造，鉴定构造形式；

⑤分析联合和复合的构造体系；

⑥探讨岩石力学性质和各类构造体系反映的应力活动方式；

⑦构造模拟实验。

地质力学是运用力学原理研究地壳构造和地壳运动规律及其起因的学科。

英语Geomechanics所对应的“地质力学”，与以上国内所用的地质学概念完全不同，而是岩石力学与土力学的合称。其研究内容为岩石与土的力学行为，包括土力学与岩石力学两个方面，前者研究从小尺度到滑坡尺寸的土壤力学性质，后者研究岩体机理与力学行为，主要应用为隧道设计，岩石破坏，岩石钻进。Geomechanics的研究领域与国内通常所说的的工程地质，岩土工程研究领域重叠。

地质力学在中国是由李四光创立的。

最初是从1921年研究中国北部石炭纪、二叠纪含煤地层开始。

1924年以后，李四光对比了中国南部和北部石炭－二叠纪及地球上其他地区同一时期，特别是古生代以后海进、海退现象，认为大陆上海水的进退，不仅是海面的升降，可能还有由赤道向两极，反过来由两极向赤道的方向性的运动。据此,他推断大陆运动也可能有这种方向。

1926年,李四光发表《地球表面形象变迁的主因》,提出“大陆车阀说”。

20年代末，李四光肯定了山字型构造的存在。

1929年发表《东亚一些典型构造型式及其对大陆运动问题的意义》一文，概括了不同类型构造的特殊本质，建立了构造体系的概念，为地质力学奠定了基础。

30年代确定了阴山、秦岭、南岭3个巨型纬向构造带，以及东亚地区华夏和新华夏构造体系、淮阳山字型构造等。

1945年，李四光在《地质力学的基础与方法》一书中，率先将力学引入地质构造的分析，正式提出“地质力学”这个名词，地质力学理论始具雏形。

1947年李四光在《地质力学之基础与方法》一书中，从应力、应变和岩石物性着眼，研究了构造形迹性质，划分了构造系统,厘定了构造型式，分析了构造系统的联合,最后提出解决地质力学问题的途径。

1948年，李四光代表中国出席在伦敦举行的第18届国际地质大会，第一次应用他创立的地质力学理论，作了题为《新华夏海的起源》的学术报告，引起强烈反响。从此，地质力学这一新学科正式载入史册，李四光成为公认的地质力学奠基人。

1962年，李四光总结自己40余年地质力学理论研究与实践经验，发表了《地质力学概论》一书，扼要阐述了有关地质构造的若干传统概念、地质力学的方法、地质力学中存在的问题和地壳运动起源问题。把构造体系明确地归结为三大类型,即纬向构造体系、经向构造体系和各种型式的扭动构造体系。

60、70年代以后，地质力学的理论和方法在中国的地质工作和研究中得到较广泛的推广和应用。

在中国，地质力学已应用于：

①探索矿床和矿田的分布规律，预测隐伏矿产；

②推断石油和煤等能源矿产的远景和有利地段；

③解决变形巷道的施工设计问题和分析工程建筑地区的地基稳定性；

④探索地震预报的途径与方法；

⑤研究地下水（包括地下热水）贮集和运动的地质构造条件等。

地质力学的一些分支学科，如矿田地质力学、石油地质力学、煤田地质力学、工程地质力学以及地震地质力学等，正在逐渐形成中。2100433B

收入本文集的学术论文是本书作者有关地质力学之论述，包括:有关地质力学的创立和发展过程、发展历史之阐述；有关地质力学研究方法之论述,特别是有关运用地质力学方法进行构造筛分和构造复原之阐述；运用地质力学方法对中国区域构造(主要是中生代以来)的构造解析和构造复原；运用李四光先生关于构造体系和构造型式建立的基本原理和方法，论述由本书作者拟议建立的两个构造体系——新生代 NW向压扭性扭动构造体系和NNE向似新华夏式伸展盆海系。本书可供从事地质构造研究人员参考使用。

工程地质力学engineeringgeomechanics(21)，又叫岩体工程地质力学，是在工程地质学的理论基础上以及大量的工程实践中发展而来的，它是工程地质学和岩体力学相互渗透、相互融合的结果，是地质研究和力学分析相结合的产物。

工程地质力学几十年来在我国的工程建设中做出过重大的贡献，如治淮水利工程、武汉长江大桥、宝成铁路、西北地区公路等一系列工程建设在复杂的地质条件下都取得了很大成功。随着宏大的经济建设的发展，各类工程建设特别是高精尖工程，如海底隧道、大跨度地下厂房，长隧洞、深钻井、高边坡以及地质要求极其严格的核电站工程，核废料储存、地下油库、铺设海底电缆、海底管道等等，都向工程地质学提出了新的要求和挑战。

工程地质力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。这两门学科单独地都不能完善地解决岩体稳定性评价问题，必须强化学科融合，发展一门边缘学科来解决这个问题。岩体工程地质力学正是在这样的历史背景中得以创建和发展起来的。

工程地质力学是从工程地质学的观点出发，运用地质力学的理论和方法研究岩体特性的形成和演变规律，同时运用岩体力学的理论基础和方法研究岩体在受力条件下变形破坏的机制、物理状态和力学属性，最后结合工程要求，作出岩体稳定分析计算和评价。岩体是地质体的一部分，它是由各种各样的岩石建造组合而成，后期又受不同时期及不同性质的构造运动及次生地质作用的影响。因此，岩体拥有复杂的原生结构和多期的构造遗迹。岩石建造是岩体的物质基础，它具有原生结构面和多样的层组组合。岩体层组结构特征不同，其工程地质特性也各不相同。岩体的构造形变主要为褶皱及断裂系统，这种构造系统在时、空变化过程中具有复杂的型式及不同的发育特征，它们对岩体工程地质特性有重要的影响。岩体的次生改变是指已有的物质组分及结构，产生蜕化变质面形成新的物质组分及结构，这种变化一般会导致岩体结构松弛和解体，使岩体工程地质特性弱化，危及岩体稳定。

岩体结构是岩体工程地质力学的基本概念。所谓岩体结构，即岩体中的结构面以及被这些结构面相互切割而成的结构体共同组合的型式，二者具有内在的联系，它们是地壳长期活动的结果，随地球运动而不断的变化和发展，同时在地应力和工程作用影响下也会变化和发展。因之，岩体结构的两大要素即是：结构面和结构体。岩体工程地质力学把岩体看做是由结构面与结构体组合而成的有结构的地质体。结构面是指岩体中存在的各类断层面、节理面、裂隙面、层面、不整合面、接触面等的地质界面。结构体是指由这些地质界面切割的形状不一、大小不等的各种各样的地质块体。