引言：土木工程的设计与施工中，岩土力学问题占据了核心地位。土壤和岩石作为建筑的基础，其稳定性直接影响结构的安全与耐久性。常见的问题如土壤稳定性、地基承载力不足和侧压力问题，均可能导致重大的工程安全事故。本文通过剖析这些普遍问题的成因，并提出切实可行的解决方案，旨在为工程实践提供理论支持和技术指导。国内外多个工程案例的成功经验也将为土木工程岩土力学问题的解决提供有益的借鉴。

一、土木工程中常见的岩土力学问题

在土木工程中，岩土力学问题是关键挑战之一，主要包括土壤稳定性问题、地基承载力不足问题，以及土壤和岩石的侧压力问题。土壤稳定性问题涉及土壤在荷载作用下的行为和稳定性。不稳定的土壤可能导致滑坡、沉降或其他结构问题。这种不稳定性通常由水分含量变化、土壤类型、荷载条件以及土壤本身的物理和化学特性造成。地基承载力不足问题发生在地基土壤无法支撑上面结构物的重量时。这可能是由于地基土壤的强度不足或是由于土壤结构不均匀导致的不均匀沉降。如果不处理，这种情况可能导致建筑物结构损坏，甚至倒塌。土壤和岩石的侧压力问题通常发生在土壤或岩石对结构如墙壁或地基产生水平压力的情况。这种侧压力可以由多种因素引起，包括土壤湿润度的变化、附近的施工活动或地质变化。这种压力如果处理不当，可能导致结构变形或破坏^[1]。

二、岩土力学问题的解决方案

（一）土壤改良技术

在土木工程中，土壤改良技术是解决岩土力学问题的重要手段，包括物理改良方法、化学改良方法和生物技术改良方法。物理改良方法关注于改变土壤的物理特性以增强其稳定性和承载能力。这些方法包括压实、排水和砂砾填充。压实是通过使用压路机等重型机械设备来增加土壤密度，从而增强其承载能力和减少沉降。排水则旨在降低土壤的水分含量，减少土壤的塑性和可压缩性，从而提高其稳定性。砂砾填充则是通过向土壤中添加砂砾等较粗颗粒材料，改善土壤的结构和排水性能。化学改良方法涉及向土壤中添加化学物质以改善其性质。这些化学物质可能包括水泥、石灰或其他结合剂，它们通过与土壤颗粒反应，增加土壤的强度和稳定性^[2]。例如，水泥稳定土是通过添加水泥和水混合土壤制成，经过固化后，提高了土壤的硬度和耐久性。生物技术改良方法是一种较新的方法，涉及使用植物和微生物来改善土壤的性能。通过植物根系的增长，可以加固土壤结构，提高其稳定性。此外，某些微生物可以通过生物化学过程改变土壤的物理和化学特性，如通过生物矿化作用增强土壤的结合力。这种方法被认为是环境友好的，因为它利用了自然过程来改善土壤性质。

（二）地基加固技术

地基加固技术是土木工程中用于增强地基承载力和稳定性的重要手段，主要包括桩基加固、地基换填，以及地基预压与排水。桩基加固是一种常用的加固方法，适用于承载力不足或需要增加稳定性的地基。这种方法涉及在地基中打入预制的桩，这些桩可以是混凝土桩、钢桩或木桩。这些桩作为一种支撑结构，将上部结构的负载传递到更深、更坚固的土层或岩石上。桩基加固可用于新建结构或加固现有结构，特别是在地基由松软或不均匀的土壤构成时。地基换填是另一种加固技术，通过移除不稳定或弱的土壤，并用更稳定的材料替换来增强地基。这种方法通常用于小范围的工程，如建筑物的基础。替换材料可能包括砂、碎石或其他经过工程加工的材料，这些材料具有更好的承载能力和稳定性。地基预压与排水结合了压实和排水两种方法来改善地基的性能。地基预压是通过在土壤表面施加额外的负载（如沙袋或临时土堆）来压缩软土，从而减少其未来的沉降。这个过程可能需要数月时间，以允许土壤逐渐压缩和固结。与此同时，排水方法，如立管排水或水平排水，用于加速土壤中水分的排出，进一步提高土壤的承载能力和减少沉降。

（三）地震工程与抗震设计

在地震工程与抗震设计领域，关注的重点包括土壤液化防治和抗震加固设计，这两个方面对于提高建筑物和基础设施在地震中的安全性至关重要。土壤液化防治是针对地震引起的一种特殊现象——土壤液化。土壤液化发生在饱和或半饱和的细粒土壤中，特别是在疏松的砂土中。在地震震动作用下，水压突然增加，导致土壤颗粒失去接触，使得土壤表现出液体一样的性质。这种情况可能导致建筑物严重损坏甚至倒塌。为了防治土壤液化，采取的措施包括压实土壤以增加其密度、排水以降低水位，以及使用土壤固化剂如水泥或石灰改善土壤的强度和稳定性。抗震加固设计是提高建筑物和其他结构在地震中抵抗能力的关键。这种设计考虑了结构物的动力响应，确保它们在地震中保持结构完整性和功能性。抗震设计包括使用能够吸收和分散地震能量的材料和结构元素，例如隔震基础和能量耗散器。隔震基础是一种允许建筑物在地震中相对于地面独立移动的系统，从而减少地震力的传递^[3]。能量耗散器则通过在结构中散发地震能量来减少结构的响应。此外，抗震设计还包括增强建筑物的纵横向抗震能力，确保结构的关键部分，如柱子、梁和连接部位具有足够的强度和延展性。

三、国内典型工程案例

在土木工程中，岩土力学问题的解决方案往往需要根据具体的工程条件和环境因素进行选择和优化。下面介绍几个国内典型的岩土工程案例，展示不同的岩土力学问题和解决方案。安定隧道是中老铁路玉磨段全线第一长隧道，全长17.5公里，穿越哀牢山山脉，处于墨江构造带，地质条件复杂，存在多种岩土力学问题，如岩爆、突水、地震等。为了保证隧道的安全施工和运营，采用了多种岩土力学解决方案，如岩爆倾向性指标评价、岩爆预警系统、岩爆防护措施、突水预测与防治、地震监测与加固等。兰州水源地位于兰州市城关区，是兰州市的主要饮用水水源地之一，但由于地质构造的影响，存在较大的滑坡和泥石流风险，威胁水源地的安全。为了防治滑坡和泥石流，采用了多种岩土力学解决方案，如滑坡稳定性分析、滑坡监测预警系统、滑坡防治工程、泥石流灾害评估、泥石流防治工程等。南水北调西线工程是我国重大的水利工程之一，旨在将西南地区的水资源输送到西北地区，缓解西北地区的水资源短缺问题。工程涉及多种岩土力学问题，如地基承载力、地基沉降、渗流、土压力、地震等。为了保证工程的安全和效益，采用了多种岩土力学解决方案，如地基处理技术、渗流控制技术、土压力计算方法、抗震设计方法等。

结论：本文分析了土木工程中岩土力学的重要性，并系统地提出了一系列针对性的解决方案，这些方案涵盖了土壤改良、地基加固和抗震设计等多个方面。国内外的工程实例进一步证明了这些技术的有效性和实用性。未来，随着技术的不断发展和创新，岩土力学问题的解决方案将更加多样化和精确化，为土木工程的可持续发展提供坚实的技术保障。

参考文献：

[1]何满潮."一带一路"中的岩石力学与工程问题及对策探讨[J].绍兴文理学院学报,2018,38(8):9.

[2]申波.岩土工程勘察存在的常见问题及解决措施探究[J].中国金属通报,2019(2):2.

[3]郭茜.优先数字出版的实施及问题分析——以《岩土力学》为例[J].黄冈师范学院学报,2019,39(6):4.