岩土工程发展现状及进展.doc

浅谈岩土工程发展现状及进展 摘要：根据岩土工程学科特点、工程建设对岩土工程发展的要求、以及相关学科的发展趋势,分析了12个应予以重视的研究领域,展望了21世纪岩土工程的发展。 关键词：岩土工程,发展,展望 引 言 岩土工程研究的对象是岩体和土体。岩体在其形成和存在的整个地质历史过程中，经受了各种复杂的地质作用，因而有着复杂的结构和地应力场环境。而不同地区的不同类型的岩体，由于经历的地质作用过程不同，其工程性质往往具有很大的差别。岩石出露地表后，经过风化作用而形成土，它们或留存在原地，或经过风、水及冰川的剥蚀和搬运作用在异地沉积形成土层。在各地质时期各地区的风化环境、搬运和沉积的动力学条件均存在差异性，因此土体不仅工程性质复杂而且其性质的区域性和个性很强。 岩石和土的强度特性、变形特性和渗透特性都是通过试验测定。在室内试验中，原状试样的代表性、取样过程中不可避免的扰动以及初始应力的释放，试验边界条件与地基中实际情况不同等客观原因所带来的误差，使室内试验结果与地基中岩土实际性状发生差异。在原位试验中，现场测点的代表性、埋设测试元件时对岩土体的扰动，以及测试方法的可靠性等所带来的误差也难以估计。 岩土材料及其试验的上述特性决定了岩土工程学科的特殊性。岩土工程是一门应用科学，在岩土工程分析时不仅需要运用综合理论知识、室内外测试成果、还需要应用工程师的经验，才能获得满意的结果。 岩土工程是20世纪60年代末至70年代初，将土力学及基础工程、工程地质学、岩体力学三者逐渐结合为一体并应用于土木工程实际而形成的新学科。岩土工程的发展将围绕现代土木工程建设中出现的岩土工程问题并将融人其他学科取得的新成果。岩土工程涉及土木工程建设中岩石与土的利用、整治或改造，其基本问题是岩体或土体的稳定、变形和渗流问题。 2 岩土工程的概念 我国的大百科全书中，对岩土工程的定义[1]是:“以工程地质学、土力学、岩石力学及地基基础工程学为理论基础，以解决和处理在建设过程中出现的与所有与岩体和土体有关的工程技术问题的新的专业学科。在该学科理论和实践中，强调地质与工程的紧密结合，属于土木工程范畴。”Anon(1999)对岩土工程的定义是:“岩土工程是土力学、岩石力学、工程地质及其他与土木工程、采矿工业、环境保护有关的学科的应用。”他认为，由于所有的土木工程项目，不是建于地面上，便是地下工程，因此，岩土工程在土木工程中起到关键性的作用。此外，岩土工程也是露天采矿工程和采油工程的重要组成部分。在抵御地震和滑坡这样的自然灾害中，同样不可或缺。 概念是反映对象的本质属性的思维形式。科学认识的成果，都是通过各种概念来加以总结和概括的。概念不是永恒不变的，而是随着社会历史和人类认识的发展而变化的。岩土工程概念，是随着人们对岩土体性状的认识，以及工程地质学、水文学、岩土力学、支护形式与支护作用原理，工程设计理论与方法等新成就逐步形成与发展的。由于法规总是滞后于科学新成就，因而新旧概念，往往是长期交错、并存使用的。从工程特征来概括，岩土工程概念，可归结为三种:结构工程、岩体工程、地质工程[2]。三种不同概念，形成于岩土工程发展过程，表征着三个发展阶段的科学认识水平。 2.1 结构工程概念 结构工程概念来源于建筑工程。其基本特征是荷载—结构模式，把岩土体可能破坏塌落部分作为荷载，由结构来承担，在隧道与地下工程中，发展了塌落拱理论，普氏理论，泰沙基公式等都是确定隧道荷载的方法。在边坡工程中，发展了极限平衡分析法。根据滑动破坏面形状，有直线破坏、折线破坏、圆柱形破坏、对数螺线破坏等。据此，提出了确定边坡滑动荷载的各种方法，常用的条分法，或称瑞典圆弧法。从承受荷载的能力考虑，往往主张采用刚性结构。喷射混凝土、锚杆支护发展之后，如何认识这些新支护技术的作用呢?不少人仍沿着结构工程概念，提出锚杆支护的悬吊理论，在隧道支护中，要求锚杆的长度穿越塌落拱高度范围。工程实践表明，锚杆长度短于塌落拱高度，隧道仍然安全，如何解释呢?人们又提出了组合拱理论，认为系统锚杆与可能塌落范围的部分岩体组成岩石锚杆组合拱，以承担塌落拱形成的荷载。新奥法(NATM)在50年代问世以来，在隧道工程界引起了强烈的反应;主要发明人拉伯塞维兹教授将新奥法定为隧道建筑的概念而不是构筑方法。应当承认，新奥法在隧道构筑史中是有功绩的，它对锚喷支护作用的解释在概念上是有较大的进步;强调正确的施工步骤、现场观测等，对工程测试设计法的形成与发展都有很大的促进作用。同时，我们也应当看到，新奥法不仅在概念上，而且在理论上，都没有真正建立在现代岩体力学的基础上，没有彻底摆脱传统的结构工程概念[3]，即荷载一结构模式，只是使之变为“荷载—部分围岩+支护”模式。这种模式主要体现在新奥法的承