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巖土工程發展前景

更新時間:2015-06-29 10:18:57點擊次數:1803次
   展望巖土工程的發展,筆者認為需要綜合考慮巖土工程學科特點、工程建設對巖土工程發展的要求,以及相關學科發展對巖土工程的影響。


巖土工程研究的對象是巖體和土體。巖體在其形成和存在的整個地質歷史過程中,經受了各種復雜的地質作用,因而有著復雜的結構和地應力場環境。而不同地區的不同類型的巖體,由于經歷的地質作用過程不同,其工程性質往往具有很大的差別。巖石出露地表后,經過風化作用而形成土,它們或留存在原地,或經過風、水及冰川的剝蝕和搬運作用在異地沉積形成土層。在各地質時期各地區的風化環境、搬運和沉積的動力學條件均存在差異性,因此土體不僅工程性質復雜而且其性質的區域性和個性很強。

巖石和土的強度特性、變形特性和滲透特性都是通過試驗測定。在室內試驗中,原狀試樣的代表性、取樣過程中不可避免的擾動以及初始應力的釋放,試驗邊界條件與地基中實際情況不同等客觀原因所帶來的誤差,使室內試驗結果與地基中巖土實際性狀發生差異。在原位試驗中,現場測點的代表性、埋設測試元件時對巖土體的擾動,以及測試方法的可靠性等所帶來的誤差也難以估計。

巖土材料及其試驗的上述特性決定了巖土工程學科的特殊性。巖土工程是一門應用科學,在巖土工程分析時不僅需要運用綜合理論知識、室內外測成果、還需要應用工程師的經驗,才能獲得滿意的結果。在展望巖土工程發展時不能不重視巖土工程學科的特殊性以及巖土工程問題分析方法的特點。

土木工程建設中出現的巖土工程問題促進了巖土工程學科的發展。例如在土木工程建設中最早遇到的是土體穩定問題。土力學理論上的最早貢獻是1773年庫倫建立了庫倫定律。隨后發展了Rankine(1857)理論和Fellenius(1926)圓弧滑動分析理論。為了分析軟粘土地基在荷載作用下沉降隨時間發展的過程,Terzaghi(1925)發展了一維固結理論。回顧我國近50年以來巖土工程的發展,它是緊緊圍繞我國土木工程建設中出現的巖土工程問題而發展的。在改革開放以前,巖土工程工作者較多的注意力集中在水利、鐵道和礦井工程建設中的巖土工程問題,改革開放后,隨著高層建筑、城市地下空間利用和高速公路的發展,巖土工程者的注意力較多的集中在建筑工程、市政工程和交通工程建設中的巖土工程問題。土木工程功能化、城市立體化、交通高速化,以及改善綜合居往環境成為現代土木工程建設的特點。人口的增長加速了城市發展,城市化的進程促進了大城市在數量和規模上的急劇發展。人們將不斷拓展新的生存空間,開發地下空間,向海洋拓寬,修建跨海大橋、海底隧道和人工島,改造沙漠,修建高速公路和高速鐵路等。展望巖土工程的發展,不能離開對我國現代土木工程建設發展趨勢的分析。

一個學科的發展還受科技水平及相關學科發展的影響。二次大戰后,特別是在20世紀60年代以來,世界科技發展很快。電子技術和計算機技術的發展,計算分析能力和測試能力的提高,使巖土工程計算機分析能力和室內外測試技術得到提高和進步。科學技術進步還促使巖土工程新材料和新技術的產生。如近年來土工合成材料的迅速發展被稱為巖土工程的一次革命。現代科學發展的一個特點是學科間相互滲透,產生學科交叉并不斷出現新的學科,這種發展態勢也影響巖土工程的發展。
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