巖土工程師輔導(dǎo)資料:巖土工程與工程地質(zhì)介紹(1)

　　一、巖土工程 $lesson$

　　(一)巖土工程：是歐美國家于20世紀(jì)60年代在土木工程實(shí)踐中建立起來的一種新的技術(shù)體制。巖土工程是以求解巖體與土體工程問題，包括地基與基礎(chǔ)、邊坡和地下工程等問題，作為自己的研究對象。

　　巖土工程 geotechnical engineering

　　地上、地下和水中的各類工程統(tǒng)稱土木工程。土木工程中涉及巖石、土、地下水的部分稱巖土工程。

　　巖土工程專業(yè)是土木工程的分支，是運(yùn)用工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)解決各類工程中關(guān)于巖石、土的工程技術(shù)問題的科學(xué)。按照工程建設(shè)階段劃分，工作內(nèi)容可以分為：巖土工程勘察、巖土工程設(shè)計(jì)、巖土工程治理、巖土工程監(jiān)測、巖土工程檢測。

　　(二)主要研究方向包括：①城市地下空間與地下工程：以城市地下空間為主體，研究地下空間開發(fā)利用過程中的各種環(huán)境巖土工程問題，地下空間資源的合理利用策略，以及各類地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算方法和地下工程的施工技術(shù)(如淺埋暗挖、盾構(gòu)法、凍結(jié)法、降水排水法、沉管法、TBM法等)及其優(yōu)化措施等等。②邊坡與基坑工程：重點(diǎn)研究基坑開挖(包括基坑降水)對鄰近既有建筑和環(huán)境的影響，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算理論和方法，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠度分析技術(shù)，邊坡穩(wěn)定分析理論以及新型支護(hù)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用等。③地基與基礎(chǔ)工程：重點(diǎn)開展地基模型及其計(jì)算方法、參數(shù)研究，地基處理新技術(shù)、新方法和檢測技術(shù)的研究，建筑基礎(chǔ)(如柱下條形基礎(chǔ)、十字交叉基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)等)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用機(jī)理和規(guī)律研究等。

　　巖土工程發(fā)展前景

　　1 引 言

　　展望巖土工程的發(fā)展,筆者認(rèn)為需要綜合考慮巖土工程學(xué)科特點(diǎn)、工程建設(shè)對巖土工程發(fā)展的要求，以及相關(guān)學(xué)科發(fā)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(gè)地質(zhì)歷史過程中，經(jīng)受了各種復(fù)雜的地質(zhì)作用，因而有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和地應(yīng)力場環(huán)境。而不同地區(qū)的不同類型的巖體，由于經(jīng)歷的地質(zhì)作用過程不同，其工程性質(zhì)往往具有很大的差別。巖石出露地表后，經(jīng)過風(fēng)化作用而形成土，它們或留存在原地，或經(jīng)過風(fēng)、水及冰川的剝蝕和搬運(yùn)作用在異地沉積形成土層。在各地質(zhì)時(shí)期各地區(qū)的風(fēng)化環(huán)境、搬運(yùn)和沉積的動(dòng)力學(xué)條件均存在差異性，因此土體不僅工程性質(zhì)復(fù)雜而且其性質(zhì)的區(qū)域性和個(gè)性很強(qiáng)。

　　巖石和土的強(qiáng)度特性、變形特性和滲透特性都是通過試驗(yàn)測定。在室內(nèi)試驗(yàn)中，原狀試樣的代表性、取樣過程中不可避免的擾動(dòng)以及初始應(yīng)力的釋放，試驗(yàn)邊界條件與地基中實(shí)際情況不同等客觀原因所帶來的誤差，使室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果與地基中巖土實(shí)際性狀發(fā)生差異。在原位試驗(yàn)中，現(xiàn)場測點(diǎn)的代表性、埋設(shè)測試元件時(shí)對巖土體的擾動(dòng)，以及測試方法的可靠性等所帶來的誤差也難以估計(jì)。

　　巖土材料及其試驗(yàn)的上述特性決定了巖土工程學(xué)科的特殊性。巖土工程是一門應(yīng)用科學(xué)，在巖土工程分析時(shí)不僅需要運(yùn)用綜合理論知識、室內(nèi)外測成果、還需要應(yīng)用工程師的經(jīng)驗(yàn)，才能獲得滿意的結(jié)果。在展望巖土工程發(fā)展時(shí)不能不重視巖土工程學(xué)科的特殊性以及巖土工程問題分析方法的特點(diǎn)。

　　土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的巖土工程問題促進(jìn)了巖土工程學(xué)科的發(fā)展。例如在土木工程建設(shè)中最早遇到的是土體穩(wěn)定問題。土力學(xué)理論上的最早貢獻(xiàn)是1773年庫倫建立了庫倫定律。隨后發(fā)展了Rankine(1857)理論和Fellenius(1926)圓弧滑動(dòng)分析理論。為了分析軟粘土地基在荷載作用下沉降隨時(shí)間發(fā)展的過程，Terzaghi(1925)發(fā)展了一維固結(jié)理論?；仡櫸覈?0年以來巖土工程的發(fā)展，它是緊緊圍繞我國土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的巖土工程問題而發(fā)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(shè)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(fā)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(shè)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(huán)境成為現(xiàn)代土木工程建設(shè)的特點(diǎn)。人口的增長加速了城市發(fā)展，城市化的進(jìn)程促進(jìn)了大城市在數(shù)量和規(guī)模上的急劇發(fā)展。人們將不斷拓展新的生存空間，開發(fā)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(fā)展，不能離開對我國現(xiàn)代土木工程建設(shè)發(fā)展趨勢的分析。

　　一個(gè)學(xué)科的發(fā)展還受科技水平及相關(guān)學(xué)科發(fā)展的影響。二次大戰(zhàn)后，特別是在20世紀(jì)60年代以來，世界科技發(fā)展很快。電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算分析能力和測試能力的提高，使巖土工程計(jì)算機(jī)分析能力和室內(nèi)外測試技術(shù)得到提高和進(jìn)步?？茖W(xué)技術(shù)進(jìn)步還促使巖土工程新材料和新技術(shù)的產(chǎn)生。如近年來土工合成材料的迅速發(fā)展被稱為巖土工程的一次革命。現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的一個(gè)特點(diǎn)是學(xué)科間相互滲透，產(chǎn)生學(xué)科交叉并不斷出現(xiàn)新的學(xué)科，這種發(fā)展態(tài)勢也影響巖土工程的發(fā)展。

　　巖土工程是20世紀(jì)60年代末至70年代初，將土力學(xué)及基礎(chǔ)工程、工程地質(zhì)學(xué)、巖體力學(xué)三者逐漸結(jié)合為一體并應(yīng)用于土木工程實(shí)際而形成的新學(xué)科。巖土工程的發(fā)展將圍繞現(xiàn)代土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的巖土工程問題并將融入其他學(xué)科取得的新成果。巖土工程涉及土木工程建設(shè)中巖石與土的利用、整治或改造，其基本問題是巖體或土體的穩(wěn)定、變形和滲流問題。筆者認(rèn)為下述12個(gè)方面是應(yīng)給予重視的研究領(lǐng)域，從中可展望21世紀(jì)巖土工程的發(fā)展。

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