土力學(xué)與巖土工程師學(xué)習(xí)心得

高大釗先生近年在網(wǎng)上十分活躍，針對(duì)網(wǎng)友們的提問(wèn)，選取巖土工程中的典型問(wèn)題和主要問(wèn)題作了詳盡的解答，并整理匯編成此書。高大釗先生是國(guó)內(nèi)知名的土力學(xué)學(xué)者，他的觀點(diǎn)具有代表性和權(quán)威性。他的講學(xué)內(nèi)容涉及了我國(guó)巖土工程現(xiàn)狀的方方面面，從我國(guó)的巖土工程體制到勘察設(shè)計(jì)體制；我國(guó)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系到巖土工程人才培養(yǎng)；從土力學(xué)的基本理論到工程實(shí)踐都作了精彩的講述，無(wú)疑也代表了我國(guó)巖土工程從政策、理論基礎(chǔ)到工程運(yùn)用的現(xiàn)狀，很值得研究和討論。由于高大釗先生講學(xué)所涉及的內(nèi)容太多，含義深刻，我的學(xué)后感想和認(rèn)識(shí)也頗多，不可能一一述及，只能擇其主要簡(jiǎn)述之，如有不當(dāng)，歡迎批評(píng)指正，更歡迎就所涉及的問(wèn)題進(jìn)行討論。

 

一、令我感到特別高興的是，高大釗先生對(duì)巖土工程所做的新定義：巖土工程=地質(zhì)+土木工程。地質(zhì)學(xué)在巖土工程中的地位，終于得到了承認(rèn)和肯定。據(jù)我所知，這一定義是前所未有的、實(shí)事求是的。此前在業(yè)界中常常把巖土工程等同與土木工程，巖土工程=土力學(xué)+巖體力學(xué)。甚至有人在論壇上公開(kāi)提出，巖土工程就是土木工程，土木是主要的，巖土則是次要的，附屬的。這一觀點(diǎn)在我國(guó)一直盛行至今，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)巖土工程學(xué)科從理論到實(shí)踐的健康發(fā)展。但是，按照傳統(tǒng)的巖土工程觀點(diǎn)，許多巖土工程問(wèn)題從理論到實(shí)踐都找不到正確的答案和最佳解決方案。以致從上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始，就不斷有學(xué)者對(duì)此提出質(zhì)疑。致使人們不得不去思考：這是為什么？問(wèn)題究竟出在哪里？于是開(kāi)始引導(dǎo)我們進(jìn)入了巖土工程的新旅程，許多國(guó)內(nèi)有名的專家學(xué)者也早就開(kāi)始進(jìn)行新的思考。例如，早在19xx年12月黃文熙先生在為《巖土工程學(xué)報(bào)》寫的創(chuàng)刊詞“為積極開(kāi)展巖土工程學(xué)的研究而努力”中就提出“出版巖土工程學(xué)報(bào)的目的，就是為了充分發(fā)揚(yáng)學(xué)術(shù)民主，開(kāi)展學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)巖土工程這門科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，從而使我國(guó)盡快改變目前的落后面貌，趕上國(guó)際先進(jìn)水平”。

高先生是一位智者，也是一位唯物主義者。他并不因?yàn)樽约菏茄芯客亮�學(xué)的學(xué)者，而偏頗、袒護(hù)、忽視土力學(xué)的弱點(diǎn)和存在問(wèn)題，而是以科學(xué)的態(tài)度去對(duì)待和認(rèn)識(shí)問(wèn)題。他在《土力學(xué)與巖土工程師》一書中，專門談到了“土力學(xué)的信心危機(jī)”，同時(shí)還寫道“土力學(xué)是一門特殊材料的力學(xué)，是用力學(xué)的方法來(lái)研究土的力學(xué)行為的科學(xué)，由于土是特殊的材料，它的性質(zhì)不僅與其成因、成分有關(guān)，而且與土的應(yīng)力歷史有關(guān)，而這些因素都與地質(zhì)條件有著密切的關(guān)系。”

高先生對(duì)巖土工程的新定義告訴我們，巖土工程是以地質(zhì)學(xué)為基礎(chǔ)去解決巖土木程問(wèn)題�；蛘哒f(shuō)：用地質(zhì)學(xué)的觀點(diǎn)去認(rèn)識(shí)和解決土木工程中遇到的的地質(zhì)問(wèn)題�？梢�(jiàn)，高先生對(duì)巖土工程的新認(rèn)識(shí)是正確的、實(shí)事求是的，與我提倡的用沉積相、成巖作用和成土作用技術(shù)方法，結(jié)合土力學(xué)的一些成果，去研究和解決巖土工程問(wèn)題的觀點(diǎn)并不矛盾。我們的觀點(diǎn)是具有互補(bǔ)性的。

高先生接著又說(shuō)“因此，土力學(xué)并不是一門純力學(xué)，不能單靠計(jì)算解決問(wèn)題。”但我們有不少的同行卻沉迷于計(jì)算，整天忙于去尋求一些計(jì)算問(wèn)題的答案，而忽視地質(zhì)這個(gè)基礎(chǔ)，甚至還有一些同仁走入了喜好用數(shù)值計(jì)算去尋求成功的歧途。

我認(rèn)為問(wèn)題的的根本關(guān)鍵就是，土力學(xué)必須根植于地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)之上，否則“皮之不存毛將安附焉”。

 

二、在前一次注冊(cè)巖土工程師繼續(xù)教育學(xué)習(xí)課本《巖土工程設(shè)計(jì)安全度》一書中就明確地指出：“巖土工程還是一門不嚴(yán)密、不完善、不夠成熟的科學(xué)技術(shù)。”并且提出了傳統(tǒng)巖土工程學(xué)所面對(duì)的重要問(wèn)題：

“1、巖土結(jié)構(gòu)的不確定性：以巖體為例。自然界的巖石，不僅強(qiáng)度和模量多種多樣，差別懸殊，而且還有各種各樣的裂隙存在。

2、巖土參數(shù)的不確定性：不僅指標(biāo)的變異性大，而且即使是同一種土，同一種巖石，其性能指標(biāo)也隨位置的不同而變化。

3、孔隙水和孔隙水壓力的多變性：無(wú)論巖石中的裂隙巖溶水還是土中的孔隙水，其水位或壓力水頭都是變化的要摸清其規(guī)律有時(shí)是非常困難的。

4、地質(zhì)作用和地質(zhì)演化的復(fù)雜性：地質(zhì)歷史可以不予考慮，正在和可能形成的與工程有關(guān)的地質(zhì)作用還是必須面對(duì)。實(shí)際工程問(wèn)題一般還是根據(jù)觀察、測(cè)試、地質(zhì)演化規(guī)律作出判斷，工程師的經(jīng)驗(yàn)起著決定性的作用。

5、計(jì)算模式的不確定性：學(xué)術(shù)界雖然提出了理論上比較完善的計(jì)算方法，但由于其計(jì)算參數(shù)難以準(zhǔn)確測(cè)試和工程經(jīng)驗(yàn)不足，反而不如簡(jiǎn)易計(jì)算方法加經(jīng)驗(yàn)修正方便、更切合實(shí)際。”

最后總結(jié)了目前處理巖土工程問(wèn)題的方法是：

“6、理論導(dǎo)向和經(jīng)驗(yàn)判斷：劉建航院士提出的“理論導(dǎo)向，經(jīng)驗(yàn)判斷，實(shí)測(cè)定量”十二個(gè)字，切中要害，生動(dòng)地反映了巖土工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，也是巖土工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)潔而準(zhǔn)確的概括，值得提倡。”

我個(gè)人認(rèn)為，在目前的巖土工程學(xué)中產(chǎn)生的上述問(wèn)題的根源就在于：沒(méi)有以地質(zhì)學(xué)為基礎(chǔ)去解決土工工程問(wèn)題。沒(méi)有用地質(zhì)學(xué)的觀點(diǎn)去認(rèn)識(shí)和解決土木工程中遇到的的地質(zhì)問(wèn)題。

地質(zhì)學(xué)的形成時(shí)期是公元1750～公元1840年。早于土力學(xué)近200年，其成熟度顯然高于土力學(xué)很多。還有一個(gè)事實(shí)應(yīng)該引起我們注意，那就是在土力學(xué)中赫赫有名的大師們，他們創(chuàng)建了許多土力學(xué)公式，但是他們中間有哪一個(gè)是學(xué)地質(zhì)學(xué)或懂地質(zhì)學(xué)的?好像沒(méi)有，有的甚至還不是搞土木建筑專業(yè)的。離開(kāi)了地質(zhì)學(xué)這個(gè)基礎(chǔ)，所創(chuàng)立的公式，其實(shí)用性自然就可想而知了。我想也許這就是土力學(xué)存在問(wèn)題的基本所在。

 

地質(zhì)學(xué)：一門研究地球的科學(xué)。主要研究地殼的組成物質(zhì)、各種地質(zhì)作用以及地球的形成和發(fā)展的歷史及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用等。

土力學(xué)：研究土的物理、化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)及土體在荷載、水、溫度等外界因素作用下工程性狀的應(yīng)用科學(xué)。

巖體力學(xué)：研究巖石的物理性質(zhì)和巖體在環(huán)境及荷載的作用下的力學(xué)性狀的應(yīng)用科學(xué)。

從上不難看出，地質(zhì)學(xué)的研究著眼于地殼物質(zhì)的“形成和發(fā)展的歷史及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用等。”而土力學(xué)和巖體力學(xué)則著眼于巖石與土的性質(zhì)和工程性狀，而不問(wèn)其來(lái)源。一個(gè)從其發(fā)生和發(fā)展的全過(guò)程去研究它的應(yīng)用；一個(gè)則只看他的現(xiàn)狀，而不去探求其現(xiàn)狀的來(lái)源就去研究它的應(yīng)用，成為無(wú)根之木、無(wú)源之水。后者舍本棄源的研究方法正是產(chǎn)生上述種種問(wèn)題的根源和癥結(jié)所在。然而，地質(zhì)學(xué)一直偏重于礦產(chǎn)地質(zhì)—巖石地質(zhì)的研究，忽略了土體地質(zhì)的研究，不能不說(shuō)是一個(gè)重要的遺憾！

實(shí)踐證明，沉積相和成巖作用加上歷史地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等地質(zhì)科學(xué)是才研究巖石地層的最有效的技術(shù)方法，從巖石的形成和發(fā)展過(guò)程去認(rèn)識(shí)探求巖石地層的現(xiàn)有特性，無(wú)疑才是研究巖石地層現(xiàn)有工程特性的正確技術(shù)方法。

三、由于地質(zhì)學(xué)忽略了土體地質(zhì)的研究，巖土工程也沒(méi)有從土體的形成和發(fā)展過(guò)程去認(rèn)識(shí)和探求土質(zhì)地基的現(xiàn)有特性，使得我們對(duì)于土體現(xiàn)有工程特性的認(rèn)識(shí)一直處于模糊、破碎階段，這是我們科學(xué)研究中的重大缺陷。

值得慶幸的是，隨著科學(xué)研究手段的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，對(duì)我們研究土體的微觀世界提供了有力的支持，隨之，一門新興的學(xué)科——成土作用研究，也逐漸引起了學(xué)界的重視和參與。我個(gè)人認(rèn)為，成土作用研究才是我們認(rèn)識(shí)和研究土體工程性質(zhì)的正確技術(shù)方法。

運(yùn)用沉積相和成巖作用加上歷史地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、成土作用的研究方法去探求巖石與土體工程性質(zhì)的本質(zhì)，從而解決土木工程中所遇到的地質(zhì)問(wèn)題，使之服務(wù)于土木工程建設(shè)的需要，這是高大釗先生“地質(zhì)+土木工程”的精髓所在，也是我們的努力方向。

 

四、關(guān)于我國(guó)當(dāng)前的巖土工程體制，我個(gè)人認(rèn)為有太多的問(wèn)題和詬病，這牽涉到我國(guó)的管理體制和經(jīng)濟(jì)體制現(xiàn)狀，與整個(gè)大氣候密切相關(guān)，十分復(fù)雜困難，這是絕非通過(guò)簡(jiǎn)單的討論和意見(jiàn)就可以解決的國(guó)家重大問(wèn)題，但現(xiàn)狀和后果的確十分嚴(yán)重，如果不采取果斷有效的政策措施，將嚴(yán)重的損害我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，令人十分堪憂，僅此而已。

例如現(xiàn)行的施工圖審查，不但走了樣，還變了味，還橫生腐敗，巖土工作者對(duì)此有太多的意見(jiàn)。省勘察協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)在大會(huì)的講話中就對(duì)巖土工程施工圖審查現(xiàn)狀提出了不客氣的批評(píng)，例如審圖現(xiàn)狀的合法性與合理性、低水平審高水平、把自己的意見(jiàn)強(qiáng)加于人等等。高先生也在講課中提出了批評(píng)意見(jiàn)。