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2011年巖土工程師考試輔導(dǎo)之巖土地質(zhì)與巖土工程

發(fā)表時(shí)間:2011/3/10 13:29:35 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng) 點(diǎn)擊關(guān)注微信:關(guān)注中大網(wǎng)校微信
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1 工程地質(zhì)與巖土工程的區(qū)別

工程地質(zhì)學(xué)(engineering geology)是研究與工程建設(shè)有關(guān)地質(zhì)問(wèn)題的科學(xué)(張咸恭等著《中國(guó)工程地質(zhì)學(xué)》)。工程地質(zhì)學(xué)的應(yīng)用性很強(qiáng),各種工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行都要做工程地質(zhì)研究,才能使工程與地質(zhì)相互協(xié)調(diào),既保證工程的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、正常運(yùn)行,又保證地質(zhì)環(huán)境不因工程建設(shè)而惡化,造成對(duì)工程本身或地質(zhì)環(huán)境的危害。工程地質(zhì)學(xué)研究的內(nèi)容有:土體工程地質(zhì)研究、巖體工程地質(zhì)研究、工程動(dòng)力地質(zhì)作用與地質(zhì)災(zāi)害的研究、工程地質(zhì)勘察理論與技術(shù)方法的研究、區(qū)域工程地質(zhì)研究、環(huán)境工程地質(zhì)研究等。

巖土工程(geotechnical engineering)是土木工程中涉及巖石和土的利用、處理或改良的科學(xué)技術(shù)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)》)。巖土工程的理論基礎(chǔ)主要是工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)和土力學(xué);研究?jī)?nèi)容涉及巖土體作為工程的承載體、作為工程荷載、作為工程材料、作為傳導(dǎo)介質(zhì)或環(huán)境介質(zhì)等諸多方面;包括巖土工程的勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)和監(jiān)測(cè)等等。

由此可見(jiàn),工程地質(zhì)是地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支,其本質(zhì)是一門(mén)應(yīng)用科學(xué);巖土工程是土木工程的一個(gè)分支,其本質(zhì)是一種工程技術(shù)。從事工程地質(zhì)工作的是地質(zhì)專(zhuān)家(地質(zhì)師),側(cè)重于地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)成因和演化、地質(zhì)規(guī)律、地質(zhì)與工程相互作用的研究;從事巖土工程的是工程師,關(guān)心的是如何根據(jù)工程目標(biāo)和地質(zhì)條件,建造滿(mǎn)足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設(shè)中的巖土技術(shù)問(wèn)題。因此,無(wú)論學(xué)科領(lǐng)域、工作內(nèi)容、關(guān)心的問(wèn)題,工程地質(zhì)與巖土工程的區(qū)別都是明顯的。近年來(lái),許多工程地質(zhì)人員向巖土工程轉(zhuǎn)移,結(jié)構(gòu)出身的注意學(xué)習(xí)地質(zhì)知識(shí),這是很好的現(xiàn)象,但這種現(xiàn)象不能說(shuō)明工程地質(zhì)和巖土工程將 “合二而一”。

2 工程地質(zhì)與巖土工程的關(guān)系

雖然工程地質(zhì)與巖土工程屬地質(zhì)學(xué)和土木工程,但關(guān)系非常密切,這是不言而喻的。有人說(shuō):工程地質(zhì)是巖土工程的基礎(chǔ),巖土工程是工程地質(zhì)的延伸,是有一定道理的。

工程地質(zhì)學(xué)的產(chǎn)生源于土木工程的需要,作為土木工程分支的巖土工程, 是以傳統(tǒng)的力學(xué)理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的。但單純的力學(xué)計(jì)算不能解決實(shí)際問(wèn)題,從一開(kāi)始就和工程地質(zhì)結(jié)下了不解之緣。試與結(jié)構(gòu)工程比較,結(jié)構(gòu)工程面臨的是混凝土、鋼材等人工制造的材料,材質(zhì)相對(duì)均勻,材料和結(jié)構(gòu)都是工程師自己選定或設(shè)計(jì)的,可控的。計(jì)算條件十分明確,因而建立在材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)上的計(jì)算是可信的。

綜合判斷的成敗,關(guān)鍵在于對(duì)地質(zhì)條件的判斷是否正確。既然巖土體是地質(zhì)歷史長(zhǎng)期演化的產(chǎn)物,研究其規(guī)律性,對(duì)關(guān)鍵性的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷,就只能靠工程地質(zhì)專(zhuān)家了。譬如要建造一條隧道,沒(méi)有工程地質(zhì)專(zhuān)家?guī)椭?,土木工程師只?ldquo;望山興嘆”。即使進(jìn)行了鉆探,面對(duì)一大串巖芯、土木工程師雖然能夠辨別哪一段硬,哪一段軟,哪一段完整,哪一段破碎,但難以建立整體概念,“只見(jiàn)樹(shù)木、不見(jiàn)森林”。

而有經(jīng)驗(yàn)的工程地質(zhì)專(zhuān)家,通過(guò)地面地質(zhì)調(diào)查,就可大致判斷地下地質(zhì)構(gòu)造的輪廊,就可預(yù)測(cè)建造隧道時(shí)可能發(fā)生哪些工程地質(zhì)問(wèn)題。再根據(jù)需要,采用物探、鉆探、洞探等手段,由粗而細(xì),由淺而深,構(gòu)造出工程地質(zhì)模型,明確哪些地段條件簡(jiǎn)單,哪些地段條件復(fù)雜,哪些地段可能冒頂,哪些地段可能突水。沒(méi)有深厚的地質(zhì)基礎(chǔ),哪能識(shí)別斷層的存在,軟夾層的空間分布,哪能搞清結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢(shì)方向,地下水的賦存和運(yùn)動(dòng)規(guī)律, 哪能說(shuō)清巖溶、膨脹巖,初始地應(yīng)力對(duì)工程的影響等等??梢哉f(shuō),在地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū),離開(kāi)了工程地質(zhì)專(zhuān)家將寸步難行。譬如醫(yī)療、工程地質(zhì)專(zhuān)家的任務(wù)是協(xié)助醫(yī)生對(duì)病情做出正確的診斷,并提出治療的建議。診斷是否正確是治療能否成功的關(guān)鍵,這是人所共知的。

3 工程地質(zhì)與巖土工程的發(fā)展

關(guān)于工程地質(zhì)與巖土工程今后發(fā)展的方向和重點(diǎn),已有不少專(zhuān)家通過(guò)不同方式發(fā)表了意見(jiàn),本文不擬具體涉及。從大方向觀察,本人認(rèn)為,工程地質(zhì)與巖土工程這兩個(gè)專(zhuān)業(yè),既不會(huì)逐漸歸一,也不會(huì)逐漸分離,而是像兩條纏繞在一起的鏈子,在互相結(jié)合,互相滲透,互相依存中發(fā)展。下面僅就共同發(fā)展的有關(guān)問(wèn)題談些初淺看法。

3.1地學(xué)與力學(xué)的結(jié)合

地質(zhì)學(xué)和力學(xué)是巖土工程的兩大支柱。地質(zhì)學(xué)有一套獨(dú)特的研究方法,通過(guò)調(diào)查,獲取大量數(shù)據(jù),進(jìn)行對(duì)比綜合,去粗取精,去偽存真,由此及彼,由表及里,找出科學(xué)規(guī)律。這是一種歸納推理的思維方式,側(cè)重于成因演化,宏觀把握和綜合判斷。巖土工程是以力學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的,力學(xué)以基本理論為出發(fā)點(diǎn),結(jié)合具體條件,構(gòu)建模型求解。這是一種演譯推理的思維方式,側(cè)重于設(shè)定條件下的定量計(jì)算。但是,工程地質(zhì)學(xué)家如果不掌握力學(xué),則對(duì)工程地質(zhì)問(wèn)題難以做出定量而深入的評(píng)價(jià),難以對(duì)工程處理發(fā)表中肯的意見(jiàn);如果不懂得地質(zhì),則難以理解地質(zhì)與工程之間的相互作用,也難以對(duì)癥下藥,提出合理的處置方案。這兩種思維方式有很好的互補(bǔ)性,應(yīng)互相滲透,互相嫁接,必能在學(xué)科發(fā)展和解決復(fù)雜巖土工程問(wèn)題中發(fā)揮巨大作用。

3.2 抓住機(jī)遇,努力創(chuàng)新

半個(gè)世紀(jì)來(lái),無(wú)論工程地質(zhì)還是巖土工程,我國(guó)取得的巨大成就和科技創(chuàng)新是有目共睹的。本次大會(huì)首發(fā)的《中國(guó)工程地質(zhì)世紀(jì)成就》和高大釗教授主編的《巖土工程的回顧與前瞻》,對(duì)這方面進(jìn)行了全面總結(jié)?,F(xiàn)在的中國(guó),一方面是工業(yè)化尚待繼續(xù)完成,城市化和新鄉(xiāng)村的建設(shè)正在加速進(jìn)行;另一方面,保護(hù)環(huán)境,使社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展的任務(wù)已經(jīng)擺在我們的面前。21世紀(jì)對(duì)中國(guó),將是水利、水電、道路、橋隧、高層建筑和地下工程并駕齊驅(qū)的世紀(jì),工業(yè)化、城市化、鄉(xiāng)村現(xiàn)代化、保護(hù)和改善環(huán)境等同時(shí)并舉的世紀(jì)。

我國(guó)地質(zhì)條件異常復(fù)雜,環(huán)境特別脆弱,對(duì)工程地質(zhì)和巖土工程帶來(lái)了許多世界級(jí)的難題,也為創(chuàng)新提供了空間和機(jī)遇。例如深長(zhǎng)隧道穿越活動(dòng)斷裂,異常高地溫、高地應(yīng)力、高壓涌水、深切河谷的高邊坡和高填方、大型山體滑坡、大型泥石流、跨流域調(diào)水的生態(tài)保護(hù),軟土地基上建造摩天大樓,松軟土中開(kāi)發(fā)地下空間,密集的城市群中進(jìn)行垃圾衛(wèi)生填埋等等。希望工程地質(zhì)專(zhuān)家和抓住機(jī)遇,在完成工程任務(wù)的同時(shí),發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新精神,提出更先進(jìn)的科學(xué)理論和實(shí)用技術(shù)。要結(jié)合重大工程問(wèn)題創(chuàng)新,結(jié)合中國(guó)特點(diǎn)創(chuàng)新,更要在原創(chuàng)性和概念創(chuàng)新方面狠下功夫。只有從原理上突破,從概念上突破,才能領(lǐng)導(dǎo)國(guó)際潮流,將我國(guó)工程地質(zhì)和巖土工程的科技水平推向新的高度,走在世界前列。

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