21世纪岩土工程展望

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1、岩土工程是人类改造世界，发展生存空间，营造现代物质文明方面的一项重要系统工程。电力岩土工程的发展有长足的进步，电站建设的核心部分之一就是岩土工程的现代化和大规模移山变平地，填海造陆域；洞室、边坡、岩石地基和人工地基，均为岩土工程的领域，也都离不开岩土工程奠定坚实的基础。随着科学技术的迅猛发展，21世纪的岩土工程必将在现有先进水平的基础上获得突破性的发展。1以数值分析为核心的岩土力学三十年代土力学创始人太沙基的一句名言“土力学是一门艺术”(stateofart)曾代表了几代岩土工程师的指导思想，岩土工程是实践第一的学科，理论计算固然重要，但工程经验是第一位的，经验加上理论才能解决岩土工

2、程的实质问题，进入21世纪后，工程经验仍然重要，但是理论计算将有突破性的发展，例如通过理论计算预报山体滑坡发生的具体时间，这种预测早已成为现实。目前，土力学理论都是建立在室内重塑土样试验的基础之上，这就不可避免的受到土体扰动的影响。现有资料表明，天然粘土的结构性是普遍存在、不容忽视的，天然土在结构破坏前后的特性有很大的不同，它的压缩曲线和剪切曲线都可以分成二段，后一段的特性可以从通常的室内试验测定，前一段则宜通过原位测试方法测定，现有的弹塑性本构模型也是在重塑土试验结果的基础上提出的，要合理描述天然土的特性，必须发展新一代的本构模型—结构性模型。由于量测技术和计算机能量的飞速进步，岩

3、土工程数值分析为工程预测提供了必要条件。本世纪60年代以来临界状态土力学(CSSM)逐渐形成和发展，一些著名的本构关系，如剑桥粘土模型(CAMclay)，拉德(Lady)－邓肯(Duncan)模型等相继提出，供数值分析应用。临界状态线(CSL)及其后出现的稳态线(SSL)，用于工程抗震分析，认识震陷和液化的机理，预测地震作用下的砂土液化和震陷达到了新的精度。数值解法如有限元法、差分法、边界单元法等的应用日趋普及。有限单元法计算自然边坡和人工开挖边坡的稳定性，计算有支撑的深基坑的结构位移和变形，大面积堆料下的地基变形等都达到了精确的程度。岩、土力学理论的发展指导了岩土工程技术方法的进步

4、，如波动方程理论应用于打桩工程，动力测桩解决了打桩过程中静态的和动态的变化以及各项参数，使得桩基分析水平达到新的高度。2智能化的岩土测试技术通过钻探取样直观地掌握岩土性状，仍将是21世纪岩土工程勘测的核心方法，但是钻探技术和测试技术将有长足的进步，象航天技术移植过来的伺服式测斜仪一样，登上月球的月球车和登上火星的漫游号火星车技术都会有朝一日转向民用，这些仪器的特点是遥感和自动控制。对于钻探取样的繁重体力劳动，将完全由机器人或机械手所取代。在各种传感器和中央控制系统的指挥下，液压系统可以自动树立钻架或钻塔，自动安装钻机和装拆钻杆，自动取样和保留岩土样，自动采集各种数据和进行数据处理。目

5、前转盘式的钻杆装拆的机械手已经在车装钻机上应用，进一步的智能化钻机的出现指日可待。原位试验仍将是必不可少的勘测手段，随着原位试验精度的提高，不仅使昂贵的钻探取样、室内土工试验的工作量减少到最低限度，且岩土工程勘测的效率也将大大提限度，且岩土工程勘测的效率也将大大提高。原位试验技术的发展同样以智能化为方向，而遥感遥控和数据采集处理自动化是普遍的技术方法。原位试验方法将由目前的十几种逐渐简化为四种，即四雄并立的局面。这四种方法由于在本世纪积累了大量经验，并已列入规范，将在21世纪继续得到发展和应用，但在技术和智能化程度将上一个新的台阶，现在技术和智能化程度将上一个新的台阶，现将简述四种方

6、法的现状和发展。2.1静力触探(CPT)CPT是一种电子测试技术，通过向土内压入一个锥形探头，通过土对锥头作用的反力引起电阻率的变化，测求锥尖阻力和侧壁摩阻，绘制出随深度而变的相关曲线，从而精确地划分地层，计算各层的抗剪强度和承载力，特别是模拟计算桩的侧阻力和桩端反力有很高的精度。目前CPT正在向多功能的方向发展可测孔隙压力的静力触探(CPTU)已成常规，用途甚广，除了分层鉴别土层之外，可测固结系数，估测土的应力史，单桩承载力，地基变形模量、抗剪强度，并判定砂土震陷和液化。CPT与测波速技术相结合，发展成为SCPT，可作下孔法、跨孔法求剪切波速从而求算剪切模量。求状态参数，反映地基的

7、天然状态(stateparameter)，更正了对相对密度的认识，扩大了原位试验的应用范围。21世纪的CPT技术，声波遥感将取代电阻应变，从而实现无电缆操作，贯入深度将不受地层和设备的限制，并将扩大目前四功能(贯入阻力、侧壁摩阻、孔隙压力和测斜)探头为多功能探头或不同功能探头，液压技术也将得到发展实现自动化操作。2.2标准贯入试验(SPT)标准贯入试验仍然是国际上应用最广泛，最常用、最主要的勘探及原位试验。目前更强调标准的或标准化的标准贯入试验，以期国际上