岩土工程的新前沿-挑战与机遇

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1、!"#$"%&’(%)*"’!(’""+(’!,#+*-!!"#$"!%&$#$岩土论坛!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!岩土工程的新前沿—挑战与机遇美国弗吉尼亚理工学院及州立大学教授!"#$%&%’()*+$,,虞兴福!张!莉!译!史佩栋!校订编者按!本文为&’()*+%,-./0)11在2)340’560’-7$$8大会所作的总主题报告，全文已被收录于美国土木工程师学会（94:;）出版的《岩土工程专辑（24<）=3%#>"4-.)’5?2)3(’.)@-’1:0’@’/.)@-A’.-35》，7$$8，B4

2、9，CC%#D#E。&’()*+%,-/0)11，#"E8年获美国麻省理工学院土木工程学博士学位；其后在美国陆军工兵部队服役；#"EFG#""H年任加里福尼亚大学伯克莱分校土木工程系助理教授、副教授、教授、系主任及荣誉教授等职；#"">G#"""年任弗及尼亚理工学院及州立大学教授；#"""年退休为荣誉教授，并为加州注册土木工程师、注册岩土工程师、弗州注册职业工程师；曾获美国国家、美国陆军（因其对月球探测的贡献）以及国际学术机构的多种奖项；曾担任太沙基讲座（#"F>）及朗肯讲座（#""#）主讲人；已出版论著HE$余种，近年的重要著作《IJ5?’()5.’1

3、*3K43-1L)0’M-3@》（ENNCC）于7$$E年出第三版。摘!要!在过去的半个世纪，岩土工程已从土木工程中以土力学和基础工程学为基础的一个分支发展成为可以提供地层信息、数据、分析、设计及各种施工服务，以满足广泛的社会需求和环境需求的一个具有许多分支的学科领域。本文评估了本学科的现状，阐述了尚未得到解决的一些主要问题，同时指出了为了解决这些问题并且为了能发展新的更好的岩土工程解决方案而必须面对的一些挑战。文中还探讨了一些新的正在兴起的科学技术，包括生物技术、纳米技术、传感技术、地球物理和遥感方法及信息技术等的发展前景和趋势。岩土工程师当前有幸遇到

4、的许多问题和工程项#!引!言目相当广泛，有的可能涉及多个学科，有的技术要求#F和#"世纪，库仑和朗肯等人的开创性的贡很复杂。而且还涉及一系列的社会需求、公共安全献在于运用了数学和物理方法来解释、量化和预测和环境保护等方面的事项。土体材料与土力学和基础工程相关的一些性状。7$本文的目的在于介绍个人对于岩土工程现状的世纪初期，太沙基揭示了地质学对于认识地下材料一些观点，特别着重于阐述今天所面临的挑战以及及其分布的重要作用，以及看似微不足道的地质细有可能出现的一些重大进展，以有助于把握机遇，应节的重要意义。他提出了有效应力原理，为人们认对未来的挑战。识土的硬度

5、、体积变化和强度等关键问题提供了一7!回顾以往个十分重要的基础。到7$世纪中期，一些在岩土工程上具有重要意义的现象，诸如超灵敏粘土的特殊为了了解岩土工程的现状并预测它的发展方性状，粘土膨胀、崩塌土以及蠕变和应力松弛等仍有向，有必要回顾一下它待获得进一步的解释。这有助于阐明化学和矿物学的以往。7$世纪E$年在测定土的特性和性状时的重要作用。代初期，当我初次涉足最近，人们已清楚地认识到在地表以下比地面当时仅是土木工程的以上存在着更多的生物体，并且土性的许多重要方二级学科而现在被称面都与生物现象相关（,-./0)11’5?4’5.’(’@-5’，之为岩土工程的

6、这个7$$E）。同时生物地球化学方法可用于岩土工程和领域时，它还仅侧重于环境岩土工程的目的（2)3G4.@’.’，7$$E）。此外，土力学及基础工程方伴随着三种热门的“新科技”———纳米技术、信息技面。当时最感兴趣的术和生物技术的重大进展已使得岩土工程有可能以课题都围绕着泰勒的一些新的方式做一些新的事情。《土力学基本原理》7$万方数据岩土工程界!第"卷!第#$期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!岩土论坛（#"%&）一书的各章章名，也就是土的分类、毛细作·作为建筑材料的土与岩石；用和渗流、弹性应力分析、固结和沉降

7、分析、剪切强·寒冷地区、深海和太空的勘探与开发；度、边坡稳定、侧向土压力、承载力、浅基础和深基础·自然灾害的防治和风险减轻（滑坡，龙卷风，等。当时的研究重点几乎都集中在饱和粘土和砂飓风，地震，海啸，膨胀土，洪灾等）。土。已经出现了一些新材料和新技术，特别是在土从那时起，岩土工程问题的范围不断扩大，而为方工程、地基处理、地基加固和废弃物处理等方面的了解决这些问题，岩土工程的分支学科也越来越多。应用。其中有许多现今几乎已成为常规技术在应表#列出了以往’$年间大体上按照年代顺序排列用，它们包括：的岩土工程的重要进展。·多种类型的原位地基加固和加筋土方工程；·深

8、层搅拌法；表#!岩土工程主要研究新领域及其进展·喷射注浆；（按每#$年列示）·压