岩土工程及防灾减灾现状及发展

岩土工程及防灾减灾现状及发展

一、概述

1. 岩土工程

岩土工程是20世纪60年代末至70年代初,将土力学及基础工程、工程地质学、岩体力学三者逐渐结合为一体并应用于土木工程实际而形成的新学科[1]。

2.防灾减灾工程

防灾减灾工程是一个具有显著综合交叉性的新型学科，它涵盖到各种自然和人为灾害发生条件和发展规律、监测和预报、工程防治和灾时应急措施等科学技术难题。按现行学科体系来说，防灾减灾工程涉及地质、气象、地震工程、建筑学、土木工程、水利工程、信息和管理等学科的相关专业领域。

二、岩土工程及防灾减灾主要研究方向

1.岩土工程主要研究方向

①城市地下空间与地下工程：以城市地下空间为主体，研究地下空间开发利用过程中的各种环境岩土工程问题，地下空间资源的合理利用策略，以及各类地下结构的设计、计算方法和地下工程的施工技术（如浅埋暗挖、盾构法、冻结法、降水排水法、沉管法、TBM法等）及其优化措施等等。

②边坡与基坑工程：重点研究基坑开挖（包括基坑降水）对邻近既有建筑和环境的影响，基坑支护结构的设计计算理论和方法，基坑支护结构的优化设计和可靠度分析技术，边坡稳定分析理论以及新型支护技术的开发应用等。

③地基与基础工程：重点开展地基模型及其计算方法、参数研究，地基处理新技术、新方法和检测技术的研究，建筑基础（如柱下条形基础、十字交叉基础、筏形基础、箱形基础及桩基础等）与上部结构的共同作用机理和规律研究等。

2.防灾减灾工程主要研究方向

①地下工程减灾防灾，利用工程学的方法研究解决和防治自然灾害、人为灾害、施工灾害的破坏效应，开展地下结构减震、隔震理论与方法，地下工程火灾特征及损伤评估方法，地下工程施工灾害的防御技术，动态可靠度与耐久性设计理论，高应力场与高温度场耦合分析等。

②线路系统防灾减灾工程与防护工程。该方向的研究内容以高山峡谷区重力作用为主的滑坡、崩塌、泥石流等山地灾害的铁路、公路工程防治技术为主线，同时覆盖了特殊岩土地质条件的路基病害整治及公路路面病害处理技术、轮轨和车路系统本身的运行安全技术以及工务安全管理保障系统等领域。

③岩土工程灾害预测和防治，利用现代科学理论和技术，进行岩土工程学、地学、环境学、灾害学等多学科交叉解决岩土工程灾害理论研究中的前沿问题和岩土工程灾害防治中的重大难点问题，着重进行岩土工程环境地质评价及地质灾害防治研究、岩土工程中水环境效应及其工程危害研究、岩土工程环境地质问题风险分析与防灾决策可靠性研究，渗流场、应力场、温度场耦合分析及其在工程灾害防治中的应用等。

④大型结构物抗风与抗震，针对工程实践中急需解决的大型结构物抗风、抗震的关键技术问题，利用现代科学理论与实验技术，研究造成风害和震害的机理，寻求大型结构物抗风、抗震能力的有效措施，着重进行大型结构物风致响应与地震反应的预测及评估、大型结构物环境振动抑制技术、大型结构物抗风抗震设计等理论及应用研究。

三、岩土工程及防灾减灾现状及发展

1.岩土工程的现状及发展

一个学科的发展还受科技水平及相关学科发展的影响。二次大战后，特别是在20世纪60年代以来，世界科技发展很快。电子技术和计算机技术的发展，计算分析能力和测试能力的提高，使岩土工程计算机分析能力和室内外测试技术得到提高和进步。科学技术进步还促使岩土工程新材料和新技术的产生。如近年来土工合成材料的迅速发展被称为岩土工程的一次革命。现代科学发展的一个特点是学科间相互渗透，产生学科交叉并不断出现新的学科，这种发展态势也影响岩土工程的发展。

岩土工程各研究领域的现状及发展：

（1）区域性土分布和特性的研究：经典土力学是建立在无结构强度理想的粘性土和无粘性土基础上的。但由于形成条件、形成年代、组成成分、应力历史不同,土的工程性质具有明显的区域性。周镜在黄文熙讲座中详细分析了我国长江中下游两岸广泛分布的、矿物成分以云母和其它深色重矿物的风化碎片为主的片状砂的工程特性，比较了与福建石英质砂在变形特性、动静强度特性、抗液化性能方面的差异，指出片状砂有某些特殊工程性质[2]。

（2）本构模型研究：开展岩土的本构模型研究可以从两个方向努力：一是努力建立用于解决实际工程问题的实用模型；一是为了建立能进一步反映某些岩土体应力应变特性的理论模型。

（3）不同介质间相互作用及共同分析：李广信(1998)认为岩土工程不同介质间相互作用及共同作用分析研究可以分为三个层次：①岩土材料微观层次的相互作用；②土与复合土或土与加筋材料之间的相互作用；③地基与建(构)筑物之间相互作用。

（4）岩土工程测试技术：岩土工程测试技术不仅在岩土工程建设实践中十分重要，而且在岩土工程理论的形成和发展过程中也起着决定性的作用[3]。

（5）岩土工程问题计算机分析：虽然岩土工程计算机分析在大多数情况下只能给出定性分析结果，但岩土工程计算机分析对工程师决策是非常有意义的。

（6）岩土工程可靠度分析：在建筑结构设计中我国已采用以概率理论为基础并通过分项系数表达的极限状态设计方法。岩土工程计算机数值分析方法除常用的有限元法和有限差分法外，离散单元法(DEM)、拉格朗日元法(FLAC)，不连续变形分析方法(DDA)，流形元法(MEM)和半解析元法(SAEM)等也在岩土工程分析中得到应用[4]。

（7）环境岩土工程研究：环境岩土工程是岩土工程与环境科学密切结合的一门新学科。人类生产活动和工程活动造成许多环境公害，如采矿造成采空区坍塌,过量抽取地下水引起区域性地面沉降，工业垃圾、城市生活垃圾及其它废弃物,特别有毒有害废弃物污染环境，施工扰动对周围环境的影响等等。

（8）按沉降控制设计理论：建(构)筑物地基一般要同时满足承载力的要求和小于某一变形沉降量(包括小于某一沉降差)的要求。

（9）基坑工程围护体系稳定和变形：随着高层建筑的发展和城市地下空间的开发，深基坑工程日益增多。基坑工程围护体系稳定和变形是重要的研究领域。

(10)复合地基：随着地基处理技术的发展，复合地基技术得到愈来愈多的应用。复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。复合地基中增强体和基体是共同直接承担荷载的。

(11)周期荷载以及动力荷载作用下地基：性状在周期荷载或动力荷载作用下，岩土材料的强度和变形特性，与在静荷载作用下的有许多特殊的性状。动荷载类型不同,土体的强度和变形性状也不相同。在不同类型动荷载作用下，它们共同的特点是都要考虑加荷速率和加荷次数等的影响。

(12)特殊岩土工程问题研究：展望岩土工程的发展,还要重视特殊岩土工程问题的研究，如：