浅谈岩土工程的专业特点
1 岩土工程的内涵
对岩土工程的定义有几种不完整不异的表述：
《岩土工程根基术语尺度》定义为：“土木工程中触及岩石和土的利用、措置和改进的科学技术。”中国大年夜百科全书定义为：“土木工程的一个分支，以工程地质学、岩石力学、土力学与根本工程为理论根本，触及岩石和土的利用、整治和改革的一门技术科学。” 也有专家定义为：“土木工程的一个分支，研讨岩土体（包含此中的水）作为支承体、荷载、介质或材料，须要时对其改进或管理的一门工程技术。”
以上表述方式虽不完整同等，但首要方面是类似或不异的。第1、岩土工程是土木工程的一个分支；第2、研讨工具是岩石和土，包含岩土中的水；第3、是一门技术科学或工程技术。
2 岩土工程的外延
岩土工程的实践性很强，从工程实践角度，包含以下范围：
（1）岩土作为支承体
房屋修建、途径、桥梁、堆场、大年夜型设备等等，都制作在岩土上，岩土作为地基，作为支承体，研讨的首要问题是承载力和变形问题。
（2）岩土作为荷载或自承体
边坡工程、基坑工程、露天矿等地面开挖，地道、地下洞室等地下开挖，面对的是另外一类稳定和变形问题。这时候，岩土体担负的角色， 既多是荷载，也多是自承体。同时，地下水的节制常常具有举足轻重的影响。
（3）岩土作为材料
填方工程，特别是大年夜面积高填方、填海造陆，要用大年夜量岩土作为材料；围堰、水坝、路堤等也用岩土为材料。这些工程除研讨其稳定和变形外，岩土材料的选用和质量节制是首要问题。
（4）地质灾害的防治
岩溶、塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害，对工程构成严峻威胁，防治工程必需针对详细前提和地质演变规律举行计划和施工。园地和地基的地动效应也是岩土工程的一部门。
（5）环境岩土工程
地质和水文地质环境的评估、烧毁物的卫生填埋、土石文物的保重等等，都触及庞杂的环境岩土工程问题。跟着人们对环境保重的正视，人地调和的认知，可连续发展目标的贯彻，环境岩土工程正日趋遭到加大年夜的正视。
还可以举出一些，但主如果以上五大年夜类。
以上各种工程，不但触及天然岩土，还包含各种人工土，包含对天然土的加固和改进，利用排水、压实、加筋、改性、注浆、锚定、设置加强体等方式，转变岩土体的强度、变形和渗入机能。岩土加固和改进是岩土工程的首要构成。
我们可以从第九届优良勘察申报项目领会岩土工程的范围：如秦岭地道、岭澳核电厂、三峡五级船闸、龙羊峡水电工程、小浪底水电工程、白云机场和肖山机场、许多高层修建、唐山岩溶塌陷管理、滑坡管理、大年夜型露天矿山边坡、都会地下综合管廊、海上采油井场、三峡水库岸边淹没区管理等等，另有深基坑支护、公路、尾矿、动力机器根本、岩土工程查验和监测等等。当然其实不全面，但可以看出，岩土工程触及的范围是很广的。
3 岩土工程和相邻专业的干系
岩土工程与许多专业干系紧密密切，且相互搭接，鸿沟恍惚。鸿沟周围你中有我，我中有你。诸如：工程地质、布局工程、水利和水电工程、途径桥粱和地道工程、港口和航道工程、采矿工程、地开工程、海洋工程、环境工程等。下面仅就岩土工程与工程地质的干系，岩土工程与布局工程的干系做些申明：
（1）岩土工程与工程地质的干系
起首申明工程地质与岩土工程的辨别。
工程地质是地质学的一个分支，是研讨与工程扶植有关地诘责题的科学。工程地质学的产生源于土木工程的须要，其本质是一门利用科学；岩土工程是土木工程的一个分支，其本质是一门工程技术。从事工程地质的是地质专家（地质师），偏重于研讨地质征象、地质成因和演变、地质规律、地质与工程的相互感化；从事岩土工程的是工程师，关怀的是如何按照工程目标和地质前提，制作知足利用要乞降安然请求的工程或工程的一部门，办理工程扶植中的岩土技术问题。是以，不管学科范畴、事情内容、关怀的问题，二者都是有辨别的。
但是，工程地质与岩土工程的干系又特别非常紧密密切。有人说，工程地质是岩土工程的根本，岩土工程是工程地质的耽误，当然不必然非常切当，但有必然事理。岩土工程师面对的岩土材料，不管机能和布局，都是天然构成，都是颠末端漫长的地质汗青，是多种庞杂地质感化下的产品。对岩土的机能和布局，只能经由过程勘察来查明，而又不克不及完整查明。一些关头性的问题，需按照地质规律推断或料想。特别在地质构造庞杂的山区，有履历的工程地质学家，经由过程地面查询拜访，便可大年夜致鉴定地质构造的表面，利用物探、钻探、槽井探等，由粗而细，由浅而深，构造出工程地质模型。没有地质学根本，哪能辨认断层？哪能辨认软夹层和布场合场面的空间漫衍？哪能说清地下水的赋存和活动规律？假定要开挖地道，哪些地段会冒顶？哪些地段会突水？在地质庞杂地区，离开了工程地质专家，土木工程步履维艰。
（2）岩土工程和布局工程的干系
岩土工程和布局工程干系紧密密切，这是不言而喻的。不管房屋布局或桥梁布局，都制作在地基上。地基是不是稳定，直接影响布局的安危；地基是不是会产生过量变形，直接影响布局的功效，产生的次应力大概使布局超越计划极限。地基出了问题又很难补救。是以布局工程非常关怀肠基的稳定和变形。现在，一样平常地基计划均由布局工程师考虑上部布局请求统一完成，只有庞杂地基根本问题或需专门措置的地基才请求岩土工程师介入。一样，岩土工程师在举行地基的勘察计划时，必需详细领会布局的型式、荷载及其漫衍，特别是根本的型式和刚度，领会对地基变形的限定请求，以便对症下药。岩土工程师与布局工程师的紧密密切共同相称首要。
布局和地基是一个团体，相互感化，相互影响。地基的变形会转变布局的应力，布局的荷载漫衍和不合刚度会产生不合的地基变形。人们经常常利用调剂根本和布局刚度的方式来适应地基变形，地基、根本和上部布局的协同感化阐发是当前的热点话题。反过来，也可经由过程地基措置提高地基的承载力和刚度来适应上部布局的请求。
岩土工程与布局工程你中有我，我中有你，相互搭接，相互堆叠的例子不堪列举。比方桩根本，作为布局的耽误，是布局的一部门，但桩基的承载力和变形则首要取决于岩土，与岩土的干系更加紧密密切。再如基坑工程，土方开挖、地下水的管理、土压力的计算等等都与岩土有关，但护坡桩、地下连续墙、锚杆、内支持等都是布局。边坡工程和地质灾害的管理，仿佛该当属于岩土工程，但常常离不开布局办法。纯真的岩土工程，如围海造陆、堤岸工程，大年夜面积高填方等并不多。布局工程师和岩土工程师当然有所分工，有所偏重，但相互互共同的占多数。是以，布局工程师该当具有须要的岩土知识，岩土工程师也必需具有须要的布局知识。因为一样平常环境下布局专业处于主导地位，故岩土工程师承担的首要任务， 常常是布局工程师感觉难以承担的较为庞杂的或较为专门的岩土工程任务。
4 岩石和土的首要特色
岩石的裂隙性和土的孔隙性是岩石和土辨别于混凝土、钢材等人工材料的首要特色。
（1）岩石的裂隙性
岩石老是或稀或密、或宽或窄、或长或短地存在着各种裂隙，这是岩石辨别于混凝土的首要特色。这些裂隙有的粗拙，有的光滑；有的平直，有的曲折；有的充填，有的不充填；有的产状法则，有的规律性很差。裂隙的成因多种多样，有岩浆凝固收缩构成的原生节理，有沉积中断构成的层理，有构造应力构成的机枢纽理，有表生感化构成的卸荷裂隙和风化裂隙，另有变质感化构成的片理、劈理等等，在岩石中构成极其多样特别非常庞杂的裂隙体系。人们将岩石和裂隙视为一个团体称为“岩体”，将裂隙概化为“布场合场面”。明显，布场合场面是岩体中最薄弱的环节。就力学性子而言，岩石的力学参数、布场合场面的力学参数和岩体的力学参数有很大年夜辨别。弄清布场合场面的产状、参数和漫衍，是岩土工程勘察计划的重点，也是难点。
岩体中的地下水是沿着岩体中的裂隙和洞窟活动的，跟着裂隙和洞窟的形态和漫衍的不合，有脉状裂隙水、网状裂隙水、层状裂隙水、洞窟水等不合的地下水范例。
（2）土的孔隙性
土是一种散体材料，存在孔隙。对饱和土是固、液两相；对非饱和土，是固、液、气三相。因而产生了有用压力和孔隙压力；孔隙压力又有孔隙水压力和孔隙气压力。有用应力道理成了土力学辨别于一样平常材料力学的首要标记，在土工计算中产生了总应力法和有用应力法两种道理和方式。在饱和土中，因为孔隙水压力的增加和消逝，不合的加荷速率地基承载力不合；是不是及时支持， 对软土基坑稳定有不合的表现；渗入系数和地层组合的不同， 导致根本沉降速率的不同等等。饱和土中的超静水压力可导致挤土效应，使桩被挤断、挤歪和上浮；地动时的超静水压力导致砂土和粉土液化。非饱和土的孔隙气压力构成基质吸力，基质吸力跟着土中含水量的增加而降落，因此是不稳定的。膨胀土和黄土随湿度的增加而强度光鲜明显降落，非饱和土基坑雨季等闲产闹变乱，花岗岩残积土边坡暴雨等闲产生浅层滑坡，都和基质吸力降落有关。总之，掌控好孔隙压力是岩土工程的首要关头。
5 对天然前提的依托性和前提的不确知性
岩土工程作为土木工程的分支，是以传统力学为根本发展起来的。但很快发明，纯真的力学计算不克不及办理实际问题。启事首要在于对天然前提的依托性和计算前提的不确知性。试与布局计划比较，布局工程师面对的材料是混凝土、钢材等人工制作的材料，材质相对平均，材料和布局都是由工程师在计划时选定，是可控的，计算前提十明白白，因此建立在力学根本上的计算是可托的。而岩土，不管材料还是布局，都是天然构成，不克不及由工程师选定和节制，只能经由过程勘察查明而又不成能完整查明。因此存在前提的不确知性和参数的不肯定性，不合程度地存在计算前提的恍惚性和信息的不完整性。因此当然岩土工程计算方式获得了长足提高，阐扬了首要感化，但因为计算假定、计算模式、计算参数与实际之间存在许多不同，计算结果与工程实际之间总存在或多或少的不同，须要岩土工程师综合鉴定。“不求计算准确，只求鉴定准确”，夸或许念计划，已经是岩土工程界的共叫。
6 参数的不肯定性和测试方式的多样性
统一岩土体测试数据的离散性有两方面的启事，一是因为取样、运输、样品制备，实验把持等环节的扰动，实验、计算等产生的偏差，使测试数据呈随机漫衍，这方面产生的不肯定性与混凝土、钢材等测试数据的随机性子基真不异，只是变异性更大年夜。二是岩土测试数据还和样品的地位有关，这是其他工程材料不具有的特色。天然界的岩土，即便是统一层，其性子也是有差别的。既有规律性的程度相变和竖向相变，也有没有规律的指标离散。是以，个别样品测试的指标一样平常贫乏代表性，必需有必然命目标测试指标，经统计阐发，才干获得代表值。布局计划重视截面计算，而岩土工程阐发没有截面计算，重视体系阐发。被阐发的岩土体的尺寸与实验样品的尺寸比较，要大年夜许多倍，因此考虑的是岩土体参数值的综合程度，以是尺度值的计算方式与混凝土、钢材等是不合的。布局截面可靠度的阐发已根基成熟，并已列进范例；而岩土工程的可靠度阐发尚处在研讨阶段，因为问题庞杂，堆集不敷，尚难在工程中遍及利用。
岩土工程的测试可以分为室内实验、原位测试和原型监测三大年夜类，另有各种模型实验，极其多样，各有各的特色和用处。统一种参数，又因测试方式不合而得出不合的功效数据。选用合理的测试方式成为岩土工程计算可否达到预期结果的首要环节。比方土的模量有紧缩模量、变形模量、旁压模量、反演模量。土的抗剪强度室内实验有直剪和三轴剪；直剪又有快剪、凝结快剪和慢剪；三轴剪又有不凝结不排水剪、凝结不排水剪、凝结排水剪和凝结不排水剪测孔隙水压力；原位测试有十字板剪切实验和田野大年夜型剪切实验。因为实验前提不合，实验结果各别。用哪一种实验方式合理，由岩土工程师按照详细前提肯定。这类测试方式的多样性，也是岩土工程辨别于其他工程技术一个首要特色。岩土工程阐发计算时留意计算模式、计算参数和安然度的配套，而此入彀较参数的准确选定最为首要。
7 岩土工程的不周到性、不完善性和不成熟性
地质学和力学是岩土工程的两大年夜理论支柱，二者互助增补，相互渗入，相互嫁接。力学是以根基理论为解缆点，连络详细前提，构建模型求解。特色是从一样平常到特别，周到，是一种演译推理的思惟方式。地质学是在查询拜访研讨获得大年夜量数据的根本上，阐发、综合、对比，找出科学规律，从特别到一样平常，是一种回纳推理的思惟方式，偏重于阐发成因演变，宏不雅掌控，综合鉴定。
因为前提的不肯定性和参数的不肯定性，导致信息的不完整性，使纯真的计算不但不准确，也不必然可靠。因此夸大年夜定性阐发与定量阐发相连络，夸大年夜综合鉴定。综合鉴定就得依托工程师的理论根本和雄厚的工程履历。就像一名良医，既要深切懂得医药理论，又要有雄厚的临床履历。忽视履历当然是弊端的，没有履历的人必然办理不了庞杂的工程问题。忽视理论也是弊端的，极易将局部履历误为遍及真谛，犯观点性弊端。“履历之果只有结在理论之树上才有性命力。”
由上可知，岩土工程迄今还是一门不周到、不完善、不敷成熟的科学技术，处在“发展中”的一门科学技术，因此存在相称大年夜的风险性。沈珠江院士说：土力学发展到现在，是“从学步走向自主”，岩石力学发展更晚，成熟程度还要低一些。
8 岩土工程的观点计划
岩土工程高贵观点计划，狭义的观点计划可以懂得为框架计划，从团体上勾划出计划框架，以备进一步细化。广义的观点计划可以懂得为一种计划思惟。
观点计划大年夜体上可以概括为：在充分领会功效要乞降掌控须要材料的根本上，经由过程计划前提的概化，先定性阐发，再定量阐发，提出一个框架，从技术方式的适合性和有用性，施工的可把持性和质量的可节制性，环境限定和大概产生的负面影响，经济性等方面举行论证，从观点上选择一个或几个计划，举行须要的计算和验算，经由过程施工查验和监测，慢慢完善计划。广义的观点计划，不但在计划的初始阶段是须要的，并且要将观点计划的思惟贯彻工程的始终。
做观点计划，必需对道理有深切的懂得，有雄厚的履历总结，有没有邪的运作才能，统辖全局，掌控影响工程成败的关头，对计划的实行结果要有根基准确的估计。
做观点计划，必需留意符合科学道理，不克不及犯观点性的弊端。观点不清，常常只看征象，不见本质，凭局部履历措置问题。观点错了，大概犯原则性的弊端。观点清晰的人，能透过征象，看到本质，触类旁通，能自觉地应用理论和履历。岩土的根基特色，地下水的渗入和活动规律，布局与岩土的协同感化等等，都是首要的观点。
岩土工程计算不准确的启事有地质前提、计算模式、计算参数三方面，特别是计算参数最难掌控。故起重要做好勘察，掌控地质前提；其次是准确选用公式和软件，并充分领会其合用前提和大概的偏差；还要夸大年夜信息化施工和动态计划。事前的定量计算一样平常只是一种估算，只有原型实测最可托。监测不但是包管安然的首要办法，同时也是最可靠的科学尝试。
9 注册岩土工程师的执业
注册土木工程师（岩土）已考了三届，估计执业事情很快就会启动。岩土注册师的权力、任务、执业范围等等，是大年夜家非常关怀的问题，这些问题都将由当局有关部门宣布后遵循履行，我这里仅就与岩土工程专业特色有关的问题谈些小我观点：
（1） 获得注册工程师资格，流露表现业务才能已达到了相干专业的执业门槛，法律上具有了这方面的才能，非论对小我还是对地点单位当然都是有益的。但另外一方面，也承担叛逆务，要对本身签订的技术文件负法律义务，负毕生义务。前已提及，岩土工程迄今还是一门不周到、不完善、不敷成熟的科学技术，有必然的风险性。注册师不但要遵循法律法规，熟谙尺度范例，还要有深挚的理***底，雄厚的工程履历，遇事做出准确鉴定的才能。我国幅员广大年夜，前提各别，岩土工程触及面很广，详细到某位小我，不成能在全部范畴都有雄厚的履历。是以，在执业过程中，务必慎重仔细，决非岩土工程师执业范围内的全部业务必然都能承担。《勘察计划注册工程师管理划定》第二十六条明白了注册工程师的任务，此中第（二）款为“在划定范围内从事执业活动”；第（三）款为“还是本人才能从事相应的执业活动”。也就是说必然要脚踏实地。对本身不熟谙的问题，可以咨询有关专家，但签了字，就得卖力。
（2） 岩土工程的专业范围与相邻专业有搭接，有堆叠，因此注册师的执业与相邻专业的注册师也会有搭接，有堆叠，这是客不雅存在。是以，请求一概道清清晰楚的鸿沟是不恰当的，也是不成能的。在相邻专业鸿沟周围你中有我，我中有你是正常的。在搭接区，只要符合相应法规，甲专业可做，乙专业也可做，谁做谁负义务。比方，某项专业性较强的岩土工程勘察，注册岩土师有资格承担，有资格的地质师（如国度有此系列）也可承担。桩基工程的计划，注册布局师可以承担，注册岩土师也可承担、基坑工程计划，注册岩土师可以承担，注册布局师也可承担等等。究竟上，的确也要详细工程详细阐发，比方锚杆挡土桩护坡，触及的主如果岩土技术问题，布局计算较少，一样平常布局工程师大概不如岩土工程师熟谙。但采取内支持体系的大年夜面积基坑，布局计划计算相称庞杂，或许布局工程师承担更合适，或岩土和布局两专业的工程师互助举行。
10 岩土工程的技术节制
《勘察计划注册工程师管理划定》第二十七条划定了注册工程师的任务，此中第（二）款是，“履行工程扶植尺度范例”，这无疑是必需遵循的。尺度范例是现时当局对工程扶植实行技术节制的根据，抓质量就是抓尺度范例的贯彻履行。但在实行过程中也碰到很多详细问题不容易措置。岩土工程师统统以尺度范例为准，对个别工程大概不是最好选择，扼杀了岩土工程师随机应变，采取先进技术的积极性。那么，可否可将尺度范例订得更详细，更详细些，使岩土工程师都能有章可循呢？按照前面所述岩土工程的特色，是不容易做到的。岩土材料种类繁多，组合多样，又有各种地质背景和水文地质前提；在与工程的相互感化中，所处的地位和承担的角色又各不不异；各地另有各地的处所特色和处所履历，想为如斯庞杂多变的前提和问题制定一套详细一概而又得当的法则，是非常困难的。常常顾此掉彼，难保放之四海而皆准。正如医药界，有医学道理，有药典，有各种查验尺度，但没有“处方范例”，中西医都是如斯。本人觉得，按照岩土工程的特色，技术节制可分为三个层面：
第一层面，触及人身康健、工程安然、环境保重等公家好处、国度好处的，应订进技术法规，由国度制定，强迫履行，严酷羁系。包含勘察计划的根基准则，各种灾害的防治，有害物质分散的限定等等。
第二层面，属于大年夜量反复型的技术法则，如术语、标记、分类，常常利用测试方式、常常利用阐发法等，宜制定详细而统一的尺度，供工程师采取。
第三层面，需随机应变，连络详细工程措置的问题，诸如勘察事情的安插，岩土工程计划计划等，范例只对根基准则作出划定，详细问题由岩土工程师按照详细环境，阐扬本身的学识和履历，举行综合鉴定，并承担风险义务。
岩土注册工程师的执业，为实现上述目标创作发明了有益前提。但真正实行，还要有两个前提，一是技术法规与技术尺度相连络的体系体例根基完成，社会上法治意识和诚信不雅念已有长足提高；二是咨询业，工程保险等市场经济体系已根基配套。全部这些，都有一个按部就班的过程。我国插手WTO后的过渡期即将结束，如何与国际接轨的问题已非常火急。所谓国际接轨，应首要懂得为体系体例的接轨，包含岩土工程专业体系体例和法规尺度体系体例的接轨。希看当局有关部门和岩土工程界的同业们对这些问题深进研讨，尽快提高我国的岩土工程的宏不雅管理程度，并融进到环球经济中往。
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