時(shí)間：2022-06-11 03:34:54
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關(guān)鍵詞：環(huán)境巖土工程研究
隨著經(jīng)濟(jì)和、工業(yè)的迅速發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的兩個(gè)負(fù)面影響：環(huán)境污染和生態(tài)破壞。因此，應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生了一門新興學(xué)科——環(huán)境巖土工程學(xué)。它既是一門應(yīng)用性的工程學(xué)，又是一門社會(huì)學(xué)。它把技術(shù)和政治、經(jīng)濟(jì)和文化相結(jié)合的跨學(xué)科的新型學(xué)科。
1.環(huán)境巖土工程定義
環(huán)境巖土工程（EnvironmentalGeotechnology）一詞，源自1986年4月美國(guó)賓州里海大學(xué)土木系美籍華人方曉陽(yáng)教授主持召開(kāi)的第一屆環(huán)境巖土工程國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)，并在其著名的“IntroductoryRemarksonEnvironmentalGeotechnology”論文中，將環(huán)境巖土工程定位為“跨學(xué)科的邊緣科學(xué)，覆蓋了在大氣圈、生物圈、水圈、巖石圈及地質(zhì)微生物圈等多種環(huán)境下土和巖石及其相互作用的問(wèn)題”，主要是研究在不同環(huán)境周期（循環(huán)）作用下水土系統(tǒng)的工程性質(zhì)。
2.環(huán)境巖土工程研究的內(nèi)容及分類
環(huán)境巖土工程是研究應(yīng)用巖土工程的概念進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的一門學(xué)科。這是一門跨學(xué)科的邊緣學(xué)科，涉及面很廣，包括：氣象、水文、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)等等。
環(huán)境巖土工程研究的內(nèi)容大致可以分為三類：
(1)環(huán)境工程。主要指用巖土工程的方法來(lái)抵御由于天災(zāi)引起的環(huán)境問(wèn)題。例如：抗沙漠化、洪水、滑坡、泥石流、地震、海嘯等。這些問(wèn)題通常泛指為大環(huán)境問(wèn)題。
(2)環(huán)境衛(wèi)生工程。主要指用巖土工程的方法抵御由于各種化學(xué)污染引起的環(huán)境問(wèn)題。例如城市各種廢棄物的處理、污泥的處理等。
(3)人類工程活動(dòng)引起的一些環(huán)境問(wèn)題。例如在密集的建筑群中打樁時(shí)，由于擠土、振動(dòng)、噪聲等對(duì)周圍居住環(huán)境的影響；深基坑開(kāi)挖時(shí)，降水和邊坡位移等。
3.環(huán)境巖土工程研究中基本觀點(diǎn)及研究方法
3.1基本觀點(diǎn)
(1)巖土實(shí)踐的范圍是地球表層,而地球?qū)τ谟钪鎭?lái)講是一個(gè)子系統(tǒng),它的變化受其他子系統(tǒng)的影響,它們之間有物質(zhì)和能量的交換,是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng);
(2)資源是有限的。我們只有一個(gè)地球,并且隨著人口的增長(zhǎng),資源與人口相比越來(lái)越小,所以我們應(yīng)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,而不能盲目地掠奪式地利用,以防止對(duì)環(huán)境造成不利的影響;
(3)人類無(wú)計(jì)劃的活動(dòng)會(huì)毀滅人類自身;
(4)自然界在不斷地變化,有一些直接危害人類,反過(guò)來(lái)人類要避開(kāi)危害,就必須采取措施;
(5)雖然巖土工程曾帶來(lái)一些消極影響,但它是由于人類認(rèn)識(shí)上的片面性和歷史的局限性造成的,
所以從理論上講,所有的環(huán)境巖土工程問(wèn)題是可以解決的,但它依賴于人們環(huán)境意識(shí)的提高,巖土工程技術(shù)的進(jìn)步和法制建設(shè)的健全。
3.2研究方法
環(huán)境巖土工程是一個(gè)系統(tǒng)工程。它涉及許多學(xué)科領(lǐng)域,所以在研究中應(yīng)從學(xué)科間的交叉處著眼,以辯證的觀點(diǎn)分析和解決問(wèn)題。其次,應(yīng)用巖土工程的觀點(diǎn)去改善環(huán)境,使其更符合人類的生存需求。
4.環(huán)境巖土工程與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系
與環(huán)境巖土工程相關(guān)的學(xué)科有:工程地質(zhì)學(xué)、巖土力學(xué)、巖土工程學(xué)、地質(zhì)工程、環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)。
工程地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)理論是地質(zhì)學(xué),指導(dǎo)它的理論主要是自然歷史觀1它的基本理論是認(rèn)為地質(zhì)成因和演化過(guò)程決定地質(zhì)體的工程特性,相應(yīng)地在研究方法上就是從地質(zhì)體局部特性的研究,探索地質(zhì)體在生成時(shí)的地質(zhì)環(huán)境以及形成地質(zhì)體的地質(zhì)作用和演化過(guò)程,從而在整體上認(rèn)識(shí)和把握地質(zhì)體的組成和結(jié)構(gòu)以及發(fā)育規(guī)律,并進(jìn)一步探討和預(yù)測(cè)它在工程建筑物作用下的表現(xiàn)和工程行為。
工程地質(zhì)學(xué)的服務(wù)對(duì)象完全是人為設(shè)計(jì),人為施工的建物。這一應(yīng)用性決定了工程地質(zhì)學(xué)的邊緣性、交叉性和綜合性等特性。所謂邊緣性指它處在地質(zhì)學(xué)科的外層,位于和工程學(xué)科接壤的部位。所謂交叉性表明在它的學(xué)科發(fā)展中不斷吸收工程學(xué)科的理論、概念和方法,并和地質(zhì)學(xué)結(jié)合起來(lái)。所謂綜合性是指工程地質(zhì)學(xué)的目標(biāo)是解決問(wèn)題,它是借助于地質(zhì)學(xué)各基礎(chǔ)學(xué)科的成就來(lái)綜合地工作的.
巖土力學(xué)、巖土工程和工程地質(zhì)學(xué)在研究對(duì)象和目標(biāo)上有很大的相同之處,是密切相鄰的學(xué)科。但是巖土力學(xué)屬于力學(xué)學(xué)科的邊緣,而巖土工程屬于工程學(xué)科的邊緣1雖然對(duì)巖土的地質(zhì)認(rèn)識(shí)是建立巖土力學(xué)模型和本構(gòu)關(guān)系的重要基礎(chǔ),但巖土力學(xué)更偏于模型及建模后的力學(xué)研究。巖土工程是將巖土作為工程結(jié)構(gòu)物的一部分工程學(xué)科。不過(guò)巖土力學(xué)和巖土工程與其他的力學(xué)或工程學(xué)科相比,需要更多地質(zhì)學(xué)科的支持,或者說(shuō)更需要與地質(zhì)學(xué)科的結(jié)合。
5.環(huán)境巖土工程的研究現(xiàn)狀
20世紀(jì)50-60年代公害事件的顯現(xiàn)，人們不斷探索，反思，并已取得了基本的共識(shí)。目前國(guó)外對(duì)環(huán)境巖土工程的研究主要集中于垃圾土、污染土的性質(zhì)、理論與控制等方面，而國(guó)內(nèi)則在此基礎(chǔ)上有較大的擴(kuò)展，就目前涉及的問(wèn)題來(lái)分，可以歸納為兩大類：第一類是人類與自然環(huán)境之間的共同作用問(wèn)題。這類問(wèn)題的動(dòng)因主要是由自然災(zāi)變引起的。例如地震災(zāi)害、土壤退化、洪水災(zāi)害、溫室效應(yīng)等。這些問(wèn)題通常稱為大環(huán)境問(wèn)題。第二類是人類的生活、生產(chǎn)和工程活動(dòng)與環(huán)境之間的共同作用問(wèn)題。它的動(dòng)因主要是人類自身。例如城市垃圾、工業(yè)生產(chǎn)中的廢水、廢液、廢渣等有毒有害廢棄物對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害；工程建設(shè)活動(dòng)如打樁、強(qiáng)夯、基坑開(kāi)挖、盾構(gòu)施工對(duì)周圍環(huán)境的影響；過(guò)量抽汲地下水引起的地面沉降等等。有關(guān)這方面的問(wèn)題，統(tǒng)稱為小環(huán)境問(wèn)題。
6.環(huán)境巖土工程的發(fā)展展望
20世紀(jì)90年代后，我國(guó)進(jìn)入了大規(guī)模工程建設(shè)時(shí)期。從沿海地區(qū)開(kāi)始，逐步向內(nèi)陸擴(kuò)展，高層建筑、地鐵、道路交通、隧道等等的建設(shè)以及城市化進(jìn)程步伐的加快向環(huán)境巖土工程不斷提出新的挑戰(zhàn)。同時(shí)，自然環(huán)境的變化，地震、洪澇災(zāi)害的頻頻發(fā)生，溫室效應(yīng)的加劇，水土流失，土壤退化等大環(huán)境問(wèn)題，也引發(fā)了一系列新的環(huán)境巖土工程問(wèn)題。相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)的巖土工程工作者面臨更為艱巨的任務(wù)。一方面，我國(guó)正處于大規(guī)模工程建設(shè)時(shí)期，有許多工程問(wèn)題需要解決;另一方面，基于可持續(xù)發(fā)展要求，我們面臨嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)與治理工作。在環(huán)境巖土工程問(wèn)題上，未來(lái)幾年應(yīng)重點(diǎn)研究并解決下面幾個(gè)問(wèn)題。其中，西部問(wèn)題，包括生態(tài)環(huán)境建設(shè)與保護(hù)區(qū)域穩(wěn)定性與地下工程。東部問(wèn)題，包括大城市地面變形不穩(wěn)定性、懸河化水資源、水環(huán)境等。在一些應(yīng)用方面還急需解決的問(wèn)題如下：衛(wèi)生填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題;大規(guī)模工程建設(shè)的區(qū)域環(huán)境巖土工程問(wèn)題評(píng)估;城市施工影響環(huán)境巖土工程問(wèn)題;巖土工程手段在環(huán)境的治理中的應(yīng)用等。
參考文獻(xiàn)：
[1]繆林昌劉松玉環(huán)境巖土工程學(xué)概論北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社2005
[2]方江華等對(duì)環(huán)境巖土工程幾個(gè)問(wèn)題的探討巖土力學(xué)2005年第4期
土以碎散的顆粒為骨架，由固、液、氣三相物質(zhì)組成；在其由巖石風(fēng)化的生成、搬運(yùn)和沉積過(guò)程中幾經(jīng)滄桑，形成了不同于其他材料的復(fù)雜的力學(xué)性質(zhì)，而不同時(shí)空條件下土的性狀也各不相同。所以盡管已提出的土的本構(gòu)關(guān)系理論數(shù)學(xué)模型不下百種，動(dòng)用了傳統(tǒng)力學(xué)和現(xiàn)代力學(xué)的各種理論和手段，但是到目前為止，還沒(méi)有一種為人們所公認(rèn)的，能夠準(zhǔn)確、全面反映各種土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。是否存在這樣的模型也是值得懷疑的。
在計(jì)算機(jī)和計(jì)算技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，以有限元為代表的數(shù)值計(jì)算是解決邊值問(wèn)題的強(qiáng)有力的手段。當(dāng)用來(lái)計(jì)算彈性體時(shí)其精確程度令人嘆為觀止。其計(jì)算結(jié)果與光彈試驗(yàn)結(jié)果毫厘不差，結(jié)果光彈試驗(yàn)很快被廢止。土是碎散材料，而在一般數(shù)值計(jì)算中首先被假設(shè)為連續(xù)體，然后被離散化，假設(shè)各單元間的結(jié)點(diǎn)位移協(xié)調(diào)，計(jì)算土體的應(yīng)力變形關(guān)系。這常常不能反映土的變形的微觀機(jī)理。以DDA（DiscontinuousDeformationAnalysis）為代表的離散單元計(jì)算方法在計(jì)算某些農(nóng)產(chǎn)品（如谷類）和工業(yè)零件（如滾珠）時(shí)是相當(dāng)成功的。以至被稱為“數(shù)值試驗(yàn)”可以精確地代替模型試驗(yàn)。在定性地探索土的變形的微觀機(jī)理時(shí)，也是很有價(jià)值的。但是用以描述由不同尺寸、不同形狀、不同礦物成分的顆粒組成的土，反映不同三相成分及其物理、化學(xué)和力學(xué)的相互作用，即使是可能，恐怕也是相當(dāng)遙遠(yuǎn)的事。
數(shù)學(xué)模型和數(shù)值計(jì)算預(yù)測(cè)的另一個(gè)難點(diǎn)是土的參數(shù)的選取，它受到取樣(制樣)和試驗(yàn)手段的限制。原狀土在取樣過(guò)程中不可避免地受到擾動(dòng)和發(fā)生應(yīng)力釋放，會(huì)破壞其結(jié)構(gòu)性。即使是重塑土試樣，制樣的方式、器具和操作程序的差別也嚴(yán)重影響試驗(yàn)的結(jié)果。另一方面，目前使用的土工試驗(yàn)儀器也存在局限性。以真三軸儀為例，由于邊界之間的干擾，試樣的應(yīng)力和應(yīng)變的均勻是很難保證的。
在對(duì)地基和土工建筑物的探測(cè)方面，土層的時(shí)空變異及人類活動(dòng)給勘探測(cè)試及其結(jié)果的判釋造成困難。除此以外，巖土工程中的復(fù)雜邊界條件和施工過(guò)程中的諸多因素也嚴(yán)重影響工程的實(shí)際結(jié)果。
在我國(guó)每年發(fā)表和撰寫了大量的論文和報(bào)告，提出了各種理論、模型、計(jì)算方法、計(jì)算程序和技術(shù)手段，常常伴以試驗(yàn)或者實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，其結(jié)果也常常是“符合得很好”。自己的試驗(yàn)或觀測(cè)證實(shí)了理論或者方法的完美，正是：“各夸自家顏色好，百花園中各稱王?！边@種結(jié)果的可信性很值得懷疑。筆者在評(píng)閱一些論文和成果時(shí)，對(duì)于那些二者符合得完美到天衣無(wú)縫的圖與曲線，常常懷有很大的不信任感；而對(duì)于存在相當(dāng)差別，甚至坦率地承認(rèn)預(yù)測(cè)的不成功的情況，則是完全理解的?？上Ш笳咻^少。
近年來(lái)，主要在國(guó)外進(jìn)行了多次的“考試”或者“競(jìng)賽”活動(dòng)：首先委托一個(gè)（或幾個(gè)）單位進(jìn)行所謂的“目標(biāo)試驗(yàn)”，亦即需要預(yù)測(cè)或者預(yù)算的試驗(yàn)或?qū)嵗?。其結(jié)果是保密的，或者預(yù)測(cè)前不做試驗(yàn)，預(yù)測(cè)以后在試驗(yàn)。事先公布有關(guān)的土的一般資料、基本試驗(yàn)的數(shù)據(jù)（為確定有關(guān)參數(shù)）和目標(biāo)試驗(yàn)的應(yīng)力（應(yīng)變）路徑。在全世界或者一定范圍征求參賽者（參加目標(biāo)試驗(yàn)的人不參賽）。全部預(yù)測(cè)結(jié)果上交以后，公布試驗(yàn)結(jié)果。一般是召開(kāi)研討會(huì)，評(píng)估或者評(píng)分。參賽者也常常進(jìn)行申辯和總結(jié)。這是一種客觀、公正和有權(quán)威性的檢查比較方式。也是推動(dòng)巖土工程發(fā)展的十分有益的活動(dòng)和手段。它使我們認(rèn)識(shí)到在巖土工程領(lǐng)域，我們的認(rèn)識(shí)能力和預(yù)測(cè)能力到底有多高。
試驗(yàn)方法和設(shè)備的檢驗(yàn)比較
1.不同儀器的相同試驗(yàn)的檢驗(yàn)
1982年在法國(guó)Grenoble召開(kāi)的“土的本構(gòu)關(guān)系國(guó)際研討會(huì)”上①，用劍橋式的立方體真三軸儀分別由德國(guó)的Karlsrube大學(xué)和法國(guó)的Grenoble大學(xué)對(duì)同樣的砂土和粘性土進(jìn)行復(fù)雜應(yīng)力路徑和應(yīng)變路徑的真三軸試驗(yàn)，兩份試驗(yàn)結(jié)果是存在著差別的。由于使用的儀器與土料都是相同的，差別主要源于操作方法和技巧。
1987年在美國(guó)克里夫蘭召開(kāi)的“非粘性土的本構(gòu)關(guān)系國(guó)際研討會(huì)”上②，利用美國(guó)Case大學(xué)的空心圓柱扭剪儀和法國(guó)Grenoble大學(xué)的劍橋式立方體真三軸儀進(jìn)行砂土的相同應(yīng)力路徑的試驗(yàn)。試驗(yàn)內(nèi)容包括：
(1)b＝不同常數(shù)的不同密度兩種砂土的真三朝試驗(yàn)；其中，b=（σ1-σ2）／（σ1-σ3）
(2)在π平面上應(yīng)力路徑為圓周（兩周）的的真三軸試驗(yàn)。
（b=常數(shù)的真三軸試驗(yàn)與空心圓柱試驗(yàn)的比較）表示了對(duì)于Hostun密砂（干密度ρd＝1.65g/cm3）在b＝不同常數(shù)，中主應(yīng)力ρ2=500kPa保持不變，用兩種儀器試驗(yàn)得到的軸向應(yīng)力與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線，軸向應(yīng)變和體應(yīng)變的關(guān)系曲線?？梢?jiàn)在b=0和0.28時(shí)，不同儀器試驗(yàn)結(jié)果的差別是很大的。但是在評(píng)價(jià)它們時(shí)，主持者說(shuō)：對(duì)于軸應(yīng)變，除了0.286的結(jié)果很差（verypoor）以外，其他的曲線符合的很好(verywell)；（b.體應(yīng)變?chǔ)舦與軸向應(yīng)變?chǔ)舲間試驗(yàn)曲線）的曲線認(rèn)為符合得很優(yōu)良（excellent）。對(duì)比我們的一些論文中理論與實(shí)際曲線二者絲絲入扣的符合，就顯得很不真實(shí)。在這兩個(gè)試驗(yàn)中試樣的破壞形態(tài)也有很大不同：空心圓柱試樣發(fā)生頸縮；立方體試樣產(chǎn)生V形的剪切帶。這些差別可能是由于試樣的制樣方法不同，試樣中的實(shí)際應(yīng)力分布不同和試驗(yàn)中的邊界條件不同引起的。
2.土工離心機(jī)模型試驗(yàn)
1986年由歐洲共同體資助，發(fā)起“土工離心機(jī)的合作試驗(yàn)”③。參賽者有三家：英國(guó)的劍橋大學(xué)、法國(guó)的道橋中心研究室和丹麥的工程院。試驗(yàn)的內(nèi)容是模擬飽和砂土地基上的圓形淺基礎(chǔ)的承載力和荷載—沉降關(guān)系。試驗(yàn)土料統(tǒng)一為巴黎盆地天然沉積的一種均勻石英細(xì)砂。模型地基的孔隙比規(guī)定為e=0.66(相對(duì)密度Dr=86％)，規(guī)定圓形基礎(chǔ)的模型尺寸為直徑D=56.6mm,離心加速度＝28.2g，基底完全粗糙。此前，由丹麥巖土研究所對(duì)于這種土進(jìn)行了物性試驗(yàn)和三軸試驗(yàn)，其結(jié)果公布于眾。要求荷載—沉降關(guān)系表示成無(wú)量綱的變量q/γˊnb-s/b公關(guān)系曲線。
其中：
q=基礎(chǔ)上施加的荷載(kPa)
γˊ=乙土的浮容重(kN-m3)
n=重力加速度水平，即模型比尺
b=模型基礎(chǔ)的尺寸(m)
s=基礎(chǔ)的中心垂直沉降(m)
同時(shí)也進(jìn)行了相同條件下的現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)，以便與模型試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。
這三家使出了渾身解數(shù)，精心制樣、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)和量測(cè)，反復(fù)摸索，反復(fù)校驗(yàn)，校正各種參數(shù)和影響因素。劍橋大學(xué)還在離心機(jī)上作了靜力觸探試驗(yàn)。最后，劍橋大學(xué)提交了一組試驗(yàn)結(jié)果，另外兩家按要求給出了一條曲線。圖2（圓形天然淺基礎(chǔ)的試驗(yàn)荷載-沉降關(guān)系曲線）表示了其試驗(yàn)結(jié)果，其中劍橋大學(xué)是筆者選取的最接近于要求的條件的試驗(yàn)結(jié)果(e＝0.664)。
可見(jiàn)，這種世界先進(jìn)水平的土工離心模型試驗(yàn)的誤差在±30%以上。值得提出的是，這是一種條件非常簡(jiǎn)單明確的模型試驗(yàn)。而現(xiàn)場(chǎng)的工程實(shí)際情況的條件和影響因素遠(yuǎn)比這復(fù)雜。在這個(gè)試驗(yàn)中，加載速率、模型地基砂的密度、制樣方法和運(yùn)行程序?qū)υ囼?yàn)結(jié)果都有影響。例如劍橋大學(xué)的試驗(yàn)表明，砂土的孔隙比變化0.01（相當(dāng)于相對(duì)密度變化3％），則其承載力變化18％，如圖3（地基承載力與模型地基孔隙比間關(guān)系—?jiǎng)虼髮W(xué)試驗(yàn)結(jié)果）所示。而由于模型地基是先制樣，后運(yùn)轉(zhuǎn)，保證地基內(nèi)砂土處處均勻，孔隙比誤差在0.01范圍內(nèi)是有較大難度的。
3.單樁的動(dòng)測(cè)法的考試
1992年在荷蘭海牙進(jìn)行了一次動(dòng)測(cè)樁的“考試”④。在第一輪，10根預(yù)制樁預(yù)先被沉入地基，樁徑250mm，樁長(zhǎng)18m（7#樁17m）。要求測(cè)出其預(yù)制的“缺陷”。其中一根樁完整無(wú)缺；其余的9根樁各有缺陷：頸縮、擴(kuò)徑和在不同部位的10mm寬，130mm深的刻槽。事先由特爾夫公司進(jìn)行了地基勘察，將土層資料公布于眾。有12家具有國(guó)際聲譽(yù)的公司參賽，用小應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)。結(jié)果是：平均測(cè)對(duì)4根；最多對(duì)7根，最少對(duì)兩根。沒(méi)有一家測(cè)出那根完整無(wú)損的樁。他們認(rèn)為對(duì)于只有10mm寬的缺痕很難分辨。
第二輪是沉入11.5m-19m長(zhǎng)的5根樁，然后用靜載荷試驗(yàn)測(cè)出極限承載力。10家公司用大應(yīng)變動(dòng)測(cè)法測(cè)試其極限承載力。其結(jié)果也不樂(lè)觀。比如，由靜載試驗(yàn)為340kN的一根樁，各家給出的結(jié)果分布在90kN-510kN的范圍。
4.堤防隱患檢測(cè)的“大比武”
我國(guó)目前有各類堤防25萬(wàn)公里，很多已具有幾百年的歷史。是民堤逐年加高培厚或者在汛期搶修形成的。地質(zhì)條件及堤身土料和質(zhì)量千差萬(wàn)別，隱患很多。1998年洪水期間發(fā)生的許多險(xiǎn)情和決口都是由于滲透通道形成的管涌和蟻穴鼠洞、裂隙異物和局部疏松土體等造成的。為此水利部和防汛辦于1999年3月在湖南宜陽(yáng)召開(kāi)了“堤防隱患綜合檢測(cè)技術(shù)檢驗(yàn)會(huì)”也北被稱為“大比武”。
有我國(guó)的十幾家科研院所、大專院校和少數(shù)廠家（包括美國(guó)的勞雷公司）參加。檢測(cè)堤段位于宜陽(yáng)的一段廢堤上。每個(gè)參賽的檢測(cè)方法負(fù)責(zé)200米堤段，時(shí)間是兩小時(shí)。幾處“隱患”是事先人工布置的，埋設(shè)了稻草、鋼管，模擬蟻穴和鼠洞。一般在兩米深范圍內(nèi)。人們使用的測(cè)試手段包括：高密度電阻率法、瞬變電磁法、地震波法、彈性波法和探地雷達(dá)等。這些方法都有一定的分辨率限制，即分辨尺寸與深度之比一般是相對(duì)固定的。因而兩米深的隱患的檢測(cè)不應(yīng)算是難題。檢測(cè)結(jié)果聘請(qǐng)有關(guān)專家評(píng)審，打分。圖4（堤防隱患的檢測(cè)結(jié)果評(píng)分）所給的分?jǐn)?shù)只是相對(duì)的。組織者對(duì)于測(cè)試結(jié)果是不滿意的。參賽者各自對(duì)其結(jié)果的誤差的原因進(jìn)行了解釋。針對(duì)這種結(jié)果，水利部斥資幾百萬(wàn)，開(kāi)展專題研究，目標(biāo)是“傻瓜”式的快速檢測(cè)儀器和方法。關(guān)鍵問(wèn)題可能是要結(jié)合各地具體情況和長(zhǎng)期的抗洪防汛經(jīng)驗(yàn)，因地制宜，積累資料和經(jīng)驗(yàn)，合理判釋，儀器才會(huì)發(fā)揮作用。很難想象，可以身背“傻瓜機(jī)”，走遍天下都會(huì)靈驗(yàn)。
土的本構(gòu)關(guān)系的檢驗(yàn)
80年代以來(lái)，關(guān)于土的本構(gòu)關(guān)系的“考試”至少進(jìn)行了3次。1980年美國(guó)和加拿大召開(kāi)了“巖土工程中極限平衡、塑性理論和一般的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系北美研討會(huì)”⑤。會(huì)前用兩種天然粘土、一種重塑的高嶺粘土和渥太華砂進(jìn)行了一系列試驗(yàn)。試驗(yàn)包括：
平均主應(yīng)力p=常數(shù)的三軸試驗(yàn)，
b＝常數(shù)的真三軸試驗(yàn)
砂土在π平面上應(yīng)力路徑為圓周的真三軸試驗(yàn)
天然粘土大主應(yīng)力方向與其沉積方向成不同角度的三軸試驗(yàn)。
事先將土的物性參數(shù)和基本試驗(yàn)的結(jié)果公開(kāi)提供。然后在全世界范圍征求參賽者。參加預(yù)測(cè)的有個(gè)不同國(guó)家的17個(gè)本構(gòu)模型。從給出的結(jié)果看，軸向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（σ1-σ3）~ε1預(yù)測(cè)的精度一般尚可；體應(yīng)變預(yù)測(cè)的精度差別很大。對(duì)于應(yīng)力路徑在π平面上為圓周的情況，許多模型無(wú)能為力。由于原狀土的各向異性，對(duì)于其循環(huán)加載和超固結(jié)性狀很難預(yù)測(cè)，只有少數(shù)模型參加了預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，沒(méi)有一個(gè)模型能夠合理地預(yù)測(cè)所有的試驗(yàn)情況。正如會(huì)議主席Finn所說(shuō)：“沒(méi)有給任何一個(gè)本構(gòu)模型戴上王冠”。這也是符合當(dāng)前的土力學(xué)理論發(fā)展的現(xiàn)狀的。
1982年在法國(guó)召開(kāi)了“土的本構(gòu)關(guān)系國(guó)際研討會(huì)”人們用不同的理論模型對(duì)砂土和粘土的復(fù)雜應(yīng)力路徑和應(yīng)變路徑的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了類似的預(yù)測(cè)。如上所述，也對(duì)試驗(yàn)本身進(jìn)行了檢驗(yàn)⑥。
1987年在美國(guó)克里夫蘭召開(kāi)了“非粘性土的本構(gòu)關(guān)系國(guó)際研討會(huì)”⑦。會(huì)議征求對(duì)真三軸試驗(yàn)和空心扭剪試驗(yàn)結(jié)果用理論模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。共有世界各國(guó)的32個(gè)土的本構(gòu)模型參賽。其中包括：
3個(gè)次彈性模型(H)
3個(gè)增量非線性彈性模型(I)
1個(gè)內(nèi)時(shí)模型(E)
9個(gè)具有一個(gè)屈服面的彈塑性模型(EP1)
10個(gè)具有兩個(gè)屈服面的彈塑性模型(EP2)
6個(gè)其他形式的彈塑性模型(EP)
會(huì)議將預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較，按四個(gè)單項(xiàng)評(píng)分。評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)圖5（本結(jié)構(gòu)模型預(yù)測(cè)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）。規(guī)定了上下限，按統(tǒng)計(jì)方法打分。圖6（軸向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系得分的直方圖—滿分100）與圖7（體應(yīng)變與軸向應(yīng)變關(guān)系得分的直方圖—滿分100）表示出b＝常數(shù)的真三軸試驗(yàn)的預(yù)測(cè)得分情況。可見(jiàn)其軸向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系預(yù)測(cè)經(jīng)過(guò)還差強(qiáng)人意；而體應(yīng)變的預(yù)測(cè)則基本是全不及格。
這些“考試”基本上反映了人們當(dāng)前認(rèn)識(shí)和描述土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的能力和水平。它表明，即使對(duì)于實(shí)驗(yàn)室制作的重塑土試樣，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系也是相當(dāng)復(fù)雜的?，F(xiàn)有的關(guān)于土的本構(gòu)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型的描述能力在精度和條件方面都是有限的。有的模型使用了20多個(gè)，甚至40多個(gè)常數(shù)，結(jié)果仍然不另人滿意。
1．土工加筋擋土墻的計(jì)算
60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，土工數(shù)值計(jì)算大大加強(qiáng)了我們解決復(fù)雜的巖土工程邊值問(wèn)題的能力。有人提出可將土力學(xué)分成理論土力學(xué)、實(shí)驗(yàn)土力學(xué)和計(jì)算土力學(xué)三部分。由于它幾乎可以精神任何邊值問(wèn)題，似乎一臺(tái)打計(jì)算機(jī)，幾頁(yè)打印紙，就可以馳騁在巖土工程的所有領(lǐng)域。這種表現(xiàn)上的簡(jiǎn)單、快捷和“精確”，常使青年巖土工作者產(chǎn)生誤解，忽視了其與實(shí)際工程問(wèn)題間的距離，輕視在巖土工程實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)的重要意義。
加筋土的計(jì)算是巖土數(shù)值計(jì)算中很有代表性的課題。它涉及到土的本構(gòu)模型，筋材的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系模型和筋土間的界面模型及這些模型涉及的參數(shù)。目前已經(jīng)有較多的計(jì)算程序和經(jīng)驗(yàn)。1991年在美國(guó)的科羅拉多大學(xué)，由美國(guó)聯(lián)邦公路局資助，在足尺試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了加筋土計(jì)算的競(jìng)賽⑧。
目標(biāo)試驗(yàn)是在一個(gè)高3.05米，寬1.22米，長(zhǎng)2.084米的大型的試驗(yàn)槽中進(jìn)行的。鋪設(shè)了12層長(zhǎng)為1.68米的無(wú)紡?fù)凉た椢?，作成土工織布加筋擋土墻。墻頂采用氣囊加壓。氣囊下鋪設(shè)5厘米的砂墊層。試驗(yàn)用的土料有兩種：一種是均勻的砂土，D50=0.42m；另一種為粉質(zhì)粘土，塑限Wp=19％，液限Wl=37%。事先公布了砂土的三軸試驗(yàn)，粘土的不同排水條件下的三軸試驗(yàn)，土工布的拉伸試驗(yàn)和筋土問(wèn)的界面直剪試驗(yàn)等試驗(yàn)的結(jié)果。征求世界各國(guó)同行們進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，預(yù)算試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果。預(yù)測(cè)項(xiàng)日有：
(1)兩種加筋擋土墻在頂部加載103.5kPa以后的墻頂最大位移、不同位置的墻面位移及筋的應(yīng)變
(2)在加載100小時(shí)后的以上各項(xiàng)位移和應(yīng)變
共有15個(gè)不同國(guó)家的大學(xué)和研究單位參賽。包括美國(guó)的科羅拉多大學(xué)等8家，英國(guó)的哥拉斯格大學(xué)等兩家，日本的東京大學(xué)等3家。中國(guó)和加拿大各一家。其中14家參加了荷載—變形和應(yīng)變關(guān)系的預(yù)測(cè)。計(jì)算的結(jié)果見(jiàn)圖8（砂土加筋擋土墻的墻頂最大位移計(jì)算的誤差）和圖9（粘土加筋擋土墻的墻頂最大位移計(jì)算的誤差）。它們分別表示了砂土和粘土在上述荷載下的墻頂最大位移的預(yù)測(cè)誤差。有幾家沒(méi)有預(yù)測(cè)粘土加筋擋土墻，有幾家計(jì)算得到的結(jié)果表明，在此荷載下?lián)跬翂υ缇推茐?。只有少?shù)計(jì)算的誤差在30％以內(nèi)。
對(duì)于砂土加筋擋土墻試驗(yàn)的破壞荷載是207kPa，預(yù)測(cè)值從10kPa到517kPa不等。粘土加筋擋土墻在荷載加到230kPa時(shí)由于氣囊爆破而未能繼續(xù)試驗(yàn)，但擋土墻并沒(méi)有破壞。計(jì)算的破壞荷載在21kPa到207kPa之間。其誤差之大令人沮喪。
2．土的液化分析方法的檢驗(yàn)
在1989-1994年間由美國(guó)NSF撥款350萬(wàn)美元，資助用離心機(jī)模型試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)地震反應(yīng)分析方法。這是NSF歷年來(lái)投入單項(xiàng)經(jīng)費(fèi)最多的項(xiàng)目。項(xiàng)目簡(jiǎn)稱VELACS。參加的單位和個(gè)人包括：美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校，加州理工大學(xué)，英國(guó)劍橋大學(xué)等7座大學(xué)；其中有10名美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士和英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。參加考試的考生有美、加、日和歐洲的23個(gè)數(shù)值計(jì)算專家和研究組。
項(xiàng)目動(dòng)用了9臺(tái)帶有振動(dòng)臺(tái)的土工離心機(jī)，并且進(jìn)行了平行試驗(yàn)。模擬地震的振動(dòng)模型試驗(yàn)內(nèi)容包括：
(1)水平自由地基
(2)傾斜地基
3)組合地基（一半是密砂，另一半是松砂）
(4)成層水平地基(剛性箱和柔性箱各一種)
(5)護(hù)岸的重力式擋土墻
(6)堤壩
(7)心墻壩
(8)砂基礎(chǔ)上的剛性建筑物
涉及以上9種邊值問(wèn)題的模型試驗(yàn)，都是相當(dāng)簡(jiǎn)單的工程問(wèn)題。在土工離心機(jī)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了三類考題：
A在離心機(jī)試驗(yàn)前，提供試驗(yàn)的初始條件和邊界條件，在尚無(wú)任何試驗(yàn)資料的情況下，進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。是一種“盲測(cè)”。
B離心試驗(yàn)完成以后，但不公布試驗(yàn)結(jié)果。但向計(jì)算者提供試驗(yàn)的較為詳細(xì)的條件和細(xì)節(jié)。
C公布試驗(yàn)結(jié)果，讓“考生”用自己的數(shù)值計(jì)算進(jìn)行計(jì)算，比較。
考試的成績(jī)按照ABC的次序有所提高，對(duì)于A類考題，有30多個(gè)數(shù)值計(jì)算模型參加考試。預(yù)測(cè)的地震反應(yīng)加速度比較接近；計(jì)算的靜孔壓和沉降量與試驗(yàn)量測(cè)的結(jié)果比較，趨勢(shì)還是相同的。但二者差別很大，多達(dá)幾十倍。但是在試驗(yàn)后，考慮了試驗(yàn)中的具體條件量測(cè)方法，修正計(jì)算條件和參數(shù)，計(jì)算結(jié)果明顯改善。
結(jié)論與討論
土的力學(xué)性質(zhì)是非常復(fù)雜多變的，巖土工程問(wèn)題具有很強(qiáng)的不確定性。目前我們的理論分析、數(shù)值計(jì)算和勘探試驗(yàn)還遠(yuǎn)不能精確定量地描述，反映和預(yù)測(cè)它們。對(duì)此應(yīng)當(dāng)有清醒的認(rèn)識(shí)。但是正確的理論和有效的方法應(yīng)當(dāng)能夠揭示土受力變形的基本規(guī)律，反映巖土工程中的影響因素及影響的范圍。
對(duì)于巖土工程問(wèn)題，正面的純理論和數(shù)值預(yù)測(cè)和計(jì)算，往往是很難奏效的。必須詳細(xì)地了解實(shí)際的條件和過(guò)程，熟悉當(dāng)?shù)氐那闆r，積累經(jīng)驗(yàn)，對(duì)理論和參數(shù)進(jìn)行合理修正；在工程中不斷觀測(cè)和積累數(shù)據(jù)，在其基礎(chǔ)上合理選取參數(shù)，再計(jì)算和預(yù)測(cè)以后的變化，往往達(dá)到很高的精度。因而，有人提出在復(fù)雜的巖土工程中需要“理論導(dǎo)向，經(jīng)驗(yàn)判斷，精心觀測(cè)，合理反算”。這是非常中肯和寶貴的認(rèn)識(shí)。
在土力學(xué)和巖土工程中逐步引進(jìn)不確定性的理論方法是一個(gè)重要的發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)
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現(xiàn)階段，我國(guó)巖土工程勘測(cè)的現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，一方面，巖土勘測(cè)工作與設(shè)計(jì)工作出現(xiàn)分離，勘測(cè)人員不能嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行操作，盡管，我們不斷的引進(jìn)新的技術(shù)與先進(jìn)的設(shè)備，但是實(shí)際的勘測(cè)效果并沒(méi)有預(yù)想的完善，由于勘測(cè)與設(shè)計(jì)的分離使得勘測(cè)人員的工作效率降低，還時(shí)常出現(xiàn)錯(cuò)誤，同時(shí)，巖土設(shè)計(jì)人員也沒(méi)有對(duì)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查，數(shù)據(jù)的收集不完善，造成設(shè)計(jì)圖紙中的參數(shù)不適用于實(shí)際操作，造成資源和人力、物力的浪費(fèi)。另一方面，巖土工程的勘測(cè)人員沒(méi)有事先做好準(zhǔn)備工作，不重視勘測(cè)綱要所強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容，最近幾年，我國(guó)各個(gè)地區(qū)經(jīng)常有地質(zhì)勘探人員遭遇危險(xiǎn)的報(bào)道，這都是由于沒(méi)有實(shí)現(xiàn)做好準(zhǔn)備工作，勘測(cè)過(guò)于隨意，嚴(yán)重影響巖土勘測(cè)工作的質(zhì)量。
2巖土工程勘測(cè)中存在的問(wèn)題
2.1勘測(cè)技術(shù)落后現(xiàn)階段，我國(guó)在巖土勘測(cè)技術(shù)的先進(jìn)性方面與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在一些差距，因此，在勘測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與勘測(cè)工作的質(zhì)量和效率方面都存在嚴(yán)重的缺失，一些勘測(cè)公司仍然使用傳統(tǒng)的勘測(cè)手段，很少引進(jìn)新的機(jī)器設(shè)備及優(yōu)質(zhì)的勘測(cè)人員，這樣新的技術(shù)就無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有的功能[1]。
2.2勘測(cè)環(huán)節(jié)不規(guī)范巖土勘測(cè)工作應(yīng)當(dāng)有明確的操作步驟和技術(shù)規(guī)范，然而，我國(guó)的勘測(cè)企業(yè)由于缺乏管理及員工的素質(zhì)較低，導(dǎo)致勘測(cè)環(huán)節(jié)無(wú)法規(guī)范的進(jìn)行，要知道，巖土的勘測(cè)存在一定的危險(xiǎn)性，如果一旦出現(xiàn)操作的失誤就會(huì)給勘測(cè)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的威脅，同時(shí)，勘測(cè)市場(chǎng)的秩序也非?；靵y，很多人員都是依據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)填寫勘測(cè)報(bào)告，這樣會(huì)使得數(shù)據(jù)誤差非常大，也滋生了一些不法商販謀取利益的途徑。
2.3勘測(cè)人員專業(yè)素質(zhì)不高我國(guó)現(xiàn)階段的巖土勘測(cè)人員有一少部分是勘測(cè)多年的經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，但是仍然有很多專業(yè)素質(zhì)不高的勘測(cè)人員，這些人大多缺少專業(yè)的技能培訓(xùn)，對(duì)一些新的勘測(cè)儀器和勘測(cè)技術(shù)不甚了解，甚至對(duì)自身的安全防護(hù)意識(shí)也非常薄弱，尤其在野外的巖土勘測(cè)工作中經(jīng)常發(fā)生危險(xiǎn)與錯(cuò)誤的勘測(cè)結(jié)果，這嚴(yán)重制約著我國(guó)勘測(cè)事業(yè)的發(fā)展，與此同時(shí)，一些勘測(cè)企業(yè)為了節(jié)約成本，雇傭一些廉價(jià)的農(nóng)民工作為勞動(dòng)力，這些人不僅缺少相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，更沒(méi)有認(rèn)真負(fù)責(zé)巖土勘測(cè)作業(yè)。
2.4主管部門管理不到位巖土勘測(cè)工作的管理也是確?？睖y(cè)質(zhì)量的重要一環(huán)，但是我國(guó)地質(zhì)勘測(cè)工作的入行門檻卻很低，一些外行的從業(yè)人員也可以進(jìn)行相應(yīng)的勘測(cè)工作，然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些先進(jìn)的技術(shù)理念被引入進(jìn)來(lái)，如果勘測(cè)企業(yè)不加強(qiáng)管理，注定會(huì)被激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)所淘汰。與此同時(shí)，巖土勘測(cè)的主管部門不能夠?qū)υ嫉目睖y(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真的審核，只是通過(guò)簡(jiǎn)單的記錄確定檢測(cè)質(zhì)量報(bào)告，這樣是對(duì)巖土勘測(cè)工作極不負(fù)責(zé)的現(xiàn)象，更不能很好的管理企業(yè)的經(jīng)營(yíng)理念，對(duì)勘測(cè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的取得都產(chǎn)生了嚴(yán)重的阻礙[2]。
3優(yōu)化巖土工程勘測(cè)工作的建議
3.1采用先進(jìn)的勘測(cè)技術(shù)巖土工程的勘測(cè)涉及到多個(gè)學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，應(yīng)當(dāng)將先進(jìn)的勘測(cè)技術(shù)應(yīng)用到巖土工程的勘測(cè)中來(lái)，例如工程物力專業(yè)理論和電磁波理論等，同時(shí)，在勘測(cè)設(shè)備的使用方面也應(yīng)當(dāng)引入先進(jìn)的、高效的、準(zhǔn)確的勘測(cè)設(shè)備，盡管這些設(shè)備會(huì)耗費(fèi)更多的成本，但國(guó)家要想更好的完成巖土工程的勘測(cè)就應(yīng)當(dāng)加大投資力度，提升勘測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，一些經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地區(qū)仍然使用傳統(tǒng)的勘測(cè)技術(shù)，因此，地質(zhì)勘測(cè)企業(yè)最好能夠?qū)崿F(xiàn)電子化的辦公，讓更多的勘測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)整合與分析，從而極大提升勘測(cè)的效率，尤其是對(duì)一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，可見(jiàn)，只有不斷的創(chuàng)新和使用先進(jìn)的勘測(cè)技術(shù)才能夠促進(jìn)我國(guó)勘測(cè)事業(yè)的進(jìn)步。
3.2增強(qiáng)勘測(cè)規(guī)范性巖土工程的勘測(cè)還需要規(guī)范的操作步驟，每一個(gè)操作環(huán)節(jié)都是相輔相成的，只有認(rèn)真的做好每一個(gè)勘測(cè)環(huán)節(jié)，才能夠確保最終檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確，與此同時(shí)，國(guó)家應(yīng)當(dāng)出臺(tái)相應(yīng)的管理制度來(lái)規(guī)范勘測(cè)市場(chǎng)的操作行為，對(duì)一些不符合規(guī)定的行為予以嚴(yán)厲的打擊，只有這樣才能夠不斷的凈化我國(guó)的地質(zhì)勘測(cè)事業(yè)，對(duì)于勘測(cè)報(bào)告的檢察也要設(shè)立專門的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，從而制止一些以假亂真、謀取個(gè)人財(cái)產(chǎn)的行為。另一方面，通過(guò)規(guī)范巖土勘測(cè)的設(shè)計(jì)來(lái)約束實(shí)際的勘測(cè)行為，確?？睖y(cè)人員能夠嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行操作，不能偷工減料或者憑借經(jīng)驗(yàn)填寫檢測(cè)報(bào)告，每一個(gè)勘測(cè)數(shù)據(jù)都有其相應(yīng)的功能，只有規(guī)范操作才能實(shí)現(xiàn)其真正的價(jià)值。
3.3提高勘測(cè)人員專業(yè)技能任何先進(jìn)設(shè)備的使用和創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用都需要高素質(zhì)、高水平的專業(yè)人員，而巖土工程的勘測(cè)更是如此，我國(guó)現(xiàn)在急需一大批優(yōu)秀的地質(zhì)勘探人才，不僅能夠數(shù)量的掌握各種勘測(cè)技術(shù)，還具備較高的職業(yè)道德及綜合素質(zhì)，因此，我國(guó)應(yīng)加大力度培養(yǎng)和提升勘測(cè)人員的專業(yè)技能，可以在各大高校開(kāi)展地質(zhì)勘測(cè)相關(guān)專業(yè)，教育學(xué)生將勘測(cè)理論與實(shí)踐相結(jié)合，確保勘測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而提高巖土工程的勘測(cè)質(zhì)量。與此同時(shí)，勘測(cè)人員的專業(yè)素質(zhì)和技能水平直接關(guān)乎我國(guó)勘測(cè)事業(yè)未來(lái)的發(fā)展，無(wú)論從眼前的利益來(lái)看還是著眼于未來(lái)，提升地質(zhì)勘測(cè)人員的技能水準(zhǔn)是至關(guān)重要的，勘測(cè)企業(yè)不僅要聘用綜合型技術(shù)人才，還要定期開(kāi)展從業(yè)人員技能培訓(xùn)，將先進(jìn)的理念和經(jīng)驗(yàn)教授新人，同時(shí)采用嚴(yán)格的獎(jiǎng)懲制度和責(zé)任制度來(lái)激發(fā)勘測(cè)人員的工作熱情，不斷進(jìn)取，從而促進(jìn)我國(guó)地質(zhì)勘測(cè)事業(yè)的進(jìn)步[3]。
3.4主管部門加強(qiáng)管理加強(qiáng)巖土工程勘測(cè)主管部門的管理職能是保障勘測(cè)工作質(zhì)量的關(guān)鍵，首先，重視巖土工程勘測(cè)的地域性研究，也就是每個(gè)地區(qū)的主管部門都要對(duì)自己做負(fù)責(zé)的區(qū)域予以嚴(yán)格的管理，并建立健全地質(zhì)勘測(cè)工作的規(guī)章制度，根據(jù)自己地區(qū)的特點(diǎn)制定相應(yīng)的法規(guī)，確保巖土工程勘測(cè)不會(huì)受到區(qū)域因素的影響，對(duì)于一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的地區(qū)主管部門一定要加強(qiáng)勘測(cè)人員的安全管理，建立相應(yīng)的安全防護(hù)措施，同時(shí)，對(duì)勘測(cè)過(guò)程中可能出現(xiàn)的環(huán)境干擾因素事先采取恰當(dāng)?shù)慕鉀Q對(duì)策，對(duì)巖土工程勘測(cè)的治理與管理負(fù)起責(zé)任。
4結(jié)束語(yǔ)
土以碎散的顆粒為骨架，由固、液、氣三相物質(zhì)組成；在其由巖石風(fēng)化的生成、搬運(yùn)和沉積過(guò)程中幾經(jīng)滄桑，形成了不同于其他材料的復(fù)雜的力學(xué)性質(zhì)，而不同時(shí)空條件下土的性狀也各不相同。所以盡管已提出的土的本構(gòu)關(guān)系理論數(shù)學(xué)模型不下百種，動(dòng)用了傳統(tǒng)力學(xué)和現(xiàn)代力學(xué)的各種理論和手段，但是到目前為止，還沒(méi)有一種為人們所公認(rèn)的，能夠準(zhǔn)確、全面反映各種土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。是否存在這樣的模型也是值得懷疑的。
在計(jì)算機(jī)和計(jì)算技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，以有限元為代表的數(shù)值計(jì)算是解決邊值問(wèn)題的強(qiáng)有力的手段。當(dāng)用來(lái)計(jì)算彈性體時(shí)其精確程度令人嘆為觀止。其計(jì)算結(jié)果與光彈試驗(yàn)結(jié)果毫厘不差，結(jié)果光彈試驗(yàn)很快被廢止。土是碎散材料，而在一般數(shù)值計(jì)算中首先被假設(shè)為連續(xù)體，然后被離散化，假設(shè)各單元間的結(jié)點(diǎn)位移協(xié)調(diào)，計(jì)算土體的應(yīng)力變形關(guān)系。這常常不能反映土的變形的微觀機(jī)理。以DDA（DiscontinuousDeformationAnalysis）為代表的離散單元計(jì)算方法在計(jì)算某些農(nóng)產(chǎn)品（如谷類）和工業(yè)零件（如滾珠）時(shí)是相當(dāng)成功的。以至被稱為“數(shù)值試驗(yàn)”可以精確地代替模型試驗(yàn)。在定性地探索土的變形的微觀機(jī)理時(shí)，也是很有價(jià)值的。但是用以描述由不同尺寸、不同形狀、不同礦物成分的顆粒組成的土，反映不同三相成分及其物理、化學(xué)和力學(xué)的相互作用，即使是可能，恐怕也是相當(dāng)遙遠(yuǎn)的事。
數(shù)學(xué)模型和數(shù)值計(jì)算預(yù)測(cè)的另一個(gè)難點(diǎn)是土的參數(shù)的選取，它受到取樣(制樣)和試驗(yàn)手段的限制。原狀土在取樣過(guò)程中不可避免地受到擾動(dòng)和發(fā)生應(yīng)力釋放，會(huì)破壞其結(jié)構(gòu)性。即使是重塑土試樣，制樣的方式、器具和操作程序的差別也嚴(yán)重影響試驗(yàn)的結(jié)果。另一方面，目前使用的土工試驗(yàn)儀器也存在局限性。以真三軸儀為例，由于邊界之間的干擾，試樣的應(yīng)力和應(yīng)變的均勻是很難保證的。
在對(duì)地基和土工建筑物的探測(cè)方面，土層的時(shí)空變異及人類活動(dòng)給勘探測(cè)試及其結(jié)果的判釋造成困難。除此以外，巖土工程中的復(fù)雜邊界條件和施工過(guò)程中的諸多因素也嚴(yán)重影響工程的實(shí)際結(jié)果。
在我國(guó)每年發(fā)表和撰寫了大量的論文和報(bào)告，提出了各種理論、模型、計(jì)算方法、計(jì)算程序和技術(shù)手段，常常伴以試驗(yàn)或者實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，其結(jié)果也常常是“符合得很好”。自己的試驗(yàn)或觀測(cè)證實(shí)了理論或者方法的完美，正是：“各夸自家顏色好，百花園中各稱王。”這種結(jié)果的可信性很值得懷疑。筆者在評(píng)閱一些論文和成果時(shí)，對(duì)于那些二者符合得完美到天衣無(wú)縫的圖與曲線，常常懷有很大的不信任感；而對(duì)于存在相當(dāng)差別，甚至坦率地承認(rèn)預(yù)測(cè)的不成功的情況，則是完全理解的。可惜后者較少。
近年來(lái)，主要在國(guó)外進(jìn)行了多次的“考試”或者“競(jìng)賽”活動(dòng)：首先委托一個(gè)（或幾個(gè)）單位進(jìn)行所謂的“目標(biāo)試驗(yàn)”，亦即需要預(yù)測(cè)或者預(yù)算的試驗(yàn)或?qū)嵗?。其結(jié)果是保密的，或者預(yù)測(cè)前不做試驗(yàn)，預(yù)測(cè)以后在試驗(yàn)。事先公布有關(guān)的土的一般資料、基本試驗(yàn)的數(shù)據(jù)（為確定有關(guān)參數(shù)）和目標(biāo)試驗(yàn)的應(yīng)力（應(yīng)變）路徑。在全世界或者一定范圍征求參賽者（參加目標(biāo)試驗(yàn)的人不參賽）。全部預(yù)測(cè)結(jié)果上交以后，公布試驗(yàn)結(jié)果。一般是召開(kāi)研討會(huì)，評(píng)估或者評(píng)分。參賽者也常常進(jìn)行申辯和總結(jié)。這是一種客觀、公正和有權(quán)威性的檢查比較方式。也是推動(dòng)巖土工程發(fā)展的十分有益的活動(dòng)和手段。它使我們認(rèn)識(shí)到在巖土工程領(lǐng)域，我們的認(rèn)識(shí)能力和預(yù)測(cè)能力到底有多高。
試驗(yàn)方法和設(shè)備的檢驗(yàn)比較
1.不同儀器的相同試驗(yàn)的檢驗(yàn)
1982年在法國(guó)Grenoble召開(kāi)的“土的本構(gòu)關(guān)系國(guó)際研討會(huì)”上①，用劍橋式的立方體真三軸儀分別由德國(guó)的Karlsrube大學(xué)和法國(guó)的Grenoble大學(xué)對(duì)同樣的砂土和粘性土進(jìn)行復(fù)雜應(yīng)力路徑和應(yīng)變路徑的真三軸試驗(yàn)，兩份試驗(yàn)結(jié)果是存在著差別的。由于使用的儀器與土料都是相同的，差別主要源于操作方法和技巧。
1987年在美國(guó)克里夫蘭召開(kāi)的“非粘性土的本構(gòu)關(guān)系國(guó)際研討會(huì)”上②，利用美國(guó)Case大學(xué)的空心圓柱扭剪儀和法國(guó)Grenoble大學(xué)的劍橋式立方體真三軸儀進(jìn)行砂土的相同應(yīng)力路徑的試驗(yàn)。試驗(yàn)內(nèi)容包括：
(1)b＝不同常數(shù)的不同密度兩種砂土的真三朝試驗(yàn)；其中，b=（σ1-σ2）／（σ1-σ3）
(2)在π平面上應(yīng)力路徑為圓周（兩周）的的真三軸試驗(yàn)。
（b=常數(shù)的真三軸試驗(yàn)與空心圓柱試驗(yàn)的比較）表示了對(duì)于Hostun密砂（干密度ρd＝1.65g/cm3）在b＝不同常數(shù)，中主應(yīng)力ρ2=500kPa保持不變，用兩種儀器試驗(yàn)得到的軸向應(yīng)力與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線，軸向應(yīng)變和體應(yīng)變的關(guān)系曲線?？梢?jiàn)在b=0和0.28時(shí)，不同儀器試驗(yàn)結(jié)果的差別是很大的。但是在評(píng)價(jià)它們時(shí)，主持者說(shuō)：對(duì)于軸應(yīng)變，除了0.286的結(jié)果很差（verypoor）以外，其他的曲線符合的很好(verywell)；（b.體應(yīng)變?chǔ)舦與軸向應(yīng)變?chǔ)舲間試驗(yàn)曲線）的曲線認(rèn)為符合得很優(yōu)良（excellent）。對(duì)比我們的一些論文中理論與實(shí)際曲線二者絲絲入扣的符合，就顯得很不真實(shí)。在這兩個(gè)試驗(yàn)中試樣的破壞形態(tài)也有很大不同：空心圓柱試樣發(fā)生頸縮；立方體試樣產(chǎn)生V形的剪切帶。這些差別可能是由于試樣的制樣方法不同，試樣中的實(shí)際應(yīng)力分布不同和試驗(yàn)中的邊界條件不同引起的。
2.土工離心機(jī)模型試驗(yàn)
1986年由歐洲共同體資助，發(fā)起“土工離心機(jī)的合作試驗(yàn)”③。參賽者有三家：英國(guó)的劍橋大學(xué)、法國(guó)的道橋中心研究室和丹麥的工程院。試驗(yàn)的內(nèi)容是模擬飽和砂土地基上的圓形淺基礎(chǔ)的承載力和荷載—沉降關(guān)系。試驗(yàn)土料統(tǒng)一為巴黎盆地天然沉積的一種均勻石英細(xì)砂。模型地基的孔隙比規(guī)定為e=0.66(相對(duì)密度Dr=86％)，規(guī)定圓形基礎(chǔ)的模型尺寸為直徑D=56.6mm,離心加速度＝28.2g，基底完全粗糙。此前，由丹麥巖土研究所對(duì)于這種土進(jìn)行了物性試驗(yàn)和三軸試驗(yàn)，其結(jié)果公布于眾。要求荷載—沉降關(guān)系表示成無(wú)量綱的變量q/γˊnb-s/b公關(guān)系曲線。
其中：
q=基礎(chǔ)上施加的荷載(kPa)
γˊ=乙土的浮容重(kN-m3)
n=重力加速度水平，即模型比尺
b=模型基礎(chǔ)的尺寸(m)
s=基礎(chǔ)的中心垂直沉降(m)
同時(shí)也進(jìn)行了相同條件下的現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)，以便與模型試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。
這三家使出了渾身解數(shù)，精心制樣、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)和量測(cè)，反復(fù)摸索，反復(fù)校驗(yàn)，校正各種參數(shù)和影響因素。劍橋大學(xué)還在離心機(jī)上作了靜力觸探試驗(yàn)。最后，劍橋大學(xué)提交了一組試驗(yàn)結(jié)果，另外兩家按要求給出了一條曲線。圖2（圓形天然淺基礎(chǔ)的試驗(yàn)荷載-沉降關(guān)系曲線）表示了其試驗(yàn)結(jié)果，其中劍橋大學(xué)是筆者選取的最接近于要求的條件的試驗(yàn)結(jié)果(e＝0.664)。
可見(jiàn)，這種世界先進(jìn)水平的土工離心模型試驗(yàn)的誤差在±30%以上。值得提出的是，這是一種條件非常簡(jiǎn)單明確的模型試驗(yàn)。而現(xiàn)場(chǎng)的工程實(shí)際情況的條件和影響因素遠(yuǎn)比這復(fù)雜。在這個(gè)試驗(yàn)中，加載速率、模型地基砂的密度、制樣方法和運(yùn)行程序?qū)υ囼?yàn)結(jié)果都有影響。例如劍橋大學(xué)的試驗(yàn)表明，砂土的孔隙比變化0.01（相當(dāng)于相對(duì)密度變化3％），則其承載力變化18％，如圖3（地基承載力與模型地基孔隙比間關(guān)系—?jiǎng)虼髮W(xué)試驗(yàn)結(jié)果）所示。而由于模型地基是先制樣，后運(yùn)轉(zhuǎn)，保證地基內(nèi)砂土處處均勻，孔隙比誤差在0.01范圍內(nèi)是有較大難度的。
3.單樁的動(dòng)測(cè)法的考試
1992年在荷蘭海牙進(jìn)行了一次動(dòng)測(cè)樁的“考試”④。在第一輪，10根預(yù)制樁預(yù)先被沉入地基，樁徑250mm，樁長(zhǎng)18m（7#樁17m）。要求測(cè)出其預(yù)制的“缺陷”。其中一根樁完整無(wú)缺；其余的9根樁各有缺陷：頸縮、擴(kuò)徑和在不同部位的10mm寬，130mm深的刻槽。事先由特爾夫公司進(jìn)行了地基勘察，將土層資料公布于眾。有12家具有國(guó)際聲譽(yù)的公司參賽，用小應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)。結(jié)果是：平均測(cè)對(duì)4根；最多對(duì)7根，最少對(duì)兩根。沒(méi)有一家測(cè)出那根完整無(wú)損的樁。他們認(rèn)為對(duì)于只有10mm寬的缺痕很難分辨。
第二輪是沉入11.5m-19m長(zhǎng)的5根樁，然后用靜載荷試驗(yàn)測(cè)出極限承載力。10家公司用大應(yīng)變動(dòng)測(cè)法測(cè)試其極限承載力。其結(jié)果也不樂(lè)觀。比如，由靜載試驗(yàn)為340kN的一根樁，各家給出的結(jié)果分布在90kN-510kN的范圍。
4.堤防隱患檢測(cè)的“大比武”
我國(guó)目前有各類堤防25萬(wàn)公里，很多已具有幾百年的歷史。是民堤逐年加高培厚或者在汛期搶修形成的。地質(zhì)條件及堤身土料和質(zhì)量千差萬(wàn)別，隱患很多。1998年洪水期間發(fā)生的許多險(xiǎn)情和決口都是由于滲透通道形成的管涌和蟻穴鼠洞、裂隙異物和局部疏松土體等造成的。為此水利部和防汛辦于1999年3月在湖南宜陽(yáng)召開(kāi)了“堤防隱患綜合檢測(cè)技術(shù)檢驗(yàn)會(huì)”也北被稱為“大比武”。
有我國(guó)的十幾家科研院所、大專院校和少數(shù)廠家（包括美國(guó)的勞雷公司）參加。檢測(cè)堤段位于宜陽(yáng)的一段廢堤上。每個(gè)參賽的檢測(cè)方法負(fù)責(zé)200米堤段，時(shí)間是兩小時(shí)。幾處“隱患”是事先人工布置的，埋設(shè)了稻草、鋼管，模擬蟻穴和鼠洞。一般在兩米深范圍內(nèi)。人們使用的測(cè)試手段包括：高密度電阻率法、瞬變電磁法、地震波法、彈性波法和探地雷達(dá)等。這些方法都有一定的分辨率限制，即分辨尺寸與深度之比一般是相對(duì)固定的。因而兩米深的隱患的檢測(cè)不應(yīng)算是難題。檢測(cè)結(jié)果聘請(qǐng)有關(guān)專家評(píng)審，打分。圖4（堤防隱患的檢測(cè)結(jié)果評(píng)分）所給的分?jǐn)?shù)只是相對(duì)的。組織者對(duì)于測(cè)試結(jié)果是不滿意的。參賽者各自對(duì)其結(jié)果的誤差的原因進(jìn)行了解釋。針對(duì)這種結(jié)果，水利部斥資幾百萬(wàn)，開(kāi)展專題研究，目標(biāo)是“傻瓜”式的快速檢測(cè)儀器和方法。關(guān)鍵問(wèn)題可能是要結(jié)合各地具體情況和長(zhǎng)期的抗洪防汛經(jīng)驗(yàn)，因地制宜，積累資料和經(jīng)驗(yàn)，合理判釋，儀器才會(huì)發(fā)揮作用。很難想象，可以身背“傻瓜機(jī)”，走遍天下都會(huì)靈驗(yàn)。
土的本構(gòu)關(guān)系的檢驗(yàn)
80年代以來(lái)，關(guān)于土的本構(gòu)關(guān)系的“考試”至少進(jìn)行了3次。1980年美國(guó)和加拿大召開(kāi)了“巖土工程中極限平衡、塑性理論和一般的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系北美研討會(huì)”⑤。會(huì)前用兩種天然粘土、一種重塑的高嶺粘土和渥太華砂進(jìn)行了一系列試驗(yàn)。試驗(yàn)包括：
平均主應(yīng)力p=常數(shù)的三軸試驗(yàn)，
b＝常數(shù)的真三軸試驗(yàn)
砂土在π平面上應(yīng)力路徑為圓周的真三軸試驗(yàn)
天然粘土大主應(yīng)力方向與其沉積方向成不同角度的三軸試驗(yàn)。
事先將土的物性參數(shù)和基本試驗(yàn)的結(jié)果公開(kāi)提供。然后在全世界范圍征求參賽者。參加預(yù)測(cè)的有個(gè)不同國(guó)家的17個(gè)本構(gòu)模型。從給出的結(jié)果看，軸向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（σ1-σ3）~ε1預(yù)測(cè)的精度一般尚可；體應(yīng)變預(yù)測(cè)的精度差別很大。對(duì)于應(yīng)力路徑在π平面上為圓周的情況，許多模型無(wú)能為力。由于原狀土的各向異性，對(duì)于其循環(huán)加載和超固結(jié)性狀很難預(yù)測(cè)，只有少數(shù)模型參加了預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，沒(méi)有一個(gè)模型能夠合理地預(yù)測(cè)所有的試驗(yàn)情況。正如會(huì)議主席Finn所說(shuō)：“沒(méi)有給任何一個(gè)本構(gòu)模型戴上王冠”。這也是符合當(dāng)前的土力學(xué)理論發(fā)展的現(xiàn)狀的。
1982年在法國(guó)召開(kāi)了“土的本構(gòu)關(guān)系國(guó)際研討會(huì)”人們用不同的理論模型對(duì)砂土和粘土的復(fù)雜應(yīng)力路徑和應(yīng)變路徑的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了類似的預(yù)測(cè)。如上所述，也對(duì)試驗(yàn)本身進(jìn)行了檢驗(yàn)⑥。
1987年在美國(guó)克里夫蘭召開(kāi)了“非粘性土的本構(gòu)關(guān)系國(guó)際研討會(huì)”⑦。會(huì)議征求對(duì)真三軸試驗(yàn)和空心扭剪試驗(yàn)結(jié)果用理論模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。共有世界各國(guó)的32個(gè)土的本構(gòu)模型參賽。其中包括：
3個(gè)次彈性模型(H)
3個(gè)增量非線性彈性模型(I)
1個(gè)內(nèi)時(shí)模型(E)
9個(gè)具有一個(gè)屈服面的彈塑性模型(EP1)
10個(gè)具有兩個(gè)屈服面的彈塑性模型(EP2)
6個(gè)其他形式的彈塑性模型(EP)
會(huì)議將預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較，按四個(gè)單項(xiàng)評(píng)分。評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)圖5（本結(jié)構(gòu)模型預(yù)測(cè)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）。規(guī)定了上下限，按統(tǒng)計(jì)方法打分。圖6（軸向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系得分的直方圖—滿分100）與圖7（體應(yīng)變與軸向應(yīng)變關(guān)系得分的直方圖—滿分100）表示出b＝常數(shù)的真三軸試驗(yàn)的預(yù)測(cè)得分情況。可見(jiàn)其軸向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系預(yù)測(cè)經(jīng)過(guò)還差強(qiáng)人意；而體應(yīng)變的預(yù)測(cè)則基本是全不及格。
這些“考試”基本上反映了人們當(dāng)前認(rèn)識(shí)和描述土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的能力和水平。它表明，即使對(duì)于實(shí)驗(yàn)室制作的重塑土試樣，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系也是相當(dāng)復(fù)雜的?，F(xiàn)有的關(guān)于土的本構(gòu)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型的描述能力在精度和條件方面都是有限的。有的模型使用了20多個(gè)，甚至40多個(gè)常數(shù)，結(jié)果仍然不另人滿意。
1．土工加筋擋土墻的計(jì)算
60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，土工數(shù)值計(jì)算大大加強(qiáng)了我們解決復(fù)雜的巖土工程邊值問(wèn)題的能力。有人提出可將土力學(xué)分成理論土力學(xué)、實(shí)驗(yàn)土力學(xué)和計(jì)算土力學(xué)三部分。由于它幾乎可以精神任何邊值問(wèn)題，似乎一臺(tái)打計(jì)算機(jī)，幾頁(yè)打印紙，就可以馳騁在巖土工程的所有領(lǐng)域。這種表現(xiàn)上的簡(jiǎn)單、快捷和“精確”，常使青年巖土工作者產(chǎn)生誤解，忽視了其與實(shí)際工程問(wèn)題間的距離，輕視在巖土工程實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)的重要意義。
加筋土的計(jì)算是巖土數(shù)值計(jì)算中很有代表性的課題。它涉及到土的本構(gòu)模型，筋材的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系模型和筋土間的界面模型及這些模型涉及的參數(shù)。目前已經(jīng)有較多的計(jì)算程序和經(jīng)驗(yàn)。1991年在美國(guó)的科羅拉多大學(xué)，由美國(guó)聯(lián)邦公路局資助，在足尺試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了加筋土計(jì)算的競(jìng)賽⑧。
目標(biāo)試驗(yàn)是在一個(gè)高3.05米，寬1.22米，長(zhǎng)2.084米的大型的試驗(yàn)槽中進(jìn)行的。鋪設(shè)了12層長(zhǎng)為1.68米的無(wú)紡?fù)凉た椢铮鞒赏凉た棽技咏顡跬翂?。墻頂采用氣囊加壓。氣囊下鋪設(shè)5厘米的砂墊層。試驗(yàn)用的土料有兩種：一種是均勻的砂土，D50=0.42m；另一種為粉質(zhì)粘土，塑限Wp=19％，液限Wl=37%。事先公布了砂土的三軸試驗(yàn)，粘土的不同排水條件下的三軸試驗(yàn)，土工布的拉伸試驗(yàn)和筋土問(wèn)的界面直剪試驗(yàn)等試驗(yàn)的結(jié)果。征求世界各國(guó)同行們進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，預(yù)算試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果。預(yù)測(cè)項(xiàng)日有：
(1)兩種加筋擋土墻在頂部加載103.5kPa以后的墻頂最大位移、不同位置的墻面位移及筋的應(yīng)變
(2)在加載100小時(shí)后的以上各項(xiàng)位移和應(yīng)變
共有15個(gè)不同國(guó)家的大學(xué)和研究單位參賽。包括美國(guó)的科羅拉多大學(xué)等8家，英國(guó)的哥拉斯格大學(xué)等兩家，日本的東京大學(xué)等3家。中國(guó)和加拿大各一家。其中14家參加了荷載—變形和應(yīng)變關(guān)系的預(yù)測(cè)。計(jì)算的結(jié)果見(jiàn)圖8（砂土加筋擋土墻的墻頂最大位移計(jì)算的誤差）和圖9（粘土加筋擋土墻的墻頂最大位移計(jì)算的誤差）。它們分別表示了砂土和粘土在上述荷載下的墻頂最大位移的預(yù)測(cè)誤差。有幾家沒(méi)有預(yù)測(cè)粘土加筋擋土墻，有幾家計(jì)算得到的結(jié)果表明，在此荷載下?lián)跬翂υ缇推茐摹Ｖ挥猩贁?shù)計(jì)算的誤差在30％以內(nèi)。
對(duì)于砂土加筋擋土墻試驗(yàn)的破壞荷載是207kPa，預(yù)測(cè)值從10kPa到517kPa不等。粘土加筋擋土墻在荷載加到230kPa時(shí)由于氣囊爆破而未能繼續(xù)試驗(yàn)，但擋土墻并沒(méi)有破壞。計(jì)算的破壞荷載在21kPa到207kPa之間。其誤差之大令人沮喪。
2．土的液化分析方法的檢驗(yàn)
在1989-1994年間由美國(guó)NSF撥款350萬(wàn)美元，資助用離心機(jī)模型試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)地震反應(yīng)分析方法。這是NSF歷年來(lái)投入單項(xiàng)經(jīng)費(fèi)最多的項(xiàng)目。項(xiàng)目簡(jiǎn)稱VELACS。參加的單位和個(gè)人包括：美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校，加州理工大學(xué)，英國(guó)劍橋大學(xué)等7座大學(xué)；其中有10名美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士和英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。參加考試的考生有美、加、日和歐洲的23個(gè)數(shù)值計(jì)算專家和研究組。
項(xiàng)目動(dòng)用了9臺(tái)帶有振動(dòng)臺(tái)的土工離心機(jī)，并且進(jìn)行了平行試驗(yàn)。模擬地震的振動(dòng)模型試驗(yàn)內(nèi)容包括：
(1)水平自由地基
(2)傾斜地基
3)組合地基（一半是密砂，另一半是松砂）
(4)成層水平地基(剛性箱和柔性箱各一種)
(5)護(hù)岸的重力式擋土墻
(6)堤壩
(7)心墻壩
(8)砂基礎(chǔ)上的剛性建筑物
涉及以上9種邊值問(wèn)題的模型試驗(yàn)，都是相當(dāng)簡(jiǎn)單的工程問(wèn)題。在土工離心機(jī)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了三類考題：
A在離心機(jī)試驗(yàn)前，提供試驗(yàn)的初始條件和邊界條件，在尚無(wú)任何試驗(yàn)資料的情況下，進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。是一種“盲測(cè)”。
B離心試驗(yàn)完成以后，但不公布試驗(yàn)結(jié)果。但向計(jì)算者提供試驗(yàn)的較為詳細(xì)的條件和細(xì)節(jié)。
C公布試驗(yàn)結(jié)果，讓“考生”用自己的數(shù)值計(jì)算進(jìn)行計(jì)算，比較。
考試的成績(jī)按照ABC的次序有所提高，對(duì)于A類考題，有30多個(gè)數(shù)值計(jì)算模型參加考試。預(yù)測(cè)的地震反應(yīng)加速度比較接近；計(jì)算的靜孔壓和沉降量與試驗(yàn)量測(cè)的結(jié)果比較，趨勢(shì)還是相同的。但二者差別很大，多達(dá)幾十倍。但是在試驗(yàn)后，考慮了試驗(yàn)中的具體條件量測(cè)方法，修正計(jì)算條件和參數(shù)，計(jì)算結(jié)果明顯改善。
結(jié)論與討論
土的力學(xué)性質(zhì)是非常復(fù)雜多變的，巖土工程問(wèn)題具有很強(qiáng)的不確定性。目前我們的理論分析、數(shù)值計(jì)算和勘探試驗(yàn)還遠(yuǎn)不能精確定量地描述，反映和預(yù)測(cè)它們。對(duì)此應(yīng)當(dāng)有清醒的認(rèn)識(shí)。但是正確的理論和有效的方法應(yīng)當(dāng)能夠揭示土受力變形的基本規(guī)律，反映巖土工程中的影響因素及影響的范圍。
對(duì)于巖土工程問(wèn)題，正面的純理論和數(shù)值預(yù)測(cè)和計(jì)算，往往是很難奏效的。必須詳細(xì)地了解實(shí)際的條件和過(guò)程，熟悉當(dāng)?shù)氐那闆r，積累經(jīng)驗(yàn)，對(duì)理論和參數(shù)進(jìn)行合理修正；在工程中不斷觀測(cè)和積累數(shù)據(jù)，在其基礎(chǔ)上合理選取參數(shù)，再計(jì)算和預(yù)測(cè)以后的變化，往往達(dá)到很高的精度。因而，有人提出在復(fù)雜的巖土工程中需要“理論導(dǎo)向，經(jīng)驗(yàn)判斷，精心觀測(cè)，合理反算”。這是非常中肯和寶貴的認(rèn)識(shí)。
在土力學(xué)和巖土工程中逐步引進(jìn)不確定性的理論方法是一個(gè)重要的發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)
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③Corte,J.F.Etal.,.ModelingofTheBehaviorofShallowFoundation_ACooperativeTestProgramme,Centrifuge88,Corte(Ed)1988Balkema,Rotterdam,ISBN9061118138
④盛崇文，從樁的測(cè)法談起。地基處理，1996，7（3）
該區(qū)屬丘陵~低山溶蝕峰叢地貌，場(chǎng)地內(nèi)總體地勢(shì)為北東高南西低，測(cè)區(qū)內(nèi)多有第四系土層覆蓋，四周植被較為茂密，現(xiàn)經(jīng)施工平場(chǎng)后，場(chǎng)地變得較為平坦，由地表地質(zhì)現(xiàn)象顯示，測(cè)區(qū)內(nèi)巖性多樣，且有一斷層通過(guò)場(chǎng)地，該斷層平面走向北西~南東向，在斷層兩側(cè)巖層產(chǎn)狀變化較大，其中：在斷層北西面，巖層北西向傾斜，傾角70°左右，在斷層南東面，巖層北東向傾斜，傾角50°左右。①第四系（Qel+dl）：上部為耕植土，富含植物根系，下部為可~硬塑狀紅粘土，殘、坡積成因，厚薄不均，局部含基巖風(fēng)化殘塊及碎石，主要分布于測(cè)區(qū)大部地段。②二疊系中統(tǒng)吳家坪組（P2w）：巖性主要為石灰?guī)r夾硅質(zhì)巖、鈣質(zhì)砂巖夾雜色泥巖、碳質(zhì)泥巖。在水平方向上石灰?guī)r、碳質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)砂巖呈互層狀產(chǎn)出的組合關(guān)系。因受次級(jí)構(gòu)造的影響，基巖破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化強(qiáng)烈。石灰?guī)r、鈣質(zhì)砂巖及碳質(zhì)泥巖，據(jù)其風(fēng)化狀態(tài)分為強(qiáng)風(fēng)化-中風(fēng)化，現(xiàn)分別對(duì)這幾種基巖巖性特征、風(fēng)化程度及組合關(guān)系分述如下：（1）強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)泥巖（P2w）：褐色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，含碳質(zhì)、鋁土質(zhì)、鐵錳質(zhì)，受次級(jí)構(gòu)造的影響，產(chǎn)狀凌亂，該層在場(chǎng)地內(nèi)風(fēng)化強(qiáng)烈，整體破碎，厚度變化大。巖芯極破碎，呈砂狀、碎塊狀，巖芯采取率低。（2）強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r（P2w）：灰黑色，薄至中厚層狀，含硅質(zhì)，主要分布于擬建場(chǎng)地南西側(cè)，厚度變化大。巖芯極破碎，呈砂狀、碎塊狀、土夾石狀，巖芯采取率低。（3）中風(fēng)化碳質(zhì)泥巖（P2w）：灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，含碳質(zhì)團(tuán)塊，節(jié)理裂隙發(fā)育，受構(gòu)造及產(chǎn)狀影響埋深變化大，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，屬較破碎軟巖。（4）中風(fēng)化石灰?guī)r（P2w）：灰色、深灰色，薄至中厚層狀，泥晶結(jié)構(gòu)，含硅質(zhì)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈柱狀、短柱狀，少量塊狀。
2場(chǎng)地水文地質(zhì)條件
據(jù)地表地質(zhì)調(diào)查及鉆探探查，擬建場(chǎng)地地下水類型主要地下水為上層滯水和基巖裂隙水，敘述如下：場(chǎng)地下伏基巖為中風(fēng)化泥巖、石灰?guī)r，為含水性較好的巖層，其發(fā)育的節(jié)理裂隙為地下水流動(dòng)提供了較有利的滲流條件，地下水埋藏較深，地下水徑流方向?yàn)闁|南向南西，小車河為排泄基準(zhǔn)面。
3巖土工程勘察概況
勘察之初，鉆孔按一樁一孔布設(shè)，鉆探揭穿地表覆蓋層及地下強(qiáng)風(fēng)化層進(jìn)入完整基巖9m，在場(chǎng)地平場(chǎng)和鉆探過(guò)程中，多處發(fā)現(xiàn)巖溶和裂隙，但僅靠所布鉆探，不能確定其分布延伸范圍。為迅速查明巖溶發(fā)育的分布情況，決定沿?cái)M建物主要軸線布設(shè)測(cè)線，應(yīng)用物探方法中的地震映像法和高密度電法，對(duì)鉆探發(fā)現(xiàn)的巖溶現(xiàn)象進(jìn)一步詳查。本次勘察，沿?cái)M建物主要軸線布設(shè)測(cè)線計(jì)完成高密度電法剖面3條，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，綜合分析，編制出物探異常平面分布圖，為擬建物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工方案制定提供了充分依據(jù)。
4工程物探的基本原理及有關(guān)參數(shù)
4.1高密度電法：電法勘探是研究地層電學(xué)性質(zhì)及電場(chǎng)、電磁場(chǎng)變化規(guī)律，根據(jù)研究地質(zhì)對(duì)象的電性差異，通過(guò)儀器測(cè)量電場(chǎng)情況，進(jìn)而研究電場(chǎng)的分布規(guī)律，以了解地下構(gòu)筑物或地質(zhì)體的狀況，從而達(dá)到勘探目的。本次勘察，使用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DUK-2電法儀，采用60極接收，極距2m～3m，在預(yù)定位置布置測(cè)線剖面，本次勘察，電極的排列裝置采用溫納四極裝置。
4.2本場(chǎng)區(qū)工程地球物理特征：巖土電性地球物理?xiàng)l件是指運(yùn)用物探手段解決地質(zhì)問(wèn)題的各種充要條件。地球物理勘探的前提是被探測(cè)體與周邊巖土介質(zhì)存在物性差異，常表現(xiàn)為電、磁、彈性波速等物性參數(shù)的異常。本次勘探目的主要是初步查明場(chǎng)區(qū)布設(shè)測(cè)線范圍內(nèi)隱伏的不明巖溶構(gòu)造，如隱伏斷裂、巖溶空洞或溶蝕破碎、地下暗河、充水溶洞及老舊窯形成的采空區(qū)等異常。本次高密度電法測(cè)試采用的物性參數(shù)為視電阻率值，通過(guò)對(duì)場(chǎng)區(qū)巖石和部分異常體的電性測(cè)試，結(jié)合貴陽(yáng)地區(qū)同類型場(chǎng)地電性參數(shù)綜合歸納本場(chǎng)區(qū)巖土電性特性。
5結(jié)論和建議
5.1測(cè)區(qū)內(nèi)巖體多以泥巖、砂巖、頁(yè)巖等中~軟質(zhì)類為主，局部地段，分布有石灰?guī)r等相對(duì)堅(jiān)硬的巖體。
5.2測(cè)區(qū)內(nèi)，土層厚度多在2~15m左右，其厚度變化較大，其中：在測(cè)區(qū)南部，土層厚度相對(duì)較小，多在2~10m左右，而在測(cè)線北部，土層厚度相對(duì)較大，可達(dá)15m左右；在F1斷層及附近土層厚度較大，多在20m以上。在F1斷層及附近，由于土層與巖體破碎帶的電阻率相差不大，因此，物探推土層厚度可能與實(shí)際有所偏差。
摘要：巖土工程學(xué)是土木工程的分支，是運(yùn)用工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)解決各類工程中關(guān)于巖石、土的工程技術(shù)問(wèn)題的科學(xué)?，F(xiàn)代的巖土工程研究重視地質(zhì)過(guò)程機(jī)制分析、強(qiáng)調(diào)巖土與工程相結(jié)合，定性分析與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合，傳統(tǒng)與現(xiàn)代的統(tǒng)一。在系統(tǒng)分析中，從“宏觀”到“微觀”，又從“微觀”拓展到“宏觀”進(jìn)行概化，以指導(dǎo)實(shí)踐，從而產(chǎn)生巖土工程的新思維與新方法。
關(guān)鍵詞：巖土工程；測(cè)試；分析；不確定問(wèn)題
巖土工程研究的對(duì)象是巖體和土體。巖體在其形成和存在的整個(gè)地質(zhì)歷史過(guò)程中，經(jīng)受了各種復(fù)雜的地質(zhì)作用，因而有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和地應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境。而不同地區(qū)的不同類型的巖體，由于經(jīng)歷的地質(zhì)作用過(guò)程不同，其工程性質(zhì)往往具有很大的差別。巖石出露地表后，經(jīng)過(guò)風(fēng)化作用而形成土，它們或留存在原地，或經(jīng)過(guò)風(fēng)、水及冰川的剝蝕和搬運(yùn)作用在異地沉積形成土層。在各地質(zhì)時(shí)期各地區(qū)的風(fēng)化環(huán)境、搬運(yùn)和沉積的動(dòng)力學(xué)條件均存在差異性，因此土體不僅工程性質(zhì)復(fù)雜而且其性質(zhì)的區(qū)域性和個(gè)性很強(qiáng)。
1測(cè)試技術(shù)
1.1原位測(cè)試技術(shù)
隨著巖土工程的興起，原位測(cè)試設(shè)備和技術(shù)不斷發(fā)展和更新。在土基方面，除了靜力觸探、圓錐動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等外，深基靜載、高壓旁壓、自鉆旁壓儀等在較大深度以下測(cè)定地基巖土體承載力、變形參數(shù)成為當(dāng)今原位測(cè)試的主要方向。高精度壓力傳感器和位移傳感器的引入，使測(cè)試儀器的性能有了較好的改善。由于應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)、圖形、信息采集、分析判別完全程序化、規(guī)范化，因而達(dá)到高效、準(zhǔn)確的目的。在巖基方面，巖體現(xiàn)場(chǎng)變形、抗剪、應(yīng)力測(cè)試?yán)^續(xù)廣泛應(yīng)用，并向小型化、自動(dòng)化控制方向發(fā)展，但總的來(lái)講，這方面的試驗(yàn)仍然耗資大，時(shí)間長(zhǎng)。
1.2物探測(cè)試技術(shù)
物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用十分普遍，新技術(shù)也層出不窮。主要有層析成像（CT）技術(shù)、電磁波透視、淺層地震、地質(zhì)雷達(dá)、聲納剖面、瞬變電磁法等。應(yīng)當(dāng)指出，層析成像（CT）技術(shù)近年來(lái)發(fā)展很快，CT技術(shù)包括地震波層析成像和電磁波、聲波層析成像兩種，這種方法具有很高的分辨率。
1.3巖體結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)
巖體是一種不連續(xù)介質(zhì)，巖體發(fā)育的各種不同成因的結(jié)構(gòu)面分布極為復(fù)雜。人們?cè)诠こ态F(xiàn)場(chǎng)選擇有代表性地段，實(shí)地量測(cè)各類結(jié)構(gòu)面（斷層、裂隙、層面）的幾何參數(shù)（走向、傾斜、傾角、隙寬、間距等），然后輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)模擬?？蓱?yīng)用蒙特卡洛方法按已知的概率密度函數(shù)抽樣，從而得出與實(shí)際分布函數(shù)相似的人工隨機(jī)變量，據(jù)此進(jìn)行特征計(jì)算和分布類型檢驗(yàn)。所有結(jié)構(gòu)面結(jié)合起來(lái)即構(gòu)成了巖體結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)圖像，全部過(guò)程由計(jì)算機(jī)完成。
由于結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)反映了巖體的介質(zhì)特性，所以這一技術(shù)有廣泛的用途?？梢灾苯佑?jì)算結(jié)構(gòu)面連通率、巖石質(zhì)量RQD值、損傷張量、分形維數(shù)和滲透張量等，以用于邊坡和壩基的穩(wěn)定分析。近年來(lái)又發(fā)展了隨機(jī)不連續(xù)面三維網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)模擬新技術(shù)，以求取不連續(xù)面三維空間基本參數(shù)。
2分析方法
2.1數(shù)值分析
在巖土力學(xué)的數(shù)值分析中，有限元法、邊界元法仍然是主要方法，但已向隨機(jī)有限元、模糊有限元方向發(fā)展。近年來(lái)又出現(xiàn)了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于巖石力學(xué)，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是80年代后期迅速發(fā)展起來(lái)的人工智能的一個(gè)分支。它是在現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)研究的基礎(chǔ)上提出來(lái)的反映人類腦動(dòng)能的一種模型。它由樹突、軸突和突觸組成。如已知若干組輸入數(shù)據(jù)，亦已知其最終輸出結(jié)果，利用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)調(diào)整各單元之間的權(quán)值，使之能最佳適應(yīng)已知諸例的結(jié)論。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)用于預(yù)測(cè)巖石力學(xué)特性的最大優(yōu)點(diǎn)是，可以把有關(guān)地質(zhì)因素，即便是描述性因素也可以做為變量輸入，但其輸出結(jié)果離散性較小，其用法與回歸分析和經(jīng)驗(yàn)公式類似，但程序不同。
以極限平衡法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析有新的進(jìn)展，主要是把滑動(dòng)的二維問(wèn)題變?yōu)槿S問(wèn)題，考慮每一條塊的測(cè)向壓力、地下水動(dòng)、靜壓力及地震力的作用。另外，也有人從整體邊坡破壞機(jī)理入手，直接求出邊坡安全系數(shù)，省去了試求或優(yōu)化滑動(dòng)面的過(guò)程，較好地解決了復(fù)雜邊坡的穩(wěn)定分析問(wèn)題。
2.2本構(gòu)模型研究
在經(jīng)典土力學(xué)中沉降計(jì)算將土體視為彈性體，采用布西奈斯克公式求解附加應(yīng)力，而穩(wěn)定分析則將土體視為剛塑性體，采用極限平衡法分析。但實(shí)際工程土的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系是很復(fù)雜的，具有非線性、彈性、塑性、粘性、剪脹性、各向異性等等，同時(shí)，應(yīng)力路徑、強(qiáng)度發(fā)揮度、以及巖土的狀態(tài)、組成、結(jié)構(gòu)、溫度等均對(duì)其有影響。
開(kāi)展巖土的本構(gòu)模型研究可以從兩個(gè)方向努力：一是努力建立用于解決實(shí)際工程問(wèn)題的實(shí)用模型；一是為了建立能進(jìn)一步反映某些巖土體應(yīng)力應(yīng)變特性的理論模型。理論模型包括各類彈性模型、彈塑性模型、粘彈性模型、粘彈塑性模型、內(nèi)時(shí)模型和損傷模型，以及結(jié)構(gòu)性模型等。它們應(yīng)能較好反映巖土的某種或幾種變形特性，是建立工程實(shí)用模型的基礎(chǔ)。工程實(shí)用模型應(yīng)是為某地區(qū)巖土、某類巖土工程問(wèn)題建立的本構(gòu)模型，它應(yīng)能反映這種情況下巖土體的主要性狀。用它進(jìn)行工程計(jì)算分析，可以獲得工程建設(shè)所需精度的滿意的分析結(jié)果。
在以往本構(gòu)模型研究中不少學(xué)者只重視本構(gòu)方程的建立，而不重視模型參數(shù)測(cè)定和選用研究，也不重視本構(gòu)模型的驗(yàn)證工作。在以后的研究別要重視模型參數(shù)測(cè)定和選用，重視本構(gòu)模型驗(yàn)證以及推廣應(yīng)用研究。只有這樣，才能更好為工程建設(shè)服務(wù)。
2.3巖土工程的不確定性問(wèn)題
巖土體是一種變異性很大的工程材料或工程介質(zhì)。因此，很難用確定的量來(lái)描述巖土體的各種性質(zhì)。巖土工程中的不確定性主要來(lái)自下列3個(gè)方面：（1）巖土體本身固有的不均勻性——巖體從建造到改造的過(guò)程中，由于物質(zhì)分異、構(gòu)造作用、斷層裂隙的生成所引起；（2）勘察取樣和參數(shù)估計(jì)的隨機(jī)性——邊界條件不準(zhǔn)、測(cè)試技術(shù)誤差及取樣數(shù)量不足所引起；（3）模型誤差導(dǎo)致的不確定性——物理力學(xué)模型和計(jì)算方法的不準(zhǔn)確或多解性所引起。
巖土工程的不確定性導(dǎo)致了當(dāng)前巖土體測(cè)試技術(shù)的精密性、確定性和巖土體性狀宏觀判斷的模糊性、隨機(jī)性之間產(chǎn)生極大的矛盾，使人們對(duì)傳統(tǒng)的定值法設(shè)計(jì)得出的安全系數(shù)能否表達(dá)工程的真實(shí)安全度產(chǎn)生了凝問(wèn)，這就是目前巖土分析與評(píng)價(jià)難以滿足工程要求的主要原因。
當(dāng)前，應(yīng)用于巖土體不確定性分析的理論主要有概率論、模糊論、灰色系統(tǒng)理論及分?jǐn)?shù)維理論（分形幾何）等。
概率理論是處理巖土體不確性問(wèn)題的一個(gè)有效工具，它可以指導(dǎo)隨機(jī)參數(shù)的取樣和試驗(yàn)設(shè)計(jì)，建立巖體工程概率模型和計(jì)算破壞概率，可以評(píng)價(jià)工程的可靠性和風(fēng)險(xiǎn)度，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和決策。
模糊理論在巖土工程中的應(yīng)用已較普遍，它用隸屬函數(shù)代替確定論中非此即彼的特征函數(shù)來(lái)描述那些邊界不清的過(guò)渡性問(wèn)題。模糊模式識(shí)別和綜合評(píng)判理論對(duì)那些受多因素影響的問(wèn)題，如巖體環(huán)境評(píng)價(jià)、巖體分類、強(qiáng)度預(yù)報(bào)等顯示出廣闊的應(yīng)用前景。
灰色系統(tǒng)理論研究事物的“灰度”、“灰數(shù)”、“灰關(guān)系”等特征，在社會(huì)科學(xué)和自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在巖土工程中，可應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論進(jìn)行巖體分類，采用灰色建模進(jìn)行滑坡發(fā)生時(shí)間的預(yù)報(bào)和地下水位預(yù)報(bào)；利用灰關(guān)聯(lián)度分析原理確定影響巖土工程穩(wěn)定性的主次關(guān)系等。
1．1不規(guī)范的招投標(biāo)管理目前，我國(guó)巖土工程的招投標(biāo)仍然存在甲方評(píng)標(biāo)辦法的導(dǎo)向致使無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，招標(biāo)過(guò)程中弄虛作假，壓價(jià)超過(guò)了工程結(jié)構(gòu)的成本價(jià)，承發(fā)包的價(jià)格不合理，比概算降低多、有嚴(yán)重的地區(qū)和行業(yè)保護(hù)主義等不良現(xiàn)象，這些不良現(xiàn)象導(dǎo)致了施工企業(yè)在施工項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中偷工減料，對(duì)日后整體工程質(zhì)量造成了惡劣的影響。
1．2不高的巖土工程施工質(zhì)量如今，巖土工程重特大安全事故頻發(fā)，主要是由于施工企業(yè)偷工減料，砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)不合理，磚砌體縱橫墻不同步砌筑，鋼筋成型綁扎不正確，鋼筋漏放或鋼筋長(zhǎng)度不夠等一系列問(wèn)題所造成的，巖土工程工程的施工質(zhì)量已成為全社會(huì)各方普遍關(guān)注的焦點(diǎn)，這不僅影響到建筑物的正常使用，更加關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。
1．3不規(guī)范的合同管理目前，由于我國(guó)巖土工程施工企業(yè)存在企業(yè)缺少合同的規(guī)范管理，企業(yè)的合同管理人員法律意識(shí)淡薄這一嚴(yán)重的問(wèn)題，再加之企業(yè)在利益的驅(qū)使下經(jīng)常會(huì)接受一些制定的合同條件中存在“不平等條款”的合約，有時(shí)甚至在施工過(guò)程中，為了施工方便，臨時(shí)需要隨意修改合同條款，這就嚴(yán)重影響工程建設(shè)的市場(chǎng)秩序，增加了企業(yè)的法律風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于我國(guó)本來(lái)就不成熟的建筑市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是雪上加霜。
1．4設(shè)計(jì)質(zhì)量與責(zé)任聯(lián)系不緊密ISO900質(zhì)量體系管理中明確要求施工單位在巖土工程施工過(guò)程中，不管設(shè)計(jì)如何按要求變更，都不能調(diào)整III類設(shè)計(jì)變更。因?yàn)樵O(shè)計(jì)中存在的主地方要求增加的項(xiàng)目，地質(zhì)鉆勘不準(zhǔn)等主要的問(wèn)題，是施工單位不可能通過(guò)經(jīng)營(yíng)管理來(lái)控制的引起的設(shè)計(jì)變更和增加，即使是施工單位事前將預(yù)測(cè)列入包干，如果施工單位一意孤行，則有可能導(dǎo)致在施工過(guò)程中出現(xiàn)拆東墻補(bǔ)西墻的情況，進(jìn)而導(dǎo)致在以后的施工中的出現(xiàn)偷工減料的現(xiàn)象，為施工工程的質(zhì)量埋下了隱患。
1．5面窄，素質(zhì)較低的工程監(jiān)理目前我國(guó)的工程監(jiān)理現(xiàn)狀主要注重施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量監(jiān)理和驗(yàn)工計(jì)價(jià)的數(shù)量核準(zhǔn)、簽認(rèn)工作，并沒(méi)有從項(xiàng)目可研、設(shè)計(jì)、施工、交付的全過(guò)程多方位的對(duì)巖土工程施工進(jìn)行監(jiān)理，工程監(jiān)理工作僅限于施工階段，工程監(jiān)理的范圍狹隘，并沒(méi)有貫穿于整個(gè)巖土工程施工建設(shè)的始終，不能根據(jù)其發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出可行性的建議，施工單位隨意壓價(jià)，工程監(jiān)理市場(chǎng)不規(guī)范，工程監(jiān)理為了能夠得到項(xiàng)目而勉強(qiáng)接受，工程監(jiān)理的積極性得不到充分的發(fā)揮。再加上有的監(jiān)理公司的為了應(yīng)付，東拼西湊找來(lái)個(gè)對(duì)規(guī)范、規(guī)則知之甚少，有“證”而沒(méi)有能力且無(wú)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)理工程師來(lái)濫竽充數(shù)，承包商也往往將工程監(jiān)理當(dāng)作質(zhì)檢員，工程監(jiān)理在控制工程質(zhì)量中的作用得不到發(fā)揮，這樣不僅造成了工程質(zhì)量因監(jiān)理不嚴(yán)而出問(wèn)題，監(jiān)理工作不能發(fā)揮作用，還使監(jiān)理市場(chǎng)十分混亂，監(jiān)理事業(yè)能不到良好的發(fā)展，從而工程不能保證順利的進(jìn)行。
2施工管理的法制化、科學(xué)化的施工管理
2．1建立健全項(xiàng)目承包經(jīng)濟(jì)責(zé)任制，加強(qiáng)對(duì)工程報(bào)建和施工許可的管理企業(yè)必須建立和完善以工程項(xiàng)目管理為基點(diǎn)的承包管理機(jī)制，這樣才能保證通過(guò)工程承包、目標(biāo)分解到工程項(xiàng)目來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)自身要確保各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的完成，履行施工企業(yè)與業(yè)主簽訂的工程合同條款中所規(guī)定的一些內(nèi)容。企業(yè)可以根據(jù)工程項(xiàng)目特點(diǎn)，以項(xiàng)目經(jīng)理為項(xiàng)目承包的主體，以多項(xiàng)管理復(fù)合指標(biāo)作為考核指標(biāo)，簽訂以確保工程質(zhì)量為中心，對(duì)承包工程的安全、質(zhì)量、成本、工期、及職工教育負(fù)責(zé)，即對(duì)工程項(xiàng)目的管理負(fù)全部責(zé)任為考核內(nèi)容的項(xiàng)目承包經(jīng)濟(jì)責(zé)任制。施工企業(yè)應(yīng)該在招投標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)中取得成功之后，以安全、成本、質(zhì)量、工期、職工教育的綜合指標(biāo)對(duì)項(xiàng)目經(jīng)理進(jìn)行考核，做到“考核嚴(yán)格、指標(biāo)清楚、責(zé)任明確、利益掛鉤”，明確項(xiàng)目的安全目標(biāo)、質(zhì)量指標(biāo)、工期指標(biāo)，同時(shí)，按企業(yè)內(nèi)部模擬市場(chǎng)價(jià)格綜合計(jì)算出工程項(xiàng)目的目標(biāo)成本，實(shí)施標(biāo)價(jià)分離。
2．2建立適應(yīng)項(xiàng)目管理的運(yùn)行機(jī)制在巖土工程施工的項(xiàng)目管理中堅(jiān)持堅(jiān)持項(xiàng)目管理層和作業(yè)層分離，是企業(yè)推行項(xiàng)目管理逐步形成內(nèi)部勞動(dòng)力有序流動(dòng)的必要條件，這樣才能使項(xiàng)目管理班子相對(duì)穩(wěn)定，施工隊(duì)伍按需進(jìn)出，同時(shí)還需正確處理項(xiàng)目經(jīng)理部、經(jīng)營(yíng)決策層和施工作業(yè)層的關(guān)系，項(xiàng)目經(jīng)理部要抓好項(xiàng)目的具體實(shí)施，服從企業(yè)層的管理和監(jiān)督;企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理層要對(duì)項(xiàng)目管理實(shí)行全過(guò)程的調(diào)控和監(jiān)督，強(qiáng)化服務(wù)意識(shí);作業(yè)層為了形成機(jī)制靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、有競(jìng)爭(zhēng)能力的新的企業(yè)組織形態(tài)，應(yīng)該提高自身專業(yè)技術(shù)水平和管理能力。在正確處理好目經(jīng)理部、經(jīng)營(yíng)決策層和施工作業(yè)層的關(guān)系后，企業(yè)為了防止出現(xiàn)管得太死不利于項(xiàng)目經(jīng)理部主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，管得太松造成項(xiàng)目經(jīng)理部權(quán)力過(guò)大的情況出現(xiàn)，另外，應(yīng)該綜合考慮項(xiàng)目經(jīng)理的素質(zhì)、企業(yè)對(duì)項(xiàng)目控制能力等因素來(lái)決定授權(quán)范圍和內(nèi)容。
3結(jié)語(yǔ)
