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岩土研究院

浅谈关于岩土工程概念问题

407 2021-02-03 08:52:27

学习了和平先生的《岩土工程概念问题暨案例分析》以后,我的感想颇多,因为这个问题正是我长期关注的问题,借此谈谈我个人对岩土工程概念问题的一些认识和意见,供作大家参考。因为岩土工程的概念问题并非学术之争,而是关系到岩土工程前途命运的重大问题,也是广大岩土工作者所严重关注和迷惑的方向性问题,我们应该摈弃门户之见,通过客观的、合乎自然科学规律的实践和研究,尽快地找到一条正确的出路。我认为也是摆在岩土工作者面前的亟待解决的重大课题。希望通过大家的齐心努力,早日获得解决。这也是我毕生的愿望。 


岩土工程由于历史原因,直至今日其科学性还处于朦胧状态,没有建立起正确、科学的基本理论和工作方法。岩土工程一直沿用的土力学、岩体力学等基本理论我认为存在着许多的概念性错误,例如不问岩土体的来源(成因)、只从力学观点去看待和处理岩土工程问题等等。通过大量的工程实践我发现,由于岩土工程基本理论的方向性错误,由此而形成的岩土工程试验、测试方法也同样存在着不能完全客观、正确地反映和查明岩土体本质特征的问题,导致岩土工程没有一套科学的、正确的、系统的、完善的理论基础和工作方法。由于岩土工程关系到人身财产的重大问题,在此情况下,不得不在岩土工程中强调“经验”的重要作用,在工程实践中强调和依赖所谓的“安全度”去提高工程的安全保障。其结果是造成数量惊人的浪费,我不知道有没有人对这些浪费的数字进行过统计,如果有,那一定是大得吓人。 


另一方面正如何平先生所指出的,由于岩土体特性的 “复杂性、不确定性、不连续性、各向异性、不均匀性、动态性和时效性”;岩土工程“条件的不确知性、参数的不确定性和信息的不完善性”,使岩土工作处于一种严重的不确定状态,使岩土工作者无所适从,只能“跟着感觉走”。这就造成对同一个工程问题,专家学者们会给出不同的数学模型,不同的岩土工作者会得出不同的结论和处理方案。


和平先生的《岩土工程概念问题暨案例分析》基本反映了岩土工程的这一现状,于是我们的岩土工程专家学者现在也不得不提出了“不求计算精确,只求判断正确”的权宜之计,然而这个概念也并未给我们的岩土工作者指出一条明确的方向和道路,更重要的是我们如何去衡量我们的判断正确与否?依据什么去衡量我们的判断正确与否?这种理念留给我们的仍然还是彷徨和无所适从。这也是我为什么要一再告诫同行们不要费尽心思去钻研该采用什么数学模型,某个数学模型的来源,某个参数的取值等等的原因。虽然从应用的角度去看,这也是我们不得不面对的现实问题,但是我们更应该清楚这些问题的本质,用最妥善的方法去加以解决。如果按照“不求计算精确,只求判断正确”这个概念去做,就只能靠每个“艺术家”个人的“天分”和“演技”了,这仍然是一种无奈,也是我们目前不得不面对的实际问题,但这毕竟不是解决岩土工程问题的根本办法,只能治标,不能治本。


在和平先生的讲义中引用了“近代岩土工程创始人太沙基(K.Terzaghi):“ 岩土工程与其说是一门科学,不如说是一门艺术”这段话。这说明岩土工程的老祖宗—太沙基也同样感到了岩土工程的无奈。 


我不赞成把岩土工程视为一种艺术的观点,因为艺术是一种行为,艺术没有一套严格的理论基础和十分具体的技术方法可以依据,完全是由艺术工作者自己去“跟着感觉走”。岩土工程则实实在在的是一门科学,我们面对的是自然界依据自然规律所形成的岩土体,他们的本质和工程性能的形成是有据可查的,只要我们能够正确的去查明他们的成因,建立起能够正确反映岩土工程性能的试验测试方法,找到能够正确查明岩土工程性能的技术工作方法,应该也完全可以建立起一套正确的、全新的岩土工程科学理论和工作方法 。 


那么,如何去建立正确的岩土工程科学理论和技术方法呢,我个人认为:首先我们要客观、科学地去认识岩土体,深入研究各种岩土体的本质和工程性能,总结出它们的客观规律,在此基础上建立起正确反映岩土工程性能的基本理论、试验、测试方法和技术工作方法。


我觉得近年以来我们的大师和学者们也越来越明显的感觉到了岩土工程存在的问题和尴尬现状,也在积极思考思考如何走出岩土工程现状的困境。高大钊先生近年就提出了岩土工程是“地质+土木工程”的观点。何平先生在他的讲义中有这么一段话“简言之:岩土工程是解决与地质有关的工程问题,落脚点在工程,即基础、边坡等于岩土相关的工程处理”。问题的关键就在于应该用地质的观点和方法去认识和研究岩土工程问题,我在工程实践中就是这样做的,并且感觉到收获颇多 。


我个人认为岩土工程之所以走入今天的困境,其根本原因就在于没有从地质学的观点去看待岩土工程问题。从科学的角度讲,自然界的岩土体都属于地质体,它们都有自己不同的形成条件(沉积物和沉积环境—沉积相)和形成过程(成岩作用、成土作用),形成了成因十分复杂的,性能各异的,目前我们所面对的各种不同的岩土体。 


由于没有以正确的观点去研究和认识岩土体,所以才出现了现在岩土工程的种种疑惑和错误。例如,在我们现有的土体分类规范中,把土体分为:碎石土、沙土、粘土、粉质粘土和粉土几大类,其实这个分类是极其粗略和不完整的,例如我在工程实践中就发现,不同成因的红粘土会具有完全不同的工程性能,如果我们错误地认为同一种类型的土体都将具有相同或者相近的工程性能,那你就大错而特错,弄不好就会让你犯严重的工程错误,我在工程实践中就有这样的经验。 


我一直以来都大声疾呼岩土工作者要用沉积相和成岩作用、成土作用的观点去对待岩土工程问题。举一个我经常使用,也许不是太恰当的例子来加以说明。


例如我们要去研究一个人,以我们现在(岩土工程工作者)的工作方法,是去和那个人(工程场地)一起住一段时间(场地勘察),观察他的各方面的情况,对他做一些简单的健康检查,(对于岩土工作来说,就是对现场的岩土体进行观察、钻探、室内试验和现场测试),我们就得出了对这个人的认识结论(岩土工程勘察报告)。这种方法不但十分粗燥,而且十分片面,我们由此得出的结论必然存在许多问题和错误。如果我们用沉积相、成岩作用、成土作用的观点去研究岩土工程问题,就等于我们从一个人的父母条件、他在母亲怀孕时的条件(沉积相)和他从出生开始一直到现在为止的各种情况(全生经历),例如地区条件、家庭条件、学习状况、健康状况、工作经历等等都进行全面研究(成岩作用、成土作用),那么我们对于这个人的认识显然就完全不同,而且全面、真实。 


要做到这一点也绝非易事,还有很长的路要走,但是我们应该尽早启程,首先选定正确的方向,大家一起努力前行,所以最后我要再次大声呼吁岩土工作者,要学习和运用沉积相、成岩作用、成土作用的观点去研究和分析岩土工程问题,在此基础上建立起立足于地质科学之上的岩土工程基本理论和工作方法,而不要沉溺于现有的岩土工程理论和工作方法。


我认为传统岩土工程还存在一个严重的缺陷,那就是不重视交叉学科和边沿学科的学习引进。岩土工程的知识点除了主要是岩石学、土质学问题而外,还牵涉到构造地质学、土壤学、构造地质学、地貌学、岩溶地质学、地史学、地层学、古生物学、钻掘工程学、工程力学、材料力学等等诸多学科,可惜极少有人明白这些交叉学科和边沿学科在岩土工程中的重要作用。 


请不要误会我是在全面否定岩土工程理论和技术方法,经过几十年的工程实践,我们已经积累了大量有用的岩土工程经验,也不断有有识之士在努力的探索和研究岩土工程问题,并且取得了许多可喜的、全新的科学成果,需要我们去总结和提炼,作为建立新的岩土工程理论和工作方法的重要依据。但是,我们首先更应该看到岩土工程目前存在的严重问题,明确方向,起步前行。 


如何做好岩土工程,我个人的体会是:足够的相关知识+认真的工作态度+严密、正确的逻辑思维+善于思考和创新。


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