淺談工程地質與巖土工程

  １ 工程地質

 

  這里所指的“工程地質體”就是指工程所及的巖土體和所在或鄰接的地質環境，必須同時研究在自然和人為因素作用下、在地質歷史時期和工程建設時期對巖土體性狀的影響。這一“巖土體加地質環境構成工程地質主體”的學術觀點，不僅在國內外工程地質界的相關研究和論著中得到不同深度和廣度的闡述和解釋，而且為工程實踐所證實。“工程地質問題”是指工程地質條件與工程建筑之間存在的矛盾。不同類型、不同結構、不同規模的工程建筑物，由于工作方式和對地質體的負荷不同，工程地質問題是復雜多樣的。工程地質工作是通過工程勘察來實現的，具體就是查明工程地質條件，解決（論證）工程地質問題，選擇場地，預測工程興建后對地質環境的影響，提出防護措施和建筑物設計、施工的建議。

 

  ２  巖土工程

 

  巖土工程是土木工程中涉及巖石和土的利用、處理或改良的科學技術。巖土工程的理論基礎主要是工程地質學、巖石力學和土力學；研究內容涉及巖土體作為工程的承載體、作為工程荷載、作為工程材料、作為傳導介質或環境介質等諸多方面；包括巖土工程的勘察、設計、施工、檢測和監測等等。由此可見，工程地質是地質學的一個分支，其本質是一門應用科學；巖土工程是土木工程的一個分支，其本質是一種工程技術。從事工程地質工作的是地質專家（地質師），側重于地質現象、地質成因和演化、地質規律、地質與工程相互作用的研究；從事巖土工程的是工程師，關心的是如何根據工程目標和地質條件，建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分，解決工程建設中的巖土技術問題。因此，無論學科領域、工作內容、關心的問題，工程地質與巖土工程的區別都是明顯的。近年來，許多工程地質人員向巖土工程轉移，結構出身的巖土工程師注意學習地質知識，這是很好的現象，但這種現象不能說明工程地質和巖土工程將“合二而一”。

 

  ３ 巖土工程與工程地質的關系

 

  關于巖土工程與工程地質之間關系的論述，國內各家已有諸多見解，大致歸納起來有以下四種。

 

  （１）巖土工程是工程地質的分支。

 

  （２）巖土工程是巖土力學在巖體工程和土體工程上的應用。

 

  （３）巖土工程是把巖土體既作為建筑材料也作為地基、介質或環境的結構工程，更確切地說是基礎工 程（下部結構）和地下結構工程。

 

  （４）即前述 我國國頒標準《巖土工程勘察規范》對巖土工程的定義。不難看出，前三種見解分別出自工程地質專業人員、巖土力學專業人員和結構工程專業人員。盡管上述見解不無道理，但非全面，而且給人一種“專業偏見”的感覺，因為這樣定義巖土工程并不完全符合迄今為止國內外眾多巖土工程實例的客觀反映。后一見解明顯不同的是強調了工程地質、巖土力學、結構工程之間的關系是既有區別又相互緊密結合的關系，而不是從屬的關系：明確指出巖土工程的學科范疇是包括多種學科、技術和方法的土木建筑工程，即巖土工程是多種技術和方法相結合的綜合技術方法，巖土工程學科是多學科相互滲透且結合的邊緣學科，它不可能由某單一學科主宰。在前述《巖土工程勘察規范》定義的基礎上，試給出巖土工程的補充解釋如下：巖土工程是為某項專門目的工程服務所做的工程地質勘察、基礎和地下結構的方案選擇與設計、基礎和地下結構施工三位一體的工程。專門目的的工程是指與國民經濟建設有關的建筑工程（狹義上指工業與民用建筑工程和市政工程）、水電工程、鐵道工程和礦山工程等。基礎是指上述專門工程涉及的下部結構，即建筑基礎、大壩基礎、道橋基礎等。工程地質學是巖±工程學的地質理論基礎，與巖土力學和結構學（鋼筋混凝土結構及砌體結構、鋼結構等）既相區別又緊密結合。因此，巖土工程學是上述三門學科的邊緣學科，不能籠統地稱為工程地質學分支。

 

  ４ 工程地質與巖土工程的發展

 

  關于工程地質與巖土工程今后發展的方向和重點，已有不少專家通過不同方式發表了意見，本文不擬具體涉及。從大方向觀察，筆者認為，工程地質與巖土工程這兩個專業，既不會逐漸歸一，也不會逐漸分離，而是像兩條纏繞在一起的鏈子，在互相結合，互相滲透，互相依存中發展。

 

  ４．１地學與力學的結合

 

  地質學和力學是巖土工程的兩大支柱。地質學有一套獨特的研究方法，通過調查，獲取大量數據，進行對比綜合，去粗取精，去偽存真，由此及彼，由表及里，找出科學規律。這是一種歸納推理的思維方式，側重于成因演化，宏觀把握和綜合判斷。巖土工程是以力學為基礎發展起來的，力學以基本理論為出發點，結合具體條件，構建模型求解。這是一種演譯推理的思維方式，側重于設定條件下的定量計算。但是，工程地質學家如果不掌握力學，則對 工程地質問題難以做出定量而深入的評價，難以對工程處理發表中肯的意見；巖土工程師如果不懂得地質，則難以理解地質與工程之間的相互作用，也難以對癥下藥，提出合理的處置方案。這兩種思維方式有很好的互補性，應互相滲透，互相嫁接，必能在學科發展和解決復雜巖土工程問題中發揮巨大作用。

 

  ４．２抓住機遇，努力創新 半個世紀來，無論工程地質還是巖土工程，我國取得的巨大成就和科技創新是有目共睹的。現在的中國，一方面是工業化尚待繼續完成，城市化和新鄉村的建設正在加速進行；另一方面，保護環境，使社會經濟協調和可持續發展的任務已經擺在我們的面前。２１世紀對中國，將是水利、水電、道路、橋隧、高層建筑和地下工程并駕齊驅的世紀，工業化、城市化、鄉村現代化、保護和改善環境等并舉的世紀。我國地質條件異常復雜，環境特別脆弱，對工程地質和巖土工程帶來了許多世界級的難題，也為創新提供了空間和機遇。例如深長隧道穿越活動斷裂，異常高地溫、高地應力、高壓涌水、深切河谷的高邊坡和高填方、大型山體滑坡、大型泥石流、跨流域調水的生態保護，軟土地基上建造摩天大樓，松軟土中開發地下空間，密集的城市群中進行垃圾衛生填埋等等。希望工程地質專家和巖土工程師抓住機遇，在完成工程任務的同時，發揚創新精神，提出更先進的科學理論和實用技術。要結合重大工程問題創新，結合中國特點創新，更要在原創性和概念創新方面狠下功夫。只有原始創新，從概念上突破，才能領導國際潮流，將我國工程地質和巖土工程的科技水平推向新的高度，走在世界前列。

 

  ４．３關于專業人才的培養 過去設置工程地質專業，培養了大批工程地質人才，是學習蘇聯和計劃經濟的結果。現在高校本科撤消了工程地質專業，大批工程地質人員轉向巖土工程，是向市場經濟轉軌和工程建設的需要。但絕不是巖土工程可以替代工程地質，不再需要工程地質人才了。今后的巖土工程師主要來自土木系，他們雖然學過工程地質，但深度是有限的。投入工作后，側重點和注意力主要放在工程問題的處理上，很難下功夫修補地質學功底，遇到復雜地質問題還得請教地質學家。中國的地質條件如此復雜，工程建設規模如此巨大，沒有高素質的工程地質專門人才難以設想。因此，高校應將工程地質和巖土工程作為重要二級學科，培養相應的碩士和博士，作為技術骨干，不斷充實到建設隊伍中去。