土力學與岩土工程師學習心得

2021-09-07 03:58:29 字數 3275 閱讀 9996

這次參加2023年貴州省註冊岩土工程師繼續教育學習,由高大釗先生根據他的新著《土力學與岩土工程師》所作的講學,使我對高大釗先生、岩土工程以及土力學有了更深的認識。

高大釗先生近年在網上十分活躍,針對網友們的提問,選取岩土工程中的典型問題和主要問題作了詳盡的解答,並整理彙編成此書。高大釗先生是國內知名的土力學學者,他的觀點具有代表性和權威性。他的講學內容涉及了我國岩土工程現狀的方方面面,從我國的岩土工程體制到勘察設計體制;我國的技術標準體系到岩土工程人才培養;從土力學的基本理論到工程實踐都作了精彩的講述,無疑也代表了我國岩土工程從政策、理論基礎到工程運用的現狀,很值得研究和討論。

由於高大釗先生講學所涉及的內容太多,含義深刻,我的學後感想和認識也頗多,不可能一一述及,只能擇其主要簡述之,如有不當,歡迎批評指正,更歡迎就所涉及的問題進行討論。

一、令我感到特別高興的是,高大釗先生對岩土工程所做的新定義:岩土工程=地質+土木工程。地質學在岩土工程中的地位,終於得到了承認和肯定。

據我所知,這一定義是前所未有的、實事求是的。此前在業界中常常把岩土工程等同與土木工程,岩土工程=土力學+岩體力學。甚至有人在論壇上公開提出,岩土工程就是土木工程,土木是主要的,岩土則是次要的,附屬的。

這一觀點在我國一直盛行至今,嚴重阻礙了我國岩土工程學科從理論到實踐的健康發展。但是,按照傳統的岩土工程觀點,許多岩土工程問題從理論到實踐都找不到正確的答案和最佳解決方案。以致從上個世紀90年代開始,就不斷有學者對此提出質疑。

致使人們不得不去思考:這是為什麼?問題究竟出在**?

於是開始引導我們進入了岩土工程的新旅程,許多國內有名的專家學者也早就開始進行新的思考。例如,早在2023年12月黃文熙先生在為《岩土工程學報》寫的創刊詞「為積極開展岩土工程學的研究而努力」中就提出「出版岩土工程學報的目的,就是為了充分發揚學術民主,開展學術交流,促進岩土工程這門科學技術的發展,從而使我國盡快改變目前的落後面貌,趕上國際先進水平」。

高先生是一位智者,也是一位唯物主義者。他並不因為自己是研究土力學的學者,而偏頗、袒護、忽視土力學的弱點和存在問題,而是以科學的態度去對待和認識問題。他在《土力學與岩土工程師》一書中,專門談到了「土力學的信心危機」,同時還寫道「土力學是一門特殊材料的力學,是用力學的方法來研究土的力學行為的科學,由於土是特殊的材料,它的性質不僅與其成因、成分有關,而且與土的應力歷史有關,而這些因素都與地質條件有著密切的關係。

」高先生對岩土工程的新定義告訴我們,岩土工程是以地質學為基礎去解決巖土木程問題。或者說:用地質學的觀點去認識和解決土木工程中遇到的的地質問題。

可見,高先生對岩土工程的新認識是正確的、實事求是的,與我提倡的用沉積相、成岩作用和成土作用技術方法,結合土力學的一些成果,去研究和解決岩土工程問題的觀點並不矛盾。我們的觀點是具有互補性的。

高先生接著又說「因此,土力學並不是一門純力學,不能單靠計算解決問題。」但我們有不少的同行卻沉迷於計算,整天忙於去尋求一些計算問題的答案,而忽視地質這個基礎,甚至還有一些同仁走入了喜好用數值計算去尋求成功的歧途。

我認為問題的的根本關鍵就是,土力學必須根植於地質學的基礎之上,否則「皮之不存毛將安附焉」。

二、在前一次註冊岩土工程師繼續教育學習課本《岩土工程設計安全度》一書中就明確地指出:「岩土工程還是一門不嚴密、不完善、不夠成熟的科學技術。」並且提出了傳統岩土工程學所面對的重要問題:

「1、岩土結構的不確定性:以岩體為例。自然界的岩石,不僅強度和模量多種多樣,差別懸殊,而且還有各種各樣的裂隙存在。

2、岩土引數的不確定性:不僅指標的變異性大,而且即使是同一種土,同一種岩石,其效能指標也隨位置的不同而變化。

3、孔隙水和孔隙水壓力的多變性:無論岩石中的裂隙岩溶水還是土中的孔隙水,其水位或壓力水頭都是變化的要摸清其規律有時是非常困難的。

4、地質作用和地質演化的複雜性:地質歷史可以不予考慮,正在和可能形成的與工程有關的地質作用還是必須面對。實際工程問題一般還是根據觀察、測試、地質演化規律作出判斷,工程師的經驗起著決定性的作用。

5、計算模式的不確定性:學術界雖然提出了理論上比較完善的計算方法,但由於其計算引數難以準確測試和工程經驗不足,反而不如簡易計算方法加經驗修正方便、更切合實際。」

最後總結了目前處理岩土工程問題的方法是:

「6、理論導向和經驗判斷:劉建航院士提出的「理論導向,經驗判斷,實測定量」十二個字,切中要害,生動地反映了岩土工程設計的特點,也是岩土工程設計經驗簡潔而準確的概括,值得提倡。」

我個人認為,在目前的岩土工程學中產生的上述問題的根源就在於:沒有以地質學為基礎去解決土工工程問題。沒有用地質學的觀點去認識和解決土木工程中遇到的的地質問題。

地質學的形成時期是公元1750~公元2023年。早於土力學近200年,其成熟度顯然高於土力學很多。還有乙個事實應該引起我們注意,那就是在土力學中赫赫有名的大師們,他們建立了許多土力學公式,但是他們中間有哪乙個是學地質學或懂地質學的?

好像沒有,有的甚至還不是搞土木建築專業的。離開了地質學這個基礎,所創立的公式,其實用性自然就可想而知了。我想也許這就是土力學存在問題的基本所在。

我們再從有關詞典和術語標準對地質學、土力學、岩體力學的定義

地質學:一門研究地球的科學。主要研究地殼的組成物質、各種地質作用以及地球的形成和發展的歷史及其在國民經濟建設中的應用等。

土力學:研究土的物理、化學和力學性質及土體在荷載、水、溫度等外界因素作用下工程性狀的應用科學。

岩體力學:研究岩石的物理性質和岩體在環境及荷載的作用下的力學性狀的應用科學。

從上不難看出,地質學的研究著眼於地殼物質的「形成和發展的歷史及其在國民經濟建設中的應用等。」而土力學和岩體力學則著眼於岩石與土的性質和工程性狀,而不問其**。乙個從其發生和發展的全過程去研究它的應用;乙個則只看他的現狀,而不去探求其現狀的**就去研究它的應用,成為無根之木、無源之水。

後者捨本棄源的研究方法正是產生上述種種問題的根源和癥結所在。然而,地質學一直偏重於礦產地質—岩石地質的研究,忽略了土體地質的研究,不能不說是乙個重要的遺憾!

實踐證明,沉積相和成岩作用加上歷史地質學、構造地質學等地質科學是才研究岩石地層的最有效的技術方法,從岩石的形成和發展過程去認識探求岩石地層的現有特性,無疑才是研究岩石地層現有工程特性的正確技術方法。

三、由於地質學忽略了土體地質的研究,岩土工程也沒有從土體的形成和發展過程去認識和探求土質地基的現有特性,使得我們對於土體現有工程特性的認識一直處於模糊、破碎階段,這是我們科學研究中的重大缺陷。

值得慶幸的是,隨著科學研究手段的不斷進步和創新,對我們研究土體的微觀世界提供了有力的支援,隨之,一門新興的學科——成土作用研究,也逐漸引起了學界的重視和參與。我個人認為,成土作用研究才是我們認識和研究土體工程性質的正確技術方法。

運用沉積相和成岩作用加上歷史地質學、構造地質學、成土作用的研究方法去探求岩石與土體工程性質的本質,從而解決土木工程中所遇到的地質問題,使之服務於土木工程建設的需要,這是高大釗先生「地質+土木工程」的精髓所在,也是我們的努力方向。

讀《土力學與岩土工程師》弄明白的知識點

一 土力學與工程問題 1 泰勒曾經說過,當土坡的傾角大於530 1 0.75 時,土坡的滑動可能是坡面圓,即土坡坡面下滑。但當土坡的傾角小於530 1 0.75 時,土坡滑動形式與深層土的性質有關,很可能是以中點圓的形式破壞。案例 開挖10m的基坑,在10m以下為深厚的淤泥質粘土。邊坡從上而下的坡度...

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