软岩工程地质力学研究进展
Ⅰ 软土工程特性研究现状
1.2.1.1 软土的定义及分布
各专业技术部门对软土的定义都不尽相同，国内外也均无统一的结论。有的定义软土是一种简称，主要由细粒土组成。有的定义软土一般是含水量、孔隙比大，抗剪强度、渗透系数低，且压缩性、灵敏度高的黏性土的统称。还有的将软土泛指近代沉积的剪切强度低，压缩性大的软弱土层，主要为饱和软黏土，在天然地层剖面上，它往往与泥炭或粉砂交错沉积。还有的定义软土一般是静水或缓慢水流中以细颗粒为主的近代沉积物，即流速减缓与温度变化使微细粒径的黏土矿物和有机质在悬浮液溶解力与黏滞性降低的条件下，逐渐停积的饱和软弱黏性土。还有的定义软土是指天然含水量大、压缩性高、承载能力低的一种软塑到流塑状态的黏性土，如淤泥、淤泥质土以及其他高压缩性饱和黏性土、粉土等[2]。
上述软土的各种定义与工程类型和拟解决的工程问题息息相关，软土的软硬都是相对的概念，其软硬不但对土质，而且对工程而言也是相对的。软土的软硬应与土质、工程性质两者相关。国内外各行业对软土的鉴别是依软土的若干特征指标划分的，采用的具体指标各不相同，见表1.1。
表1.1 我国各行业软土划分特征指标一览表
纵观以上各行业规范对软土的诠释，虽然略有差异，但是均将天然孔隙比和天然含水量作为鉴别软土的特征指标。
我国软土分布十分广泛，尤其主要分布在我国沿海以及内地河流两岸和湖泊地区，例如：天津、连云港、上海、杭州、宁波、台州、温州、福州、厦门、湛江、广州、深圳、珠海等沿海地区，以及昆明、武汉、南京、马鞍山等内陆地区。软土成因类型复杂，有滨海相软土、溺谷相软土、潟湖相软土、三角洲相软土、河漫滩相软土、牛轭湖相软土、谷地相软土、湖相软土和沼泽相软土等。在实际工程中经常会遇到软土、软土地基以及由此引起的一系列工程地质问题，这主要是由于软土的工程特性所决定的。一般情况下，软土地基的承载力不能满足设计要求，故需要进行加固处理，不同成因、不同物质组成的软土，其表现出来的工程特性也不相同，从而选取的地基处理方案也不同，因此，对软土工程特性的认识显得尤为重要。土作为人类作用于地球的主要客体，具有极其复杂的工程地质性质，主要包括物理性质、水理性质和力学性质等[10]。
1.2.1.2 软土的工程特性
人类在土基上建造房屋和挡土建筑物，以及用土作为工程材料来建造堤和坝，已经有悠久的历史。然而，土力学成为一门技术科学，却只有80多年的历史。在太沙基（K.Terzaghi）于1925年出版了著名的《土力学》一书的前后，也曾有不少学者对土工问题的研究做出过重大贡献，许多经典的土力学理论一直沿用至今，并且仍然是现今土力学中的重要内容。但是，人们却认为太沙基是土力学的奠基人，因为他是第一个重视土的工程性质和试验的人[11]。土的种类繁多，而且任何一种土的工程性质又随它的存在状态和外界条件有很大的变化，因此土的工程性质十分复杂。
总结若干国家和地区的软土资料，其物理力学参数的范围值见表1.2[12]。
表1.2 国外若干地区的软土指标统计[12]
和国外相比，我国软土理论的研究也已有近20年的历史，水利、铁道、交通、建筑、港口等行业均涉及软土与软土工程问题，对软土的基本工程性质进行了大量的试验与积累，对我国软土的分布及其物理力学性质有了基本了解。在渤海湾及天津塘沽、长江三角洲、浙江、珠江三角洲以及福建省的沿海地区都存在海相或湖相沉积的软土。此外，贵州省、云南省的某些地区还存在山地型的软土。表1.3是全国各地软土的物理力学性质指标统计[2]。
表1.3 全国各地软土物理力学性质指标统计[2]
续表
软土在我国沿海一带分布很广，以东南沿海软土分布区为例，从北至南有天津塘沽、连云港、上海、宁波、温州、福州、珠海、深圳等地。沿海地区典型的软土主要有四类，即淤泥、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土和淤泥混砂，表1.4为这些软土的工程性质变化范围[13]。
表1.4 我国沿海地区分布的四种典型软土的工程性质[13]
由表1.4可见，沿海地区软土的主要物理力学性质可以概括如下：
·天然含水量高 软土的含水量一般在35%～90%之间，其值一般也大于液限，说明这些软土的孔隙中基本充满了水，土体处于流动或流塑状态。
·孔隙比大、压缩性高 软土的孔隙比在1.0～1.3之间，部分软土的孔隙比还大于1.5。对应的压缩系数在0.7～2.3MPa-1之间，属于高压缩性土，这类软土受到荷载作用后必将产生很大的沉降。
·渗透性小 软土的渗透系数在10-6～10-8cm/s之间，颗粒成分主要以黏粒、粉粒为主，矿物成分以亲水的活动性矿物为主，渗透性很小。所以，该类土层在荷载作用下固结沉降过程非常缓慢。
·强度低 软土的不排水强度在5～30kPa之间，软土强度低是导致软土地基承载力不足和失稳的主要原因。
为了系统阐述软土的特性及内部机理，我国著名学者高国瑞教授以电化学、胶体化学理论为基础，系统研究了软土的物质成分及微观结构[14]。与此相对应，沈珠江院士则从宏观的角度，对软土的特性尤其是强度特性进行了系统研究，他的研究成果开创了软土工程的新局面，并提出了21世纪应建成以结构性模型为核心，以非饱和土固结理论、液化破坏理论和渐进破坏理论为主要内容的现代土力学的构想[15～17]。
对于软土的基本工程特性，国内外学者进行了大量的研究工作。Osipov[18]对软土微观结构及其触变变化进行了研究。孙更生等[19]通过对上海软土的研究，得到了其物理力学性质指标的统计关系。沈珠江[16]研究认为，天然软土具有高孔隙比、强透水性、陡降形压缩曲线、折线形强度包线等特性。徐泽中[20]、梁涛等[21]分别对沪宁高速公路软土、珠江三角洲地区高速公路软土的工程性质进行了研究。王清等[22]对我国沿海地区广泛分布的欠固结软土及其工程地质和岩土工程问题的研究现状进行了总结和介绍。雷华阳[23]、梁国钱[24]、孔令伟[25][26]、祝卫东[27]、陈晓平[28]、师旭超[29]、章定文等[30]分别对天津地区海积软土、浙江沿海地区软土、琼州海峡海域软土、浙江东南沿海、温州和台州两地海岸线附近软土、珠江三角洲区域软土、广西钦州港海相淤泥、连云港软土的土性参数指标和工程性质进行了详细的分析研究。Takaharu Shogaki et al.[31～33]对韩国釜山新港全新统黏土的沉积环境、微观结构、物理力学性质、固结特性等进行了试验研究，并对其参数的变化规律进行了统计分析。УСюэтин[34]对莫斯科河河漫滩沉积的黏土的颗粒成分、矿物组成、物理化学性质进行了研究。Tamotsu Matsui et al.[35]详细研究了日本大阪海湾厚层软土的钻孔资料，总结了软土的工程特性。周翠英等[36]对珠江三角洲海相沉积软土的分布范围进行了探讨和分区，并对具有代表性的软土微观结构特征进行了分析研究。J.Xia et al.[37]对南京西部长江下游全新世洪泛区软土的工程特性、微观结构以及这些特性随软土深度和荷载的变化规律进行了研究。Hossam et al.[38]对曼谷饱和软黏土的导热系数进行了室内及现场测试，得出黏土导热性随着土密度的增加而增加的结论，同时探讨了不同试验方法下测试结果的可靠性，为利用热处理技术提高软土固结过程提供了依据。近年来，我国软土研究涉及的区域越来越广，涉及的方面也越来越多。研究区域涉及天津[39]、河北省黄骅港[40]、洞庭湖[41]、太湖[42]、深圳[43]、广州[44]、珠海[45]、珠江三角洲[46][47]、青岛[48]、温州[49]、宁波[50]等地，研究方面涉及软土的颗粒级配、矿物成分、微观结构、物理力学性质、应力历史、蠕变特性等诸多方面，取得了不少有价值的研究成果。
越来越多的试验研究与工程实践表明，天然软土的结构性普遍存在且对其工程特性有重要影响。土的结构性指土颗粒和孔隙的性状、排列形式（或称组构）以及颗粒之间力的相互作用[51][52]。但在实际应用中常用来概括地指土体所具有的不同于相应重塑土的力学性状[49]。
早在1925年，Terzaghi[53]就指出了土结构性研究的重要性，首次提出了土的微观结构的概念，并定义了蜂窝结构。接着，Casagranda[54]、Lambe[55][56]、Aylmore[57]、Van Olphen[58]、Side and Barden[59]、Mitchell[60]、高国瑞[61]、Leroueil[62]等学者纷纷提出了不同的土颗粒或集合体的结构形式。近年来，软土结构性的研究引起了国内外学者的广泛关注，对软土结构性的研究不仅仅停留在其微观结构的分析上，其研究领域涉及结构性土体的工程特性、本构模型等各个方面。沈珠江[63]将土结构性研究称为21世纪土力学的核心问题。谢定义等[64]研究认为，土结构性是决定土的力学特性的根本内在因素。由此可见，软土结构性研究已经成为今后软土理论研究的发展趋势，同时，软土结构性的研究离不开室内试验和原位测试获得的参数，那么，试验技术和测试方法的研究将是软土学科发展的前提和基础，也是今后发展的方向。不少学者进行了软土结构性的相关研究，得出了有意义的结论[65～71]。
1.2.1.3 土工参数的可靠性研究
可靠性理论在土木工程的结构方面的应用是开始得比较早的一个领域。早在1947年，苏联的А.Р.Ржаницын[72]就提出了用一次二阶矩理论的方法来估计结构的失效概率。美国的A.M.Freudenthal[73]在1954年开创了美国结构安全度的研究工作。之后，美国的C.A.Cornell[74]、A.H.Ang[75]发展了工程技术中应用的概率概念和方法。岩土工程是可靠性理论应用的一个重要领域，A.Casagrande[76]提出了土工和基础工程中计算风险的问题。接着，大量学者从事了岩土工程可靠性方面的研究，其中有影响的开拓者有 P.D.Lumb[77]、E.H.Vanmarcke[78][79]、O.G.Ingles[80]。我国在20世纪70年代末才开展土力学中的可靠性研究，目前研究方面涉及岩土参数统计规律[81]、岩土参数概率模型、渗透问题、固结沉降概率分析[82]～[84]、地基承载力概率分析、稳定性概率分析[85]等。比如：张征等[87]将岩土参数视为具有随机性与结构性特征的区域化变量，给出了岩土参数空间结构性的数学模型。孟庆山等[88]利用概率分布模型对广西某饱和软黏土的土工参数进行统计分析，为工程计算中土工参数的选取提供了可靠的依据。李小勇[89]研究表明，通过试验数据的可靠性检验、概率模型的拟合优度检验，可以实现土工参数概率分布在统计意义上的优化。谢康和等[90]研究了固结系数的空间概率特性及其对固结度的影响。宫凤强等[91]提出推断小样本岩土力学参数概率密度函数的正态信息扩散法，并采用精度较高的K-S检验法，从理论上证明所求密度函数的正确性。此外，王宇辉[92]、吴长富[93]、徐雷云[94]分别对太原地区粉土、杭州地区、华东地区的土性参数进行了概率统计分析。
岩土是在漫长的地质年代里形成的，经历着各种变化的过程，因此，岩土的工程性状表现出很大的变异性。岩土工程常常在许多不确定性条件下进行设计，而传统的设计方法采用“确定性”途径，这可能与实际的反应相差甚远，许多原型观测结果和事故分析都说明了这一点[86]。
由于岩土工程中预测的不可靠性，预测者经常需要用实际观察到的资料来修正自己的估计。Peck[95]总结了岩土工程中贯穿于勘察、设计、施工全过程的系统研究方法，称为观察法。而反分析法是观察法的提高，在工程计算中得到了广泛的应用[96]。
邓永锋[97]根据Asaoka法对成层土的固结系数进行了反演。夏彩虹[98]利用双曲线配合法对哈尔滨环城高速公路的实测资料进行分析，反算土层的固结系数和渗透系数，反分析计算结果明显高于室内试验值。彭劼等[99]利用复合型法，根据温州乐清湾璇门港工程实测沉降资料对计算参数进行了反分析，将反分析得到的参数应用于有限元法的计算。结果表明，反分析能较好地估计本构模型参数。梁杏等[100]利用深港西部通道口岸场坪实测沉降量反算了土层的压缩性指标，反算的压缩指数大于室内试验值，反求的压缩模量小于试验值，这与实测沉降量大于理论预测沉降量是比较吻合的。彭涛[101]采用门田法结合深圳西部通道实测沉降资料对各级加载过程中的固结系数进行了反演分析。周健等[102]以某深水港区地基工后短期沉降监测结果为基础，对土层固结系数进行了反演分析，并将反演得到的固结系数计算出的工后短期沉降与工后实测短期沉降进行了对比，结果表明反演得到的固结系数是可靠的。
Ⅱ 软土工程地质
软土是指天然含水量大、压缩性大、承载力低的一种软塑到流塑状态的黏性土；如淤泥、淤泥质土以及其他高压缩性饱和黏性土、粉土等。黄河三角洲地处渤海之滨，具有软土的沉积环境，钻探资料也表明区内呈片状分布着软土。
（1）软土的划分标准
本次划分软土采用如下标准：当满足下列条件之一时，并且厚度大于0.50m，将其确定为软土层。
1）承载力标准值fk＜80kPa；
2）标贯锤击数N63.5≤2；
3）静力触探锥头阻力qc＜0.5MPa；
4）流塑状态。
（2）软土的空间分布
利用工程地质钻孔资料和相应试验数据的分析，圈定出软土的分布范围及埋藏条件，绘制软土分布图（图4.4）。
软土主要分布于黄河三角洲东北部滨海地带、河口—刁口码头一带、利津县罗镇—黄河故道西、垦利县下镇东部，另外在利津县明集—广南水库一线呈不连续片状、碟状分布。
（3）软土的成因及主要物理力学性质
研究区软土具有两种成因：
1）烂泥湾相沉积：在历次河口的两侧，沉积的以细粒成分为主的土层，一直处于饱和状态，排水固结过程进展缓慢，所以土的力学性质很差。颜色以灰褐色为主，流塑态，土质细腻，岩性以粉质黏土为主，夹粉土和黏土薄层。
图4.4 黄河三角洲软土分布图
2）滨海湖沼相沉积：颜色以灰—灰黑色为主，有机质含量较高，具腥臭味，为淤泥或淤泥质土。
黄河三角洲地区软土的主要物理力学指标统计结果见表4.5，可以看出：区内软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低等特点，在荷载作用下变形较大，对建筑物极为不利。因此，在工程建设规划时，应尽量避开有软土分布的地区。在无法避开软土的情况下，应对区内的软土有足够的重视，采取一定的处理措施。
表4.5 软土主要物理力学指标统计表
注：e—孔隙比，无量纲；IL—液性指数，无量纲。
Ⅲ 哪位帮找本书"坝基红层软岩工程地质研究与应用
是西北院万总和成都理工聂老师著的依据黄河上游几处重要中型水电站的工程地质资料,对红层软岩的化学成分与物理力学特征进行的全面分析评价,提出了相应的工程结构和防护处理措施.
Ⅳ 我国工程地质的研究现状
我国的工程地质学经过近50年的发展，今天已成为一门研究内涵丰富、理论体系严谨，具有中国特色的综合性学科，并且是国际工程地质界的重要一员。
纵览中国工程地质学的研究领域，是相当广阔的。主要的有以下几方面：
一、岩体工程特性研究和岩体工程地质力学的创立
大量的岩体工程实践遇到的是地基、边坡和地下工程围岩的变形破坏问题，促使工程地质学家与岩石力学家、土木工程师们关注对岩体介质特性的研究，认识到岩体与岩石是既有着本质区别又相互联系的介质。著名工程地质学家谷德振和他的同事们在一系列岩体工程勘察中，发现岩体的力学性质和行为主要受控于软弱结构面的展布，包括层面、断裂面、节理、片理等，使岩体成为非连续、非均质、各向异性的介质。他们首先从地质建造着手，划分工程地质岩组，运用地质力学理论方法，研究结构面的形成机制和空间分布规律，进而研究岩体结构特性，划分岩体结构类型。再按不同结构类型和工程建筑要求进行岩体力学试验及测试，最后再根据岩体结构特征和力学属性，建立力学模型作数学模拟和稳定性分析。将工程地质学与地质力学、岩石力学有机地结合起来，创立了岩体工程地质力学。它的理论体系、研究思路和方法，在国际上独树一帜。
20世纪80年代中期以来，在中国科学院地质研究所设立了工程地质力学开放研究实验室，吸收国内学者共同协作，开展工程地质前沿课题和生产上需要解决的问题的研究工作，每次学术委员会上都要讨论工程地质学发展的趋势和应制定的科研方向。无形中成为我国工程地质学的研究中心，推动着我国工程地质学的不断发展。
二、区域工程地质和区域地壳稳定性研究
我国地域辽阔，受地质和自然地理条件制约，区域工程地质条件复杂。因此，区域工程地质研究对国土资源开发利用，工程规划布置以及地质环境保护等意义重大。早在20世纪50年代末，老一辈工程地质学家刘国昌、张咸恭、姜达权等就开展了此项研究工作，出版专著和编制全国工程地质分区图。几十年来，各大河流域、部分省区和西南、西北山区都开展了较系统的区域工程地质和环境地质研究，积累了丰富的资料。经过数年的努力，于1990年首次出版了由任国林主编的1∶400万《中国工程地质图及说明书》，并附有全国工程地质分区图；1992年出版了由段永侯主编1∶600万《中国环境地质图系》，图系以工程地质内容为主。标志着我国区域工程地质环境研究取得了丰硕的成果。
“区域地壳稳定性”的术语是由原苏联工程地质学家最早提出的，但未作说明和专门研究。在20世纪50年代末，我国学者谷德振和刘国昌倡导此项研究工作。它的涵意是指岩石圈内正在进行的地质、地球物理作用对地壳表层及工程建筑安全的影响，即地壳现代活动对工程安全的影响程度。其研究思路是以地质力学理论为指导，强调以地质构造研究为基础，以断裂活动性、现代地应力场和地震活动性为主要研究内容，最终进行区域稳定性分级，分区和评价。在该研究领域，胡海涛等依据李四光的“安全岛”思想，指导重大工程场址的选择，取得了重要成果。例如，二滩水电站和大亚湾核电站的成功选址即是。区域地壳稳定性研究对我国工程地质勘察来说，具有特殊的意义，这也是具有中国特色，且在国际上处于领先地位的研究领域。
三、环境工程地质和地质灾害的研究
环境工程地质是现代工程地质学的一个分支，是研究由于人类工程—经济活动所引起的区域性和危害人类及工程安全的工程地质作用。这些有害的工程地质作用是诱发地震、地面沉降、地面塌陷、土地荒漠化、滑坡、泥石流等，它们常导致地质灾害。环境工程地质就是研究这些作用（或问题）产生的机制和条件，进行预测和防治，其目的为了合理利用和保护地质环境。我国正式研究环境工程地质始自20世纪60年代的新丰江水库诱发地震和上海的地面沉降。80年代初以来，共召开了四次全国性的环境工程地质学术讨论会，涉及的内容丰富多采。有些研究成果在国际上处于先进地位。例如，上海地面沉降的防治，区域性滑坡预测模型。1995年出版了第一本由刘传正著的《环境工程地质学导论》，全面论述了环境工程地质理论体系，基本研究内容以及各类环境工程地质作用研究的内容和方法，展示了环境工程地质的前景。
与环境工程地质相关的地质灾害的研究，也主要由工程地质界承担的。近十多年来，对危及人类和工程安全的各种地质灾害，都进行了广泛而深入的研究。在1989年1月召开的全国地质灾害防治工作会议期间，成立了主要由工程地质学家参加的全国地质灾害研究会，次年又创办了《中国地质灾害及防治学报》，对地质灾害的研究起了促进作用，对地质灾害的分类，形成机制、分布规律，预测方法及防治对策与措施等研究成果，及时在学报上开展交流。90年代还编制了中国地质灾害类型图，出版了段永侯等的专著《中国地质灾害》。众多的研究成果及著作，还有具体防治工程的成功，确立了我国在这一领域的国际地位。
四、特殊土结构和工程特性的研究
藉助于测试技术的现代化，我国在特殊土的微观结构及其工程特性的研究方面也有了长足的发展。所谓特殊土，指的是成分和结构特殊，其工程（地质）性质也特殊的土类。我国几乎所有的特殊土皆有分布，诸如淤泥土、黄土类土、膨胀土、盐渍土、红粘土，多年冻土等，它们的分布都具地域性，因此也可称之为区域性土。由于特殊的不良工程性质，对当地工程建设以及生命财产的安全意义重大，因而促使学者们开展了这方面的研究。这里需要特别指出的是，张宗祜、高国瑞、黄熙龄、孔德坊、李生林等学者长期以来对黄土类土、膨胀土和淤泥类土所进行的卓有成效的研究成果，有关它们的微结构特征和分类、物质成分、工程特性及指标，建筑稳定性评价以及处理措施等，都进行了深入的研究。
五、工程地质勘察的理论和技术方法
工程地质学为工程建设服务是通过勘察工作来实现的。工程建筑与其所在的地质环境之间存在着相互作用和相互制约的矛盾关系，要通过工程地质勘察才能搞清楚。50年来，难以计数的大大小小各类工程建筑通过勘察，积累了十分丰富的经验和教训。总地说，我国的工程地质勘察经历了三个历史阶段：第一阶段是1966年以前，勘察工作体制由全盘学习苏联到自主独立发展，勘察工作严格按规范要求进行，为国家基本建设的一批重大工程项目提供了地质依据。当时在工程选址和场地评价中，着重于工程地质条件的阐明和定性评价为主。第二阶段是1966年到1978年，“文革”期间工程地质勘察受到严重干扰而很不正常，破坏了基本建设程序，一些大工程搞了边勘察、边设计、边施工的“三边”方针，盲目简化勘察程序，有的重大工程实际上搞了一次性勘察，造成严重损失。如葛洲坝水利枢纽、焦枝铁路、第二汽车制造厂等工程即是。第三阶段1978年以来，以经济建设为中心的改革开放年代，形成了较完整的工程地质勘察体制，制定新的勘察规范，与国际接轨，勘察质量大大提高。在土木工程中又引进欧美国家的岩土工程技术体制，两种技术体制并存。一些重大工程采取国际招标方式，以引进国外先进的勘察技术和资金。工程地质勘察工作进入了一个新的历史阶段。
经过数十年实践和理论研究，逐渐形成和完善了我国工程地质勘察的理论体系，即“以工程地质条件的研究为基础，以工程地质问题的分析为核心，以工程地质勘察技术方法为手段，以工程地质评价决策为目的。”这一理论体系在由张咸恭、王思敬和张倬元主编的《中国工程地质学》中得到了充分体现。可以无愧地说，我国的工程地质勘察事业在上述勘察理论体系的指引下取得了巨大成就，令世人嘱目。例如，三峡、小浪底、二滩、刘家峡、龙羊峡等一批巨型水利枢纽和水电站工程；大亚湾、秦山核电站；宝成、兰新、成昆、南昆、大秦、京九等铁路干线；还有许多新兴的城市、矿山等等。所取得的优质勘察成果，保证了工程的顺利设计、施工和运行，也得到了国际同行们的赞许。在勘察基础上，形成了“水利水电工程地质”、“铁路工程地质”、“矿山工程地质”和“城市及房屋建筑工程地质”等专门工程地质系列。
当前，新技术方法在工程地质勘探中被推广应用，已取得了较好效果。例如，遥感图像（航卫片）在工程地质测绘填图中的应用；大口径钻进和小口径金刚石钻进在水电工程地质勘探中的采用，砂卵石层钻探与取样新技术，套钻和岩芯定向钻进技术；声波探测、地质雷达、地球物理层析成像技术（CT）、钻孔彩色电视录像及图像处理系统等物探技术的使用；计算机技术在工程地质勘察中普遍采用，各种专用软件的开发等。
50年来我国的工程地质教育一直兴旺不衰。至今全国有十余所高等学校设置有培养工程地质专业人才的院系，为国家培养输送了大批研究生和本科生。此外，在中国科学院地质研究所等多所科研机构专门培养工程地质专业研究生。形成了一支宏大的工程地质专业队伍。在教学实践中，编写出了各具特色的系列工程地质专业教材。高校和科研院所还承担了一些重大的生产和科研课题，既完成了生产、科研任务，又培养了优秀专业人才。
中国工程地质界与国际工程地质协会的联系密切，在20世纪80年代初不少同行加入了国际工程地质协会，建立中国国家小组，随工程地质专业委员会一起活动。中国工程地质界积极参加国际工程地质协会组织的学术活动。自1983年起我国组团参加了历届国际工程地质大会，所提交的论文数都位居前列。现任国际工程地质与环境协会主席，是我国工程院院士王思敬教授，他是1998年在荷兰阿姆斯特丹举行的第8届国际工程地质大会上被推选担任此职的，这是中国工程地质界的骄傲！
Ⅳ 工程地质学的发展展望
21世纪可以预计的大型工程建设，如跨流域的调水工程、大型水电工程、深部露天采矿工程、地下工程、海洋工程等，其可能发生的复杂的工程地质问题，从理论到设计、施工实践，从预测到防治，需要我们作为重要研究方向，在原有认识和经验的基础上，进一步去创新发展，与其它多学科联合攻关。
（1）岩、土体工程地质力学的理论方法体系还应进一步发展
工程地质力学具有我国的特色，并在工程实践中获得了广泛的应用。研究岩、土体稳定性中的关键问题，如节理面的各种工程地质特性，区域构造应力场和工程区实测点地应力场的研究，岩体稳定性的时间尺度，根据岩体变形破坏的实例建立“地质模型”等（孙玉科）。此外还应进行工程地质技术的开发研究，包括地质探测技术，岩组物理力学测试技术，岩体变形观测技术和变形破坏模拟实验技术等。
（2）环境工程地质将获得迅速的发展
目前大型工程建设涉及的环境工程地质问题很多。如大型露天开采，地下开挖，深埋长隧道工程，大型水利枢纽，地下硐室，城市垃圾的处置和卫生填埋工程等的建设，就遇到前所未有的更复杂情况。如深埋长隧道工程的开挖，需要查明其所遇到的地质灾害问题的形成条件和发生机理，作出科学的评价预测。大型水域水岩相互作用导致水库诱发地震、库岸崩滑、大坝溃决、水库淤积、大面积环境恶化等问题。水库诱发地震产生的可能性及发震强度的预测难度较大。现中国学者建立了两种震级预测的神经网络模型，具有较高的预测能力。新的动向是引入突变理论，分析水库诱震机制，建立诱震的充要条件判据和地震能量的表达式，提出断层带弱化和岩体软化效应诱震的新假说。
当前环境工程地质的研究又进一步延伸向环境地质工程，即主要研究解决和处理地质环境问题的假说和方法。90年代国际环境地质工程的热点领域是各国城市化和资源开发中固体、液体、气体废弃物的排放、填埋处理以及与城市工程建设有关的环境工程问题研究。总体来说，环境工程地质还有些基本问题，如工程环境影响场问题，工程建筑的适应度与环境灵敏度之间关系问题，环境容量问题，监测技术、环境综合分析及反信息技术等问题的研究还有待深入。
（3）区域地壳稳定性的研究
目前应进一步加深对影响和制约稳定性因素的认识。如何分析、确定和量化这些因素，直接关系到区域地壳稳定性评价由定性到定量方向发展的问题。近来有用分数维理论描述断裂和地震的分形结构，耗散、浑沌和协同学等用以描述地壳结构及其动态之自组织过程及探讨其内部的相关性。但这些探索尚处于初始阶段。此外在技术方法方面，应大力开展深部探测、监测、遥感、计算机、制图技术和深部地应力测试技术等应用研究，提高区域地壳稳定性诸因素的时空变化的量测精度。
工程地质学发展至今日，需要与现代系统科学理论思维相结合，尤其是非线性科学对于工程地质学的提高和发展具有重要意义。黄润秋根据系统科学原理结合工程地质的应用与实践，提出了工程地质问题的系统分析原理。应用这些原理可以建立地质过程的机制分析-定量评价，建立过程地质模型和模拟再现，建立过程地质分级、分类系统，认识过程地质体（或环境）和人类活动相互作用，认识灾害地质作用发展过程，描述地质体复杂的结构和工程地质问题过程，研究过程预报等。在工程地质学拓展到地质工程的新领域时，做好施工监测与信息反馈，这就是以监控-反馈原理为核心指导思想的“信息化施工”。总之，系统科学的引入，必将把传统的工程地质学推向新的阶段和新的水平。
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Ⅵ 工程地质力学的建立与进展
60年代中国学者在大量工程地质实践的基础上，认识到构造的重要性，从而提出了“岩体结构”的观点。同时，法国的岩体力学学家Muller L等也认识到岩体结构的重要性。70年代谷德振等提出“岩体工程地质力学”的新概念。它以地质历史的发展过程——建造与构造，并运用地质力学观点，研究了岩体的工程地质特性及力学的成因问题。它包括了岩体结构的解析和表征，岩体结构的力学特性和效应，工程岩体变形破坏机制的分析，工程岩体稳定性的预测和评价等一系列问题。现已初步建立了工程地质力学的理论体系与研究方法。俄罗斯学者最近认为应考虑土体结构。这样工程地质力学就应将岩体和土体的工程地质力学都包括在内。
80年代岩体工程地质力学进一步发展，提出了岩体结构力学新概念。它主要研究地质模型的力学效应，即把地质模型转化为力学模型，在此基础上进一步将力学模型与岩体变形破坏机制有关要素，转为定量的数学语言表达，进行岩体稳定性的力学分析，作为工程设计的依据。
对于土和土体的工程地质研究，最初是把土作为连续介质，但由于土的特殊物质组成和结构连接，其应力-应变关系为非线性随时间变化的流变状态，因此不仅从宏观力学上用模型方法，而其从土的微观结构，通过各种结构类型加以量化，建立土的微观力学模型，这在国内外都取得了相当大的进展。
中国对软土、黄土等特殊性土以及软岩、泥化夹层的流变特性和模型研究，解决不少实际工程中土体变形、地基稳定分析等问题。土的微观结构研究由于测试技术的发展，在80年代进展较快。取得的重要成果有：制样技术上由风干法发展为冻干法，探讨了土的结构对其蠕变及强度的影响，对粘性土及一些特殊性土的微观结构和工程地质性质关系，以及对微结构的计算机图像处理技术等。近年来工程地质学家认为土体结构既然对其工程性质有重要制约作用，就应把建立土的结构性本构（计算）模型作为核心问题，提出发展“土体微结构力学”作为土体工程地质研究的新领域。
工程地质力学的发展要求地质研究与工程高度结合，发展工程结构和地质结构的依存关系和相互作用理论。近年来王思敬等采用系统科学原理，提出了工程地质力学综合集成理论和方法（The Engineering Geomechanics Meta-Synthesis，简称EGMS），以期使工程地质力学的定量评价和预测提高到新的水平。
Ⅶ 软岩力学参数取值分析
由于紫坪铺坝区岩性的分布及组合方式、构造特征、后期改造和应力场的复杂性,本节只能根据有限的试验资料对坝区软岩的类别及相应的物理力学参数进行初步分析。根据岩性和后期构造改造特征,将坝区内包含的软岩主要分为炭质页岩、煤、泥质粉砂岩及泥化夹层四种类型,各种岩类主要分布在坝区软岩带内,试验重点研究了F3断层、L9、L10、L11等软岩带内发育的软岩力学特性。
通过前面几章的多项力学试验研究的叙述,再结合岩矿鉴定分析结果,其物质组成及微观构造等对力学特性的影响,室内岩体力学参数测试值因环境状态的差异,其可靠性较低,但在一定程度上反映了岩石材料的力学性能,因此仍是目前岩体力学参数取值的参考依据之一。基于上述考虑,参考各类岩体的水文地质条件、岩体吸水率、结构面状态、起伏形态及密度等指标,进行适当调整,由此选取的岩体力学参数见表7-1。
表7-1 研究区岩体力学参数选取值
由试验确定的软岩流变力学参数见表7-2。
表7-2 软岩带长期强度及流变力学参数
由表7-1及表7-2所列结果可知:
(1)坝区几种典型软岩岩组的变形大、强度参数低,表明坝区层间剪切破碎带(软岩带)对工程边坡的失稳破坏起着关键性作用。
(2)软岩带的时效变形较为明显,这是坝区多个开挖边坡可能沿软岩带蠕滑拉裂破坏的潜在因素,特别是溢洪道进水口边坡,其破坏模式在一定程度上受到软岩带的影响,因此对于水库在长期运营期间工程边坡的稳定性问题,其软岩带的影响绝不能忽视。
引水发电洞进水口边坡属坝区最重要的工程部位,开挖工程位于岷江沙金坝河段右岸条形山脊端部,沙金坝向斜的北西翼,开挖后形成高约120m的陡立边坡,是紫坪铺工程开挖形成的高陡边坡。
Ⅷ 何满潮的重要论文
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何满潮，深部软岩工程的研究进展与挑战，煤炭学报，2014（8）
何满潮，工程地质力学的挑战与未来，工程地质学报，2014（8）
何满潮，赵菲， 张昱，杜帅，管磊，瞬时应变型岩爆模拟试验中花岗岩主频特征演化规律分析，岩土力学，2015（1）
Ⅸ 地质力学的历程
从地质复力学的形成、演制化、发展,追索地震地质的孕育和诞生,可以帮助我们更好地认识地震地质(表2-2)。
表2-2 地质力学研究历史的回顾与主要代表性论著
续表
表2-2大体显示了地质力学的发展过程以及地震地质的孕育、诞生、形成过程。从物质结构及其变形研究方面着手,地质力学大体可以分为三个发展阶段。
Ⅹ 中国岩石力学的研究现状是怎样的
中国的岩石力学与工程有着长时期的发展历 史。在古代, 著名的都江堰水利工程和闻名全球被誉 为世界八大奇观之一的万里长城以及由北京直达杭 州的古老运河等都是代表性的佳作。在当时, 先辈们 凭借丰富的实践经验设计施工, 还没有建立岩土力 学的概念。新中国成立以后, 各项经济建设事业取得 了极大的发展, 同时, 也遇到了许多与工程地质及岩 土力学密切相关的技术难题。如特殊的区域性构造 地质、松散破碎复杂岩基、高地应力作用下的软岩、 大跨洞室围岩的大变形、水工隧洞群之间的相互受 力作用、高陡岩坡的持续稳定、岩体内的不稳态渗 流, 以及“三下”(铁路下、水下和建筑物下) 采煤等等 工程建设中遇到的十分突出的问题。交通、能源、水 利水电与采矿工业各个经济领域的需要对岩石力学 与工程学科在中国的发展起到了有力的促进作 用 [1, 2 ] 。从20 世纪50 年代末开始, 中国有历史意义 的大型水利水电工程设计勘测的大规模展开, 为岩 石力学的试验和理论研究以及实际的工程应用注入 了巨大的活力 [3, 4 ] 。20 世纪80 年代末, 中国政府决 定正式兴建长江三峡工程, 更大量的岩石力学与工 程问题摆在中国专家、学者们的面前, 如长达6 km , 坡高最大达170 m 的永久船闸高边坡岩体开挖, 其 整体稳定性与变形机制、岩体流变与地下水渗流等 极为复杂多变的岩石力学课题 [5 ] 。所以, 中国的岩石 力学专家们当前具有重大的机遇, 也面临着严重的 挑战。如何正确地解决好这些问题, 将极大地推动着 本学科与工程技术的进步和持续发展。 1岩石基本性质的试验研究 岩石试验是岩石力学的基础, 是研究岩石力学 与工程的重要手段之一。在中国, 随着试验设备和手 段的提高, 岩石力学的试验水平有了较大的发展。1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 别是常规的岩石力学试验发展很快, 如单轴拉伸、压 缩试验、三轴压缩试验、岩石流变试验等。近年来, 随 着大批重大岩石工程建设的需要, 对岩石力学特性 试验提出更高的要求。进行了若干非常规的岩石力 学特性试验研究。例如: 利用高倍扫描电镜对岩石的 细观时效损伤特性和损伤力学行为进行细观试验分 析; 岩石损伤力学特性的CT 试验, 复杂应力条件下 岩石在开挖卸荷条件下的多轴卸荷破坏试验和岩石 抗拉全过程的单轴破坏试验等。 2岩石力学本构理论研究 岩石本构理论是建立岩石力学物理模拟、数值 模拟与计算分析的基础, 是进行岩石力学理论研究 的核心。目前, 在宏观唯象学基础上建立起来的岩石 弹塑性理论, 流变学理论以及损伤力学理论等等, 在 中国已得到不断发展与完善。较有代表性的是郑颖 人(1989)、殷有泉(1990) 等对岩石在三维应变空间 的屈服面问题的研究, 提出了用应变空间表达的岩 石的本构关系, 使岩石的应变软化硬化问题、弹塑性 耦合问题都能得到较好的解决 [6 ] 。郑颖人、沈珠江 (1990) 提出了多种屈服面理论, 对岩石的屈服面用 多个屈服面进行表达, 给出了弹性与塑性模型耦合 关系的数学表达式, 并编制了相应的有限元程序。俞 茂宏(1985、1990、1997) 提出了双剪强度理论和统一 强度理论, 在主应力空间屈服面可表达为封闭的多 边形, 对于金属材料、混凝土材料和岩土材料能够普 遍适用 [7 ] 。他多年来的潜心研究使得统一强度理论 不断完善, 已在水电站地下工程设计、岩土地基计算 等工程中得到较好的应用。 3岩石力学计算方法研究 近30 年来, 岩石力学数值计算方法得到了迅速 发展, 出现了有限差分、有限元、边界元、离散元、块 体元、无限元、流形元及其混合应用等各种数值模拟 技术, 使复杂岩石力学工程问题的设计发生了很大 的变化。岩石力学计算不仅已基本上取代了传统线 弹性力学实验, 而且也在岩石工程非线性实验中显 示出极大的优势。值得指出的是, 在中国, 有限元数 值计算方法已不仅由线性发展到高度非线性和大变 形问题, 由二维发展到三维; 同时, 还可以考虑粘性 流变、渗流与应力场耦合、损伤、断裂以及动力效应。 国内出现了一些享有声誉的有限元程序, 如北京大 学NOLM 283, 清华大学的T FIN E, 西安科技学院 N CA P22D 程序等, 这些程序均在许多大型岩石工 程中得到了良好应用。国内专家李宁教授引进的大 岩土工程FIN IA L 程序近年来结合中国的实际 [8 ] , 在许多工程中得到了良好的应用。 不同数值计算方法的结合, 更能发挥各种数值 方法优势互补的作用。如有限元—边界元的混合、有 限元—离散元的混合、有限元—无限元和有限元— 块体元的混合采用等。无限域单元的应用不仅使有 限元计算规模得以减小, 并且可以避免人为的边界 约束效应, 特别在求解岩石动力问题的边界效应方 面更加显示出它的优越性。此外, 合理确定岩石力学 性态的诸有关参数是数值计算结果可靠性与否的关 键。然而, 由于岩体性态十分复杂以及地质条件的影 响, 使得计算参数的取值问题变得十分困难。这是至 今数值分析手段仍不能为工程设计和工程决策提供 可靠依据的重要原因。反演分析正是为克服求解岩 石和岩体原始参数而出现的一种新方法。中国近年 来在反分析方面进行了大量研究工作, 已由简单的 线弹性反演问题发展到非线性、粘—弹—塑性反分 析, 从单一的毛洞围岩到考虑支护结构体系的反演, 从有限元位移反演到边界元位移反演, 从确定性反 演到非确定性随机反演等等 [9, 10 ] 。反分析的目的已 不仅仅是为了得到模型参数, 更重要的是要应用这 些参数, 进行相应的时间序列值分析以及从参数估 计发展到模型识别进而建立新的模型, 以便对工程 效果做出更合理的评价与有依据的预测。从这一重 要的目的来说, 考虑时间效应的粘—弹—塑性位移 反演分析具有更好的实用价值。现场监测—反演分 析—工程实践检验—正演分析及预测, 这样一个完 整的循环系统, 对岩石力学与工程设计和施工被认 为是一种行之有效的手段。这方面, 杨志法(1986)、 王芝银、刘怀恒(1988)、孙钧、杨林德(1990) 等人的 研究在国内具有代表性。已在水电站地下厂房、铁路 隧道、矿山井巷、岩坡和坝基等岩土工程中得到了不 少应用。 4岩石流变力学研究 中国地域辽阔, 不同地区的岩石其基本力学特 性有很大的不同。岩石的流变与粘性变形时效是与 其力学效应相辅相成的。对软岩和极软岩、节理裂隙 发育或高地应力条件下, 这种粘性变形时效就更为 明显, 成为工程设计计算中须考虑的主要因素。中国 学者在岩石材料流变学的研究方面虽然起步比较 晚, 但发展较快, 这主要是客观上大规模岩石工程建 设需要的促进。早在20 世纪80 年代初, 同济大学研 6 西安公路交通大学学报2001 年 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 制了RV 284 岩体弱面剪切流变仪(1982) , 结合若干 软岩地区水上隧洞地下厂房和矿山井巷工程进行流 变试验研究, 不仅对完整岩块, 而且对岩石节理的剪 切流变效应作了分析探讨。武汉水利电力大学研制 了R Y S27 型岩石三轴流变仪(1982) , 中国科学院地 球物理研究所研制了多功能高温高压条件下的岩石 三轴流变仪(1985) 等等都是其代表。这些试验设备 的研制和应用大大促进了岩石流变力学在中国的发 展。在不太长的时间内, 连续研制出一批高性能的岩 石三轴和直剪流变仪, 这在国际上也属少见。但是, 如何将这些实验成果在工程中推广应用, 是进一步 努力的方向。 在岩石流变学理论与应用方面也进行了不少研 究工作。已故的陈宗基教授在中国率先建立了岩石 流变的扩容方程(1981) , 其特点是不仅考虑一般的 蠕变, 而且考虑其扩容变形也随时间增长而发展; 并 将这一理论应用于矿山井巷围岩稳定性评价以及岩 爆和地理方面的研究。孙钧(1984) 结合一些水电站 地下厂房围岩流变研究, 对岩块、节理和软弱夹层以 及断裂破碎带的非线性流变特性分别进行了深入细 致的研究; 最近, 又结合有限元数值方法, 研制了真 三维粘—弹—塑有限元非线性数值分析程序软件, 用于三峡工程永久船闸高边坡开挖施工全过程三维 数值模拟, 取得了良好的社会效益和经济效益。 5岩石损伤、断裂力学研究 岩石材料是一种自然地质体, 其内部各种节理、 裂隙和微缺陷的存在是不可避免的。损伤力学的发 展为合理考虑岩石材料各种分布缺陷的研究提供了 有力的手段。20 世纪80 年代末, 损伤力学在岩石力 学中的应用在国内受到极大关注。周维垣(1985) 首 先将损伤力学应用于二滩拱坝坝肩稳定分析, 进行 了岩体损伤裂隙的统计, 得出了损伤裂隙分布模型, 并由此定义出损伤张量, 进而引入有限元计算; 近些 年, 又在大型有限元数值分析软件T E IN E 中引入 损伤力学, 包括线弹性和弹塑性损伤模型, 并进行了 一些大坝体的稳定计算, 如二滩、李家峡、东风和拉 西瓦拱坝等等。谢和平(1987) 将岩石粘弹塑性非线 性大变形有限元计算与损伤力学相结合, 在矿山地 下开采、地表沉陷、路基稳定性分析方面得到一定的 应用。岩石损伤力学研究的重点是建立损伤变量(张 量) 和损伤扩展本构关系。这就涉及岩石材料的损伤 检测与识别问题。自从SPRUN T BRA CE (1974) 将 扫描电镜技术引入岩石断裂研究以来, 中国学者在 这方面进行了大量的研究工作。许江等(1986) 采用 带有加载装置的光学显微镜进行了砂岩在不同加载 阶段的损伤裂纹分析; 谢和平(1989) 对岩石在各种 加载条件下破坏断口进行分析; 孙钧(1992)、赵永红 (1993) 分别采用带有微型加载装置的扫描电镜对岩 石的微损伤扩展进行研究。并用于三峡船闸高边坡 闪云斜长花岗岩的损伤扩展分析(1997)。这些研究 有力地推动了岩体损伤力学的发展, 特别是对岩石 损伤机理的解释方面起到了积极作用。近年来, 本文 作者(1996, 1997, 1998) 在岩石损伤的CT 识别方面 进行了较深入的研究 [11 ] 。CT 识别岩石损伤不但可 以无扰动岩样损伤检测, 更重要的是通过CT 图像、 CT 数大小和CT 数定量地与岩石损伤变量和损伤 扩展联系起来, 为建立岩石损伤扩展本构关系奠定 了基础。本文作者(1998) 还将这一技术应用于三峡 船闸高边坡闪云斜长花岗岩的损伤检测。 6分形岩石力学研究 分形几何自20 世纪80 年代初形成以来, 在岩 石力学领域得到不同程度的应用, 过去认为难以解 释或解决的问题, 一些已有了分形研究的新成果。中 国学者在这一领域里的研究是令人瞩目的, 其中谢 和平教授的工作(1987, 1990, 1994, 1996) 最具代表 性。他在国内最早开设“分形岩石力学”( Fractals2 Rock M echanics) 课程 [12 ] 。并先后赴美国犹他 ( U tah ) 大学、英国南安普顿( Southamp ton ) 大学、波 兰科学院和德国汉诺威大学专门讲授分形岩石力学 课程并在国外从事这方面的研究, 取得了丰硕的研 究成果。以谢和平为代表的在分形岩石力学方面的 主要成果为: ①岩石节理面的分形研究, 包括岩石节 理面分形描述以及节理面力学行为和节理断层的分 形研究; ②岩石损伤演化过程的分形研究; ③岩石 (煤) 破坏度和破碎程度的分形研究; ④岩爆的分形 研究; ⑤岩石渗流过程的分形研究; ⑥地震预报过程 的分形研究等等。这些研究成果已部分直接或间接 地应用于岩石工程实践中, 但要完整而理想地应用 于工程实际看来还有一个相当长的过程。由于分形 几何的小规则性, 岩石力学现有的一些现象和力学 概念在分形空间中需要重新建立和认识。分形几何 是一个工具, 最终的目的是用它揭示岩石力学中的 复杂现象, 为解决工程问题服务。因此, 分形岩石力 学的研究似应包括三个层次: 第一层次是研究分形 岩石力学的数学基础, 以及重新认识和建立分形空 间中的力学量和力学定律; 第二层次是广泛、系统地 7 第3 期杨更社, 等: 中国岩石力学的研究现状及其展望分析 �0�8 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 探讨岩石力学中的分形行为和分形结构, 揭示岩石 力学问题中一些复杂现象的分形机理和形成过程, 应用分形定量或定性地解释和描述岩石力学中过去 只能近以描述仍难以描述的现象和问题; 第三层次 是将分形岩石力学的理论和研究成果应用到工程, 解决生产实际问题, 促进工程问题中的定量化、精确 化和可预测性。从目前这方面中国的研究现状看, 第 二层次的研究成为热点所在, 并取得了一些阶段成 果。如何将分形的研究成果进一步应用于实际工程 是当前国内岩石力学工作者正在努力的方向。 7岩石渗流及环境岩石力学 天然岩体并非是单一固相介质, 而是赋存有固 相、液相和汽相并呈相互作用的三相介质体。中国在 这方面的研究起步较晚, 但已取得了很大进步。把岩 石力学的应力—渗流耦合分析应用到水库诱发地震 的预测研究上(陶震宁, 1988) , 得到了一些有意义的 结果。赵阳升(1993) 针对矿山岩石力学特点, 建立了 煤体一瓦斯耦合的力学模型, 并对冲击地压与瓦斯 突出的统一失稳理论进行研究, 在矿山工程中取得 了初步成功 [13 ] 。 环境岩石力学是近年来新发展起来的一个分 支。研究自然高边坡持续稳定和与地质(如泥石流险 性预报)、地震灾害有关的岩石力学问题是环境岩石 力学的重要课题 [14 ] 。近年来, 长江三峡工程坝区的 库岸稳定以及三峡移民新迁县城的新址, 岩基稳定 研究工作已有一定的成果(崔政权, 1991)。有关这方 面的研究已有起步, 虽然成熟成果不多, 但发展潜力 则很大, 还需岩石力学的专家和同行们继续努力。 8智能科学方法在岩石力学问题中的 应用 岩体的力学性质是如此复杂, 在实际的岩石工 程中, 依靠人们实践经验进行技术决策的方法仍然 起到相当重要的作用。自20 世纪70 年代以来, 计算 机科学中的人工智能技术在中国进入了实用阶段。 中国自1949 年以来, 进行了大规模的工程建设, 积 累了大量的实践经验, 把这些经验利用人工智能方 法使其更好地发挥作用, 无疑对中国的岩石工程是 一笔宝贵的财富。首先在中国发展起来的是人工智 能专家系统。在岩石力学与工程方面, 国内最早的专 家系统是用于岩体分类(张清, 1988) [15 ] , 随后, 针对 解决不同技术问题研制了相应的专家系统, 例如, 隧 道及地下结构岩溶灾害预报专家系统(张清, 1993) , 采矿巷道围岩设计专家系统(林韵梅等, 1992) 等等。 这些专家系统是以产生式规则组成的知识库, 以及 对于处理不精确问题采用上述的模糊推理或概率统 计方法。有关岩石力学在这方面的专著也相应出版 (林韵梅, 1993: 李效甫, 1993) [16 ] 。采矿界的于学馥 先生更是强调了信息时代的岩石力学问题(1994, 1995) [17 ] 。 人工神经网络( A rt if icial N eural N etwo rk ) 是 模拟人脑学习功能的一种智能方法。人们发现这可 以用于预测。于是人工神经网络开始引入岩石力学 与岩石工程(张清, 1991) , 随后把这一方法用于岩石 力学行为预测和巷通分类指标聚类分析, 近年来又 把它应用于岩石工程系统和岩石工程参数重要性分 析。20 世纪90 年代中期, 一种称为“实例类比系统 (Case2based R easoning Sy stem ) 在中国亦被引入岩 石工程(张清, 1995) , 它可以充分利用已建成的工程 实例( case ) 的经验, 指导今后的设计与施工。鉴于人 工智能在岩石力学中的发展, 有的学者还提出了建 立“智能岩石力学”( Intelligent Rock M echanics) 的 设想(冯夏庭, 1994)。 此外, 为了处理岩石力学中的不确定性, 一些例 如模糊数学、概率统计、灰色系统等理论直接引用到 岩石力学中来。早在1981 年, 模糊数学即用来解决 岩石分类问题。此外, 如岩体节理的模糊抗剪强度、 岩层质量控制的模糊表达和地下工程支护方案模糊 决策研究等都取得了阶段成果。概率统计除用于岩 石工程可靠度分析外, 用M arkov 过程进行了地质 预报和利用时间序列分析预报岩体力学行为的研究 都做出了可喜的成绩。 灰色系统( Grey Sy stem ) 是邓聚龙(1981) 创建 的一种软科学理论, 已广泛应用于规划、预测、控制 和决策等方面。20 世纪80 年代末, 在中国开始引入 岩土工程, 用于岩体力学量时空延拓分析和岩坡位 移的预测。 9计算机新技术在岩石力学中的应用 计算机多媒体技术的发展为岩石力学与工程的 可视化处理提供了新的手段。近年来, 中国的计算机 技术发展速度很快。将计算机可视化技术与三维动 画仿真图形显示有机结合, 能生动、直观而又逼真地 体现各施工过程的三维动态场景, 为工程技术决策 提供确切依据, 并用于指导基于计算机技术的工程 施工组织管理系统。这种方法的实质在于以多媒体 为代表, 集音响、图形、图像和文字三位一体的三维 8