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使岩摘 要：岩土工程学是土木工程的分支，是运用工程地质学、土力学、岩石力学解决各类工程中关于岩石、土的工程技术问题的科学。现代的岩土工程研究重视地质过程机制分析、强调岩土与工程相结合，定性分析与定量评价相结合，传统与现代的统一。在系统分析中，从“宏观”到“微观”，又从“微观”拓展到“宏观”进行概化，以指导实践，从而产生岩土工程的新思维与新方法。 关键词：岩土工程；测试；分析；不确定问题
1岩土工程
1.1 岩土工程及其研究的对象、内容和任务
在JSJ 84—94建筑岩土工程勘察基本术语标准中定义为“以土力学、岩体力学及工程地质学为理论基础，运用各种勘察探测技术对岩土体进行综合整治、改造和利用而进行的系统性工作”。 GB／T 50279．98岩土工程基本术语标准中定义为“土木工程中涉及岩石、土的利用、处理或改良的科学技术”。从岩土工程的定义中可以看到，岩石和土(包括岩土中的水)是岩土工程研究的基本对象。在这个对象分类中，当岩土作为承载体地基时，主要研究的是岩土的强度和变形问题，在地基基础设计中强调地基变形控制原则；当岩土体作为荷载或者是自承体时，面临的是岩土体的变形和稳定问题；另外，当岩土作为建筑材料应用于堤坝、围堰及填方工程时，以岩土材料的选用和质量控制作为主要研究方向，并兼顾岩土体的稳定和变形。当然，地质灾害和环境工程方面也是以岩土的各种性质为另一个研究方向。
岩土工程的主要工作内容有以下几方面：岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测、岩土工程检测。
1.2 岩土工程的特点
岩土工程是土木工程的一个分支，作为一门独立的技术科学，有其特有的一些特点，下面仅谈谈其主要特点：
(1)岩土工程和其他一些相关学科有密切的联系，其中同工程地质和结构工程密切关系尤为突出。工程地质是研究地质体的工程缺陷，岩土工程则强调对岩土体的合理利用、整治和改造。研究地基的岩土工程和研究上部结构的结构工程之间关系密切。无论何种建(构)筑物、道路桥梁和隧道洞室等都是建造在地基上甚至是巖土体内，地基和上部结构之间必须同时满足静力平衡和变形协调两个前提条件。地基的变形会改变结构的应力，结构的荷载分布和刚度变化又会产生不同的地基变形，地基是否破坏、变形是否过大直接影响结构的安全和使用功能。因此，地基和上部结构是相互影响、相互作用的一个有机整体。
(2)岩石和土本身具有的特点也赋予了岩土工程与众不同的特性——复杂性。岩石和土不同于混凝土、钢材等性质较为均匀连续的人工材料。土具有碎散性、三相体系、自然变异性等特征；岩石的主要特征是具有裂隙性，岩石与其结构面构成的岩体具有非连续性、非均质性、各向异性等特点。以上岩石和土的复杂性赋予了岩土工程特殊的复杂性。
(3)岩土工程具有不确定、不严密、不完整和不成熟性。岩土工程是由土力学、岩体力学对岩土的工程地质性质和力学性质进行研究，是以传统力学为基础发展而来的。力学的计算要求有相对明确的计算条件，而岩土体的复杂性则决定了它无法确定一个相对明确的计算条件。
(4)前景可观：岩土工程作为一门应用科学，是土木工程的一个分支，随着土木工程建设的发展，土木工程中的岩土工程问题会不断出现，也必然会不断地促进岩土工程的持续发展。另外，由于岩土工程与其他相邻学科存在相互重叠、相互搭接的部分，其他相邻学科以及电子、计算机等应用技术的发展必将促进岩土工程的发展。今后岩土工程不但会在水利工程、矿山(井)工程、建筑工程、市政工程和交通工程等方面继续发挥重要作用，还将在人类不断向地下、海洋、沙漠拓展生存空间的过程中发挥先锋作用。
2岩土工程的发展方向 展望岩土工程的发展,笔者认为需要综合考虑岩土工程学科特点、工程建设对岩土工程发展的要求，以及相关学科发展对岩土工程的影响。
2.1 测试技术 （1）原位测试技术 随着岩土工程的兴起，原位测试设备和技术不断发展和更新。在土基方面，除了静力触探、圆锥动力触探、标准贯入试验等外，深基静载、高压旁压、自钻旁压仪等在较大深度以下测定地基岩土体承载力、变形参数成为当今原位测试的主要方向。高精度压力传感器和位移传感器的引入，使测试仪器的性能有了较好的改善。由于应用计算机技术对数据、图形、信息采集、分析判别完全程序化、规范化，因而达到高效、准确的目的。在岩基方面，岩体现场变形、抗剪、应力测试继续广泛应用，并向小型化、自动化控制方向发展，但总的来讲，这方面的试验仍然耗资大，时间长。 （2）物探测试技术 物探技术在岩土工程中的应用十分普遍，新技术也层出不穷。主要有层析成像（CT）技术、电磁波透视、浅层地震、地质雷达、声纳剖面、瞬变电磁法等。应当指出，层析成像（CT）技术近年来发展很快，CT技术包括地震波层析成像和电磁波、声波层析成像两种，这种方法具有很高的分辨率。 (3)岩体结构面网络模拟技术 岩体是一种不连续介质，岩体发育的各种不同成因的结构面分布极为复杂。而岩体结构面网络图像能够很好的反映了岩体的介质特性，所以这一技术有广泛的用途。可以直接计算结构面连通率、岩石质量RQD值、损伤张量、分形维数和渗透张量等，以用于边坡和坝基的稳定分析。近年来又发展了随机不连续面三维网络计算机模拟新技术，以求取不连续面三维空间基本参数。 2.2 分析方法 (1)数值分析 在岩土力学的数值分析中，有限元法、边界元法仍然是主要方法，但已向随机有限元、模糊有限元方向发展。近年来又出现了神经元网络技术用于岩石力学，神经元网络是80年代后期迅速发展起来的人工智能的一个分支。它是在现代神经科学研究的基础上提出来的反映人类脑动能的一种模型。它由树突、轴突和突触组成。神经元网络用于预测岩石力学特性的最大优点是，可以把有关地质因素，即便是描述性因素也可以做为变量输入，但其输出结果离散性较小，其用法与回归分析和经验公式类似，但程序不同。
（2）本构模型研究 开展岩土的本构模型研究可以从两个方向努力：一是努力建立用于解决实际工程问题的实用模型；一是为了建立能进一步反映某些岩土体应力应变特性的理论模型。理论模型包括各类弹性模型、弹塑性模型、粘弹性模型、粘弹塑性模型、内时模型和损伤模型，以及结构性模型等。它们应能较好反映岩土的某种或几种变形特性，是建立工程实用模型的基础。工程实用模型应是为某地区岩土、某类岩土工程问题建立的本构模型，它应能反映这种情况下岩土体的主要性状。用它进行工程计算分析，可以获得工程建设所需精度的满意的分析结果。 在以往本构模型研究既要重视本构方程的建立，也要重视模型参数测定和选用研究以及本构模型的验证工作。只有这样，才能更好为工程建设服务。 （3）岩土工程的不确定性问题 岩土体是一种变异性很大的工程材料或工程介质。因此，很难用确定的量来描述岩土体的各种性质。岩土工程中的不确定性主要来自下列三个方面：（1）岩土体本身固有的不均匀性；（2）勘察取样和参数估计的随机性（3）模型误差导致的不确定性。 岩土工程的不确定性导致了当前岩土体测试技术的精密性、确定性和岩土体性状宏观判断的模糊性、随机性之间产生极大的矛盾，使人们对传统的定值法设计得出的安全系数能否表达工程的真实安全度产生了凝问，这就是目前岩土分析与评价难以满足工程要求的主要原因。当前，应用于岩土体不确定性分析的理论主要有概率论、模糊论、灰色系统理论及分数维理论（分形几何）等。 结语：经过几十年的发展，岩土工程学在我国国民经济建设中发挥了重要作用，但在整体上仍是一门年轻学科，我们既要发展新理论、新方法，用以指导实践，又要大力加强基础工作，尤其是要重视地质第一性资料的收集。要加强勘探、测试设备小型化、轻便化、自动化、多样化的开发试验，加速定量化进程，加强与工程密切结合的机理研究，不断博采众长、发展自己，才能土工程学更好的服务于经济建设。
1岩土工程
1.1 岩土工程及其研究的对象、内容和任务
在JSJ 84—94建筑岩土工程勘察基本术语标准中定义为“以土力学、岩体力学及工程地质学为理论基础，运用各种勘察探测技术对岩土体进行综合整治、改造和利用而进行的系统性工作”。 GB／T 50279．98岩土工程基本术语标准中定义为“土木工程中涉及岩石、土的利用、处理或改良的科学技术”。从岩土工程的定义中可以看到，岩石和土(包括岩土中的水)是岩土工程研究的基本对象。在这个对象分类中，当岩土作为承载体地基时，主要研究的是岩土的强度和变形问题，在地基基础设计中强调地基变形控制原则；当岩土体作为荷载或者是自承体时，面临的是岩土体的变形和稳定问题；另外，当岩土作为建筑材料应用于堤坝、围堰及填方工程时，以岩土材料的选用和质量控制作为主要研究方向，并兼顾岩土体的稳定和变形。当然，地质灾害和环境工程方面也是以岩土的各种性质为另一个研究方向。
岩土工程的主要工作内容有以下几方面：岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测、岩土工程检测。
1.2 岩土工程的特点
岩土工程是土木工程的一个分支，作为一门独立的技术科学，有其特有的一些特点，下面仅谈谈其主要特点：
(1)岩土工程和其他一些相关学科有密切的联系，其中同工程地质和结构工程密切关系尤为突出。工程地质是研究地质体的工程缺陷，岩土工程则强调对岩土体的合理利用、整治和改造。研究地基的岩土工程和研究上部结构的结构工程之间关系密切。无论何种建(构)筑物、道路桥梁和隧道洞室等都是建造在地基上甚至是巖土体内，地基和上部结构之间必须同时满足静力平衡和变形协调两个前提条件。地基的变形会改变结构的应力，结构的荷载分布和刚度变化又会产生不同的地基变形，地基是否破坏、变形是否过大直接影响结构的安全和使用功能。因此，地基和上部结构是相互影响、相互作用的一个有机整体。
(2)岩石和土本身具有的特点也赋予了岩土工程与众不同的特性——复杂性。岩石和土不同于混凝土、钢材等性质较为均匀连续的人工材料。土具有碎散性、三相体系、自然变异性等特征；岩石的主要特征是具有裂隙性，岩石与其结构面构成的岩体具有非连续性、非均质性、各向异性等特点。以上岩石和土的复杂性赋予了岩土工程特殊的复杂性。
(3)岩土工程具有不确定、不严密、不完整和不成熟性。岩土工程是由土力学、岩体力学对岩土的工程地质性质和力学性质进行研究，是以传统力学为基础发展而来的。力学的计算要求有相对明确的计算条件，而岩土体的复杂性则决定了它无法确定一个相对明确的计算条件。
(4)前景可观：岩土工程作为一门应用科学，是土木工程的一个分支，随着土木工程建设的发展，土木工程中的岩土工程问题会不断出现，也必然会不断地促进岩土工程的持续发展。另外，由于岩土工程与其他相邻学科存在相互重叠、相互搭接的部分，其他相邻学科以及电子、计算机等应用技术的发展必将促进岩土工程的发展。今后岩土工程不但会在水利工程、矿山(井)工程、建筑工程、市政工程和交通工程等方面继续发挥重要作用，还将在人类不断向地下、海洋、沙漠拓展生存空间的过程中发挥先锋作用。
2岩土工程的发展方向 展望岩土工程的发展,笔者认为需要综合考虑岩土工程学科特点、工程建设对岩土工程发展的要求，以及相关学科发展对岩土工程的影响。
2.1 测试技术 （1）原位测试技术 随着岩土工程的兴起，原位测试设备和技术不断发展和更新。在土基方面，除了静力触探、圆锥动力触探、标准贯入试验等外，深基静载、高压旁压、自钻旁压仪等在较大深度以下测定地基岩土体承载力、变形参数成为当今原位测试的主要方向。高精度压力传感器和位移传感器的引入，使测试仪器的性能有了较好的改善。由于应用计算机技术对数据、图形、信息采集、分析判别完全程序化、规范化，因而达到高效、准确的目的。在岩基方面，岩体现场变形、抗剪、应力测试继续广泛应用，并向小型化、自动化控制方向发展，但总的来讲，这方面的试验仍然耗资大，时间长。 （2）物探测试技术 物探技术在岩土工程中的应用十分普遍，新技术也层出不穷。主要有层析成像（CT）技术、电磁波透视、浅层地震、地质雷达、声纳剖面、瞬变电磁法等。应当指出，层析成像（CT）技术近年来发展很快，CT技术包括地震波层析成像和电磁波、声波层析成像两种，这种方法具有很高的分辨率。 (3)岩体结构面网络模拟技术 岩体是一种不连续介质，岩体发育的各种不同成因的结构面分布极为复杂。而岩体结构面网络图像能够很好的反映了岩体的介质特性，所以这一技术有广泛的用途。可以直接计算结构面连通率、岩石质量RQD值、损伤张量、分形维数和渗透张量等，以用于边坡和坝基的稳定分析。近年来又发展了随机不连续面三维网络计算机模拟新技术，以求取不连续面三维空间基本参数。 2.2 分析方法 (1)数值分析 在岩土力学的数值分析中，有限元法、边界元法仍然是主要方法，但已向随机有限元、模糊有限元方向发展。近年来又出现了神经元网络技术用于岩石力学，神经元网络是80年代后期迅速发展起来的人工智能的一个分支。它是在现代神经科学研究的基础上提出来的反映人类脑动能的一种模型。它由树突、轴突和突触组成。神经元网络用于预测岩石力学特性的最大优点是，可以把有关地质因素，即便是描述性因素也可以做为变量输入，但其输出结果离散性较小，其用法与回归分析和经验公式类似，但程序不同。
（2）本构模型研究 开展岩土的本构模型研究可以从两个方向努力：一是努力建立用于解决实际工程问题的实用模型；一是为了建立能进一步反映某些岩土体应力应变特性的理论模型。理论模型包括各类弹性模型、弹塑性模型、粘弹性模型、粘弹塑性模型、内时模型和损伤模型，以及结构性模型等。它们应能较好反映岩土的某种或几种变形特性，是建立工程实用模型的基础。工程实用模型应是为某地区岩土、某类岩土工程问题建立的本构模型，它应能反映这种情况下岩土体的主要性状。用它进行工程计算分析，可以获得工程建设所需精度的满意的分析结果。 在以往本构模型研究既要重视本构方程的建立，也要重视模型参数测定和选用研究以及本构模型的验证工作。只有这样，才能更好为工程建设服务。 （3）岩土工程的不确定性问题 岩土体是一种变异性很大的工程材料或工程介质。因此，很难用确定的量来描述岩土体的各种性质。岩土工程中的不确定性主要来自下列三个方面：（1）岩土体本身固有的不均匀性；（2）勘察取样和参数估计的随机性（3）模型误差导致的不确定性。 岩土工程的不确定性导致了当前岩土体测试技术的精密性、确定性和岩土体性状宏观判断的模糊性、随机性之间产生极大的矛盾，使人们对传统的定值法设计得出的安全系数能否表达工程的真实安全度产生了凝问，这就是目前岩土分析与评价难以满足工程要求的主要原因。当前，应用于岩土体不确定性分析的理论主要有概率论、模糊论、灰色系统理论及分数维理论（分形几何）等。 结语：经过几十年的发展，岩土工程学在我国国民经济建设中发挥了重要作用，但在整体上仍是一门年轻学科，我们既要发展新理论、新方法，用以指导实践，又要大力加强基础工作，尤其是要重视地质第一性资料的收集。要加强勘探、测试设备小型化、轻便化、自动化、多样化的开发试验，加速定量化进程，加强与工程密切结合的机理研究，不断博采众长、发展自己，才能土工程学更好的服务于经济建设。