岩土工程学科的概况与发展钱景

　　在国际工程界有人说：19世纪是桥梁的世纪，20世纪是高层建筑的世纪，21世纪将是地下工程的世纪。
　　改革开放后，随着高层建筑、城市地下空间利用和高速公路的发展，岩土工程者的注意力较多的集中在建筑工程、市政工程和交通工程建设中的岩土工程问题。土木工程功能化、城市立体化、交通高速化，以及改善综合居往环境成为现代土木工程建设的特点。人口的增长加速了城市发展，城市化的进程促进了大城市在数量和规模上的急剧发展。人们将不断拓展新的生存空间，开发地下空间，向海洋拓宽，修建跨海大桥、海底隧道和人工岛，改造沙漠，修建高速公路和高速铁路等。展望岩土工程的发展，不能离开对我国现代土木工程建设发展趋势的分析。
　　一个学科的发展还受科技水平及相关学科发展的影响。二次大战后，特别是在20世纪60年代以来，世界科技发展很快。电子技术和计算机技术的发展，计算分析能力和测试能力的提高，使岩土工程计算机分析能力和室内外测试技术得到提高和进步。科学技术进步还促使岩土工程新材料和新技术的产生。如近年来土工合成材料的迅速发展被称为岩土工程的一次革命。现代科学发展的一个特点是学科间相互渗透，产生学科交叉并不断出现新的学科，这种发展态势也影响岩土工程的发展。
　　岩土工程学科是关于岩土的形成、特性、防护及利用的应用学科，是土木工程重要的组成部分，集中在岩土的强度与变形、渗透与排水、边坡稳定与支护、结构与岩土相互作用、稳态变化与随机突变等方面，是公路、城镇、水利水电建设、环境保护、国土资源综合利用等中给予高度关注的关键问题。
　　岩土工程：是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对象。
　　岩土工程：geotechnical engineering
　　地上、地下和水中的各类工程统称土木工程。土木工程中涉及岩石、土、地下水的部分称岩土工程。
　　岩土工程专业是土木工程的分支，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。按照工程建设阶段划分，工作内容可以分为：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。
　　岩土工程主要研究方向包括：①城市地下空间与地下工程：以城市地下空间为主体，研究地下空间开发利用过程中的各种环境岩土工程问题，地下空间资源的合理利用策略，以及各类地下结构的设计、计算方法和地下工程的施工技术（如浅埋暗挖、盾构法、冻结法、降水排水法、沉管法、TBM法等）及其优化措施等等。②边坡与基坑工程：重点研究基坑开挖（包括基坑降水）对邻近既有建筑和环境的影响，基坑支护结构的设计计算理论和方法，基坑支护结构的优化设计和可靠度分析技术，边坡稳定分析理论以及新型支护技术的开发应用等。③地基与基础工程：重点开展地基模型及其计算方法、参数研究，地基处理新技术、新方法和检测技术的研究，建筑基础（如柱下条形基础、十字交叉基础、筏形基础、箱形基础及桩基础等）与上部结构的共同作用机理和规律研究等。
　　岩土工程所面对的重要问题
　　1、岩土结构的不确定性：以岩体为例。自然界的岩石，不仅强度和模量多种多样，差别悬殊，而且还有各种各样的裂隙存在。
　　2、岩土参数的不确定性：不仅指标的变异性大，而且即使是同一种土，同一种岩石，其性能指标也随位置的不同而变化。
　　3、孔隙水和孔隙水压力的多变性：无论岩石中的裂隙岩溶水还是土中的孔隙水，其水位或压力水头都是变化的要摸清其规律有时是非常困难的。
　　4、地质作用和地质演化的复杂性：地质历史可以不予考虑，正在和可能形成的与工程有关的地质作用还是必须面对。实际工程问题一般还是根据观察、测试、地质演化规律作出判断，工程师的经验起着决定性的作用。
　　5、计算模式的不确定性：学术界虽然提出了理论上比较完善的计算方法，但由于其计算参数难以准确测试和工程经验不足，反而不如简易计算方法加经验修正方便、更切合实际。
　　岩土工程专业发展领域
　　1、城市地下空间的开发利用以及可持续发展
　　新世纪以来，随着城市化进程的加速，城市土地资源日益紧张，城市发展向地下要空间的趋势不断加强。这给岩土工程行业的发展带来了机遇和挑战。包括地下空间总体规划、与地下工程相关的土体支护及地下水控制、地下工程对环境造成的影响及相关的变形监测与控制等。
　　2、地质灾害相关方面
　　全球气候的变化导致地质灾害频发，对岩土工程行业的需求加大，包括地质灾害危险性评估、监测及治理等。
　　3、新型土工及土工合成材料的研究与应用
　　比如用于下列项目：公路、铁路的路基材料；河流、水库的堤坝堆料及防渗材料等。
　　岩土工程专业体制的现状与发展趋势
　　1、我国岩土工程专业体制基本形成
　　我国的工程勘察体制是在建国初期学习前苏联基础上建立的，包括地形测量、工程地质、水文地质3个独立的专业。80年代初以来，工程地质勘察逐步向岩土工程过渡。现在，岩土工程专业体制在我国已基本确立。
　　岩土工程是市场经济国家普遍实行的专业体制，在发达国家已有40年左右的历史。与工程地质勘察相比，岩土工程要求勘察与设计、施工、监测密切结合，而不是彼此机械分割；要求服务于工程建设的全过程，而不是单纯为设计服务；要求在获取系统而准确资料的基础上，对岩土工程利用、整治方案深入论证；提出技术可行、经济合理的具体建议，而不是单纯地提供岩土技术资料。岩土工程专业人员也能在岩土工程设计、施工、监测、监理岗位上工作。因而，这种体制更贴近工程实际，更注重于解决工程实际问题，从而要求技术人员具备全面的知识，为工程建设做出更大的贡献。
　　十几年来，由于建设部和工程勘察协会的大力推动和广大科技人员的不懈努力，从科研、教学、标准规范到工程实践，岩土工程专业体制在我国已基本形成，但尚不完善。将来的岩土工程专业体制将会更加完善，更加适应市场经济，岩土工程将会成为工程建设领域中一个非常富有活力和良好经济、社会效益的行业。
　　2、国内外现状比较
　　在美国、加拿大等发达国家，岩土工程师主要在咨询公司服务。这些公司集中了一批有理论、有经验的工程师，为投资者、为项目设计和施工、为政府和司法部门、为社会各界，提供各种形式的服务，其中包括勘察、设计、监测、监理等。他们提供的产品是知识、信息，科技含量很高，属于知识密集型企业。在这种公司中，有的是高水平的科技人才和高质量的仪器、电脑，一般设有钻探或岩土工程施工力量，属于第三产业，较之属于第二产业的施工企业，其区别、分工是十分清楚的。
　　在我国，由于市场经济刚刚起步，岩土工程专业体制尚待完善，故目前从事岩土工程专业的单位不定型，有以勘察为主，有以咨询为主，有以施工为主，有的多种兼有，这在过渡时期是很自然的。但从长远看，知识密集型和劳动密集型的分离是迟早的事。目前我国勘察行业从业人员较多，工人比例太大，人员素质不高，与发达国家有一定差距。根据国家《建筑勘察技术政策》(1996～2010)，这种状况将会改变，国家将在完善法制、规范市场、净化市场的基础上，调整产业结构，鼓励有条件的单位改造成这类有高技术含量、与国际接轨的企业。
　　通过建国以来数十年工程实践的积累，特别是改革开放以来的巨大技术进步，我国岩土工程勘察的技术水平已有了显著提高，已经完全有能力承担各类大型复杂工程的勘察、设计和施工，包括高层建筑和超高层建筑、复杂地基处理、深基坑开挖、大型边坡工程、地下工程、移山填沟、围海造陆、海上平台、核电站等。每两年评选一次的优秀勘察项目，金质奖和银质奖都具有国际先进水平。但同时也存在着水平参差不齐、成果质量下降甚至弄虚作假，以及技术标准、技术方法和技术成果未完全与国际接轨等一系列问题。
　　可以预见，未来15年，我国市场将逐步完善，国内国际两大市场将逐渐融合。例如我国众多知名大企业在国际市场上承揽和完成了许多大型建筑工程和岩土工程项目，同时我国的黄河小浪底、长江三峡水利枢纽工程均有国外知名企业参与建筑工程和岩土工程施工。由于岩土具有很强的地域特点，工程经验积累非常主要。因此，今后有必要在提倡基本框架一致的前提下，形成自己的特色和优势，使岩土工程业务制度逐步走向世界。
　　发展中应该注意的问题
　　1、当前中国大规模的土木工程建设不可避免的遇到越来越多的岩土工程技术问题。岩土工程是土木工程学科中重要的组成部分，而且是建筑工程中最为复杂、难题最多的学科之一。岩土工程的研究领域与人类生存的环境密切相关，如何考虑岩土环境变化对岩土体特性与人类工程活动的影响以及如何研究和测试变化量的问题给岩土工程学科提出了许多新的研究课题。随着城市化、工业化发展进程加快，岩土工程研究将更加重要，将岩土工程研究上升到保持良好的生态环境和保持可持续发展的环境岩土工程研究高度来加以认识和重视是该学科的发展方向。倡导环境岩土工程理念，对环境岩土工程进行深入研究对我区及西部各省大发展战略无疑具有重要的指导意义和现实意义。
　　2、结合本地实际突出岩土工程学科的特色，力争在土的细观结构、土的工程特性环境、土体工程改性等三个基础理论研究、以及土体与工程结构共同作用、城市岩土极限承载力、胀缩性岩土岩土工程特性及本结构关系等应用基础研究方面开创新途径。
　　3、建设大型环境岩土工程模拟发生器，模拟各种各种岩土所处的水、电、热、磁等自然与真实工程环境（如桩基工程、深基坑工程、地基处理工程、边坡工程），实现岩土与结构相互耦合作用实验研究。
　　结语
　　1、随着岩土工程专业体制的建立和逐渐完善，它将会成为非常具有发展潜力的行业。
　　2、实行注册岩土工程师制度，加强了技术人员的责任心，将会使岩土工程勘察、设计、施工质量有一个很大的提高。
　　3、由于市场经济对探矿工程专业的冲击影响，利用本行业岩土钻探、工程物探设备好、技术力量强的优势，拓展新的应用领域已成为一条必由之路。相信探矿工程专业在灌注桩施工、工程地球物理探测、边坡支护、地基处理方面将会大有作为。