岩土工程的现状与发展研究马锦忠

岩土工程的现状与发展研究马锦忠

江苏省地质矿产局第一地质大队江苏南京210041

摘要:岩土工程的发展始终影响着我国建筑行业的发展,而我国作为一个拥有多种特殊岩土结构的国家,存在着复杂的岩土工程问题。自引入土木工程技术后,我国岩土工程在测试和勘察岩土结构方面均取得了质的飞跃,但我国的岩土工程项目往往存在规模小数量多的特点,要想使得该行业得到长远发展,就要结合其规模和设计的特点,解决行业分散、集中度过低等问题。本文通过对岩土工程的发展现状和趋势进行分析,并为其长远发展提供了几点对策。

关键字:岩土工程,勘察,发展

前言

岩土工程学科源自十九世纪六十年代的欧美国家,自其传入我国至今也有了七十多年的发展历史,在其发展的开始阶段岩土工程技术主要用来解决水利、铁道建设等工程中出现的工程问题,但随着改革开放的推进,城市化进程的加快,岩土工程技术开始用于改善居民生活环境、拓展生存空间,比如修建海底隧道、高速公路等,这些工程在开展的过程中有时虽然要面对许多特殊的沿途结构等问题,但是却为该学科的发展和进步带来了动力。

一、岩土工程的发展现状及存在问题

1岩土工程的发展现状

我国岩土工程发展至今始终存在复杂、多变的问题,但这些问题只要得到足够的重视和研究就能得到缓解甚至解决。21世纪以来,岩土工程飞速发展,带动建筑行业也快速发展起来,岩土工程技术的引入减轻了暴雨、台风、地震等对建筑物的危害,使得沙漠得以绿化,废地变成有用的农田。

岩土工程学科是围绕建筑中遇到的岩土问题展开研究的,是一个交叉型学科,为了使其更好地服务于建筑行业,探究并完善其发展具有重要的研究价值。岩土工程学科涉及的范围较广泛,在隧道、桥梁、铁路等方面的建设中作用突出,为经济和社会水平的进步做出了重大贡献。岩土工程从大方面来讲包括岩石和土工程,实际施工过程中所涉及的工作主要围绕岩石和土的改造、利用和整治,因此只要处理好岩土变形和稳定性等问题,就能有效地保障工程的质量和安全。本文从环境岩土工程的测试技术、岩土工程的测试技术、地基处理和维护技术几方面分别对岩土工程技术的发展现状进行详细的分析。

1.1环境岩土工程的测试技术

环境岩土工程的测试技术主要指应用岩土工程的技术和方法,为环境保护提供服务,因此正确地将环境保护和岩土工程技术结合对当今社会发展来说至关重要。在实际生活中,人类的生活和生产,特别是一些不正当的、破坏环境的行为均会对环境造成伤害,比如过度开采矿产、随意挖掘地下室、矿井等行为会造成塌方、资源浪费甚至枯竭等危害,而由此引发的砂石、泥石流等灾害更是严重影响到人类的生活。因此,涉及岩石圈、生命圈、大气圈等环境问题的岩土工程的研究对维护人类的生产、生活及生态环境具有重要的意义。现有的研究工作还会根据环境中因区域限制而导致的形成条件不同所产生的结构强度粘性土和无粘性土等的性质的不同,利用岩土工程技术的相关方法给相应的岩土工程设计方案。

1.2岩土工程的测试技术

在土木建筑施工过程中,岩土工程的测试技术始终起着重要作用,其出现也为岩土工程理论的形成和发展奠定了基础,其主要包括理论研究、室内测试、室外测试三个主要阶段,分为原位测试技术、室内测试技术以及现场检测技术等主要技术。传统的岩土工程测试技术主要是利用试验模拟的方法对应力场、位移场等进行测试,近几年,为了进一步提高岩土工程设计的合理性和工程质量,相关部门对岩土工程的测试技术不断进行改进,利用声呐系统、计算机等先进的技术进行测试,这样不仅提高测试的效率,还保证了测试数据的可靠性,提高了岩土工程的测试技术的精度和可信度。

1.3地基的处理和维护技术

地基作为房屋、建筑等工程的基础,其质量的好坏直接影响到建筑的质量,因此要求地基不仅能够满足应力场等力的要求,还要具备区域性、稳定性。近几年,我国的地基处理技术虽然得到广泛的应用,但是其发展过程中依然存在许多问题,相关部门也不能对地基处理技术的适用性做出正确评价,在地基处理的理论和实践不能同步的情况下,这些问题若不能及时解决,很容易影响工程的施工质量和效率。地基处理技术理论的完善、新材料和新技术的引入,都能够提升地基处理技术的施工质量,从而综合地提升地基应用水平。

由于岩土工程技术的应用,许多地区的地下空间得到开发,因此出现了越来越多的深基工程,这就对岩土分析提出了更高的要求,要求工作人员注意地基的个性和区域性,充分考虑建筑结构和沿途结构的共同作用。虽然相关技术人员能够通过计算机等技术对基坑围护体系的结构设计、适用范围以及变形性、合理性和稳定性进行研究,但依旧要面对渗流、土体不稳和变形等问题。

2岩土工程发展过程中存在的问题

2.1岩土工程的安全性问题

随着岩土工程技术的发展和进步,其参与的经济建设规模逐渐扩大,工作的领域和范围也在逐渐扩张,因此新的条件和项目就相应提出更高的要求。有些地区岩土工程的技术和管理水平不高,因此伤亡严重的事故频发,比如矿井的深基坑支护结构不稳而造成的倒塌事故;水库、堤坝因结构不足以经受洪水的冲击而造成的溃堤事故等都会危害居民的财产甚至是生命安全。所以,相关工作人员或研究人员应从岩土工程的设计方法、理论研究以及施工管理等方面认真总结经验,将减轻甚至减少工程事故作为重点研究课题。

2.2岩土工程的技术水平不够

我国岩土工程虽发展多年来,但技术水平总体不高,这主要表现在岩土工程的机械设备普遍落后,缺乏新技术和新材料的引入。我国部分岩土工程在施工的过程中仍然采用人海战术,缺乏高效率的机械设备,管理水平相对较低,对岩土工程施工对环境影响方面的评价、治理和控制等方面缺乏关注,另外,对施工现场的实时监测和信息化管理等方面同国外的先进技术存在较大的差异,这些技术上的不足很难促进岩土工程的发展。

2.3岩土工程的分散性阻碍了其工程实践与科学发展

我国与岩土工程相关的各行业在实践过程中都积累了岩土有关的各种丰富的资料和信息,这些宝贵的资料是岩土工程发展和研究过程中的大家的共同财富。但就目前来看,这些资料大部分都掌握或流传在不同行业、单位甚至个人,部分资料已流失,这样下去会造成社会财富以及岩土工程资源的流失和浪费。另外,我国对岩土工程有关项目的施工均有制定了标准和规范,但除部分地方性规范外,岩土工程施工中相关的行标和国标也有多种,其内容的不统一给施工工作人员带来了很大的困难。

二、推动岩土工程发展的策略

近几年岩土工程的发展极大地带动了我国土木建筑工程的发展,我国岩土工程的实践和理论水平也有了很大程度的提高。但土木建筑工程的开展通常会或多活动少地对环境和生态产生干扰和影响,因此在今后岩土工程的发展过程中,岩土工程相关工作人员任重道远,要摒弃传统的岩土理念,又要提高岩土工程的技术和管理水平,从而担负起实现我国岩土工程健康、可持续发展的重担。

1新技术和新材料的引入推动岩土工程的发展

1.1新技术的引入推动岩土工程的发展

近几年发展并应用的新技术有很多,比如微动勘探技术、弹性波层析成像技术以及远程网络智能检测技术等。由于人们生活水平的提高,公共设施逐渐增多和丰富,随着人们对这些设施应用的增多,其对它们质量和安全性就提出了更高的要求,这就应用到微动勘探技术,该技术既能对地基等作出综合性的评估和勘察,又不对周围环境产生任何影响,很适合应用于对生态环境保护重点要求的地区;另外,相对于发展成熟的医学CT,岩土工程领域的层析结构更为复杂,要选用精密度更高的技术进行分析,这就出现了弹性波层析成像技术,该技术在老化或遭受灾害的混凝土内部结构损伤的评定、不良工程地质条件以及公路路基病害探测等方面得到有效的应用;此外,远程网络智能探测技术的应用,不仅可以实时地监控工程的施工质量,也可以选择合适的设计参数,这些技术的应用均可以推动岩土工程的发展。

1.2智能材料和复合材料的应用推动岩土工程的发展

智能材料是将具备某些特殊功能的材料,按照其功能不同以一定的方式融合或结合到岩土工程结构基体中,使得材料从无智能、结构不变的材料向能够自我调节和修复、有智能的方向发展,比如具有形状记忆功能的合金材料,该材料能够在线监控岩土结构内部损伤、应力以及结构振动等情况;再比如用于制作高性能传感元件的感知材料,该材料的应用在岩土工程中的应用能够使得建筑结构中的重要构件具备自我修复、调节和控制的感知特性。智能材料在桥梁、海洋平台、建筑中的应用可以有效地提高岩土工程建筑结构的可靠性和安全性。

对于复合材料在岩土工程中的应用,主要是由于其与传统的建筑材料相比,具有较好的抗氧化性、抗化学腐蚀性、抗震性等优点,该种材料在岩土工程中通常作为功能材料、结构材料、装饰材料并用于制作水箱和清洁用具等,这些材料的应用也有效地提高了岩土工程建筑的质量和寿命。

2摒弃传统理念,加强科学研究,提高管理水平,走可持续发展道路

由于技术水平或相关设施不到位,一些占整个工程工期及造价比例相对较高的深基坑、矿山、地下以及地基工程等地点都成为土木建筑工程的事故多发地点。为避免类似的情况频发,岩土工程工作者要加强岩土工程相关理论基础和技术的研究工作,不仅要采用专业的专家系统、风险预警及分析等信息化管理的方法进行工程管理,还要加强整个工程的现场勘测、超前预警、实时监测等技术水平,从而有效地保障工程的安全和质量。

岩土工程的建设往往与生态环境有着密切的联系,这就要求相关管理者和工作人员要摒弃“岩土即工程”的理念,提高岩土工程、环境、生态协调发展的意识。在工程开展之前要对工程可能对生态产生的影响进行合理性、综合性的论证,加强对各种地质灾害或城市废弃物的治理和研究,促进岩土工程和生态环境的可持续发展,比如在进行地下工程建设时,要意识到地下的空间是不可再生、不可破坏的资源,在利用和开发的过程中要适度、合理。

3改变我国岩土工程的分散和发展不一致的局面

首先要建立并完善各地区共享岩土信息和资源的平台,这一平台的建立不仅需要现有的资料和信息,还要有大量的实验、研究和勘探信息的补充。其次,对部分内容制定规范和标准,比如岩石的分类及命名、各级工程施工要求和审批程序等。另有一些内融可以通过一些权威的学术团体建立一些非强制性的规定和标准,同时组织专家对工程中涉及的理论共识、典型案例、相关参数、工程经验等的详细介绍编成手册,方便岩土信息的使用和管理。

结论

由于我国的地域辽阔、岩土种类繁多、分类广泛,因此我国的岩土工程发展至今经历了一个漫长而又曲折的过程,而今,岩土工程在我国的发展依旧存在着机遇和挑战,是一个有待完善和严密的交叉性学科,因此需要大家共同努力,并通过微动勘探技术等新技术和智能材料等新材料的引入提高岩土工程的技术手段,从而提高建筑工程的质量和安全性,使得岩土工程技术的发展更上一个台阶,并在一定程度上促进我国铁路交通、土木建筑等行业的发展,进而为社会和经济的发展带来一定的效益。

参考文献

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