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关键词：环境岩土工程研究
随着经济和、工业的迅速发展，人们越来越意识到人类活动对环境产生的两个负面影响：环境污染和生态破坏。因此，应运产生了一门新兴学科——环境岩土工程学。它既是一门应用性的工程学，又是一门社会学。它把技术和政治、经济和文化相结合的跨学科的新型学科。
1.环境岩土工程定义
环境岩土工程（EnvironmentalGeotechnology）一词，源自1986年4月美国宾州里海大学土木系美籍华人方晓阳教授主持召开的第一届环境岩土工程国际学术研讨会，并在其著名的“IntroductoryRemarksonEnvironmentalGeotechnology”论文中，将环境岩土工程定位为“跨学科的边缘科学，覆盖了在大气圈、生物圈、水圈、岩石圈及地质微生物圈等多种环境下土和岩石及其相互作用的问题”，主要是研究在不同环境周期（循环）作用下水土系统的工程性质。
2.环境岩土工程研究的内容及分类
环境岩土工程是研究应用岩土工程的概念进行环境保护的一门学科。这是一门跨学科的边缘学科，涉及面很广，包括：气象、水文、地质、农业、化学、医学、工程学等等。
环境岩土工程研究的内容大致可以分为三类：
(1)环境工程。主要指用岩土工程的方法来抵御由于天灾引起的环境问题。例如：抗沙漠化、洪水、滑坡、泥石流、地震、海啸等。这些问题通常泛指为大环境问题。
(2)环境卫生工程。主要指用岩土工程的方法抵御由于各种化学污染引起的环境问题。例如城市各种废弃物的处理、污泥的处理等。
(3)人类工程活动引起的一些环境问题。例如在密集的建筑群中打桩时，由于挤土、振动、噪声等对周围居住环境的影响；深基坑开挖时，降水和边坡位移等。
3.环境岩土工程研究中基本观点及研究方法
3.1基本观点
(1)岩土实践的范围是地球表层,而地球对于宇宙来讲是一个子系统,它的变化受其他子系统的影响,它们之间有物质和能量的交换,是一个开放的系统;
(2)资源是有限的。我们只有一个地球,并且随着人口的增长,资源与人口相比越来越小,所以我们应实施可持续发展战略,而不能盲目地掠夺式地利用,以防止对环境造成不利的影响;
(3)人类无计划的活动会毁灭人类自身;
(4)自然界在不断地变化,有一些直接危害人类,反过来人类要避开危害,就必须采取措施;
(5)虽然岩土工程曾带来一些消极影响,但它是由于人类认识上的片面性和历史的局限性造成的,
所以从理论上讲,所有的环境岩土工程问题是可以解决的,但它依赖于人们环境意识的提高,岩土工程技术的进步和法制建设的健全。
3.2研究方法
环境岩土工程是一个系统工程。它涉及许多学科领域,所以在研究中应从学科间的交叉处着眼,以辩证的观点分析和解决问题。其次,应用岩土工程的观点去改善环境,使其更符合人类的生存需求。
4.环境岩土工程与相关学科的关系
与环境岩土工程相关的学科有:工程地质学、岩土力学、岩土工程学、地质工程、环境工程地质学。
工程地质学的基础理论是地质学,指导它的理论主要是自然历史观1它的基本理论是认为地质成因和演化过程决定地质体的工程特性,相应地在研究方法上就是从地质体局部特性的研究,探索地质体在生成时的地质环境以及形成地质体的地质作用和演化过程,从而在整体上认识和把握地质体的组成和结构以及发育规律,并进一步探讨和预测它在工程建筑物作用下的表现和工程行为。
工程地质学的服务对象完全是人为设计,人为施工的建物。这一应用性决定了工程地质学的边缘性、交叉性和综合性等特性。所谓边缘性指它处在地质学科的外层,位于和工程学科接壤的部位。所谓交叉性表明在它的学科发展中不断吸收工程学科的理论、概念和方法,并和地质学结合起来。所谓综合性是指工程地质学的目标是解决问题,它是借助于地质学各基础学科的成就来综合地工作的.
岩土力学、岩土工程和工程地质学在研究对象和目标上有很大的相同之处,是密切相邻的学科。但是岩土力学属于力学学科的边缘,而岩土工程属于工程学科的边缘1虽然对岩土的地质认识是建立岩土力学模型和本构关系的重要基础,但岩土力学更偏于模型及建模后的力学研究。岩土工程是将岩土作为工程结构物的一部分工程学科。不过岩土力学和岩土工程与其他的力学或工程学科相比,需要更多地质学科的支持,或者说更需要与地质学科的结合。
5.环境岩土工程的研究现状
20世纪50-60年代公害事件的显现，人们不断探索，反思，并已取得了基本的共识。目前国外对环境岩土工程的研究主要集中于垃圾土、污染土的性质、理论与控制等方面，而国内则在此基础上有较大的扩展，就目前涉及的问题来分，可以归纳为两大类：第一类是人类与自然环境之间的共同作用问题。这类问题的动因主要是由自然灾变引起的。例如地震灾害、土壤退化、洪水灾害、温室效应等。这些问题通常称为大环境问题。第二类是人类的生活、生产和工程活动与环境之间的共同作用问题。它的动因主要是人类自身。例如城市垃圾、工业生产中的废水、废液、废渣等有毒有害废弃物对生态环境的危害；工程建设活动如打桩、强夯、基坑开挖、盾构施工对周围环境的影响；过量抽汲地下水引起的地面沉降等等。有关这方面的问题，统称为小环境问题。
6.环境岩土工程的发展展望
20世纪90年代后，我国进入了大规模工程建设时期。从沿海地区开始，逐步向内陆扩展，高层建筑、地铁、道路交通、隧道等等的建设以及城市化进程步伐的加快向环境岩土工程不断提出新的挑战。同时，自然环境的变化，地震、洪涝灾害的频频发生，温室效应的加剧，水土流失，土壤退化等大环境问题，也引发了一系列新的环境岩土工程问题。相对发达国家来说，我国的岩土工程工作者面临更为艰巨的任务。一方面，我国正处于大规模工程建设时期，有许多工程问题需要解决;另一方面，基于可持续发展要求，我们面临严峻的环境保护与治理工作。在环境岩土工程问题上，未来几年应重点研究并解决下面几个问题。其中，西部问题，包括生态环境建设与保护区域稳定性与地下工程。东部问题，包括大城市地面变形不稳定性、悬河化水资源、水环境等。在一些应用方面还急需解决的问题如下：卫生填埋场的设计问题;大规模工程建设的区域环境岩土工程问题评估;城市施工影响环境岩土工程问题;岩土工程手段在环境的治理中的应用等。
参考文献：
[1]缪林昌刘松玉环境岩土工程学概论北京:中国建材工业出版社2005
[2]方江华等对环境岩土工程几个问题的探讨岩土力学2005年第4期
土以碎散的颗粒为骨架，由固、液、气三相物质组成；在其由岩石风化的生成、搬运和沉积过程中几经沧桑，形成了不同于其他材料的复杂的力学性质，而不同时空条件下土的性状也各不相同。所以尽管已提出的土的本构关系理论数学模型不下百种，动用了传统力学和现代力学的各种理论和手段，但是到目前为止，还没有一种为人们所公认的，能够准确、全面反映各种土的应力应变关系的数学模型。是否存在这样的模型也是值得怀疑的。
在计算机和计算技术基础上发展起来的，以有限元为代表的数值计算是解决边值问题的强有力的手段。当用来计算弹性体时其精确程度令人叹为观止。其计算结果与光弹试验结果毫厘不差，结果光弹试验很快被废止。土是碎散材料，而在一般数值计算中首先被假设为连续体，然后被离散化，假设各单元间的结点位移协调，计算土体的应力变形关系。这常常不能反映土的变形的微观机理。以DDA（DiscontinuousDeformationAnalysis）为代表的离散单元计算方法在计算某些农产品（如谷类）和工业零件（如滚珠）时是相当成功的。以至被称为“数值试验”可以精确地代替模型试验。在定性地探索土的变形的微观机理时，也是很有价值的。但是用以描述由不同尺寸、不同形状、不同矿物成分的颗粒组成的土，反映不同三相成分及其物理、化学和力学的相互作用，即使是可能，恐怕也是相当遥远的事。
数学模型和数值计算预测的另一个难点是土的参数的选取，它受到取样(制样)和试验手段的限制。原状土在取样过程中不可避免地受到扰动和发生应力释放，会破坏其结构性。即使是重塑土试样，制样的方式、器具和操作程序的差别也严重影响试验的结果。另一方面，目前使用的土工试验仪器也存在局限性。以真三轴仪为例，由于边界之间的干扰，试样的应力和应变的均匀是很难保证的。
在对地基和土工建筑物的探测方面，土层的时空变异及人类活动给勘探测试及其结果的判释造成困难。除此以外，岩土工程中的复杂边界条件和施工过程中的诸多因素也严重影响工程的实际结果。
在我国每年发表和撰写了大量的论文和报告，提出了各种理论、模型、计算方法、计算程序和技术手段，常常伴以试验或者实测数据的验证，其结果也常常是“符合得很好”。自己的试验或观测证实了理论或者方法的完美，正是：“各夸自家颜色好，百花园中各称王。”这种结果的可信性很值得怀疑。笔者在评阅一些论文和成果时，对于那些二者符合得完美到天衣无缝的图与曲线，常常怀有很大的不信任感；而对于存在相当差别，甚至坦率地承认预测的不成功的情况，则是完全理解的。可惜后者较少。
近年来，主要在国外进行了多次的“考试”或者“竞赛”活动：首先委托一个（或几个）单位进行所谓的“目标试验”，亦即需要预测或者预算的试验或实例。其结果是保密的，或者预测前不做试验，预测以后在试验。事先公布有关的土的一般资料、基本试验的数据（为确定有关参数）和目标试验的应力（应变）路径。在全世界或者一定范围征求参赛者（参加目标试验的人不参赛）。全部预测结果上交以后，公布试验结果。一般是召开研讨会，评估或者评分。参赛者也常常进行申辩和总结。这是一种客观、公正和有权威性的检查比较方式。也是推动岩土工程发展的十分有益的活动和手段。它使我们认识到在岩土工程领域，我们的认识能力和预测能力到底有多高。
试验方法和设备的检验比较
1.不同仪器的相同试验的检验
1982年在法国Grenoble召开的“土的本构关系国际研讨会”上①，用剑桥式的立方体真三轴仪分别由德国的Karlsrube大学和法国的Grenoble大学对同样的砂土和粘性土进行复杂应力路径和应变路径的真三轴试验，两份试验结果是存在着差别的。由于使用的仪器与土料都是相同的，差别主要源于操作方法和技巧。
1987年在美国克里夫兰召开的“非粘性土的本构关系国际研讨会”上②，利用美国Case大学的空心圆柱扭剪仪和法国Grenoble大学的剑桥式立方体真三轴仪进行砂土的相同应力路径的试验。试验内容包括：
(1)b＝不同常数的不同密度两种砂土的真三朝试验；其中，b=（σ1-σ2）／（σ1-σ3）
(2)在π平面上应力路径为圆周（两周）的的真三轴试验。
（b=常数的真三轴试验与空心圆柱试验的比较）表示了对于Hostun密砂（干密度ρd＝1.65g/cm3）在b＝不同常数，中主应力ρ2=500kPa保持不变，用两种仪器试验得到的轴向应力与轴向应变关系曲线，轴向应变和体应变的关系曲线。可见在b=0和0.28时，不同仪器试验结果的差别是很大的。但是在评价它们时，主持者说：对于轴应变，除了0.286的结果很差（verypoor）以外，其他的曲线符合的很好(verywell)；（b.体应变εv与轴向应变εz间试验曲线）的曲线认为符合得很优良（excellent）。对比我们的一些论文中理论与实际曲线二者丝丝入扣的符合，就显得很不真实。在这两个试验中试样的破坏形态也有很大不同：空心圆柱试样发生颈缩；立方体试样产生V形的剪切带。这些差别可能是由于试样的制样方法不同，试样中的实际应力分布不同和试验中的边界条件不同引起的。
2.土工离心机模型试验
1986年由欧洲共同体资助，发起“土工离心机的合作试验”③。参赛者有三家：英国的剑桥大学、法国的道桥中心研究室和丹麦的工程院。试验的内容是模拟饱和砂土地基上的圆形浅基础的承载力和荷载—沉降关系。试验土料统一为巴黎盆地天然沉积的一种均匀石英细砂。模型地基的孔隙比规定为e=0.66(相对密度Dr=86％)，规定圆形基础的模型尺寸为直径D=56.6mm,离心加速度＝28.2g，基底完全粗糙。此前，由丹麦岩土研究所对于这种土进行了物性试验和三轴试验，其结果公布于众。要求荷载—沉降关系表示成无量纲的变量q/γˊnb-s/b公关系曲线。
其中：
q=基础上施加的荷载(kPa)
γˊ=乙土的浮容重(kN-m3)
n=重力加速度水平，即模型比尺
b=模型基础的尺寸(m)
s=基础的中心垂直沉降(m)
同时也进行了相同条件下的现场载荷试验，以便与模型试验结果对比。
这三家使出了浑身解数，精心制样、安装、运转和量测，反复摸索，反复校验，校正各种参数和影响因素。剑桥大学还在离心机上作了静力触探试验。最后，剑桥大学提交了一组试验结果，另外两家按要求给出了一条曲线。图2（圆形天然浅基础的试验荷载-沉降关系曲线）表示了其试验结果，其中剑桥大学是笔者选取的最接近于要求的条件的试验结果(e＝0.664)。
可见，这种世界先进水平的土工离心模型试验的误差在±30%以上。值得提出的是，这是一种条件非常简单明确的模型试验。而现场的工程实际情况的条件和影响因素远比这复杂。在这个试验中，加载速率、模型地基砂的密度、制样方法和运行程序对试验结果都有影响。例如剑桥大学的试验表明，砂土的孔隙比变化0.01（相当于相对密度变化3％），则其承载力变化18％，如图3（地基承载力与模型地基孔隙比间关系—剑桥大学试验结果）所示。而由于模型地基是先制样，后运转，保证地基内砂土处处均匀，孔隙比误差在0.01范围内是有较大难度的。
3.单桩的动测法的考试
1992年在荷兰海牙进行了一次动测桩的“考试”④。在第一轮，10根预制桩预先被沉入地基，桩径250mm，桩长18m（7#桩17m）。要求测出其预制的“缺陷”。其中一根桩完整无缺；其余的9根桩各有缺陷：颈缩、扩径和在不同部位的10mm宽，130mm深的刻槽。事先由特尔夫公司进行了地基勘察，将土层资料公布于众。有12家具有国际声誉的公司参赛，用小应变动测法检测。结果是：平均测对4根；最多对7根，最少对两根。没有一家测出那根完整无损的桩。他们认为对于只有10mm宽的缺痕很难分辨。
第二轮是沉入11.5m-19m长的5根桩，然后用静载荷试验测出极限承载力。10家公司用大应变动测法测试其极限承载力。其结果也不乐观。比如，由静载试验为340kN的一根桩，各家给出的结果分布在90kN-510kN的范围。
4.堤防隐患检测的“大比武”
我国目前有各类堤防25万公里，很多已具有几百年的历史。是民堤逐年加高培厚或者在汛期抢修形成的。地质条件及堤身土料和质量千差万别，隐患很多。1998年洪水期间发生的许多险情和决口都是由于渗透通道形成的管涌和蚁穴鼠洞、裂隙异物和局部疏松土体等造成的。为此水利部和防汛办于1999年3月在湖南宜阳召开了“堤防隐患综合检测技术检验会”也北被称为“大比武”。
有我国的十几家科研院所、大专院校和少数厂家（包括美国的劳雷公司）参加。检测堤段位于宜阳的一段废堤上。每个参赛的检测方法负责200米堤段，时间是两小时。几处“隐患”是事先人工布置的，埋设了稻草、钢管，模拟蚁穴和鼠洞。一般在两米深范围内。人们使用的测试手段包括：高密度电阻率法、瞬变电磁法、地震波法、弹性波法和探地雷达等。这些方法都有一定的分辨率限制，即分辨尺寸与深度之比一般是相对固定的。因而两米深的隐患的检测不应算是难题。检测结果聘请有关专家评审，打分。图4（堤防隐患的检测结果评分）所给的分数只是相对的。组织者对于测试结果是不满意的。参赛者各自对其结果的误差的原因进行了解释。针对这种结果，水利部斥资几百万，开展专题研究，目标是“傻瓜”式的快速检测仪器和方法。关键问题可能是要结合各地具体情况和长期的抗洪防汛经验，因地制宜，积累资料和经验，合理判释，仪器才会发挥作用。很难想象，可以身背“傻瓜机”，走遍天下都会灵验。
土的本构关系的检验
80年代以来，关于土的本构关系的“考试”至少进行了3次。1980年美国和加拿大召开了“岩土工程中极限平衡、塑性理论和一般的应力应变关系北美研讨会”⑤。会前用两种天然粘土、一种重塑的高岭粘土和渥太华砂进行了一系列试验。试验包括：
平均主应力p=常数的三轴试验，
b＝常数的真三轴试验
砂土在π平面上应力路径为圆周的真三轴试验
天然粘土大主应力方向与其沉积方向成不同角度的三轴试验。
事先将土的物性参数和基本试验的结果公开提供。然后在全世界范围征求参赛者。参加预测的有个不同国家的17个本构模型。从给出的结果看，轴向应力应变关系（σ1-σ3）~ε1预测的精度一般尚可；体应变预测的精度差别很大。对于应力路径在π平面上为圆周的情况，许多模型无能为力。由于原状土的各向异性，对于其循环加载和超固结性状很难预测，只有少数模型参加了预测。结果表明，没有一个模型能够合理地预测所有的试验情况。正如会议主席Finn所说：“没有给任何一个本构模型戴上王冠”。这也是符合当前的土力学理论发展的现状的。
1982年在法国召开了“土的本构关系国际研讨会”人们用不同的理论模型对砂土和粘土的复杂应力路径和应变路径的试验结果进行了类似的预测。如上所述，也对试验本身进行了检验⑥。
1987年在美国克里夫兰召开了“非粘性土的本构关系国际研讨会”⑦。会议征求对真三轴试验和空心扭剪试验结果用理论模型进行预测。共有世界各国的32个土的本构模型参赛。其中包括：
3个次弹性模型(H)
3个增量非线性弹性模型(I)
1个内时模型(E)
9个具有一个屈服面的弹塑性模型(EP1)
10个具有两个屈服面的弹塑性模型(EP2)
6个其他形式的弹塑性模型(EP)
会议将预测结果与试验结果比较，按四个单项评分。评分的标准见图5（本结构模型预测的评分标准）。规定了上下限，按统计方法打分。图6（轴向应力应变关系得分的直方图—满分100）与图7（体应变与轴向应变关系得分的直方图—满分100）表示出b＝常数的真三轴试验的预测得分情况。可见其轴向应力应变关系预测经过还差强人意；而体应变的预测则基本是全不及格。
这些“考试”基本上反映了人们当前认识和描述土的应力应变关系的能力和水平。它表明，即使对于实验室制作的重塑土试样，其应力应变关系也是相当复杂的。现有的关于土的本构关系的数学模型的描述能力在精度和条件方面都是有限的。有的模型使用了20多个，甚至40多个常数，结果仍然不另人满意。
1．土工加筋挡土墙的计算
60年代以来，随着计算机和计算技术的发展，土工数值计算大大加强了我们解决复杂的岩土工程边值问题的能力。有人提出可将土力学分成理论土力学、实验土力学和计算土力学三部分。由于它几乎可以精神任何边值问题，似乎一台打计算机，几页打印纸，就可以驰骋在岩土工程的所有领域。这种表现上的简单、快捷和“精确”，常使青年岩土工作者产生误解，忽视了其与实际工程问题间的距离，轻视在岩土工程实践中积累经验的重要意义。
加筋土的计算是岩土数值计算中很有代表性的课题。它涉及到土的本构模型，筋材的应力应变关系模型和筋土间的界面模型及这些模型涉及的参数。目前已经有较多的计算程序和经验。1991年在美国的科罗拉多大学，由美国联邦公路局资助，在足尺试验的基础上进行了加筋土计算的竞赛⑧。
目标试验是在一个高3.05米，宽1.22米，长2.084米的大型的试验槽中进行的。铺设了12层长为1.68米的无纺土工织物，作成土工织布加筋挡土墙。墙顶采用气囊加压。气囊下铺设5厘米的砂垫层。试验用的土料有两种：一种是均匀的砂土，D50=0.42m；另一种为粉质粘土，塑限Wp=19％，液限Wl=37%。事先公布了砂土的三轴试验，粘土的不同排水条件下的三轴试验，土工布的拉伸试验和筋土问的界面直剪试验等试验的结果。征求世界各国同行们进行数值计算，预算试验观测结果。预测项日有：
(1)两种加筋挡土墙在顶部加载103.5kPa以后的墙顶最大位移、不同位置的墙面位移及筋的应变
(2)在加载100小时后的以上各项位移和应变
共有15个不同国家的大学和研究单位参赛。包括美国的科罗拉多大学等8家，英国的哥拉斯格大学等两家，日本的东京大学等3家。中国和加拿大各一家。其中14家参加了荷载—变形和应变关系的预测。计算的结果见图8（砂土加筋挡土墙的墙顶最大位移计算的误差）和图9（粘土加筋挡土墙的墙顶最大位移计算的误差）。它们分别表示了砂土和粘土在上述荷载下的墙顶最大位移的预测误差。有几家没有预测粘土加筋挡土墙，有几家计算得到的结果表明，在此荷载下挡土墙早就破坏。只有少数计算的误差在30％以内。
对于砂土加筋挡土墙试验的破坏荷载是207kPa，预测值从10kPa到517kPa不等。粘土加筋挡土墙在荷载加到230kPa时由于气囊爆破而未能继续试验，但挡土墙并没有破坏。计算的破坏荷载在21kPa到207kPa之间。其误差之大令人沮丧。
2．土的液化分析方法的检验
在1989-1994年间由美国NSF拨款350万美元，资助用离心机模型试验来检验地震反应分析方法。这是NSF历年来投入单项经费最多的项目。项目简称VELACS。参加的单位和个人包括：美国加州大学戴维斯分校，加州理工大学，英国剑桥大学等7座大学；其中有10名美国国家科学院院士和英国皇家学会会员。参加考试的考生有美、加、日和欧洲的23个数值计算专家和研究组。
项目动用了9台带有振动台的土工离心机，并且进行了平行试验。模拟地震的振动模型试验内容包括：
(1)水平自由地基
(2)倾斜地基
3)组合地基（一半是密砂，另一半是松砂）
(4)成层水平地基(刚性箱和柔性箱各一种)
(5)护岸的重力式挡土墙
(6)堤坝
(7)心墙坝
(8)砂基础上的刚性建筑物
涉及以上9种边值问题的模型试验，都是相当简单的工程问题。在土工离心机试验的基础上，提出了三类考题：
A在离心机试验前，提供试验的初始条件和边界条件，在尚无任何试验资料的情况下，进行数值计算。是一种“盲测”。
B离心试验完成以后，但不公布试验结果。但向计算者提供试验的较为详细的条件和细节。
C公布试验结果，让“考生”用自己的数值计算进行计算，比较。
考试的成绩按照ABC的次序有所提高，对于A类考题，有30多个数值计算模型参加考试。预测的地震反应加速度比较接近；计算的静孔压和沉降量与试验量测的结果比较，趋势还是相同的。但二者差别很大，多达几十倍。但是在试验后，考虑了试验中的具体条件量测方法，修正计算条件和参数，计算结果明显改善。
结论与讨论
土的力学性质是非常复杂多变的，岩土工程问题具有很强的不确定性。目前我们的理论分析、数值计算和勘探试验还远不能精确定量地描述，反映和预测它们。对此应当有清醒的认识。但是正确的理论和有效的方法应当能够揭示土受力变形的基本规律，反映岩土工程中的影响因素及影响的范围。
对于岩土工程问题，正面的纯理论和数值预测和计算，往往是很难奏效的。必须详细地了解实际的条件和过程，熟悉当地的情况，积累经验，对理论和参数进行合理修正；在工程中不断观测和积累数据，在其基础上合理选取参数，再计算和预测以后的变化，往往达到很高的精度。因而，有人提出在复杂的岩土工程中需要“理论导向，经验判断，精心观测，合理反算”。这是非常中肯和宝贵的认识。
在土力学和岩土工程中逐步引进不确定性的理论方法是一个重要的发展方向。
参考文献
①ConstitutiveRelationforSoil,Ed.Gudehus,G.,1984
②Bianchini,G.et.al,,ComplexStressPathsandValidationofConstitutiveModel,GeotechnicalTesting,Journal,1991,14(1):13-25
③Corte,J.F.Etal.,.ModelingofTheBehaviorofShallowFoundation_ACooperativeTestProgramme,Centrifuge88,Corte(Ed)1988Balkema,Rotterdam,ISBN9061118138
④盛崇文，从桩的测法谈起。地基处理，1996，7（3）
现阶段，我国岩土工程勘测的现状不容乐观，一方面，岩土勘测工作与设计工作出现分离，勘测人员不能严格的按照设计要求进行操作，尽管，我们不断的引进新的技术与先进的设备，但是实际的勘测效果并没有预想的完善，由于勘测与设计的分离使得勘测人员的工作效率降低，还时常出现错误，同时，岩土设计人员也没有对当地的实际情况进行细致的调查，数据的收集不完善，造成设计图纸中的参数不适用于实际操作，造成资源和人力、物力的浪费。另一方面，岩土工程的勘测人员没有事先做好准备工作，不重视勘测纲要所强调的内容，最近几年，我国各个地区经常有地质勘探人员遭遇危险的报道，这都是由于没有实现做好准备工作，勘测过于随意，严重影响岩土勘测工作的质量。
2岩土工程勘测中存在的问题
2.1勘测技术落后现阶段，我国在岩土勘测技术的先进性方面与西方发达国家相比仍然存在一些差距，因此，在勘测数据的准确性与勘测工作的质量和效率方面都存在严重的缺失，一些勘测公司仍然使用传统的勘测手段，很少引进新的机器设备及优质的勘测人员，这样新的技术就无法发挥其应有的功能[1]。
2.2勘测环节不规范岩土勘测工作应当有明确的操作步骤和技术规范，然而，我国的勘测企业由于缺乏管理及员工的素质较低，导致勘测环节无法规范的进行，要知道，岩土的勘测存在一定的危险性，如果一旦出现操作的失误就会给勘测人员的生命财产安全造成严重的威胁，同时，勘测市场的秩序也非常混乱，很多人员都是依据以往的经验来填写勘测报告，这样会使得数据误差非常大，也滋生了一些不法商贩谋取利益的途径。
2.3勘测人员专业素质不高我国现阶段的岩土勘测人员有一少部分是勘测多年的经验丰富的技术人员，但是仍然有很多专业素质不高的勘测人员，这些人大多缺少专业的技能培训，对一些新的勘测仪器和勘测技术不甚了解，甚至对自身的安全防护意识也非常薄弱，尤其在野外的岩土勘测工作中经常发生危险与错误的勘测结果，这严重制约着我国勘测事业的发展，与此同时，一些勘测企业为了节约成本，雇佣一些廉价的农民工作为劳动力，这些人不仅缺少相关的专业知识，更没有认真负责岩土勘测作业。
2.4主管部门管理不到位岩土勘测工作的管理也是确保勘测质量的重要一环，但是我国地质勘测工作的入行门槛却很低，一些外行的从业人员也可以进行相应的勘测工作，然而，随着科学技术的发展，一些先进的技术理念被引入进来，如果勘测企业不加强管理，注定会被激烈的市场竞争所淘汰。与此同时，岩土勘测的主管部门不能够对原始的勘测数据进行认真的审核，只是通过简单的记录确定检测质量报告，这样是对岩土勘测工作极不负责的现象，更不能很好的管理企业的经营理念，对勘测企业经济效益和社会效益的取得都产生了严重的阻碍[2]。
3优化岩土工程勘测工作的建议
3.1采用先进的勘测技术岩土工程的勘测涉及到多个学科的专业知识，随着我国科学技术的不断创新，应当将先进的勘测技术应用到岩土工程的勘测中来，例如工程物力专业理论和电磁波理论等，同时，在勘测设备的使用方面也应当引入先进的、高效的、准确的勘测设备，尽管这些设备会耗费更多的成本，但国家要想更好的完成岩土工程的勘测就应当加大投资力度，提升勘测数据的准确性，一些经济不发达的地区仍然使用传统的勘测技术，因此，地质勘测企业最好能够实现电子化的办公，让更多的勘测数据通过计算机网络实现整合与分析，从而极大提升勘测的效率，尤其是对一些复杂的数据处理，可见，只有不断的创新和使用先进的勘测技术才能够促进我国勘测事业的进步。
3.2增强勘测规范性岩土工程的勘测还需要规范的操作步骤，每一个操作环节都是相辅相成的，只有认真的做好每一个勘测环节，才能够确保最终检测结果的准确，与此同时，国家应当出台相应的管理制度来规范勘测市场的操作行为，对一些不符合规定的行为予以严厉的打击，只有这样才能够不断的净化我国的地质勘测事业，对于勘测报告的检察也要设立专门的监测机构，从而制止一些以假乱真、谋取个人财产的行为。另一方面，通过规范岩土勘测的设计来约束实际的勘测行为，确保勘测人员能够严格的按照设计要求进行操作，不能偷工减料或者凭借经验填写检测报告，每一个勘测数据都有其相应的功能，只有规范操作才能实现其真正的价值。
3.3提高勘测人员专业技能任何先进设备的使用和创新技术的应用都需要高素质、高水平的专业人员，而岩土工程的勘测更是如此，我国现在急需一大批优秀的地质勘探人才，不仅能够数量的掌握各种勘测技术，还具备较高的职业道德及综合素质，因此，我国应加大力度培养和提升勘测人员的专业技能，可以在各大高校开展地质勘测相关专业，教育学生将勘测理论与实践相结合，确保勘测数据的准确性，从而提高岩土工程的勘测质量。与此同时，勘测人员的专业素质和技能水平直接关乎我国勘测事业未来的发展，无论从眼前的利益来看还是着眼于未来，提升地质勘测人员的技能水准是至关重要的，勘测企业不仅要聘用综合型技术人才，还要定期开展从业人员技能培训，将先进的理念和经验教授新人，同时采用严格的奖惩制度和责任制度来激发勘测人员的工作热情，不断进取，从而促进我国地质勘测事业的进步[3]。
3.4主管部门加强管理加强岩土工程勘测主管部门的管理职能是保障勘测工作质量的关键，首先，重视岩土工程勘测的地域性研究，也就是每个地区的主管部门都要对自己做负责的区域予以严格的管理，并建立健全地质勘测工作的规章制度，根据自己地区的特点制定相应的法规，确保岩土工程勘测不会受到区域因素的影响，对于一些经济欠发达的地区主管部门一定要加强勘测人员的安全管理，建立相应的安全防护措施，同时，对勘测过程中可能出现的环境干扰因素事先采取恰当的解决对策，对岩土工程勘测的治理与管理负起责任。
4结束语
土以碎散的颗粒为骨架，由固、液、气三相物质组成；在其由岩石风化的生成、搬运和沉积过程中几经沧桑，形成了不同于其他材料的复杂的力学性质，而不同时空条件下土的性状也各不相同。所以尽管已提出的土的本构关系理论数学模型不下百种，动用了传统力学和现代力学的各种理论和手段，但是到目前为止，还没有一种为人们所公认的，能够准确、全面反映各种土的应力应变关系的数学模型。是否存在这样的模型也是值得怀疑的。
在计算机和计算技术基础上发展起来的，以有限元为代表的数值计算是解决边值问题的强有力的手段。当用来计算弹性体时其精确程度令人叹为观止。其计算结果与光弹试验结果毫厘不差，结果光弹试验很快被废止。土是碎散材料，而在一般数值计算中首先被假设为连续体，然后被离散化，假设各单元间的结点位移协调，计算土体的应力变形关系。这常常不能反映土的变形的微观机理。以DDA（DiscontinuousDeformationAnalysis）为代表的离散单元计算方法在计算某些农产品（如谷类）和工业零件（如滚珠）时是相当成功的。以至被称为“数值试验”可以精确地代替模型试验。在定性地探索土的变形的微观机理时，也是很有价值的。但是用以描述由不同尺寸、不同形状、不同矿物成分的颗粒组成的土，反映不同三相成分及其物理、化学和力学的相互作用，即使是可能，恐怕也是相当遥远的事。
数学模型和数值计算预测的另一个难点是土的参数的选取，它受到取样(制样)和试验手段的限制。原状土在取样过程中不可避免地受到扰动和发生应力释放，会破坏其结构性。即使是重塑土试样，制样的方式、器具和操作程序的差别也严重影响试验的结果。另一方面，目前使用的土工试验仪器也存在局限性。以真三轴仪为例，由于边界之间的干扰，试样的应力和应变的均匀是很难保证的。
在对地基和土工建筑物的探测方面，土层的时空变异及人类活动给勘探测试及其结果的判释造成困难。除此以外，岩土工程中的复杂边界条件和施工过程中的诸多因素也严重影响工程的实际结果。
在我国每年发表和撰写了大量的论文和报告，提出了各种理论、模型、计算方法、计算程序和技术手段，常常伴以试验或者实测数据的验证，其结果也常常是“符合得很好”。自己的试验或观测证实了理论或者方法的完美，正是：“各夸自家颜色好，百花园中各称王。”这种结果的可信性很值得怀疑。笔者在评阅一些论文和成果时，对于那些二者符合得完美到天衣无缝的图与曲线，常常怀有很大的不信任感；而对于存在相当差别，甚至坦率地承认预测的不成功的情况，则是完全理解的。可惜后者较少。
近年来，主要在国外进行了多次的“考试”或者“竞赛”活动：首先委托一个（或几个）单位进行所谓的“目标试验”，亦即需要预测或者预算的试验或实例。其结果是保密的，或者预测前不做试验，预测以后在试验。事先公布有关的土的一般资料、基本试验的数据（为确定有关参数）和目标试验的应力（应变）路径。在全世界或者一定范围征求参赛者（参加目标试验的人不参赛）。全部预测结果上交以后，公布试验结果。一般是召开研讨会，评估或者评分。参赛者也常常进行申辩和总结。这是一种客观、公正和有权威性的检查比较方式。也是推动岩土工程发展的十分有益的活动和手段。它使我们认识到在岩土工程领域，我们的认识能力和预测能力到底有多高。
试验方法和设备的检验比较
1.不同仪器的相同试验的检验
1982年在法国Grenoble召开的“土的本构关系国际研讨会”上①，用剑桥式的立方体真三轴仪分别由德国的Karlsrube大学和法国的Grenoble大学对同样的砂土和粘性土进行复杂应力路径和应变路径的真三轴试验，两份试验结果是存在着差别的。由于使用的仪器与土料都是相同的，差别主要源于操作方法和技巧。
1987年在美国克里夫兰召开的“非粘性土的本构关系国际研讨会”上②，利用美国Case大学的空心圆柱扭剪仪和法国Grenoble大学的剑桥式立方体真三轴仪进行砂土的相同应力路径的试验。试验内容包括：
(1)b＝不同常数的不同密度两种砂土的真三朝试验；其中，b=（σ1-σ2）／（σ1-σ3）
(2)在π平面上应力路径为圆周（两周）的的真三轴试验。
（b=常数的真三轴试验与空心圆柱试验的比较）表示了对于Hostun密砂（干密度ρd＝1.65g/cm3）在b＝不同常数，中主应力ρ2=500kPa保持不变，用两种仪器试验得到的轴向应力与轴向应变关系曲线，轴向应变和体应变的关系曲线。可见在b=0和0.28时，不同仪器试验结果的差别是很大的。但是在评价它们时，主持者说：对于轴应变，除了0.286的结果很差（verypoor）以外，其他的曲线符合的很好(verywell)；（b.体应变εv与轴向应变εz间试验曲线）的曲线认为符合得很优良（excellent）。对比我们的一些论文中理论与实际曲线二者丝丝入扣的符合，就显得很不真实。在这两个试验中试样的破坏形态也有很大不同：空心圆柱试样发生颈缩；立方体试样产生V形的剪切带。这些差别可能是由于试样的制样方法不同，试样中的实际应力分布不同和试验中的边界条件不同引起的。
2.土工离心机模型试验
1986年由欧洲共同体资助，发起“土工离心机的合作试验”③。参赛者有三家：英国的剑桥大学、法国的道桥中心研究室和丹麦的工程院。试验的内容是模拟饱和砂土地基上的圆形浅基础的承载力和荷载—沉降关系。试验土料统一为巴黎盆地天然沉积的一种均匀石英细砂。模型地基的孔隙比规定为e=0.66(相对密度Dr=86％)，规定圆形基础的模型尺寸为直径D=56.6mm,离心加速度＝28.2g，基底完全粗糙。此前，由丹麦岩土研究所对于这种土进行了物性试验和三轴试验，其结果公布于众。要求荷载—沉降关系表示成无量纲的变量q/γˊnb-s/b公关系曲线。
其中：
q=基础上施加的荷载(kPa)
γˊ=乙土的浮容重(kN-m3)
n=重力加速度水平，即模型比尺
b=模型基础的尺寸(m)
s=基础的中心垂直沉降(m)
同时也进行了相同条件下的现场载荷试验，以便与模型试验结果对比。
这三家使出了浑身解数，精心制样、安装、运转和量测，反复摸索，反复校验，校正各种参数和影响因素。剑桥大学还在离心机上作了静力触探试验。最后，剑桥大学提交了一组试验结果，另外两家按要求给出了一条曲线。图2（圆形天然浅基础的试验荷载-沉降关系曲线）表示了其试验结果，其中剑桥大学是笔者选取的最接近于要求的条件的试验结果(e＝0.664)。
可见，这种世界先进水平的土工离心模型试验的误差在±30%以上。值得提出的是，这是一种条件非常简单明确的模型试验。而现场的工程实际情况的条件和影响因素远比这复杂。在这个试验中，加载速率、模型地基砂的密度、制样方法和运行程序对试验结果都有影响。例如剑桥大学的试验表明，砂土的孔隙比变化0.01（相当于相对密度变化3％），则其承载力变化18％，如图3（地基承载力与模型地基孔隙比间关系—剑桥大学试验结果）所示。而由于模型地基是先制样，后运转，保证地基内砂土处处均匀，孔隙比误差在0.01范围内是有较大难度的。
3.单桩的动测法的考试
1992年在荷兰海牙进行了一次动测桩的“考试”④。在第一轮，10根预制桩预先被沉入地基，桩径250mm，桩长18m（7#桩17m）。要求测出其预制的“缺陷”。其中一根桩完整无缺；其余的9根桩各有缺陷：颈缩、扩径和在不同部位的10mm宽，130mm深的刻槽。事先由特尔夫公司进行了地基勘察，将土层资料公布于众。有12家具有国际声誉的公司参赛，用小应变动测法检测。结果是：平均测对4根；最多对7根，最少对两根。没有一家测出那根完整无损的桩。他们认为对于只有10mm宽的缺痕很难分辨。
第二轮是沉入11.5m-19m长的5根桩，然后用静载荷试验测出极限承载力。10家公司用大应变动测法测试其极限承载力。其结果也不乐观。比如，由静载试验为340kN的一根桩，各家给出的结果分布在90kN-510kN的范围。
4.堤防隐患检测的“大比武”
我国目前有各类堤防25万公里，很多已具有几百年的历史。是民堤逐年加高培厚或者在汛期抢修形成的。地质条件及堤身土料和质量千差万别，隐患很多。1998年洪水期间发生的许多险情和决口都是由于渗透通道形成的管涌和蚁穴鼠洞、裂隙异物和局部疏松土体等造成的。为此水利部和防汛办于1999年3月在湖南宜阳召开了“堤防隐患综合检测技术检验会”也北被称为“大比武”。
有我国的十几家科研院所、大专院校和少数厂家（包括美国的劳雷公司）参加。检测堤段位于宜阳的一段废堤上。每个参赛的检测方法负责200米堤段，时间是两小时。几处“隐患”是事先人工布置的，埋设了稻草、钢管，模拟蚁穴和鼠洞。一般在两米深范围内。人们使用的测试手段包括：高密度电阻率法、瞬变电磁法、地震波法、弹性波法和探地雷达等。这些方法都有一定的分辨率限制，即分辨尺寸与深度之比一般是相对固定的。因而两米深的隐患的检测不应算是难题。检测结果聘请有关专家评审，打分。图4（堤防隐患的检测结果评分）所给的分数只是相对的。组织者对于测试结果是不满意的。参赛者各自对其结果的误差的原因进行了解释。针对这种结果，水利部斥资几百万，开展专题研究，目标是“傻瓜”式的快速检测仪器和方法。关键问题可能是要结合各地具体情况和长期的抗洪防汛经验，因地制宜，积累资料和经验，合理判释，仪器才会发挥作用。很难想象，可以身背“傻瓜机”，走遍天下都会灵验。
土的本构关系的检验
80年代以来，关于土的本构关系的“考试”至少进行了3次。1980年美国和加拿大召开了“岩土工程中极限平衡、塑性理论和一般的应力应变关系北美研讨会”⑤。会前用两种天然粘土、一种重塑的高岭粘土和渥太华砂进行了一系列试验。试验包括：
平均主应力p=常数的三轴试验，
b＝常数的真三轴试验
砂土在π平面上应力路径为圆周的真三轴试验
天然粘土大主应力方向与其沉积方向成不同角度的三轴试验。
事先将土的物性参数和基本试验的结果公开提供。然后在全世界范围征求参赛者。参加预测的有个不同国家的17个本构模型。从给出的结果看，轴向应力应变关系（σ1-σ3）~ε1预测的精度一般尚可；体应变预测的精度差别很大。对于应力路径在π平面上为圆周的情况，许多模型无能为力。由于原状土的各向异性，对于其循环加载和超固结性状很难预测，只有少数模型参加了预测。结果表明，没有一个模型能够合理地预测所有的试验情况。正如会议主席Finn所说：“没有给任何一个本构模型戴上王冠”。这也是符合当前的土力学理论发展的现状的。
1982年在法国召开了“土的本构关系国际研讨会”人们用不同的理论模型对砂土和粘土的复杂应力路径和应变路径的试验结果进行了类似的预测。如上所述，也对试验本身进行了检验⑥。
1987年在美国克里夫兰召开了“非粘性土的本构关系国际研讨会”⑦。会议征求对真三轴试验和空心扭剪试验结果用理论模型进行预测。共有世界各国的32个土的本构模型参赛。其中包括：
3个次弹性模型(H)
3个增量非线性弹性模型(I)
1个内时模型(E)
9个具有一个屈服面的弹塑性模型(EP1)
10个具有两个屈服面的弹塑性模型(EP2)
6个其他形式的弹塑性模型(EP)
会议将预测结果与试验结果比较，按四个单项评分。评分的标准见图5（本结构模型预测的评分标准）。规定了上下限，按统计方法打分。图6（轴向应力应变关系得分的直方图—满分100）与图7（体应变与轴向应变关系得分的直方图—满分100）表示出b＝常数的真三轴试验的预测得分情况。可见其轴向应力应变关系预测经过还差强人意；而体应变的预测则基本是全不及格。
这些“考试”基本上反映了人们当前认识和描述土的应力应变关系的能力和水平。它表明，即使对于实验室制作的重塑土试样，其应力应变关系也是相当复杂的。现有的关于土的本构关系的数学模型的描述能力在精度和条件方面都是有限的。有的模型使用了20多个，甚至40多个常数，结果仍然不另人满意。
1．土工加筋挡土墙的计算
60年代以来，随着计算机和计算技术的发展，土工数值计算大大加强了我们解决复杂的岩土工程边值问题的能力。有人提出可将土力学分成理论土力学、实验土力学和计算土力学三部分。由于它几乎可以精神任何边值问题，似乎一台打计算机，几页打印纸，就可以驰骋在岩土工程的所有领域。这种表现上的简单、快捷和“精确”，常使青年岩土工作者产生误解，忽视了其与实际工程问题间的距离，轻视在岩土工程实践中积累经验的重要意义。
加筋土的计算是岩土数值计算中很有代表性的课题。它涉及到土的本构模型，筋材的应力应变关系模型和筋土间的界面模型及这些模型涉及的参数。目前已经有较多的计算程序和经验。1991年在美国的科罗拉多大学，由美国联邦公路局资助，在足尺试验的基础上进行了加筋土计算的竞赛⑧。
目标试验是在一个高3.05米，宽1.22米，长2.084米的大型的试验槽中进行的。铺设了12层长为1.68米的无纺土工织物，作成土工织布加筋挡土墙。墙顶采用气囊加压。气囊下铺设5厘米的砂垫层。试验用的土料有两种：一种是均匀的砂土，D50=0.42m；另一种为粉质粘土，塑限Wp=19％，液限Wl=37%。事先公布了砂土的三轴试验，粘土的不同排水条件下的三轴试验，土工布的拉伸试验和筋土问的界面直剪试验等试验的结果。征求世界各国同行们进行数值计算，预算试验观测结果。预测项日有：
(1)两种加筋挡土墙在顶部加载103.5kPa以后的墙顶最大位移、不同位置的墙面位移及筋的应变
(2)在加载100小时后的以上各项位移和应变
共有15个不同国家的大学和研究单位参赛。包括美国的科罗拉多大学等8家，英国的哥拉斯格大学等两家，日本的东京大学等3家。中国和加拿大各一家。其中14家参加了荷载—变形和应变关系的预测。计算的结果见图8（砂土加筋挡土墙的墙顶最大位移计算的误差）和图9（粘土加筋挡土墙的墙顶最大位移计算的误差）。它们分别表示了砂土和粘土在上述荷载下的墙顶最大位移的预测误差。有几家没有预测粘土加筋挡土墙，有几家计算得到的结果表明，在此荷载下挡土墙早就破坏。只有少数计算的误差在30％以内。
对于砂土加筋挡土墙试验的破坏荷载是207kPa，预测值从10kPa到517kPa不等。粘土加筋挡土墙在荷载加到230kPa时由于气囊爆破而未能继续试验，但挡土墙并没有破坏。计算的破坏荷载在21kPa到207kPa之间。其误差之大令人沮丧。
2．土的液化分析方法的检验
在1989-1994年间由美国NSF拨款350万美元，资助用离心机模型试验来检验地震反应分析方法。这是NSF历年来投入单项经费最多的项目。项目简称VELACS。参加的单位和个人包括：美国加州大学戴维斯分校，加州理工大学，英国剑桥大学等7座大学；其中有10名美国国家科学院院士和英国皇家学会会员。参加考试的考生有美、加、日和欧洲的23个数值计算专家和研究组。
项目动用了9台带有振动台的土工离心机，并且进行了平行试验。模拟地震的振动模型试验内容包括：
(1)水平自由地基
(2)倾斜地基
3)组合地基（一半是密砂，另一半是松砂）
(4)成层水平地基(刚性箱和柔性箱各一种)
(5)护岸的重力式挡土墙
(6)堤坝
(7)心墙坝
(8)砂基础上的刚性建筑物
涉及以上9种边值问题的模型试验，都是相当简单的工程问题。在土工离心机试验的基础上，提出了三类考题：
A在离心机试验前，提供试验的初始条件和边界条件，在尚无任何试验资料的情况下，进行数值计算。是一种“盲测”。
B离心试验完成以后，但不公布试验结果。但向计算者提供试验的较为详细的条件和细节。
C公布试验结果，让“考生”用自己的数值计算进行计算，比较。
考试的成绩按照ABC的次序有所提高，对于A类考题，有30多个数值计算模型参加考试。预测的地震反应加速度比较接近；计算的静孔压和沉降量与试验量测的结果比较，趋势还是相同的。但二者差别很大，多达几十倍。但是在试验后，考虑了试验中的具体条件量测方法，修正计算条件和参数，计算结果明显改善。
结论与讨论
土的力学性质是非常复杂多变的，岩土工程问题具有很强的不确定性。目前我们的理论分析、数值计算和勘探试验还远不能精确定量地描述，反映和预测它们。对此应当有清醒的认识。但是正确的理论和有效的方法应当能够揭示土受力变形的基本规律，反映岩土工程中的影响因素及影响的范围。
对于岩土工程问题，正面的纯理论和数值预测和计算，往往是很难奏效的。必须详细地了解实际的条件和过程，熟悉当地的情况，积累经验，对理论和参数进行合理修正；在工程中不断观测和积累数据，在其基础上合理选取参数，再计算和预测以后的变化，往往达到很高的精度。因而，有人提出在复杂的岩土工程中需要“理论导向，经验判断，精心观测，合理反算”。这是非常中肯和宝贵的认识。
在土力学和岩土工程中逐步引进不确定性的理论方法是一个重要的发展方向。
参考文献
①ConstitutiveRelationforSoil,Ed.Gudehus,G.,1984
②Bianchini,G.et.al,,ComplexStressPathsandValidationofConstitutiveModel,GeotechnicalTesting,Journal,1991,14(1):13-25
③Corte,J.F.Etal.,.ModelingofTheBehaviorofShallowFoundation_ACooperativeTestProgramme,Centrifuge88,Corte(Ed)1988Balkema,Rotterdam,ISBN9061118138
④盛崇文，从桩的测法谈起。地基处理，1996，7（3）
该区属丘陵~低山溶蚀峰丛地貌，场地内总体地势为北东高南西低，测区内多有第四系土层覆盖，四周植被较为茂密，现经施工平场后，场地变得较为平坦，由地表地质现象显示，测区内岩性多样，且有一断层通过场地，该断层平面走向北西~南东向，在断层两侧岩层产状变化较大，其中：在断层北西面，岩层北西向倾斜，倾角70°左右，在断层南东面，岩层北东向倾斜，倾角50°左右。①第四系（Qel+dl）：上部为耕植土，富含植物根系，下部为可~硬塑状红粘土，残、坡积成因，厚薄不均，局部含基岩风化残块及碎石，主要分布于测区大部地段。②二叠系中统吴家坪组（P2w）：岩性主要为石灰岩夹硅质岩、钙质砂岩夹杂色泥岩、碳质泥岩。在水平方向上石灰岩、碳质泥岩、钙质砂岩呈互层状产出的组合关系。因受次级构造的影响，基岩破碎，节理裂隙发育，风化强烈。石灰岩、钙质砂岩及碳质泥岩，据其风化状态分为强风化-中风化，现分别对这几种基岩岩性特征、风化程度及组合关系分述如下：（1）强风化碳质泥岩（P2w）：褐色，泥质结构，含碳质、铝土质、铁锰质，受次级构造的影响，产状凌乱，该层在场地内风化强烈，整体破碎，厚度变化大。岩芯极破碎，呈砂状、碎块状，岩芯采取率低。（2）强风化石灰岩（P2w）：灰黑色，薄至中厚层状，含硅质，主要分布于拟建场地南西侧，厚度变化大。岩芯极破碎，呈砂状、碎块状、土夹石状，岩芯采取率低。（3）中风化碳质泥岩（P2w）：灰黑色，泥质结构，含碳质团块，节理裂隙发育，受构造及产状影响埋深变化大，节理裂隙发育，岩体较破碎，属较破碎软岩。（4）中风化石灰岩（P2w）：灰色、深灰色，薄至中厚层状，泥晶结构，含硅质，节理裂隙发育，岩芯呈柱状、短柱状，少量块状。
2场地水文地质条件
据地表地质调查及钻探探查，拟建场地地下水类型主要地下水为上层滞水和基岩裂隙水，叙述如下：场地下伏基岩为中风化泥岩、石灰岩，为含水性较好的岩层，其发育的节理裂隙为地下水流动提供了较有利的渗流条件，地下水埋藏较深，地下水径流方向为东南向南西，小车河为排泄基准面。
3岩土工程勘察概况
勘察之初，钻孔按一桩一孔布设，钻探揭穿地表覆盖层及地下强风化层进入完整基岩9m，在场地平场和钻探过程中，多处发现岩溶和裂隙，但仅靠所布钻探，不能确定其分布延伸范围。为迅速查明岩溶发育的分布情况，决定沿拟建物主要轴线布设测线，应用物探方法中的地震映像法和高密度电法，对钻探发现的岩溶现象进一步详查。本次勘察，沿拟建物主要轴线布设测线计完成高密度电法剖面3条，经过数据处理，综合分析，编制出物探异常平面分布图，为拟建物的基础设计和施工方案制定提供了充分依据。
4工程物探的基本原理及有关参数
4.1高密度电法：电法勘探是研究地层电学性质及电场、电磁场变化规律，根据研究地质对象的电性差异，通过仪器测量电场情况，进而研究电场的分布规律，以了解地下构筑物或地质体的状况，从而达到勘探目的。本次勘察，使用重庆地质仪器厂生产的DUK-2电法仪，采用60极接收，极距2m～3m，在预定位置布置测线剖面，本次勘察，电极的排列装置采用温纳四极装置。
4.2本场区工程地球物理特征：岩土电性地球物理条件是指运用物探手段解决地质问题的各种充要条件。地球物理勘探的前提是被探测体与周边岩土介质存在物性差异，常表现为电、磁、弹性波速等物性参数的异常。本次勘探目的主要是初步查明场区布设测线范围内隐伏的不明岩溶构造，如隐伏断裂、岩溶空洞或溶蚀破碎、地下暗河、充水溶洞及老旧窑形成的采空区等异常。本次高密度电法测试采用的物性参数为视电阻率值，通过对场区岩石和部分异常体的电性测试，结合贵阳地区同类型场地电性参数综合归纳本场区岩土电性特性。
5结论和建议
5.1测区内岩体多以泥岩、砂岩、页岩等中~软质类为主，局部地段，分布有石灰岩等相对坚硬的岩体。
5.2测区内，土层厚度多在2~15m左右，其厚度变化较大，其中：在测区南部，土层厚度相对较小，多在2~10m左右，而在测线北部，土层厚度相对较大，可达15m左右；在F1断层及附近土层厚度较大，多在20m以上。在F1断层及附近，由于土层与岩体破碎带的电阻率相差不大，因此，物探推土层厚度可能与实际有所偏差。
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
岩土工程研究的对象是岩体和土体。岩体在其形成和存在的整个地质历史过程中，经受了各种复杂的地质作用，因而有着复杂的结构和地应力场环境。而不同地区的不同类型的岩体，由于经历的地质作用过程不同，其工程性质往往具有很大的差别。岩石出露地表后，经过风化作用而形成土，它们或留存在原地，或经过风、水及冰川的剥蚀和搬运作用在异地沉积形成土层。在各地质时期各地区的风化环境、搬运和沉积的动力学条件均存在差异性，因此土体不仅工程性质复杂而且其性质的区域性和个性很强。
1测试技术
1.1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。
1.2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。
1.3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。人们在工程现场选择有代表性地段，实地量测各类结构面（断层、裂隙、层面）的几何参数（走向、倾斜、倾角、隙宽、间距等），然后输入计算机，进行统计模拟。可应用蒙特卡洛方法按已知的概率密度函数抽样，从而得出与实际分布函数相似的人工随机变量，据此进行特征计算和分布类型检验。所有结构面结合起来即构成了岩体结构面网络图像，全部过程由计算机完成。
由于结构面网络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分析方法
2.1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。如已知若干组输入数据，亦已知其最终输出结果，利用机器学习来调整各单元之间的权值，使之能最佳适应已知诸例的结论。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。
以极限平衡法进行边坡稳定分析有新的进展，主要是把滑动的二维问题变为三维问题，考虑每一条块的测向压力、地下水动、静压力及地震力的作用。另外，也有人从整体边坡破坏机理入手，直接求出边坡安全系数，省去了试求或优化滑动面的过程，较好地解决了复杂边坡的稳定分析问题。
2.2本构模型研究
在经典土力学中沉降计算将土体视为弹性体，采用布西奈斯克公式求解附加应力，而稳定分析则将土体视为刚塑性体，采用极限平衡法分析。但实际工程土的应力—应变关系是很复杂的，具有非线性、弹性、塑性、粘性、剪胀性、各向异性等等，同时，应力路径、强度发挥度、以及岩土的状态、组成、结构、温度等均对其有影响。
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中不少学者只重视本构方程的建立，而不重视模型参数测定和选用研究，也不重视本构模型的验证工作。在以后的研究别要重视模型参数测定和选用，重视本构模型验证以及推广应用研究。只有这样，才能更好为工程建设服务。
2.3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3个方面：（1）岩土体本身固有的不均匀性——岩体从建造到改造的过程中，由于物质分异、构造作用、断层裂隙的生成所引起；（2）勘察取样和参数估计的随机性——边界条件不准、测试技术误差及取样数量不足所引起；（3）模型误差导致的不确定性——物理力学模型和计算方法的不准确或多解性所引起。
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。
概率理论是处理岩土体不确性问题的一个有效工具，它可以指导随机参数的取样和试验设计，建立岩体工程概率模型和计算破坏概率，可以评价工程的可靠性和风险度，进行优化设计和决策。
模糊理论在岩土工程中的应用已较普遍，它用隶属函数代替确定论中非此即彼的特征函数来描述那些边界不清的过渡性问题。模糊模式识别和综合评判理论对那些受多因素影响的问题，如岩体环境评价、岩体分类、强度预报等显示出广阔的应用前景。
灰色系统理论研究事物的“灰度”、“灰数”、“灰关系”等特征，在社会科学和自然科学的各个领域得到了广泛的应用。在岩土工程中，可应用灰色系统理论进行岩体分类，采用灰色建模进行滑坡发生时间的预报和地下水位预报；利用灰关联度分析原理确定影响岩土工程稳定性的主次关系等。
1．1不规范的招投标管理目前，我国岩土工程的招投标仍然存在甲方评标办法的导向致使无序竞争，招标过程中弄虚作假，压价超过了工程结构的成本价，承发包的价格不合理，比概算降低多、有严重的地区和行业保护主义等不良现象，这些不良现象导致了施工企业在施工项目实施过程中偷工减料，对日后整体工程质量造成了恶劣的影响。
1．2不高的岩土工程施工质量如今，岩土工程重特大安全事故频发，主要是由于施工企业偷工减料，砌筑砂浆配合比设计不合理，砖砌体纵横墙不同步砌筑，钢筋成型绑扎不正确，钢筋漏放或钢筋长度不够等一系列问题所造成的，岩土工程工程的施工质量已成为全社会各方普遍关注的焦点，这不仅影响到建筑物的正常使用，更加关系到人民生命财产的安全。
1．3不规范的合同管理目前，由于我国岩土工程施工企业存在企业缺少合同的规范管理，企业的合同管理人员法律意识淡薄这一严重的问题，再加之企业在利益的驱使下经常会接受一些制定的合同条件中存在“不平等条款”的合约，有时甚至在施工过程中，为了施工方便，临时需要随意修改合同条款，这就严重影响工程建设的市场秩序，增加了企业的法律风险，对于我国本来就不成熟的建筑市场来说，无疑是雪上加霜。
1．4设计质量与责任联系不紧密ISO900质量体系管理中明确要求施工单位在岩土工程施工过程中，不管设计如何按要求变更，都不能调整III类设计变更。因为设计中存在的主地方要求增加的项目，地质钻勘不准等主要的问题，是施工单位不可能通过经营管理来控制的引起的设计变更和增加，即使是施工单位事前将预测列入包干，如果施工单位一意孤行，则有可能导致在施工过程中出现拆东墙补西墙的情况，进而导致在以后的施工中的出现偷工减料的现象，为施工工程的质量埋下了隐患。
1．5面窄，素质较低的工程监理目前我国的工程监理现状主要注重施工现场的质量监理和验工计价的数量核准、签认工作，并没有从项目可研、设计、施工、交付的全过程多方位的对岩土工程施工进行监理，工程监理工作仅限于施工阶段，工程监理的范围狭隘，并没有贯穿于整个岩土工程施工建设的始终，不能根据其发现的问题提出可行性的建议，施工单位随意压价，工程监理市场不规范，工程监理为了能够得到项目而勉强接受，工程监理的积极性得不到充分的发挥。再加上有的监理公司的为了应付，东拼西凑找来个对规范、规则知之甚少，有“证”而没有能力且无实际经验的监理工程师来滥竽充数，承包商也往往将工程监理当作质检员，工程监理在控制工程质量中的作用得不到发挥，这样不仅造成了工程质量因监理不严而出问题，监理工作不能发挥作用，还使监理市场十分混乱，监理事业能不到良好的发展，从而工程不能保证顺利的进行。
2施工管理的法制化、科学化的施工管理
2．1建立健全项目承包经济责任制，加强对工程报建和施工许可的管理企业必须建立和完善以工程项目管理为基点的承包管理机制，这样才能保证通过工程承包、目标分解到工程项目来实现企业自身要确保各项技术经济指标的完成，履行施工企业与业主签订的工程合同条款中所规定的一些内容。企业可以根据工程项目特点，以项目经理为项目承包的主体，以多项管理复合指标作为考核指标，签订以确保工程质量为中心，对承包工程的安全、质量、成本、工期、及职工教育负责，即对工程项目的管理负全部责任为考核内容的项目承包经济责任制。施工企业应该在招投标竞争中取得成功之后，以安全、成本、质量、工期、职工教育的综合指标对项目经理进行考核，做到“考核严格、指标清楚、责任明确、利益挂钩”，明确项目的安全目标、质量指标、工期指标，同时，按企业内部模拟市场价格综合计算出工程项目的目标成本，实施标价分离。
2．2建立适应项目管理的运行机制在岩土工程施工的项目管理中坚持坚持项目管理层和作业层分离，是企业推行项目管理逐步形成内部劳动力有序流动的必要条件，这样才能使项目管理班子相对稳定，施工队伍按需进出，同时还需正确处理项目经理部、经营决策层和施工作业层的关系，项目经理部要抓好项目的具体实施，服从企业层的管理和监督;企业经营管理层要对项目管理实行全过程的调控和监督，强化服务意识;作业层为了形成机制灵活、适应性强、有竞争能力的新的企业组织形态，应该提高自身专业技术水平和管理能力。在正确处理好目经理部、经营决策层和施工作业层的关系后，企业为了防止出现管得太死不利于项目经理部主观能动性的发挥，管得太松造成项目经理部权力过大的情况出现，另外，应该综合考虑项目经理的素质、企业对项目控制能力等因素来决定授权范围和内容。
3结语
