淺談注冊巖土工程的就業前景
發布時間：2014-02-25 共3頁
巖土工程是一門既古老又新近的專業技術，本文對巖土工程的涵義，巖土工程師的執業范圍等進行探討。
?。?）、巖土工程和結構工程的關系
巖土工程和結構工程關系密切，這是顯而易見的。無論房屋結構或橋梁結構，都建造在地基上。地基是否穩定，直接影響結構的安危；地基是否會產生過量變形，直接影響結構的功能，產生的次應力可能使結構超過設計極限。地基出了問題又很難補救。因此結構工程十分關心地基的穩定和變形。現在，一般地基設計均由結構工程師考慮上部結構要求統一完成，只有復雜地基基礎問題或需專門處理的地基才要求巖土工程師參與。同樣，巖土工程師在進行地基的勘察設計時，必須詳細了解結構的型式、荷載及其分布，特別是基礎的型式和剛度，了解對地基變形的限制要求，以便有的放矢。巖土工程師與結構工程師的密切配合至關重要。
結構和地基是一個整體，相互作用，相互影響。地基的變形會改變結構的應力，結構的荷載分布和不同剛度會產生不同的地基變形。人們常常用調整基礎和結構剛度的辦法來適應地基變形，地基、基礎和上部結構的協同作用分析是當前的熱門話題。反過來，也可通過地基處理提高地基的承載力和剛度來適應上部結構的要求。
巖土工程與結構工程你中有我，我中有你，互相搭接，互相重疊的例子不勝枚舉。例如樁基礎，作為結構的延伸，是結構的一部分，但樁基的承載力和變形則主要取決于巖土，與巖土的關系更為密切。再如基坑工程，土方開挖、地下水的治理、土壓力的計算等等都與巖土有關，但護坡樁、地下連續墻、錨桿、內支撐等都是結構。邊坡工程和地質災害的治理，似乎應當屬于巖土工程，但常常離不開結構措施。單純的巖土工程，如圍海造陸、堤岸工程，大面積高填方等并不多。結構工程師和巖土工程師雖然有所分工，有所側重，但互相互配合的居多。因此，結構工程師應當具備必要的巖土知識，巖土工程師也必須具備必要的結構知識。由于一般情況下結構專業處于主導地位，故巖土工程師承擔的主要任務,經常是結構工程師覺得難以承擔的較為復雜的或較為專門的巖土工程任務。
巖石和土的主要特點
巖石的裂隙性和土的孔隙性是巖石和土區別于混凝土、鋼材等人工材料的主要特點。
?。?）、巖石的裂隙性
巖石總是或稀或密、或寬或窄、或長或短地存在著各種裂隙，這是巖石區別于混凝土的主要特點。這些裂隙有的粗糙，有的光滑；有的平直，有的彎曲；有的充填，有的不充填；有的產狀規則，有的規律性很差。裂隙的成因多種多樣，有巖漿凝固收縮形成的原生節理，有沉積間斷形成的層理，有構造應力形成的構造節理，有表生作用形成的卸荷裂隙和風化裂隙，還有變質作用形成的片理、劈理等等，在巖石中構成極為多樣非常復雜的裂隙系統。人們將巖石和裂隙視為一個整體稱為“巖體”，將裂隙概化為“結構面”。顯然，結構面是巖體中最薄弱的環節。就力學性質而言，巖石的力學參數、結構面的力學參數和巖體的力學參數有很大區別。搞清結構面的產狀、參數和分布，是巖土工程勘察設計的重點，也是難點。
巖體中的地下水是沿著巖體中的裂隙和洞穴流動的，隨著裂隙和洞穴的形態和分布的不同，有脈狀裂隙水、網狀裂隙水、層狀裂隙水、洞穴水等不同的地下水類型。
?。?）、土的孔隙性
土是一種散體材料，存在孔隙。對于飽和土是固、液兩相；對于非飽和土，是固、液、氣三相。于是產生了有效壓力和孔隙壓力；孔隙壓力又有孔隙水壓力和孔隙氣壓力。有效應力原理成了土力學區別于一般材料力學的主要標志，在土工計算中產生了總應力法和有效應力法兩種原理和方法。在飽和土中，由于孔隙水壓力的增長和消散，不同的加荷速率地基承載力不同；是否及時支撐,對軟土基坑穩定有不同的表現；滲透系數和地層組合的差別,導致基礎沉降速率的差別等等。飽和土中的超靜水壓力可導致擠土效應，使樁被擠斷、擠歪和上浮；地震時的超靜水壓力導致砂土和粉土液化。非飽和土的孔隙氣壓力形成基質吸力，基質吸力隨著土中含水量的增加而降低，因而是不穩定的。膨脹土和黃土隨濕度的增加而強度顯著降低，非飽和土基坑雨季容易發生事故，花崗巖殘積土邊坡暴雨容易發生淺層滑坡，都和基質吸力降低有關?？傊?，把握好孔隙壓力是巖土工程的重要關鍵。
對自然條件的依賴性和條件的不確知性
巖土工程作為土木工程的分支，是以傳統力學為基礎發展起來的。但很快發現，單純的力學計算不能解決實際問題。原因主要在于對自然條件的依賴性和計算條件的不確知性。試與結構設計比較，結構工程師面臨的材料是混凝土、鋼材等人工制造的材料，材質相對均勻，材料和結構都是由工程師在設計時選定，是可控的，計算條件十分明確，因而建立在力學基礎上的計算是可信的。而巖土，無論材料還是結構，都是自然形成，不能由工程師選定和控制，只能通過勘察查明而又不可能完全查明。因而存在條件的不確知性和參數的不確定性，不同程度地存在計算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然巖土工程計算方法取得了長足進步，發揮了重要作用，但由于計算假定、計算模式、計算參數與實際之間存在很多差別，計算結果與工程實際之間總存在或多或少的差別，需要巖土工程師綜合判斷?！安磺笥嬎憔_，只求判斷正確”，強調概念設計，已是巖土工程界的共識。
參數的不確定性和測試方法的多樣性
同一巖土體測試數據的離散性有兩方面的原因，一是由于取樣、運輸、樣品制備，試驗操作等環節的擾動，試驗、計算等產生的誤差，使測試數據呈隨機分布，這方面產生的不確定性與混凝土、鋼材等測試數據的隨機性質基本相同，只是變異性更大。二是巖土測試數據還和樣品的位置有關，這是其他工程材料不具備的特性。自然界的巖土，即使是同一層，其性質也是有差別的。既有規律性的水平相變和豎向相變，也有無規律的指標離散。因此，個別樣品測試的指標一般缺乏代表性，必須有一定數量的測試指標，經統計分析，才能得到代表值。結構設計注重截面計算，而巖土工程分析沒有截面計算，注重系統分析。被分析的巖土體的尺寸與試驗樣品的尺寸比較，要大許多倍，因而考慮的是巖土體參數值的綜合水平，所以標準值的計算方法與混凝土、鋼材等是不同的。結構截面可靠度的分析已基本成熟，并已列入規范；而巖土工程的可靠度分析尚處在研究階段，由于問題復雜，積累不足，尚難在工程中普遍應用。巖土工程的測試可以分為室內試驗、原位測試和原型監測三大類，還有各種模型試驗，極為多樣，各有各的特點和用途。同一種參數，又因測試方法不同而得出不同的成果數據。選用合理的測試方法成為巖土工程計算能否達到預期效果的重要環節。例如土的模量有壓縮模量、變形模量、旁壓模量、反演模量。土的抗剪強度室內試驗有直剪和三軸剪；直剪又有快剪、固結快剪和慢剪；三軸剪又有不固結不排水剪、固結不排水剪、固結排水剪和固結不排水剪測孔隙水壓力；原位測試有十字板剪切試驗和野外大型剪切試驗。由于試驗條件不同，試驗結果各異。用哪種試驗方法合理，由巖土工程師根據具體條件確定。這種測試方法的多樣性，也是巖土工程區別于其他工程技術一個重要特點。巖土工程分析計算時注意計算模式、計算參數和安全度的配套，而其中計算參數的正確選定最為重要。
巖土工程和結構工程關系密切，這是顯而易見的。無論房屋結構或橋梁結構，都建造在地基上。地基是否穩定，直接影響結構的安危；地基是否會產生過量變形，直接影響結構的功能，產生的次應力可能使結構超過設計極限。地基出了問題又很難補救。因此結構工程十分關心地基的穩定和變形。現在，一般地基設計均由結構工程師考慮上部結構要求統一完成，只有復雜地基基礎問題或需專門處理的地基才要求巖土工程師參與。同樣，巖土工程師在進行地基的勘察設計時，必須詳細了解結構的型式、荷載及其分布，特別是基礎的型式和剛度，了解對地基變形的限制要求，以便有的放矢。巖土工程師與結構工程師的密切配合至關重要。
結構和地基是一個整體，相互作用，相互影響。地基的變形會改變結構的應力，結構的荷載分布和不同剛度會產生不同的地基變形。人們常常用調整基礎和結構剛度的辦法來適應地基變形，地基、基礎和上部結構的協同作用分析是當前的熱門話題。反過來，也可通過地基處理提高地基的承載力和剛度來適應上部結構的要求。
巖土工程與結構工程你中有我，我中有你，互相搭接，互相重疊的例子不勝枚舉。例如樁基礎，作為結構的延伸，是結構的一部分，但樁基的承載力和變形則主要取決于巖土，與巖土的關系更為密切。再如基坑工程，土方開挖、地下水的治理、土壓力的計算等等都與巖土有關，但護坡樁、地下連續墻、錨桿、內支撐等都是結構。邊坡工程和地質災害的治理，似乎應當屬于巖土工程，但常常離不開結構措施。單純的巖土工程，如圍海造陸、堤岸工程，大面積高填方等并不多。結構工程師和巖土工程師雖然有所分工，有所側重，但互相互配合的居多。因此，結構工程師應當具備必要的巖土知識，巖土工程師也必須具備必要的結構知識。由于一般情況下結構專業處于主導地位，故巖土工程師承擔的主要任務,經常是結構工程師覺得難以承擔的較為復雜的或較為專門的巖土工程任務。
巖石和土的主要特點
巖石的裂隙性和土的孔隙性是巖石和土區別于混凝土、鋼材等人工材料的主要特點。
?。?）、巖石的裂隙性
巖石總是或稀或密、或寬或窄、或長或短地存在著各種裂隙，這是巖石區別于混凝土的主要特點。這些裂隙有的粗糙，有的光滑；有的平直，有的彎曲；有的充填，有的不充填；有的產狀規則，有的規律性很差。裂隙的成因多種多樣，有巖漿凝固收縮形成的原生節理，有沉積間斷形成的層理，有構造應力形成的構造節理，有表生作用形成的卸荷裂隙和風化裂隙，還有變質作用形成的片理、劈理等等，在巖石中構成極為多樣非常復雜的裂隙系統。人們將巖石和裂隙視為一個整體稱為“巖體”，將裂隙概化為“結構面”。顯然，結構面是巖體中最薄弱的環節。就力學性質而言，巖石的力學參數、結構面的力學參數和巖體的力學參數有很大區別。搞清結構面的產狀、參數和分布，是巖土工程勘察設計的重點，也是難點。
巖體中的地下水是沿著巖體中的裂隙和洞穴流動的，隨著裂隙和洞穴的形態和分布的不同，有脈狀裂隙水、網狀裂隙水、層狀裂隙水、洞穴水等不同的地下水類型。
?。?）、土的孔隙性
土是一種散體材料，存在孔隙。對于飽和土是固、液兩相；對于非飽和土，是固、液、氣三相。于是產生了有效壓力和孔隙壓力；孔隙壓力又有孔隙水壓力和孔隙氣壓力。有效應力原理成了土力學區別于一般材料力學的主要標志，在土工計算中產生了總應力法和有效應力法兩種原理和方法。在飽和土中，由于孔隙水壓力的增長和消散，不同的加荷速率地基承載力不同；是否及時支撐,對軟土基坑穩定有不同的表現；滲透系數和地層組合的差別,導致基礎沉降速率的差別等等。飽和土中的超靜水壓力可導致擠土效應，使樁被擠斷、擠歪和上浮；地震時的超靜水壓力導致砂土和粉土液化。非飽和土的孔隙氣壓力形成基質吸力，基質吸力隨著土中含水量的增加而降低，因而是不穩定的。膨脹土和黃土隨濕度的增加而強度顯著降低，非飽和土基坑雨季容易發生事故，花崗巖殘積土邊坡暴雨容易發生淺層滑坡，都和基質吸力降低有關?？傊?，把握好孔隙壓力是巖土工程的重要關鍵。
對自然條件的依賴性和條件的不確知性
巖土工程作為土木工程的分支，是以傳統力學為基礎發展起來的。但很快發現，單純的力學計算不能解決實際問題。原因主要在于對自然條件的依賴性和計算條件的不確知性。試與結構設計比較，結構工程師面臨的材料是混凝土、鋼材等人工制造的材料，材質相對均勻，材料和結構都是由工程師在設計時選定，是可控的，計算條件十分明確，因而建立在力學基礎上的計算是可信的。而巖土，無論材料還是結構，都是自然形成，不能由工程師選定和控制，只能通過勘察查明而又不可能完全查明。因而存在條件的不確知性和參數的不確定性，不同程度地存在計算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然巖土工程計算方法取得了長足進步，發揮了重要作用，但由于計算假定、計算模式、計算參數與實際之間存在很多差別，計算結果與工程實際之間總存在或多或少的差別，需要巖土工程師綜合判斷?！安磺笥嬎憔_，只求判斷正確”，強調概念設計，已是巖土工程界的共識。
參數的不確定性和測試方法的多樣性
同一巖土體測試數據的離散性有兩方面的原因，一是由于取樣、運輸、樣品制備，試驗操作等環節的擾動，試驗、計算等產生的誤差，使測試數據呈隨機分布，這方面產生的不確定性與混凝土、鋼材等測試數據的隨機性質基本相同，只是變異性更大。二是巖土測試數據還和樣品的位置有關，這是其他工程材料不具備的特性。自然界的巖土，即使是同一層，其性質也是有差別的。既有規律性的水平相變和豎向相變，也有無規律的指標離散。因此，個別樣品測試的指標一般缺乏代表性，必須有一定數量的測試指標，經統計分析，才能得到代表值。結構設計注重截面計算，而巖土工程分析沒有截面計算，注重系統分析。被分析的巖土體的尺寸與試驗樣品的尺寸比較，要大許多倍，因而考慮的是巖土體參數值的綜合水平，所以標準值的計算方法與混凝土、鋼材等是不同的。結構截面可靠度的分析已基本成熟，并已列入規范；而巖土工程的可靠度分析尚處在研究階段，由于問題復雜，積累不足，尚難在工程中普遍應用。巖土工程的測試可以分為室內試驗、原位測試和原型監測三大類，還有各種模型試驗，極為多樣，各有各的特點和用途。同一種參數，又因測試方法不同而得出不同的成果數據。選用合理的測試方法成為巖土工程計算能否達到預期效果的重要環節。例如土的模量有壓縮模量、變形模量、旁壓模量、反演模量。土的抗剪強度室內試驗有直剪和三軸剪；直剪又有快剪、固結快剪和慢剪；三軸剪又有不固結不排水剪、固結不排水剪、固結排水剪和固結不排水剪測孔隙水壓力；原位測試有十字板剪切試驗和野外大型剪切試驗。由于試驗條件不同，試驗結果各異。用哪種試驗方法合理，由巖土工程師根據具體條件確定。這種測試方法的多樣性，也是巖土工程區別于其他工程技術一個重要特點。巖土工程分析計算時注意計算模式、計算參數和安全度的配套，而其中計算參數的正確選定最為重要。
