特殊土工程中的关键科学问题的分析和展望.pdfVIP

特殊土工程中的关键科学问题研究与展望 in OnResearchandits of Problems Soil ProspectKey Special Engineering． 王兰民1 马 巍2 陈正汉3 凌贤长4 姚仰平5 栾茂田6 缪林昌7 唐晓武8 摘要：特殊土因其独特、复杂的工程力学性质和较高的致灾性．引起了国内外渚多研究者的极 大兴趣。与特殊土相关的工程研究，具有非常重要的科学意义和实用价值。随着经济建设的飞速 发展和西部大开发战略的实施，在我国广泛分布的黄土、冻土、膨胀土和新近沉积软土等典型的 特殊土所造成的(或有可能造成的)灾害日益硅著，工程问题日趋突出。如何有效地解决这些特殊土 工程中存在的关键科学理论问题越来越成为政府、工程界和学者们关注的焦点。本文在回颐特殊 土工程发展历史、论述其关键的科学问题、综述该领域近20年来国内外主要研究进展的基础上，展 望了今后10—15年内的基本发展趋势，提出r该领域应重点发展的研究方向与课题。 关键词：特殊土工程进展趋势方向 1 引言 2004年8月，国家自然科学基金委员会决定启动学科发展战略研究和“十一五”优先资 助领域的论证研讨工作。根据这一工作的基本要求与任务，国家自然科学基金委材料与工程 科学部组织了“建筑、环境与土木工程”学科发展战略研讨的系列活动，并最终编写完成了 该学科的未来发展战略报告。在报告中，岩土工程分组专家分别就岩土工程学科的学科体系、 研究范围和任务、国外研究进展和发展趋势、国内研究现状与差距、今后10-15年我国的发 展战略目标、重点研究领域、交叉领域和学科增长点等战略发展I可题进行了深入的探讨。笔 者在本次战略研讨中，主持了岩土工程学科特殊土工程主题报告的编写工作，现将编写组的 研讨成果撰写成本文与同仁共享，并欢迎各位专家指正。 2特殊土工程发展历史的简单回顾 黄土、冻土、新近沉积软土和膨胀土是我国广泛分布、工程问题突出的典型特殊土。对 这些特殊土工程关键科学问题的研究既丰富了岩土工程学的学科内容，又促进了岩土工程学 科的发展，特别是对黄土和冻土工程的研究，目前已经成为我国在国际岩土工程研究领域显 示先进或领先水平的特色研究方向。 2．1黄土工程 黄土作为一种多孔隙、弱胶结的第四纪沉积物，它广泛分布于亚洲、欧洲、北美和南美 等地。我国拥有世界上黄土分布面积最广、层厚最大、成因类型最复杂的地区，分布总面积 特殊土工程中的关键科学同题研究与展望 217 rn以上。这些黄土主要分布于黄河中、下游的7个省，其连 剖面显示的黄土最大厚度在500 续分布区主要集中在西北黄土商原地区。 由于特殊的沉积环境、过程和气候条件，使得黄土具有多孔性、强透水性、湿陷性和动 力易损性。其突出的工程问题是浸水时土体在上覆土层自重压力下或非自重压力下发牛显著 沉陷，导致上部结构物或设施破坏。而其严重的致灾性则来自于黄土微结构的易损性和颗粒 级配的不良性引发的静力条件下土体的变形和斜坡、边坡的失稳滑移以及动力荷载(地震、机 械振动)作用下的滑坡、震陷和液化”’“。黄土的特殊工程特性和致灾性曾经造成过无计其数 的工程事故和上百万人的死亡。 黄土工程学科最早是围绕着黄土湿陷性的机理、变形力学理论、工程评价方法和防治技 术而发展起来的。，甘肃东部大地湾遗址考古挖掘发现，史前人类早在五六千年前的仰韶文化 时期，就已在“房基”中采用了夯实黄土地基。国外对黄土工程的研究始于20世纪30年代，主 要集中在黄土动力基础和湿陷性的工程评价与处理技术方面。而我国对黄土工程特性的系统 史阶段”J。在这四个阶段中，我国分别在主要大城市黄土工程性质的重大试验研究”一、新近堆积 黄土工程特性的认识、黄土湿陷件判别标准、自重湿陷性场地的湿陷评价、湿陷性黄土地基 容许承载力、黄土显微结构及其对黄土工程性质影响、应力一应变关系及本构模型、湿陷性黄 土地基处理方法以及饱和黄土特性等方面取