转贴:岩石力学研究的现状和未来

珠穆浪玛

【来源：南方岩土驿站】【作者：傅冰骏】摘自:建筑世界
引 　 言

　　岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石的力学以及与力学有关现象的一门新兴科学。它不仅与国民经济基础建设、资源开发、环境保护、减灾防灾有密切联系，具有重要的实用价值，而且也是力学和地学相结合的一个基础学科。

　　岩石力学的发生与发展与其它学科一样，是与人类的生产活动紧密相关的。早在远古时代，我们的祖先就在洞穴中繁衍生息，并利用岩石做工具和武器，出现过“石器时代”。公元前2700年左右，古代埃及的劳动人民修建了金字塔。公元前6世纪，巴比伦人在山区修建了“空中花园”。公元前613-591年我国人民在安徽淠河上修建了历史上第一座拦河坝。公元前256-251年，在四川岷江修建了都江堰水利工程。公元前254年左右（秦昭王时代）开始出钻探技术。公元前218年在广西开凿了沟通长江和珠江水系的灵渠，筑有砌石分水堰。公元前221-206年在北部山区修建了万里长城。在20世纪初，我国杰出的工程师詹天佑先生主持建成了北京-张家口铁路上一座长约1公里的八达岭隧道。在修建这些工程的过程中，不可避免地要运用一些岩石力学方面的基本知识。但是，作为一门学科，岩石力学研究是从20世纪50年代前后才开始的。当时世界各国正处于第二次世界大战以后的经济恢复时期，大规模的基本建设，有力地促进了岩石力学的研究与实践。岩石力学逐渐作为一门独立的学科出现在世界上，并日益受到重视。

　　目前国际上已建和正建的大坝，最大高度超过300m，地下洞室的最大开挖跨度超过50m，矿山开采深度超过4000m，边坡垂直高度达1000m，石油开采深度超过9000m，深部核废料处理需要考虑的时间效应至少为1万年，研究地壳形变涉及的深度达50-60km，温度在1000oC以上，时间效应为几百万年。今后，随着能源、交通、环保、国防等事业的发展，更为复杂、巨大的岩石工程将日益增多。但是，国际上有许多工程由于对岩石力学缺乏足够的研究，而造成工程事故。其中最著名的是法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝垮坝及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡。

　　马尔帕塞薄拱坝，坝高60m，坝基为片麻岩，1959年左坝肩沿一个倾斜的软弱面滑动，造成溃坝惨剧，400余人丧生。瓦依昂双曲拱坝，坝高261.6米，坝基为断裂十分发育的灰岩。1963年大坝上游左岸山体发生大滑坡，约有2.7-3.0亿立米的岩体突然下塌，水库中有5000万立米的水被挤出，击起250米高的巨大水浪，高150米的洪波溢过坝顶，死亡3000余人。近年来，虽然岩石力学得到突飞猛进的发展，但与岩体失稳有关的大坝崩溃，边坡滑动，矿山瓦斯爆炸，围岩地下水灾害等惨剧仍时有发生。诸如此类的工程实例，都充分说明能否安全经济地进行工程建设，在很大程度上取决于人们是否能够运用近代岩石力学的原理和方法去解决工程上的问题。当前世界上正建和拟建的一些巨型工程及与地学有关的重大项目都把岩石力学作为主要研究对象。

第一节 国际岩石力学与岩石工程发展动态

一、国际岩石力学学会成立前（1962）的概况

　　在国际岩石力学学会成立前，尤其是上世纪二战以后，为适应经济发展的迫切需要，各国都相继建立了一些机构对岩石力学进行专题研究。当时各国有代表性的研究机构如下：

美国：

（1） 　 美国军部工程兵团(ACE, Army Corps of Engineers U.S.A).

（2） 　 美国垦务局(Bureau of Reclamation U.S.A).

（3） 　 卡罗拉多矿业学院(Colorado School of Mines)

前苏联

（1） 　 　 全苏水工研究院(ВНИИГ)

（2） 　 　 全苏矿山测量研究院(ВНИИΜИ)

（3） 　 　 列宁格勒矿业学院

（4） 　 　 莫斯科建筑工程学院(ΜИСИ)

德国

卡尔斯鲁大学(University of Karlsruhe)

奥地利

（1）国际岩石力学研究所(Interfels)

（2）维也纳工业大学 (Technische Universtat Wien)

瑞士

苏黎世工业大学(ETH,Eidgenossische Technische Hochschule Zurich)

英国

(1)国家煤炭局(National Coal Board, Great Britain)

(2)伦敦大学帝国科学技术学院(Imperial College of Science and Technology, University of London)

法国

(1) 　 法国工业大学固体力学实验室（Ecole Polytechnique, Laboratorire de Mecanique des Solides）

(2) 　 法国电力局（Electricite de France）

(3) 　 巴黎结构中心研究所（Centre d'Etudes du Batimen Paris）

南非

(1) 　 南非采矿与冶金研究院（South African Institute of Mining and Metallurgy, SAIMM）

(2) 　 南非科学与工业研究委员会（CSIR, South African Council for Scientific and Industrial Research）

澳大利亚

　 　 　 联邦科学与工业研究组织(CSIRO, Commonwealth Scientific & Industrial Research Organization)

日本

（1） 　 日本地质调查研究所（GSJ, Geological Survey of Japan）

（2） 　 土木工程研究院(PWRI, Public Works Research Institute)

　　上述研究机构中，不少单位具有悠久的历史，如美国卡罗拉多矿业学院（CSM）成立于1874年，南非采矿与冶金研究院（SAIMM）成立于1894年，澳大利亚（CSIRO）成立于1926年等。

　　这期间，国际上没有统一的岩石力学学术组织，国际学术交流大都是在国际土力学与基础工程（ISSMFE）国际工程地质协会（IAEG）、国际理论与应用力学联合会（IUTAM）主办的学术会议上进行的。

二、国际岩石力学学会成立以后的进展

　　1962年国际岩石力学学会的成立标志着岩石力学的发展走向一个新阶段，以下重点加以介绍。

1. 沿革

　　国际岩石力学学会（ISRM,International Society for Rock Mechanics）是一个非政府、非赢利的国际学术组织，其主要目的是推动和促进国际间岩石力学与工程领域的合作和学术交流。学会的主要经济来源是会员的会费，赞助费及出版、广告收入。

　　该学会成立于1962年，比国际土力学与基础工程学会的成立晚26年。它是在奥地利地质力学学会（Osterrichische Geoellschaft fur Geomechanik,OGG）的基础上建立起来的。奥地利地质力学学会是国际上第一个岩石力学学术团体，由缪勒教授（L.Muller）发起组织于1951年，会址设在萨尔茨堡（Salzburg）。该学会自成立之日起，每年召开一次“奥地利地质力学学术讨论会”（Osterrichische Geomechanik-Kolloguium,OGG）。在1962年10月召开的第13届学术讨论会上，在L.Muller教授倡导下，成立了国际岩石力学学会。会上推选L.Muller教授担任第一届国际岩石力学学会主席。此后于1966年9月组织召开了第一届国际岩石力学大会（1st ISRM Congress）。大会在葡萄牙里斯本召开，参加会议的有来自全世界40个国家或地区的代表共814名，提交论文241篇。反映了当时国际岩石力学的发展水平。此后大约每隔4年召开一次大会（Congress）,每年召开区域性会议(Regional Symposium)或年会(Annual Meeting or International Symposium)。

　　ISRM的官方语言为英语、法语和德语。法语名称为 Societer Internationale de Mecanique des Roches,SIMR，德语名称为Internationle Gesellschaft fur Felsmechnik,IGF.

2. 组织

1）会员

学会的会员由国家小组、团体会员及通讯会员组成。

　　国家小组(National Group,简称 NG)是代表一个国家或地区（如东南亚地区）的岩石力学学会或委员会参加国际学会的组织。国家小组的成员是国际学会的个人会员 (Individual member)，或普通会员(Ordinary member)。

　　团体会员(Corporate member)是与岩石力学有关的公司、协会或其它团体或组织，通常向国际学会提供一定的经济支持，也称赞助会员 (Supporting member)。

通讯会员(Corresponding member)，仅代表个人参加国际学会。

　　据2002年底统计资料，国际学会共有国家小组47个，普通会员5016个，通讯会员84个，团体会员138个。

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2) 领导、管理机构

　　学会的领导机构由理事会、主席团和秘书处组成。全体理事会是学会的最高权利机构。

　　理事会（Council of ISRM）的组成人员为：主席团成员，历届学会前任主席，每一个国家小组的一名代表。

主席团（Board of ISRM）的成员为：

——学会主席

——各大洲，包括非洲、亚洲、大洋洲、欧洲、北美洲、南美洲的副主席，其中之一为第一副主席。所有副主席均通过选举产生。

——两名以下的无任所副主席，均由主席团聘任产生。

——当选学会主席(President elect)，在本届学会任期的后两年选举产生，与现任主席在工作上有两年的交叉。

——学会秘书处(ISRM Secretariat)的成员为包括：秘书长，《国际岩石力学学会信息通报》(ISRM NEWS JOURNAL)主编，及行政、管理人员。

——学会秘书长负责处理日常工作，直接向主席负责。

　　国际学会的秘书处一直设在葡萄牙里斯本国立土木工程研究所(LNEC， Laboratorio Nacional de Engenharia Civil)，地址为：101AV.do Brasil P-1799 Li***oa Codex PORTUGAL。

E-mail: ISRM @Inec.pt

　 　 网址：http://www.isrm/net

　 　 http://www.Inec.pt/ISRM/

3）国际学会历届主席为：

Leopold Muller,奥地利(1962—1966)

Manual Rocha,葡萄牙(1966—1970)

Leonard Obert,美国(1970—1974)

Pierre Habib,法国(1974—1979)

Walter Wittke,德国(1979—1983)

Edward T.Brown,英国(1983—1987)

John Franklin,加拿大(1987—1991)

Charles Fairhurst,美国(1991—1995)

樱井春辅(Shunsuke Sakurai),(1995—1999)

Marc Panet，法国(1999—2003)

本届主席为N.van der Merwe, 南非(2003—2007)

学会第一任秘书长为F.Millo Mendes教授，现任秘书长为 Luis Lamas 博士(2003—)

3. 主要活动

1） 国际学术会议

历届国际岩石力学大会的时间、地点如下：

第1届大会—1966年9月在葡萄牙里斯本

第2届大会—1970年9月在南斯拉夫贝尔格来德

第3届大会—1974年9月在美国丹佛(Denver)

第4届大会—1979年9月在瑞士蒙特诺(Montreux)

第5届大会—1983年4月在澳大利亚墨尔本(Melburne)

第6届大会—1987年9月在加拿大蒙特利尔(Montreal)

第7届大会—1991年9月在德国阿亨(Aachen)

第8届大会—1995年9月在日本东京(Tokyo)

第9届大会—1999年8月在法国巴黎(Paris)

第10届大会—2003年9月在南非Sandton

2） 专业委员会、工作委员会和专业组织
在主席团的协助下，学会主席可以批准成立某些专业委员会、工作委员会或专业组织从事与学会工作有关的科学、技术及管理方面的专题研究。

① 专业委员会及工作委员会

自1967年以来，先后成立的专业委员会及工作委员会(ISRM Commission)有28个，它们是：

——隧道及其它永久洞室工况委员会（1972-1980）

——工程实例委员会（1980-1988）

——岩石及岩体分类委员会（1971-1989）

——岩石力学信息委员会（1988-1991）

——计算机程序委员会（1976-1987）

——采矿工程高边坡设计委员会（1980-1983）

——教育工作委员会（1988-）

——水力致裂测量资料分析委员会（1983-1989）

——编译出版委员会（1973-1979）

——现场勘测技术建议方法委员会（1967-1975）

——研究工作委员会（原名为最佳研究技术路线委员会）（1967-1987）

——岩石可凿性（Boreability）、可切割性（Cuttability）及可钻性（Drillability）委员会（1980-1989）

——硬岩地区岩爆委员会（1994-1999）

——地下洞室岩石破坏机理委员会（1981-1991）

——岩石爆破粉碎委员会（1989-1999）

——岩石灌浆委员会（1988-1995）

——岩石节理委员会（1988-1992）

——岩石力学尺寸效应委员会（1988-1995）

——石油工程岩石性质委员会（1989-1995）

——膨胀岩委员会（1978-1999）

——岩石力学教学委员会（1967-1981）

——构造稳定性和场地选择委员会（1988-1991）

——名词、术语、符号及图示方法委员会（1967-1975）

——实验方法委员会（原称试验室及野外试验方法标准化委员会）（1967-）

——挤压岩石中的隧道工程委员会（1987-1999）

——国际岩石力学会章程及有关细则（By-Laws）修改顾问委员会（1984-1987）

——天然石质文物保护委员会（1996-）

——地球物理在岩石工程中的应用委员会（1996-）

专业委员会、工作委员会的任期一般为4年，委员会通常由5-15名国际知名专家组成。

②专业组织

国际岩石力学学会有三个专业组织(Interest Groups)，它们是

——采矿组织

——放射性废料处理组织

——石油组织

　　专业组织向所有国际岩石力学学会会员开放，参加人数不受限制，只要大家感兴趣，工作可以持续进行，没有时间约束。

③奖励

——为纪念国际学会已故第二届主席Manual Rocha(1913-1981)的杰出成就，学会从1982年起，实行罗哈奖(Rocha Medal)， 每年一次。奖励对象为优秀博士生。

历年得奖人为：

1982—A.P.Cunha 葡萄牙

1983—S.Bandis 希腊

1984—B.Amadei 法国

1985—P.M.Dight 澳大利亚

1986—W.Purrer 奥地利

1987—D.Elsworth 英国

1988—S.Gentier 法国

1989—B.Frohlich 德国

1990—R.K.Brummer 南非

1991—T.H.Kleine 澳大利亚

1992—A.Ghosh 印度

1993—O.Reyes W. 菲律宾

1994—S.Akutagawa 日本

1995—C.Derek Mertin 加拿大

1996—Mark P.Board 美国

1997—Martin Brudy 德国

1998—Fiona Mac Gregor 澳大利亚

1999—Arno Dachnke 南非

2000—Philippe Cosenza 法国

2001—Daniel Francois Malan 南非

2002—Mark S.Diederiches加拿大

2003—Lindsay Andersen-Linzer南非

2004—Giovanni Grasselli瑞士

——为纪念学会主要创始人缪勒(L.Muller)教授的逝世，从1991年起，实行缪勒奖(Muller Award)，每四年一次，奖励对象是全世界范围内杰出的岩石力学与岩石工程专家。第一次获奖者为加拿大霍克教授(E.Hoek,1991)，第二次获奖者为美国库克教授 (N.G.W.Cook,1995)，第三次获奖者为美国 爱因斯坦教授(H.H.Einstein,1999)，第四次获奖者为美国费尔赫斯特教授(C.Fairhurst,2003)。

4. 有关的国际兄弟组织

　　在比利时比尔（de Beer）教授的倡议下，由比利时政府资助，三个与岩土工程有关的国际学术组织：国际岩石力学学会（ISRM），国际土力学与基础工程学会（ISSMFE,1997年更名为国际土力学与岩土工程学会(ISSMGE)），及国际工程地质和环境协会（IAEG），于1973年共同建立了长期协作秘书处（Permanent Co-ordinating Secretariat,PCS），协调彼此之间的各项活动。第一任秘书长为de Beer教授。1991年7月他退休之后，由比利时劳兹伯格（E.Lou***erg）教授担任。

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其它两个国际组织的主席及秘书长均可以观察员身份应邀参加国际岩石力学学会理事会。

2000年，上述三个国际学术组织在澳大利亚墨尔本共同组织了GeoEng 2000国际大会。

此外，下列国际组织的主席及秘书长也可以观察员身份参加国际岩石力学学会理事会，它们是：

·国际大坝委员会（International Commission on Large Dams, ICOLD）

·国际地层力学局（International Bureau of Strata Mechanics, IBSM）

·国际隧道协会（International Tunnelling Association ITA）

·石油工程师学会（Society of Petroleum Engineers, SPE）

·世界采矿大会（World Mining Congress, WMC）

5. 信息通报

　　国际学会秘书处从1967年3月到1992年9月以季刊形式出版16开本《国际岩石力学学会信息》(News ISRM)，共97期。从1992年9月起《信息》改为不定期出版的8开本《国际岩石力学学会信息通报》(News Journal ISRM)。不但印刷精美，而且包括了更多的技术内容。

6. 今后由国际岩石力学学会支持召开的重要国际会议

1） 与6届非连续变形分析国际会议（ICADD-6,The 6th International Conference on Analysis of Discontinuous Deformation），2003年10月6日-8日在挪威Trondheim召开；ISRM区域会议（Regional Symposium）

2）地质系统热力学——流体力学——岩石力学——化学耦合过程：基础研究、模拟分析、试验技术及应用国际会议(Geo Proc 2003)，2003年10月13日-15日在瑞典斯德哥尔摩召开：ISRM区域会议

3）国际岩石力学会议 (SINOROCK-2004)，2004年5月18-21日在中国三峡工地召开： ISRM区域会议

4）岩石力学对新世纪的贡献国际会议——第3届亚洲岩石力学大会（3rd ARMS）2004年11月30-12月2日在日本京都召开：ISRM国际年会

5）人类活动对地质环境的影响国际会议（EUROCK 2005）；2005年5月18-20日在捷克Brno召开：ISRM国际年会

6）11届国际岩石力学大会：岩石力学发展的第2个半个世纪，2007年7月在葡萄牙里斯本召开

三、国际岩石力学学会发展中值得注意的几个问题

1．以下几个问题值得借鉴

——国际岩石力学学会完全是一个政府、非盈利学术组织，不受任何来自行政方面的干预。

——国际岩石力学学会常设秘书处的工作班子非常精干、专职工作人员只有秘书长和常务秘书两人。

——国际岩石力学学会制定了一系列完整的规章制度，包括：学会总纲（ISRM Statutes）及下属的10个实施细则（ISRM By-Laws）和6个工作指南（ISRM Guidelines），内容涉及技术、经济、法律等诸多问题。按章办事，责任分明，工作紧张有序。

——最高权利机构为全体理事会（ISRM Council），国际岩石力学学会主席团（ISRM Board）有时无法左右形势的发展。

——国际学会主席与当选学会主席(President elect)在工作上有两年的交叉，便于新旧交替。

——近年来加强了与IAEG及 ISSMGE的实质性合作，除于2000年在澳大利亚墨尔本共同召开 GeoEng 2000国际大会外，还将共同组织GeoEng 2004国际大会，该大会将于2004年6月21-24日在加拿大Alberta召开，议题为“资源开发地质工程 (GEO-Engineering for Resource Development)。近来三个学会还共同组建了滑坡和工程边坡联合技术委员会（JTC, Joint Technical Committee on Landslides and Engineered Slopes），并计划今后每年召开两次联席会议，力求尽快成立三个学会的联合体（Federation of Sister Geotechnical Societies）。加速学科的交叉和渗透。

2. 下几个问题值得商榷

——随着形势的发展，IAEG及 ISSMGE与时俱进均已改名。 ISRM经历过两次动议（1996，2003年）提出将现有名称改为《国际岩石力学与岩石工程学会》 (International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering)，强调工程的重要性，均未获通过。

——会员发展工作不够理想。虽然在第9届国际学会主席M.Panet教授的直接领导下成立了一个特别工作组或称特设委员会（Task Force or Ad hoc Committee）从事会员扩大工作，但收效不大。

——近年来，参加大会（Congress）的人不踊跃，如参加第1届大会（1966年，里斯本）的代表为800余名，参加第4届大会的（1979，瑞士Montreux）的代表近700人，参加第10届大会（2003年南非Sandton）只有300余名。与国际隧道学会（ITA）形成鲜明的对比。此外，《信息通报》的出版也不够及时。

——专业委员会的工作期限与国际岩石力学学会主席团的换届同步（四年一次）。目前大部分委员会已停止工作，这种作法显然不利于学科发展。
四、国际岩石力学与岩石工程发展动向

　　将结合“中国岩石力学与岩石工程发展前景展望”（第3节）来叙述。

　　参考文献

1. Directory, International Society for Rock Mechanics,(1996,2000),Compiled by the 　 ISRM Secretariat 　 A. A .Balkema/Rotterdam， The Netherlands.

2. 傅冰骏 　 光辉的历程——纪念国际岩石力学学会成立35周年， 岩石力学与工程动态，1997年第4期，中国岩石力学与工程学会，北京

3. 周维垣主编 高等岩石力学 北京 水利电力出版社 1990

4. 傅冰骏 国际岩石力学与工程新进展——参加第8届国际岩石力学大会报导 西部探矿工程 第9卷 第2期，1997年

5. 蔡美峰、何满潮、刘东燕主编 岩石力学与工程 普通高等教育“十五”国家级规范教材 科学出版社 2002

6. Lin Yunmei et al（2002）,(Editors), New Development in Rock Mechanics and Rock Engineering, The Proceedings of the 2nd International Conference， Rinton Press, Inc. Princeton, USA.

7. 傅冰骏 参加1996年国际岩石力学学会年会工作报告 岩石力学与工程动态，1996年第4期，中国岩石力学与工程学会，北京

8. News Journal, International Society for Rock Mechanics,(2001,2002,2003)Vol.6 No.3, 　 Vol.7 No.1, Vol.7 Nos.1,2,3

9. 傅冰骏 国际岩石力学学会罗哈奖（Rocha Medal）综合报导，岩石力学与工程动态，1998年第3期

10.. 傅冰骏 国际岩石力学学会缪勒奖（L.Muller Award）情况报导，岩石力学与工程动态，1995年第1期

11. 傅冰骏 参加第10届国际岩石力学大会简报，岩石力学与工程动态，2003年第3期

第二节 　 中国岩石力学与岩石工程的主要成就

一、简单的发展历程[1]~[14]

　　在解放前的归中国，连年战乱，民不聊生，岩石力学研究基本上是空白。中华人民共和国成立以后，随着水利、水电、采矿、交通、建筑、冶金，国防等建设工程的发展，提出了大量急待解决的岩石力学问题，从而使这门学科逐步发展壮大起来。上世纪50年代初，一些单位就建立了岩石力学实验室，初步开展了若干研究工作。而系统地、全面地对岩石力学进行研究，是从1958年开始的。当时，为适应长江三峡水利枢纽建设的需要，在国家科委领导下成立了三峡岩基研究组，以长江流域规划办公室及中国科学院为主体，在陈宗基教授指导下，集中了全国水利、水电、建工、矿冶、高等院校等18个单位100余名科技人员，下设大坝地基、地下结构、岩质边坡、动力特性、灌浆加固等5个专业组，在室内外开展了大量试验研究工作，如：岩体流变试验，隧洞压水试验，地应力测试，振动爆坡试验等。根据科研工作的需要，还研制成功一批仪器设备，如岩石三轴仪（垂直总荷载5000kN，侧向压力150Mpa，试件直径9cm，高度20cm），大型电磁振动台，岩石扭转流变仪，液压钢枕等。三峡岩基组的工作，不仅对我国水工建设岩石力学的发展起重要作用，也为中国岩石力学的发展奠定了基础。

　　文化大革命期间，同全国的情况一样，我国的岩石力学事业遭到极大的破坏。尽管如此，我国的科技人员仍然发挥自强不息的爱国主义精神，在若干重点工程，如葛洲坝、刘家峡水利水电工程，金川镍矿工程、成都—昆明铁路工程及国防工程建设中，做出了突出的贡献。其中，针对葛洲坝水利枢纽进行的岩石力学研究最有代表性。

　　葛洲坝工程是我国于70年代在长江干流上自行设计、自行施工的第1座巨型水利枢纽，有“万里长江第1坝”之称。主要的工程地质问题是坝基中广泛分布有原生或构造软弱夹层，总计约80余层。在陈宗基先生指导下，来自水利电力部、中国科学院等单位的科技人员对此进行了系统深入的研究。为全面探索夹层的矿物、物理、力学、化学性质，除进行一系列宏观、微观分析外，着重进行了室内和野外抗剪、蠕变、松驰、振动爆破及抗力体试验。在抗剪蠕变试验中，考虑到浸水、振动、长期渗透、反复荷载等因素对强度参数的影响。野外抗剪蠕变试验采用的试件尺寸为50cm×60cm，持续时间长达3个月。抗力体试验尺寸分别为11.65m×1.70m×2.30m×及9.54m×1.70m×2.30m（长×宽×高），规模之大，在国内外均属罕见。根据大量试验研究结果，运用流变力学原理，解决了软弱夹层及非连续、层状岩体结构的力学问题，并提出了有关的数学、力学模型及计算方法、为大坝设计和施工提供了重要依据。

　　在极为复杂的岩基上兴建如此巨大的工程，当时在国内外均无先例可循。通过兴建葛洲坝，不但有力地促进了我国坝工技术的全面发展，而且在岩石力学发展史上，也堪称一个重要的里程碑。

　　我国实行改革开放政策以来，岩石力学得到突飞猛进的发展。1978年12月26日，中国科学院、外交部联合向国务院呈送了“关于拟申请参加国际岩石力学学会和出席该学会第四届大会的请示”报告[（78）科发外字第2041号]。同年12月31日获得国务院方毅等5位副总理的批准。紧接着，我国即正式成立了国际岩石力学学会中国小组（National Group China, ISRM）,并以团体会员名义加入国际岩石力学学会。1979年9月以陈宗基先生为团长、谷德振先生为副团长的中国10人代表团参加了在瑞士Montreux召开的第4届国际岩石力学大会。

　　陈宗基先生分别在国际岩石力学学会理事会及学术大会上做了介绍中国岩石力学学科发展的报告，在国际上产生了广泛的影响。此外，在陈宗基先生倡导下，1982年成立了中国岩石力学与工程学会筹备委员会。经过三年多的不懈努力，1985年成立了全国性一级学会：中国岩石力学与工程学会（对外为国际岩石力学学会中国国家小组）。此外，在水利、水电、煤炭、铁道、建筑，冶金等部门也根据行业特点，建立了各自的岩石力学专业委员会。这支队伍为解决国家重大项目：如三峡、葛洲坝、小浪底、二滩、南水北调等水利水电工程，大冶、攀枝花、金川等矿山工程，成昆、南昆、京九、青藏等铁路工程，抚顺、大同、两准、兖州等煤矿工程，大庆、胜利、克拉玛依等石油工程，秦山、大亚湾、岭澳等核电工程，北京、上海、广州、深圳等地铁工程，以及成千上万个中、小型工程建设中所遇到的岩石力学难题，开展了大量的工作，取得了丰富的成果。

珠穆浪玛

二、主要成就

2．1 　 队伍不断扩大、科研成果持续创新

　　我国于1979年成立国际岩石力学学会中国国家小组时，只有10名会员，目前国家小组人数超过100人，增加了10倍多。中国岩石力学与工程学会于1985年成立时，只有2000名会员，目前已发展到12000余名会员，为国际岩石力学学会会员总数的2倍多，广泛分布在全国各省、市、自治区。专业范围涉及岩石力学与岩石工程多个分支学科。目前有11个专业委员会或分会，它们是：①地面岩石工程、②地下与地下空间岩石工程、③岩石动力学、④岩体物理数学模拟、⑤岩石锚固与注浆技术、⑥岩石破碎工程、⑦岩石力学测试、⑧软岩工程、⑨深层岩石力学、⑩高温高压岩石力学及⑾环境岩土工程，即将成立的有：隧道掘进机及工程应用分会。

　　我国已形成世界上最广大的人才市场。在人才培养方面，我国从事教学和科研的高等院校超过50所，约占全球院校总数的1/10，居世界首位。不少年轻学者已经在国际舞台上崭露头角。“文化大革命”期间造成的“断层”现象，正以更快的速度消失。

　　在学科发展方面，继岩石力学界先驱陈宗基先生在岩石流变学[10]~[14]，谷德振先生在岩体结构、岩体工程地质力学[15]~[16]之后，近年来，我国学者在关键块体理论、不连续变形分析（DDA），数值流形元方法（NMM），岩石分形分准、智能岩石力学、软岩力学、岩石破坏过程分析（REPA）、卸荷岩石力学、岩石记忆与开挖理论、岩石力学非线性研究、岩石工程位移反分析方法等方面的研究都提出诸多创新的成果。[17]—[36]

2．2 　 一系列国家科技攻关岩石力学重大项目通过了鉴定和验收[37]~[39]

　　自第6个国民经济发展五年计划实施以来，我国充分发挥社会主义制度的优越性，对岩石力学中的一些前沿课题，在全国范围内组织力量进行科技攻关。

1．“6.5”期间，涉及到岩石力学方面的国家科技攻关项目为：

　 （1）地下工程快速施工

1）水电站大型地下洞室围岩稳定和支护的研究

2）地下洞室快速施工机械和施工技术的研究

3）应用隧道掘进机加速地下工程施工的研究

（2）复杂地基的勘测与处理技术研究

1）复杂地基的工程地质研究与勘测技术

2）复杂地基的基础处理设计与施工技术研究

2．“7.5”期间，涉及到的课题为：

　 （1）勘测新技术研究

（2）岩体力学测试及高坝地基原位监测技术研究

（3）高坝地基岩体稳定性评价及可利用岩体质量标准研究

（4）高坝地基处理技术研究

（5）煤与瓦斯突出地质灾害防治研究

（6）煤矿突水地质灾害防治研究

“7.5”期间专门就三峡工程单独列项进行攻关，涉及的课题有：

（1）坝区及外围地壳稳定性研究

（2）坝区高边坡和建基岩体工程问题研究

（3）水库诱发地震研究

（4）库岸稳定性研究

（5）环境地质评价与预测

（6）三峡工程高陡边坡开挖、加固技术研究。

3．“8.5”国家重点科技攻关涉及的课题有：

（1）高边坡稳定及处理技术研究：

1）岩质高边坡稳定分析方法及软件系统

①大型滑坡调查总结及相应的数据库

②岩质高边坡失稳破坏机理及分析方法研究

③岩体结构特征及力学特征研究

④岩质高边坡稳定评价和分析设计的计算机软件综合系统

2）岩质高边坡开挖及加固措施研究

①岩质高边坡开挖控制爆破及动力反应

②预应力锚固技术

③边坡施工合理顺序及综合加固处理的优化设计

3）岩质高边坡勘测及监测技术方法研究

①摄影（像）析技术在边坡岩体结构研究中的应用

②直接横波测井技术及其应用研究

③层析成像技术在边坡岩体勘测中的应用

④钻孔彩色电视孔壁成象系统及其应用研究

⑤钻孔多点渗压测量及压模系统

⑥近库坝段的安全监测技术研究

⑦边坡监测数据处理系统预报软件及应用研究

（2）高拱坝坝体、库水和坝基相互作用动、静力分析研究

　 　 1）坝体渗流特性及拱座稳定分析研究

　 　 2）安全监控标准及反馈分析理论

（3）勘测关键技术及综合应用研究

　 　 1）原位保真取芯技术研究

　 　 2）“3000”系列测井仪的改造和原位密度的测试研究

4）高分辨率地震勘探技术方法研究

5）岩溶勘测新技术

6）地应力测试新方法

4． 国家自然科学基金委员会于1989～1992年将《岩土与水工建筑相互作用》列为重大项目，该项目包括7个专题，与岩石力学有关的有3个。

（1）裂隙岩体力学特性与洞群施工力学研究

（2）加固后裂隙岩体力学特性及建基面准则研究

（3）裂隙岩体中水的运动与水工建筑物相互作用研究

5． “9.5”国 家科技攻关涉及的课题为：

（1）快速勘探技术的综合应用

　 　 1）遥感技术及其应用研究

①遥感与地理信息系统技术集成及应用研究

②深挖高边坡快速地质编录成图技术开发与应用研究

③地下洞室围岩地质编录成图技术开发与应用研究

2）综合物探技术研究及其应用

①地震波CT技术及应用研究

②钻孔彩色电视孔壁成像系统及应用研究

③声波测井技术应用研究

④高密度电法勘探研究

3）钻探新技术的开发及其应用

①复杂地层安全快速钻进技术研究

②钻孔岩芯定向技术研究

③自振法抽水试验技术应用研究

4）工程地质综合分析技术的开发及其应用

①工程地质综合分析系列软件研究

②岩体物理力学特性及强度参数取值研究

③软弱夹层力学特性参数研究

（2）300m级高拱坝坝基稳定研究

1）高拱坝抗滑稳定安全系数及岩体力学参数研究

2）拱坝与地基整体失稳机理、分析方法及对策研究

3）考虑暴雨入渗等因素拱坝坝基滑动可靠度分析方法研究

（3）超大型地下洞室群合理布置及围岩稳定研究

1）水库蓄水后地下洞室结构和围岩稳定与支护方式分析

2）地下洞室群合理施工顺序研究

3）地下洞室抗震稳定性研究

（4）坝址及近岸滑坡体稳定性研究

1）溪洛渡近坝滑坡体的稳定性分析和治理检测方案

2）小湾坝前堆积体稳定与加固方案研究

　　上述一系列研究成果均通过了国家鉴定和验收。通过科技攻关，有力地提高了我国岩石力学总体水平。

2．3 　 广泛、深入的学术交流有力地促进了学科发展和科技进步

　　1979年前，有关岩石力学领域的学术交流，在我国基本上是空白。1979年，中国代表团10人小组参加了在瑞士Montreux举行的第4届国际岩石力学大会，打开了通向国际岩石力学界的大门。此后，尤其是中国岩石力学与工程学会成立以后，学术交流日益活跃。

　　在国际活动方面，截止到2002年年底，由中国岩石力学与工程学会发起组织的国际学术会议有12次，其中影响较大的是：

（1）“复杂岩石中的建筑物国际学术讨论会”（1986. 北京）

（2）“三峡工程岩石力学与工程国际科学技术讨论会”（1993. 宜昌）

（3）“岩石力学与工程新进展国际学术讨论会”（1994. 沈阳）

（4）“国际锚固与注浆技术研讨会”（1994. 广州）

（5）“岩石力学与环境岩土工程国际学术讨论会”（1997. 重庆）

（6）“锚固与注浆技术面向新世纪国际学术讨论会（1999. 广州）

（7）第2届岩石力学与岩石工程新进展国际学术讨论会（2002 沈阳）

在国内组织召开了300余次学术会议，其中全国性大会7次。

　　全国学会还成功地举办了多期岩石力学与岩石工程技术培训班、进修班及青少年科技夏令营，多次组团参加国际学术大会，以及邀请包括各届国际岩石力学学会主席在内的国际知名专家来华进行学术交流。

书籍、期刊在国内外学术交流方面有不可替代的重要作用。

我国在国内（或国外）出版的外文专著或论文集已不下20种，其中影响较大的是：[40]—[52]

(1) Proceedings of the International Symposium on Engineering in Complex Rock Formations, Chief Editor: Tan Tjong-Kie. Science Press Beijing, China 1986.

(2) Rock Mechanics in China, Edited by Chinese Society for Rock Mechanics and Engineering, Beijing, China 1986.

(3) Chinese Journal of Rock Mechancis and Engineering, English version Vol. 14 Supp. Edited by Chinese Society for Rock Mechanics and Engineering 1995.

(4) Advances in Rock Mechanics, Chief Editor: Yunmei Lin, World Scientific Publishing Co. Ltd. Singapore/New Tessey, London, Hong Kong 1998.

(5) International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Special Issue: Rock Mechanics in China, Chief Editor: J. A. Hudson, Co-editors: Wang Sijing, Yan Zhifa Vol. 37, No. 3 April 2000.

　　在中文期刊方面，中国岩石力学与工程学会定期出版《岩石力学与工程学报》及《岩石力学与工程动态》。历届全国性学术大会都出版了论文集[53]~[59]。各专业委员会、分会出版的论文集更多。此外，涉及到岩石力学与岩石工程的全国性刊物还有：《岩土工程学报》、《岩土力学》、《工程地质学报》、《水文地质工程地质》、《工程勘察》、《探矿工程——岩土钻掘工程》、《岩土工程界》、《土木工程学报》、《水利学报》、《水力发电工程学报》等。

　　在书籍方面，近3年来，正式出版的已超过200册，广泛涉及基础建设各个行业.
我国科技人员还在不断总结理论研究和工程实践的基础上，先后编制了一系列岩石力学与岩石工程方面的规程、规范，有的属于国家标准，有的属于行业标准，主要有：《工程岩体分级标准》、《工程岩体试验方法标准》、《岩土工程勘察规范》、《岩土工程基本术语标准》、《工业与民用建筑工程地质勘察规范》、《水利水电工程地质勘察规范》、《水利水电工程岩石实验规范》、《地基动力特性测试规范》、《公路隧道勘测规范》、《高层建筑岩土工程勘察规范》、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》、《土层锚杆设计与施工规范》等。

2．4 面向国民经济主战场，科技咨询活动取得重要成就

　　遍布全国各个地区的学术团体遵照科学技术要为国民经济建设服务的方针，充分发挥跨学科、跨行业、人才荟萃、知识密集的优势、针对国内各个大型工程建设中存在的主要问题，积极开展了科技咨询活动。以中国岩石力学与工程学会为例，参与咨询的主要工程项目为：三峡、小浪底、二滩、引黄入晋等水利水电工程，金川、抚顺、大同、兖州等矿冶工程，北京、深圳等地铁工程。仅对举世瞩目的三峡工程就有11次之多。其中规模较大的两次是：

1. 1996年春，在学会名誉理事长、中国工程院副院长、两院院士潘家铮教授的亲自指导下，组成了以学会理事长孙均院士为核心的专家组对三峡工程双线五级永久船闸高边坡关键技术问题进行咨询，工作历时近3个月，经过认真调查、分析、研究，提出了高水平的咨询报告。

2. 1999年4月7—10日在学会名誉理事长潘家铮两院院士的倡导和支持下，学会组织了以理事长王思敬院士为核心的专家组对正在进行施工的三峡永久船闸重点分三个专题进行了咨询：

(1) 高边坡稳定性问题

(2) 中隔墩岩体裂缝问题

(3) 工程技术措施

　　在短短4天内，专家组成在王院士的领导下，会同中国三峡工程开发总公司张超然总工程师等，不怕疲劳、连续作战，顺利地完成了咨询任务，受到三峡总公司的好评。

上述各项活动，均取得显著的经济效益、社会效益和环境效益。

2．5 我国的成就已引起国际岩石力学界的高度重视

　　经过半个世纪的不懈努力，我国已经累积了在复杂地质条件下修建各种岩石工程的丰富经验。虽然从总体上看，与国际先进水平相比，我国尚有一定的差距，但我们正迅速走向世界。如第7届国际岩石力学学会主席C. Fairhurst教授（美国）在参加了“三峡工程岩石力学与工程国际科学技术讨论会”后，立即在《国际岩石力学学会信息学报》上，以大量篇幅进行了报导。在卷首语中，他指出：“在这个世界上迅速发展的国家——中国，岩石力学面临数不清的机遇和挑战。中国科学家和工程师的首创、献身精神令人敬佩。除了国际著名的三峡工程以外，中国还有其他一些在建或拟建的大工程。通过对这些重大工程的实践，中国会对岩石力学的发展做出重要贡献。”

　　此后，第8届国际岩石力学学会副主席《国际岩石力学与矿业科学学报》主编J.A.Hudson教授（英国）特意在该学报上组织出版了一本介绍中国岩石力学发展与成就的专刊（Special Issue: Rock Mechanics in China, lnternational Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, Vol. 37，No.3 April 2000）[45]。 2001年我国成功地举办了国际岩石力学学会年会暨第2届亚洲岩石力学学术大会。会后国际岩石力学学会副主席Chung-ln Lee教授、国际岩石力学学会秘书长J.D.Rodrigues博士、美国地下建筑协会主席J.Reilly教授等均致函会议组委会主席王思敬院士、秘书长傅冰骏研究员对会议的胜利召开，表示热烈的祝贺，对我们的盛情接待表示感激[61]。

　 还值得提出的是：

（1） 　 陈宗基先生于1983-1987年荣任第五届国际岩石力学学会副主席

（2） 　 孙均岩石于1995-1999年荣任第8届国际岩石力学学会副主席

（3） 　 钱七虎岩石从今年开始到2007年荣任第10届国际岩石力学学会副主席

（4） 　 在今年9月6日的第10届国际岩石力学大会上，除东道国南非共和国以外，中国代表团的规模居各国之首，中国也是向大会提出议案最多的国家。中国国家小组提出的两项重要议案，均获通过，它们是：①关于2004年中国岩石力学学术会议（SINOROCK'2004）办成国际岩石力学学会支持的区域性国际会议（Regional Symposium ISRM）的建议；②关于重新建立国际岩石力学学会工程实例委员会（Commission on Case Histories ISRM）的建议。

（5） 　 2002年5月由钱七虎院士率领的中国专家组，包括施仲衡院士、傅冰骏研究员、沈凤生教授共4人应邀赴意大利Modena参加了国际隧道及地下工程博览会暨学术交流会，并分别在会上特邀报告。傅冰骏研究员还聘任为大会国际科学技术委员会委员。中国专家组的全部费用皆由对方承担。

为了全面、系统地反映我国岩石力学与工程的世纪成就，中国岩石力学与工程学会在第四届理事长、中国工程院王思敬院士的倡导下，组成了以王院士为核心的编委会，从事《世纪成就》专著的编辑出版工作。为了提高质量，编委会在全国范围内邀请了知名专家对54个专题进行综述。该专著的出版将有力地推动学科发展和科技进步，使岩石力学与工程在中华民族的伟大复兴事业中发挥更大的作用。

参 　 考 　 文 　 献

1. 孙钧 　 世纪之交的岩石力学研究，面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程。中国岩石力学与工程学会第5次学术大会论文集，中国岩石力学与工程学会编，北京 　 中国科学技术出版社，1998年

2. 王思敬 　 作为现代学科的岩石力学研究与实践，面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程。中国岩石力学与工程学会第5次学术大会论文集，中国岩石力学与工程学会编，北京 　 中国科学技术出版社，1998年

3. 傅冰骏 　 对我国岩石力学与工程学科发展的若干思考，面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程。中国岩石力学与工程学会第5次学术大会论文集，中国岩石力学与工程学会编，北京 　 中国科学技术出版社，1998年

4. Jun Sun and Sijing Wang 　 Rock Mechanics and Rock Engineering in China: Development and Current State-of-Art, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Special Issue: Rock Mechanics in China, Vol. 37, No. 3 April 2000

5. 傅冰骏 　 迈向新世纪的岩石力学与岩石工程，学科发展与科技进步，周光召主编，北京，中国科学技术出版社，1998

6. 王思敬 　 岩石力学与工程的新世纪，岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题，中国岩石力学与工程学会主编，北京：中国科学技术出版社，2002。

7. Zhang Yuzhuo & Yao Jianguo, New Progress and Sustainable Development of Rock Mechanics and Engineering in China, Wang Sijing, Fu Bingjun, Li Zhongkui(Editors) Frontiers of Rock Mechanics and Sustainable Development in the 21st Century A. A. Balkema Publishers, Lisse/Abingdon/Exton/Tokyo 2001

8. 傅冰骏 　 21世纪我国岩石力学面临的机遇和挑战，岩土工程界，第3卷第4期，2000年

9. 孙钧 　 岩石力学的若干进展，面向21世纪的岩石力学与岩石工程。中国岩石力学与工程学会第4次学术大会论文集，中国岩石力学与工程学会编，北京 　 中国科学技术出版社，1996年

10. 陈宗基论文选，白武明，傅冰骏选编，福州：福建科学技术出版社，1994年

11. 陈宗基院士生平（1922~1991）岩石力学与工程动态，2002年第3期，总第59期

12. 岩土流变和土固结理论的创新和发展——纪念陈宗基教授逝世10周年，傅冰骏撰，岩石力学与工程动态， 2001年第3期，总第55期

13. 陈宗基先生1979年在第四届国际岩石力学学会学术大会上的讲话——纪念陈先生逝世10周年，岩石力学与工程动态， 2001年第4期，总第56期

14. 谷德振著 　 岩体工程地质力学基础，北京，科学出版社，1979年

15. 谷德振文集，中国科学院地质研究所工程地质力学开放研究实验室编，北京：地震出版社，1994年

珠穆浪玛

16. 刘锦华，吕祖珩 　 块体理论在工程岩体稳定分析中的应用。北京：水利电力出版社，1988

17. 石根华，任放等 　 块体系统不连续变形数值分析新方法。北京：科学出版社，1993

18. 石根华著，斐觉民译 　 数值流形方法与非连续变形分析（NMM — DDA）。北京：清华大学出版社，1997

19. Xie H.（谢和平） 　 Fractals in Rock Mechanics, Balkema Rotterdam/Brookfrield 1993, 453

20. 哈秋舲，李建林，张永兴，刘国霖 　 节理岩体卸荷非线性岩体力学。北京：中国建筑出版社，1998

21. 冯夏庭 　 智能岩石力学导论。北京：科学出版社，2000

22. 何满潮，黄福昌，闫吉太主编 　 世纪之交软岩工程技术现状与展望。北京：煤炭工业出版社，1999

23. 何满潮，景海河，孙晓明 　 软岩工程力学。北京：科学出版社，2002

24. 于学馥 　 岩石记忆与开挖理论。北京：冶金工业出版社，1993

25. 俞茂宏，李跃明 　 强度理论研究新进展。西安：西安交通大学出版社，1993

26. Maohong Yu, Advances in Strength Theories for Materials under Complex Stress State in the 20th Century, Applied Mechanics Reviews, Vol. 55, No. 3, May 2002

27. 唐春安 　 岩石破裂过程中的灾变。北京：煤炭工业出版社，1993

28. Chun'an Tang, Numerical Simulation of Progressive Rock Failure and Associated Seismicity, Inter. J. Rock Mech. Min. Sci, Vol. 34, No. 2, 1997

29. C. A. Tang, Coupled Analysis of Flow, Stress and Damage(FSD) in Rock Failure, Article in Press, Int., Jour. of Rock Mech. Min Sci.

30. Selected RFPA Publications, Center for Rock instability & Seismicity Research, Northeastern University, China, 2002

31. 杨志法 　 有限元法图谱。北京：科学出版社，1988

32. 王芝银，李云鹏 　 地下工程位移反分析及程序。西安：陕西科学技术出版社，1993

33. 吕爱钟，蒋斌松 　 岩石力学反问题。北京：煤炭工业出版社，1998

34. 杨林德 　 岩土工程问题的反演理论与工程实践。北京：科学出版社，1996

35. 孙钧，蒋树屏等 　 岩土力学反演问题的随机理论与方法。汕头：汕头大学出版社，1996

36. Fu Bingjun, Rock Mechanics and Rock Engineering in Hydro Construction in China. A Brief Deview and Outlook for the 21st Century. News Journal. Vol. 5, No.1

37. 中国水力发电年鉴，中国水力发电工程学会主办，中国水力发电年鉴编辑部编纂，第5卷。北京：中国电力出版社，1998

38. News Journal, International Society for Rock Mechanics, Vol. 1, No. 4 1994

39. Proceedings of the International Symposium on Engineering in Complex Rock Formations Chief Editor: Tan Tjong-Kie Scince Press, Beijing China, 1986

40. Rock Mechanics in China, Edited by Chinese Society for Rock Mechanics and Engineeringm, Beijing China 1986

41. Application of Computer Methods in Rock Mechanics, Vol. 1 & Vol. 2 —— Proceedings of International Symposium on Application of Computer Methods in Rock Mechanics and Engineering, Chief Editor: Lu Huaiheng, Shaanxi Science and Technology Press, Xian China, 1993

42. New Development in Rock Mechanics and Engineering——Proceedings of the International Symposium on New Development in Rock Mechanics and Engineering, Chief Editor: Lin Yunmei, Northeastern University Press, Shenyang, China 1994

43. Application and Development of Anchoring and Grouting Technology——Proceedings of the International Symposium on Anchoring and Grouting Techniques, Edited by Commission on Rock Anchoring and Grouting Techniques CSRME, Econarc Communication(Group) LtD, Hong Kong, 1994

44. Rock Mechanics in China. Application of Computer Methods in Rock Mechanics, Editors: Zhou Weiyuan, Yang Ruoqiong, Science Press Beijing, New York LTD,1995

45. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, English Version, Vol. 14, Supp. Edited by Chinese Society for Rock Mechanics and Engineering 1995

46. Progress in Safety Science and Technology, 98' International Symposium on Safety Science and Technology 98' ISSST, Edited by Zeng Qingxuan et al., Science Press Beijing/New York

47. Anchoring and Grouting——Proceedings of International Conference on Anchoring and Grouting towards the New Century, Edited by Commission on Rock Anchoring and Grouting Techniques CSRME, Zhongshan University Publisher, 1999

48. Progress in Safety Science and Technology——Proceedings of the 2nd International Symposium on Safety Science and Technology ‘2000 ISSST, Edited by: Li Shengcai et al, Chemical Industry Press 2000

49. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Special Issue: Rock Mechanics in China. Vol. 37, No. 3, April, 2000

50. Frontiers of Rock Mechanics and Sustainable Development in the 21st Cutury——Proceedings of the ISRM 2001-2nd ARMS. Editors: Wang Sijing, Fu Bingjun, Li Zhongkui. A. A. Balkema Publishers, Netherlands, 2001

51. Advances in Rock Mechanics, Chief Editor: Yunmei Lin, World Scientific Publishing Co. LTD. Singapore/New Tessey, London, Hong Kong, 1998

52. 地下工程经验交流会论文选集，岩石力学与工程学报编辑部编辑。北京：地质出版社，1986

53. 岩石力学在工程中的应用，第二次全国岩石力学与工程学术会议论文集。中国岩石力学与工程学会编。北京： 知识出版社，1989

54. 中国岩石力学与工程学会第三次大会论文集，中国岩石力学与工程学会编。北京：中国科学技术出版社，1994

55. 面向21世纪的岩石力学与工程——中国岩石力学与工程学会第四次学术大会论文集，中国岩石力学与工程学会学会编。北京：中国科学技术出版社，1996

56. 面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程，中国岩石力学与工程学会第五次学术大会论文集，中国岩石力学与工程学会编。北京：中国科学技术出版社，1998

57. 新世纪岩石力学与工程的开拓和发展，中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集，中国岩石力学与工程学会编。北京：中国科学技术出版社，2000年

58. 岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题，中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集，中国岩石力学与工程学会主编。北京：中国科学技术出版社，2002

59. Fairhurst, C. From the President ISRM, News Journal, International Society for Rock Mechanics 1994, Vol. 1, No. 4

60. 国外来函选登，岩石力学与工程动态，2001年第4期，总第56期

第三节 　 中国岩石力学与岩石工程发展前景展望

　　人类进入21世纪以来，信息革命的浪潮席卷全球，经济一体化的进程加速，数字地球（Digital Earth）系统正以空前的规模和速度推动着人类向知识经济社会迈进。作为地球科学的一个重要组成部分，我国岩石力学与岩石工程也面临一系列新的机遇和挑战。

一、宏观形势分析

1. 我国在岩石力学发展方面的有利条件

1）我国是世界上最大的发展中国家。改革开放以来，国民经济大约以每年7—8％的速度递增。进入21世纪以来，在全球经济不太景气的情况下，只有中国“一花独放”，正在进行大规模的基础经济建设。这一前提为我国岩石力学的发展，创造了前所未有的良好条件。

2）我国有960万km2的陆地，473km2的海域，6500多个岛屿，海岸线总长超过1.8万km，幅员辽阔，构造复杂。山地面积约占陆地面积的2/3，在岩石力学领域有巨大的发展潜力。

3）我国岩土工程市场规模之大，举世罕见。除已建成的长江葛洲坝、黄河小浪底水利枢纽、雅砻江二滩水电站，大瑶山、秦岭铁路隧道以外，在建和拟建的还有三峡、小湾、龙滩、溪洛渡等水电工程，神华铁路工程，秦岭公路隧道工程，琼州海峡、台湾海峡海底隧道工程等。与西部大开发有关的青藏铁路、南水北调、西电东送、西气东输等诸多工程项目更为世人所瞩目。

4）我国具有广大人才市场。我国的科技人员在岩石力学与岩石工程理论研究和工程实践方面的成就在国际岩石力学界受到普遍的重视

5）中国大陆处在太平洋板块、欧亚板块和印度洋板块丁字型交接部位。中国地块本身又是在不同地质时期由若干小板块拼合而成，板块之间的交接地带都是构造活动比较活跃的地区。上述各种条件都决定了我国的地质构造极其复杂。多年来的工程实践说明，在岩石力学领域，一些发达国家行之有效的方法，在中国时常无能为力，如在隧道掘进机（TBM）快速开挖、煤层小构造探测、煤层气开发利用等方面都遇到这一类问题。这就要求我们必须根据自己的特点发展适合我国国情的岩石力学与岩石工程。

2. 发展中存在的主要问题

1）人口多、底子薄，资源相对贫乏。和世界人均占有量相比，我国人均可耕地为世界人均量的1/3，森林为1/6，矿产为1/2。

2）严重缺水，我国淡水资源总量为28000亿m3，占世界总量的8％，但人均占有量仅为世界人均量的1/4，排名第88位。更为严重的是，水资源时空分布不均，长江流域及其以南地区，径流量占全国的80％以上，而北方及西北广大地区只占12％，而且降水时间多集中在夏秋季。

3）地质灾害严重、生态环境脆弱

　　我国是地震、滑坡、泥石流等多发国家之一。其中地震灾害尤其严重，我国国土面积占全球的1/16，但从20世纪以来，地震灾害却占全球的1/2，是大陆地震发生最多的国家。我国大约有45％的大中城市处于Ⅶ度地震烈度区。

　　我国水土流失面积已占国土面积的16.7％，全国年水土流失总量达46亿吨，重点是黄河流域，但长江流域的问题也不可忽视，长江上游地区森林覆盖率50多年来已由30％减少到15％，导致水土流失加剧。

　　我国是世界上沙漠化最严重的国家之一，沙漠化的面积约为国土总面积的18％，石漠化正以每年2500km2的速度扩展，其危害不亚于沙漠化。

4）资源利用率较低

　　　我国一方面资源不足，另一方面资源利用率不高，严重浪费。许多地区对资源采取粗放式经营，相当一部分地区甚至靠掠夺性的开采取得短期的经济效益。以水资源利用率为例，我国单位产品用水量比发达国家高出5－10倍。发达国家的重复利用率为70～90％，而我国只有25％左右。2000年工业废水排放量为194亿吨，城市生活污水排放量221亿吨，处理率均较低。全国有80％以上的河流受到不同程度的污染。

　　我国能源结构中，有75％是以煤为原料组成的。二氧化硫严重超标，酸雨态势扩大，出现酸雨的城市占全国城市半数以上，主要集中在南方。

5） 虽然我国在岩石力学领域已经取得了长足的进步，但我们也应该清醒地看到，以往的工作主要是围绕着传统工业产业的需求进行的。尽管在理论和实践中有中国特色，但总体上是发达国家工业化时期岩石力学工作的延续发展，而且是若干前沿领域出现了新的空白和差距。

　　我国岩石力学与工程研究，迄今为止，相对集中于水利水电工程和固体矿产开采两个主要领域，当然这两领域在发达国家已有萎缩，而在我国仍有向更高水准发展的空间。同时，经过“跨越式发展”，“迎头赶上”应该是我们的发展战略，不可满足于“跟踪”和“尾追”。因此我们的学术思想要指向原始创新，面向未来，面向世界，面向可持续发展，注意并适应经济全球化的动向。[1]

二、21世纪面临的新问题[1]-[5]

1. 信息技术

　　当前信息技术日新月异，正有力地推动着社会发展和人类进步。1998年美国副总统戈尔提出了“数字地球”“这一新概念之后，在全球又掀起了一个新高潮。在岩石力学方面，美国于1994年率先提出了“岩石网络”（“Rock Net”），1995年组织召开了“因特网与地球科学专题学术会议”，1997年又提出了“岩石数字化信息网络”（“Cyber Rock”）。国际岩石力学学会（ISRM）近年来也不遗余力地推动岩石力学信息网络在各成员国的推广应用。在筹办第10届国际岩石力学大会时，绝大部分会议通报、注册登记、会费交纳均在网上进行。为便于广大会员及时得到信息，国际学会在网址上专门设置了一个信息平台（Communication Platform）。在今年召开的理事会上还决定建立互动网络（Interactive wibsite），进一步增加电子出版物，减少纸张出版物（Publication in paper form）。今后《ISRM News Journal》及会议论文提要都要从网上查询。至于岩石力学方面的电子出版物（CD-ROM），在一些发达国家已非常普遍。

　　我国在“数字地球”方面，有一定的基础。1999年11月在北京成功地举办了“数字地球国际会议”（ISDE），影响深远。数字城市的进程也在加速。近来，我国还开通了《中国信息》(China Info)网络，实现了科技期刊编辑、出版、发行工作的电子化，推动了科技信息交流的网络化进程，许多期刊已经入网。但在岩石力学领域，尚处于发展中阶段。今后，除应加强通用技术，如电子通信（E-mail）、热线电子通信（Hot-mail）、主页（Homepage）、内部网络（lntranet）、外部网络（Extranet）外，还要根据岩石力学的特点，建立一套适合国情的数字化信息网络，如远程规划、远程咨询、远程教育、远程设计、远程施工、远程监理，促进信息交流、资源共享与优化配置，并将它有机地汇入“数字地球”系统之中。

珠穆浪玛

3）煤层气

　　煤层气（Coal Bed Methane）是一种新型能源。先采气、后采煤，不但可以从根本上排除瓦斯事故，而且可使煤炭建井费用降低1/4以上。

近年来，美国、北欧、澳大利亚等20多个国家都致力于煤层气的勘探和开采。美国已成立煤层气开发公司20多个。我国煤层气资源居世界前列。截止至1999年10月底，全国累计勘探打井157口。初步估算具有（30～35）万亿m3的煤层气资源。但迄今为止，还没有进行规模较大的商业性生产。为了发展我国的煤层气产业，必须建立符合我国地质情况（如低压、低渗、构造破坏严重等）的地质理论和勘探、开采方法。

4）石油、天然气、天然气水合物

　　当前，全世界约有2/3的石油不能用常规技术开采出来。因此，石油工程岩石力学日益受到重视，曾多次召开国际会议（如OilRock SPE/ISRM会议）进行研讨。近年来，国际上开发了定向钻探技术、深海油田浮动钻塔开采技术及空气射流开采技术。石油开采的重点转向深海、极地、沼泽等困难地区。油气勘探的范围扩展到地下2 000m～8 000m。在这个范围内，围压及孔隙压可达200Mpa，温度可达200℃，出现许多特殊的岩石力学问题。我国在陆相地层成油理论、砂岩油田高含水开采、3次强化采油技术、陆相薄互层油储地球物理勘探、复杂油气田波场特征研究等方面取得了重要进展，但总体水平有待提高。在天然气开采方面，开发程度比较低，生产规模比较小，油气产量之比远低于国际水平。在石油地下洞室储存方面，我国有一定的基础。在天然气尤其是液化天然气地下储存方面处于初期阶段。

　　应该提醒人们注意的是，我国对石油的需求量每年以4%的速度增长，目前1/3的石油需要进口。2002年我国的石油消费量为2.48亿吨，仅次于美国，日本。预计在2003年内将超过日本成为第2大石油消费国，加大石油岩石力学的研究势在必行。

5）天然气水合物(Natural gas hydrate)

　　天然气水合物又称“可燃冰”或冷冻天然气(Frozen natural gas)它是甲烷类天然气被包进水分子，在海底低温与压力下形成的一种透明结晶体。上世纪60年代以来，科学家陆续在全球冻土带和海洋深处发现可以燃烧的“冰”总储量约为1.1亿吨。

美国从20世纪60年代开始对“可燃冰”进行调查，1981年制定了“可燃冰”十年研究计划，1998年又把“可燃冰”作为国家发展的战略能源列入长远规划，每年投入2000万美圆，准备在2015年投入商业开采。日本于1992年开始研究开发海洋“可燃冰”，1995年投入150亿日圆制订了5年期的“甲烷水合物研究及开发初步计划”，目前已基本完成周边海域的“可燃冰”调查与评价，并计划在2010年进行试生产。

　　近五年来，加拿大、德国、澳大利亚、法国、英国、比利时、巴西、挪威、印度等国都在进行“可燃冰”的开发研究。

在我国，“可燃冰”的储量远大于煤层气。据中国地质调查局的初步调查，整个南中国的“可燃冰”的资源相当于700亿吨石油，是我国常规油气资源量的一半。此外，在我国青藏高原多年冻土区“可燃冰”的开发前景也十分广阔。宜尽快组织力量，加强这方面的工作。在工作中必须注意的是：天然气水合物性质很不稳定，一旦失控，会造成灾害，大量泄漏，会加剧全球的温室效应。

6）核能

　　近年来，出于安全和环境保护的需要，欧美大部分发达国家基本上停建或提前关闭核电站，核电设备和技术处于买方市场（2003年以来，核电行情见好，但高放核废料处理问题仍待解决）。一些发展中国家（包括中国），正致力于核电建设，如我国于2003年初宣布建造4个新核电站，到2005年核电装机将达8900MW，约占全国总发电量的2.5%。

　　在21世纪，高放射性核废料地下深部处理将继续成为举世关注的岩石力学难题。目前，各国探索利用深达数百米的岩石洞室（结晶岩、岩盐、粘土岩、页岩、砂岩等）做永久储存库。但是地表水、地下水的渗流，发射性核素的迁移、人类活动、构造运动，地震等均可导致核泄漏。由于技术上的原因，加上各界人士的强烈抗议，使一些核电生产大国选择永久性核废料存放地点时陷于困境。

在一些发达国家，除自行研究外，还广泛进行国际合作，如著名的STRIPA 计划，DECOVALEX计划等。

　　在库址选择时，不但有许多岩石力学难题，如热力学—流体力学—岩石力学—化学(T-H-M-C)的耦合作用等，还涉及构造地质、水文地质、水文化学、物球物理、地球化学等方面的问题。此外，还要综合考虑政治、经济因素。由于含钚核废料的半衰期为2.4万年，因此，所要考虑的时间因素至少为1万年，甚至10万年以上。

　　近年来与核废料储存有关的新学科《盐力学》（Salt Mechanics）备受人们的关注，已召开过5次国际会议。

　　我国于1986年成立了高放核废料处理研究组，制定了代号为SDC的研究计划。在场址选择、回填材料、近场核素化学状态性能评价模式等方面进行了许多工作，对放射性核素在裂隙岩体中的迁移模式研究受到国外同行的重视。但总体水平不高，宜加强国际合作，尽快与国际接轨。近年来，在国际机构中有若干华人专家从事核废料深部处理研究（如井兰如博士），这对我国缩小与国际的差距很有好处。

　　近年来，科学家正在探索使用“氦－3”同位素热核反应堆发电，这种反应堆不会产生放射性污染。但在地球上，“氦-3”储量不大，估计只有20吨，，而在月球表面储量可达百万吨以上。开发月球资源将成为解决地球能源危机的一个新途径。

7）潮汐能

　　作为一种清洁、可再生的“蓝色能源”，潮汐能的开发利用日益受到人们的重视。据科学家估计，地球上潮汐能的发电量高达90万亿kW。目前，美国、日本、印度等已建成几十座潮汐电站。到20世纪末，全球潮汐发电总容量约为620万kW。

　　我国海岸线长达18000余km，潮汐能源达1.9亿kW，可开发装机总容量为2179万kW，年发电量可达624万kW·h，可供开发200kW以上的潮汐港湾424处。

　　为解决沿海地区能源短缺，保护生态环境，我国已将潮汐能开发列为重点项目。最大的潮汐试验电站是浙江江厦潮汐电站，共有5台机组，总容量为3200kW，年发电量1100万kW·h。尽管潮汐能的发电成本较高，仍有巨大的开发前景。

　　随着21世纪海洋高科技的飞速发展，潮汐发电将占更加重要的地位。
8）热干岩发电技术

　　在地壳浅部的某些构造部位，埋藏有热干岩（HDR，Hot Dry Rock）。这是一种干净的新能源。据估计，它包括的能量为地球全部石油、天然气和煤炭蕴藏能量的30倍。

　　从70年代中期开始，美国、日本、法国、澳大利亚等国都单独或合作执行热干岩发电计划。在美国新墨西哥州芬顿山（Fenton Mountain）执行的国际合作计划中，钻井深度为4250－4660m。从注水井注入冷水21300m3，在热干岩中形成孔底循环，迅速将冷水变为高温、高压蒸气。在产出井地面可收到200℃的干蒸气，直接进入汽轮机发电，容量达10MW。日本从1975年开始进行基础研究，1985年正式启动HDR计划，以新能源开发组织（NEDO）为主，进行系统的现场试验研究。

　　特别值得提出的是，最近日本国家资源与环境研究院（NIRE）提出了一项新技术，称为潜孔钻井同轴热交换系统，简称DCHE(Downhole Coaxial Heat Exchange System)，可在同一个钻井中注水加热后发电。钻井深度约3000m，每一口井可发电6－9MW。

　　在热干岩发电计划中，主要的岩石力学课题为：1. 高温高压下热干岩的力学性质；2. 热干岩人工致裂技术；3. 热干岩体中水力学－岩石力学－热力学的耦合作用等。

我国对热干岩的开发利用正在探索中。

4. 地下工程

　　人口爆炸、资源短缺、环境恶化、土地衰退、物种减少，人类赖以生存的地球表面已不堪重负。在这种情况下，各国除采取综合性的政治、经济措施以外，都日益注重地下空间和地下工程的开发利用。虽然有的科学家提出了21世纪在海上、空中建造大城市，实现人类海市蜃楼的梦想，但比较可行的还是“入地”。国际上一种非常普遍的观点是：“19世纪是桥的世纪，20世纪是高层建筑的世纪，未来的21世纪则是人类开发地下空间的世纪”。号召人们“往深处想”（“Think Deep”），迎接岩石工程的“第四次浪潮”（“The Forth Wave of Rock Engineering”）。当前，许多发达国家都把地下空间当成一种新型的国土资源，并在总体上称之为“地下产业”。为适应形势的发展，国际上成立了不少与地下工程有关的组织。其中比较著名的是：国际隧道协会（ITA），国际城市地下空间联合研究中心（ACUUS，Associated Research Centers for Urban Underground Space）。隧道工程与快速开挖会议（RETC,Rapid Excavation & Tunelling Conference），美国地下建筑协会（AUA,American Underground-Construction Association），意大利隧道学会（SIG, Societa Italiana Gallerie）等。

　　近几十年来，随着地下电站（水电、火电、核电、地热电），地下城市，地下储能（热能、超导电能、石油、天然气、压缩空气），地下铁道及轻轨建设，深部矿山及深海石油开采，放射性核废料地下储存，国防、人防工程的发展，岩石力学的研究重点日益转向地下，不但注意人工洞室的开挖，而且注意利用天然洞室或废旧矿井做地下工程。

　　近年来，地下空间利用日益成为众所关心的热点。在一些发达国家，大城市的地下铁道网络已基本形成。当前纷纷把重点转向综合性地下城市建设，并制定了相应的总体规划及法律、法规。在日本新宿已建成一个地下城市的雏型，还计划在东京青山地区深10m,50m,100m的地下分三层修建球形地下城，使地下同地上一样成为一个现代化大城市。最近日本提出了地下爱丽丝城（Alice City）规划，开发深度达200m。日本还计划在市中心区50－100m深处建设地下飞机场，使其成为新的地下交通枢纽。2001年1月日本政府决定在东京地表以下40m深处建两条宽13m，双车道的外环高速公路，取代原计划的地表高架桥方案。美国堪萨斯市利用矿山采空区建立了一个30万平方英尺的商业、工业中心。明尼苏达、得克萨斯等地区约有一万多户中产者移居地下。在德国、意大利等国家也有类似举动。据估计，到21世纪末，人类约有1/3将重新“穴居地下”。

　　我国在地下工程开发方面还比较落后，今后，迫切需要解决的问题是制订统一的开发规划和与之配套的法律、法规，使这项工作者有法可依、有章可循。

此外，还建议注意以下几个问题：

1）发展全断面隧道掘进机技术。

　　无论是大、中型隧道，还是微型隧道工程，都应优先考虑采用掘进机施工方案。在城市微型隧道施工中，应大力推广非明挖技术（Trenchless Technology, TT）。

　　全断面隧道掘进机（Tunnel Boring Machine TBM）的研制和使用，体现了一个国家的综合科技和工业水平。建议早日建成我国自己的掘进机工业体系，以利于21世纪的可持续发展。

2）加强地下防护工程研究。

　　当前国际形势虽有所缓和，但天下并不太平。如美国在国会否决了禁止核试验条约不久，就研制出一种称为“蓝色太平洋”的超级计算机。计算机可以精确地模拟核试验。2003年4月美国国会取消研制小型核弹头的禁令，政府加大了研制低当量核武器的力度。在这种情况下，我国必须加强地下防护工程的研究，岩石动力学应列为该项研究的重点。

3）充分利用黄土资源建造地下工程。

　　我国黄土覆盖面积约为63万km2，大部分具有地层完整、强度较高、自稳能力较强的特点。我国劳动人民在黄土中修建民居有几千年的历史，但只限于民居显然是不够的，应该运用近代岩土力学原理和方法加以充分利用。

5. 海洋产业

　　全球海洋总面积为3.6亿km2，占地球表面积的71％。海洋是生命的摇篮，是现代地球科学的发祥地和实验场。众所周知，板块构造学说主要来自对海洋的研究。此外，海洋中除潮汐能外，还蕴藏着丰富的矿产资源和生物资源。近来，科学家还在地中海等海底以下发现丰富的淡水资源。海水淡化也是解决水资源短缺的一个重要途径。据初步估计，分布于海洋底的多金属矿产资源有万亿吨之多。当前伴随着全球人口激增、资源短缺和环境恶化，世界各国都竟相开发利用海洋资源，扩大人类生存和发展的空间。随着形势的发展，海洋开发势必成为一个规模宏大，举足轻重的产业。

　　近几十年来，为了研究全球构造和资源调查，国际间执行了一系列多国合作计划，如深海钻探计划（DSDP,Deep Sea Drilling Program, 1968－1983），大洋钻探计划（ODP,Ocean Drilling Program）（1985－1995）及国际岩石圈计划（ILP,International Lethosphere Project, 1980－1999）等。

　　通过执行这些计划，人们对岩石圈的结构和演化，板块构造模式，海洋环境，海洋底部的地质构造，地形地貌，水与岩石之间的耦合关系，油气及固体矿产资源等有了进一步的认识。采用的方法主要是地球物理勘探、岩芯钻探、空间技术等。

　　在海洋矿业开采方面，各国都集中精力研制智能化遥控海底采掘生产系统，如英国已研制出可深入海底1万m的多功能机器人。预计在2010年后，可开始商业性开采。

　　新中国成立以后，特别是改革开放以来，我国广泛开展海洋地质调查，已完成调查海域面积180万km2。海洋油气田新兴产业得到飞跃发展，远洋考察、极地考察也取得了重要成果。迄今为止，我国科学家对大洋已成功地进行了11次考察。经联合国批准，我国在东太平洋洋脊的C-C区(Clarion-Clippoton)获得了15万km2的专属勘探区，重点开展了一系列勘探、研究工作。1997年我国研制成功“CR-01”6000m水下机器人。2003年5月国务院批准了《全国海洋经济发展规划纲要》，决定有计划地对海洋进行保护性开发。

　　从总体上看，在这方面为我国与发达国家相比，还有一定的差距。今后充分利用高新技术，建立海洋产业是我国面临的重大课题。

6. 外星探索（Extraterrestrial Research）

　　地球是人类的摇篮，但人类不能永远生活在摇篮里。为了拓宽生存空间，科学家把注意力首先转向月球和火星。在21世纪初叶，比较现实的是开发月球。据估计，月球上有丰富的钛、銥等贵金属和氦—3，极有开采价值。

　　自上世纪70年代美国和前苏联宇航员分别登上月球额并在月球表面进行了钻探取样以来，人类再也没登上月球。如今，人们对月球的兴趣重新被点燃，甚至考虑在月球上建立居住点。近年来参加这项活动有美国宇航局、欧洲航天局（Smart-I计划）等。我国于2002年成功地发射了“神舟四号”飞船。在此基础上计划在2010年完成载人宇宙飞船的第一阶段计划，探测和开发月球上的丰富资源，为人类造福。

7. 城市化问题

　　城市是现代世界经济活动的轴心。近200年来，全球城市人口已从3000万增加到目前的30亿。预计到2008年，全世界将有一半人口生活在城市。在一些国家，尤其是发展中国家，城市的飞速发展，以及大都市的不断涌现，带来了持续增长的人口，日益污染的空气，全面恶化的环境。据人口普查，我国人口城市化水平在2000年是36.9%，预测到2020年，这个数字将达到50%。在这种背景下，要满足人们不断提高的物质和精神生活需求，需要在经济发展和建设可持续发展城市之间寻求新的平衡点。为了建设新型的生态城市，我们需要解决一系列问题：如地下空间开发，快速交通网络，地下储能、储水，城市垃圾处理，水资源合理利用，水土流失，地面开裂，地面塌陷及其它极端灾害事件：如干旱、洪涝、地震、山崩、滑坡，泥石流等。上述各个问题均与岩土工程密切相关。

8. 历史文物保护

　　历史文物是全世界人民共同的宝贵遗产。近年来历史文物保护工作越来越受到重视。国际岩石力学学会于1995年专门成立一个石质文物保护委员会（Commission on Preservation of Natural Stone Monuments）从事这方面的工作，该委员会在主席谷本亲伯（C. Tanimoto）教授（日本）主持下，对埃及金字塔、狮身人面雕象等进行了系统的研究工作，取得了丰硕的成果。

　　我国是历史上四大文明古国这一，历史文物之多，举世罕见。改革开放以来，随着综合国力的不断增强，文物保护工作日趋活跃。上世纪80年代，我国科技人员在陈宗基教授指导下，成功地对甘肃麦碛山石窟进行了加固。此后，中国敦煌研究院组织科研人员对敦煌石窟文物的保护方法进行了系统的研究，提出了不少有价值的论文，并成功地主办了数次国际会议。近年来，我们还邀请谷本亲伯教授对浙江龙游石窟、山西大同云岗石窟进行了考察，有力地推动了这方面的工作。鉴于我国石质历史文物极其丰富，日前的工作还远远不能满足要求。今后需要运用高科技手段，在全国范围内，更广泛、深入地把这项工作进行下去。

9. 管理系统

　　当前，一些发达国家的管理信息系统（MIS，Management Information System）日趋完善。由于国际经济一体化的进程加速，国际岩土工程界一般都遵循菲迪克条款（FIDIC,Federation International Des Ingenierrs Conseils）管理体制。FIDIC成立于1913年，至今已有90年历史。以此为基础，在发包承包过程中，经常采用BOT方式（Build-Operate-Transfer，建设－运营－移交）。此外，还有其它方式如BOOT（Build-Own-Operate-Transfer，建设－拥有－运营－移交），BOM（Build-Operate-Maintain，建设－运营－管理），CM方式（Construction Management，建设管理），MD方式（Design Management，设计管理），DB方式（Design-Build设计-建设）与交钥匙（Turnkey）方式等。在管理科学中，工程经济学（Value Engineering）普遍受到重视。为适应形势的发展，在发达国家专门成立了合同顾问工程师协会（Association of Contractual Consulting Engineers），注册仲裁工程师协会（Association for Chartered Institute of Arbitrators），从事与工程经济有关的活动。

　　为了避免工程建设中的“长官意志”，短期行为，一些著名的研究、咨询机构，注重风险分析。如意大利Geodata咨询公司开发出地下工程风险评价管理系统（RMP,Risk Management Plan）。该系统将工程造价，完工期限，风险程度有机地进行综合分析，然后用定量的方式加以表达。在领导层（政治家）和工程技术人员之间架起一座桥梁，对科学地进行宏观决策很有帮助。

　　近年来，我国在工程管理方面有不少进步。在三峡水利工程建设中，中国三峡开发总公司于1995年10月与加拿大Monenco Agra公司签订了合作开发三峡工程管理信息系统（TGPMS，Three Gorges Project Management System）的商务协议。实施后，效果良好。但从总体上看，我国在工程管理方面还比较落后。例如，我国的岩土工程勘测、设计、研究、施工体制结构基本上是按照前苏联的模式设立的，绝大部分属国家所有，分属各大行政部门，这种条块分割、分工过细的格局，显然赶不上形势的发展。为了更好地融入国际社会，我们还有许多工作要做。

　　近年来，由于现代资讯科技正在强烈地冲击着企业的管理方式、经营方式和传统观念，我们必须密切注意新动向，适应不断发展的新形势。

四、岩土工程基础建设中几个值得思考的问题

1. 工程规模越大越好吗？

　　近年来，工程规模越大越好的观点不时见诸报端。实际上大规模工程建设，是一把双刃剑，在造福人类的同时，也带来诸多生态、环境方面的负面影响。规模越大，出现的问题越多。问题的出现有时比较快，有时可滞后几十年，甚至几百年。因此，工程规模不一定越大越好，片面追求“世界第一”，宣传“举世瞩目”，会将人们带入误区。

2. 核电是一种“安全、可靠、经济、清洁”的能源吗？

　　近年来，有关核电是一种安全、可靠、经济、清洁的论点也不时见诸报端，甚至有的权威人士也认为这是“世界能源界一致公认的理论”。

实际上国际核电发展存在两大困惑：

1) 事故时有发生、安全令人担忧，如1957-1995年，全球共发生18次重大核事故。1995年全球功率最大的快中子增殖反应堆，法国“超级凤凰”核电站，因事故不断被迫关闭。1999年日本茨城，韩国月城，2000年美国肯塔基州帕迪尤卡等核电站均发生过核泄露。全世界核电安全记录难称良好。

2) 高放核废料永久、安全处理仍是一个全球为之困惑的难题。高放核废料的主要来源是核电站。据粗略估计到20世末，核电排废约19万吨，是70年代的20倍。在评价核废料污染方面，国际上有两个组织，一个是国际幅射防护委员会，另一个是欧洲幅射危险委员会。前一个组织、即国际幅射防护委员会因与核工业开发有密切联系，发表的调查结果受到公众质疑，后一个组织即幅射防护委员会是由30位独立的科学家组成的国际组织，比较公正。2003年该组织发表的报告中指出，来自核电站和执行核武器计划所造成污染，已造成上千万人的直接或间接受害者。该报告呼吁政府重新考虑对核工业的支持。因此，人们对核电是否清洁也存在忧虑。

总之，认为核电安全、可靠、清洁尚为时过早。在经济方面，核电一次性投资很大，也是一个值得注意的问题。

当然我们不能因噎废食，不搞核电建设，但应充分吸取国际正反两方面的经验、教训把工作做得更好。

3) 　 TMB（隧道掘进机）只适应於隧道开挖吗？

　　一般认为，当隧道全长大于6km，或隧道长度与直径之比大于600时，才采用掘进机方案。但近年来，随着科学技术的不断进步，这一传统观念已被工程实践所突破。例如在欧洲，一些发达国家、尤其是瑞士，有不少长度3km左右的隧道采用掘进机开挖。再如，我国香港地区的葵青隧道（连接九龙半岛及新界地铁工程的一部分），全长只有1.8km，同样采用掘进机开挖。该隧道穿越一段坚硬岩层和一段旧填海区的软土，开挖直径8.75m，砌后直径7.62m，原计划采用钻爆法及明挖回填方案施工。经全面技术，经济比较后，最后采用混合式隧道掘进机（Mixed TBM）方案，成功地完成了开挖支护任务。 　 　

4) 　 地下工程的造价一定高于地面工程吗？

　　一提到地下工程方案，往往是摇头者多，点头者少，主要原因是在不少人的心目中地下工程造价太高，竞争不过地面工程。这种传统的观念束缚着人们的头脑，限制了地下工程的发展，在绝大多数发展中国家尤其如此。实际上这并不是一个普遍规律，对具体情况要做具体分析。如日本政府原计划采用全线高架方式建设东京外环高速公路，由于沿线居民强烈反对这种严重污染环境的地面工程，一直不能付实施。2003年1月决定将高架高速公路改为地下高速公路计划。建设地下高速公路不用花拆迁费和征地费，也无需给土地所有人支付补偿，可以降低造价、缩短工期。可行性研究表明，每公里的建设费用大约为800亿日圆，比高架式公路节约20-30%，建设工期可以从15年缩短到8年。至于环境效益更不待言。上述情况，很值得我们借鉴。

5) “城市扩张”是发展方向吗？

城市扩张（Urban Sprawl）也可以叫做“摊大饼”。这是一个全球性的问题。

　　上世纪第二次世界大战以后，英国提出“大伦敦规划”。后来受到“有机疏散理论”的冲击，城市功能从高度集中到有机疏散的方向发展，在伦敦周边建设了十几个功能齐全的中小城镇。

　　进入21世纪以来，人们普遍认识到建立生态化城市的重要性。为达到这个目的，一方面努力开发地下空间，另一方面尽量缩小城市规模，力争建立更多的紧凑型城市（Compact City），而不是“摊大饼”。“让我们看见壮丽的天际线”，“让我们拥有更多的视野权和采光权”，“让我们生活在更加宁静的环境中”已成为人们的共识。立交桥、高价桥、摩天大楼已不是现代化城市的标志，更不值得去宣传、去歌颂。迄今为止，我国的城市发展的某些方面令人担忧，不少媒体还把“摊大饼”当成一种光荣的事业去宣传。在这个问题上，我们要从全局的观点，更深的层次，反思城市的发展，生态的保护及人类自身的行为。

6) 无节制地水坝建设合理吗？

　　出于对生态环境的忧虑，在国际范围内，从上世纪70年代以来，一些发达国家开始全面审视兴建大坝的合理性。

　　美国于1994年放弃了以兴建高坝大库作为水资源开发主要模式的政策。1997年美国政府的一个报告中记录了各州拆除了近500个水坝的情况。与此同时，美国国家能源委员会被授权可以下令拆除水坝，以保护河流生态系统和渔业资源。

法国、挪威、瑞典及莱茵河流域国家也相继出台了有关河流重新自然化的措施。

从总体上看，进入21世纪以来，大规模修建水坝时代在一些发达国家正逐渐告终。

　　我国正在进行大规模水利水电建设，应在保护生态环境的前提下，加强水资源的综合开发利用，提倡有节制的、理性的开发、尽可能兴建引水式地下工程，避免地方保护主义采用“跑马圈水“方式无序开发水资源。

　　值得注意的是，2003年7月有人要在离都江堰1310上游兴建坝高为23、坝长为1200的杨柳湖水库。该方案提出之后，立刻引起人们的密切关注。众所周知，都江堰是我国水利史上的一座丰碑。无坝引水，自流灌溉是这项生态工程的最大特色。2000年11月被联合国科教文组织列入“世界文化遗产”。在紧靠都江堰的上游建坝，无疑会严重地破坏生态平衡，这种行动不仅对中国人民、也是对世界人民的一种不负责任的行为，我们应该竭力避免类似事件的发生。

四、中国岩石力学与工程发展的新使命、新方向、新途径[1]

　　在新世纪中我们期待着中华振兴和现代化的实现。目前西部开发已逐步开始实施，西部开发不仅是西部问题，它暗含着东部进入持续快速发展阶段。

　　西部开发首先面临着生存发展基础的建设，即基础设施和生态环境的建设。西部地区环境恶劣而且脆弱。沙漠戈壁，冻土灾害，黄土侵蚀，高山峡谷，地质作用活跃，环境灾害频繁，基础工程建设极为艰难，风险度高。到21世纪后半世纪，进一步开展农业工程，水源工程，能源资源开发工程及城镇建设是西部繁荣的必然趋势。

　　东部地区虽然先行一步，但是基础设施建设，环境恢复再造任务仍十分艰巨；东部地区还担负着向海洋进军的任务。同时，美化中华大地的“山川湖海家园”的国土建设将在全国如火如荼地开展起来。

　　我国岩石力学专家们义不容辞的新使命就是为人类社会可持续发展去创新，走向新的深化和开拓，走向岩石力学与工程的新世纪。

　　为了实现岩石力学的新使命，岩石力学与工程的理论概念和技术方法应该相应的转变。转变的方向是由相对比较单一、范围比较小的裂隙岩体问题的解决转向复杂的、大范围的地体系统问题的研究和解决。研究对象的多种因素相互作用，极大地增强了问题的不确定性和非线性。岩石力学中的耦合问题和系统分析变成不可回避的研究任务。

　　至少在以下五个方面的问题应成为我们的主攻方向。

（1）岩石力学研究由局限的岩体走向解决山体和地体等大范围、大尺度的工程和资源开发问题。力学上均一体的尺寸效应进化为大尺度和多尺度问题，因此不可避免地将面临多尺度模型及其耦合。非线性分形理论的应用为这方面研究提供了初步的科学方法。

（2）岩石力学由研究单一的固体不连续材料向多场耦合和多相运动研究发展。岩石力学专家早就了解到水在岩体的力学行为中的重要作用，但是随着岩石力学问题的拓展，热、流、固、化多场并存时其相互作用与耦合机制有待深入研究和突破。同时，在岩体由小变形到大变形，并发展为体内外物质运动时将包含固、气、水、微粒的多相复合运动，这种复杂状态的描述也成为新的未解出问题。甚至在包含岩石和软土的许多岩土系统中岩土耦合的力学行为也是不清楚的复杂介质耦合问题。

（3）岩石力学从单纯的地球内动力驱动或外动力驱动模型向内外动力耦合作用模型的转变。内外动力耦合作用可能是瞬间动态力（如地震力）和静态力（如自重力）的耦合，也可能是极慢的时效力（地形变力）和静态力的耦合，或者是三者的耦合，表现为多种性质荷载作用的耦合。它们造成对岩石工程系统的力学行为影响将有待进一步的研究。

（4）岩石力学从工程岩体稳定性研究向极端灾害的非线性动力过程的预测及防治进军。高烈度地震，巨型山崩、滑坡、泥石流，大型矿山的塌陷等从孕育、形成、发展到成灾的非线系统动力学过程和时空预测将是重大的研究难题，其不确定性更加严重，而统计例数则甚为稀罕。

（5）从常规的岩石开挖的失稳防治到新型大规模暴力攻击的防护，以及人地关系的协调。人类工程活动诱发岩体的失稳破坏及其控制，曾是岩石力学研究的重要命题，但是新的命题是人地关系协调。此外，人类暴力和战争仍乌云密布，人类还在不断发明大规模破坏性武器，21世纪我们还必须注意到高强暴力攻击的岩石防护。但是，我们希望有一天大规模岩石破碎和加固技术终将不会导致人类之间的残杀。我们相信我国年轻一代岩石力学专家和工程师们将会不断探索新的途径去完成新世纪的任务，实现新的使命。要解决上面提出的那些复杂的系统耦合问题，采取系统的综合集成，显然是明智的选择。认识问题的思想方法同被认识问题的实际理应具有一致性。这里提出多重综合集成途径（Multiple Meta-synthetics）作为这一思路的基础。

（1）多源知识的综合集成。这是钱学森先生倡导的“经验、推理、测量”的复杂系统综合集成原理。在复杂的岩体工程和环境系统中，不确定性极强，以致任何一种来源的知识都难以支持可靠的决策。多源知识的综合集成显然是最佳的选择。当多源知识结论一致时，决策的可靠度较高。当多源知识互斥时，应分别自检，并互馈信息，以期得到结论的一致。

（2）多种手段的综合集成。多种手段的综合集成包括地质、物探、测量、力学试验、数理分析、化学分析等多种技术方法组合，也可理解为以力学为主，与地学、物理、化学等学科交叉结合。

（3）多尺度的综合集成。岩石力学问题的大尺度拓展，则其微观、细观、宏观及宇观的研究皆甚重要，而综合集成则是决策的必要途径。多尺度的研究和相互耦合将使研究得到应有的深化。

五、结 　 语

　　我们相信随着我国社会经济向新的战略目标迈进，振兴中华的理想越来越显出光辉，年轻的岩石力学工作者将会看到一个光耀夺目的岩石力学与工程的新时代的来临，并为祖国的可持续发展做出贡献。

参考文献

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3 王可钧 　 岩石力学和工程的几个研究热点.见：新世纪岩石力学与工程的开拓和发展.中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集.北京：中国科学技术出版社，2000，6～10

4 王思敬 　 我国西部活动构造地区工程建设中的岩石力学问题.见：新世纪岩石力学与工程的开拓和发展.中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集.北京：中国科学技术出版社，2000，11～13

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10钱七虎 岩土工程与我国可持续发展战略，岩土工程界，第6卷第1期，2003年

11傅冰骏 国际隧道及地下工程发展动向——“2002年世界隧道及地下工程博览会暨学术交流会”情况报导，探矿工程，2002年第5期

12傅冰骏 法国核电开发中的误区——质疑法原子能委员会主席的论点，科学时报，2000年8月7日第2版

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15 王思敬 中国岩石力学与工程的世纪成就与历史使命，岩石力学与工程学报，Vol.22,No.6,2003

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