任　重　盛　謙

【摘 要】巖石力學(xué)與工程是力學(xué)、地學(xué)與工程科學(xué)相結(jié)合的一個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科。作為一門典型的應(yīng)用科學(xué)學(xué)科,巖石力學(xué)與工程學(xué)科的快速發(fā)展與社會(huì)影響有直接關(guān)系。我國的巖石力學(xué)與工程學(xué)科處在蓬勃發(fā)展期,并在我國科技事業(yè)中具有了相當(dāng)重要的地位,究其原因,與改革開放以來我國社會(huì)發(fā)展具有密切的聯(lián)系。而經(jīng)濟(jì)作為一個(gè)社會(huì)因素,對(duì)巖石力學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展起到了重要的作用。本文將對(duì)我國改革開放以來經(jīng)濟(jì)影響下巖石力學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】巖石力學(xué)與工程 經(jīng)濟(jì) 改革開放

一、巖石力學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展

巖石力學(xué)與工程學(xué)科是一門典型的應(yīng)用科學(xué)學(xué)科,與人類的生產(chǎn)活動(dòng)緊密相關(guān)。它不僅與國家基礎(chǔ)設(shè)施的工程建設(shè)有密切關(guān)系,而且也是資源開發(fā)、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)、減災(zāi)防災(zāi)等事業(yè)的支柱,具有重要的實(shí)用價(jià)值。

我國實(shí)行改革開放政策以來,巖石力學(xué)與工程學(xué)科得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在基礎(chǔ)研究方面,繼巖石力學(xué)與工程界先驅(qū)陳宗基先生在巖石流變學(xué),谷德振先生在巖體結(jié)構(gòu)、巖體工程地質(zhì)力學(xué)做出巨大貢獻(xiàn)。近年來我國學(xué)者在關(guān)鍵塊體理論、不連續(xù)變形分析(DDA),數(shù)值流形元方法(NMM),巖石分形分準(zhǔn)、智能巖石力學(xué)、軟巖力學(xué)、巖石破壞過程分析(REPA)、卸荷巖石力學(xué)、巖石記憶與開挖理論、巖石力學(xué)非線性研究等方面的研究都提出諸多創(chuàng)新的成果。

此外,在陳宗基先生提出的“巖石力學(xué)必須緊密結(jié)合工程實(shí)際”的學(xué)科發(fā)展思想的指導(dǎo)下,我國巖石力學(xué)與工程科技工作者積極理論聯(lián)系實(shí)際,為解決國家重大項(xiàng)目所遇到的巖石力學(xué)與工程難題,開展了大量的工作,取得了豐富的成果。

二、經(jīng)濟(jì)發(fā)展為巖石力學(xué)與工程學(xué)科興起提供源動(dòng)力

1.能源、工業(yè)的需要

國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展,是我國能源需求不斷增長的基本推動(dòng)力,為我國的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供更多的能源,滿足不斷增加的能源需求,更是我國能源問題面臨的長期挑戰(zhàn)。

我國能源資源探明儲(chǔ)量中,96%是煤炭,油氣資源僅占總量的4%左右,煤炭資源相對(duì)豐富。我國的能源工業(yè)中,煤炭占我國一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的70%左右,是我國的主要能源。改革開放以來,我國經(jīng)濟(jì)的快速增長,對(duì)煤炭業(yè)發(fā)展提出了更高的要求。

此外,我國的能源結(jié)構(gòu)決定了我國電源結(jié)構(gòu)以煤為主,煤炭工業(yè)在我國能源經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。不光是煤炭業(yè),原油、天然氣、水電等能源的產(chǎn)量也日益增大。經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展對(duì)能源產(chǎn)量提出了需求,而能源產(chǎn)量的增加同時(shí)也為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。

除煤電之外,水電也是我國能源供應(yīng)的一大重要來源。和其他基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)一樣,其發(fā)展趨勢(shì)和國家的宏觀發(fā)展方向與社會(huì)要求密切相關(guān)。八十年代后期,我國開始探索水電滾動(dòng)開發(fā)機(jī)制,組建大型流域水電開發(fā)公司。2000年后,我國的發(fā)電量突增,跨入了一個(gè)新的階段。作為一種清潔能源,水電工程的開發(fā)也與符合國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展,優(yōu)先發(fā)展水電已成為國家的電力建設(shè)方針,且國家也正將重點(diǎn)建設(shè)火電轉(zhuǎn)為重點(diǎn)開發(fā)水電。

另外,我國80%的工業(yè)原料來源于礦產(chǎn)資源,其中金屬礦產(chǎn)資源占有非常重要的地位。有學(xué)者進(jìn)行過研究,我國非煤礦山采選業(yè)生產(chǎn)總值約占全國GDP總值的1%,是國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

根據(jù)我國核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,到2020年我國核電總裝機(jī)容量要達(dá)到4000萬千瓦,在建1800萬千瓦。大力發(fā)展核電,是我國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。在未來十多年中,我國將投入至少5000億元人民幣用于發(fā)展核電事業(yè)。根據(jù)2020年中國GDP翻兩番的發(fā)展目標(biāo)估計(jì),國內(nèi)約需發(fā)電裝機(jī)容量8億-9億千瓦,而已有裝機(jī)容量僅為4億千瓦,在煤電和水電兩大電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展受限的條件下,清潔、高效的核電成為首要備選產(chǎn)業(yè)。在核電工程如火如荼開展的同時(shí)也帶來了核廢料地質(zhì)處置問題。根據(jù)中國核電未來規(guī)模,中國高放射性核廢料處置庫將耗資數(shù)百億人民幣,容量足以容納中國核工業(yè)未來產(chǎn)生的所有高放射性核廢料。

在這些社會(huì)事業(yè)發(fā)展的過程中,大量的巖石力學(xué)與工程問題被提出,極大程度促進(jìn)了巖石力學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展,更催生了礦山巖石力學(xué)、水工巖石力學(xué)兩大學(xué)術(shù)方向。目前,核廢料地質(zhì)處置中的關(guān)鍵巖石力學(xué)與工程問題已成為學(xué)屆研究的熱點(diǎn),同時(shí)也是核廢物地質(zhì)處置工程急需解決技術(shù)問題的重中之重。隨著這些工程建設(shè)的開展、工程規(guī)模的加大,巖體表現(xiàn)出“高溫、高地應(yīng)力、高滲透壓”的特征,在核廢物地質(zhì)處置工程中更需要考慮巖體THMC(溫度-應(yīng)力(變形)-流體流動(dòng)-化學(xué)反應(yīng))耦合這一復(fù)雜科學(xué)問題,如何對(duì)工程建設(shè)中的開挖擾動(dòng)進(jìn)行有效控制,更為經(jīng)濟(jì)合理地開發(fā)資源,將為我國巖石力學(xué)與工程的發(fā)展提供持續(xù)的動(dòng)力。

2.交通事業(yè)的需要

交通與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著一種必然聯(lián)系,交通業(yè)的發(fā)展,是經(jīng)濟(jì)的基本保證和長久需求。改革開放后,國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展,公路運(yùn)輸需求強(qiáng)勁增長,公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)開始發(fā)生了歷史性轉(zhuǎn)變。

上世紀(jì)90年代中期,我國高速公路建設(shè)步伐加快。路基高邊坡與隧道圍巖穩(wěn)定性成為工程成敗的關(guān)鍵。進(jìn)入新世紀(jì),隨著高速公路建設(shè)向山區(qū)腹部延伸,更為復(fù)雜的地形和地質(zhì)條件,巖石工程規(guī)模的增大使得公路高邊坡、特大型橋梁、特長隧道數(shù)目增多,地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。為解決山區(qū)高速公路建設(shè)初期、建設(shè)過程中的問題,交通部等相關(guān)政府機(jī)構(gòu)組織開展科技攻關(guān),突破了大量急需解決的巖石力學(xué)與工程問題,這些都在很大程度上促進(jìn)了學(xué)科的快速發(fā)展。

據(jù)鐵道部門資料,截至2003年底,我國大陸擁有鐵路隧道7400余座,總長度達(dá)4200km。尤其在改革開放以后,鐵路建設(shè)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展時(shí)期,山區(qū)鐵路工程深埋長大隧道、高橋高墩、高陡岸(邊)坡、順層邊坡大量出現(xiàn)且不斷增多,高岸(邊)坡、順層邊坡的穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)、加固及病害防治;隧道工程中可能發(fā)生的瓦斯、巖爆、軟巖大變形、高地溫、高地?zé)帷⒏咚畨?、巖溶突水涌泥,以及地下采空和不良地質(zhì)的探測(cè)、評(píng)價(jià)與災(zāi)害防治為巖石力學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展提供了前進(jìn)的動(dòng)力。

參考文獻(xiàn):

[1]王思敬.中國巖石力學(xué)與工程的世紀(jì)成就與歷史使命[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2003, 22(6):867-871.

[2]王思敬.中國巖石力學(xué)與工程:世紀(jì)成就.南京,河海大學(xué)出版社,2004.

[3]中國可持續(xù)能源實(shí)施“十一五”20%節(jié)能目標(biāo)的途徑與措施研究.北京:科學(xué)出版社,2008.

[4]學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程研究進(jìn)展.北京:科學(xué)出版社,2003.