岩土工程的基本术语标准，你了解多少？|岩土

序言

岩土工程是一门既古老又新近的专业技术。上古时代,人类修道路、挖渠道、建三居，就与岩石和土打交道。近代工业化过程中，开厂房、开矿山、修高铁、兴水利等土木工程实践中，涉及到许多与岩土有关的问题，如地基的承载能力、边坡的稳定、地下水的控制、岩土材料的借助等等。但岩土工程真正成为一门独立的专业，则不到半个世纪，传人我国只二十几年。对岩土工程的含义，岩土工程师的执业范围，至今还有不同认识。本文拟谈一些自己的见解，与同行们剖析。

1、岩土工程的内涵

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对岩土工程的定义有几种不完全相同的叙述：

《岩土工程基本术语标准》定义为：“土木工程中涉及岩石和土的借助、处理和改良的科学技术。”中国大百科全书定义为：“土木工程的一个分支，以工程地质学、岩石热学、土热学与基础工程为理论基础，涉及岩石和土的借助、整治和改建的一门技术科学。”也有专家定义为：“土木工程的一个分支，研究岩土体（包括其中的水）作为支承体、荷载、介质或材料，必要时对其改良或整治的一门工程技术。”以上叙述方式虽不完全一致，但主要方面是相像或相同的。第一、岩土工程是土木工程的一个分支；第二、研究对象是岩石和土，包括岩土中的水；第三、是一门技术科学或工程技术。

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2岩土工程的外延

岩土工程的实践性很强，从工程实践角度，包括下述范围： #

（1）岩土作为支承体

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房子建筑、道路、桥梁、堆场、大型设备等等，都建造在岩土上，岩土作为地基，作为支承体，研究的主要问题是承载力和变型问题。

（2）岩土作为载荷或自承体

基坑工程、基坑工程、露天矿等地面顶管，隧洞、地下洞室等地下顶管，面临的是另一类稳定和变型问题。这时，岩土体兼任的角色,既可能是载荷，也可能是自承体。同时，地下水的控制往往具有举足轻重的影响。

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（3）岩土作为材料 #

路基工程，非常是大面积高路基、填海造陆，要用大量岩土作为材料；桥墩、水坝、路堤等也用岩土为材料。那些工程不仅研究其稳定和变型外，岩土材料的选用和质量控制是主要问题。

（4）地质水灾的预防 #

喀斯特、塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地质洪灾，对工程构成严重恐吓，预防工程必须针对具体条件和地质演变规律进行设计和施工。场地和地基的水灾效应也是岩土工程的一部份。 #

（5）环境岩土工程

地质和水文地质环境的评估、废弃物的卫生填埋、土石文物的保护等等，都涉及复杂的环境岩土工程问题。随着人们对环境保护的注重，人地和谐的认知，可持续发展方针的贯彻，环境岩土工程正日渐遭到加强的注重。 #

还可以列举一些，但主要是以上五大类。 #

以上各种工程，除了涉及天然岩土，还包括各类人工土，包括对天然土的加固和改良，借助排水、压实、加筋、改性、注浆、锚定、设置提高体等方式，改变岩土体的硬度、变形和渗透性能。岩土加固和改良是岩土工程的重要组成。

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我们可以从第九届优秀勘查申报项目了解岩土工程的范围：如秦岭隧洞、岭澳核电站、三峡三级水闸、龙羊峡水电工程、小浪底水电工程、白云机场和肖山机场、许多高层建筑、唐山喀斯特倒塌整治、滑坡整治、大型露天煤矿路堤、城市地下综合管廊、海上采油井场、三峡水闸对岸浸入区治理等等，还有深竖井支护、公路、尾矿、动力机器基础、岩土工程检验和检测等等。其实并不全面，但可以看出，岩土工程涉及的范围是很广的。 #

2、岩土工程和相邻专业的关系 #

岩土工程与许多专业关系密切，且相互搭接，边界模糊。边界附近你中有我，我中有你。例如：工程地质、结构工程、水利和水电工程、道路桥粱和隧洞工程、港口和航道工程、采矿工程、地震工程、海洋工程、环境工程等。下边仅就岩土工程与工程地质的关系，岩土工程与结构工程的关系做些说明： #

（1）岩土工程与工程地质的关系 #

首先说明工程地质与岩土工程的区别。 #

工程地质是地质学的一个分支，是研究与工程建设有关地质问题的科学。工程地质学的形成始于土木工程的须要，其本质是一门应用科学；岩土工程是土木工程的一个分支，其本质是一门工程技术。从事工程地质的是地质专家（地质师），着重于研究地质现象、地质动因和演变、地质规律、地质与工程的互相作用；从事岩土工程的是工程师，关心的是怎样依照工程目标和地质条件，建造满足使用要求和安全要求的工程或工程的一部份，解决工程建设中的岩土技术问题。为此，无论学科领域、工作内容、关心的问题，三者都是有区别的。 #

然而，工程地质与岩土工程的关系又十分密切。有人说，工程地质是岩土工程的基础，岩土工程是工程地质的延展，即使不一定非常准确，但有一定道理。岩土工程师面临的岩土材料，无论性能和结构，都是自然产生，都是经过了漫长的地质历史，是多种复杂地质作用下的产物。对岩土的性能和结构，只能通过勘测来查明，而又不能完全查明。一些关键性的问题，需按照地质规律猜想或预测。尤其在地质构造复杂的山区，有经验的工程地质学家，通过地面调查，就可大致判定地质构造的轮廓，借助测井、钻探、槽井探等，由粗而细，由浅而深，构造出工程地质模型。没有地质学基础，哪能辨识断层？哪能辨识软夹层和结构面的空间分布？哪能说清地下水的溶蚀和运动规律？假如要顶管隧洞，什么地段会冒顶？什么地段会突水？在地质复杂地区，离开了工程地质专家，土木工程寸步难行。 #

（2）、岩土工程和结构工程的关系 #

岩土工程和结构工程关系密切，这是显而易见的。无论房子结构或桥梁结构，都建造在地基上。地基是否稳定，直接影响结构的安危；地基是否会形成过量变型，直接影响结构的功能，形成的次挠度可能使结构超过设计极限。地基出了问题又很难补救。因而结构工程非常关心地基的稳定和变型。现今，通常地基设计均由结构工程师考虑下部结构要求统一完成，只有复杂地基基础问题或需专门处理的地基才要求岩土工程师参与。同样，岩土工程师在进行地基的勘测设计时，必须详尽了解结构的型式、荷载及其分布，非常是基础的型式和挠度，了解对地基变型的限制要求，以便有的放矢。岩土工程师与结构工程师的密切配合至关重要。 #

结构和地基是一个整体，互相作用，互相影响。地基的变型会改变结构的挠曲，结构的载荷分布和不同挠度会形成不同的地基变型。人们经常用调整基础和结构挠度的办法来适应地基变型，地基、基础和下部结构的协同作用剖析是当前的热门话题。反过来施工单位可以报考注册岩土工程师最新变化，也可通过地基处理提升地基的承载力和挠度来适应下部结构的要求。 #

岩土工程与结构工程你中有我，我中有你，相互搭接，相互重叠的事例不胜枚举。诸如桩基础，作为结构的延展，是结构的一部份，但桥台的承载力和变型则主要取决于岩土，与岩土的关系更为密切。再如土体工程，土石方顶管、地下水的整治、土压力的估算等等都与岩土有关，但护岸桩、地下连续墙、锚杆、内支撑等都是结构。基坑工程和地质水灾的整治，其实应该属于岩土工程，但往往离不开结构举措。单纯的岩土工程，如围海造陆、堤岸工程，大面积高路基等并不多。结构工程师和岩土工程师似乎有所分工，有所偏重，但互互相配合的居多。为此，结构工程师应该具备必要的岩土知识，岩土工程师也必须具备必要的结构知识。因为通常情况下结构专业处于主导地位，故岩土工程师承当的主要任务,常常是结构工程师认为无法承当的较为复杂的或较为专门的岩土工程任务。

4、岩石和土的主要特征

岩石的节理性和土的孔隙性是岩石和土区别于混凝土、钢材等人工材料的主要特性。 #

（1）、岩石的节理性 #

岩石总是或稀或密、或宽或窄、或长或短地存在着各类节理，这是岩石区别于混凝土的主要特性。这种节理有的粗糙，有的光滑；有的平直，有的弯曲；有的充填，有的不充填；有的产状规则，有的规律性很差。节理的动因多种多样，有岩浆融化收缩产生的原生裂隙，有沉积间断产生的层理，有构造挠度产生的构造裂隙，有表生作用产生的挠曲节理和风化节理，还有发霉作用产生的片理、劈理等等，在岩石中构成极为多样十分复杂的节理系统。人们将岩石和节理视为一个整体称为“岩体”，将节理概化为“结构面”。其实，结构面是地层中最薄弱的环节。就热学性质而言，岩石的热学参数、结构面的热学参数和地层的热学参数有很大区别。厘清结构面的产状、参数和分布，是岩土工程勘测设计的重点，也是难点。

地层中的地下水是顺着地层中的节理和岩洞流动的，随着节理和岩洞的形态和分布的不同，有脉状节理水、网状节理水、层状节理水、洞穴水等不同的地下水类型。

（2）、土的孔隙性

土是一种散体材料，存在孔隙。对于饱和土是固、液两相；对于非饱和土，是固、液、气单相。于是形成了有效压力和孔隙压力；孔隙压力又有孔隙水压力和孔隙气压力。有效挠度原理成了土热学区别于通常材料热学的主要标志，在土工估算中形成了总挠度法和有效挠度法两种原理和技巧。在饱和土中，因为孔隙水压力的下降和消退，不同的加荷速度地基承载力不同；是否及时支撑,对软土挡墙稳定有不同的表现；渗透系数和基岩组合的差异,造成基础沉降速度的差异等等。饱和土中的超静水压力可引起挤土效应，使桩被挤断、挤歪和下浮；水灾时的超静水压力造成土体和粉土液化。非饱和土的孔隙气压力产生基质吸力，基质吸力随着土中含水量的降低而增加，因此是不稳定的。膨胀土和黄土随温度的降低而硬度明显减少，非饱和土挡墙汛期容易发生车祸，大理石残积土挡墙洪水容易发生浅层坍塌，都和基质吸力减少有关。反正，掌握好孔隙压力是岩土工程的重要关键。 #

5、对自然条件的依赖性和条件的不确性感 #

岩土工程作为土木工程的分支，是以传统热学为基础发展上去的。但很快发觉，单纯的热学估算不能解决实际问题。缘由主要在于对自然条件的依赖性和估算条件的不确优雅。试与结构设计比较，结构工程师面临的材料是混凝土、钢材等人工制造的材料，材质相对均匀，材料和结构都是由工程师在设计时选取，是可控的，估算条件非常明晰，因此构建在热学基础上的估算是可信的。而岩土，无论材料还是结构，都是自然产生，不能由工程师选取和控制，只能通过勘测查明而又不可能完全查明。因此存在条件的不确优雅和参数的不确定性，不同程度地存在估算条件的模糊性和信息的不完全性。因此即使岩土工程估算方式取得了长足进步，发挥了重要作用，但因为估算假设、计算模式、计算参数与实际之间存在好多差异，估算结果与工程实际之间总存在或多或少的差异，须要岩土工程师综合判定。“不求估算精确，但求判定正确”，指出概念设计，已是岩土工程界的共识。 #

6、参数的不确定性和测试方式的多样性

同一岩土体测试数据的离散性有两方面的缘由，一是因为采样、运输、样品制备，试验操作等环节的扰动，试验、计算等形成的偏差，使测试数据呈随机分布，这方面形成的不确定性与混凝土、钢材等测试数据的随机性质基本相同，只是变异性更大。二是岩土测试数据还和样品的位置有关，这是其他工程材料不具备的特点。自然界的岩土，虽然是同一层，其性质也是有差异的。既有规律性的水平相变和竖向相变，也有无规律的指标离散。因而，某些样品测试的指标通常缺少代表性，必须有一定数目的测试指标，经统计剖析，就能得到代表值。结构设计重视截面估算，而岩土工程剖析没有截面估算，重视系统剖析。被剖析的岩土体的规格与试验样品的规格比较，要大许多倍，因此考虑的是岩土体参数值的综合水平，所以标准值的估算方式与混凝土、钢材等是不同的。结构截面可靠度的剖析已基本成熟，并已纳入规范；而岩土工程的可靠度剖析尚处在研究阶段，因为问题复杂，积累不足，尚难在工程中普遍应用。岩土工程的测试可以分为室外试验、原位测试和原型检测三大类，还有各类模型试验，极为多样，各有各的特性和用途。同一种参数，又因测试方式不同而得出不同的成果数据。选用合理的测试方式成为岩土工程估算能够达到预期效果的重要环节。诸如土的挠度有压缩挠度、变形挠度、旁压挠度、反演泊松比。土的抗剪硬度室外试验有直剪和三轴剪；直剪又有快剪、固结快剪和慢剪；三轴剪又有不土体不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪和土体不排水剪测孔隙水压力；原位测试有十字板剪切试验和野外小型剪切试验。因为试验条件不同，试验结果各异。用哪种试验方式合理，由岩土工程师依据具体条件确定。这些测试方式的多样性，也是岩土工程区别于其他工程技术一个重要特性。岩土工程剖析估算时注意估算模式、计算参数和安全度的配套，而其中估算参数的正确选取最为重要。

7、岩土工程的不严密性、不健全性和不成熟性 #

地质学和热学是岩土工程的两大理论支柱，二者互助补充，相互渗透，相互嫁接。热学是以基本理论为出发点，结合具体条件，建立模型求解。特征是从通常到特殊，严密，是一种演译推理的思维方式。地质学是在调查研究取得大量数据的基础上，剖析、综合、对比，找出科学规律，从特殊到通常，是一种归纳推理的思维方式，注重于剖析动因演变，宏观掌握，综合判定。

因为条件的不确定性和参数的不确定性，造成信息的不完全性，使单纯的估算除了不精确，也不一定可靠。因此指出定性剖析与定量剖析相结合，指出综合判定。综合判定就得借助工程师的理论基础和丰富的工程经验。如同一位良医，既要深刻理解医药理论，又要有丰富的临床经验。忽略经验其实是错误的，没有经验的人肯定解决不了复杂的工程问题。忽略理论也是错误的，极易将局部经验误为普遍真理，犯概念性错误。“经验之果只有结在理论之树上才有生命力。”

由上可知，岩土工程迄今还是一门不严密、不健全、不够成熟的科学技术，处在“发展中”的一门科学技术，因此存在相当大的风险性。沈珠江教授说：土热学发展到如今，是“从学步迈向自立”，岩石热学发展更晚，成熟程度还要低一些。 #

8、岩土工程的概念设计 #

岩土工程崇高概念设计，狭义的概念设计可以理解为框架设计，从总体上勾划出设计框架，以备进一步细化。广义的概念设计可以理解为一种设计思想。

概念设计大体上可以概括为：在充分了解功能要求和把握必要资料的基础上，通过设计条件的概化，先定性剖析，再定量剖析，提出一个框架，从技术技巧的适合性和有效性，施工的可操作性和质量的可控制性，环境限制和可能形成的负面影响，经济性等方面进行论证，从概念上选择一个或几个方案，进行必要的估算和验算，通过施工检验和检测，逐渐建立设计。广义的概念设计，除了在设计的初始阶段是必要的，但是要将概念设计的思想贯彻工程的仍然。

做概念设计，必须对原理有深刻的理解，有丰富的经验总结，有灵活的运作能力，统揽全局，把握影响工程胜败的关键，对设计的施行疗效要有基本正确的恐怕。

做概念设计，必须注意符合科学原理，不能犯概念性的错误。概念不清，常常只看现象，不见本质，凭局部经验处理问题。概念错了，可能犯原则性的错误。概念清楚的人，能透过现象，见到本质，举一反三，能自觉地运用理论和经验。岩土的基本特点，地下水的渗透和运动规律，结构与岩土的协同作用等等，都是重要的概念。

岩土工程估算不精确的缘由有地质条件、计算模式、计算参数三方面，尤其是估算参数最难掌握。故首先要做好勘测，把握地质条件；其次是正确选用公式和软件，并充分了解其适用条件和可能的误差；还要指出信息化施工和动态设计。事先的定量估算通常只是一种计算，只有原型实测最可信。检测除了是保证安全的重要举措，同时也是最可靠的科学实验。 #

9、注册岩土工程师的执业 #

注册土木工程师（岩土）早已考了三届，预计执业工作很快还会启动。岩土注册师的权力、义务、执业范围等等，是你们非常关心的问题，这种问题都将由政府有关部门发布后依照执行，我这儿仅就与岩土工程专业特性有关的问题谈些个人感想：

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(1)获得注册工程师资格，表示业务能力已然达到了相关专业的执业门槛，法律上具备了这方面的能力，不论对个人还是对所在单位其实都是有利的。但另一方面，也承当起责任，要对自己订立的技术文件负法律责任，负终生责任。前已提到，岩土工程迄今还是一门不严密、不健全、不够成熟的科学技术，有一定的风险性。注册师除了要遵循法律法规，熟悉标准规范，还要有深厚的理论造诣，丰富的工程经验，遇事作出正确判定的能力。我国疆域广大，条件各异，岩土工程涉及面很广，具体到某位个人，不可能在所有领域都有丰富的经验。为此，在执业过程中，勿必慎重悉心，决非岩土工程师执业范围内的所有业务一定都能承当。《勘察设计注册工程师管理规定》第二十六条明晰了注册工程师的义务，其中第（二）款为“在规定范围内从事执业活动”；第（三）款为“依旧本人能力从事相应的执业活动”。也就是说一定要量力而行。对自己不熟悉的问题，可以咨询有关专家，但签了字，就得负责。

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(2)岩土工程的专业范围与相邻专业有搭接，有重叠，因此注册师的执业与相邻专业的注册师也会有搭接，有重叠，这是客观存在。为此，要求划一道清清楚楚的边界是不适当的，也是不可能的。在相邻专业边界附近你中有我，我中有你是正常的。在搭接区，只要符合相应法规，甲专业可做施工单位可以报考注册岩土工程师最新变化，乙专业也可做，谁做谁负责任。比如，某项专业性较强的岩土工程勘测，注册岩土师有资格承当，有资格的地质师（如国家有此系列）也可承当。基桩工程的设计，注册结构师可以承当，注册岩土师也可承当、基坑工程设计，注册岩土师可以承当，注册结构师也可承当等等。事实上，的确也要具体工程具体剖析，比如锚索挡土桩护岸，涉及的主要是岩土技术问题，结构估算较少，通常结构工程师可能不如岩土工程师熟悉。但采用内支撑体系的大面积竖井，结构设计估算相当复杂，其实结构工程师承当更合适，或岩土和结构两专业的工程师合作进行。 #

10、岩土工程的技术控制

《勘察设计注册工程师管理规定》第二十七条规定了注册工程师的义务，其中第（二）款是，“执行工程建设标准规范”，这无疑是必须遵循的。标准规范是现时政府对工程建设施行技术控制的根据，抓质量就是抓标准规范的贯彻执行。但在施行过程中也遇见不少具体问题不易处理。岩土工程师一切以标准规范为准，对某些工程可能不是选择，扼杀了岩土工程师因地制宜，采用先进技术的积极性。这么，能否可将标准规范订得更详尽，更具体些，使岩土工程师都能有章可循呢？按照上面所述岩土工程的特征，是不易做到的。岩土材料种类繁杂，组合多样，又有各类地质背景和水文地质条件；在与工程的互相作用中，所处的地位和承当的角色又各不相同；各地还有各地的地方特征和地方经验，想为这么复杂多变的条件和问题制定一套具体划一而又恰当的规则，是极其困难的。常常顾此失彼，难保放之四海而皆准。正如医药界，有医学原理，有药典，有各类检验标准，但没有“处方规范”，中中医都是这么。本人觉得，按照岩土工程的特性，技术控制可分为三个层面：

第一层面，涉及人身健康、工程安全、环境保护等公众利益、国家利益的，应订入技术法规，由国家制定，强制执行，严格监管。包括勘测设计的基本准则，各类水灾的预防，有害物质扩散的限制等等。 #

第二层面，属于大量重复型的技术规则，如术语、符号、分类，常用测试方式、常用剖析法等，宜拟定具体而统一的标准，供工程师采用。

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第三层面，需因地制宜，结合具体工程处置的问题，比如勘测工作的布置，岩土工程设计方案等，规范只对基本准则做出规定，具体问题由岩土工程师依据具体情况，发挥自己的学识和经验，进行综合判定，并承当风险责任。

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岩土注册工程师的执业，为实现上述目标创造了有利条件。但真正施行，还要有两个条件，一是技术法规与技术标准相结合的体制基本完成，社会上法制意识和诚信观念已有长足进步；二是咨询业，工程保险等市场经济体系已基本配套。所有那些，都有一个循序渐进的过程。我国出席WTO后的过渡期正式结束，怎样与国际接轨的问题早已非常急迫。所谓国际接轨，应主要理解为体制的接轨，包括岩土工程专业体制和法规标准体制的接轨。希望政府有关部门和岩土工程界的同行们对这种问题深入研究，尽早提升我国的岩土工程的宏观管理水平，并融入到全球经济中去。 #