前言
巖土工程是一門既古老又新近的專業(yè)技術。上古時代, 人類修道路、挖渠道、建居室，就與巖石和土打交道。近代工業(yè)化過程中，建廠房、開礦山、修鐵路、興水利等土木工程實踐中，涉及到許多與巖土有關的問題，如地基的承載能力、邊坡的穩(wěn)定、地下水的控制、巖土材料的利用等等。但巖土工程真正成為一門獨立的專業(yè)，則不到半個世紀，傳人我國只二十幾年。對巖土工程的涵義，巖土工程師的執(zhí)業(yè)范圍，至今還有不同認識。本文擬談一些自己的看法，與同行們探討。
1、巖土工程的內涵
對巖土工程的定義有幾種不完全相同的表述：
《巖土工程基本術語標準》定義為：“土木工程中涉及巖石和土的利用、處理和改良的科學技術。”中國大百科全書定義為：“土木工程的一個分支，以工程地質學、巖石力學、土力學與基礎工程為理論基礎，涉及巖石和土的利用、整治和改造的一門技術科學?！?也有專家定義為：“土木工程的一個分支，研究巖土體（包括其中的水）作為支承體、荷載、介質或材料，必要時對其改良或治理的一門工程技術?！币陨媳硎龇椒m不完全一致，但主要方面是相似或相同的。第一、巖土工程是土木工程的一個分支；第二、研究對象是巖石和土，包括巖土中的水；第三、是一門技術科學或工程技術。
2 巖土工程的外延
巖土工程的實踐性很強，從工程實踐角度，包括下列范圍：
（1）巖土作為支承體
房屋建筑、道路、橋梁、堆場、大型設備等等，都建造在巖土上，巖土作為地基，作為支承體，研究的主要問題是承載力和變形問題。
（2）巖土作為荷載或自承體
邊坡工程、基坑工程、露天礦等地面開挖，隧道、地下洞室等地下開挖，面臨的是另一類穩(wěn)定和變形問題。這時，巖土體擔任的角色, 既可能是荷載，也可能是自承體。同時，地下水的控制常常具有舉足輕重的影響。
（3）巖土作為材料
填方工程，特別是大面積高填方、填海造陸，要用大量巖土作為材料；圍堰、水壩、路堤等也用巖土為材料。這些工程除了研究其穩(wěn)定和變形外，巖土材料的選用和質量控制是主要問題。
（4）地質災害的防治
巖溶、塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地質災害，對工程構成嚴重威脅，防治工程必須針對具體條件和地質演化規(guī)律進行設計和施工。場地和地基的地震效應也是巖土工程的一部分。
（5）環(huán)境巖土工程
地質和水文地質環(huán)境的評估、廢棄物的衛(wèi)生填埋、土石文物的保護等等，都涉及復雜的環(huán)境巖土工程問題。隨著人們對環(huán)境保護的重視，人地和諧的認知，可持續(xù)發(fā)展方針的貫徹，環(huán)境巖土工程正日益受到加大的重視。
還可以舉出一些，但主要是以上五大類。
以上各類工程，不僅涉及天然巖土，還包括各種人工土，包括對天然土的加固和改良，利用排水、壓實、加筋、改性、注漿、錨定、設置增強體等方法，改變巖土體的強度、變形和滲透性能。巖土加固和改良是巖土工程的重要組成。
我們可以從第九屆優(yōu)秀勘察申報項目了解巖土工程的范圍：如秦嶺隧道、嶺澳核電廠、三峽五級船閘、龍羊峽水電工程、小浪底水電工程、白云機場和肖山機場、許多高層建筑、唐山巖溶塌陷治理、滑坡治理、大型露天礦山邊坡、城市地下綜合管廊、海上采油井場、三峽水庫岸邊浸沒區(qū)治理等等，還有深基坑支護、公路、尾礦、動力機器基礎、巖土工程檢驗和監(jiān)測等等。雖然并不全面，但可以看出，巖土工程涉及的范圍是很廣的。
2、巖土工程和相鄰專業(yè)的關系
巖土工程與許多專業(yè)關系密切，且互相搭接，邊界模糊。邊界附近你中有我，我中有你。諸如：工程地質、結構工程、水利和水電工程、道路橋粱和隧道工程、港口和航道工程、采礦工程、地震工程、海洋工程、環(huán)境工程等。下面僅就巖土工程與工程地質的關系，巖土工程與結構工程的關系做些說明：
（1）巖土工程與工程地質的關系
首先說明工程地質與巖土工程的區(qū)別。
工程地質是地質學的一個分支，是研究與工程建設有關地質問題的科學。工程地質學的產生源于土木工程的需要，其本質是一門應用科學；巖土工程是土木工程的一個分支，其本質是一門工程技術。從事工程地質的是地質專家（地質師），側重于研究地質現(xiàn)象、地質成因和演化、地質規(guī)律、地質與工程的相互作用；從事巖土工程的是工程師，關心的是如何根據(jù)工程目標和地質條件，建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分，解決工程建設中的巖土技術問題。因此，無論學科領域、工作內容、關心的問題，兩者都是有區(qū)別的。
但是，工程地質與巖土工程的關系又非常密切。有人說，工程地質是巖土工程的基礎，巖土工程是工程地質的延伸，雖然不一定十分確切，但有一定道理。巖土工程師面臨的巖土材料，無論性能和結構，都是自然形成，都是經(jīng)過了漫長的地質歷史，是多種復雜地質作用下的產物。對巖土的性能和結構，只能通過勘察來查明，而又不能完全查明。一些關鍵性的問題，需根據(jù)地質規(guī)律推測或預測。尤其在地質構造復雜的山區(qū)，有經(jīng)驗的工程地質學家，通過地面調查，就可大致判斷地質構造的輪廓，利用物探、鉆探、槽井探等，由粗而細，由淺而深，構造出工程地質模型。沒有地質學基礎，哪能識別斷層？哪能識別軟夾層和結構面的空間分布？哪能說清地下水的賦存和運動規(guī)律？如果要開挖隧道，哪些地段會冒頂？哪些地段會突水？在地質復雜地區(qū)，離開了工程地質專家，土木工程寸步難行。
（2）、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(wěn)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(wěn)定和變形。現(xiàn)在，一般地基設計均由結構工程師考慮上部結構要求統(tǒng)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(xié)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(xù)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(yè)處于主導地位，故巖土工程師承擔的主要任務, 經(jīng)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。
4 、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(qū)別于混凝土、鋼材等人工材料的主要特點。
（1）、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(qū)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(guī)則，有的規(guī)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(jié)理，有沉積間斷形成的層理，有構造應力形成的構造節(jié)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(tǒng)。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(huán)節(jié)。就力學性質而言，巖石的力學參數(shù)、結構面的力學參數(shù)和巖體的力學參數(shù)有很大區(qū)別。搞清結構面的產狀、參數(shù)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(tài)和分布的不同，有脈狀裂隙水、網(wǎng)狀裂隙水、層狀裂隙水、洞穴水等不同的地下水類型。
（2）、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(qū)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(wěn)定有不同的表現(xiàn)；滲透系數(shù)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??；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(wěn)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(fā)生事故，花崗巖殘積土邊坡暴雨容易發(fā)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。
巖土工程是一門既古老又新近的專業(yè)技術。上古時代, 人類修道路、挖渠道、建居室，就與巖石和土打交道。近代工業(yè)化過程中，建廠房、開礦山、修鐵路、興水利等土木工程實踐中，涉及到許多與巖土有關的問題，如地基的承載能力、邊坡的穩(wěn)定、地下水的控制、巖土材料的利用等等。但巖土工程真正成為一門獨立的專業(yè)，則不到半個世紀，傳人我國只二十幾年。對巖土工程的涵義，巖土工程師的執(zhí)業(yè)范圍，至今還有不同認識。本文擬談一些自己的看法，與同行們探討。
1、巖土工程的內涵
對巖土工程的定義有幾種不完全相同的表述：
《巖土工程基本術語標準》定義為：“土木工程中涉及巖石和土的利用、處理和改良的科學技術。”中國大百科全書定義為：“土木工程的一個分支，以工程地質學、巖石力學、土力學與基礎工程為理論基礎，涉及巖石和土的利用、整治和改造的一門技術科學?！?也有專家定義為：“土木工程的一個分支，研究巖土體（包括其中的水）作為支承體、荷載、介質或材料，必要時對其改良或治理的一門工程技術?！币陨媳硎龇椒m不完全一致，但主要方面是相似或相同的。第一、巖土工程是土木工程的一個分支；第二、研究對象是巖石和土，包括巖土中的水；第三、是一門技術科學或工程技術。
2 巖土工程的外延
巖土工程的實踐性很強，從工程實踐角度，包括下列范圍：
（1）巖土作為支承體
房屋建筑、道路、橋梁、堆場、大型設備等等，都建造在巖土上，巖土作為地基，作為支承體，研究的主要問題是承載力和變形問題。
（2）巖土作為荷載或自承體
邊坡工程、基坑工程、露天礦等地面開挖，隧道、地下洞室等地下開挖，面臨的是另一類穩(wěn)定和變形問題。這時，巖土體擔任的角色, 既可能是荷載，也可能是自承體。同時，地下水的控制常常具有舉足輕重的影響。
（3）巖土作為材料
填方工程，特別是大面積高填方、填海造陸，要用大量巖土作為材料；圍堰、水壩、路堤等也用巖土為材料。這些工程除了研究其穩(wěn)定和變形外，巖土材料的選用和質量控制是主要問題。
（4）地質災害的防治
巖溶、塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地質災害，對工程構成嚴重威脅，防治工程必須針對具體條件和地質演化規(guī)律進行設計和施工。場地和地基的地震效應也是巖土工程的一部分。
（5）環(huán)境巖土工程
地質和水文地質環(huán)境的評估、廢棄物的衛(wèi)生填埋、土石文物的保護等等，都涉及復雜的環(huán)境巖土工程問題。隨著人們對環(huán)境保護的重視，人地和諧的認知，可持續(xù)發(fā)展方針的貫徹，環(huán)境巖土工程正日益受到加大的重視。
還可以舉出一些，但主要是以上五大類。
以上各類工程，不僅涉及天然巖土，還包括各種人工土，包括對天然土的加固和改良，利用排水、壓實、加筋、改性、注漿、錨定、設置增強體等方法，改變巖土體的強度、變形和滲透性能。巖土加固和改良是巖土工程的重要組成。
我們可以從第九屆優(yōu)秀勘察申報項目了解巖土工程的范圍：如秦嶺隧道、嶺澳核電廠、三峽五級船閘、龍羊峽水電工程、小浪底水電工程、白云機場和肖山機場、許多高層建筑、唐山巖溶塌陷治理、滑坡治理、大型露天礦山邊坡、城市地下綜合管廊、海上采油井場、三峽水庫岸邊浸沒區(qū)治理等等，還有深基坑支護、公路、尾礦、動力機器基礎、巖土工程檢驗和監(jiān)測等等。雖然并不全面，但可以看出，巖土工程涉及的范圍是很廣的。
2、巖土工程和相鄰專業(yè)的關系
巖土工程與許多專業(yè)關系密切，且互相搭接，邊界模糊。邊界附近你中有我，我中有你。諸如：工程地質、結構工程、水利和水電工程、道路橋粱和隧道工程、港口和航道工程、采礦工程、地震工程、海洋工程、環(huán)境工程等。下面僅就巖土工程與工程地質的關系，巖土工程與結構工程的關系做些說明：
（1）巖土工程與工程地質的關系
首先說明工程地質與巖土工程的區(qū)別。
工程地質是地質學的一個分支，是研究與工程建設有關地質問題的科學。工程地質學的產生源于土木工程的需要，其本質是一門應用科學；巖土工程是土木工程的一個分支，其本質是一門工程技術。從事工程地質的是地質專家（地質師），側重于研究地質現(xiàn)象、地質成因和演化、地質規(guī)律、地質與工程的相互作用；從事巖土工程的是工程師，關心的是如何根據(jù)工程目標和地質條件，建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分，解決工程建設中的巖土技術問題。因此，無論學科領域、工作內容、關心的問題，兩者都是有區(qū)別的。
但是，工程地質與巖土工程的關系又非常密切。有人說，工程地質是巖土工程的基礎，巖土工程是工程地質的延伸，雖然不一定十分確切，但有一定道理。巖土工程師面臨的巖土材料，無論性能和結構，都是自然形成，都是經(jīng)過了漫長的地質歷史，是多種復雜地質作用下的產物。對巖土的性能和結構，只能通過勘察來查明，而又不能完全查明。一些關鍵性的問題，需根據(jù)地質規(guī)律推測或預測。尤其在地質構造復雜的山區(qū)，有經(jīng)驗的工程地質學家，通過地面調查，就可大致判斷地質構造的輪廓，利用物探、鉆探、槽井探等，由粗而細，由淺而深，構造出工程地質模型。沒有地質學基礎，哪能識別斷層？哪能識別軟夾層和結構面的空間分布？哪能說清地下水的賦存和運動規(guī)律？如果要開挖隧道，哪些地段會冒頂？哪些地段會突水？在地質復雜地區(qū)，離開了工程地質專家，土木工程寸步難行。
（2）、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(wěn)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(wěn)定和變形。現(xiàn)在，一般地基設計均由結構工程師考慮上部結構要求統(tǒng)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(xié)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(xù)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(yè)處于主導地位，故巖土工程師承擔的主要任務, 經(jīng)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。
4 、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(qū)別于混凝土、鋼材等人工材料的主要特點。
（1）、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(qū)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(guī)則，有的規(guī)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(jié)理，有沉積間斷形成的層理，有構造應力形成的構造節(jié)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(tǒng)。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(huán)節(jié)。就力學性質而言，巖石的力學參數(shù)、結構面的力學參數(shù)和巖體的力學參數(shù)有很大區(qū)別。搞清結構面的產狀、參數(shù)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(tài)和分布的不同，有脈狀裂隙水、網(wǎng)狀裂隙水、層狀裂隙水、洞穴水等不同的地下水類型。
（2）、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(qū)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(wěn)定有不同的表現(xiàn)；滲透系數(shù)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??；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(wěn)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(fā)生事故，花崗巖殘積土邊坡暴雨容易發(fā)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。