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中國巖石工程若干進展與挑戰
佘詩剛 1，林 鵬 2
(1. 中國科學院武漢巖土力學研究所 巖土力學與工程國家重點實驗室，湖北 武漢 430071；2. 清華大學 水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室，北京 100084)
摘要：根據中國作者近年在中國巖石工程領域相關期刊發表的文章，結合巖石工程相關領域的國家獎獲獎內容、
973 國家重點基礎研究計劃項目、國家自然科學基金重大項目的研究成果及本學報系列“陳宗基講座”的內容， 對 10 余年中國巖石工程學科的進展與挑戰進行分析和論述；進而總結歸納了中國巖石工程中的主要問題、關鍵理 論、勘測設計、開挖加固、預警預報等方面的若干進展，并介紹了中國典型巖石工程案例；*后基于中國巖石工 程的特點與不足，提出 10 個挑戰性問題，并指出了巖石工程領域的發展方向。 關鍵詞：巖石工程；科技進步獎；973 項目；關鍵問題；挑戰；若干進展
中圖分類號：TU 45 文獻標識碼：A 文章編號：1000–6915(2014)03–0433–25
SOME DEVELOPMENTS AND CHALLENGING ISSUES IN ROCK ENGINEERING FIELD IN CHINA
SHE Shigang1，LIN Peng2
(1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering，Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei 430071，China；2. State Key Laboratory of Hydroscience and Hydraulic Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China)
Abstract：According to the papers published in some relevant journals in the field of rock mechanics and geotechnical engineering in China，the representive papers published in recent years written by Chinese authors are analyzed. In association with China National Awards，“973 Program”，“The Major Projects of National Science Foundation”， and“TAN Tjongkie Lecture”etc.，in the last decade，the challenging，development and relevant progress in rock engineering field are summarized. The major issues，key theories，engineering survey and design，rock excavation and reinforcement ，and early warning and forecast in rock engineering are presented. Some typical rock engineering cases in China are also analyzed. Based on analysis of characteristics andassociated problems in Chinese rock engineering developments，ten challenging issues in rock engineering are proposed subsequently；furthermore，some suggestions are given for adressing those problems.
Keywords：rock engineering；China National Awards；973 Program；key issues；challengings；some developments
1 引 言
現代巖石力學與工程學科是在二次世界大戰后,建立并發展的。1962 年國際巖石力學學會成立更促進了該學科的發展。自 1985 年 6 月中國巖石力學與 工程學會成立以來，中國巖石力學與工程學科在以 陳宗基、潘家錚、孫 鈞、王思敬、錢七虎等為代表
的幾代科學家的帶領下，緊密結合大型巖石工程實 踐，從三峽、葛洲壩、二灘、小灣、溪洛渡、錦屏、 溪洛渡、南水北調等大型水電、水利工程，成昆、 寶成、京廣、京九、青藏、京滬高鐵等鐵路工程， 國家干線高速公路工程，跨海大橋工程，國防地下 工程，登月工程，到撫順、大同、徐淮、金川、銅 陵等礦山工程，開展了“六五”至“十二五”等專 項攻關[1-4]和“973 計劃”等課題的科研工作。
一方面，近 30 a 取得的一系列成績，有力推動 了中國在能源、交通、國防等關系國家經濟命脈和國家戰略安全的重大基礎設施建設的發展；另一方 面，這些工程的開展也大大促進了巖石力學與工程的科技進步。回顧、分析和總結重大巖石工程的特點、經驗和不足，對促進巖石力學與工程的科技發 展大有裨益。佘詩剛和董隴軍[5]從文獻統計分析角度，窺察了 30 a 來中國巖石力學的發展狀況與研究進展，包括巖石強度與變形理論、巖石斷裂與損傷 力學、巖石動力學與本構關系、巖石非線性、巖石多場耦合、巖石加固與穩定性分析等方面，并展望了巖石力學面臨的挑戰性難題。這些挑戰性難題的 提出與解決都與巖石工程實踐即工程的勘測、設計、施工和運行密切相關。
本文擬在總結中國巖石工程主要成就的基礎 上，著重針對巖石工程面臨的關鍵科學問題、關鍵理論以及勘測設計、開挖加固、監測預警預報等領域的進展和挑戰展開討論，并對當代重大巖石工程 關鍵問題的突破進行論述。*后，基于當前巖石工程實踐與理論研究的特點和不足，提出并展望了中國巖石工程發展面臨的 10 個挑戰問題。
2 近 10 a 巖石工程主要進展與成就
——以國家三大獎為例
隨著國民經濟的高速發展，中國巖石工程取得 了舉世矚目的成就。國家科技獎勵是這些成就的集 中體現，表 1 列舉了近 10 a (2003～2013 年)與巖石 力學與巖土工程直接相關的國家級獎勵 54 項(含 5 項發明獎，不包括涉密獎項)[6]，涉及獲獎單位 130 余家。獎項的第一完成人大多是中國巖石力學與工 程領域的著名中年專家學者。
2.1 隧道與地下工程
特長鐵路隧道修建、深部鹽礦采鹵溶腔大型地下 儲氣庫建設關鍵技術、深層鹽膏巖蠕變規律及其在石油工程中的應用和大幅度提高油氣產量的非平面
壓裂技術與工業化應用；大型巖體工程穩定性和優 化的分析方法、硬巖高應力災害孕育過程的機制、 預警與動態調控關鍵技術和大型水利水電工程可視 化仿真技術；地下工程水害防治新技術和隧道含水 構造等不良地質超前預報定量識別及其災害防治關 鍵技術。
2.2 煤炭開采與瓦斯抽采
復雜特困條件下高瓦斯煤層群瓦斯抽放理論、 煤與瓦斯突出礦井深部動力災害一體化預測與防治
關鍵技術；煤巖電磁輻射的力電耦合理論模型與沖 擊礦壓統一預測準則和煤礦沖擊地壓預測與防治成 套技術；煤礦巷道**安全支護成套技術創新體系、 破碎巖體滲流規律及其在煤礦突水防治中的應用、 煤礦千米深部巖巷穩定控制、中國東部煤礦深井巷
道松軟圍巖失穩安全控制關鍵技術和綜放開采頂煤
放出理論與厚煤層開采圍巖控制技術；礦井(隧道) 復雜地質構造探測裝備、HEMS 降溫裝備系統及 深井熱害控制技術和煤礦井下地質力學原位快速 測試及圍巖控制技術。
2.3 金屬礦及其他非煤礦山(磷礦和鹽礦)開采
深部開采動力災害預測及其危害性評價理論； 金屬礦床無廢害、礦巖致裂控制和金屬礦產資源安 全與災害控制；復雜破碎條件下露天–地下聯合高 效開采；深部(含海底)大型金屬礦高效開采與安全 保障關鍵技術及空區處理方法；散體動力學應用技 術和磷化工全廢料自膠凝充填采礦技術；深部巖巷圍巖“三高一軟”特點的穩定性分析方法與“分步聯合控制理論”；巖石破裂過程失穩理論、破斷巖體 表面形貌與力學行為研究等。
2.4 大壩與邊坡工程
中國西南高邊坡穩定性評價及災害防治、三峽 庫區巨型古滑體穩態預測預報及信息化選址技術、重大滑坡減災防災關鍵支撐技術和基于演化過程的滑坡地質災害防控技術；大壩與壩基安全監控理論、 高混凝土壩整體穩定安全控制新理論及工程應用、 高壩動靜力超載破損機制與安全評價方法；水利水 電工程滲流多層次控制理論和復雜巖體多場廣義 耦合理論及工程應用；巖石力學智能反饋分析方法及其工程應用和巖體爆破振動效應定量評價理論；大型結構與土體接觸面力學試驗系統研制及應用等。
2.5 公路建設
膨脹土地區公路建設成套技術、南方山區特殊 土公路路基處治關鍵技術；高海拔地區大型公路隧 道建設與營運關鍵技術、巖溶地區公路建設和復雜地形地質條件下山區高速公路建設成套技術等。
