岩土工程学科的特点主要反映在下述三个方面：一是形成时代短，理论发展较慢，学科理论体系不严密、不完善和不成熟，有许多地方需要依赖经验解决问题。岩土工程学科始于20世纪初，1925年和1940年Terzaghi的《土力学》与《理论土力学》相继问世，至六、七十年代，土力学及基础工程、工程地质学、岩石力学及工程三者逐渐结合为一体而形成新的学科；二是岩和土是自然、历史的产物，决定了岩土的复杂性、多变性与不确定性。土是多相体，一般由固相、液相和气相三相组成。岩体中存在各种节理裂隙，显示出岩体的不均匀性，各向异性和复杂的渗流特性。岩土是摩擦体，其受力机理与金属材料有很大的不同。应力应变关系十分复杂，同一土体的应力应变关系与土体中的应力水平、边界排水条件、应力路径等都有关系，而且还有明显的地域差异性。岩土体的形成年代、形成环境和形成条件等不同使岩土体的矿物成分和结构产生很大的差异，而矿物成分和结构等因素对岩土性质有很大影响，这就决定了岩土体的区域性和不确定性强，个体之间差异大；三是岩土工程领域面广、量大，相关行业多，相邻学科多。岩土工程的基本问题是稳定问题、变形问题和渗流问题，但不同领域的岩土工程需要解决的关键问题会有所不同。如建筑工程主要侧重于沉降问题，特别是不均匀沉降问题；水利工程与地质灾害治理工程主要侧重于稳定问题和渗流问题；交通工程主要侧重于稳定问题和沉降问题；基坑工程则涉及稳定、变形和渗流问题。岩土工程与多个学科相互交叉，其发展受相邻学科发展的影响。近年来，测试技术、计算机技术、计算理论和方法等的进步极大地推进了岩土工程学科的发展。

传统的岩土工程领域包括地基基础工程、边（滑）坡治理工程、隧道与地下工程三个领域，近年来新兴的岩土工程包括环境岩土工程、地下空间开发、水利水电大型工程、填海造地与山地利用、地质灾害治理、沙漠改造、地面塌陷与下沉治理等新的工程领域。

地基基础工程技术主要包括各类桩基技术、复合地基技术、各类浅基础、地基处理技术，特殊土土质改良技术，地基与建筑物及土体与加筋材料的共同作用问题，动力作用下地基性状与沙土地基抗震液化问题，地基土固结与多相耦合问题，地基沉降控制等问题。由于我国经济的快速发展，地基基础工程规模宏大，数量众多，位居世界第一，其技术水平也已逐渐赶上世界先进水平。某些领域，如复合地基技术、区域性土研究与地基处理技术达到国际领先水平。但也面临着地基基础工程与地基处理如何进一步降低风险，节约资源、能源，减少环境污染与改善环境等问题。

边（滑）坡治理工程方面包括边坡稳定与开挖治理技术，地质灾害治理及预警预报技术，路堤与江湖海堤治理及预警预报技术，边（滑）坡的流固耦合计算与抗震计算等力学问题。

我国是一个多山、多地震与多地质灾害的国家，而且由于城镇人口稠密，高层建筑林立，边（滑）坡治理工程数量均居世界首位，科学技术也开始接近世界先进水平。但由于我国地质环境复杂，地质灾害种类多、分布广，技术水平相对较弱，建筑物安全系数较低，无论在工程建设时期，还是运行时期，事故多、风险大。与国外相比，尤其在施工工程机械、监测仪器研发、计算软件、预警预报手段等方面，还存在较大差距。

隧道与地下工程方面包括交通隧道（陆路和水路的公路隧道与铁路隧道），城市地下空间（地铁、地下街道、城市公共设施、商业和娱乐中心等），临时的基坑工程，水利工程中大型地下厂房，矿业巷道，防护工程等，其工程技术主要包括土质与岩质地下工程变形破坏机理与设计技术、基坑工程围护结构设计技术、地下工程开挖施工技术及施工机械、地下空间开发、海底隧道施工开挖技术、大型地下厂房施工开挖技术、爆炸作用下地下工程防护技术等。

目前我国隧道工程、基坑工程、及其它地下工程的规模与数量已居世界第一，科学技术也已逐渐进入世界先进行列，但在成套施工机械与监测仪器等方面，还与国外存在一定差距。无论国内国外，总体来说人们对隧道破坏机理的认识还很不够，至今缺少科学合理的设计方法，急需提高改进。隧道施工中存在的问题较多，如破碎软弱岩体中的冒顶垮塌问题，软岩中的塑性流变大变形问题，硬岩中的岩爆问题，岩溶岩体中的突水突泥问题等。鉴于隧道工程已在“桥隧工程”二级学科中讲述，这里只讲述基坑工程和城市地下空间的开发。

环境岩土工程主要包括自然岩土活动引起的环境工程、人类岩土活动引起的环境工程、岩土环境卫生工程三个方面。环境岩土工程目前最流行分类是按环境问题的动因划分，包括大环境岩土工程，即人类与自然环境之间的共同作用问题。这类问题的动因主要有自然灾变引起的，如地震灾害、火山爆发、海啸、土壤退化、洪水灾害、温室效应和水土流失等。另外一类就是小环境岩土工程，即人类的生活、生产和工程活动与环境之间的共同作用问题。它的动因主要是人类自身。例如，城市垃圾、工业生产中的废液、废渣等有毒有害废弃物对生态环境的危害；工程建设活动如打桩、强夯、基坑开挖、盾构施工和修建水电站等对周围环境的影响；过量抽吸地下水引起的地面沉降等等。我国是一个多地震、多地质灾害、多水风灾的国家，生态环境比较脆弱，加上管理技术水平相对较低，自然灾害与人为灾害较多。近年来，由于政府重视，国力增强，环境岩土工程大幅增长，取得了良好的效果，但总体来说与国际发达国家相比还有较大差距。

我国水利水电工程，如以南水北调大型输水工程，长江三峡水电站建设为代表的高拱坝坝基稳定、深埋长大引水隧洞、大型洞室群围岩稳定及快速施工技术、高边坡稳定及处理技术等，其规模与数量已稳居世界第一。工程技术方面已涉及到岩石力学的建模与各种数值计算方法，各类室内外实验技术、现场监测技术以及控制爆破开挖、岩爆及变形控制技术、大规模断层及地质缺陷综合治理技术、基础预应力锚索锚杆加固支护、高压固结灌浆、TBM掘进机械等施工技术等。但在成套施工机械与监测仪器方面，与国外还有差距。传统设计分析方法及控制指标难以适应超大规模水利水电工程，新的数值和物理模拟方法在在应用上尚存在一些问题，控制指标体系的形成需要进一步的积累。虽然我国水利水电工程规模及其复杂程度已居世界领先，但总体来说我国还只是岩石力学与工程大国而非强国。

2  学科岩土工程基础理论发展现状

岩土工程技术的发展依赖于其基础学科理论的支撑，因而岩土工程的发展与岩土力学的发展密切相关。土力学最早的贡献是Coulomb在1773年提出库伦土压力理论和抗剪强度理论，建立了库仑定律。随后Darcy在1856年提出了达西渗流定理，Rankine在1857年 建立了极限平衡理论和朗肯土压力理论。Terzaghi于1923年提出固结理论和有效应力原理，1925年出版《土力学》。通常人们将1925年《土力学》的出版视为土力学学科诞生的标志。岩石力学的发展还要晚一些，一般认为起始于六十年代前后，只有几十年的历史。对于复杂的岩土地质来说，岩土力学的发展还处于初始阶段，不足以完全解决岩土工程问题，许多地方还依赖于工程经验，但近年来也有了相当的进展。近50年来，岩土工程有两方面的快速发展，一方面是计算理论和本构理论，特别是各种数值计算方法的进展，为解决非均质和非线性岩土工程计算与多场耦合计算提供了有效的方法；另一方面是测试技术，特别是监测控制与信息化技术的发展，提升了室内外试验的测试精度，为岩土工程的动态设计施工，以及发展与验证岩土力学理论提供了新手段。

岩土材料力学性质远比金属材料复杂，岩土材料的基本特点，一是摩擦性材料，其抗剪强度可分为二部分：一部分与颗粒间的法向应力有关，其本质是摩擦力；另一部分是与法向应力无关，称为粘聚力；二是固、液、气三相耦合。上述基本特点决定了岩土力学难度很大。岩土工程的力学问题基本有三类：

一是强度与稳定问题，由于岩土一般是弹塑性与粘弹塑性问题，因而需要研究岩土场内应力点的屈服准则，更需要研究岩土的整体破坏准则以确定岩土工程破坏的判据。目前岩土屈服准则的研究相对成熟，莫尔-库仑屈服准则广泛应用，考虑中间主应力的屈服准则也已导出，形成了金属与岩土材料统一的屈服准则体系；而岩土体的整体破坏准则，尚缺乏相应的判据与准则，目前我国正在研究建立应变或位移表述的判别准则及能量表述的判别准则，但从实践与理论研究中得出，岩土体的破坏一般是形成剪切带与破裂面，由此预测整体破坏准则还需要与剪切带或破裂面挂钩。岩土的极限分析方法，由平衡方程与屈服方程求解，为解决岩土的强度或稳定问题，提供了有力工具。自上世纪以来，已发展较为成熟，不仅被工程实践与室内试验所证实，也被新近发展起来的数值极限分析方法所验证，它是目前唯一能计算岩土工程破坏状态及其安全系数的方法，得到岩土工程界的广泛应用，因而它也可能发展为以力或功能表述的岩土整体破坏的准则。但传统极限分析方法一般需要事先找出岩土体中的破坏面，而且求解困难，因而得到的理论解析解不多，适用范围有限。近年来，将数值方法与极限分析法结合起来，采用数值方法求解极限问题的数值极限分析法，取得了可喜的成果，它不仅求解方便，而且不需要寻找破坏面，直接算出稳定安全系数或极限荷载，还能求得破坏状态和破坏面，为解决各类复杂的岩土工程的设计计算问题提供了十分有效的途径。但这种方法的发展还在初始阶段，发展也不平衡，它需要找出计算机上岩土发生破坏的可靠判据，因而计算的可靠性与适用性还需要深入研究。

综合上述，应力的屈服准则已发展较为成熟，不宜再投入过多研究力量。莫尔-库仑屈服准则既适用于土体，也适用于有裂隙的岩体，以及粘弹塑性岩土体。对岩土体的整体破坏准则，则希望近二、三十年内有所突破。无论是传统极限分析法，还是数值极限分析法，都需要进一步发展，以解决复杂的各类岩土工程稳定问题。

二是变形与位移控制问题，变形与位移的计算与岩土的本构关系紧密相关，极需发展岩土的弹性、弹塑性与粘弹塑性理论及其本构关系，而岩土力学理论受到传统力学的严重影响，传统的弹性、弹塑性力学主要适用于金属材料，而与岩土的变形机制不相适应，岩土力学不应直接套用传统力学，而需要依据岩土的变形机制，对其进行修正与发展。如果岩土弹性变形采用传统弹性力学计算，会使计算出的地基沉降量远大于实际沉降量，因此在实际工程中多采用一些实用计算方法，其原因在于岩土材料具有双强度，即摩擦力与粘聚力，使传统弹性力学难以适应。相对而言，在岩土塑性方面已比较充分地考虑了岩土的力学特性，还考虑了土体的剪胀性与各向异性等，但也远不能适应复杂多变的岩土特性，其原因主要是尚缺乏本构理论与本构关系的深入研究。在塑性理论上，传统塑性理论不适应岩土的变形机制，即传统塑性力学中的传统塑性势、关联流动法则与应力主轴不旋转的假定不适应岩土的变形机制，这方面我国已做了一些修正工作，逐步使适应金属的传统力学发展成为既适用于岩土又适用于金属的广义塑性力学。在本构关系上，岩土的本构关系十分复杂，影响因素很多，它需要通过室内较精确的试验，包括精确的仪器和试验方法，通过试验反映某一类土体的本构特性并确定相应参数，确保本构关系的客观性。应当结合工程要求与土的特点，通过试验提出真实反映当地土的本构关系和相应参数。合理的科学试验是确定本构关系的基础，因而应重视试验设备与试验方法的研究，依据试验确定土体实用模型及其相关的力学参数，同时应重视模型的客观验证，努力使位移计算精度得到进一步的提高，为变形计算与变形控制设计提供有力支撑。

综合上述，土体的弹性本构关系与塑性本构关系都需要深入研究，并望有所突破，以适应工程需要。对于岩石本构关系，目前尚无合理模型，一般采用理想弹塑性模型计算，如何在应用理想弹塑性模型基础上求得近似的、且较为合理的位移值也是值得研究的问题。

三是岩土渗流、流固耦合、非饱和土、多场耦合的基本力学理论研究，这也是当前岩土工程迫切需要解决的问题，但尤应重点研究流固耦合问题，为解决流固与多场耦合计算提供手段，为涉水的边（滑）坡工程、基坑工程、石油开采工程等提供技术支撑。

目前，国际上采用上述先进方法，编制了适用于岩土的相应软件，但我国这方面与国外相比有较大差距，而且在应用软件解决工程实际问题方面也相对较少，我国现行规范中明确应用数值方法不多，一定程度上阻碍了岩土工程的发展。岩土工程的数值化计算，精度高、适应性广已成为岩土力学发展的必然趋势，它包括适应各种岩土本构的数值算法，适应不同力学原理的各种数值算法，数值极限分析方法、反分析与智能计算方法、动力与抗震计算方法、考虑时效的流变算法、多场耦合的数值方法和概率数值方法。

国内外，室内与现场的测试技术有了较大的进步，在监控量测技术方面发展很快，这为复杂的岩土工程的学科发展与施工安全和设计可靠合理，提供了技术支撑。目前，基于监测与数值分析结合的这种信息化动态施工、设计，已成为岩土力学的主要方法之一，尤其是边（滑）坡防治、隧道与基坑施工等高风险工程、工程监测已成为工程施工中的必不可少的手段。同时岩土工程测试技术的提升与发展也为建立与验证岩土力学理论提供了有效的工具。及时引入其它学科的科学技术成果，将有利于推动岩土测试技术的发展，充分利用电、声、光、磁科学技术与航测、遥感技术等，并结合信息传输、可视化技术，会进一步提升岩土工程设计施工水平，降低风险。目前，在测试仪器制造水平上及其相应数据分析软件上我国与国际还有一定差距，需要迎头赶上。

由上述可见，适应岩土工程特性的力学基础理论、数值计算方法与基于监测与数值计算结合的信息化设计、施工方法，将成为今后岩土工程设计、施工发展的趋势与动向。

（未完待续）

3  岩土工程勘察与测试技术发展现状

4  地基与基础工程发展现状

5  边（滑）坡防治工程发展现状

6  地下工程发展现状

7  基坑工程发展现状

8  环境岩土工程发展现状

9  水工岩石力学与工程的现状