第三節(jié)中國巖石力學(xué)與巖石工程發(fā)展前景展望
人類進入21世紀以來，信息革命的浪潮席卷全球，經(jīng)濟一體化的進程加速，數(shù)字地球（Digital Earth）系統(tǒng)正以空前的規(guī)模和速度推動著人類向知識經(jīng)濟社會邁進。作為地球科學(xué)的一個重要組成部分，我國巖石力學(xué)與巖石工程也面臨一系列新的機遇和挑戰(zhàn)。
一、宏觀形勢分析
1. 我國在巖石力學(xué)發(fā)展方面的有利條件
1）我國是世界上的發(fā)展中國家。改革開放以來，國民經(jīng)濟大約以每年7—8％的速度遞增。進入21世紀以來，在全球經(jīng)濟不太景氣的情況下，只有中國“一花獨放”，正在進行大規(guī)模的基礎(chǔ)經(jīng)濟建設(shè)。這一前提為我國巖石力學(xué)的發(fā)展，創(chuàng)造了前所未有的良好條件。
2）我國有960萬km2的陸地，473km2的海域，6500多個島嶼，海岸線總長超過1.8萬km，幅員遼闊，構(gòu)造復(fù)雜。山地面積約占陸地面積的2/3，在巖石力學(xué)領(lǐng)域有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?BR> 3）我國巖土工程市場規(guī)模之大，舉世罕見。除已建成的長江葛洲壩、黃河小浪底水利樞紐、雅礱江二灘水電站，大瑤山、秦嶺鐵路隧道以外，在建和擬建的還有三峽、小灣、龍灘、溪洛渡等水電工程，神華鐵路工程，秦嶺公路隧道工程，瓊州海峽、臺灣海峽海底隧道工程等。與西部大開發(fā)有關(guān)的青藏鐵路、南水北調(diào)、西電東送、西氣東輸?shù)戎T多工程項目更為世人所矚目。
4）我國具有廣大人才市場。我國的科技人員在巖石力學(xué)與巖石工程理論研究和工程實踐方面的成就在國際巖石力學(xué)界受到普遍的重視
5）中國大陸處在太平洋板塊、歐亞板塊和印度洋板塊丁字型交接部位。中國地塊本身又是在不同地質(zhì)時期由若干小板塊拼合而成，板塊之間的交接地帶都是構(gòu)造活動比較活躍的地區(qū)。上述各種條件都決定了我國的地質(zhì)構(gòu)造極其復(fù)雜。多年來的工程實踐說明，在巖石力學(xué)領(lǐng)域，一些發(fā)達國家行之有效的方法，在中國時常無能為力，如在隧道掘進機（TBM）快速開挖、煤層小構(gòu)造探測、煤層氣開發(fā)利用等方面都遇到這一類問題。這就要求我們必須根據(jù)自己的特點發(fā)展適合我國國情的巖石力學(xué)與巖石工程。
2. 發(fā)展中存在的主要問題
1）人口多、底子薄，資源相對貧乏。和世界人均占有量相比，我國人均可耕地為世界人均量的1/3，森林為1/6，礦產(chǎn)為1/2。
2）嚴重缺水，我國淡水資源總量為28000億m3，占世界總量的8％，但人均占有量僅為世界人均量的1/4，排名第88位。更為嚴重的是，水資源時空分布不均，長江流域及其以南地區(qū)，徑流量占全國的80％以上，而北方及西北廣大地區(qū)只占12％，而且降水時間多集中在夏秋季。
3）地質(zhì)災(zāi)害嚴重、生態(tài)環(huán)境脆弱
我國是地震、滑坡、泥石流等多發(fā)國家之一。其中地震災(zāi)害尤其嚴重，我國國土面積占全球的1/16，但從20世紀以來，地震災(zāi)害卻占全球的1/2，是大陸地震發(fā)生最多的國家。我國大約有45％的大中城市處于Ⅶ度地震烈度區(qū)。
我國水土流失面積已占國土面積的16.7％，全國年水土流失總量達46億噸，重點是黃河流域，但長江流域的問題也不可忽視，長江上游地區(qū)森林覆蓋率50多年來已由30％減少到15％，導(dǎo)致水土流失加劇。
我國是世界上沙漠化最嚴重的國家之一，沙漠化的面積約為國土總面積的18％，石漠化正以每年2500km2的速度擴展，其危害不亞于沙漠化。
4）資源利用率較低
我國一方面資源不足，另一方面資源利用率不高，嚴重浪費。許多地區(qū)對資源采取粗放式經(jīng)營，相當一部分地區(qū)甚至靠掠奪性的開采取得短期的經(jīng)濟效益。以水資源利用率為例，我國單位產(chǎn)品用水量比發(fā)達國家高出5－10倍。發(fā)達國家的重復(fù)利用率為70～90％，而我國只有25％左右。2000年工業(yè)廢水排放量為194億噸，城市生活污水排放量221億噸，處理率均較低。全國有80％以上的河流受到不同程度的污染。
我國能源結(jié)構(gòu)中，有75％是以煤為原料組成的。二氧化硫嚴重超標，酸雨態(tài)勢擴大，出現(xiàn)酸雨的城市占全國城市半數(shù)以上，主要集中在南方。
5） 雖然我國在巖石力學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)取得了長足的進步，但我們也應(yīng)該清醒地看到，以往的工作主要是圍繞著傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的需求進行的。盡管在理論和實踐中有中國特色，但總體上是發(fā)達國家工業(yè)化時期巖石力學(xué)工作的延續(xù)發(fā)展，而且是若干前沿領(lǐng)域出現(xiàn)了新的空白和差距。
我國巖石力學(xué)與工程研究，迄今為止，相對集中于水利水電工程和固體礦產(chǎn)開采兩個主要領(lǐng)域，當然這兩領(lǐng)域在發(fā)達國家已有萎縮，而在我國仍有向更高水準發(fā)展的空間。同時，經(jīng)過“跨越式發(fā)展”，“迎頭趕上”應(yīng)該是我們的發(fā)展戰(zhàn)略，不可滿足于“跟蹤”和“尾追”。因此我們的學(xué)術(shù)思想要指向原始創(chuàng)新，面向未來，面向世界，面向可持續(xù)發(fā)展，注意并適應(yīng)經(jīng)濟全球化的動向。[1]
二、21世紀面臨的新問題[1]-[5]
1. 信息技術(shù)
當前信息技術(shù)日新月異，正有力地推動著社會發(fā)展和人類進步。1998年美國副總統(tǒng)戈爾提出了“數(shù)字地球”“這一新概念之后，在全球又掀起了一個新高潮。在巖石力學(xué)方面，美國于1994年率先提出了“巖石網(wǎng)絡(luò)”（“Rock Net”），1995年組織召開了“因特網(wǎng)與地球科學(xué)專題學(xué)術(shù)會議”，1997年又提出了“巖石數(shù)字化信息網(wǎng)絡(luò)”（“Cyber Rock”）。國際巖石力學(xué)學(xué)會（ISRM）近年來也不遺余力地推動巖石力學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)在各成員國的推廣應(yīng)用。在籌辦第10屆國際巖石力學(xué)大會時，絕大部分會議通報、注冊登記、會費交納均在網(wǎng)上進行。為便于廣大會員及時得到信息，國際學(xué)會在網(wǎng)址上專門設(shè)置了一個信息平臺（Communication Platform）。在今年召開的理事會上還決定建立互動網(wǎng)絡(luò)（Interactive wibsite），進一步增加電子出版物，減少紙張出版物（Publication in paper form）。今后《ISRM News Journal》及會議論文提要都要從網(wǎng)上查詢。至于巖石力學(xué)方面的電子出版物（CD-ROM），在一些發(fā)達國家已非常普遍。
人類進入21世紀以來，信息革命的浪潮席卷全球，經(jīng)濟一體化的進程加速，數(shù)字地球（Digital Earth）系統(tǒng)正以空前的規(guī)模和速度推動著人類向知識經(jīng)濟社會邁進。作為地球科學(xué)的一個重要組成部分，我國巖石力學(xué)與巖石工程也面臨一系列新的機遇和挑戰(zhàn)。
一、宏觀形勢分析
1. 我國在巖石力學(xué)發(fā)展方面的有利條件
1）我國是世界上的發(fā)展中國家。改革開放以來，國民經(jīng)濟大約以每年7—8％的速度遞增。進入21世紀以來，在全球經(jīng)濟不太景氣的情況下，只有中國“一花獨放”，正在進行大規(guī)模的基礎(chǔ)經(jīng)濟建設(shè)。這一前提為我國巖石力學(xué)的發(fā)展，創(chuàng)造了前所未有的良好條件。
2）我國有960萬km2的陸地，473km2的海域，6500多個島嶼，海岸線總長超過1.8萬km，幅員遼闊，構(gòu)造復(fù)雜。山地面積約占陸地面積的2/3，在巖石力學(xué)領(lǐng)域有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?BR> 3）我國巖土工程市場規(guī)模之大，舉世罕見。除已建成的長江葛洲壩、黃河小浪底水利樞紐、雅礱江二灘水電站，大瑤山、秦嶺鐵路隧道以外，在建和擬建的還有三峽、小灣、龍灘、溪洛渡等水電工程，神華鐵路工程，秦嶺公路隧道工程，瓊州海峽、臺灣海峽海底隧道工程等。與西部大開發(fā)有關(guān)的青藏鐵路、南水北調(diào)、西電東送、西氣東輸?shù)戎T多工程項目更為世人所矚目。
4）我國具有廣大人才市場。我國的科技人員在巖石力學(xué)與巖石工程理論研究和工程實踐方面的成就在國際巖石力學(xué)界受到普遍的重視
5）中國大陸處在太平洋板塊、歐亞板塊和印度洋板塊丁字型交接部位。中國地塊本身又是在不同地質(zhì)時期由若干小板塊拼合而成，板塊之間的交接地帶都是構(gòu)造活動比較活躍的地區(qū)。上述各種條件都決定了我國的地質(zhì)構(gòu)造極其復(fù)雜。多年來的工程實踐說明，在巖石力學(xué)領(lǐng)域，一些發(fā)達國家行之有效的方法，在中國時常無能為力，如在隧道掘進機（TBM）快速開挖、煤層小構(gòu)造探測、煤層氣開發(fā)利用等方面都遇到這一類問題。這就要求我們必須根據(jù)自己的特點發(fā)展適合我國國情的巖石力學(xué)與巖石工程。
2. 發(fā)展中存在的主要問題
1）人口多、底子薄，資源相對貧乏。和世界人均占有量相比，我國人均可耕地為世界人均量的1/3，森林為1/6，礦產(chǎn)為1/2。
2）嚴重缺水，我國淡水資源總量為28000億m3，占世界總量的8％，但人均占有量僅為世界人均量的1/4，排名第88位。更為嚴重的是，水資源時空分布不均，長江流域及其以南地區(qū)，徑流量占全國的80％以上，而北方及西北廣大地區(qū)只占12％，而且降水時間多集中在夏秋季。
3）地質(zhì)災(zāi)害嚴重、生態(tài)環(huán)境脆弱
我國是地震、滑坡、泥石流等多發(fā)國家之一。其中地震災(zāi)害尤其嚴重，我國國土面積占全球的1/16，但從20世紀以來，地震災(zāi)害卻占全球的1/2，是大陸地震發(fā)生最多的國家。我國大約有45％的大中城市處于Ⅶ度地震烈度區(qū)。
我國水土流失面積已占國土面積的16.7％，全國年水土流失總量達46億噸，重點是黃河流域，但長江流域的問題也不可忽視，長江上游地區(qū)森林覆蓋率50多年來已由30％減少到15％，導(dǎo)致水土流失加劇。
我國是世界上沙漠化最嚴重的國家之一，沙漠化的面積約為國土總面積的18％，石漠化正以每年2500km2的速度擴展，其危害不亞于沙漠化。
4）資源利用率較低
我國一方面資源不足，另一方面資源利用率不高，嚴重浪費。許多地區(qū)對資源采取粗放式經(jīng)營，相當一部分地區(qū)甚至靠掠奪性的開采取得短期的經(jīng)濟效益。以水資源利用率為例，我國單位產(chǎn)品用水量比發(fā)達國家高出5－10倍。發(fā)達國家的重復(fù)利用率為70～90％，而我國只有25％左右。2000年工業(yè)廢水排放量為194億噸，城市生活污水排放量221億噸，處理率均較低。全國有80％以上的河流受到不同程度的污染。
我國能源結(jié)構(gòu)中，有75％是以煤為原料組成的。二氧化硫嚴重超標，酸雨態(tài)勢擴大，出現(xiàn)酸雨的城市占全國城市半數(shù)以上，主要集中在南方。
5） 雖然我國在巖石力學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)取得了長足的進步，但我們也應(yīng)該清醒地看到，以往的工作主要是圍繞著傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的需求進行的。盡管在理論和實踐中有中國特色，但總體上是發(fā)達國家工業(yè)化時期巖石力學(xué)工作的延續(xù)發(fā)展，而且是若干前沿領(lǐng)域出現(xiàn)了新的空白和差距。
我國巖石力學(xué)與工程研究，迄今為止，相對集中于水利水電工程和固體礦產(chǎn)開采兩個主要領(lǐng)域，當然這兩領(lǐng)域在發(fā)達國家已有萎縮，而在我國仍有向更高水準發(fā)展的空間。同時，經(jīng)過“跨越式發(fā)展”，“迎頭趕上”應(yīng)該是我們的發(fā)展戰(zhàn)略，不可滿足于“跟蹤”和“尾追”。因此我們的學(xué)術(shù)思想要指向原始創(chuàng)新，面向未來，面向世界，面向可持續(xù)發(fā)展，注意并適應(yīng)經(jīng)濟全球化的動向。[1]
二、21世紀面臨的新問題[1]-[5]
1. 信息技術(shù)
當前信息技術(shù)日新月異，正有力地推動著社會發(fā)展和人類進步。1998年美國副總統(tǒng)戈爾提出了“數(shù)字地球”“這一新概念之后，在全球又掀起了一個新高潮。在巖石力學(xué)方面，美國于1994年率先提出了“巖石網(wǎng)絡(luò)”（“Rock Net”），1995年組織召開了“因特網(wǎng)與地球科學(xué)專題學(xué)術(shù)會議”，1997年又提出了“巖石數(shù)字化信息網(wǎng)絡(luò)”（“Cyber Rock”）。國際巖石力學(xué)學(xué)會（ISRM）近年來也不遺余力地推動巖石力學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)在各成員國的推廣應(yīng)用。在籌辦第10屆國際巖石力學(xué)大會時，絕大部分會議通報、注冊登記、會費交納均在網(wǎng)上進行。為便于廣大會員及時得到信息，國際學(xué)會在網(wǎng)址上專門設(shè)置了一個信息平臺（Communication Platform）。在今年召開的理事會上還決定建立互動網(wǎng)絡(luò)（Interactive wibsite），進一步增加電子出版物，減少紙張出版物（Publication in paper form）。今后《ISRM News Journal》及會議論文提要都要從網(wǎng)上查詢。至于巖石力學(xué)方面的電子出版物（CD-ROM），在一些發(fā)達國家已非常普遍。