我國在地下工程開發(fā)方面還比較落后,今后,迫切需要解決的問題是制訂統(tǒng)一的開發(fā)規(guī)劃和與之配套的法律、法規(guī),使這項工作者有法可依、有章可循。
此外,還建議注意以下幾個問題:
1)發(fā)展全斷面隧道掘進機技術。
無論是大、中型隧道,還是微型隧道工程,都應優(yōu)先考慮采用掘進機施工方案。在城市微型隧道施工中,應大力推廣非明挖技術(Trenchless Technology, TT)。
全斷面隧道掘進機(Tunnel Boring Machine TBM)的研制和使用,體現(xiàn)了一個國家的綜合科技和工業(yè)水平。建議早日建成我國自己的掘進機工業(yè)體系,以利于21世紀的可持續(xù)發(fā)展。
2)加強地下防護工程研究。
當前國際形勢雖有所緩和,但天下并不太平。如美國在國會否決了禁止核試驗條約不久,就研制出一種稱為“藍色太平洋”的超級計算機。計算機可以精確地模擬核試驗。2003年4月美國國會取消研制小型核彈頭的禁令,政府加大了研制低當量核武器的力度。在這種情況下,我國必須加強地下防護工程的研究,巖石動力學應列為該項研究的重點。
3)充分利用黃土資源建造地下工程。
我國黃土覆蓋面積約為63萬km2,大部分具有地層完整、強度較高、自穩(wěn)能力較強的特點。我國勞動人民在黃土中修建民居有幾千年的歷史,但只限于民居顯然是不夠的,應該運用近代巖土力學原理和方法加以充分利用。
5. 海洋產(chǎn)業(yè)
全球海洋總面積為3.6億km2,占地球表面積的71%。海洋是生命的搖籃,是現(xiàn)代地球科學的發(fā)祥地和實驗場。眾所周知,板塊構造學說主要來自對海洋的研究。此外,海洋中除潮汐能外,還蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源和生物資源。近來,科學家還在地中海等海底以下發(fā)現(xiàn)豐富的淡水資源。海水淡化也是解決水資源短缺的一個重要途徑。據(jù)初步估計,分布于海洋底的多金屬礦產(chǎn)資源有萬億噸之多。當前伴隨著全球人口激增、資源短缺和環(huán)境惡化,世界各國都竟相開發(fā)利用海洋資源,擴大人類生存和發(fā)展的空間。隨著形勢的發(fā)展,海洋開發(fā)勢必成為一個規(guī)模宏大,舉足輕重的產(chǎn)業(yè)。
近幾十年來,為了研究全球構造和資源調(diào)查,國際間執(zhí)行了一系列多國合作計劃,如深海鉆探計劃(DSDP,Deep Sea Drilling Program, 1968-1983),大洋鉆探計劃(ODP,Ocean Drilling Program)(1985-1995)及國際巖石圈計劃(ILP,International Lethosphere Project, 1980-1999)等。
通過執(zhí)行這些計劃,人們對巖石圈的結構和演化,板塊構造模式,海洋環(huán)境,海洋底部的地質構造,地形地貌,水與巖石之間的耦合關系,油氣及固體礦產(chǎn)資源等有了進一步的認識。采用的方法主要是地球物理勘探、巖芯鉆探、空間技術等。
在海洋礦業(yè)開采方面,各國都集中精力研制智能化遙控海底采掘生產(chǎn)系統(tǒng),如英國已研制出可深入海底1萬m的多功能機器人。預計在2010年后,可開始商業(yè)性開采。
新中國成立以后,特別是改革開放以來,我國廣泛開展海洋地質調(diào)查,已完成調(diào)查海域面積180萬km2。海洋油氣田新興產(chǎn)業(yè)得到飛躍發(fā)展,遠洋考察、極地考察也取得了重要成果。迄今為止,我國科學家對大洋已成功地進行了11次考察。經(jīng)聯(lián)合國批準,我國在東太平洋洋脊的C-C區(qū)(Clarion-Clippoton)獲得了15萬km2的專屬勘探區(qū),重點開展了一系列勘探、研究工作。1997年我國研制成功“CR-01”6000m水下機器人。2003年5月國務院批準了《全國海洋經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃綱要》,決定有計劃地對海洋進行保護性開發(fā)。
從總體上看,在這方面為我國與發(fā)達國家相比,還有一定的差距。今后充分利用高新技術,建立海洋產(chǎn)業(yè)是我國面臨的重大課題。
6. 外星探索(Extraterrestrial Research)
地球是人類的搖籃,但人類不能永遠生活在搖籃里。為了拓寬生存空間,科學家把注意力首先轉向月球和火星。在21世紀初葉,比較現(xiàn)實的是開發(fā)月球。據(jù)估計,月球上有豐富的鈦、銥等貴金屬和氦—3,極有開采價值。
自上世紀70年代美國和前蘇聯(lián)宇航員分別登上月球額并在月球表面進行了鉆探取樣以來,人類再也沒登上月球。如今,人們對月球的興趣重新被點燃,甚至考慮在月球上建立居住點。近年來參加這項活動有美國宇航局、歐洲航天局(Smart-I計劃)等。我國于2002年成功地發(fā)射了“神舟四號”飛船。在此基礎上計劃在2010年完成載人宇宙飛船的第一階段計劃,探測和開發(fā)月球上的豐富資源,為人類造福。
7. 城市化問題
城市是現(xiàn)代世界經(jīng)濟活動的軸心。近200年來,全球城市人口已從3000萬增加到目前的30億。預計到2008年,全世界將有一半人口生活在城市。在一些國家,尤其是發(fā)展中國家,城市的飛速發(fā)展,以及大都市的不斷涌現(xiàn),帶來了持續(xù)增長的人口,日益污染的空氣,全面惡化的環(huán)境。據(jù)人口普查,我國人口城市化水平在2000年是36.9%,預測到2020年,這個數(shù)字將達到50%。在這種背景下,要滿足人們不斷提高的物質和精神生活需求,需要在經(jīng)濟發(fā)展和建設可持續(xù)發(fā)展城市之間尋求新的平衡點。為了建設新型的生態(tài)城市,我們需要解決一系列問題:如地下空間開發(fā),快速交通網(wǎng)絡,地下儲能、儲水,城市垃圾處理,水資源合理利用,水土流失,地面開裂,地面塌陷及其它極端災害事件:如干旱、洪澇、地震、山崩、滑坡,泥石流等。上述各個問題均與巖土工程密切相關。
此外,還建議注意以下幾個問題:
1)發(fā)展全斷面隧道掘進機技術。
無論是大、中型隧道,還是微型隧道工程,都應優(yōu)先考慮采用掘進機施工方案。在城市微型隧道施工中,應大力推廣非明挖技術(Trenchless Technology, TT)。
全斷面隧道掘進機(Tunnel Boring Machine TBM)的研制和使用,體現(xiàn)了一個國家的綜合科技和工業(yè)水平。建議早日建成我國自己的掘進機工業(yè)體系,以利于21世紀的可持續(xù)發(fā)展。
2)加強地下防護工程研究。
當前國際形勢雖有所緩和,但天下并不太平。如美國在國會否決了禁止核試驗條約不久,就研制出一種稱為“藍色太平洋”的超級計算機。計算機可以精確地模擬核試驗。2003年4月美國國會取消研制小型核彈頭的禁令,政府加大了研制低當量核武器的力度。在這種情況下,我國必須加強地下防護工程的研究,巖石動力學應列為該項研究的重點。
3)充分利用黃土資源建造地下工程。
我國黃土覆蓋面積約為63萬km2,大部分具有地層完整、強度較高、自穩(wěn)能力較強的特點。我國勞動人民在黃土中修建民居有幾千年的歷史,但只限于民居顯然是不夠的,應該運用近代巖土力學原理和方法加以充分利用。
5. 海洋產(chǎn)業(yè)
全球海洋總面積為3.6億km2,占地球表面積的71%。海洋是生命的搖籃,是現(xiàn)代地球科學的發(fā)祥地和實驗場。眾所周知,板塊構造學說主要來自對海洋的研究。此外,海洋中除潮汐能外,還蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源和生物資源。近來,科學家還在地中海等海底以下發(fā)現(xiàn)豐富的淡水資源。海水淡化也是解決水資源短缺的一個重要途徑。據(jù)初步估計,分布于海洋底的多金屬礦產(chǎn)資源有萬億噸之多。當前伴隨著全球人口激增、資源短缺和環(huán)境惡化,世界各國都竟相開發(fā)利用海洋資源,擴大人類生存和發(fā)展的空間。隨著形勢的發(fā)展,海洋開發(fā)勢必成為一個規(guī)模宏大,舉足輕重的產(chǎn)業(yè)。
近幾十年來,為了研究全球構造和資源調(diào)查,國際間執(zhí)行了一系列多國合作計劃,如深海鉆探計劃(DSDP,Deep Sea Drilling Program, 1968-1983),大洋鉆探計劃(ODP,Ocean Drilling Program)(1985-1995)及國際巖石圈計劃(ILP,International Lethosphere Project, 1980-1999)等。
通過執(zhí)行這些計劃,人們對巖石圈的結構和演化,板塊構造模式,海洋環(huán)境,海洋底部的地質構造,地形地貌,水與巖石之間的耦合關系,油氣及固體礦產(chǎn)資源等有了進一步的認識。采用的方法主要是地球物理勘探、巖芯鉆探、空間技術等。
在海洋礦業(yè)開采方面,各國都集中精力研制智能化遙控海底采掘生產(chǎn)系統(tǒng),如英國已研制出可深入海底1萬m的多功能機器人。預計在2010年后,可開始商業(yè)性開采。
新中國成立以后,特別是改革開放以來,我國廣泛開展海洋地質調(diào)查,已完成調(diào)查海域面積180萬km2。海洋油氣田新興產(chǎn)業(yè)得到飛躍發(fā)展,遠洋考察、極地考察也取得了重要成果。迄今為止,我國科學家對大洋已成功地進行了11次考察。經(jīng)聯(lián)合國批準,我國在東太平洋洋脊的C-C區(qū)(Clarion-Clippoton)獲得了15萬km2的專屬勘探區(qū),重點開展了一系列勘探、研究工作。1997年我國研制成功“CR-01”6000m水下機器人。2003年5月國務院批準了《全國海洋經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃綱要》,決定有計劃地對海洋進行保護性開發(fā)。
從總體上看,在這方面為我國與發(fā)達國家相比,還有一定的差距。今后充分利用高新技術,建立海洋產(chǎn)業(yè)是我國面臨的重大課題。
6. 外星探索(Extraterrestrial Research)
地球是人類的搖籃,但人類不能永遠生活在搖籃里。為了拓寬生存空間,科學家把注意力首先轉向月球和火星。在21世紀初葉,比較現(xiàn)實的是開發(fā)月球。據(jù)估計,月球上有豐富的鈦、銥等貴金屬和氦—3,極有開采價值。
自上世紀70年代美國和前蘇聯(lián)宇航員分別登上月球額并在月球表面進行了鉆探取樣以來,人類再也沒登上月球。如今,人們對月球的興趣重新被點燃,甚至考慮在月球上建立居住點。近年來參加這項活動有美國宇航局、歐洲航天局(Smart-I計劃)等。我國于2002年成功地發(fā)射了“神舟四號”飛船。在此基礎上計劃在2010年完成載人宇宙飛船的第一階段計劃,探測和開發(fā)月球上的豐富資源,為人類造福。
7. 城市化問題
城市是現(xiàn)代世界經(jīng)濟活動的軸心。近200年來,全球城市人口已從3000萬增加到目前的30億。預計到2008年,全世界將有一半人口生活在城市。在一些國家,尤其是發(fā)展中國家,城市的飛速發(fā)展,以及大都市的不斷涌現(xiàn),帶來了持續(xù)增長的人口,日益污染的空氣,全面惡化的環(huán)境。據(jù)人口普查,我國人口城市化水平在2000年是36.9%,預測到2020年,這個數(shù)字將達到50%。在這種背景下,要滿足人們不斷提高的物質和精神生活需求,需要在經(jīng)濟發(fā)展和建設可持續(xù)發(fā)展城市之間尋求新的平衡點。為了建設新型的生態(tài)城市,我們需要解決一系列問題:如地下空間開發(fā),快速交通網(wǎng)絡,地下儲能、儲水,城市垃圾處理,水資源合理利用,水土流失,地面開裂,地面塌陷及其它極端災害事件:如干旱、洪澇、地震、山崩、滑坡,泥石流等。上述各個問題均與巖土工程密切相關。