我國(guó)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(xiàng)工作者有法可依、有章可循。
此外,還建議注意以下幾個(gè)問題:
1)發(fā)展全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)技術(shù)。
無論是大、中型隧道,還是微型隧道工程,都應(yīng)優(yōu)先考慮采用掘進(jìn)機(jī)施工方案。在城市微型隧道施工中,應(yīng)大力推廣非明挖技術(shù)(Trenchless Technology, TT)。
全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(Tunnel Boring Machine TBM)的研制和使用,體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的綜合科技和工業(yè)水平。建議早日建成我國(guó)自己的掘進(jìn)機(jī)工業(yè)體系,以利于21世紀(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
2)加強(qiáng)地下防護(hù)工程研究。
當(dāng)前國(guó)際形勢(shì)雖有所緩和,但天下并不太平。如美國(guó)在國(guó)會(huì)否決了禁止核試驗(yàn)條約不久,就研制出一種稱為“藍(lán)色太平洋”的超級(jí)計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)可以精確地模擬核試驗(yàn)。2003年4月美國(guó)國(guó)會(huì)取消研制小型核彈頭的禁令,政府加大了研制低當(dāng)量核武器的力度。在這種情況下,我國(guó)必須加強(qiáng)地下防護(hù)工程的研究,巖石動(dòng)力學(xué)應(yīng)列為該項(xiàng)研究的重點(diǎn)。
3)充分利用黃土資源建造地下工程。
我國(guó)黃土覆蓋面積約為63萬km2,大部分具有地層完整、強(qiáng)度較高、自穩(wěn)能力較強(qiáng)的特點(diǎn)。我國(guó)勞動(dòng)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(yīng)該運(yùn)用近代巖土力學(xué)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(xué)的發(fā)祥地和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)。眾所周知,板塊構(gòu)造學(xué)說主要來自對(duì)海洋的研究。此外,海洋中除潮汐能外,還蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源和生物資源。近來,科學(xué)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(gè)重要途徑。據(jù)初步估計(jì),分布于海洋底的多金屬礦產(chǎn)資源有萬億噸之多。當(dāng)前伴隨著全球人口激增、資源短缺和環(huán)境惡化,世界各國(guó)都竟相開發(fā)利用海洋資源,擴(kuò)大人類生存和發(fā)展的空間。隨著形勢(shì)的發(fā)展,海洋開發(fā)勢(shì)必成為一個(gè)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(gòu)造和資源調(diào)查,國(guó)際間執(zhí)行了一系列多國(guó)合作計(jì)劃,如深海鉆探計(jì)劃(DSDP,Deep Sea Drilling Program, 1968-1983),大洋鉆探計(jì)劃(ODP,Ocean Drilling Program)(1985-1995)及國(guó)際巖石圈計(jì)劃(ILP,International Lethosphere Project, 1980-1999)等。
通過執(zhí)行這些計(jì)劃,人們對(duì)巖石圈的結(jié)構(gòu)和演化,板塊構(gòu)造模式,海洋環(huán)境,海洋底部的地質(zhì)構(gòu)造,地形地貌,水與巖石之間的耦合關(guān)系,油氣及固體礦產(chǎn)資源等有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。采用的方法主要是地球物理勘探、巖芯鉆探、空間技術(shù)等。
在海洋礦業(yè)開采方面,各國(guó)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(guó)已研制出可深入海底1萬m的多功能機(jī)器人。預(yù)計(jì)在2010年后,可開始商業(yè)性開采。
新中國(guó)成立以后,特別是改革開放以來,我國(guó)廣泛開展海洋地質(zhì)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(yuǎn)洋考察、極地考察也取得了重要成果。迄今為止,我國(guó)科學(xué)家對(duì)大洋已成功地進(jìn)行了11次考察。經(jīng)聯(lián)合國(guó)批準(zhǔn),我國(guó)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(diǎn)開展了一系列勘探、研究工作。1997年我國(guó)研制成功“CR-01”6000m水下機(jī)器人。2003年5月國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了《全國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃綱要》,決定有計(jì)劃地對(duì)海洋進(jìn)行保護(hù)性開發(fā)。
從總體上看,在這方面為我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,還有一定的差距。今后充分利用高新技術(shù),建立海洋產(chǎn)業(yè)是我國(guó)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(yuǎn)生活在搖籃里。為了拓寬生存空間,科學(xué)家把注意力首先轉(zhuǎn)向月球和火星。在21世紀(jì)初葉,比較現(xiàn)實(shí)的是開發(fā)月球。據(jù)估計(jì),月球上有豐富的鈦、銥等貴金屬和氦—3,極有開采價(jià)值。
自上世紀(jì)70年代美國(guó)和前蘇聯(lián)宇航員分別登上月球額并在月球表面進(jìn)行了鉆探取樣以來,人類再也沒登上月球。如今,人們對(duì)月球的興趣重新被點(diǎn)燃,甚至考慮在月球上建立居住點(diǎn)。近年來參加這項(xiàng)活動(dòng)有美國(guó)宇航局、歐洲航天局(Smart-I計(jì)劃)等。我國(guó)于2002年成功地發(fā)射了“神舟四號(hào)”飛船。在此基礎(chǔ)上計(jì)劃在2010年完成載人宇宙飛船的第一階段計(jì)劃,探測(cè)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(jì)活動(dòng)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(yù)計(jì)到2008年,全世界將有一半人口生活在城市。在一些國(guó)家,尤其是發(fā)展中國(guó)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(zhǎng)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(guó)人口城市化水平在2000年是36.9%,預(yù)測(cè)到2020年,這個(gè)數(shù)字將達(dá)到50%。在這種背景下,要滿足人們不斷提高的物質(zhì)和精神生活需求,需要在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)可持續(xù)發(fā)展城市之間尋求新的平衡點(diǎn)。為了建設(shè)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(luò),地下儲(chǔ)能、儲(chǔ)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(zāi)害事件:如干旱、洪澇、地震、山崩、滑坡,泥石流等。上述各個(gè)問題均與巖土工程密切相關(guān)。
此外,還建議注意以下幾個(gè)問題:
1)發(fā)展全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)技術(shù)。
無論是大、中型隧道,還是微型隧道工程,都應(yīng)優(yōu)先考慮采用掘進(jìn)機(jī)施工方案。在城市微型隧道施工中,應(yīng)大力推廣非明挖技術(shù)(Trenchless Technology, TT)。
全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(Tunnel Boring Machine TBM)的研制和使用,體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的綜合科技和工業(yè)水平。建議早日建成我國(guó)自己的掘進(jìn)機(jī)工業(yè)體系,以利于21世紀(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
2)加強(qiáng)地下防護(hù)工程研究。
當(dāng)前國(guó)際形勢(shì)雖有所緩和,但天下并不太平。如美國(guó)在國(guó)會(huì)否決了禁止核試驗(yàn)條約不久,就研制出一種稱為“藍(lán)色太平洋”的超級(jí)計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)可以精確地模擬核試驗(yàn)。2003年4月美國(guó)國(guó)會(huì)取消研制小型核彈頭的禁令,政府加大了研制低當(dāng)量核武器的力度。在這種情況下,我國(guó)必須加強(qiáng)地下防護(hù)工程的研究,巖石動(dòng)力學(xué)應(yīng)列為該項(xiàng)研究的重點(diǎn)。
3)充分利用黃土資源建造地下工程。
我國(guó)黃土覆蓋面積約為63萬km2,大部分具有地層完整、強(qiáng)度較高、自穩(wěn)能力較強(qiáng)的特點(diǎn)。我國(guó)勞動(dòng)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(yīng)該運(yùn)用近代巖土力學(xué)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(xué)的發(fā)祥地和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)。眾所周知,板塊構(gòu)造學(xué)說主要來自對(duì)海洋的研究。此外,海洋中除潮汐能外,還蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源和生物資源。近來,科學(xué)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(gè)重要途徑。據(jù)初步估計(jì),分布于海洋底的多金屬礦產(chǎn)資源有萬億噸之多。當(dāng)前伴隨著全球人口激增、資源短缺和環(huán)境惡化,世界各國(guó)都竟相開發(fā)利用海洋資源,擴(kuò)大人類生存和發(fā)展的空間。隨著形勢(shì)的發(fā)展,海洋開發(fā)勢(shì)必成為一個(gè)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(gòu)造和資源調(diào)查,國(guó)際間執(zhí)行了一系列多國(guó)合作計(jì)劃,如深海鉆探計(jì)劃(DSDP,Deep Sea Drilling Program, 1968-1983),大洋鉆探計(jì)劃(ODP,Ocean Drilling Program)(1985-1995)及國(guó)際巖石圈計(jì)劃(ILP,International Lethosphere Project, 1980-1999)等。
通過執(zhí)行這些計(jì)劃,人們對(duì)巖石圈的結(jié)構(gòu)和演化,板塊構(gòu)造模式,海洋環(huán)境,海洋底部的地質(zhì)構(gòu)造,地形地貌,水與巖石之間的耦合關(guān)系,油氣及固體礦產(chǎn)資源等有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。采用的方法主要是地球物理勘探、巖芯鉆探、空間技術(shù)等。
在海洋礦業(yè)開采方面,各國(guó)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(guó)已研制出可深入海底1萬m的多功能機(jī)器人。預(yù)計(jì)在2010年后,可開始商業(yè)性開采。
新中國(guó)成立以后,特別是改革開放以來,我國(guó)廣泛開展海洋地質(zhì)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(yuǎn)洋考察、極地考察也取得了重要成果。迄今為止,我國(guó)科學(xué)家對(duì)大洋已成功地進(jìn)行了11次考察。經(jīng)聯(lián)合國(guó)批準(zhǔn),我國(guó)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(diǎn)開展了一系列勘探、研究工作。1997年我國(guó)研制成功“CR-01”6000m水下機(jī)器人。2003年5月國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了《全國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃綱要》,決定有計(jì)劃地對(duì)海洋進(jìn)行保護(hù)性開發(fā)。
從總體上看,在這方面為我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,還有一定的差距。今后充分利用高新技術(shù),建立海洋產(chǎn)業(yè)是我國(guó)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(yuǎn)生活在搖籃里。為了拓寬生存空間,科學(xué)家把注意力首先轉(zhuǎn)向月球和火星。在21世紀(jì)初葉,比較現(xiàn)實(shí)的是開發(fā)月球。據(jù)估計(jì),月球上有豐富的鈦、銥等貴金屬和氦—3,極有開采價(jià)值。
自上世紀(jì)70年代美國(guó)和前蘇聯(lián)宇航員分別登上月球額并在月球表面進(jìn)行了鉆探取樣以來,人類再也沒登上月球。如今,人們對(duì)月球的興趣重新被點(diǎn)燃,甚至考慮在月球上建立居住點(diǎn)。近年來參加這項(xiàng)活動(dòng)有美國(guó)宇航局、歐洲航天局(Smart-I計(jì)劃)等。我國(guó)于2002年成功地發(fā)射了“神舟四號(hào)”飛船。在此基礎(chǔ)上計(jì)劃在2010年完成載人宇宙飛船的第一階段計(jì)劃,探測(cè)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(jì)活動(dòng)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(yù)計(jì)到2008年,全世界將有一半人口生活在城市。在一些國(guó)家,尤其是發(fā)展中國(guó)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(zhǎng)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(guó)人口城市化水平在2000年是36.9%,預(yù)測(cè)到2020年,這個(gè)數(shù)字將達(dá)到50%。在這種背景下,要滿足人們不斷提高的物質(zhì)和精神生活需求,需要在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)可持續(xù)發(fā)展城市之間尋求新的平衡點(diǎn)。為了建設(shè)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(luò),地下儲(chǔ)能、儲(chǔ)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(zāi)害事件:如干旱、洪澇、地震、山崩、滑坡,泥石流等。上述各個(gè)問題均與巖土工程密切相關(guān)。

