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1岩土工程的科学性
科学是客观的知识体系，追求的是客观真理和客观规律;岩土工程是一门工程技术，运用技术手段建造工程或工程的一部分。科学和技术是既密切关联又互相区别的两个概念，岩土工程注重实践，不是纯科学，但其中蕴含着深刻的科学原理，其科学性是众所周知的。譬如边坡稳定分析基于静力平衡原理;地基变形和承载力基于岩土的力学原理;地下水的运动基于水力学和地下水动力学原理;不良地质作用和地质灾害的演化基于动力地质学原理;地震和断层的活动性基于地震地质学原理;岩质边坡失稳模式基于工程地质学的结构面控制论;桩的挤土效应、饱和土沉降与时间关系，基于土力学中的孔隙水压力和有效应力原理等等。工程技术需要不断创新，但基本原理是不能随意挑战，不能轻易颠覆的。工程师有别于工匠和科学家。古代没有工程师，只有工匠和科学家。工匠只知实践，不知实践背后隐含的原理;科学家追求未知，追求客观规律，但不关心如何应用。工程师则既注重实践，又深明其中的原理，是理论与实践高度结合的职业群体。但岩土工程师遇到具体问题有时又可能违背科学原理，犯概念性、常识性的错误。可见岩土工程的基本概念需通过工程实践，不断加深认识。现在有一种过分依赖规范的不良倾向，不是越做概念越清楚，越有自觉性，而是越做越不自觉，连基本原理、基本经验都忘记了，使规范的应用趋于“异化”，这是一种很危险的倾向。科学崇尚定量，崇尚用数学模型描述;科学追求严密，追求精确计算，否则只能是不严密、不完善、不成熟的科学。岩土工程就是如此，试与结构工程比较，结构工程师面临的是他自己设计的结构构件和结构体系，构件的尺寸、性能和相互之间的联接都是可控的，主要任务是截面计算，计算模式和计算参数比较可靠;而岩土工程师面临的是自然形成的土和岩石以及其中的水，尺寸和性能是客观存在，只能通过勘察查明，而又很难完全查明，计算模式与实际差别较大，性能参数的可靠性是有限的。因此，结构计算一般可信，而岩土计算则未必，更需要宏观把握和综合分析。虽然结构计算中也有经验公式，结构体系设计也有综合分析和概念设计，但相比岩土工程，可直接计算占的比重要大得多。岩土工程不能单纯依赖计算，可能就是太沙基名言的出发点。科学原理总是先建立概念，在概念的基础上建立数学模型计算，概念是科学原理的内核。岩土工程的重大失误，基本上都是由于概念不清所致，很少由于计算错误。岩土工程师认识问题要深刻，深明其中的科学原理和工程意义，不应把复杂问题简单化;但处理问题要简洁，尽量将复杂问题化为简单方式处理，绝对不要将简单问题复杂化。
2岩土工程的艺术性
艺术是指一种美的物体、环境或行为，是能与他人共享的一种创意。除了绘画、音乐、文学、戏剧、影视、景观等以外，还有领导艺术、指挥艺术、外交艺术、公关艺术等等，体现在它的巧妙，体现在它的可欣赏性和诱人的魅力。与科学的不同在于:科学强调客观规律，而艺术强调主观创意和共享;科学讲究普适性和理性，可大量重复，而艺术讲究个性和悟性，各具神韵，异彩纷呈;科学创新有时“昙花一现”，不久就被超越，而艺术创意则是永恒，常温常新。技术或多或少含有艺术元素，而岩土工程面对的是千变万化的地质条件和多种多样的岩土特性，需因时制宜，因地制宜，视工程要求不同而酌情处置，处理办法又常常因人而异，各具特点和个性，不同的人可以开出不同的处方，因而富含更多的艺术元素。有些处置得非常巧妙，有创意性，有可欣赏性，给人以美感，呈现出独特的艺术魅力;有的则平庸无奇，接到工程项目后，不首先想一想，这个项目有什么特殊性，如何针对特殊性进行有效的勘察设计，而是仅仅满足于遵守规范，满足于千篇一律的“批量化生产”，其成果当然无艺术性可言。个别项目甚至违反基本科学原理，违背基本工程经验，成为笨、蠢、丑的作品，造成巨大浪费或工程事故，产生恶劣的社会影响。现在，来看看岩土工程的艺术美:边坡开挖，为了防止坡壁倒塌，简单的做法就是支撑，顶住侧土压力。这当然可以，但占了较大的空间;锚杆巧妙地用背拉方式解决了这个问题，不仅极大地少占了空间，还节省了材料和费用，多富有艺术性!高填方、高路堤等要放坡，占用大量土地;加筋土巧妙地解决了土体缺乏抗拉强度的问题，多富有艺术性!开挖隧道和地下工程，传统思路将围岩视为消极的荷载，用厚壁混凝土支承围岩压力;新奥法充分利用围岩自身的承载能力，用喷锚加固围岩，与薄壁柔性结构结合形成支承环，保证隧道和地下工程的稳定，并通过观测不断调整开挖和支护。这种“化敌为友”，化消极因素为积极因素的创意，多巧妙!多富有艺术性!墨西哥城郊区有个Texcoco湖，已基本干涸，拟改造为一个公园，需大面积加深成湖，按传统方法，需开挖大量土方运出;主持工程的岩土工程师利用墨西哥软土降水地面沉降的原理，采用井群抽取软土下砂层中的地下水降低水位，将地面降低了4m。不用一台挖土机，不用一台运输车，不运出一方土，现场文明，安安静静，达到了建造人工湖的目的。多巧妙!多富有艺术性!本书列举的若干优秀的成功案例，读后也深深被这些作品巧妙的艺术魅力所感动。岩土工程有艺术性，当然不能说是艺术品。因为岩土工程不像文学、绘画、影视、建筑那样向公众展示，与公众共享，也不像战争、外交那样被公众关注，岩土工程的优劣只能为同行们知晓，也可以说“阳春白雪，曲高和寡”吧。科学有是和非，艺术有优和劣，技术既有是非，又有优劣。岩土工程面对更多的多样性，需要构思，需要技巧，因而比其他技术具有更多艺术元素。精美的艺术品常用“巧夺天工”来赞美，巧就是美。打仗出奇制胜，以少胜多，是美的指挥艺术;建设工程四两拨千斤也是一种艺术。岩土工程艺术之美，表现在文件的图文之美、方法的巧妙之美、实体的恒久之美、环境的和谐之美，而最核心的是构思的智慧之美。
3掌握概念和综合判断
概念是客观规律的科学概括，不是局部的经验，不是未经检验的理论假设。概念是本质，概念是理性，概念有深刻的内涵，放之四海而皆准。我们学习专业知识，最重要的是掌握概念。但有时自认为对某一概念已经清楚，遇到具体问题却又糊涂起来，需要在不断的实践中逐步加深认识。掌握基本概念是岩土工程师必备的素质，是贯彻岩土工程科学性的集中表现。岩土工程的实践性非常强，没有丰富的工程经验，包括成功的经验和失败的经验，不可能有强的综合能力。理论素养和实践经验是相辅相成的，工程经验一定要上升到理论层面上去总结，表面的、片面的、非理性的经验，是只见现象，不见本质，还停留在初级的感性认识阶段。凭直观的局部经验处理问题，很容易犯原则性的错误。而在理论指导下总结的经验，是全面的、系统的，达到了高级的理性认识阶段，能透过现象，见到本质，举一反三。只有植根于理性的经验才有生命力。岩土工程远不如结构工程严密、完善和成熟，这是由于岩土工程充满着条件的不确知性、参数的不确定性和信息的不完善性。地质条件不可能完全查清，岩土参数存在很大的随机性，测试条件与工程实际存在很大的差别，还有岩土与结构之间，岩土与环境之间复杂的相互作用。虽然力学计算有了长足进步，有许多使用方便的软件，但计算结果与工程实际总存在差别，有时甚至有很大差别。影响因素又多又复杂，只能通过分析、归纳、综合，作出判断。地基承载力需要综合确定，地基基础和基坑设计需要综合决策，边坡稳定需要定性分析与定量分析结合，事故调查需要综合多种因素，突出主要矛盾。岩土工程实践中的一切疑难问题，几乎都要工程师根据具体情况，在综合分析、综合评价的基础上，作出综合判断，提出处理意见。因此，综合分析和综合判断是解决岩土工程问题不可或缺的手段。综合判断不能很精细、很严密，因人而异，缺乏唯一性，与工程师的理论素养、实践经验、观察角度、数据拥有的程度等有关，因而也是衡量岩土工程师水平的主要标志。优秀的岩土工程师多谋善断，有很强的分析能力、概括能力、入木三分的洞察力，为锻炼这方面的能力要下一辈子功夫。
作者：顾宝和 单位：建设综合勘察研究设计院有限公司