巖石力學(xué)翻譯

1、巖石力學(xué)和國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)的未來摘要：考慮巖石力學(xué)和國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)（ISRM）的未來需要對(duì)巖石力學(xué)在第一個(gè)五十年里 取得的成就進(jìn)行評(píng)估，并確定一些還主要存在的未解決的問題，指明未來可能采用的技術(shù)方 法的方向以及巖石力學(xué)未來發(fā)展的可能性。這里不久的將來包括當(dāng)前國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)委員 會(huì)正在實(shí)施的現(xiàn)代化計(jì)劃和當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展。長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來需要從可能產(chǎn)生的技術(shù)創(chuàng)新及其對(duì) 巖石力學(xué)的影響來預(yù)言。此外，本文對(duì)專業(yè)學(xué)會(huì)如ISRM的目的、性質(zhì)及潛能的演變也進(jìn)行 了簡(jiǎn)要的討論。本文的重點(diǎn)在于支持著巖土工程的巖石力學(xué)，其主題包括地質(zhì)、巖石應(yīng)力、 完整巖塊、巖石裂隙、水流、工程活動(dòng)和數(shù)值模擬。關(guān)鍵字：巖石力學(xué)；成就；

2、基本原則；技術(shù)未來；聯(lián)合模擬1、簡(jiǎn)介：思考巖石力學(xué)未來可能被采用的方向?qū)τ谄渲黝}及其在巖土工程中的應(yīng)用非常重要。事 實(shí)上，這是做這樣一個(gè)推測(cè)的一個(gè)合適的時(shí)間，因?yàn)?012年就是ISRM成立50周年，且 2011年將在北京召開ISRM代表大會(huì)。此外，2008年還是ISRM奠基者及第一人主席利奧 波德穆勒的一百年誕辰。希波克拉底預(yù)測(cè)未來的方法就是：“考慮過去，解釋現(xiàn)在，預(yù)知未來?！彼?，在本文就 是基于過去已經(jīng)取得的成就（特別是過去50年），確定一些主要存在的還未的問題。這就自 然地引導(dǎo)我們考慮未來技術(shù)發(fā)展的可能性及存在問題能否解決。就ISRM而言，當(dāng)前實(shí)施的 現(xiàn)代化在某種程度上能幫我們對(duì)ISRM

3、不久的未來進(jìn)行預(yù)測(cè)。然而，對(duì)于ISRM的長(zhǎng)遠(yuǎn)未來 也需要討論，因?yàn)檫@包括一些與個(gè)人與團(tuán)隊(duì)交流以及保存并傳播合作知識(shí)有關(guān)的有趣問題。2、總結(jié)當(dāng)前巖石力學(xué)的認(rèn)識(shí)和能力：巖石力學(xué)的知識(shí)和能力已經(jīng)在1995年Elsevier寫的“綜合巖土工程”里以百科全書的 形式通過4407頁的概要得到總結(jié)。這五卷包括一下主題：1、基本原則；2、分析和設(shè)計(jì)方法；3、巖石測(cè)試和地點(diǎn)描繪；4、挖掘、支撐及檢測(cè)；5、地表與地下的案例。盡管這本概要已經(jīng)出版了 13年，并且?guī)r石力學(xué)的很多領(lǐng)域都已取得進(jìn)步，但是這門藝 術(shù)的本質(zhì)是相似的。3、巖石力學(xué)未解決的問題盡管在過去50年里巖石力學(xué)和巖土工程已經(jīng)取得了大量的進(jìn)步，但還是存在一

4、些突出的 問題。事實(shí)上，利奧波德穆勒成立ISRM的靈感已經(jīng)在他的1962年5月份的評(píng)論里有所表 述：“我們不知道巖塊的強(qiáng)度，這就是需要一個(gè)國(guó)際學(xué)會(huì)的原因。”。然而，在很多情況下我 們還有關(guān)于評(píng)估巖塊強(qiáng)度的問題！在這一部分，將概述一些巖石力學(xué)主要未解決的問題。這些載于一下專題中:地質(zhì)、巖 石應(yīng)力、巖塊、裂隙、水流和模擬。在每一個(gè)小專題里面用斜體字書寫的文段就是關(guān)于這些 問題在不久的將來被解決的可能性。3.1、地質(zhì)地質(zhì)，特別是構(gòu)造地質(zhì)和工程的巖土力學(xué)，在表2中得到強(qiáng)調(diào)。在這兩種情況中，我們感興趣的是破譯形成當(dāng)前現(xiàn)狀的機(jī)制并預(yù)測(cè)未來將會(huì)發(fā)生的情 況。事實(shí)上，巖石學(xué)的精髓就在于預(yù)測(cè)未來。我們希望通過預(yù)

5、測(cè)未來使得巖土工程的設(shè)計(jì)更 恰當(dāng)。這個(gè)預(yù)測(cè)是十分必要的。例如，如果一個(gè)隧道要以一定的方向和深度朝特定的方向和 深度掘進(jìn)會(huì)發(fā)生什么。因?yàn)楣こ探Y(jié)構(gòu)要建立在或者包含于巖塊中。對(duì)于主體巖石的相關(guān)地質(zhì)情況有一個(gè)足夠的 了解是非常必要的，并且如果沒有專業(yè)地質(zhì)建議，工程師要獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來模擬和確定與 特定的地質(zhì)情況伴生的危害將受到嚴(yán)重的限制。例如，許多巖石力學(xué)的模擬運(yùn)用需要對(duì)于巖 石裂隙的認(rèn)識(shí)，但這又相當(dāng)難以達(dá)到。照片35說明了三種不同類型的裂隙，這些都是在 英國(guó)南威爾士非常接近中下煤系的地層中觀察到的。不用說，一個(gè)熟悉主體巖石的情況的地質(zhì)師會(huì)為處理這些類型的裂隙網(wǎng)絡(luò)巖石力學(xué)模擬 和設(shè)計(jì)者提供明顯的幫助。

6、對(duì)于構(gòu)造地質(zhì)解譯的價(jià)值的說明可以在Price and Cosgrove看到。然而，這篇文章中提到的主要未解決的問題不是沒有咨詢地質(zhì)師就是這個(gè)地質(zhì)師并不是 與巖石力學(xué)研究密切相關(guān)的，所以這些建議就只能獲得微小的吸取，例如通過標(biāo)準(zhǔn)化形式的 場(chǎng)地研究。這是一個(gè)管理問題，但是我們必須解決，一個(gè)應(yīng)該很容易處理的問題。3.2、巖石應(yīng)力不像別的形式的工程，地下巖土工程最基本的的工作是從預(yù)先壓實(shí)的巖塊中，而不是像 別的工程那樣從組裝的部件中，移取材料拼接在一起的。這就意味著我們需要評(píng)估巖塊固有 的應(yīng)力狀態(tài)，這既是對(duì)于上覆壓力強(qiáng)度需要的基本考慮，也是數(shù)值模擬需要輸入的邊界條件。 巖石應(yīng)力的評(píng)估是一個(gè)我們不得不面

7、對(duì)的最難應(yīng)付的問題。應(yīng)力是一個(gè)張量度量，它需要六 塊相互獨(dú)立的信息，并且?guī)r石應(yīng)力在不同的尺度上存在很大的不同，主要是通過不同類型巖 石的固有的不同類型的裂隙來表現(xiàn)。巖石力學(xué)和采礦科學(xué)(Vol.40, Issues 7-8,2003)國(guó)際刊物的發(fā)行就是致力于巖石應(yīng)力的評(píng) 估。這個(gè)專業(yè)的刊物包括由ISRM建議的評(píng)估巖石應(yīng)力的4種新方法和17頁巖石力學(xué)不同 方面及其評(píng)估運(yùn)動(dòng)的輔助性描述。對(duì)于這份17頁內(nèi)容的可以用一句話總結(jié)：“巖石應(yīng)力評(píng)估 不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)?！睂?shí)際的衡量就是一個(gè)問題并且應(yīng)力是多變的。然而，在應(yīng)力信息的展現(xiàn)方面，最近的發(fā)展已經(jīng)改善了這種情況Lee3 已經(jīng)說明：相 對(duì)于第一個(gè)不變應(yīng)力(

8、所有應(yīng)力的總和)比相對(duì)于深度繪出每一個(gè)主要的應(yīng)力能提供一個(gè)更 清晰易懂的圖片。圖6中表明：主應(yīng)力相對(duì)于深度作圖是表現(xiàn)得不那么連貫。很難有信心明確地指出在一 個(gè)具體的深度的應(yīng)力狀態(tài)。事實(shí)上，我們還可以懷疑這里的衡量不是令人滿意的。但是將其與圖7比較，圖7是用主應(yīng)力相對(duì)第一個(gè)不變應(yīng)力作圖得到的。顯然，這些應(yīng) 力形成一個(gè)圖案，并且也不會(huì)有任何懷疑這里的應(yīng)力衡量是不適當(dāng)?shù)?。除了這個(gè)更清楚易懂的主應(yīng)力分布之外，各主應(yīng)力之間的比例也是明顯的。Lee3發(fā)現(xiàn) 盡管東、西澳大利亞具有不同的地質(zhì)組成，各主應(yīng)力之間的比例是相同的，。Harrison et al.4 在智利、芬蘭和英國(guó)的應(yīng)力數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了類似的應(yīng)力比例

9、，這說明地殼處于一個(gè)有限平衡的 狀態(tài)中。巖石應(yīng)力中主要未解決的問題有:要發(fā)展出一種快速且可靠的方法來評(píng)估在給定地點(diǎn)的 巖石應(yīng)力張量的六個(gè)組分，同時(shí)要理解不同尺度中的裂隙產(chǎn)生的不同應(yīng)力狀態(tài)的變化。這里的第一個(gè)問題是很難應(yīng)付的，并且不可能很快解決。第二個(gè)問題服從于數(shù)值模擬的 研究，且能很快得到相應(yīng)的解決。3.3、完整巖塊因?yàn)橥暾麕r塊樣品的獲取和測(cè)試都比較簡(jiǎn)單，所以在巖石力學(xué)中這個(gè)專題已經(jīng)得到最 詳細(xì)的研究。我們現(xiàn)在需要對(duì)于完整巖塊行為以及不同類型巖石及其力學(xué)特征足夠的理解。并且，由于20世紀(jì)70年代伺服控制的高速測(cè)試機(jī)器的出現(xiàn)，樣品從開始?jí)簩?shí)到完全解體的 整個(gè)力學(xué)性能可以被詳細(xì)地研究。圖8中就是一

10、個(gè)大理巖的完整的應(yīng)變曲線的例子。通過帶 有伺服控制的多軸性測(cè)試機(jī)器的應(yīng)用，完整巖塊的表現(xiàn)就可以在只被想象限制的情形中研 究。不過，還有完整巖塊的一些方面需要進(jìn)一步的研究，特別是與巖塊多向性、各向異性以 及時(shí)控性（隨時(shí)間變化而變化的性質(zhì)）有關(guān)的。圖9的分析表明：被挖之地外圍巖石的潛在 破裂的研究既是外圍集中巖石應(yīng)力又是不同方向的巖石強(qiáng)度的研究。鑒于這個(gè)問題，對(duì)于巖 石強(qiáng)度的認(rèn)識(shí)如各向異性是需要。這也適用于巖石的多向性和它的時(shí)控性。而且，盡管已經(jīng)做了大量有關(guān)完整巖塊力學(xué)性能的工作，還是有很多與完整巖塊的不連 續(xù)性、非均一性、各向異性和無彈性的性質(zhì)有關(guān)的問題沒有解決。也許最令人驚奇的遺漏就是在合并三

11、種主應(yīng)力時(shí)一直在用一種錯(cuò)誤標(biāo)準(zhǔn)。盡管巖石應(yīng)力 具有作為一種張量伴隨有三種主應(yīng)力的性質(zhì)。最普遍地應(yīng)用于模擬和實(shí)踐于完整巖塊和巖體 的錯(cuò)誤標(biāo)準(zhǔn)有Mohr-Coulomb and Hoek-Brown準(zhǔn)則。這兩個(gè)準(zhǔn)則都只是包括了主要和次要的 主應(yīng)力，而沒有包括中級(jí)的主應(yīng)力?？紤]到要解決這些問題，多相性和多向異性通過測(cè)試和數(shù)值模擬可以很容易地獲取，但 是完整巖塊隨時(shí)間變化的性質(zhì)就很難確定了。普遍用失敗的標(biāo)準(zhǔn)來合并三個(gè)主應(yīng)力將淘汰， 因?yàn)楹蜻x準(zhǔn)則已經(jīng)在相關(guān)文獻(xiàn)中有建議到。3.4、裂隙圖片35已經(jīng)指出可能出現(xiàn)的不同類型的裂隙，并且強(qiáng)調(diào)了一個(gè)研究巖石力學(xué)的構(gòu)造 地質(zhì)師的重要性。事實(shí)上，如圖10所示，從地質(zhì)觀

12、點(diǎn)來看考慮巖石裂隙的光譜十分有用。 注意在圖10下端波段的備注，描繪未變形巖石帶有滲透性的變形組構(gòu)比描繪復(fù)雜型式的巖 石裂隙要容易得多。ISRM已經(jīng)在圖11中說明了衡量需要的裂隙的特性。從鉆孔核心還是井壁的電視圖像 中衡量得到的裂隙特性是不同。裂隙的間距可以很容易地評(píng)估，但是很多其他方面例如連續(xù) 性不能評(píng)估。在圖12中，F(xiàn)ollin5已經(jīng)說明在有限的尺度中能獲得的裂隙信息?？紤]到巖 石的DIANE中的不連續(xù)性，描繪裂隙的幾何和力學(xué)表現(xiàn)的能力對(duì)于巖土工程設(shè)計(jì)模型的輸 入和完成Leopold Muller最初成立ISRM的雄心，即評(píng)估巖塊強(qiáng)度都很重要。因此，發(fā)展適當(dāng)?shù)亟⒑兔枥L在特定場(chǎng)地巖石裂隙的

13、幾何和力學(xué)特性的能力是一個(gè)主要 與巖石裂隙這個(gè)專題有關(guān)的未解決問題。盡管可靠地獲取裂隙信息的問題可能看起來比獲取可靠的給定巖塊的應(yīng)力信息要簡(jiǎn)單 些。但還是有一段很長(zhǎng)的路要走，因?yàn)閹r石裂隙的多參數(shù)性及其與將裂隙數(shù)據(jù)的數(shù)量減少到 能夠輸入到數(shù)值模型的數(shù)量的關(guān)聯(lián)的不確定性。3.5滲透率描述巖石裂隙之后就下來的一個(gè)專題就是建立巖塊滲透率，它是三個(gè)主要組分的另一個(gè) 張量。注意圖13中的白色箭頭說明了圖中巖塊高度局部的水流性質(zhì)。對(duì)于相對(duì)沒有滲透性的完整巖塊，水流及其伴生的傳導(dǎo)性張量將被裂隙的網(wǎng)絡(luò)（他們的 幾何、連通性和開口）和巖石應(yīng)力狀態(tài)控制。嚴(yán)重破裂的巖塊中的水不是僅僅存在于一條裂 隙中，而是順著裂隙的

14、一個(gè)特定的點(diǎn)存在，指示著裂隙中水流的渠道。另外，這個(gè)水流渠道 可以改變，如果有工程活動(dòng)導(dǎo)致明顯的裂隙位移。在將裂隙幾何組建成不相關(guān)的裂隙網(wǎng)絡(luò)以及建立伴生巖塊的流動(dòng)特性方面已經(jīng)取得相 當(dāng)多的進(jìn)步。然而，問題是如何獲取關(guān)于裂隙特性的有效準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。這是一個(gè)有關(guān)巖塊滲 透性的主要未解決的問題。這個(gè)問題的解決方案也是難以取得的，因?yàn)檫@不僅需要裂隙的幾何學(xué)數(shù)據(jù)，還需要水文 地質(zhì)學(xué)數(shù)據(jù)，特別是裂隙的孔縫。3.6、模擬在巖石力學(xué)發(fā)展的早期，物理模型在支持巖土工程設(shè)計(jì)，特別是基于巖塊上的堤壩設(shè)計(jì) 中扮演著一個(gè)非常重要的角色。而且，現(xiàn)在這種物理模型還在確定機(jī)制和核實(shí)數(shù)值模型上起 著十分有用的作用。然而，重點(diǎn)已經(jīng)

15、漸漸地轉(zhuǎn)移到巖塊分級(jí)方法和電腦數(shù)值模擬上來，特別 是用不相關(guān)元素的方法(Jing and Stephansson6)。在數(shù)值模擬領(lǐng)域主要未解決的問題產(chǎn)生于要開發(fā)出一種能夠囊括所有要求的變量、機(jī)制 和參數(shù)的模型，例如與分離的亞學(xué)科有關(guān)的模型要讓步于滿足要求所有峰值聯(lián)合的模型?？?以預(yù)料這種模型將包括以下幾個(gè)方面在其中：1、地質(zhì)：位置幾何、巖性、斷裂2、熱力：熱源、熱流3、力學(xué)：巖石應(yīng)力、剛性、強(qiáng)度4、化學(xué)：巖石和水化學(xué)5、工程：挖掘的影響目前，這些分離的模型都是建立在分離的亞學(xué)科之中的，例如力學(xué)的和水力的，這些經(jīng)常需 要“縫在一起”，這又不是總能順利地完成的。一個(gè)互補(bǔ)的必要性是發(fā)展的方法技術(shù)審計(jì)

16、這種聯(lián)合數(shù)值模型，以及現(xiàn)有模型，同時(shí)在使 用過程中，以及隨后用于施工擾動(dòng)觀察后的分析。由于巖塊的尺度使得在巖石力學(xué)中數(shù)值模 型輸入、運(yùn)行和輸出的檢驗(yàn)是一個(gè)特殊的問題。我們可以在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)試小樣品，也可以在 特定地點(diǎn)的地下實(shí)驗(yàn)室里開展測(cè)試，但是技術(shù)審計(jì)電腦模型支持的大尺度的巖塊巖土工程設(shè) 計(jì)總的問題是一個(gè)未解決的難以應(yīng)付的問題。檢驗(yàn)問題被很快解決的可能性不大，因?yàn)檫@需要大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)。然而，項(xiàng)目如DUSEL 正在美國(guó)南達(dá)科他的霍姆斯特克礦開展，并將最終得到完全的確認(rèn)檢查?；镜募夹g(shù)審查也 會(huì)現(xiàn)在實(shí)施，但是最終確認(rèn)檢查的審查將花更長(zhǎng)的時(shí)間。4、短期未來在這一部分，巖石力學(xué)和ISRM的“短期未來”將會(huì)

17、有所描述。第一，這個(gè)學(xué)科預(yù)期進(jìn) 步的選擇；第二，ISRM20072011屆委員會(huì)目前正在實(shí)施的現(xiàn)代化項(xiàng)目。4.1、巖石力學(xué)在短期未來的發(fā)展4.1.1改善收集信息的方法信息處理的許多方面都在快速的發(fā)展：從激光捕獲巖石表面幾何性質(zhì)，到巖塊特性的地 震地貌方法，再到巖石特性的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。所有的這些都是當(dāng)前技術(shù)與電腦快速發(fā)展的結(jié)果， 并且有充分的理由相信這個(gè)趨勢(shì)還會(huì)繼續(xù)下去。4.1.2更強(qiáng)調(diào)地點(diǎn)研究的地質(zhì)方法就像之前提到的，獲得更多巖石特性的信息是基本的，特別是巖石裂隙的幾何和力學(xué)性 質(zhì)。獲取無損壞的巖石特性的理想方法是通過快速發(fā)展的地震技術(shù)，特別是X線體層照相 術(shù)以及同時(shí)進(jìn)步的3D可視技術(shù)。4.1.

18、3更多學(xué)科綜合也是上文所提，現(xiàn)在存在一種提高聯(lián)合數(shù)值模擬深度的主動(dòng)性，將最終導(dǎo)致一個(gè)地質(zhì)熱一力學(xué)一化學(xué)一生物的模型。目前，數(shù)值模型趨向于在特定的學(xué)科里獨(dú)立的發(fā)展，例如地 質(zhì)、巖石力學(xué)、石油工程、土壤力學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)等。未來必須要有更多的廣闊的嚴(yán)格基于 熱動(dòng)力原則的模型，帶有一系列的基本狀態(tài)變量，并包含伴生的聯(lián)合機(jī)制。這就允許更連貫 的和可審計(jì)的模擬來支持巖土工程及別的領(lǐng)域的嘗試。4.1.4、更多國(guó)際合作研究早期雜志的出版物，如20世紀(jì)60年代里出版的。很多文章都是署名單個(gè)作者， 因?yàn)樗赡苁怯梢粋€(gè)人做出的顯著的貢獻(xiàn)。但是由一個(gè)團(tuán)隊(duì)來處理一個(gè)給定的問題會(huì)更具激 勵(lì)性、更有效率。其實(shí)，只要研究巖石

19、力學(xué)和采礦科學(xué)的國(guó)際刊物2008年6月發(fā)表的文章， 就會(huì)發(fā)現(xiàn)，所有的17篇文章都是署名兩個(gè)或者更多的作者。這種趨勢(shì)隨著全國(guó)性的和國(guó)際 的合作的持續(xù)改善，毫無疑問還會(huì)延續(xù)下去。4.1.5、用更多的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電腦程序目前，工程師輸入要求的數(shù)值進(jìn)電腦，運(yùn)行程序，然后評(píng)估結(jié)果。這個(gè)過程還有一個(gè)相 當(dāng)大的范圍來提高，只要通過增加“聰明的”電腦程序的應(yīng)用，可以是從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建筑學(xué)的 進(jìn)一步發(fā)展到程序“洞察力”的包體的變化。甚至在不久的將來，也不可會(huì)超出一個(gè)可能性 范圍。這個(gè)可能性的范圍就是依賴于電視圖像來觀察地下挖掘表面（如頂面），并安排電腦 自動(dòng)警告使用人注意潛在的危險(xiǎn)且繼續(xù)在新的唯一變量的基礎(chǔ)上做分析。4

20、.1.6更大、更深、更長(zhǎng)的挖掘隨著材料和地下空間要求的繼續(xù)增加，可以預(yù)見挖掘工程將會(huì)更大、深和長(zhǎng)。目前，最 大的通達(dá)地面的洞穴直徑大61m，就是挪威的基約維克冰球館。一個(gè)洞穴能有多大呢？圓洞 周圍的應(yīng)力集中的解決方案既不包括洞得尺寸，也不包括巖石的彈性。巖塊游離的裂隙，例 如可以在加拿大地盾中發(fā)現(xiàn)的，應(yīng)該可以修建直徑大于61m的洞穴。但是，我們能走多遠(yuǎn) 呢？毫無疑問，61m的直徑很快就會(huì)被一些企業(yè)性質(zhì)的工程團(tuán)隊(duì)打破。4.1.7強(qiáng)調(diào)環(huán)境方面初見在巖石中的地下挖掘，應(yīng)該本來就是環(huán)境友好的。但是任何工程活動(dòng)都會(huì)增加巖相 混合程度。不管工程結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的次序怎樣，在周圍環(huán)境中都會(huì)形成一種更高程度的混亂。

21、 這個(gè)經(jīng)常會(huì)在采礦工程中得到明顯的顯示，但是這些也會(huì)在所有的民用工程項(xiàng)目出現(xiàn)。當(dāng)然， 這個(gè)擾動(dòng)也會(huì)可以在一定程度上減少，但是不能避免。這就產(chǎn)生了這樣一個(gè)問題：“地下的開采行為與可持續(xù)發(fā)展的理念兼容嗎？”。Bruntland1987年給可持續(xù)發(fā)展下的定義是：“滿足當(dāng)代人需求的發(fā)展，又不危及后代滿足他 們需求的能力。”因此，當(dāng)計(jì)劃一個(gè)新的工程項(xiàng)目時(shí)，我們就應(yīng)該問這也的問題:“思考現(xiàn)存 的系統(tǒng)（自然巖塊或者已經(jīng)被開采的巖塊），是否接受安放一個(gè)新的設(shè)備，也即它是否屬于 前文定義的可持續(xù)發(fā)展的范疇里？”巖土工程的可持續(xù)發(fā)展的整個(gè)學(xué)科在上述文段中還沒有被完全地解決，還急切的需要引 起注意。4.1.8機(jī)械挖

22、掘的增加很難想象巖石的支護(hù)如何能夠改善。巖石斷塊用巖石螺栓固結(jié)在一起，這也一個(gè)破裂的 巖塊就會(huì)表現(xiàn)得更像一個(gè)巨大的連續(xù)體。抵抗力量可以通過使用介紹過的支撐達(dá)到。噴漿混 凝土可以用來提供額外的抵抗力量，并與由于環(huán)境變化引起的巖石表面變質(zhì)抗衡。相反地，所有能量準(zhǔn)則都說明機(jī)械挖掘能得到極大的提高。隧道建設(shè)的正確方法的使用 的過程中能量的輸入在圖15中已經(jīng)說明。當(dāng)爆破性的大量能量在短短幾秒的時(shí)間里輸入一 個(gè)很寬的間距里面，如8個(gè)小時(shí)。這在圖16中通過白色的垂直條紋表現(xiàn)出來。然而，當(dāng)隧 洞掘進(jìn)機(jī)在運(yùn)作時(shí)，低水平的能量在持續(xù)的輸入，由下端水平白色條紋表現(xiàn)。對(duì)于上文描述 的兩種特殊情況，我們只有這兩種特別的

23、掘進(jìn)方法。因?yàn)橥淼拦こ汤锾峁┠芰客ǔ]有問題，很有可能發(fā)展出穿透性明顯提高后的新挖掘 方法，就想在圖15中用寬水平白色條紋的。這可能是一些爆破性能量和隧洞掘進(jìn)機(jī)的結(jié)合 或者是一些全新的程序，這就是開發(fā)潛力所在。4.2ISRM目前的現(xiàn)代化ISRM的一個(gè)目的就是為其會(huì)員帶來好處。相應(yīng)地，它必須持續(xù)地發(fā)展，以期在這個(gè)變 化的世界里能提供足夠的利益。ISRM新一屆委員會(huì)任職從2007年到2011年，目前正投身 于現(xiàn)代化過程來保證需要提供的必要利益。現(xiàn)代化過程中的幾個(gè)議題總結(jié)于下： 4.2.1直接提高給會(huì)員的待遇這需要調(diào)查ISRM的會(huì)員來得知他們想要的東西。調(diào)查的結(jié)果會(huì)在這篇文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)看 到。另外，從

24、ISRM的網(wǎng)站上下載刊物也越來越容易。學(xué)會(huì)的數(shù)據(jù)庫也正在建立。大量折扣 也會(huì)提供給ISRM支持的事業(yè)，并且ISRM的曝光也會(huì)得到改善。4.2.2改善ISRM的網(wǎng)站ISRM網(wǎng)站改善的大部分工作已經(jīng)完成，因?yàn)楝F(xiàn)在訪問ISRM的網(wǎng)站就能與會(huì)員交流， 只需要進(jìn)行綜合及數(shù)據(jù)上傳的試驗(yàn)就可以了。主要方面有：與不同的巖石力學(xué)雜志和報(bào)刊有 聯(lián)系；開發(fā)出ISRM刊物或別的雜志的電子圖書館，包括建立為上傳和下載案例和學(xué)習(xí)材料 的數(shù)據(jù)庫；有更多更多關(guān)于成員國(guó)和ISRM的信息，以及主要聯(lián)系方式；在會(huì)員與非會(huì)員接 觸ISRM信息方面做一個(gè)明顯的區(qū)別。4.2.3加強(qiáng)文學(xué)的利用率核心目的就是相關(guān)文學(xué)更接近于ISRM成員。主

25、要通過一下集中方式：開發(fā)和維護(hù)一個(gè) 可以下載材料的電子圖書館（已經(jīng)存在一個(gè)硬拷貝圖書館）；將電子圖書館根據(jù)不同的文獻(xiàn) 劃分區(qū)域，如繆勒文學(xué)、每年一度的羅恰獎(jiǎng)?wù)撐摹?、文獻(xiàn)以及國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)的刊物和學(xué)習(xí)材料 等；ISRM建議的方法已經(jīng)是可以下載的了，并且囊括了 19742006ISRM所有建議的方法 的硬拷貝“藍(lán)皮書”正在得到宣傳。4.2.4確定主要的技術(shù)問題ISRM應(yīng)該確定在巖石力學(xué)和巖土工程里需要定級(jí)或者研究的主要問題。舉個(gè)例子說 明：核廢料儲(chǔ)藏庫工程設(shè)計(jì)的堅(jiān)硬巖石的長(zhǎng)期強(qiáng)度。我們通常該如何確定在工程設(shè)計(jì)用到的 巖石的長(zhǎng)期強(qiáng)度？專家組應(yīng)該集合起來鑒定和研究這種技術(shù)問題，例如通過ISRM委員會(huì)，特別

26、是專題報(bào) 告會(huì)里的研討會(huì)、邀請(qǐng)研討會(huì)領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)ISRM文獻(xiàn)總結(jié)問題和方案。ISRM可以扮演一個(gè)為 相關(guān)專家交流的平臺(tái)的角色。4.2.5關(guān)注ISRM國(guó)際專題報(bào)告和會(huì)議的內(nèi)容ISRM委員會(huì)應(yīng)該在確保國(guó)際專題報(bào)告及會(huì)議上有相關(guān)的和杰出的技術(shù)內(nèi)容上扮演主 要角色。指明相關(guān)程序的手冊(cè)正在編寫中。ISRM委員會(huì)的成員應(yīng)該也是每個(gè)專題討論會(huì)的 組織委員，以此來保證指藍(lán)手冊(cè)里的程序能夠有效，這也包括會(huì)議的基本原則和特定情況， 2011年在北京召開的ISRM50周年紀(jì)念會(huì)的開幕式就是后者的一個(gè)例子。4.2.6增加獎(jiǎng)項(xiàng)的數(shù)目對(duì)于ISRM成員的成就應(yīng)該有更多的激勵(lì)。為了達(dá)到這個(gè)目的，現(xiàn)有的獎(jiǎng)項(xiàng)和獎(jiǎng)金都應(yīng) 該增加。目前

27、，ISRM只有4年一度的繆勒獎(jiǎng)和每年一度的羅恰獎(jiǎng)。除了獎(jiǎng)品之外，可能還 包括獎(jiǎng)金給為本專業(yè)做出杰出貢獻(xiàn)的人、在基礎(chǔ)巖石力學(xué)上獲得大量成就的人、每年發(fā)表的 最佳論文、還有在ISRM會(huì)議上的最佳論文和最佳海報(bào)。4.2.7安排巡回演講ISRM已經(jīng)在中國(guó)成功地組織了兩次學(xué)術(shù)巡回演講，并且還有可能把這種形式擴(kuò)展到別 的國(guó)家。4.2.8與別的學(xué)會(huì)交流與別的研究人員或工程人員交流的好處已經(jīng)在4.1.3的聯(lián)合模型和4.1.4的國(guó)際交流中提 到。這同樣適用于與別的學(xué)會(huì)的國(guó)際交流。例如，ISRM與國(guó)際隧道工程學(xué)會(huì)的交流討論 已經(jīng)證明是富有成效的。此外，網(wǎng)站和事業(yè)的相互提升，以及類似委員會(huì)和興趣團(tuán)隊(duì)的交流 都在發(fā)展

28、中。4.2.9提高會(huì)員之間的交流與ISRM成員交流的最好辦法已經(jīng)研究過了。那個(gè)網(wǎng)站將是與ISRM成員交流最主要的 日常方法，并將會(huì)持續(xù)改進(jìn)。每年一度都會(huì)制作一份電子時(shí)事通訊正有規(guī)律性地發(fā)送給其成 員。關(guān)于ISRM新聞雜志的硬拷貝。5、長(zhǎng)遠(yuǎn)未來正如已經(jīng)描述的那樣，我們可以對(duì)短期做一個(gè)預(yù)測(cè)。但是這之外的更遠(yuǎn)的未來將發(fā)生什 么呢？技術(shù)的發(fā)展毫無疑問將是戲劇性的，是我們現(xiàn)在難以理解的。5.1、未來電腦的能力對(duì)于電腦能力預(yù)期發(fā)展的預(yù)測(cè)展現(xiàn)在圖16中。X軸是年份，Y軸是1000美元可以購(gòu)買 的電腦的每秒計(jì)算能力。現(xiàn)在，花1000美元可以買到一臺(tái)計(jì)算能力在昆蟲頭腦和老鼠頭腦 之間的電腦。然而，到2020年和

29、2040年間，我們就能用1000美元買到一臺(tái)計(jì)算能力相當(dāng) 于人腦的電腦，到2050年，這筆錢就能買到計(jì)算能力相當(dāng)于世界上全人類的電腦了。這些 預(yù)言可能不會(huì)完全準(zhǔn)確，但是這個(gè)趨勢(shì)確實(shí)是存在的。我們?cè)撊绾翁幚砣绱藦?qiáng)大的電腦能力， 并將之用于巖石力學(xué)？5.2、潛在的長(zhǎng)期發(fā)展5.2.1、電腦成為作者大多數(shù)發(fā)表的論文都可以在網(wǎng)上找到。微軟和谷歌現(xiàn)在使大量圖書館的書能夠在電腦上 找到。長(zhǎng)期來看，所有出版物都會(huì)在網(wǎng)絡(luò)上找到。然后，電腦機(jī)器人可能就能自動(dòng)地搜索到 給定任務(wù)的所有相關(guān)文獻(xiàn)。電腦能夠通過每年產(chǎn)生的論文和信息來匯編關(guān)于在巖石力學(xué)漸增 的進(jìn)步的論文。如果電腦變成作者，我們?cè)撊绾味x它們，它們?cè)撊绾味x

30、自己？我們能區(qū) 分這個(gè)作者是人還是電腦嗎？5.2.2、電腦成為巖土工程設(shè)計(jì)者如果電腦正在監(jiān)控建設(shè)過程，并已經(jīng)任命或者它們自己完全能夠編寫聯(lián)合項(xiàng)目。那么電 腦能夠獨(dú)立地設(shè)計(jì)巖土工程項(xiàng)目嗎？如果說總是需要人的輸入，那將會(huì)很誘人。但是真的會(huì) 這樣嗎？這在不久的將來為不是長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來就能確定。5.2.3、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議在長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來，我們將需要選擇參加一個(gè)試題會(huì)議還是網(wǎng)絡(luò)會(huì)議。一部分人還是想?yún)⒓?實(shí)體會(huì)議，但是隨著越來越多的時(shí)間壓力，網(wǎng)絡(luò)會(huì)議會(huì)被很多人接受。電子會(huì)議有很多優(yōu)勢(shì)， 不僅是一個(gè)人可以參加很多會(huì)議，如在每周星期一早上。Powerpoint演示文稿和pdf格式的 文件能立刻獲得。與會(huì)者可以通過電腦與任何

31、別的人交流。參與會(huì)議的費(fèi)用也會(huì)比現(xiàn)在少得 多，旅行和住宿的花費(fèi)也可以取消。正當(dāng)我們將硬拷貝會(huì)議程序轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮映绦驎r(shí)，很多人在抱怨會(huì)議中缺少硬拷貝程序， 但是因?yàn)殡娮映绦虻膬?yōu)勢(shì)存在，進(jìn)步是必然的。類似地，在長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，可以看到網(wǎng)絡(luò)會(huì)議的 出現(xiàn)與分化是不可避免的。5.2.4、外地球的巖石力學(xué)這50年的大部分時(shí)間里，ISRM都是在研究地球的巖石力學(xué)，但是我們所發(fā)展出來的 基礎(chǔ)知識(shí)都能運(yùn)用到行星上嗎？目前，一個(gè)理論家還要求瀏覽巖石力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，并確定 它們是否適用于“地球之外的世界”。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，行星和小行星地表以下的建設(shè)所用設(shè)施也 需要這些知識(shí)。_5.3、ISRM的長(zhǎng)遠(yuǎn)未來考慮到電腦能力和交流系統(tǒng)的持續(xù)進(jìn)步，ISRM的長(zhǎng)遠(yuǎn)未來很難預(yù)測(cè)。一方面，在一個(gè)信息增長(zhǎng)到超載的世界里，可以預(yù)測(cè)到這個(gè)社會(huì)將急切需