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岩石力学的未来在中国(一)

2014-09-30

热烈庆祝潘家铮两院院士80华诞及钱七虎院士70华诞

岩石力学的未来在中国

--现状和展望

傅冰骏1     张镜剑2    李仲奎3

1.中国岩石力学与工程学会  100029  北京

2.华北水利水电学院     450011  郑州

3.清华大学     100084   北京

摘要:本文为庆贺潘家铮两院院士80寿辰及钱七虎院士70寿辰而作,主要论述了中国岩石力学与工程以往取得的成就,并对今后的工作进行了展望。在此基础上,提出了一些意见和建议。

关健词:岩石力学与岩石工程; 中国;成就;  展望

The Future of Rock Mechanics Lies with China

--An overview and outlook

FU Bingjun1

(1.Chinese Society for Rock Mechanics and Engineering,Beijing  100029)

ZHANG Jingjian2

 (2.North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power,Zhengzhou, 450011)

LI Zhongkui3

(3.Tsinghua University, Beijing China,100084)

Synopsis: This paper is dedicated to Prof. PAN Jiazheng----Fellow, both of the Chinese Academy of Sciences and Chinese Academy of Engineering and also to Prof. QIAN Qihu, Fellow of the Chinese Academy of Engineering for congratulating their 80th and 70th birthday. It describes some achievements over the past years and the an outlook to the future in the field of rock mechanics and rock engineering in China. After that, comments and suggestions related to some topics common concerned are put forward .

Key words: rock mechanics and rock engineering; China; achievement; outlook

引  言

    岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石的力学以及与力学有关现象的一门新兴科学。它不仅与国民经济基础建设、资源开发、环境保护、减灾防灾有密切联系,具有重要的实用价值,而且也是力学和地学相结合的一个基础学科[1]。

    岩石力学的发生与发展与其它学科一样,是与人类的生产活动紧密相关的。早在远古时代,我们的祖先就在洞穴中繁衍生息,并利用岩石做工具和武器,出现过“石器时代”。公元前4000多年,新石器时代的巨石文化在欧洲曾风行一时。目前,屹立在英格兰南部举世闻名的巨石阵(Stonehenge)就是其中的一个遗迹。公元前2700年左右,古代埃及的劳动人民修建了金字塔。公元前6世纪,巴比伦人在山区修建了“空中花园”。公元前613-591年我国人民在安徽?河上修建了历史上第一座拦河坝。公元前256-251年,在四川岷江修建了都江堰水利工程。公元前254年左右(秦昭王时代)开发出钻探技术。公元前218年在广西开凿了沟通长江和珠江水系的灵渠,筑砌石分水堰。公元前221-206年在北部山区修建了万里长城。在20世纪初,我国杰出的工程师詹天佑先生主持建成了北京-张家口铁路上一座长约1公里的八达岭隧道。在修建这些工程的过程中,不可避免地要运用一些岩石力学方面的基本知识。但是,作为一门学科,岩石力学研究是从20世纪50年代前后才开始的。当时世界各国正处于第二次世界大战以后的经济恢复时期,大规模的基本建设有力地促进了岩石力学的研究与实践。岩石力学逐渐作为一门独立的学科出现在世界上,并日益受到重视。1962年国际岩石力学学会(ISRM, International Society for Rock Mechanics)的成立,标志着岩石力学的发展进入一个新纪元。

    目前国际上已建和在建的大坝,最大高度超过300m,地下洞室的最大开挖跨度超过50m,矿山开采深度超过4000m,边坡垂直高度达1000 m, 石油开采深度超过9000m,深部核废料处理需要考虑的时间效应至少为1万年,研究地壳形变涉及的深度达50-60km,温度在10000C以上,时间效应为几百万年。今后,随着能源、交通、环保、国防等事业的发展,更为复杂、巨大的岩石工程将日益增多。但是,国际上有许多工程由于对岩石力学缺乏足够的研究,而造成工程事故。其中最著名的是法国马尔帕塞(Malpasset)拱坝垮坝及意大利瓦依昂(Vajont)工程的大滑坡。

    马尔帕塞薄拱坝,坝高60 m,坝基为片麻岩,1959年左坝肩沿一个倾斜的软弱面滑动,造成溃坝惨剧,400余人丧生。瓦依昂双曲拱坝,坝高261.6 m,坝基为断裂十分发育的灰岩。1963年大坝上游左岸山体发生大滑坡,约有2.5-3.0亿立米的岩体突然下塌,水库中有5000万立米的水被挤出,击起250 m高的巨大水浪,高约100 m的洪波溢过坝顶,死亡3000余人。

近年来,虽然岩石力学得到突飞猛进的发展,但与岩体失稳有关的大坝崩溃,边坡滑动,矿山瓦斯爆炸,围岩地下水灾害等惨剧仍时有发生。诸如此类的工程实例,都充分说明能否安全经济地进行工程建设,在很大程度上取决于人们是否能够运用近代岩石力学的原理和方法去解决工程上的问题。当前世界上在建和拟建的一些巨型工程及与地学有关的重大项目都把岩石力学作为主要研究对象。

    如前所述,生产活动是推动岩石力学发展的动力。进入21世纪以来,在全球范围内,经济发展及基础建设的格局发生了相当大的变化。中国的和平崛起已成为不争的事实,连一向以严谨著称的美国《时代》周刊也在2007年1月22日的刊头以“中国世纪”为题加以报导。近年来,随着国民经济的持续、稳定发展,我国的大规模基础建设越来越为世人所瞩目。目前,我国已建或在建的三峡水利枢纽、南水北调、西气东输、西电东送、青藏铁路、越江跨海隧道、深部采矿等工程无不令国际同行惊羡不已。岩石力学与工程在我国已经成为名符其实的朝阳产业。而在欧美一些发达国家由于经济发展缓慢,基础建设规模萎缩,岩石力学与工程已丧失昔日辉煌,沦为夕阳产业。两者之间形成鲜明的对比。

    基于上述事实,国际岩石力学学会前任主席、美国科学院院士C. Fairhurst教授在2004年12月21日给本文第一作者的来信中明确地提出了“岩石力学的未来在中国”这一论点[2]。目前,上述论点已成为国际岩石力学界的共识。

    但是,我们也应该清醒地认识到,现阶段我国只能算是一个岩石力学大国,算不上岩石力学强国。在科技创新方面,与国际先进水平相比还有不少差距。要实现从岩石力学大国到岩石力学强国的转变,还需要做出长期、艰苦的努力。因此,在这个重要的转折时期,对我国岩石力学发展的现状和未来提出一些粗浅的看法,也许是有益的。

一、中国岩石力学与岩石工程的主要成就

1.简单的发展历程[1]-[9]

       在解放前的旧中国,连年战乱,民不聊生,岩石力学研究基本上是空白。中华人民共和国成立以后,随着水利、水电、采矿、交通、建筑、冶金,国防等建设工程的发展,提出了大量急待解决的岩石力学问题,从而使这门学科逐步发展壮大起来。上世纪50年代初,一些单位就建立了岩石力学实验室,初步开展了若干研究工作。而系统地、全面地对岩石力学进行研究,是从1958年开始的。当时,为适应长江三峡水利枢纽建设的需要,在国家科委领导下成立了三峡岩基研究组,以长江流域规划办公室及中国科学院为主体,在陈宗基教授指导下,集中了全国水利、水电、建工、矿冶、高等院校等18个单位100余名科技人员,下设大坝地基、地下结构、岩质边坡、动力特性、灌浆加固等5个专业组,在室内外开展了大量试验研究工作,例如:岩体流变试验,隧洞压水试验,地应力测试,振动爆破试验等。根据科研工作的需要,还研制成功一批仪器设备,例如:岩石三轴仪(垂直总荷载5000kN,侧向压力150Mpa,试件直径225px,高度500px),大型电磁振动台,岩石扭转流变仪,液压钢枕等。三峡岩基组的工作,不仅对我国水工建设岩石力学的发展起重要作用,也为中国岩石力学的发展奠定了基础。

      文化大革命期间,同全国的情况一样,我国的岩石力学事业遭到极大的破坏。尽管如此,我国的科技人员仍然发挥自强不息的爱国主义精神,在若干重点工程,例如在葛洲坝、刘家峡水利水电工程,金川镍矿工程、成都?昆明铁路工程及国防工程建设中,做出了突出的贡献。其中,针对葛洲坝水利枢纽进行的岩石力学研究最有代表性。

      葛洲坝工程是我国于上世纪70年代在长江干流上自行设计、自行施工的第1座巨型水利枢纽,有“万里长江第一坝”之称。主要的工程地质问题是坝基中广泛分布有原生或构造软弱夹层,总计约80余层。在陈宗基先生指导下,来自水利电力部、中国科学院等单位的科技人员对此进行了系统深入的研究。为全面探索夹层的矿物、物理、力学、化学性质,除进行一系列宏观、微观分析外,着重进行了室内和野外抗剪、蠕变、松驰、振动爆破及抗力体试验。在抗剪蠕变试验中,考虑到浸水、振动、长期渗透、反复荷载等因素对强度参数的影响。野外抗剪蠕变试验采用的试件尺寸为1250px×1500px,持续时间长达3个月。抗力体试验尺寸分别为11.65m×1.70m×2.30m及9.54m×1.70m×2.30m(长×宽×高),规模之大,在国内外均属罕见。根据大量试验研究结果,运用流变力学原理,解决了软弱夹层及非连续、层状岩体结构的力学问题,并提出了有关的数学、力学模型及计算方法,为大坝设计和施工提供了重要依据。

       在极为复杂的岩基上兴建如此巨大的工程,当时在国内外均无先例可循。通过兴建葛洲坝,不但有力地促进 了我国坝工技术的全面发展,而且在岩石力学发展史上,也堪称一个重要的里程碑。

       此外,针对金川镍矿的复杂岩体结构,高地应力,大变形,露天矿稳定及监测等重大问题,谷德振先生在这期间也组织了一批科研骨干在现场共同攻关,取得了丰硕的成果,堪称综合研究和多学科合作的典范。

       我国实行改革开放政策以来,岩石力学得到突飞猛进的发展。1978年12月26日,中国科学院、外交部联合向国务院呈送了“关于拟申请参加国际岩石力学学会和出席该学会第四届大会的请示”报告[(78)科发外字第2041号]。同年12月31日获得国务院方毅等5位副总理的批准。紧接着,我国即正式成立了国际岩石力学学会中国组织(National Group China, ISRM),并以团体会员名义加入国际岩石力学学会。1979年9月以陈宗基先生为团长、谷德振先生为副团长的中国10人代表团参加了在瑞士Montreux召开的第4届国际岩石力学大会。

       陈宗基先生分别在国际岩石力学学会理事会及学术大会上做了介绍中国岩石力学学科发展的报告,在国际上产生了广泛的影响。此外,在陈宗基、潘家铮先生倡导下,1982年成立了中国岩石力学与工程学会筹备委员会。经过三年多的不懈努力,1985年成立了全国性一级学会:中国岩石力学与工程学会(对外为国际岩石力学学会中国国家组织)。此外,在水利、水电、煤炭、铁道、建筑、冶金等部门也根据行业特点,建立了各自的岩石力学专业委员会。这支队伍为解决国家重大项目,例如:三峡、葛洲坝、小浪底、二滩、小湾、引大入秦、引黄入晋、锦屏、溪洛渡、南水北调等水利水电工程,大冶、攀枝花、金川等矿山工程,成昆、南昆、京九、青藏等铁路工程,抚顺、大同、两淮、兖州等煤矿工程,大庆、胜利、克拉玛依等石油工程,秦山、大亚湾、岭澳等核电工程,北京、上海、广州、深圳等地铁工程,以及成千上万个中、小型工程建设中所遇到的岩石力学难题,开展了大量的工作,取得了丰富的成果。

2.主要成就[3]-[11]

(1) 队伍不断扩大、科研成果持续创新

       我国于1979年成立国际岩石力学学会中国国家组织时,只有10名会员。目前国家组织人数为410名,增加了40倍多,居世界首位。中国岩石力学与工程学会于1985年成立时,只有2000名会员。目前,已发展到15000余名会员,约为国际岩石力学学会会员总数的3倍,广泛分布在全国各省、市、自治区。专业范围涉及岩石力学与岩石工程多个分支学科。目前,有16个专业委员会或分会,专业范围包括:(1)地面岩石工程、(2)地下与地下空间岩石工程、(3)岩石动力学、(4)岩体物理数学模拟、(5)岩石锚固与注浆技术、(6)岩石破碎工程、(7)岩石力学测试、(8)软岩工程、(9)深层岩石力学、(10)高温高压岩石力学(11)环境岩土工程、(12)隧道掘进机及工程应用、(13) 古遗址保护与加固工程、(14) 废物地下处置、 (15) 工程实例、(16) 防护工程。

       我国在岩石力学方面已形成世界上最广大的人才市场。在人才培养方面,我国从事有关岩石力学方面教学和科研的高等院校超过50所,约占全球有关岩石力学方面学院校总数的1/10,居世界首位。不少年轻学者已经在国际舞台上崭露头角。“文化大革命”期间造成的“断层”现象,正以更快的速度消失。

       在学科发展方面,继岩石力学界先驱陈宗基先生在岩石流变学[12]-[15]。,谷德振先生在岩体结构、岩体工程地质力学[16]-[22],潘家铮先生在地下结构、地基边坡稳定分析及反馈设计[18]-[21] 等方面做出一系列杰出贡献之后,近年来我国学者(包括华裔科学家)在岩土流变学,关键块体理论,不连续变形分析(DDA),数值流形元方法(NMM),岩石分形分维,智能岩石力学,软岩力学,岩石破坏过程分析(RFPA),系统工程地质学,岩石力学数值计算方法,岩质边坡稳定分析-----原理,方法和程序,岩体水力学,岩土塑性力学,岩体损伤力学,岩体强度理论,卸荷岩石力学,岩石记忆与开挖理论,非线性岩石力学研究,统计岩体力学,强动载作用下的岩石动力学,岩石工程位移反分析方法等方面的研究都提出诸多创新的成果。有关孙钧、王思敬、钱七虎院士及其他专家的代表性著作见文献[22]-[60]。

      (2) 一系列岩石力学重大课题被列入国家科技攻关项目

       自第6个国民经济发展五年计划实施以来,我国充分发挥社会主义制度的优越性,对岩石力学中的一些前沿课题,在全国范围内组织力量进行科技攻关。

--“6.5”期间,涉及到岩石力学方面的国家科技攻关项目为:

1)地下工程快速施工

①水电站大型地下洞室围岩稳定和支护的研究

②地下洞室快速施工机械和施工技术的研究

③应用隧道掘进机加速地下工程施工的研究

2)复杂地基的勘测与处理技术研究

①复杂地基的工程地质研究与勘测技术

②复杂地基的基础处理设计与施工技术研究

--“7.5”期间,涉及到的课题为:

1)勘测新技术研究

2)岩体力学测试及高坝地基原位监测技术研究

3)高坝地基岩体稳定性评价及可利用岩体质量标准研究

4)高坝地基处理技术研究

5)煤与瓦斯突出地质灾害防治研究

6)煤矿突水地质灾害防治研究

--“7.5”期间专门就三峡工程单独列项进行攻关,涉及的课题有:

1)坝区及外围地壳稳定性研究

2)坝区高边坡和建基岩体工程问题研究

3)水库诱发地震研究

4)库岸稳定性研究

5)环境地质评价与预测

6)三峡工程高陡边坡开挖、加固技术研究。

--“8.5”国家重点科技攻关涉及的课题有:

1)高边坡稳定及处理技术研究     

① 岩质高边坡稳定分析方法及软件系统

大型滑坡调查总结及相应的数据库

岩质高边坡失稳破坏机理及分析方法研究

岩体结构特征及力学特征研究

岩质高边坡稳定评价和分析设计的计算机软件综合系统

② 岩质高边坡开挖及加固措施研究

      岩质高边坡开挖控制爆破及动力反应

      预应力锚固技术

      边坡施工合理顺序及综合加固处理的优化设计

③ 岩质高边坡勘测及监测技术方法研究

     摄影(像)图像分析技术在边坡岩体结构研究中的应用

     直接横波测井技术及其应用研究

     层析成像技术在边坡岩体勘测中的应用

     钻孔彩色电视孔壁成象系统及其应用研究

     钻孔多点渗压测量及压模系统

     近库坝段的安全监测技术研究

     边坡监测数据处理系统预报软件及应用研究

2)高拱坝坝体、库水和坝基相互作用动、静力分析研究

① 坝体渗流特性及拱座稳定分析研究

② 安全监控标准及反馈分析理论

3)勘测关键技术及综合应用研究

① 原位保真取芯技术研究

② “3000”系列测井仪的改造和原位密度的测试研究

③ 岩体裂隙结构面的计算机处理系统

④ 高分辨率地震勘探技术方法研究

⑤ 岩溶勘测新技术

⑥ 地应力测试新方法

--国家自然科学基金委员会于1989~1992年将《岩土与水工建筑物相互作用》列为重大项目,该项目包括7个专题,与岩石力学有关的有3个。

1)裂隙岩体力学特性与洞群施工力学研究

2)加固后裂隙岩体力学特性及建基面准则研究

3)裂隙岩体中水的运动与水工建筑物相互作用研究

--“9.5”国家科技攻关涉及的课题为:

1)快速勘探技术的综合应用

① 遥感技术及其应用研究:

遥感与地理信息系统技术集成及应用研究

深挖高边坡快速地质编录成图技术开发与应用研究

地下洞室围岩地质编录成图技术开发与应用研究

② 综合物探技术研究及其应用:

地震波CT技术及应用研究

钻孔彩色电视孔壁成像系统及应用研究

声波测井技术应用研究

高密度电法勘探研究

③ 钻探新技术的开发及其应用:

复杂地层安全快速钻进技术研究

钻孔岩芯定向技术研究

自振法抽水试验技术应用研究

④ 工程地质综合分析技术的开发及其应用:

工程地质综合分析系列软件研究

岩体物理力学特性及强度参数取值研究

软弱夹层力学特性参数研究

2)300m级高拱坝坝基稳定研究:

① 高拱坝抗滑稳定安全系数及岩体力学参数研究

② 拱坝与地基整体失稳机理、分析方法及对策研究

③ 考虑暴雨入渗等因素拱坝坝基滑动可靠度分析方法研究

3)超大型地下洞室群合理布置及围岩稳定研究:

① 水库蓄水后地下洞室结构和围岩稳定与支护方式分析

② 地下洞室群合理施工顺序研究

③ 地下洞室抗震稳定性研究

4)坝址及近岸滑坡体稳定性研究:

① 溪洛渡近坝滑坡体的稳定性分析和治理检测方案

② 小湾坝前堆积体稳定与加固方案研究

上述一系列研究成果均通过了国家鉴定和验收。通过科技攻关,有力地提高了我国岩石力学总体水平。

    --2002年,“灾害环境下重大工程安全性的基础研究”作为国家重点立项。这是我国首次将岩土力学与灾害环境列入国家“973”计划。该项目研究时间为5年,谢和平院士、冯夏庭教授担任首席科学家。该课题针对构造复杂、灾害频发地区的重大工程建设,包括高坝大库,高陡边坡,深埋长大隧道、大型地下洞室群的安全性进行基础研究,涉及当前力学、地学、工程及信息科学的前沿。内容包括5个关键问题,即:

1)复杂工程地质体结构及其力学特性的多尺度建模理论和方法;

2)多场耦合对复杂地质体的影响规律及其引起灾变的特性;

3)灾害环境作用下工程地质体变形破坏过程及突发性灾害的成灾机理;

4)地质系统工程在灾变过程中的响应模式与自适应机理和规律;

5)灾害的时空预测理论与工程的安全防护原理。

该项研究对推动相关学科发展和科技进步具有十分重要的意义[61] 

--2004年3月,“深部岩体力学基础研究与应用”被国家自然科学基金委员会批准列为重点资助的重大项目。钱七虎院士、何满潮教授任首席科学家。启动以来,在涉及到深部岩体的基本概念,高地应力场及地质构造精细探测,岩体力学特性,采动覆岩移动规律及巷道稳定性控制,深部工程灾害控制,实验室设备研制等方面均取得突破性进展[62]-[64]。

--2005年,国家自然科学基金委员会、二滩水电开发有限责任公司共同出资,建立了雅砻江水电开发联合研究基金重点项目。该项目实施年限为4年,涉及到岩石力学和岩土工程的主要研究内容有:

1)深埋长大引水隧洞和洞室群的安全与长期稳定研究;

2)高压力大流量岩溶裂隙水状态下深埋长引水遂洞和洞室群安全及其预报;

3)岩石高边坡安全及其预报;

4)300m级高拱坝与地基系统的破坏演变过程,高拱坝失效模式、安全度评估和风险分析方法

我学会所属单位承担了其中大多数项目。

--2006年,“城市地下空间建设技术研究与工程示范”课题被列入“十一?五”国家科技支撑计划重点项目。该项目实施年限为5年,主要研究内容为:

1)城市地下空间建设政策与标准体系研究;

2)城市地下空间规划设计研究;

3)城市地下空间建造技术研究;

4)城市地下空间环境质量保障技术研究

5)城市地下空间防灾减灾技术研究;

6)城市地下空间建设示范工程。

(3)广泛、深入的学术交流有力地促进了学科发展和科技进步

    1979年前,有关岩石力学领域的学术交流,在我国基本上是空白。1979年,中国代表团10人小组参加了在瑞士Montreux举行的第4届国际岩石力学大会,打开了通向国际岩石力学界的大门。此后,尤其是中国岩石力学与工程学会成立以后,学术交流日益活跃。

------在国际活动方面,截止到2007年年底,由中国岩石力学与工程学会及相关机构发起组织的国际学术会议有20余次,其中影响较大的是:

1)“复杂岩石中的建筑物国际学术讨论会”(1986, 北京)

2)“三峡工程岩石力学与工程国际科学技术讨论会”(1993, 宜昌)

3)第一届“岩石力学与工程新进展国际学术讨论会”(1994, 沈阳)

4)“国际锚固与注浆技术研讨会”(1994, 广州)

5)“岩石力学与环境岩土工程国际学术讨论会”(1997, 重庆)

6)“锚固与注浆技术面向新世纪国际学术讨论会(1999, 广州)

7)2001国际岩石力学学会年会暨第2届亚洲岩石力学大会(ISRM 2001-2nd ARMS,北京)-----21世纪岩石力学前沿课题及可持续发展(2001,北京)

8)第2届岩石力学与岩石工程新进展国际学术讨论会(2002 ,沈阳)

9)中国龙游石窟保护国际学术研讨会(2004,龙游)

10)第4届地下物流国际研讨会(2005, 上海)

11)中俄工程技术研讨会(2005,北京)

12)南水北调西线工程深埋、长大隧道关键技术及掘进机应用国际研讨会(TBMSN-2005,北京)

13)2005上海国际隧道工程研讨会(2005,上海)

14)首届跨海隧道工程建设高级国际专家研讨会(2005,上海)

15)地下空间国际学术大会(2003及2006,北京)

16)中国高速铁路隧道国际技术交流会(2006,北京)

17)海底隧道修建技术国际研讨会(2007,厦门)

在上述会议中,以ISRM  2001-2nd ARMS及TBMSN-2005,两个会议最为实出。2001年的会议开完以后,国际岩石力学学会副主席Chung-Inn Lee教授及国际岩石力学学会秘书长J. D. Rodrigues博士分别致函会议主席王思敬院士及秘书长傅冰骏教授对会议的胜利召开及成功的学术交流表示祝贺,对我方的热情接待表示感谢[65]-[66]。TBMSN-2005会议结束后,国际隧道协会主席H. Parker教授,副主席H.Wagner 博士等均主动向我方索取有关资料。T. Hashimoto博士还亲率日本地域地盘环境研究所(GRI)专家一行四人于2006年4月20日访问中国岩石力学与工程学会,重点就南水北调西线工程与我方专家、学者进行了研讨。会议特邀专家 G.Arrigoni博士先后于2005年12月,2006年4月两次赴郑州黄委勘测、规划、设计有限公司就TBM制造、施工通风等问题进行了座谈,提出了咨询意见。前国际岩石力学学会主席W. Wittke教授参加会议后,不久即在《WBI信息通报》(2005 NO.12)中刊登了有关情况[67]。

--在国内组织召开了300余次学术会议,其中全国性大会9次。还与台湾同行共同举办了 5次海峡两岸隧道与地下工程学术技术研讨会。

全国学会还成功地举办了多期岩石力学与岩石工程技术培训班、进修班及青少年科技夏令营,多次组团参加国际学术大会,以及邀请包括各届国际岩石力学学会主席在内的国际知名专家来华进行学术交流,仅2006年,来华进行交流的外国专家,包括国际岩石力学学会当选主席J.A.Hudson教授在内,就达21人次.

--书籍、期刊在国内外学术交流方面有不可替代的重要作用。

我国在国内(或国外)出版的外文专著或论文集已不下20种,其中影响较大的是:

1) Proceedings of the International Symposium on Engineering in Complex Rock Formations, Chief Editor: Tan Tjong-Kie. Science Press ,Beijing, China 1986.

2) Rock Mechanics in China, Edited by Chinese Society for Rock Mechanics and Engineering, Beijing, China 1986.

3) Chinese Journal of Rock Mechancis and Engineering, English version Vol. 14 Supp. Edited by Chinese Society for Rock Mechanics and Engineering, 1995.

4) Advances in Rock Mechanics, Chief Editor: Yunmei Lin, World Scientific Publishing Co. Ltd. Singapore/New Tessey, London, Hong Kong, 1998.

5) International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Special Issue: Rock Mechanics in China, Chief Editor: J. A. Hudson, Co-editors: Wang Sijing, Yang Zhifa Vol. 37, No. 3 ,April 2000.

6) Frontiers of Rock Mechanics and Sustainable Development in the 21st Century, Editors: Wang Sijing, Fu Bingjun, Li Zhongkui, A.A. Balkema Publishers, 2001

7) Proceedings of the International Symposium on Protection of Longyou Grottoes in China, Editors Yang Linde, Yang Zhifa, Lu Min,Culture Relics Publishing  House, China, 2006

8) Proceedings of International Symopsium on Key Problems and TBM Application in The West Line of the Mega South to North Water Diversion Project in China, Chief Editors: Qian Qihu,Zhang Guoliang;Deputy Chief Editors: Li Zhongkui, Fu Bingjun, Zhang Jingjian, Jing Laihong, Yellow River Engineering Co. Ltd Press,2006.

       其中,第(5)本文献,是原国际岩石力学学会副主席、《国际岩石力学与矿业科学学报》主编J.A.Hudsom教授于2000年与王思敬院士、杨志法研究员合作主编,组织出版的一期介绍中国岩石力学发展与成就的专刊;第(6)本文献是由王思敬、傅冰骏,李仲奎主编关于ISRM2001-2nd ARMS的论文集;第(8)本文献是由钱七虎、张国良主编,李仲奎、傅冰骏、张镜剑、景来红副主编关于TBMSN-2005的论文集。

        在中文期刊方面,中国岩石力学与工程学会独家主办《岩石力学与工程学报》及《岩石力学与工程动态》,与重庆大学共同主办《地下空间与工程学报》。

     《岩石力学与工程学报》同时为核心期刊,中国科协优秀期刊和EI摘要收录期刊,获2004年中国杰出学术期刊奖。《地下空间与工程学报》也是“中国科技论文统计源核心期刊”,今后拟不断提高质量,再上新台阶。

        此外,中国岩石力学与工程学会还以季刊形式出版《岩石力学与工程动态》(News Journal CSRME),《动态》主要反映国内外岩石力学界的最新信息。到2007年9月为止,已出版79期。

    此外,涉及到岩石力学与岩石工程的全国性刊物还有:《岩土工程学报》、《岩土力学》、《探矿工程----岩土钻掘工程》、《岩土工程界》、《土木工程学报》、《水利学报》、《水力发电工程学报》等。

       在书籍方面,近3年来,正式出版的已超过200册,广泛涉及基础建设各个行业。中国岩石力学与工程学会历届全国性学术大会都出版了论文集[68]-[76]。各专业委员、分会出版的论文集更多。

--特别值得提出的是由中国岩石力学与工程学会组织编写的专著《中国岩石力学与工程世纪成就》于2004年由河海大学出版社正式出版,该专著由潘家铮院士任名誉主编,王思敬院士任主编,杨志法、傅冰骏研究员任副主编,分4篇52章加以论述,约177万字。承担撰写任务的近百位作者,都是知名专家教授,其中有11位院士。该书的特点是理论联系实际,比较系统地反映了我国20世纪50年代以来岩石力学与工程的主要成就。

      我国科技人员还在不断总结理论研究和工程实践的基础上,先后编制了一系列岩石力学与岩石工程方面的规程、规范,有的属于国家标准,有的属于行业标准,主要有:《工程岩体分级标准》,《工程岩体试验方法标准》,《岩土工程勘察规范》,《岩土工程基本术语标准》,《工业与民用建筑工程地质勘察规范》,《水利水电工程地质勘察规范》,《水利水电工程岩石试验规范》,《地基动力特性测试规范》,《公路隧道勘测规范》,《高层建筑岩土工程勘察规范》,《锚杆喷射混凝土支护技术规范》,《土层锚杆设计与施工规范》,《地下工程防水技术规范》,《中华人民共和国工程建设标准强制性条文----水利工程部分?水利水电》,《建筑地基处理技术规范》等。

(4) 面向国民经济主战场,科技咨询活动取得重要成就

       遍布全国各个地区的学术团体遵照科学技术要为国民经济建设服务的方针,充分发挥跨学科、跨行业、人才荟萃、知识密集的优势,针对国内各个大型工程建设中存在的主要问题,积极开展了科技咨询活动。以全国学会为例,参与咨询的主要工程项目为:三峡、小浪底、二滩、引黄入晋、溪洛渡、锦屏二级等水利水电工程,金川、抚顺、大同、兖州等矿冶工程,北京、深圳等地铁工程。仅对举世瞩目的三峡工程就有11次之多。其中规模较大的两次是:

    1) 1996年春,在学会名誉理事长、中国工程院副院长、两院院士潘家铮教授的亲自指导下,组成了以学会理事长孙钧院士为核心的专家组,对三峡工程双线五级永久船闸高边坡关键技术问题进行咨询,工作历时近3个月,经过认真调查、分析、研究,提出了高水平的咨询报告。

       2) 1999年4月7?10日在学会名誉理事长潘家铮两院院士的倡导和支持下,学会组织了以理事长王思敬院士为核心的专家组,对正在进行施工的三峡永久船闸重点分三个专题进行了咨询:

    ① 高边坡稳定性问题

    ② 中隔墩岩体裂缝问题

    ③ 工程技术措施

       在短短4天内,专家组成员在王院士的领导下,会同中国三峡工程开发总公司张超然总工程师等,不怕疲劳、连续作战,顺利地完成了咨询任务,受到三峡总公司的好评。

上述各项活动,均取得显著的经济效益、社会效益和环境效益。

(5) 我国的成就已引起国际岩石力学界的高度重视

       经过半个世纪的不懈努力,我国已经累积了在复杂地质条件下修建各种岩石工程的丰富经验。虽然从总体上看,与国际先进水平相比,我国尚有一定的差距,但我们正迅速走向世界。

      进入21世纪以后,我国取得的成就更为显著,主要表现在:

      1)在国际组织领导层中占有了更多的席位

       在上一个世纪,我国只有陈宗基先生和孙钧先生先后在国际岩石力学学会第五届(1983-1987)和第8届(1995-1999)担任过副主席,周维垣教授担任过岩石灌浆专业委员会委员。

        目前,继中国岩石力学与工程学会理事长钱七虎院士担任第10届国际岩石力学学会副主席(2003-2007)之后,我国青年专家冯夏庭教授又荣任该学会副主席(2007-2011),在国际学会五个专业委员会(Commissions)中,有两个专业委员会的主席由我国科学家担任,即陈祖煜院士担任工程实例专业委员会主席,蔡美峰教授担任教育委员会主席。在国际学会两个专业组织(Interest Groups)中,有1个专业组织的主席由我国科学家担任,即王驹博士担任废物地下处置专业组织主席。另外,傅冰骏、李最雄、黄克忠、何满潮、陈勉、刘汉龙、吕爱钟、王金安等专家、教授都积极参与了其它各个专业委员会或专业组织的活动。

       2)第12届国际岩石力学大会在北京召开申办成功

       国际岩石力学学会每4年举行一次大会(Congress ISRM)。迄今为止,已召开过11次大会。其中,在欧洲召开过6次(葡萄牙  里斯本,1966;前南斯拉夫  贝尔格莱德,1972;瑞士  蒙特诺,1979;德国  阿亨,1991;法国  巴黎,1999,  葡萄牙 里斯本 2007),在北美洲召开过2次(美国  丹佛,1974;加拿大 蒙特利尔 1987),大洋洲1次(澳大利亚  墨尔本,1983),亚洲一次(日本  东京1995),非洲一次(南非Sandton)。 

       与体育界申办国际奥运会的情况相似,在国际岩石力学界,申办国际岩石力学大会也是一件大事。任何一个申请国必须在大会召开前7年向国际学会主席团提交书面报告。至于那一个国家在竞争中取胜,要在大会召开前6年的全体理事会上通过秘密投票才见分晓。

       我国从1979年成立国际岩石力学学会国家组织之日起,就期盼有朝一日在我国举办一次国际大会。经过26年的不懈努力,终于在2005年国际岩石力学学会年会上,与新加坡共同合作以压倒多数的优势战胜强劲对手韩国,取得了2011年在北京承办第12届国际岩石力学大会的权利,实现了多年来的梦想。

       3)我国青年科学家获奖,取得零的突破

       国际岩石力学学会为纪念已故第二届主席Manual Rocha(1913-1981)的杰出成就,自1982年起,实行罗哈奖(Rocha Medal)。每年一次,奖励对象为全球最优秀的博士生。到2006年为止,共有25位博士生获奖,其中:南非4位,法国、澳大利亚各3位,英国、加拿大、德国各2位,日本、菲律宾、印度、瑞士、葡萄牙、希腊、奥地利、美国各式各1位。

       可喜的是,2007年7月在葡萄牙里斯本召开的第11届国际岩石力学大会上,我国梁正召博士在强手如林的国际竞争中,异军突起,夺得桂冠,实现了零的突破。他的论文题目是:“三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验研究”。

       此外,还值得提出的是:在第11届国际大会上,我国青年学者王志旺的论文被评为大会8篇优秀论文之一,同样实现了零的突破。

       4)派出阵营强大的代表团出国参加国际会议。

       以往,主要由于经费上的限制,有机会出国参加会议是一件很不容易的事。

       只要对过去的历史略加回顾,就会发现我国代表不只一次缺席国际岩石力学学会年会。那时,在一年一度召开的国际学会全体理事会出席名册中,我们会遗憾地发现在中国国家组织之后注明:《Apology》(抱歉,请假了)或《Proxy》(委托亚洲副主席为代表)。看了以后,不是滋味。更有甚者,我国专家不止一次只交论文,而在论文发表以后,又不参加会议,在国际上造成不良影响。

    值得高兴的是,上述局面已成过去。自2003年以来,连续5年在钱七虎院士率领下,我国派出了阵营强大的代表团出国参加大会或年会。为了工作方便,每一次都专门租用1-2辆豪华大巴接送代表团成员,声势甚为壮观,以致有的外国同行半开玩笑地说,这也是国际会议的一个亮点(highlight)。因为其它国家既派不出这么多人参会,也谈不到有专车接送代表。例如参加2006年国际岩石力学学会年会的中国代表团人数为104名,占全体与会代表总数的1/4以上。而欧美几个岩石力学大国则相形见拙,最多的美国代表团总数为11名,最少的为英国,只有1名,其它德国为7名,加拿大为5名,法国为4名。抚今追昔,令人感慨万千!

      还应特别提出的是,近年来中国代表团的工作作风也有很大的转变。过去由于语言障碍等条件的限制,相当一部分代表习惯于在自己的队伍中“札堆”,不善于主动“出击”,广交朋友,融入国际社会。而现在大部分代表,除了在会议上交流,还充分利用会前会后,会间茶歇,邂逅相遇,宴会、招待会等一切可利用的机会进行科技外交,进一步扩大了我国的国际影响,提高了我国的国际地位。在国际交往中,除了我们主动以外,有多次是对方采取主动态度。如国际岩石力学学会主席J.A.Hudson教授,前任国际岩石力学学会主席N. v.d.Merwe教授,S.Sakurai教授,国际岩石力学学会副主席C. Erichsen博士等都不只一次主动约请钱七虎院士及学会有关领导就国际合作等双方感兴趣的问题进行友好、坦率的交谈。

        5)我国国际会员总数跃居全球首位,引起国际岩石力学界普遍赞赏

       近年来,国际岩石力学学会在发展会员方面碰到许多困难,如个人会员在1996年为5440名,2003年下降到4755名,减少了685名。为扭转这种局局面,国际学会在2001年成立了特别工作组(Task Force),专门从事扩大会员工作,但成效甚微。2005年,加纳、墨西哥、越南、赞比亚4个国家组织因连续3年未交会费被除名,又使国际学会丧失了92名个人会员。在这关键时刻,我们急国际学会所急,将个人会员总数从2000年的107名发展到目前的410名,翻了近4番。这一举动引起国际岩石力学界的普遍赞赏。对此,国际岩石力学学会主席N.v.d.Nerwe教授在致函全体主席团成员中说:“这是美好的挑战,谁还想要求他们做的更好?”(Nice Challenge: who wants to do even more?)。

       6) 出国讲学或进行技术合作

       以往,除陈宗基先生外,中国专家出国讲学或与国际同行进行技术合作是很少见的。自上世纪90年代以来,情况同样发生了很大的变化。在这方面,孙钧院士,王思敬院士,钱七虎院士,冯夏庭、唐春安、何满潮教授等都卓有成效地进行了许多活动,近年来的几个实例如下:

      ① 应国际隧道协会(ITA)前任主席 S. Pelizza教授等邀请,2002年5月由钱七虎院士率领的中国专家组,包括施仲衡院士、傅冰骏、沈凤生教授共4人赴意大利Modena参加了国际隧道及地下工程博览及学术交流会,并分别在会上围绕中国地下工程建设为专题做了特邀报告。傅冰骏教授还被大会聘任为国际科学技术委员会委员。在此次活动中,中国专家组的全部费用皆由对方负担。

      ② 应前任国际岩石力学学会主席 S.Sakurai教授(日本)特邀,2004年12月3日钱七虎院士在日本神户国际会议中心高级岩石力学与岩石工程研讨会上以“中国岩石工程的成就和规划”为主题发表了演说。会议共邀请了包括国际岩石力学学会主席N. v.d.Merwe教授在内的6位国际知名专家做特邀报告,钱七虎院士的报告排在首位。

       ③ 应韩国岩石力学学会主席 So-Keul Chung博士及韩国首尔大学 C.I.Lee教授的联合邀请,唐春安教授及夫人于2006年3月28日-4月2日对韩国进行了为期5天的学术访问。访问期间,唐春安教授在韩国岩石力学学会2006年学术年会上发表了“RFPA: A Tool for Analysis of Unstable Failure and Associated Scismicity in Brittle Rocks”的学术报告,并分别在韩国首尔大学和釜山大学发表了题为”Understanding Rock Failure Mechanisms through RFPA Modelling”的学术报告。

       ④ 应前任国际岩石力学学会主席、日本岩石力学学会(岩盘工学研究会)理事长S.Sakurai教授特邀,蒋树屏教授于2006年2月14日在日本神户国际会议中心岩石力学高级研讨会上以“基于环境保护的公路隧道建设技术”为题做了历时65分钟的报告。在该次活动中,蒋教授的全部费用由对方承担。