“智者乐水,仁者乐山”出自《论语·雍也篇》,其译义通常为孔子说:“智慧的人喜爱水,仁义的人喜爱山。

山是凝固之波浪,水是流动之群山。起伏的群山,遥相呼应,有涌动之势,就像那凝固的波浪。涌动的波浪,此消彼长,有韵律之美,就像那流动的群山。

山水常相伴。没有水,萧杀凄凉,缺少了灵性、动感。没有山,烟波浩渺,给人以苍茫、寂寥之感。我们旅游,经常爱去风光秀丽的山水之间。正所谓,游山玩水。

利用聪明和才智,我国的岩石力学与工程科技工作者与岩石和水打交道,为国民经济发展和国防建设服务,例如,修建了或正在修建南水北调工程和引汉入渭工程。处理得不好,岩石要发生破坏和失稳,伴随着水的涌出或渗透。水是一种流体,气体也是。气体也是他们打交道的对象。在矿山开采中,岩石的破坏不可避免,煤层中的瓦斯有时会发喷涌而出,能引发猛烈的灾害。

他们与岩石与流体打交道的手段主要包括四种:

第一,理论研究,是以某些定律和原理为基础,例如,达西渗流定律,建立因变量与自变量的理论关系,从中容易发现主控因素和各种因素的影响。此种研究适于揭示现象发生机理,但通常仅在简单的条件下才能获得解答。

第二,实验研究,是在实验室利用实验设备对流体作用下岩石试样进行各种加载或卸载实验,了解其力学响应。实验条件可能与实际情况有些差别。做大量实验通常也不可能。为了获取必要的基础数据和理解现象发生机理,实验工作必不可少。

第三,数值模拟研究,是在计算机上利用程序或软件对以实际为依据建立的数值模型进行计算,所得结果可用于多种用途。例如,在工程建设之前开展研究,可为工程的顺利建设提供保障;在灾害发生后还原灾害的发生过程,可增进对灾害发生机理的认识,并为以后灾害预防提供借鉴。模型和参数的准确是结果正确的前提。模拟结果的正确性也需要一定程度上的检验。目前,科技人员多采用国外的商业软件开展相关研究。国内软件尚较为缺乏,亟待大力发展。

第四,现场监测研究,是利用各种设备在工程现场进行测量,例如,测量水压力。

一些古代的士大夫在仕途失意时寄情山水,放浪形骸,是在逃避现实,寻求个人安逸、快活。岩石力学与工程科技工作者寄情山水,是在攻坚克难,造福人类,是真正的智者和仁者。足迹在书桌前,是在埋头推演公式;足迹在计算机前,是在编程计算;足迹在实验室里,是在操纵试验机;足迹在现场,是在实地测量。正是因为有了这些,才对一个个现象的背后机理有了深入的了解,一项项工程建设才得以顺利开展。

文/王学滨(辽宁工程技术大学 计算力学研究所)

来源: 科普岩石力学与工程