博聞廣議：處理疑難雜癥，必須要構建合理知識架構

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本文選自《商品混凝土》雜志2023年第11期

處理疑難雜癥，必須要構建合理知識架構

聞寶聯(lián)

所謂疑難雜癥，顧名思義，醫(yī)學上就是指病因不明、不清晰，診斷治療困難的疾病。在中、西醫(yī)診斷學、病理學、治療學理論中，因為人體機能復雜，素質不一，遺傳有異。同樣的病原體，在不同患者身上所表現(xiàn)出的癥狀，轉變不同，使醫(yī)者難以辯證診治，這也使其在疑難雜癥面前往往束手無策。工程上一樣有很多疑難雜癥讓大家一頭霧水，不能探本窮源，也無法避免和根治。

而從另一個角度來說，任何現(xiàn)象的產(chǎn)生，背后都有其根源所在，或是一種，或是幾種疊加，所以稱為疑難雜癥，只是我們沒能準確找到相關因素的內在聯(lián)系而已。這可能需要了解多種學科，才能捋順相對清晰的脈絡，還其本源。

所謂跨學科概念的幾大要素：跨學科要以現(xiàn)實問題的研究和解決為依托；跨學科要以學科為依托，但要超出單學科研究的視野，關注復雜問題或課題的全面認識與解決；跨學科要有明確的、整合的研究方法與思維模式；跨學科還旨在推動新認知、新產(chǎn)品的出現(xiàn)，鼓勵在跨學科基礎上完成創(chuàng)新與創(chuàng)造。

任何一門學科都不是單獨存在的，而是與其他許多科目之間存在著或多或少的交叉聯(lián)系。有些學科的知識之間有重復和重疊的內容，將不同科目的共性知識放在一起學習了解，相當于減少了需要學習的知識量，并且能從不同科目的角度更加全面地掌握。

剝去知識的外衣，核心的東西是什么？ 是思考問題的方式和方法。學習知識的過程，就是培養(yǎng)思考問題的方式和方法的過程，無論是通過書本，還是他人，還是自己實踐，都是在培養(yǎng)思維，特別是邏輯思維。清華大學廉慧珍老師寫過一篇文章——《思維方法與觀念的轉變比技術更重要》，說的也是類似的意思！

下面以一個案例解讀下邏輯思維和多學科交叉的應用。

山東某沿海城市的地下管廊開裂嚴重。建設方極為擔心將來管廊運營的安全問題，因為管廊里布滿了信號線路，一旦滲漏，引發(fā)短路，會造成重大質量事故。

大家關心的是裂縫是怎么產(chǎn)生的，有什么影響，需要怎么處理，能不能保障后續(xù)的安全運營？

我去了現(xiàn)場，了解了以下情況：管廊地處地下8m位置，頂管施工（圖1），管節(jié)是預制的，3m一節(jié)。

最初施工方向我提出問題，要我解答。我預設了答案：可能在預制場養(yǎng)護不足，已經(jīng)開裂了，可能在地上大家都沒在意，到了地下才引起了注意。而到了現(xiàn)場，我就推翻了原來的想法，因為裂縫很有規(guī)律，都是在一個位置開裂，就如圖2。這張圖并非管廊本身，但裂縫分布恰好一致，而且比較明顯，用來說明一下問題。

那么，自然不是材料本身的問題，懷疑施工中頂管頂偏了，造成這個位置應力集中，所以都在這個方向裂（圖3）。隨著進一步觀察，我又推翻了這個想法。

裂縫貫穿了管節(jié)之間的砂漿封層，砂漿是在頂完以后才封住的，如果因頂管應力集中造成，砂漿是不該裂的。這樣唯一的解釋就是該裂縫為施工完畢后的受力裂縫。那么力從哪里來呢？

我問了個問題：施工期間或施工后有沒有降過水？地下工程施工一般要降水，否則無法施工。

當?shù)叵滤宦癫販\、基礎埋深大于地下水位深度時，基槽開挖與基礎施工必須進行排水。中小型工程如果地下水位水量不大，可以采用挖排水溝與集水井排水。重大工程地下水深度大、涌水量多時，應采用井點降水法降低水位，在不透水層以上。

圖4為地質斷層分布示意圖。

不透水層，亦稱“隔水層”，是透水性極低的巖層。一般將滲透系數(shù)小于0.001m/d的巖層視為不透水層，如黏土、致密花崗巖，泥巖等。隔水是相對的，在相當大的水力坡度下，不透水層也能透過和釋放一定的水量。

在管廊周邊降水過程中，水位不斷下降，會形成一個地下水位變化的地下漏斗，漏斗的水位線一定會與管廊外緣相切（圖5）。

在回答裂縫產(chǎn)生之前，先了解下地理歷史知識！本工程所在地是渤海灣、萊州灣西岸城市，我們再看一下歷史上不同年代的渤海海岸線（圖6）。也就是說，從圖6上可以看出，本區(qū)域地下土質以退海而成的沖積淤泥為主。在渤海、東海、黃海等沿海地區(qū)的城市，長江中下游、珠江下游、淮河平原、松遼平原，洞庭湖、洪澤湖、太湖和鄱陽湖四周，以及昆明滇池地區(qū)，都埋藏有厚度達數(shù)米至數(shù)十米的淤泥及淤泥質土。

渤海灣沿岸幾乎全為第三紀沉積物，形成典型的粉砂淤泥質海岸。又因幾經(jīng)海水進退作用，使海灣西岸遺存有沿岸泥炭層，海底沉積物均來自河流挾帶的大量泥沙，經(jīng)水動力的分選作用，呈不規(guī)則的帶狀和斑塊狀分布。沿岸的砂粒度較粗，多粉砂和黏土粉砂，東北部沿岸多砂質粉砂；海灣中部的砂粒度較細，多黏土軟泥和粉砂質軟泥。

由淤泥及淤泥質土組成高壓縮性軟弱地基。淤泥及淤泥質土是在靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積，并伴有微生物作用的一種結構性土。

淤泥質土天然密度高，一般大于1.7t/m；含水量高，飽和度達86%～97%；顏色呈灰、灰綠、灰藍、青灰、灰褐色，因結構不均，顏色各地分布有差異；顆粒組成以粉粒為主，含量為61%～68%，粘粒含量17%～ 24%，砂粒含量為13%～20%。

淤泥濕密度在1.4t/m左右，干密度在0.7～0.8t/m左右。淤泥是一種天然含水量大于流性界限，孔隙比大于1.5的軟土?？紫侗仁峭馏w中的孔隙體積與其固體顆粒體積之比，一般以e表示，是說明土體結構特征的指標。淤泥是海灣、湖沼或河灣中水流緩慢的環(huán)境中有微生物參與作用的條件下所形成的一種近代沉積物。

根據(jù)流體物理，地下水壓的方向垂直于接觸面的切線方向，指向圓心，這個力不會構成結構開裂。其作用的結果是管廊徑向每個切面都處于均勻受壓狀態(tài)。

隨著不斷降水，管廊右側水逐漸流失，原來的淤泥在水浮力作用下，壓在管廊外緣的壓力相對較小。根據(jù)阿基米德定律，淤泥所受的浮力為其排開水的體積，按孔隙比1.5，也就是原來40%體積的水浮力沒有了，相當于增加了40%體積的水壓力，造成偏壓。從而造成只有管廊右上側開裂，而別的地方?jīng)]問題。這首先解釋了裂縫的原因。然后，隨著施工完畢，地下水位恢復到設計之初狀態(tài)，管廊又恢復到全斷面均勻受壓，可繼續(xù)使用，只是要封閉裂縫以保障耐久性，檢測結果也表明，都是淺表裂縫，最深的剛到保護層。

供稿人：聞寶聯(lián)

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

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