在岩土工程研究领域，有6大关键基础问题亟待解决，俺将之归纳总结如下，希望同行们关注并探索之。

1、非线性问题

岩土体存在非线性的根源之一是介质的非均匀性；根源之二是其内部的相互作用，包括发生在同一介质和不同介质中各种子系统的相互作用；根源之三是外部条件如地下水作用、地震作用、气候影响和人类活动等对岩土体的复杂影响。在岩土体失稳演化过程中，何时会出现自组织过程？什么因素会成为控制变量？都是值得深入研究的问题。

2、研究尺度

问题的实质是如何揭示不同尺度条件下，同一岩土体演化行为之间的相互关系。该问题主要包括：

① 岩土工程试验，尤其是室内试验能否真实地反映岩土体系统的物理及力学性质。大量的事实说明，对同一研究对象采用不同的物理模拟尺度所得结果也不一样。因此，在推求工程对象的力学条件和边界条件时，所遵循的基准标准的研究，是一个值得深入研究的关键问题。

② 在相同控制条件下，同一个岩土参数在不同尺度岩土体对象上的表现是否存在转换关系。例如：两个形状、岩性、孔隙率、含水率完全相同但尺度不相同的岩体，它们的力学参数和演化行为是否相同。如果不同，又存在怎样的关系，传统的方法在这个问题中的适用性如何。

3、空间结构变异问题

岩土体物理力学参数的空间变异性通常表现为分区性、非分区性和空间随机性。分区性是指区域性或地带性，区域与区域或地带与地带之间的变化是不连续的。非分区性是指随空间位置呈连续变化的特征。空间随机性是指空间分布具有随机性。不同表现形式的空间变异性，应该使用不同的处理方法。

4、确定性与随机性问题

在过去相当长的时期内，人们总是将确定性与随机性看作是对立的，统计力学的出现为解决其矛盾提供了新的途径。如通过物理实验得出的气体状态方程是一个确定性定律，统计力学则在考察气体分子的独立随机运动的基础上，借助于概率论中的大数定律等也导出了这一气体状态方程。这一事实说明了一个现象所表现出的确定性一面和随机性一面不是对立的，而是互补的。

研究表明，确定性与随机性的互补至少可以体现在下列几个方面：

① 从微观上考虑表现出随机性，但从宏观上考量却表现出确定性；

② 确定性现象也包含内在随机性，即具有“蝴蝶效应”的混沌性；

③ 大量随机性之总和可表现出确定性，即大数定律。

随机微分方程理论、随机系统理论和贝叶斯理论的出现为人们处理确定性与随机性的互补关系，或者说统一处理一个事物在发展过程中所表现的确定性一面和随机性一面提供了有力的工具。

5、时间序列长期演变规律问题

虽然人们上世纪90年代开始提出了大量的预报模型和理论，并且认识到岩土体的演化过程受内在结构控制和外部环境影响。由于这两个因素既受自然演化过程影响，又受人类活动影响，因此时间序列演变规律研究必须从探索其自然演化规律和人类活动影响两方面入手。

但到目前为止，仍未掌握时间序列的自然演化的驱动因子或其演化规律，就连人类自身引起的问题，也是因为其相当无序而无法确切地掌握。长期以来，大量的人员试图用趋势性、周期性、随机性、模糊性、灰色性、混沌性，或者它们之间的某种组合来描述时间序列的规律，但都不能奏效。

6、“异参同效”和预测模型问题

对于相同的模型结构和相同的模型输入，会有多个最优参数组合使模型输出具有相同的拟合精度。出现“异参同效”的原因至少有：目标函数是多极值的；模型中包含的参数之间存在相互补偿作用；模型参数具有随机性。

现行的岩土工程数值分析模型，由于对物理过程的描写与定量计算过于粗略和概化，实际上只具有模拟功能，属于“模拟模型”。这种模型容易做到模拟或复演过去已经发生过的现象，利用计算机的数据处理和运算优势，只要不断地调整模型的结构和参数，这是不难做到的。在科学上和应用中，最具有价值、能预测未来的“预测模型”和“分析模型”的构建是十分困难的，这只有在人们对岩土体演化过程的物理规律有了足够的认识上才有可能实现。避免“异参同效”及构建“预测模型”或“分析模型”都必先加强对研究对象模型结构的物理机理研究，其次才是对模型参数率定技术的研究。

参考

秦四清等著，非线性岩土力学基础，北京：地质出版社，2008。