摘要：本文运用现代自然观和现代科学哲学新观点，对工程地质勘察的自然观、方法论和勘察目标等勘察理论问题进行了探讨。
关键词：系统工程地质勘察，自然观
DISCUSSION ON THE BASIC IDEA OF SYSTEM ENGINEERING GEOLOGICAL INVESTIGATION
Zhou Quancheng, Hou Yingbin, Ke Xiong
Abstract： The new view of modern natural science and modern philosophy of science has been used in this paper, probes into the theory of natural view, methodology and reconnaissance target of engineering geological investigation.
Keywords: system engineering geological investigation, Natural view
1 前言
面对市场竞争，改企后的工程勘察单位面临困境，如何通过优化程地质勘察，节省实物工作量，缩短工作周期，在提交质量合格（不一定是高质量）的勘察成果的同时，实现勘察企业自身利益最大化，已成为改企后的工程勘察单位迫切要求，甚至是生存需要,理应成为工程地质勘察学急需研究解决的问题。为此，本文运用现代自然观（系统观）和现代科学哲学（方法论）新观点，对工程地质勘察的自然观（系统观）、方法论和勘察目标等问题进行探讨。工程地质勘察人员树立系统观，从勘察的开始阶段就把工程地质勘察工作的对象（与工程有关的地质体）作为系统加以考察，开展系统工程地质勘察，是优化工程地质勘察的正确方向；系统工程地质勘察的目标是建立工程地质模型；接受以假说演绎法为主的现代科学方法，“先建假设模型，后做勘察验证”可作为系统工程地质勘察的基本思路。
2工程地质勘察的自然观
现代自然哲学的研究成果表明[2]，系统性已成为自然客体的第二个基本属性。自然界的每一个客体都是一个系统，都有自己的组成元素，这些元素之间都发生相互联系和相互作用，从而出现组成元素所不具有的整体性质和整体功能。自然系统是多层次结构系统。
地质工作的对象是自然地质体。工程地质勘察工作的对象是与工程有关的地质体，也是多层次的复合系统，对应于不同勘察阶段及不同工程地质问题有不同（子系统或层次）的工程地质系统。系统科学在工程地质学方面的应用研究已取得了可喜成果。早在十年前，崔政权就创立了“系统工程地质”（SEG）理论[1]。按SEG理论，工程地质学家从接受工程任务的开始，就把所有的工作围绕着建立地质数学模型和实现优化设计这一总目标上加以全盘考虑，工程地质勘察实际上是一个系统工程。近几年来，李广城[8]提出了工程地质系统（EGS）的基本概念，认为工程建设中的所有工程地质问题都作为一个完整的、复杂程度不等的系统；工程地质决策的第一步，就是进行工程地质系统分析研究。遗憾的是，上述以优化勘察为主要目标的系统工程地质研究成果至今未能在广大勘察单位得到普及运用。究其原因,一方面,上述成果更偏重于研究如何更好地进行勘察成果的分析与决策，属于工程地质学中的工程地质分析学范畴，尚未延伸至解决勘察实践中如何利用适当工作量建立工程地质系统模型这种属于工程地质勘察学范畴的问题；另一方面,基层勘察人员对系统科学普遍缺乏足够认识，未能从勘察的开始阶段就把工程地质勘察工作的对象（与工程有关的地质体）作为系统加以考察，难于利用适当工作量为系统工程地质分析与决策提供尽可能完整可靠的工程地质模型；同时，由于中国实行了几十年的计划经济，对以减少勘探工作量为主要目标之一的系统工程地质勘察，勘察单位缺乏内在动力，极大地限制了这些成果的在运用中进一步完善与发展。
工程地质勘察行业普及系统观，工程地质勘察人员树立系统观，从勘察的开始阶段就把工程地质勘察对象（与工程有关的地质体）作为系统加以考察，强调勘察对象整体性质和整体功能，从宏观（区域）→中观（场区）→微观（建筑物），开展系统工程地质勘察，可以更好地为系统工程地质分析评价与决策提供完整可靠的工程地质模型，是优化工程地质勘察的正确方向。
3工程地质勘察的方法论
现代科学哲学的研究成果表明[2]，科学研究从问题开始。为了解决问题，研究者通常先要提出假说，然后从假说中作出某种演绎推理，得到“观察的预言”；再通过观察与实验对这个推理进行检验，看它是否正确，进而对假说进行综合评价，决定是否接受这个假说。这种方法论程序叫做假说演绎法[7]。而且，“科学发展的童年时期常常是以归纳法为主的，而科学发展的成熟期主导方法便从归纳法让位给假说演绎法了” [2]。科学假说已成为科学探索的基本环节，是科学研究中自觉的能动性的表现，是科学发展的基本形式。
当然,假说不是毫无根据的、随意的猜想与虚构。所谓科学假说[2],是人们根据一定的背景知识或经验，经过一系列的思维步骤，对某一科学问题所作出的可检验和待检验的猜想性预想和尝试性的解答。它可以是复杂的模型，也可以是简单的一条曲线。猜想性、背景知识的根据性、可检验性和试探性是科学假说的几个主要特征，其中需强调的是假说的背景知识的根据性和试探性。
（1）假说以科学的背景知识为根据。愈好的科学假说，愈是依据尽可能多的实验材料和经验事实，以及尽可能牢固的科学知识的基础上创造出来的，并能解释尽可能多的已有现象。
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（2）假说的试探性。由于假说并不是已经完全解决了问题，而是尝试性地解决问题，所以它必然具有试探性。因此，它是可修正、可改变的，是可能的解决方案之一。
工程地质勘察实质是一项科学探索活动。小到一条地质界线，大到建筑物工程地质模型甚至于区域地质模型，勘察成果本身就充满了“假说”。还原工程地质勘察的科学探索实质，接受以假说演绎法为主的现代科学方法，以“先建模型，后做验证”代替“先做勘察，后建模型”，不仅具有指导工程勘察单位优化工程勘察方案的现实意义，而且还有促进工程地质勘察学理论由“童年”走向成熟的历史意义。
这种勘察方法论在国外已有运用。如奥地利GC公司提出深埋长隧洞工程地质勘察思路[3]：以建立岩土工程模型为目标，随着勘察阶段的深入，逐步完成由初始地质模型—中间模型—最终模型的勘察过程，而且“地质反馈”贯穿建模始终。这一思路在由瑞士Watt公司、Amberg公司等联合勘察设计的圣哥达深埋长隧洞工程地质勘察中同样得以成功运用。圣哥达铁路隧洞穿越阿尔卑斯山，最大深埋达2000m，长达57km。由于拥有圣哥达公路隧洞的工程地质勘察经验，圣哥达铁路隧洞大部分洞段主要靠工程类比提出工程地质模型，勘察工作量主要集中于存在新问题的洞段（长约5km）。此外，相似的思路在美国陆军工程师团《工程地质与岩土工程手册》（1984）及澳大利亚《场地勘察标准》（1981）中亦可见一斑。
4系统工程地质勘察的基本思路
以建立工程地质结构模型为基本目标、建立工程地质模型为最终目标的系统工程地质勘察，接受以假说演绎法为主的现代科学方法，可以采用“先建假设模型，后做勘察验证”的基本思路。而通过类比，建立模型，促进联想，推测事物的性质、关系与规律，是提出科学假说（建立假设模型）的一个很重要的途径[7]。以“地质结构”为主要因素的各种岩（土）体分类或分级、边坡工程地质分类、河谷（水文）地质结构分类、堤基结构分类等规范化知识，为开展系统工程地质勘察提供了丰富的工程地质结构模型的雏形，是工程类比的重要依据。从可行性研究阶段开始，一般工程地质勘察均可通过类比，建立模型，开展系统工程地质勘察，努力实现以适当勘察工作量建立“灰度”适度的工程地质模型的最优目标。
策划阶段，地质工程师可以通过对已有地质资料的分析，结合现场查勘，针对工程规划设计初步要求，运用已有工程经验，得到对勘察对象的总体轮廓认识——“假设的地质模型”，据此提出一些可能存在的、需重点勘察的主要工程地质问题，然后在勘察大纲中安排有针对性的方法与手段进行勘察验证。金德濂等[9]在总结我国中小型水利水电工程地质勘察的主要经验时指出，具有丰富经验的地质技术人员，通过现有资料分析和现场查勘，完全可以尽早理出拟建工程区可能存在哪些主要工程地质问题，做到心中无数，使勘察工作能够抓住关键有的放矢。
外业实施阶段，是对“假设的地质模型”进行验证，进而提出工程地质结构模型的过程。首先，通过地表地质调查，包括遥感判释、地质测绘，采集到大量的地质信息，如地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质等反映基本地质条件的信息，初步验证“假设的地质模型”。在此基础上，结合工程规划设计要求，提出的“工程地质结构初步模型”，一般是初步的工程地质分区（段）模型，可以表达出勘察对象的总体结构；据此分析提出的主要工程地质问题，可以成为勘探和试验布置的重要指引。
需要强调的是，地质体系统的复杂性及待验证性，要求这一验证过程经常是一个动态修正过程，即对地下关键信息中发现的新信息甚至是“反”信息，应及时作出反馈分析，及时修正需验证的“模型”，必要时调整勘察部署，验证修正后的模型，才能确保工程地质结构模型的真实性。因此,系统工程地质勘察要求开展动态勘察或信息化勘察，“动态修正”应贯穿建模始终。
成果编制阶段，是对“工程地质结构模型”进行补充完善，进而提出“工程地质模型”的过程。基于“工程地质结构模型”的成果编制，重点在于对岩（土）体物理力学试验成果的对比分析或通过工程类比，给“工程地质结构模型”中各主要岩（土）体（含结构面）赋予物理力学参数，由此获得“工程地质模型”并据此对主要工程地质问题进行定量分析与评价，实现工程地质勘察最终目标。
5结论
1）工程地质勘察工作的对象是复杂的工程地质系统。强调勘察对象整体性质和整体功能，从宏观（区域）→中观（场区）→微观（建筑物），开展系统工程地质勘察，是优化工程地质勘察的正确方向。
2）采用“先建假设模型，后做勘察验证”的基本思路开展系统工程地质勘察，不仅具有指导工程勘察单位优化工程勘察方案的现实意义，而且还有促进工程地质勘察学的理论由“童年”走向成熟的历史意义。
参考文献
[1] 崔政权，系统工程地质导论，水利水电出版社，北京，1992年，4-6
[2] 张华夏，现代自然哲学与科学哲学，中山大学出版社，广州，1996， 3，84，107，311-312，341-362
[3] 水利部深埋长隧洞工程地质勘察方法考察团，奥地利瑞士考察报告，2004，50-57
周全成，男，高级工程，主要从事岩土工程勘测设计工作）
论文作者:周全成,侯迎彬,韩国强
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/24
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