1.前言
　　　巖土工程師如果不能從他人的錯(cuò)誤中汲取教訓(xùn)，則將從自己的錯(cuò)誤中得到教訓(xùn)。這將促使他們?nèi)プx這本書。
1．1 從事故中學(xué)習(xí)
　　許多人喜歡說：比起一般的自然科學(xué)來，巖土工程更像是一門藝術(shù)。這種說法是不對(duì)的，有可能會(huì)誤導(dǎo)一些正在學(xué)習(xí)這門學(xué)科的人。巖土工程是一門科學(xué)，而不是一門藝術(shù)。說它是一門科學(xué)，這是因?yàn)閹r土工程的所有現(xiàn)象都能得到合理的解釋；說它不是一門藝術(shù)，是因?yàn)樵趲r土工程中，建筑物的建成是不依賴于個(gè)人的情緒和抽象的想象的。也許你可以不用“藝術(shù)”這個(gè)詞，而用諸如”建筑藝術(shù)”這樣的說法來表達(dá)。但這里，“藝術(shù)”指的是從實(shí)踐中總結(jié)出來的方法和技巧。巖土工程作為一門應(yīng)用科學(xué)，當(dāng)然包括了源于實(shí)踐的方法和技巧(包括現(xiàn)場管理，甚至論文寫作的“藝術(shù)”)。但是，巖土工程從本身來說是一門科學(xué)，一門應(yīng)用科學(xué)，而非一門藝術(shù)。
　　作為一門科學(xué)，巖土工程要求可靠的手段。而常常被巖土工程師應(yīng)用的”公眾意識(shí)”(common sense)卻不是一種可靠的手段，因?yàn)樗�是一種公眾意見的隨機(jī)的集合。它們當(dāng)中許多不良習(xí)慣僅僅是被常例所驗(yàn)證的。而這種包裹在“公眾意識(shí)”標(biāo)志下的意見的來源卻是不得而知的，也 是說沒有辦法證明它的好壞。所以，“公眾意識(shí)”不能作為科學(xué)項(xiàng)目中合理判據(jù)的基礎(chǔ)。
　　在科學(xué)領(lǐng)域中，一切現(xiàn)象都可以根據(jù) 基本原理得到合理地解釋的事實(shí)，并不意味著所有知識(shí)都必須依靠邏輯演繹才得到。事實(shí)上，當(dāng)前絕大部分科學(xué)知識(shí)來自實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且常常具有偶然性，這對(duì)所有的領(lǐng)域都如此。許多現(xiàn)象的合理解釋因此才得以發(fā)展。這對(duì)于巖土工程也是如此。鑒于它是一個(gè)在材料、機(jī)理及邊界條件均十分復(fù)雜的領(lǐng)域，單靠邏輯演繹是很難對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測的。這同樣適合于土工合成材科，因?yàn)槌�了與巖土工程特有的聯(lián)系外，土工合成材料使用相對(duì)較晚，因此，隨著應(yīng)用的多樣性，以及使用者實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，對(duì)它的了解也在不斷加深。
　　通過以上的討論，我們可以清楚地看到，向經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)是不能錯(cuò)過的。然而，經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)別人的經(jīng)驗(yàn)之間是有巨大區(qū)別的。學(xué)習(xí)別人的經(jīng)驗(yàn)的 途徑是分析現(xiàn)有的資料，并將分析的結(jié)果溶進(jìn)一個(gè)知識(shí)體系之中。這對(duì)于從事故中學(xué)習(xí)東西來說尤其如此，從而形成經(jīng)驗(yàn)的 終水平(dltimate level)。在本文中，大量的工程實(shí)錄用來顯示如何從對(duì)事故的分析中來學(xué)到知識(shí)。
　　基于以上的討論， 重要的是知道事故(失效)的定義。
1．2 事故的定義
　　對(duì)于土工構(gòu)筑物，什么是事故?用“公眾意識(shí)”來解釋常常是一個(gè)模糊的答案，每次使用這個(gè)措詞都很難找到一個(gè)合理的解答。確實(shí)，給事故下一個(gè)合理的定義是很不容易的�，F(xiàn)看如下說明。
　　土工構(gòu)筑物的事故可能影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)(例如公路路基)、某一系統(tǒng)(例如掩埋式垃圾處理場的覆蓋系統(tǒng))或某一部件(例如土工合成材料)。對(duì)于事故的定義，有以下幾種說法可供考慮。
　　 個(gè)常被提及的定義：
　　事故 是一個(gè)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或部件不能執(zhí)行它在設(shè)計(jì)中所規(guī)定的功能。
　　當(dāng)然，一個(gè)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或部件必須能執(zhí)行它本身在設(shè)計(jì)中規(guī)定的功能，但只有這些要求是不完全的，這個(gè)定義可能太不嚴(yán)格，或者說過分依賴于“功能”這個(gè)詞的意義。舉個(gè)例子，根據(jù)以上的定義，一個(gè)存在很大變形但仍能擋土的擋土結(jié)構(gòu)，我們 不能因?yàn)槠淙跃哂袚跬凉δ芏�不考慮失效的后果。再如，一個(gè)預(yù)期功能為一個(gè)隔水層的土工膜墊層，由于有很小破損而產(chǎn)生微小滲漏將被認(rèn)為是事故。在這里，重要的是注意構(gòu)筑物的功能和構(gòu)筑物中土工合成材料的功能的不同之處。例如，在一個(gè)蓄水池中，土工膜墊層是起隔水層的作用，而蓄水池是起蓄水的作用，這種區(qū)別可以由一個(gè)小蓄水池中土工膜墊層被氣體整體地托起的事例來說明(一個(gè)真實(shí)事例)。在這個(gè)案例中，蓄水池執(zhí)行其蓄水功能 是失敗的，而土工膜襯墊仍執(zhí)行其隔水層的功能。結(jié)構(gòu)的功能不僅應(yīng)該明確定義，而且還應(yīng)被量化。例如，在土工膜墊層的蓄水池的案例中，蓄水的體積必須考慮在內(nèi)。但是，這還不夠，因?yàn)樵谝粋�(gè)大蓄水池的情況下，單個(gè)的土工膜氣泡對(duì)所蓄液體體積的影響是微不足道的，但可能會(huì)影響土工膜的長期性能(在土工膜暴露在陽光、風(fēng)等情況下)，且妨礙蓄水池的運(yùn)行�？梢郧宄�地看到，基于結(jié)構(gòu)的功能來對(duì)事故下定義是模糊且不充分的。基于以上的評(píng)論，事故的定義需包含若干定量的要求，即性能標(biāo)準(zhǔn)。這樣，引出了第二個(gè)定義：
　　事故 是一個(gè)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或部件不能滿足它本身的性能標(biāo)準(zhǔn)。
　　這個(gè)定義要好于 個(gè)定義，因?yàn)槠渲邪�括了性能�?biāo)準(zhǔn)。但它是有缺點(diǎn)的，因?yàn)樗�意味著性能�?biāo)準(zhǔn)是為所考慮的
結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或部件而建立的。(換句話說，這個(gè)定義為一種荒謬的情況開了方便之門，即因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)沒有建立，所以也
不會(huì)有事故)。同樣，這個(gè)定義暗示，功能標(biāo)準(zhǔn)(如果有的話)是全面的和充分的。例如，過分簡單的性能標(biāo)準(zhǔn)，像“沒
有沉降”或“無滲漏”，是不充分的，因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)是不可能被滿足的，因而，若按這種標(biāo)準(zhǔn)，則任何一種狀態(tài)都會(huì)被當(dāng)作一個(gè)事故。
　　由此可知，給事故下一個(gè)較好的定義是必要的。但如若將上述兩個(gè)試探性的定義結(jié)合在一起，例如”不能執(zhí)行預(yù)定的功能和/或不能滿足它的性能標(biāo)準(zhǔn)”這樣一種詞語，仍不能解決上面例子中的問題。
　　末尾，我們推薦下面的定義：
　　事故 是一個(gè)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或部件不能滿足全面的和合適階性能標(biāo)準(zhǔn)。
　　由于 “全面的、合適的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)”能夠全面和合適的定義及量化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)功能，所以這個(gè)定義從技術(shù)上來說是正確的。可能的缺陷是形容詞“全面的、合適的”可能會(huì)受到質(zhì)疑和爭論。但是，這可能會(huì)引導(dǎo)人們?nèi)グl(fā)展什么是“全面的、合適的性能標(biāo)準(zhǔn)”這個(gè)概念。我們試著建議以下思路。為了完整起見，該標(biāo)準(zhǔn)需強(qiáng)調(diào)以下三種可能的破環(huán)形式：喪失結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和部件的功能；毀壞或損害結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和部件的運(yùn)行及使用；威脅結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和部件的長遠(yuǎn)效能�，F(xiàn)對(duì)這三種事故形式做以下討論：
　　喪失執(zhí)行結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和部件的功能　　　在 個(gè)定義的敘述過程中，我們 知道結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或部件必須執(zhí)行其預(yù)定的功能，然而，為達(dá)到“全面和合適”，性能標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該包括能反映結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和部件執(zhí)行其功能能力的定性及定量要求。在蓄水池的例子中，這種要求的內(nèi)容是：蓄水池能容納的液體體積和 允許滲漏速率。作為事故需滿足的條件是：土工膜墊層被氣體托起，以致不能滿足容納要求的蓄水量；滲漏超過 允許滲透速率；滲漏很大，它既超過 允許滲漏速率，也妨礙蓄水池儲(chǔ)存要求的蓄水量。
　　毀壞或損害結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和部件的運(yùn)行及使用　　　每一個(gè)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或部件都是要運(yùn)行和使用的，因此，在毀壞或損害結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和部件情況下的運(yùn)行和使用，是使用者所不能容許的。這種事故常常稱為”操作事故”。然而，為了達(dá)到“全面和合適”，性能標(biāo)難應(yīng)該包括能反映結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和部件不能被容許的危害運(yùn)行和使用的定性及定量要求。在蓄水池的例子中，這種要求的一個(gè)例子是要求船能夠在蓄水池的所有部分進(jìn)行航行，這意味著局部土工膜墊層被氣體托起也是不容許的，盡管這不會(huì)影響蓄水池儲(chǔ)存一定水量的功能。
　　威脅結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和部件的長遠(yuǎn)效能 　　　一個(gè)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或部件必須執(zhí)行其功能，并且在一段時(shí)期內(nèi)正常運(yùn)行。然而，為達(dá)到“全面和合適”，性能標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該包括能反映結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和部件滿足其設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)正常運(yùn)行所必須的定性及定量要求。該標(biāo)準(zhǔn)甚至可能包括有助于預(yù)測未來事故的趨勢(如一些表? 涼つぬ匭醞嘶�的矄桚抵\浠�，煌樭测到荚佸{燎降那閾?或征兆(如水從大壩的下游面滲出)，甚至預(yù)測即將發(fā)生的事故(如材料或結(jié)構(gòu)的迅速或加速退化的趨勢或征兆)。由于沒有滿足結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或部件長期效能要求而引起的事故，可稱為耐久性事故。在蓄水池的事例中，
局部土工膜襯墊被氣泡托起，但可能并沒有影響蓄水池執(zhí)行其功能(容納一定體積的液體)，且沒有妨礙蓄水池的運(yùn)行，因此前兩種標(biāo)準(zhǔn)都是滿足的。然而，氣泡使土工膜襯墊暴露在陽光并被損壞，可能降低其在設(shè)計(jì)使用壽命中執(zhí)行其功能的能力，所以，性能標(biāo)準(zhǔn)里應(yīng)包括一些條款來處理像土工膜氣泡發(fā)展這樣一些不可接受的缺陷，并要求立即執(zhí)行，因?yàn)樗�表示了一個(gè)導(dǎo)致破壞的機(jī)制的開始。
　　三種破壞形式之間的界限并不總是嚴(yán)格的，一些標(biāo)準(zhǔn)可能被限定在兩種形式的范圍內(nèi)。例如，如果加筋土墻的變形影響墻面外觀，則對(duì)使用者來說，可能僅僅是一件討厭的事，或者由于墻的變形不能執(zhí)行其功能，加筋土上的基礎(chǔ) 不能修建。(這種限定甚至可以隨時(shí)間發(fā)展；墻面的傾斜只對(duì)結(jié)構(gòu)的使用產(chǎn)生損害，然而當(dāng)傾斜持續(xù)地增加，它 是一個(gè)馬上 要坍塌的警告了。)以上的討論使“全面”的一套標(biāo)難的建立成為可能，這是 基本的。除了“全面”的之外，標(biāo)準(zhǔn)還應(yīng)是“合適”的。合適的標(biāo)準(zhǔn)是能反映結(jié)構(gòu)的功能和使用者的需要為基礎(chǔ)，將其合理量化的標(biāo)難。
　　應(yīng)該注意，上面提及的三種破壞形式不同于經(jīng)常提到的結(jié)構(gòu)性破壞和可靠性破壞這兩種破壞形式。“結(jié)構(gòu)性破壞和可靠性破壞”這些專業(yè)術(shù)語來源于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者對(duì)于因設(shè)計(jì)和施工的缺陷引起的破壞(例如，有垂直面的加筋土結(jié)構(gòu))。這些專業(yè)術(shù)語不適合許多沒有完全破壞的結(jié)構(gòu)形式。所以，根據(jù)以上的解釋，相對(duì)于“結(jié)構(gòu)性破壞和可靠性破壞”這些專業(yè)術(shù)語，上面提到的破壞形式能更正確地反映“功能破壞、可靠性破壞和耐久性破壞”。所建議的關(guān)于事故的定義使得評(píng)價(jià)合理的設(shè)計(jì)和規(guī)范，以及 哪些是不完全和不合適的性能標(biāo)準(zhǔn)成為可能。
　　根據(jù)推薦的定義，缺陷不一定 是事故。缺陷是不是事故，決定于它的容許范圍。土工膜上有一個(gè)大洞肯定是個(gè)缺陷，但假如滲漏量是在一個(gè)允許的范圍內(nèi)，且有一個(gè)足夠的排水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，它可能不會(huì)引起事故。相反，如果土工膜上的一個(gè)小洞會(huì)造成土壤和地下水的不可接受的污染， 是一個(gè)事故。然而，不能把這個(gè)事故完全歸因于土工膜。在這個(gè)事件中，污染是由于一個(gè)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，因?yàn)閼?yīng)當(dāng)預(yù)見到，土工膜中的微小缺陷是可能發(fā)生的，所以應(yīng)該研究一種不同的設(shè)計(jì)(如用雙層膜代替單層膜)。
　　推薦的定義所涵蓋的事故形式通常在結(jié)構(gòu)使用中發(fā)生，但某種事故形式也可能在施工過程中發(fā)生。例如，路堤在施工中發(fā)生圓弧滑移是事故，因?yàn)閲?yán)重影響了路堤結(jié)構(gòu)。相反，結(jié)構(gòu)問題如果在施工中得到解決(如土工膜在施工時(shí)撕
裂后被修復(fù)) 不是事故，因?yàn)檫@并沒有影響結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或部件滿足其性能標(biāo)準(zhǔn)，且按時(shí)完工。
　　事故的影響范圍可能很大，這取決于結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和部件的功能。因而，發(fā)生事故后，結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或部件將被修復(fù)、重建或廢棄。不論影響的大小，所有事故都會(huì)引起結(jié)構(gòu)運(yùn)行或使用的中斷，從這點(diǎn)來說，一個(gè)即將發(fā)生的事故(亦即由材料和／或結(jié)構(gòu)的快速甚至加速退化趨勢和/或征兆所 的一個(gè)事故) 等同于一個(gè)實(shí)際發(fā)生的事故。
1．3 結(jié)構(gòu)的功能和土工織物的功能
　　根據(jù)以上對(duì)事故定義的討論，有必要對(duì)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或部件所執(zhí)行的功能有一個(gè)充分的了解，以避免事故的發(fā)生。要注意結(jié)構(gòu)所執(zhí)行的功能和土工膜所執(zhí)行的功能是不同的。例如，土工織物加筋擋土結(jié)構(gòu)的功能是擋住土體，而土工織物的功能是加固土體，排水系統(tǒng)的功能是排干土中水分，而過濾土工織物的功能是作為排水系統(tǒng)的過濾裝置。結(jié)構(gòu)的功能被定義為與土體及環(huán)境相關(guān)，而土工織物的功能被定義為與結(jié)構(gòu)相關(guān)。
　　在所有案例中，弄清土工織物的功能對(duì)避免和調(diào)查事故是非常重要的。明確土工織物為執(zhí)行所規(guī)定的功能而需要
的性能是必須的。而且，也有必要懂得為執(zhí)行每一種功能所需的要求，例如在實(shí)現(xiàn)每一功能時(shí)土工合成材料和土體的位移。確實(shí)，在這個(gè)論文中也能看到土工合成材料和土體的位移對(duì)應(yīng)用土工合成材料的結(jié)構(gòu)物的運(yùn)行所產(chǎn)生的重大影響。有關(guān)土工合成材料功能的信息也能在一些土工合成材料的刊物上看到(Giroud，1980；Giroud et al.，1985；Holtz et al.，1997；Koerner，1998)．
1．4 與土工織物有關(guān)的事故
　　在這篇論文中，回顧了近100個(gè)有案可查的事件，包括三個(gè)主要章節(jié)：第二節(jié)，與土工合成材料有關(guān)的事故形式；第三節(jié)，導(dǎo)致事故的場合；第四節(jié)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)以及學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。綜觀本文，特別強(qiáng)調(diào)的是學(xué)習(xí)從實(shí)踐中所得到的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。