國內(nèi)膨脹土處理領(lǐng)域研究趨勢分析★

馮建林

(武漢工程大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，湖北武漢 430074)

0 引言

膨脹土是在自然地質(zhì)過程中形成的一種多裂隙并具有顯著膨脹性的特殊土體，其成分以強(qiáng)親水性粘土礦物(蒙脫石和伊利石)為主，作為一種顆粒高分散且對環(huán)境的濕熱變化敏感的粘土，因其失水收縮干裂、吸水膨脹軟化的特性，工程界常稱之為災(zāi)害性土，有“工程癌癥”之稱［1-4］。在我國，膨脹土特別發(fā)育，先后有20多個(gè)省區(qū)發(fā)現(xiàn)有膨脹土，分布區(qū)域主要集中在西南、西北、東北、黃河中下游地區(qū)、長江中下游地區(qū)以及部分東南沿海地區(qū)，覆蓋面積超過6萬km2［5］。隨著我國大型土木、水利工程建設(shè)的興起，因膨脹土脹縮變形引起的工程問題也越來越突出，據(jù)估計(jì)每年因膨脹土造成相關(guān)經(jīng)濟(jì)損失估計(jì)達(dá)150億美元以上［6］。近20年來，國內(nèi)許多學(xué)者對膨脹土的改良進(jìn)行了研究，但有關(guān)膨脹土研究領(lǐng)域發(fā)展趨勢分析的文獻(xiàn)幾乎沒有。本文采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，對1999年—2018年發(fā)表的與膨脹土相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行了定量統(tǒng)計(jì)分析。

1 數(shù)據(jù)來源

文獻(xiàn)數(shù)據(jù)源自于中國知網(wǎng)。以膨脹土作為主題詞(包括 phosphorus-gypsum，ardealite，phosphogypsum)，進(jìn)行碩博士論文、期刊論文和國內(nèi)國際會(huì)議論文等檢索，共檢索到1999年—2018年20年間期刊論文等5 646條，分布如圖1所示。由圖1可知，近20年來國內(nèi)與膨脹土相關(guān)的研究成果主要以期刊論文的形式發(fā)表，占總數(shù)的81.42%;其次是以碩士論文和國內(nèi)會(huì)議的形式發(fā)表，分別占總數(shù)的12.45%，4.06%。

圖1 文獻(xiàn)分布

2 討論與分析

對膨脹土領(lǐng)域的文章關(guān)鍵詞、期刊分布、研究機(jī)構(gòu)分布及發(fā)展趨勢等進(jìn)行了檢索分析。

2.1 成長趨勢分析

1999年—2018年有關(guān)膨脹土研究的總文獻(xiàn)、期刊論文、碩博論文和國內(nèi)國際會(huì)議成長趨勢圖見圖2。由圖2可知，1999年—2005年，有關(guān)膨脹土的研究基本保持在較低的增長水平，特別是國內(nèi)國際會(huì)議的發(fā)表數(shù)量處于較低水平，近10多年來有關(guān)膨脹土的研究文獻(xiàn)則增長相對穩(wěn)定，特別是期刊文獻(xiàn)的數(shù)量，每年的發(fā)表數(shù)量保持在200篇～300篇。

圖2 總文獻(xiàn)、期刊論文、碩博論文、國內(nèi)國際會(huì)議成長趨勢圖

2.2 期刊分布分析

1999年—2018年共出版膨脹土類期刊論文4 597篇，其中發(fā)表于北大中文核心期刊來源期刊(北京大學(xué)《中文核心期刊要目總覽》)共計(jì)1 120篇，EI來源期刊393篇，CSSCI(中文社會(huì)科學(xué)引文索引)來源期刊1篇。出版膨脹土相關(guān)文獻(xiàn)最多的期刊情況見表1。

表1 國內(nèi)出版膨脹土主題文獻(xiàn)的10種主要期刊比較

由表1可知，共978篇文獻(xiàn)發(fā)表于這10種期刊，占期刊論文總數(shù)的21.27%。其中《巖土力學(xué)》相關(guān)文獻(xiàn)最多，占總數(shù)的3.96%。其中影響因子最高的是《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》和《巖土力學(xué)》。

對北大中文核心期刊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，共檢索到膨脹土主題論文1 120篇，占期刊論文總數(shù)的24.36%。發(fā)表文章前10的期刊分別是《巖土力學(xué)》(179篇)、《巖土工程學(xué)報(bào)》(120篇)、《人民長江》(82篇)、《公路》(67篇)、《長江科學(xué)院院報(bào)》(56篇)、《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》(56篇)、《鐵道建筑》(43篇)、《公路交通科技》(36篇)、《中外公路》(33篇)、《路基工程》(31篇)。共計(jì)703篇，占北大中文核心期刊論文總數(shù)的62.77%。

2.3 研究學(xué)科分析

對1999年—2018年發(fā)表的膨脹土主題論文所屬學(xué)科(中國知網(wǎng))進(jìn)行分析，前 10的學(xué)科為交通運(yùn)輸(2 393篇)、建筑科學(xué)(2 341篇)、水利工程(484篇)、地質(zhì)(224篇)、環(huán)境(26篇)、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境(24篇)、礦業(yè)(20篇)、農(nóng)業(yè)工程(14篇)、城鄉(xiāng)規(guī)劃與市政(10篇)、石油天然氣(9篇)。除交通運(yùn)輸和建筑科學(xué)外，水利工程與地質(zhì)分別排第3和第4，說明膨脹土主要研究方向是交通運(yùn)輸路基處理或土木工程中的地基處理;緊隨其后的則是環(huán)境、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境、礦業(yè)和農(nóng)業(yè)工程，這表明有關(guān)膨脹土研究的具體領(lǐng)域在交通、建筑、水利和農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用。

2.4 關(guān)鍵詞分析

關(guān)鍵詞能揭示本領(lǐng)域熱點(diǎn)及研究趨勢［7，8］。與膨脹土相關(guān)的研究中，出現(xiàn)頻率較高的關(guān)鍵詞見表2。由“路基”“高速公路”排名可知，近些年來，膨脹土研究的主要方向是將膨脹土處理用于路基;“抗剪強(qiáng)度”“干濕循環(huán)”“裂隙”反映出膨脹土的強(qiáng)度與裂隙發(fā)展規(guī)律也是研究熱點(diǎn);“施工技術(shù)”這個(gè)關(guān)鍵詞的頻率逐漸降低，說明關(guān)于膨脹土施工處理的技術(shù)也越來越成熟;“數(shù)值模擬”在近5年出現(xiàn)的頻率越來越高，2014年—2018年出現(xiàn)了125次，說明關(guān)于膨脹土的研究逐漸向借助計(jì)算機(jī)處理方向走，來提高研究的效率與精度。

表2 膨脹土研究中出現(xiàn)頻次最高的15個(gè)關(guān)鍵詞

2.5 研究機(jī)構(gòu)分布

通過中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，對1999年—2018年的與膨脹土相關(guān)的論文進(jìn)行檢索統(tǒng)計(jì)分析，論文發(fā)表較多的單位及核心論文數(shù)量見表3。由統(tǒng)計(jì)分析可知，發(fā)表論文最多的機(jī)構(gòu)是河海大學(xué)(165篇);三峽大學(xué)發(fā)表論文72篇，其中北大中文核心期刊占63篇，核心期刊數(shù)量占比最高，達(dá)到87.5%。

表3 發(fā)表膨脹土主題論文量前10的科研機(jī)構(gòu)比較

發(fā)表論文數(shù)量前10的作者見表4。對論文作者統(tǒng)計(jì)分析可知，長沙理工大學(xué)楊和平教授發(fā)表論文最多，達(dá)60篇，其中北大中文核心期刊占42篇;中南大學(xué)楊果林教授，論文56篇，其中北大中文核心期刊占41篇。

表4 發(fā)表膨脹土主題論文數(shù)量前10的作者比較

3 結(jié)語

以“膨脹土”為主題在中國知網(wǎng)中高級檢索，共檢索到論文、會(huì)議等5 646條，其中期刊論文4 597篇、碩博論文805篇，近20年來文獻(xiàn)總數(shù)和論文數(shù)都呈現(xiàn)增長趨勢，最近10年期刊論文數(shù)量增長迅速，會(huì)議論文的數(shù)量則處于穩(wěn)定狀態(tài)，說明膨脹土領(lǐng)域的研究一直受到有關(guān)學(xué)者的關(guān)注。

通過對關(guān)鍵詞分析，表明當(dāng)前研究的主要方向?yàn)榕蛎浲粮牧迹抑饕性诘缆?、建筑和水利工程三方面。現(xiàn)階段主要研究難點(diǎn)是膨脹土的裂隙控制。對研究學(xué)科分析，表明現(xiàn)階段利用計(jì)算機(jī)對膨脹土的裂隙和抗剪強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬的研究越來越多。

北大中文核心期刊上發(fā)表與膨脹土相關(guān)論文1 120篇，總計(jì)發(fā)表相關(guān)論文數(shù)量排名前10的期刊發(fā)表論文978篇，占期刊論文總數(shù)的21.27%。長沙理工大學(xué)楊和平教授發(fā)表論文最多，三峽大學(xué)楊俊教授在北大中文核心期刊上發(fā)表論文最多。

對發(fā)表論文機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)表膨脹土相關(guān)論文最多的機(jī)構(gòu)是河海大學(xué)，發(fā)表論文數(shù)量靠前的科研單位主要集中在江蘇、湖南、湖北三省。