力行好學，筑百家之基

古傲林

“帝子降兮北渚，目眇眇兮愁予。裊裊兮秋風，洞庭波兮木葉下。”一曲離愁，一縷秋風，蘊藏在木葉凋零之中的，是季節(jié)更迭交替，而隱匿于洞庭波紋之中的，是風與水面的奇妙耦合?？諝鈩恿W告訴我們，樹葉的蹁躚是因為葉片在空中自由下墜時切割空氣產(chǎn)生的正負壓差;流體力學為我們解答了為何波紋的幅值與風—水流相對流速呈線性關系。

力學是工程行業(yè)的基石，是工科的必修課程，極強的理論性使其具有“百家之基”的美稱。在本科專業(yè)目錄中，工程力學是力學類的主打?qū)I(yè)，土木工程專業(yè)、地質(zhì)工程專業(yè)是以力學為基礎的工學學科，常與工程力學專業(yè)一道被并入力學與土木工程學院管理。

帶著對現(xiàn)實萬物運行法則的無限暢想，仰望萬丈高樓聳立云端的舉世宏觀，對祖國大好河山的繾綣深情，讓我們一起來了解上述三個專業(yè)的個中風韻，領略“好學力行”這一人生箴言的奧義吧！

工程力學

風吹過旗桿時，由于旗桿是固體，且具有規(guī)則的形狀——圓柱形，被風攜帶的空氣要想方設法繞過旗桿，而空氣具有一定的粘度，在繞過旗桿的過程中會在旗桿周圍產(chǎn)生一個個渦，當渦慢慢積累到足夠大時便發(fā)生脫落，從而在旗桿兩側(cè)形成負壓區(qū)。而后，新渦重新開始積累生長，不斷重復以上步驟，旗桿在一次次的渦脫落過程中，在負壓的作用下會發(fā)生周期性振動，當振動的幅度過大時旗桿便發(fā)生斷裂。那么該如何預測使旗桿斷裂的空氣流速？又如何優(yōu)化旗桿外形和材料屬性以避免發(fā)生大幅度振動呢？這些問題，就是工程力學專業(yè)的學生們?nèi)粘Ｐ枰獙W習思考的問題。

極強的數(shù)理邏輯能力

工程力學作為工科基礎課，無時無刻不在與公式打交道。從剛體的簡單運動，到彈性體的復雜運動，再到流體微團的隨機運動，諸如此類的運動公式由簡單到復雜，由刻板到靈活：對前人留下的公式進行創(chuàng)新，并輔以嚴格的數(shù)學、物理推導法則，便能使其成為新型公式，在經(jīng)過適當驗證后，這個新型公式就能作為常用公式投入工程，應用于相關設計工作。

為使抽象的概念具象化，我們以上述旗桿題為例。首先，翻閱材料力學相關課本，或查閱其他論文，工程師可以得到旗桿在外力作用下的振動幅值公式。由此，外力成為數(shù)學模型中的唯一未知因素，而我們須從空氣的一些屬性入手，將未知外力以風或空氣的相關屬性表示出來。通過學習流體力學知識，我們能很輕松地得到流體繞過形狀規(guī)則的物體時產(chǎn)生的升力計算法則。現(xiàn)在已知升力，將第一步與第二步簡單結(jié)合，便可得到一定風速下旗桿的振動幅值。由此可以看到，新型公式發(fā)端于經(jīng)典公式，創(chuàng)新于陳舊思維，只需要有心人刻苦鉆研便能得到解決生活實際問題的方法。

一個公式的推導并不是一蹴而就的，它需要少則幾天，多則數(shù)十年甚至一生的時間進行琢磨、優(yōu)化。科學探索的過程中往往會遇到公式與實驗結(jié)果不匹配，公式與其他已知公式矛盾等難題，這要求力學家乃至整個科學界抱有無限自我批判的能力，不斷重復著發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—解決問題的多重循環(huán)，直至在一個不起眼的、時常被忽略的小角落里找到打開真理之門的鑰匙。

無實驗，不力學

工程力學專業(yè)需要學習理論力學、材料力學、結(jié)構(gòu)力學、流體力學、分析力學等課程，為方便學科交叉還另教授Fortran程序基礎、C++程序設計、數(shù)值分析和電學基礎等相關知識。在課程教學上，力學教師秉持著實驗出真知的教學思維，善于通過趣味實驗引入相關課程的教學?！按蠹也虏逻@塊鑄鐵會怎么斷裂？”材料力學老師熟練地將鑄鐵塊放置在用于扭轉(zhuǎn)的機器上，隨著機器低沉的轟鳴聲，鑄鐵一端固定，另一端朝反方向扭動，并發(fā)出咯吱咯吱的響聲。突然“當”的一聲打破了安靜的氣氛。老師繼而展示斷裂的鑄鐵并問道：“同學們想一想為什么斷裂面是傾斜的平面？”在學生們思索的間隙，他才緩緩打開書，開始了材料力學新章節(jié)的教學。對于力學而言，實驗是必不可少的教學手段，在理論世界遨游本就是一件枯燥的事情，但相關的小實驗給這份枯燥帶來了諸多樂趣。課堂上，老師會請同學進行掰粉筆實驗，以此研究粉筆是脆性材料還是塑性材料，也會以同學坐的椅子為例分析其受力特點，帶領同學在黑板上進行操演計算后，老師打趣地向一位同學說道：“老師敢打賭，你坐在椅子的前五分之一處，這個椅子就會斷！”那位同學滿不在乎地向前挪了些許，椅子完好無損，沾沾自喜之余，他端起水杯喝水，椅子卻轟然斷裂。在一片哄笑聲中老師悠悠地說道：“所以大家記住，理論計算不等于實際應用，簡化的模型總會存在諸多問題，有時候小小的水杯重量足以引發(fā)大災難。所以理論計算只能作為保守的依據(jù)，也只能確定安全施工的閾值?！边@種在實驗中進行的教學大受學生歡迎，在學習之余能感受到力學與實際生活的聯(lián)系，并加深相關知識的記憶，頗有寓教于樂、興趣為學的教學風韻。

多學科交叉的就業(yè)前景

力學學科發(fā)展至今，由于其極強的理論性，僅靠自身的理論之力很難取得突破，因而學科交叉成為其不斷發(fā)展的源源動力。認知實習過程中，力學學生將見證力學極強的學科交叉融合能力：與生物學交叉延伸出生物流體力學，血液的流動、體液粘稠度隨溫度變化特點及力學效應、呼吸過程的肺泡膨脹機制等無不體現(xiàn)流體力學在生物工程中的巨大作用;與光學的交互中發(fā)展出新型光壓傳感器;與地理學的交融促使巖石開挖、地形勘探事業(yè)的發(fā)展;與大氣科學的交叉用以探索氣候、季風的波動過程;與航天科技的交融以探索飛行器流動特征，研發(fā)流線型車殼、機殼。以上種種無不體現(xiàn)出力學在其他學科發(fā)展中的重要地位與蓬勃的生命力。

就業(yè)還是讀研？這是每個力學學子都會面臨的艱難選擇。畢業(yè)季的力學人往往忙得不亦樂乎，憑借著強有力的理論功底，力學人能從事幾乎一切工程相關的工作，大到航天航空，小到機械零件，力學人總能在各行各業(yè)運籌帷幄。因此，如何在一大堆offer中選擇最好的一個通常是力學人的糾結(jié)所在。關于讀研深造，由于力學人的理論基礎扎實，在研究工作中不易犯錯，并且能在理論方面很好地解決問題，常常是研究生導師的心頭肉。不論是保研率還是考研率，力學在國內(nèi)外各學科中都獨占鰲頭，頂尖高校的力學專業(yè)學生更是供不應求。

土木工程

“飛閣流丹，下臨無地?！彪蹰w若仙境般飄蕩在半空，向下望去不見地底。高聳入云的建筑在建造時離不開堅實的地基，更離不開“斤斤計較”的土木人。土木工程專業(yè)以“精、經(jīng)、兢”為宗旨，致力做到建筑施工要設計精確，建筑結(jié)構(gòu)要久經(jīng)考驗，施工人員要兢兢業(yè)業(yè)。萬丈高樓平地起，樓多高取決于地基有多深，高層建筑受風力影響而擺動的安全幅度，土地沉陷引起的樓層坍塌程度都需要進行精確無比的計算。小到一片瓦，大到一棟樓，如果沒有土木人的艱苦奮斗，何來鋼網(wǎng)交錯卻不失雅致的“鳥巢”？又何來千年不倒、萬里縱橫的長城？行健天同功，這不僅是土木人的職業(yè)操守，更是建筑行業(yè)的一生信仰。

一絲不茍的工匠精神

土木工程涵蓋眾多建筑領域，包括公用民用房屋建筑、道路橋梁建設、地下空間巷道支護設計，等等。工程力學是土木工程專業(yè)的必修課，但土木工程專業(yè)不止步于工程力學，還需要接觸學習土力學、鋼結(jié)構(gòu)設計原理、地基與基礎、工程地質(zhì)學、工程水文學和工程制圖等諸多課程，除此以外，土木工程專業(yè)還要求學生深入了解施工技術管理等工程管理類知識，熟知建筑材料實驗、土壤勘測等相關實踐步驟。繁重的課業(yè)壓力使得每個考試周總會有土木人堅守自習室，鉆研著一道又一道建筑難題。他們秉承內(nèi)心的信念，不肯在學習中犯一絲馬虎，只有小心謹慎，才能在實際設計中避免造成不可估量的重大損失。

中國礦業(yè)大學的土木工程專業(yè)是我國建筑領域的佼佼者，在地下巖土、巷道、礦洞支護領域占有一席之地。地下開采礦物的礦洞極易發(fā)生塌陷事故，建立怎樣的桁架及鋼結(jié)構(gòu)才能支護礦洞壁面，地鐵站開挖過程中坑洞周圍的落石如何防護，橋梁建設時如何實現(xiàn)最小成本與最牢固的結(jié)構(gòu)設計，都是擺在土木人面前的一道又一道難題。

土木工程絕不等同于刻板印象中的工地施工、打灰等苦力活，更多的是在設計院縱橫于圖紙之間，用尺子與電腦軟件設計著眾多風格迥異、色調(diào)相宜、結(jié)構(gòu)嚴謹?shù)慕ㄖ?。為?yōu)化地震發(fā)生時樓房的抗震性能，土木人設計多種牢固的建筑結(jié)構(gòu)用以相互對比;為防止火災下樓板及柱子受火發(fā)生損壞，土木人心懷對生命的敬畏，在嚴寒酷暑下進行大批次實驗以確保災后房屋結(jié)構(gòu)完好安全。

土木行業(yè)能否枯木逢春

近年來，土木工程專業(yè)報考遇冷的新聞層出不窮，諸如“學的最難，畢業(yè)打灰”“985土木工地搬磚”等教條式思想勸退了大批有意報考土木工程專業(yè)的學子。誠然，當前房地產(chǎn)行業(yè)的低迷造成了土木工程專業(yè)的遇冷現(xiàn)狀，但傳統(tǒng)房地產(chǎn)的沒落勢必帶來新型建造的崛起。隨著國家倡導的智能建造不斷發(fā)展，數(shù)字技術—土木工程的融合、新型智能建造等新興行業(yè)逐漸嶄露頭角，結(jié)合傳統(tǒng)土木工程知識并通過計算機進行智能設計是土木行業(yè)轉(zhuǎn)型的突破口，也是踐行學科交叉融合的良好體現(xiàn)。除此以外，深海、深空、深地方向的開拓性研究同樣給土木工程注入了新鮮血液，土木工程的聚焦點正從傳統(tǒng)的地上建筑轉(zhuǎn)移到頂尖智能技術領域，未來實現(xiàn)海底隧道工程、太空建造工程、地下工程都離不開新型智能建造的巨大推動力。

作為土木人，我們應該順應時代發(fā)展趨勢，不斷積累扎實的知識，帶頭促進行業(yè)交叉融合，開拓創(chuàng)新元素，把握行業(yè)轉(zhuǎn)型契機，不拘于傳統(tǒng)的束縛，敢于突破土木行業(yè)的冷峻困境，讓土木行業(yè)迸發(fā)出璀璨的光輝！

地質(zhì)工程（巖土工程方向）

最“接地氣”的專業(yè)

學界將地上、地下和水中的各類工程設施統(tǒng)稱土木工程，而土木工程中涉及巖石、土、地下、水中的部分稱巖土工程。巖土工程是以土力學、巖體力學及工程地質(zhì)學為理論基礎，運用各種勘探測試技術對巖土體進行綜合整治改造和利用而進行的系統(tǒng)性工作。

巖土工程致力于地下巖石開挖、山石破碎，以及其他地下相關工程，主干課程包括斷裂力學、土力學、巖體力學、巖土工程勘探、工程巖土破碎理論和工程地質(zhì)學等，主要學習及研究內(nèi)容包括山體隧道施工、地鐵隧道掘進、深部基坑開挖等巖土工程相關課題。

巖土工程的“接地氣”，不僅因為它需要鉆研土地理論知識，還常常要與艱苦環(huán)境作斗爭。我們忙碌于外業(yè)編錄、測圖，也搭把手拖鉆桿、裝卸取土器，操作靜探、動探，深夜至凌晨都守在電腦前完成土壤勘察報告、比對工程設計圖……高山凍土、荒漠戈壁、邊疆重鎮(zhèn)、城市高樓、溪流峽谷、河湖海濱都遍布我們的足跡。

無處不在的基建狂人

隨著城市交通網(wǎng)絡和基礎建設的不斷發(fā)展，地下巖土開挖工作成為地鐵施工的瓶頸，如高鐵和地鐵的施工會面臨巖石開挖、沙土運輸、山洞爆破等諸多難題，如何在安全施工允許的范圍內(nèi)對巖石進行破碎是運輸工程的瓶頸，更是巖土人需要著力攻克的難題，不僅如此，我們還要勘察施工地的巖土條件是否滿足工程設計、施工、特殊巖土和不良地質(zhì)處治的需要，進行反復試驗、計算和驗證，以排除工程開挖過程中可能遇到的一系列問題，因而逐漸受到道路施工、橋梁施工等相關行業(yè)的重視。在環(huán)保理念盛行的當下，巖石破碎過程不再產(chǎn)生遮天蔽日的煙塵，隧道開挖進度明顯加快，這背后閃爍著巖土人最堅毅的行業(yè)奮斗精神和默默無悔的努力。

巖土工程的就業(yè)面涵蓋了交通、建筑工程領域，包括在建筑、市政、鐵路、公路、水電、國防等領域從事巖土工程相關設計、施工與工程技術管理等，同樣也不乏到相應的高等院?；蚩蒲袉挝粡氖陆虒W或科研工作的畢業(yè)生?？梢哉f，哪里有土建工程，哪里就有巖土人。

甘于寂寞的孤獨旅人

巖土人也許沒有光鮮的衣著、亮麗的裝扮，甚至跟優(yōu)雅時尚無關。作為地質(zhì)工程專業(yè)的分支，巖土工程注定了與巖層塵土打交道的宿命，雖身處鬧市，卻隱于煙塵。學習建筑學，可參與勾勒賞心悅目的城市風景線;學習路橋工程，可造就令世人驚嘆的高原公路和跨海大橋;學習水利水電，可以一觀水利大壩的磅礴恢宏……而選擇巖土工程，就必須忍受其成果掩埋于高樓大廈之下，隱匿于波濤洶涌的江河湖海之中，巖土人的成就需要交由時間檢驗。

張揚不是青春的本色，實干才是鑄就時代豐碑的根基。誠然，地質(zhì)工作是辛苦的，但也是豐收的。每一次的勘探鉆研，都是一次與土地的親密交流。我們猶如一位孤獨旅人，穿山越海，懷揣熱愛，所到皆是熱土;如風來去，留下美景，哪怕沒有名姓。