國內膨脹土處理領域研究趨勢分析★

馮建林

(武漢工程大學土木工程與建筑學院，湖北武漢 430074)

0 引言

膨脹土是在自然地質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多個省區(qū)發(fā)現有膨脹土，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，據估計每年因膨脹土造成相關經濟損失估計達150億美元以上［6］。近20年來，國內許多學者對膨脹土的改良進行了研究，但有關膨脹土研究領域發(fā)展趨勢分析的文獻幾乎沒有。本文采用文獻計量學方法，對1999年—2018年發(fā)表的與膨脹土相關的文獻進行了定量統(tǒng)計分析。

1 數據來源

文獻數據源自于中國知網。以膨脹土作為主題詞(包括 phosphorus-gypsum，ardealite，phosphogypsum)，進行碩博士論文、期刊論文和國內國際會議論文等檢索，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年來國內與膨脹土相關的研究成果主要以期刊論文的形式發(fā)表，占總數的81.42%;其次是以碩士論文和國內會議的形式發(fā)表，分別占總數的12.45%，4.06%。

圖1 文獻分布

2 討論與分析

對膨脹土領域的文章關鍵詞、期刊分布、研究機構分布及發(fā)展趨勢等進行了檢索分析。

2.1 成長趨勢分析

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

圖2 總文獻、期刊論文、碩博論文、國內國際會議成長趨勢圖

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《中文核心期刊要目總覽》)共計1 120篇，EI來源期刊393篇，CSSCI(中文社會科學引文索引)來源期刊1篇。出版膨脹土相關文獻最多的期刊情況見表1。

表1 國內出版膨脹土主題文獻的10種主要期刊比較

由表1可知，共978篇文獻發(fā)表于這10種期刊，占期刊論文總數的21.27%。其中《巖土力學》相關文獻最多，占總數的3.96%。其中影響因子最高的是《巖石力學與工程學報》和《巖土力學》。

對北大中文核心期刊進行統(tǒng)計，共檢索到膨脹土主題論文1 120篇，占期刊論文總數的24.36%。發(fā)表文章前10的期刊分別是《巖土力學》(179篇)、《巖土工程學報》(120篇)、《人民長江》(82篇)、《公路》(67篇)、《長江科學院院報》(56篇)、《巖石力學與工程學報》(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703篇，占北大中文核心期刊論文總數的62.77%。

2.3 研究學科分析

對1999年—2018年發(fā)表的膨脹土主題論文所屬學科(中國知網)進行分析，前 10的學科為交通運輸(2 393篇)、建筑科學(2 341篇)、水利工程(484篇)、地質(224篇)、環(huán)境(26篇)、農業(yè)資源與環(huán)境(24篇)、礦業(yè)(20篇)、農業(yè)工程(14篇)、城鄉(xiāng)規(guī)劃與市政(10篇)、石油天然氣(9篇)。除交通運輸和建筑科學外，水利工程與地質分別排第3和第4，說明膨脹土主要研究方向是交通運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、農業(yè)資源與環(huán)境、礦業(yè)和農業(yè)工程，這表明有關膨脹土研究的具體領域在交通、建筑、水利和農業(yè)方面的應用。

2.4 關鍵詞分析

關鍵詞能揭示本領域熱點及研究趨勢［7，8］。與膨脹土相關的研究中，出現頻率較高的關鍵詞見表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;“抗剪強度”“干濕循環(huán)”“裂隙”反映出膨脹土的強度與裂隙發(fā)展規(guī)律也是研究熱點;“施工技術”這個關鍵詞的頻率逐漸降低，說明關于膨脹土施工處理的技術也越來越成熟;“數值模擬”在近5年出現的頻率越來越高，2014年—2018年出現了125次，說明關于膨脹土的研究逐漸向借助計算機處理方向走，來提高研究的效率與精度。

表2 膨脹土研究中出現頻次最高的15個關鍵詞

2.5 研究機構分布

通過中國知網數據庫，對1999年—2018年的與膨脹土相關的論文進行檢索統(tǒng)計分析，論文發(fā)表較多的單位及核心論文數量見表3。由統(tǒng)計分析可知，發(fā)表論文最多的機構是河海大學(165篇);三峽大學發(fā)表論文72篇，其中北大中文核心期刊占63篇，核心期刊數量占比最高，達到87.5%。

表3 發(fā)表膨脹土主題論文量前10的科研機構比較

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

3 結語

以“膨脹土”為主題在中國知網中高級檢索，共檢索到論文、會議等5 646條，其中期刊論文4 597篇、碩博論文805篇，近20年來文獻總數和論文數都呈現增長趨勢，最近10年期刊論文數量增長迅速，會議論文的數量則處于穩(wěn)定狀態(tài)，說明膨脹土領域的研究一直受到有關學者的關注。

通過對關鍵詞分析，表明當前研究的主要方向為膨脹土改良，且主要集中在道路、建筑和水利工程三方面。現階段主要研究難點是膨脹土的裂隙控制。對研究學科分析，表明現階段利用計算機對膨脹土的裂隙和抗剪強度的發(fā)展規(guī)律進行數值模擬的研究越來越多。

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

對發(fā)表論文機構進行分析，發(fā)表膨脹土相關論文最多的機構是河海大學，發(fā)表論文數量靠前的科研單位主要集中在江蘇、湖南、湖北三省。