土木工程是一门研究各类工程设施的勘察、设计、施工、运维及管理的学科，核心是通过工程技术手段，解决人类生产生活中的空间需求、基础设施建设及环境改造问题，是支撑社会经济发展的“基石型”学科。其研究与应用涵盖以下关键领域：
一、核心分支领域
1. 建筑工程
- 内容：各类建筑物（如住宅、商业综合体、工业厂房）的结构设计（承重体系、抗震性能）、施工技术（模板工程、混凝土浇筑、钢结构安装）及绿色建筑（节能材料、智能建造技术）。
- 技术支撑：BIM（建筑信息模型）、装配式建筑（预制构件工厂化生产）、高性能混凝土技术（如C100超高性能混凝土UHPC）。
- 应用案例：上海中心大厦（632米，世界第二高楼，采用“巨型框架-核心筒-伸臂桁架”抗风抗震结构）、雄安新区的模块化装配式住宅。
2. 桥梁与隧道工程
- 内容：跨江/跨海大桥（悬索桥、斜拉桥、拱桥）、隧道（公路/铁路隧道、海底隧道）的勘察设计（地质力学分析、结构耐久性）、施工技术（盾构法、沉管隧道、悬臂浇筑）及运维监测（健康监测系统）。
- 技术支撑：有限元分析（ANSYS、Midas）、桥梁风洞试验、隧道提前地质预报（TSP技术）。
- 应用案例：港珠澳大桥（世界最长跨海大桥，沉管隧道长5.6公里）、秦岭终南山公路隧道（中国最长公路隧道，单洞长18.02公里）。
3. 道路与铁道工程
- 内容：公路（高速公路、城市道路）、铁路（普速铁路、高速铁路）的线路规划（选线设计、平纵断面优化）、路面/轨道结构（沥青路面、无砟轨道）、交通工程（智能信号系统、ETC）及养护技术（预防性养护、再生沥青技术）。
- 技术支撑：道路材料回弹模量测试、高铁轨道精调技术（CPⅢ控制网）、智能交通系统（ITS）。
- 应用案例：中国高铁无砟轨道（平顺性误差＜0.3mm/m）、京藏高速公路（世界海拔高的高速公路，平均海拔4500米以上）。
4. 水利水电工程
- 内容：水利枢纽（大坝、水电站、水闸）、防洪工程（堤防、蓄滞洪区）、水资源调配（跨流域调水）的设计（坝体结构、水力计算）、施工（碾压混凝土坝、定向爆破筑坝）及生态保护（鱼类洄游通道设计）。
- 技术支撑：水工模型试验、坝体渗流分析、水电站水轮机效率优化。
- 应用案例：三峡水利枢纽（世界最大水电站，总装机容量2250万千瓦）、南水北调工程（中线干线全长1432公里，年调水量95亿立方米）。
5. 岩土工程
- 内容：地基处理（桩基、复合地基、基坑支护）、边坡工程（滑坡治理、挡土墙设计）、地下工程（地铁、综合管廊）的地质勘察（钻探、土工试验）、稳定性分析（土力学、岩石力学）及加固技术（锚杆、喷射混凝土）。
- 技术支撑：地质雷达探测、桩基静载试验、深基坑监测（测斜仪、轴力计）。
- 应用案例：上海软土地基上的高层建筑桩基工程（如上海环球金融中心采用1062根钻孔灌注桩）、深圳前海地下综合管廊（中国最长地下综合管廊，全长56公里）。
6. 市政工程
- 内容：城市基础设施（供水/排水管网、燃气工程、热力管网）、环境卫生工程（污水处理厂、垃圾填埋场）、城市轨道交通（地铁、轻轨）的规划设计、施工及智慧运维（如管网泄漏检测）。
- 技术支撑：海绵城市技术（透水路面、雨水花园）、地下管道非开挖修复（CIPP内衬法）、城市GIS系统。
- 应用案例：北京地铁网络（运营里程超800公里）、厦门海绵城市试点（年径流总量控制率达70%以上）。
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