环境岩土工程

环境岩土工程研究

Researches

ontheEnvironmentalGeotechnology1环境岩土工程研究、认识与思考2关于工程地质学基本理论的认识3环境岩土工程问题与地质灾害优势面研究观点和方法主要内容1环境岩土工程的由来2环境岩土工程的内涵和特色3地学的环境岩土工程观4环境岩土工程与地质灾害5环境岩土工程的优势面研究观点和思路6我国环境岩土工程发展趋势与展望

环境岩土工程是一门跨学科的交叉科学。它主要覆盖了环境工程、岩土力学和工程地质学所涉及的环境问题。关于环境岩土工程的基本概念、特色、初步分类和内涵系统，本文作了探讨。方晓阳教授作为这门学科的著名创始人之一和对多次环境岩土工程学术会议组织工作上的贡献，他的观点作了专门介绍。

当前，城市环境岩土工程是环境岩土工程研究热点。对作为环境岩土工程的主体的城市环境岩土工程中的两类环境问题和两类悬河的概念、研究技术途径和方法，以及城市环境岩土工程在我国的发展趋势和前景，本文也作了研讨。1环境岩土工程的由来

环境岩土工程（EnvironmentalGeotechnology）一词，源自1986年4月21日～23日在美国宾州里海大学土木系美籍华人方晓阳教授主持召开的第一届环境岩土工程国际学术研讨会。会上，方先生在其著名的“IntroductoryRemarksonEnvi-ronmentalGeotechnology”论文中，将环境岩土工程定位为“跨学科的边缘科学，覆盖了在大气圈、生物圈、水圈、岩石圈及地质微生物圈等多种环境下土和岩石及其相互作用问题”，主要是研究在不同环境周期（循环）作用下水土系统的工程性质。方教授指出，自1986年以来，“环境岩土工程”得到了迅速发展，它不仅复盖了传统岩土工程问题，而且，现今已主要形成了两个分支：地质环境岩土工程和生态环境工程。“岩土工程”一词容量已比较大，复盖了岩土工程问题的“环境岩土工程”，显然其学科领域会更大。由于“环境岩土工程”历史仅20年，虽开了多次国际学术研讨会和个别专题研讨会（如2000年南京生态敏感区环境岩土工程国际会议），由于会议内容繁多，对环境岩土工程学科界定、内涵体系并未作详细研讨。由于多学科参与，要对这些学科体系性问题取得共识，尚有待时日。需要加强研究。方组织第一届会议时，本文作者正好在里海大学访问研究，后又多次参加国际环境岩土工程学术活动。这里，想就环境岩土工程的研究和认识谈一点体会，希指正。2环境岩土工程的内涵和特色2.1产生的背景2.2学科特点2.3学科分类的讨论2.1产生的背景环境岩土工程是跨学科的边缘学科，其产生的背景是八十年代以来环境问题的严重化。主要是水系和水土污染、氡污染、水土流失、砂化、地质生态环境变迁、滑坡、泥石流、固体废物和核废料处理、干旱洪涝以及考古与古迹保护等等。这些不是单一学科能解决的。环境岩土工程，作为多学科的结合点应运而生。参与者主要是岩土力学、工程地质和环境工程人员。相关学科联合攻关，在学科交叉中共同发展和深化。环境岩土工程也就在总体目标认同下，带有各学科特点的环境岩土工程体系。2.2学科特点

环境岩土工程是岩土工程新发展阶段，是环境文明时代的新分支。研究环境岩土工程问题的“环境岩土工程”，又应属于环境学科。环境学科具有综合性、多样性和发展性。环境岩土工程当然也要用发展的眼光去看待和思考。它是变化发展，不断丰富的。

环境科学由各学科的环境分支组成。原学科的特色在其环境分支中也必然有所体现。因此，从工程地质、岩土力学和环境工程视角研究环境岩土工程，也必然有各自特色。互相尊重，取长补短，将促进环境岩土工程更快发展。环境岩土工程容量虽大，但以解决人类岩土工程活动所产生的环境问题为主体，特别是城市环境岩土工程。所以，岩土力学和工程地质的结合，也自然会构成环境岩土工程发展的主体。2.3学科分类的讨论

关于环境岩土工程，方晓阳先生认为有两个主要分支[2]：（1）地质环境（岩土）工程：主要强调有害有毒废料控制系统的管理和修正、填料场的选择、填料的稳定性分析和土污染技术。

（2）生态环境（岩土）工程：研究环境岩土工程的敏感性生态和地质方面。有三类问题：①与地质、气候有关的问题，如泥石流、沙漠、湿地；②与健康有关的问题，如酸雨、核废料；③与文化有关的问题，如考古。认为这三类问题对生态环境因素相当敏感。对于如何解决他所关注的环境岩土工程问题，方先生1989年提出了一个“粒子场理论”，评价土—水—污染物相互作用，预测土的长期形状。认为传统的机械能场理论只能决定问题的短期性状，环境因素（如温度变化、干湿、胀缩、冻融循环、污染等）将改变土粒子性质，从而影响土的性质，且这种影响是长期的。方的这种认识与包承纲先生的“要把土当真正的土”的认识是相通的。这种环境土力学的研究观点，能够在土力学发展中发挥积极作用。

从历届环境岩土工程国际会议来看，环境岩土工程也有如下分类，与方先生分类相比应属狭义的，但它们均包含了自然因素引起的环境问题（国内常以地质灾害名之）。

1984年以来，本文作者积极支持建设部推行的岩土工程体制，并从事城市环境岩土工程研究。于2000年底出了一本《城市环境岩土工程》专著。作者认为污染与生态破坏与环境岩土工程问题是等价的两类环境问题。由于岩土工程活动产生的环境问题，叫“环境岩土工程问题”，它为环境岩土工程的主体。环境岩土工程问题如不加重视和处理，会造成生命和财产的损失，就可能演化为地质灾害。问题和灾害不同，灾害是问题所造成的危害，问题和灾害都要加以重视和研究。这就使相关学科名词术语沟通起来。《城市环境岩土工程》一书从地学与力学的结合上论述了地学对环境岩土工程的研究和认识，主要观点将在下一节介绍。3地学的环境岩土工程观3.1环境问题与环境文明新时代3.2环境地质与环境岩土工程3.3两类环境与环境岩土工程问题3.1环境问题与环境文明3.1环境——自然客体与人类客体相互联系的系统

自然环境社会环境3.1.2环境问题——人类社会发展活动引发环境产生的不利于人类生存的变化

环境问题为全球热点。国际上三时代（20世纪）

①50-60年代,公害显现(1972年瑞典“人类环境会议”)

②80年代全球三问题（臭氧气、气候变暖、生物多样化）

③90年代环发并提（1992年巴西“环发”首脑会议）强调污染与生态破坏环境问题:大气;水;固体废弃物;噪声;热岛效应3.1.3环境文明——人类和自然和谐发展的可持续发展观念和思想

1992年从工业文明——环境文明时代这是按照“三种生产”的理论深刻反思的结论：

环境问题实质（人与自然不调谐）改变发展观、生存模式对策发展环境科学、实现人与自然调谐THEAGENDAOFTHE21stCENTURY3.三2环境三科学三与环三境地三质环境三科学三是发三展中三科学三，具三有多三样性三、综三合性三和发三展性三。地质三环境三是自三然环三境一三部分三，是三“四三圈”三之一三的岩三石圈三的表三层部三分，三与人三类关三系十三分密三切。地质三学以三岩石三圈为三主要三研究三对象三。环境三地质三学则三研究三岩石三、水三、生三物和三大气三四圈三的相三互作三用和三影响三，研三究地三质环三境系三统与三自然三环境三系统三和社三会环三境系三统相三互间三关系三，地三位应三该十三分重三要。环境三地质三作为三环科三一重三要分三支从三理论三殿堂三逐步三走向三国民三经济三主战三场，三因而三作用三将越三来越三大。三它有三三个三层次三，体三现了三它的三独特三之点三和丰三富内三涵。①地三球系三统科三学E三ar三th三s三ys三te三m三sc三ie三nc三e：认识三地球三，研三究地三球过三程。注意三放射三热，三太阳三辐射三和第三三驱三动力三,“三全球三变化三计划三”可三作为三代表三.以三研究三周期三的自三然变三化为三特色三，这三是全三球大三系统三的基三础理三论性三研究三。②环三境地三球科三学三En三v.三Ge三os三ci三en三ce三s：预测三人类三生存三环境三之变三化。三识别三和预三测自三然地三质灾三害，三并注三意人三的诱三发作三用—三—人三为地三质灾三害。③环三境岩三土工三程E三nv三.G三eo三te三ch三no三lo三gy三：以研三究人三类岩三土工三程活三动产三生的三环境三问题三为主三体，三特别三是城三市环三境岩三土工三程。三应按三“人三地调三谐原三则”三解决三问题三，不三使之三演化三成人三为地三质灾三害。3.三3三两类三环境三问题三与环三境岩三土工三程污染三与生三态破三坏两类三环境三问题Po三ll三ut三io三n三&三Ec三ol三og三ic三al三h三az三ar三ds环境三岩土三工程三问题En三v.三G三eo三te三ch三no三lo三gy区域三性的三.：三悬河三及三三峡工三程问三题Re三gi三on三al三E三nv三.三Ge三ot三ec三h环境三岩土三工程三问题三大三城市三不稳三定性In三st三ab三il三it三y三in三l三ar三ge三c三it三ie三s城市三的.三：三环境三水利Ur三ba三n三En三v.三G三eo三te三chEn三v.三w三at三er三c三on三se三rv三an三cy环境三污染三En三v.三P三ol三lu三ti三onTw三o三ty三pe三s三su三sp三en三de三d三ri三ve三r三pr三ob三le三ms三:Pe三rm三an三en三t三an三d三Fl三oo三di三ngEn三v.三g三eo三te三ch三no三lo三gy三p三ro三bl三em三o三f三th三e三th三re三e三go三rg三es4.三1城市三主要三环境三岩土三工程三问题三及其三提升三水平三的二三基点根据三两类三环境三问题三的概三念，三随着三城市三进程三的加三快，三城市三环境三岩土三工程三问题三会越三来越三突出三，当三其变三异强三度给三人类三生存三和物三质文三明带三来严三重危三害时三，即三构成三人为三诱发三地质三灾害三。自三然演三化产三生的三地质三灾害三与此三有所三不同三。随着三生态三城市三建设三规划三的提三出，三人们三对本三问题三重要三性的三认识三也会三深化三。主要三问题三是：4三城市三环境三岩土三工程三与地三质灾三害①生态三城市三建设三规划三中的三问题②工程三活动三引起三的地三面变三形（三地面三沉降三、地三面塌三陷、三滑坡三等地三质灾三害）③悬河三化引三起的三塌岸三灾害④水资三源短三缺和三环境三恶化三问题⑤废弃三物污三染问三题⑥抗震三、抗三断和三地裂三等活三动断三层灾三害问题三多而三复杂三，可三从基三本理三论和三学科三交叉三来创三新解三决问三题。4.三2三基本三理论成因三控制三论GE三NE三TI三CTY三PE三O三FSO三IL三S土承三载力三的指三标值三例人工三土6三0-三10三0k三Pa一般三土1三00三-1三50三kP三a洪积三土1三50三-2三00三kP三a残积三土2三00三-2三50三kP三a强风三化r三3三50三-4三00三kP三aEP三IG三EN三ET三IC三TI三ME三-D三EP三EN三DE三NT三ST三RU三CT三UR三E结构三控制三论RO三CK三-M三AS三S三S三TR三UC三TU三RE三:ST三RU三CT三UR三E三P三LA三NEPR三EF三ER三RE三D三PL三AN三E中科三院岩三体结三构控三制论三--三--三工程三地地三质力三学-三--三-典三型人三类工三程活三动与三地质三环境三相互三作用三。南京三大学三优势三面理三论：三在结三构控三制论三基础三上抓三住结三构面三和多三学科三交叉三二个三基点三进行三创新三发展三，已三形成三较系三统的三分析三理论三和方三法。三主要三是抓三优势三结构三面、三宏微三观结三构、三结构三之非三对称三性三和学三科交三叉的三综合三模型三和方三法，三对环三境岩三土工三程和三地质三灾害三进行三研究三和评三价。TH三E三H三AR三MO三NY三BE三TW三EE三N三T三HE三HU三MA三N三a三nd三TH三E三N三AT三UR三E是环三境文三明时三代新三认识三、新三理论三观点三：注三意生三态环三境基三本要三素（三水、三土、三植、三气）三，抓三绿化三园林三建设三，整三治和三保护三水土三资源三，按三人地三调谐三原则三对工三程进三行决三策和三模式三化研三究，三例如三：C三=三F三(L三,三P三,三T三,三E三)C-三--三L三an三d三En三gi三ne三er三in三g三Ca三pa三ci三tyL-三--三F三ac三to三rs三o三f三ma三jo三r三th三em三esP-三-A三tt三ri三bu三te三s三(三属性三)T-三--三Te三ch三ni三qu三e三le三ve三lE-三--三Ec三on三om三y5三优势三面理三论研三究观三点和三思路从基三本理三论（三结构三控制三论）三和多三学科三交叉三两个三基点三创新三，形三成一三个环三境岩三土工三程优三势面三理论三，用三以解三决工三程稳三定性三问题三。它三体现三了认三知（三Co三gn三it三io三n）三理论三的认三识过三程（三Da三ta三数据三→I三nf三or三ma三ti三on三信息三→K三no三wl三ed三ge三知识三），三逐步三形成三理念三Ph三il三os三op三hy三，经三大量三工程三实践三不断三验证三，逐三步形三成较三系统三理论三Th三eo三ry三。这三一理三论要三点有三三：5.三1三优势三面控三制论Th三e三En三v.三P三ro三bl三em三a三re三c三on三tr三ol三le三d三by三t三he三T三he三or三y三of三P三re三fe三rr三ed三P三la三ne稳定三性取三决于三：断三裂→三老、三新、三活三三类断三裂→三优势三断裂St三ab三il三it三y:三F三au三lt三→三Ol三d,三n三ew三,三&三ac三ti三ve三f三au三lt三→三pr三ef三er三re三d三fa三ul三t.地质三仿真三模型三：优三势面三组合三→优三势分三离体Ge三ol三og三ic三al三e三mu三la三ti三on三m三od三el三:三co三mb三in三at三io三n三of三p三re三fe三rr三ed三p三la三ne三s→三Pa三rt三in三g三ma三ssDE三SC三RI三PT三IO三N三CH三AR三T三OF三R三OC三K三QU三AL三IT三Y-三--三ST三RU三.三PL三AN三EPR三EF三ER三RE三D三ST三RA三TU三M三（S三TR三AT三A）栖霞三山明三镜湖三塌陷5.三2优势三面减三灾防三灾原三理Th三e三th三eo三rm三o三f三pr三ef三er三re三d三pl三an三e三to三h三az三ar三d三re三du三ct三io三n三&三pr三ev三en三ti三on①关三键因三素K三ey三f三ac三to三r三——三优势三面②按三系统三建模不同三级别三优势三面组三合（三层块三构造三思想三引用三）C三om三bi三na三ti三on三o三f三p.三p.三in三d三if三fe三re三nt三g三ra三di三ng三(L三ay三er三in三g-b三lo三ck三)悬河三三系三统控三制论三：地三壳E三ar三th三c三ru三st三，地三基F三ou三nd三at三io三n，三堤坝三e三mb三an三km三en三t土体三优势三面：三土岩三界面三Bo三un三da三ry三o三f三so三il三&三r三oc三k,三层三面P三la三ne三o三f三be三dd三in三g，三风化三面W三ea三th三er三in三g三pl三an三e，三节理三裂隙三Jo三in三t，三人工三裂隙三Ma三n-三ma三de三f三is三su三re三，软三面W三ea三kn三es三s，三环境三变化三界面三E三nv三.三bo三un三da三ry③优三势面三测试三之参三数为三仿真三参数Em三ul三at三io三n三pa三ra三me三te三rs④成三灾双三重机三制Du三al三m三ec三ha三ni三sm三o三f三ha三za三rd三s⑤危三害度三与决三策分三析Ha三rm三fu三ll三ne三ss三,三de三ci三si三on三a三na三ly三si三s⑥工三程治三理En三gi三ne三er三in三g三tr三ea三tm三.人地三调谐三：（1三）人三地调三谐的三观点三：以顺三应代三替硬三抗，三充分三利用三地质三体的三潜能三，绿三色设三计、三美化三设计（2三）地三质工三程的三治理三观点三：通过三地质三机理三分析三，找三出灾三害的三主控三因素三——三优势三面，三进行三针对三性治三理，三终止三不利三地质三作用三，地三质与三治理三构件三有效三组合三。（3三）治三理与三开发三相结三合：变危三险区三为园三林风三景区三，合三理开三发利三用。三可作三为生三态城三市建三设的三示范三工程三。人地三HA三RM三ON三Y治理原则三:躲避硬抗三--三--三--三顺应地质三工程三治理GR三EE三NI三ZA三TI三ON三PR三IN三CI三PL三Egr三as三swo三od三la三ndsh三ru三b基础三形式施工三顺序工程三体系三-三--三--三工三作体三系(三三)三优势三面方三法论1三必须三明确三研究三的目三标和三关键三：目标三：预三测+三决策三+行三动关键三：不三脱节三（地三质、三力学三与工三程相三结合三）+三广义三模型三评价2三专家三判断三+机三制分三析+三定量三模型三是优三势面三常用三的三三个互三补模三型。3三区域三稳定三性和三地基三稳定三性相三结合三的原三则。4三地质三基础三+高三新技三术+三社会三科学三与经三济学三相结三合。5三工程三措施三+地三质工三程措三施+三信息三调控三相结三合，三并在如三前述三的人三地调三协的三原则三下进三行环三境和三地质灾害三治理三。按地三质工三程原三理治三理Re三in三fo三rc三in三g三sh三ou三ld三b三e三in三t三er三ms三o三f三Ge三o-三en三gi三ne三er三in三g三pr三in三ci三pl三e三De三si三gn三in三g三sh三ou三ld三a三cc三or三d三wi三th三t三wo三p三ri三nc三ip三le三s:三g三eo三lo三gy三&三m三ec三ha三ni三cs测试三和加三固的三主体三是优三势面利用三地质三作用三和地三质体三潜能从抗三灾到三顺应三自然三协调三共存富水三优势三断裂三与边三坡排三水防三水悬河三堤防三边坡三治理5.三3三优势三面分三析的三方法三论问题三复杂三，环三境文三明时三代要三求越三来越三高:Go三al三s:E三nv三.p三ro三te三ct三io三n三&三ha三za三rd三s三re三du三ct三io三n,三p三ro三vi三di三ng三s三ci三en三ti三fi三c三ba三si三s三fo三r三sa三fe三ty三a三nd三e三co三no三mi三ca三l三En三g.Ta三sk:E三ar三th三qu三ak三e三pr三ev三en三ti三on三,三fr三ac三ti三on三p三re三ve三nt三io三n,三r三oc三k-三so三il三q三ua三li三ty三e三va三lu三at三io三n,三pa三ra三me三te三r三de三si三gn三a三nd三r三ea三li三zi三ng三t三he三h三ar三mo三ny三w三it三h三th三e三en三vi三ro三nm三en三tRe三qu三ir三em三en三t:I三n三th三e三pr三in三ci三pl三e三of三h三ar三mo三ny三b三et三we三en三t三he三h三um三an三&三t三he三n三at三ur三e,三p三ro三vi三di三ng三d三ec三is三io三n三an三d三tr三ea三tm三en三t三hi三gh三e三ff三ic三ie三nc三y,三s三af三e,三e三co三no三mi三ca三ll三y三an三d三pr三ac三ti三ca三ll三y三fo三r三en三gi三ne三er三in三g三pr三oj三ec三t三st三ab三il三it三y要解三决问三题提三升水三平除三从基三本理三论出三发进三行创三新外三，还三应从三多学三科交三叉方三法论三上作三创新三。优三势面三分析三有如三下基三本认三识：(1三)三要使三主客三观结三合，三必须三明确三研究三的目三标和三关键目标三:预三测-三--三预测三+决三策+三行动关键三:不三脱节三(地三质与三力学三两原三理)三+互三补模三型评三价互补三性的三广义三模型三体现三思维三分析三、量三化分三析和三调谐三分析三之有三机结三合。(2三)三思维三原则三:系三统论三不确三定论三反馈三论三全三方位三论(3三)三专家三判断三+机三制分三析+三定量三模三型(4三)三区域三稳定三性和三地基三稳定三性相三结合三的原三则(5三)三地质三基础三+高三新技三术+三社会三科学三与经三济学三相结三合(6三)三工程三措施三+地三质工三程措三施+三信息三调控三相结三合，三并在三在人三地调三谐的三原则三下进三行环三境和三地质三灾害三治理优势三面观三点思三路正三确,三在实三际应三用中三不断三得到三发展:首用三于边三坡研三究,三继用三于区三域稳三定性三研究三,裂三隙水三探寻三,在三水电三,城三市地三基,三桥梁三,地三下工三程,三环境三问题三等的三研究三中取三得了三系统三的成三果.此外三:在美三国用三于氡三污染三的研三究和三防治三;抗爆三优势三面观三点在三国防三防核三爆炸三研究三中发三挥重三要作三用;富水三优势三断裂三观点三在找三水研三究中三成效三显著三;优势三面,三优势三层,三人工三活化三优势三面等三观点三用于三矿山三突水三研究三,南三大和三矿大三都取三得了三好的三成果三.总之三，优三势面三观点三、思三路和三方法三是在三岩体三结构三控制三论基三础上三创新三使认三识深三化，三又立三足于三学科三交叉三上的三综合三发展三，因三而能三在解三决问三题和三发展三学科三上有三较系三统进三展。三其基三本观三点是三:强三调众三多结三构面三中，三优势三面或三优势三断裂三对区三域和三岩体三稳定三性起三控制三作用三,以三优势三面组三合为三岩体三稳定三性分三析模三型;三优势三面减三灾防三灾原三理;三优势三面方三法论三。优三势面三理论三在边三坡稳三定性三,区三域地三壳稳三定性三,裂三隙水三探寻三和氡三污染三研究三和防三治取三得系三统成三果。三用之三研究三城市三和黄三河悬三河稳三定性三等环三境岩三土工三程问三题，三其社三会、三经济三和环三境意三义更三为重三大，三发展三前景三也大三为拓三宽。三特别三是九三十年三代后三期用三之研三究桥三梁和三地下三工程三进展三是较三快的三。优三势面三理论三由于三得到三众多三专家三的支三持及三其在三水电三、桥三梁、三矿山三和地三下工三程等三大型三工程三中应三用所三取得三的成三果和三新进三展，三荣获三20三00三年教三育部三科技三进步三一等三奖。6三我三国环三境岩三土工三程与三地质三灾害50三年来三我国三工程三地质三、环三境地三质和三地质三灾害三研究三取得三巨大三成就三。环境三地质三、工三程地三质进三入环三境岩三土工三程与三地质三灾害三研究三新阶三段。新世三纪伊三始面三临大三好发三展机三遇：研究三现状三与展三望水资三源危三机R三is三k三of三w三at三er三r三es三ou三rc三es西部三问题生态三环境三建设三与保三护Ec三ol三og三ic三al三c三on三st三ru三ct三io三nsWe三st三er三n三pa三rt区域三稳定三性与三地下三工程Re三gi三on三al三s三ta三bi三li三ty三&三u三nd三er三gr三ou三nd三e三ng三in三ee三ri三ng生态三城市三规划三与建三设Pl三an三ni三ng三a三nd三c三os三tr三uc三ti三on三o三f三Ec三o.三ci三ty大城三市地三面变三形不三稳定三性东部三问题In三st三ab三il三it三y三in三t三he三l三ar三ge三c三it三ie三sEa三st三er三n三pa三rt悬河三化P三ro三bl三em三o三f三su三sp三en三de三d三ri三ve三rs水资三源、三水环三境w三at三er三r三es三ou三rc三es三&三e三nv.舞台Ar三en三a其主三要基三础性三和应三用性三课题三：PR三OB三LE