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文档简介

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THEAGENDAOFTHE21stCENTURY3.2环境状科学穗与环申境地侦质环境科灯学是发溜展中科吧学,具仇有多样壤性、综烈合性和筒发展性立。地质辆环境杆是自链然环笑境一利部分雨,是妖“四袄圈”打之一瓜的岩叹石圈善的表直层部待分,恼与人客类关备系十匆分密碗切。地质学枯以岩石窗圈为主课要研究腾对象。环境地纲质学则只研究岩澡石、水财、生物运和大气冲四圈的派相互作福用和影模响,研钩究地质争环境系悼统与自掀然环境救系统和赌社会环家境系统协相互间挖关系,掀地位应糠该十分耗重要。环境地翻质作为用环科一数重要分从支从理普论殿堂辽逐步走诸向国民望经济主炎战场,鹊因而作峰用将越做来越大袖。它有诱三个层私次,体覆现了它绿的独特音之点和膝丰富内鞠涵。①地球涝系统科积学Ea辉rth旧sy仆ste背ms粘cie捷nce眯:认识地明球,研运究地球择过程。注意街放射油热,峰太阳凶辐射妨和第自三驱城动力榴,“挨全球市变化胜计划底”可调作为萍代表则.以涉研究石周期桑的自狸然变毒化为碰特色铲,这延是全例球大员系统屡的基兆础理拾论性惧研究钻。②环境筑地球科疤学E热nv.僵Geo蔬sci狱enc扰es:预测店人类扶生存循环境磁之变场化。葡识别依和预象测自四然地巡寿质灾晶害,贞并注泄意人忽的诱扯发作京用—防—人阿为地早质灾译害。③环境精岩土工秘程En锈v.G沾eot筑ech绒nol坊ogy团:以研究假人类岩滴土工程歪活动产贤生的环傲境问题碎为主体乏,特别职是城市槽环境岩军土工程梦。应按桑“人地老调谐原贷则”解压决问题绢,不使变之演化齐成人为仆地质灾材害。3.芬3井两类声环境柔问题候与环磁境岩商土工需程污染句与生卡态破申坏两类必环境谜问题Pol仍lut运ion绞&或Eco备log界ica汁lh摄aza仿rds环境岩毙土工程榨问题Env当.G镜eot镜ech失nol夕ogy区域性怖的.:骆悬河及芳三峡工炮程问题Reg赞ion送al花Env红.G帐eot牲ech环境岩爱土工程浅问题蜜大获城市不类稳定性In洽st愈ab象il棚it漫y修in越l晶ar侧ge止c庸it票ie北s城市谨的.煌:倒环境下水利Ur选ba报n添En疼v.逗G近eo丧te按chEnv寻.w尝ate编rc宅ons归erv殃anc芦y环境数污染矩En闯v.纵P葱ol眯lu喇ti陡onTw握o爱ty聚pe爪s星su旧sp呢en艇de番d醉ri戚ve韵r传pr某ob之le势ms累:Pe漫rm惕an透en竞t窄an铲d备Fl房诚oo循di东ngEn贸v.触g势eo离te翼ch仅no伪lo季gy方p暖ro获bl役em讨o惭f签th序e跌th朱re织e锡go甚rg批es4.绑1城市贱主要回环境陡岩土载工程浴问题帽及其青提升腰水平政的二睁基点根据两妙类环境论问题的因概念,猛随着城幼市进程露的加快能,城市饼环境岩颤土工程筐问题会庭越来越双突出,酸当其变鼻异强度结给人类螺生存和串物质文拼明带来盒严重危浇害时,裳即构成驶人为诱组发地质府灾害。商自然演己化产生裂的地质患灾害与畅此有所俯不同。随着鲁生态融城市能建设城规划晴的提竭出,父人们膛对本求问题峰重要惯性的跃认识投也会网深化润。主要贡问题倡是:4城蛛市环境漆岩土工扁程与地魂质灾害①生态城恼市建设轮规划中挖的问题②工程活叠动引起评的地面切变形(口地面沉乓降、地丝式面塌陷痰、滑坡穿等地质剂灾害)③悬河规化引挠起的黎塌岸坟灾害④水资源拆短缺和幕环境恶诸化问题⑤废弃介物污塞染问平题⑥抗震顷、抗符断和便地裂覆等活母动断粮层灾驳害问题离多而仇复杂屋,可探从基杜本理铃论和传学科袖交叉奔来创赤新解圣决问衣题。4.荡2狐基本庄理论成因塑控制芽论GEN嫁ETI鸡CTYP肾EO邻FSOI呆LS土承载绳力的指茫标值例人工隶土6金0-南10歼0k纸Pa一般土肯100顷-15搏0kP阶a洪积寒土1叠50盘-2厨00营kP赞a残积土据200迅-25砍0kP漂a强风浪化r委3员50境-4缘瑞00逗kP寻aEPI缴GEN炒ETI自C授TIM友E-D衣EPE丛NDE泉NT扮ST明RUC坑TUR不E结构控粱制论RO鄙CK稼-M尚AS另S问S匙TR殊UC煮TU迹RE华:ST阁RU镰CT奏UR搁E马P缘瑞LA嫌NEPR企EF河ER矮RE掩D朽PL周AN菜E中科壳院岩嘱体结程构控漏制论沿--项--程工程余地地物质力夺学-创--落-典誓型人钥类工末程活冤动与舌地质味环境犹相互宽作用茎。南京呼大学浴优势妻面理懒论:秤在结茂构控蛾制论萄基础融上抓克住结以构面你和多味学科僻交叉怪二个悦基点慨进行女创新敢发展舟,已熄形成盒较系笨统的陈分析判理论宜和方玻法。咸主要葱是抓栋优势循结构股面、狭宏微搅观结稍构、兰结构斯之非仪对称蒜性篮和学徐科交差叉的浸综合披模型词和方厦法,惰对环芦境岩队土工锋程和划地质佳灾害铃进行取研究改和评桨价。THE盐H让ARM默ONY岁B刚ETW忠EEN贷T梳HE枪HU幅MAN鼻a省nd乳TH柿E担NAT有URE是环有境文草明时只代新脊认识甲、新涉理论混观点局:注姨意生帜态环新境基龟本要移素(翠水、亦土、疯植、贩气)洲,抓茫绿化危园林荣建设层,整屿治和而保护穗水土食资源消,按翻人地似调谐互原则引对工免程进煤行决类策和堡模式谱化研很究,嘴例如洗:C=片F近(L鞠,P资,娇T,拦E镇)C-欣--磨L夏an直d表En百gi乏ne贼er苍in驳g能Ca直pa锹ci师tyL--蹦-F阅act境ors竞of亏ma令jor坛th昨eme摩sP--例Att旅rib建ute扯s洗(属性膀)T--颗-Te胃chn禽iqu近el图eve钞lE--债-Ec永ono著my5致优势撞面理兆论研指究观聚点和享思路从基宰本理蕉论(薪结构牌控制叹论)惜和多稀学科淡交叉烟两个恰基点退创新篮,形装成一梁个环祸境岩滚土工浑程优诱势面蓄理论虫,用早以解蛛决工砖程稳巨定性丈问题宣。它擦体现镜了认鱼知(蛇Co辽gn挂it己io制n)连理论娇的认争识过锯程(捐Da析ta递数据绒→I符nf致or季ma忙ti占on问信息窄→K壶no址wl种ed侮ge击知识吨),蒸逐步缸形成赛理念等Ph祖il斑os渡op昂hy慢,经姐大量奶工程稿实践砖不断勉验证戏,逐脱步形涉成较嘴系统类理论重Th桥eo兄ry酬。这家一理傅论要耐点有喉三:5.1狡优势蛇面控制进论The拔En迫v.恐Pro翅ble送ma氧re影con逆tro撞lle选db充yt臣he度The石ory冤of笨Pr欺efe倦rre东dP傍lan递e稳定项性取雄决于池:断真裂→遥老、跑新、钟活三瞒类断库裂→燥优势颂断裂St滔ab林il溪it扫y:否F背au宽lt告→旨Ol去d,苍n糖ew吗,平&搭ac足ti黎ve阴f块au见lt宏→垦pr触ef均er焦re奔d保fa膨ul练t.地质仿遥真模型转:优势砌面组合投→优势都分离体Ge蚊ol对og筛ic侧al想e奔mu史la独ti徒on访m育od坟el霞:域co滋mb注in妥at凭io瓣n幅of疼p珍re溪fe凭rr廊ed渠p啦la扬ne缎s→失Pa室rt铁in爹g厦ma踪蝶ssDES松CRI内PTI泽ON辜CHA贡RT眨OF搁ROC服KQ顷UAL大ITY辈---哑STR衰U.杯PLA哗NEPR打EF跟ER炎RE吨D迅ST鲜RA桑TU救M镇(S启TR罪AT葡A)栖霞亦山明炉镜湖垮塌陷5.2优势面逗减灾防测灾原理The承th怒eor柔mo亦fp昆ref额err形ed好pla灭ne纯to雁haz由ard甘re军duc蜂tio间n&烂pr警eve作nti惰on①关键尺因素K还ey浸fac碧tor去——温优势面②按钞系统挑建模不同淘级别对优势必面组杠合(帆层块涝构造娇思想迷引用谢)C惧om尝bi船na趁ti廊on茎o呜f干p.类p.撇in岩d扰if起fe敞re炎nt怎g辅ra盆di探ng伸(L垦ay低er颜in修g-bl辛ock鼻)悬河三手系统控易制论:库地壳E秘art趁hc省rus男t,地乡丰基Fo案und欧ati红on,应堤坝竖emb隶ank忽men旷t土体药优势值面:桐土岩煎界面矿Bo拉un捷da闻ry轻o浸f扩so都il伏&探r绿oc司k,尺层洒面P循la亚ne弓o楚f鼠be病dd坡in耻g,冬风化忘面W祖ea雁th庭er粒in滤g使pl铲an浪e,案节理垃裂隙粘Jo健in宵t,蛇人工黄裂隙扛Ma株n-陆ma窃de掀f货is庸su废re棚,软滨面W么ea何kn础es够s,缩慧环境盐变化绸界面芹E郑nv篮.难bo邪un爸da陶ry③优势骆面测试授之参数闭为仿真煤参数Emu挑lat狱ion帆pa攻ram滤ete裁rs④成灾蠢双重机棋制Dua闸lm捐ech略ani雹sm宴of撇haz笑ard绣s⑤危害加度与决袋策分析Ha词rm在fu漫ll绑ne甩ss泽,秤de渡ci谱si药on宪a抄na敌ly克si宽s⑥工程拣治理Eng碍ine收eri联ng匠tre求atm婆.人地砍调谐罢:(1)中人地调别谐的观摊点:以顺应尺代替硬郊抗,充芝分何利拐用地质政体的潜酸能,绿云色设计拢、美化滔设计(2)湾地质工活程的治畏理观点慰:通过地案质机理苏分析,胶找出灾悄害的主铃控因素替——优已势面,冻进行针驻对性治租理,终斑止不利乳地质作蚁用,地干质与治枣理构件动有效组盾合。(3)愿治理与唱开发相索结合:变危险顽区为园羊林风景蒸区,合堂理开发午利用。爽可作为变生态城台市建设价的示范乎工程。人地H燃ARM旬ONY治理原则纷:躲避硬抗-衣---愿--鸡顺应地质额工程及治理GR去EE灰NI热ZA鱼TI伞ON妻PR晚IN条CI疏PL末Egr穷as霸swo姐od匆la身ndsh霜ru置b基础形璃式施工顺忠序工程顺体系下-舌--墨--达工龄作体切系(三先)嗓优势批面方匹法论1户必须怨明确竞研究粥的目珍标和叨关键仅:目标:登预测+践决策+意行动关键:符不脱节赏(地质创、力学努与工程竟相结合车)+广高义模型役评价2专秤家判断山+机制血分析+伏定量模杏型是优虾势面常暂用的三泄个互补岩模型。3区无域稳定眨性和地必基稳定艳性相结谷合的原校则。4怕地质凯基础湾+高萌新技楚术+脂社会星科学么与经礼济学台相结财合。5工童程措施恼+地质荣工程措缺施+信记息调控狂相结合鄙,并在如钉前述军的人副地调颗协的可原则坦下进樱行环巩境和冰地质灾害谅治理饼。按地质丈工程原茅理治理Rei约nfo馒rci吴ng泥sho黑uld菠be卖in李te勾rms似of谋Ge裤o-e间ngi铁nee始rin济gp今rin搏cip隔le妻Des荐ign扭ing销sh鹊oul黎da茧cco闷rd莫wit书ht虽wo厅pri失nci鞋ple炮s:纷geo筋log破y&郊me绸cha染nic蒜s测试匆和加己固的惠主体今是优金势面利用地般质作用摸和地质叹体潜能从抗灾备到顺应员自然协旧调共存富水技优势宅断裂高与边抛坡排椒水防免水悬河化堤防蜘边坡早治理5.3饥优势哈面分析粮的方法榜论问题朝复杂杏,环爷境文佛明时秒代要蓄求越酷来越诱高:Goa存ls:En迫v.p泰rot低ect犹ion辱&临haz钻ard倦sr邀edu侍cti石on,雨pr伶ovi外din摔gs篇cie传nti薯fic的ba开sis腊fo爪rs喇afe禁ty谎and逢ec蒸ono咐mic烛al颈Eng复.Ta跳sk:Ea也rth候qua畅ke勇pre师ven券tio随n,性fra驳cti抛on效pre移ven绵tio美n,绳roc朱k-s骆oil彩qu检ali已ty梨eva享lua捆tio凶n,p秀ara湿met远er共des抗ign宁an饺dr求eal闻izi络ng命the意ha晌rmo丹ny必wit盐ht栏he砍env劣iro奇nme唇ntReq灯uir此eme话nt:I使n堡th塌e径pr斥in侵ci俯pl掩e渔of狱h逢ar殃mo存ny肺b刃et伶we绵en傅t深he猎h辩um责an辱&犹t葵he最n坦at绿ur具e,招p适ro垮vi拜di就ng胀d牙ec毒is和io略n暗an弄d栗tr许ea机tm孩en陪t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