环境岩土工程问题浅析-正文

2024年2月20日发(作者：少年心)

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随着我国经济、工业和根底设施建立的迅猛开展，环境问题已引起人们的极大关注，如何保护好人类赖以生存和开展的土地、海洋与空间，已成为广阔自然科学工作者、社会科学工作者的研究课题和使命。高速开展的经济建立改善了人们的生活条件，但也在一定程度上干扰了生存环境，对生态平衡起了负面效应，岩土环境问题亦由此而产生。环境岩土工程学是一门新兴的综合性穿插学科，它涉及岩土力学与岩土工程、卫生工程、环境工程、土壤学、地质学、水文地质、水文地球物理、地球化学、工程地质、采矿工程以及农业工程学等。环境岩土工程不是一门单纯的工程科学，与社会科学密切相关，不考虑社会因素，仅从自然科学的角度去试图解决环境岩土工程问题难以取得成效。从实际情况来看，环境岩土工程科学的开展往往由社会政治力量所驱动。各国、各地区为了保护人类的生活环境，制定了很多保护环境的法律和法规，正是这些法律和法规迫使人们寻求保护和改善环境的措施，从而推动这门学科的开展。

1、 环境岩土工程定义

环境岩土工程〔EnvironmentalGeotechnology〕一词，源自1986年4月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，并在其著名的“Introductory

Remarks on EnvironmentalGeotechnology〞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的问. z.

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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。

2、 环境岩土工程研究分类

环境岩土工程是研究应用岩土工程的概念进展环境保护的一门学科。这是一门跨学科的边缘学科，涉及面很广，包括：气象、水文、地质、农业、化学、医学、工程学等等。

环境岩土工程研究的内容大致可以分为三类：

(1)环境工程。主要指用岩土工程的方法来抵御由于天灾引起的环境问题。例如：抗沙漠化、洪水、滑坡、泥石流、地震、海啸等。这些问题通常泛指为大环境问题。

(2)环境卫生工程。主要指用岩土工程的方法抵御由于各种化学污染引起的环境问题。例如城市各种废弃物的处理、污泥的处理等。

(3)人类工程活动引起的一些环境问题。例如在密集的建筑群中打桩时，由于挤土、振动、噪声等对周围居住环境的影响；深基坑开挖时，降水和边坡位移等。

3、 环境岩土工程的特点

(1)复杂性

环境岩土工程不仅涉及力学作用，还涉及物理、化学、生物作用，即使力学作用也不是单一的，往往是固、液、气三相力学行为的耦合，更复杂的是力学、物理、化学、生物作用的耦合。

(2)系统性

岩土体和环境岩土工程作为地球表层系统的一个组成局部，对. z.

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其进展研究首先必须将其放在地球表层系统这个大背景之下，研究岩土体和环境岩土工程与地球表层的相互作用关系。环境岩土工程作为人类社会活动的一局部，其目标的选择与实现依赖于社会整体利益和可持续开展的实现。

(3)广泛性

环境岩土工程涉及的问题非常广泛，同时在时间和空间上的跨越也非常大。

(4)综合性

环境岩土工程主要是应用岩土工程的观点、技术和方法为治理和保护环境效劳，但这远远不够。

环境岩土工程的复杂性、系统性、广泛性决定了对其进展研究和环境岩土工程问题的解决必须是多学科综合，要结合物理、化学、生物学、地质学、土壤学、卫生工程、社会科学等多门学科，要学习借鉴其他门类科学技术的思路和方法。

4、 环境岩土工程研究中根本观点及研究方法

根本观点：

(1) 岩土实践的范围是地球表层，而地球对于宇宙来讲是一个子系统，它的变化受其他子系统的影响，它们之间有物质和能量的交换，是一个开放的系统；

(2) 资源是有限的。我们只有一个地球，并且随着人口的增长，资源与人口相比越来越小，所以我们应实施可持续开展战略， 而不能盲目地掠夺式地利用，以防止对环境造成不利的影响；

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(3) 人类无方案的活动会消灭人类自身；

(4) 自然界在不断地变化，有一些直接危害人类，反过来人类要避开危害，就必须采取措施；

(5) 虽然岩土工程曾带来一些消极影响，但它是由于人类认识上的片面性和历史的局限性造成的，所以从理论上讲，所有的环境岩土工程问题是可以解决的，但它依赖于人们环境意识的提高，岩土工程技术的进步和法制建立的健全。

研究方法：

环境岩土工程是一个系统工程。它涉及许多学科领域， 所以在研究中应从学科间的穿插处着眼， 以辩证的观点分析和解决问题。

其次， 应用岩土工程的观点去改善环境， 使其更符合人类的生存需求。

5、 环境岩土工程与相关学科的关系

与环境岩土工程相关的学科有：工程地质学、岩土力学、岩土工程学、地质工程、环境工程地质学。

工程地质学的根底理论是地质学，指导它的理论主要是自然历史观，它的根本理论是认为地质成因和演化过程决定地质体的工程特性， 相应地在研究方法上就是从地质体局部特性的研究， 探索地质体在生成时的地质环境以及形成地质体的地质作用和演化过程， 从而在整体上认识和把握地质体的组成和构造以及发育规律，

并进一步探讨和预测它在工程建筑物作用下的表现和工程行为。

工程地质学的效劳对象完全是人为设计，人为施工的建物。这. z.

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一应用性决定了工程地质学的边缘性、穿插性和综合性等特性。所谓边缘性指它处在地质学科的外层， 位于和工程学科接壤的部位。所谓穿插性说明在它的学科开展中不断吸收工程学科的理论、概念和方法，并和地质学结合起来。所谓综合性是指工程地质学的目标是解决问题，它是借助于地质学各根底学科的成就来综合地工作的

岩土力学、岩土工程和工程地质学在研究对象和目标上有很大的一样之处，是密切相邻的学科。但是岩土力学属于力学学科的边缘， 而岩土工程属于工程学科的边缘。虽然对岩土的地质认识是建立岩土力学模型和本构关系的重要根底，但岩土力学更偏于模型及建模后的力学研究。岩土工程是将岩土作为工程构造物的一局部工程学科。不过岩土力学和岩土工程与其他的力学或工程学科相比，需要更多地质学科的支持， 或者说更需要与地质学科的结合。

6、 环境岩土工程的研究现状

20世纪50-60年代公害事件的显现，人们不断探索，反思，并已取得了根本的共识。目前国外对环境岩土工程的研究主要集中于垃圾土、污染土的性质、理论与控制等方面，而国内则在此根底上有较大的扩展，就目前涉及的问题来分，可以归纳为两大类：第一类是人类与自然环境之间的共同作用问题。这类问题的动因主要是由自然灾变引起的。例如地震灾害、土壤退化、洪水灾害、温室效应等。这些问题通常称为大环境问题。第二类是人类的生活、生产和工程活动与环境之间的共同作用问题。它的动因主要是人类自身。例如城市垃圾、工业生产中的废水、废液、废渣等有毒有害废弃物. z.

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对生态环境的危害；工程建立活动如打桩、强夯、基坑开挖、盾构施工对周围环境的影响；过量抽汲地下水引起的地面沉降等等。有关这方面的问题，统称为小环境问题。

7、 我国环境岩土工程所面临的问题

(1)水土流失

由于近几十年来的大规模根本建立及森林乱砍滥伐和任意挖坡耕地，致使植被破坏。据统计，每年长江流域因水土流失使入海泥砂达7亿t，相当于35万km2土地被刮去17cm厚的表土，已到达黄河泥砂量的1/3。尽管近几十年来，我国水土保持工作也很受重视并取得一定成效，但水土流失情况仍相当严重。因此，水土保持成为环境岩土工程的重要研究方面。

(2)海水入侵与地面沉降

海水入侵的主要原因是沿海地区过量抽汲地下水致使地下水位低于海平面水位，因而导致海水向内陆地下灌入，影响沿海城镇工业及民用水源，造成极大损失。此外，由于石油、天然气或其他固体矿床开采而造成地面沉降或塌陷也应引起足够的注意并采取相应的防治措施。

(3)土地砂化及盐碱化

根据预测，21世纪初期全国新砂化土地将超过30万km2，因此防治土地砂化已刻不容缓。土地盐碱化的主要原因是由于地下水由下向上涌流。而地表补充水源缺乏，导致盐分积集使土地盐碱化。由于河床淤积、河水水面高于地面或水库增水均能导致地表含盐量. z.

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增加，此外在干旱地区，雨量稀少、缺乏水源补充也往往造成土地盐碱化。在我国华北平原干旱地区及黄河沿岸土地盐碱化现象极为普遍，治理和防止土地进一步盐碱化已是环境岩土工程研究的重要课题。

(4)滑坡与山崩

众所周知，滑坡与山崩会给人民的生命财产造成巨大的损失，滑坡的起因除有自身的生态过程及规律外，人类的生产建立活动将会加速其演变速率。据估计，由于大规模的交通运输工程的建立引起的岩石土壤的移运数量已与河流搬运泥砂的能力等量齐观，而有些地区的大面积地下排水势将改变地下水的运移动态及岩土性状，致使陆地斜坡更趋不稳。由此可见，防治滑坡任务是很繁重的，这项艰巨任务将不可防止地落在环境岩土工程人员的肩上。

(5)城市垃圾

随着人们生活水平的提高和工业的迅速开展，城市垃圾已成为市政工程的一项极为头痛的问题，城市垃圾的处理技术也是21世纪应予以重视的问题，目前的处理方法一般为掩埋与烧毁。如何进展废物利用及改进处理措施是环境岩土工程的一项重要课题。

(6)核废料问题

为解决能源短缺而开展核电站已成为众所关注的事情，我国核能建立已经起步，预计在21世纪初将开展到2000万kw，随之而来的核废料处理问题将摆在环境岩土工作者面前。核废料储存库的平安性不但取决于地下洞室围岩的稳定性，也取决于核废料本身放射. z.

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性生命期放热效应所产生的异常温度变化与岩体的相互作用而形成的裂隙开展状态。在开展核能的同时决不能无视核废料的处置问题，应在制定可行性及设计施工时列入核废料的处置方案和措施。

(7)水源保护

为了确保人们的身体**，防止疾病发生已成为一项重大课题。目前城镇居民的饮用水一般均直接取自江河湖泊，专用于饮用水的水库极少。在21世纪，应大声疾呼水源保护。尤其是饮用水源的保护更应列为重中之重，应尽早建立专用水库作为城镇居民饮用水源，饮用水源的水库要制止开放旅游观光及在水库内放养鱼类以保证水质不受污染，使人民身体**得到保障。

8、 结语

20世纪90年代后，我国进入了大规模工程建立时期。从沿海地区开场，逐步向内陆扩展，高层建筑、地铁、道路交通、隧道等等的建立以及城市化进程步伐的加快向环境岩土工程不断提出新的挑战。同时，自然环境的变化，地震、洪涝灾害的频频发生，温室效应的加剧，水土流失，土壤退化等大环境问题，也引发了一系列新的环境岩土工程问题。相对兴旺国家来说，我国的岩土工程工作者面临更为艰巨的任务。一方面，我国正处于大规模工程建立时期，有许多工程问题需要解决；另一方面，基于可持续开展要求，我们面临严峻的环境保护与治理工作。在环境岩土工程问题上，未来几年应重点研究并解决下面几个问题。其中，西部问题，包括生态环境建立与保护区域稳定性与地下工程。东部问题，包括大城市地面. z.

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变形不稳定性、悬河化水资源、水环境等。在一些应用方面还急需解决的问题如下：卫生填埋场的设计问题；大规模工程建立的区域环境岩土工程问题评估；城市施工影响环境岩土工程问题；岩土工程手段在环境的治理中的应用等。从环境岩土工程的开展历程来看，推动这门学科的主要动力也许不是学科本身而是各种环境保护的法律和有关规定，如果没有法律的限制和大量政府或社会捐资，这门学科可能不会得到迅速开展。在我国虽然也有各种环境保护法，但由于法制观念不强、执法力度不够大又常常以罚代法，而受罚者又未损及个人利益，因此收效不大，至于环境岩土工程的根底性学术研究及成果的应用得到的支持更远远低于解决现实问题的需要。因此，为了人类有一美好干净的生存环境，应大力宣传保护意识，培养环境岩土工程的专门人才，加强根底与应用研究，使我国的环境岩土工程得到迅速开展。

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