環境巖土工程研究論文
時間:2022-07-07 08:49:00
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摘要:本文簡要論述了環境巖土工程的定義,環境巖土工程研究中(zhong)的基本觀點以及方法以及環(huan)境巖(yan)土工程的研究現(xian)狀,并對(dui)我(wo)國環(huan)境巖(yan)土工程進行了(le)展望。
關鍵詞(ci):環境巖(yan)土工程研究
隨著經(jing)濟(ji)和(he)、工(gong)(gong)業的(de)(de)迅速(su)發展,人們越(yue)(yue)來越(yue)(yue)意識到人類活動對環(huan)境(jing)(jing)產生的(de)(de)兩個負面(mian)影響(xiang):環(huan)境(jing)(jing)污(wu)染和(he)生態破(po)壞。因此,應運(yun)產生了(le)一(yi)門新興學科——環(huan)境(jing)(jing)巖土工(gong)(gong)程(cheng)學。它既是(shi)一(yi)門應用(yong)性的(de)(de)工(gong)(gong)程(cheng)學,又是(shi)一(yi)門社(she)會學。它把(ba)技術(shu)和(he)政治、經(jing)濟(ji)和(he)文化相結合的(de)(de)跨學科的(de)(de)新型學科。
1.環(huan)境巖土工程定義
環境巖土工程(EnvironmentalGeotechnology)一詞,源自1986年4月美國賓州里海大學土木系美籍華人方曉陽教授主持召開的第一屆環境巖土工程國際學術研討會,并在其著名的“IntroductoryRemarksonEnvironmentalGeotechnology”論文中,將環(huan)(huan)境巖土工程定位為“跨(kua)學科的(de)邊緣科學,覆(fu)蓋了在(zai)大氣圈(quan)、生(sheng)物圈(quan)、水圈(quan)、巖石圈(quan)及地質微(wei)生(sheng)物圈(quan)等多(duo)種環(huan)(huan)境下(xia)土和巖石及其相互作用的(de)問題(ti)”,主要是研究在(zai)不同環(huan)(huan)境周期(循環(huan)(huan))作用下(xia)水土系(xi)統的(de)工程性質。
2.環境巖土工程研究(jiu)的(de)內容(rong)及(ji)分(fen)類
環(huan)境(jing)巖土工程是研(yan)究應(ying)用巖土工程的概念進行環(huan)境(jing)保護的一(yi)(yi)門學(xue)(xue)科(ke)。這是一(yi)(yi)門跨學(xue)(xue)科(ke)的邊(bian)緣(yuan)學(xue)(xue)科(ke),涉及面很(hen)廣,包括:氣象、水文、地(di)質、農業、化學(xue)(xue)、醫(yi)學(xue)(xue)、工程學(xue)(xue)等等。
環境巖土工程研究的內(nei)容大致(zhi)可以分(fen)為三類:
(1)環(huan)境工程(cheng)。主要指用巖(yan)土工程(cheng)的方法來抵(di)御由(you)于天災引起的環(huan)境問(wen)題。例如:抗沙(sha)漠化、洪(hong)水、滑坡、泥石流、地震、海嘯等。這些(xie)問(wen)題通常泛指為大(da)環(huan)境問(wen)題。
(2)環(huan)境衛(wei)生工(gong)程。主要(yao)指用巖土工(gong)程的(de)方(fang)法抵御由于(yu)各(ge)種(zhong)化學(xue)污染引起(qi)的(de)環(huan)境問(wen)題。例如(ru)城市各(ge)種(zhong)廢棄物的(de)處理(li)、污泥的(de)處理(li)等。
(3)人類工程(cheng)活動引起的一(yi)些(xie)環(huan)(huan)境問題。例如在(zai)密集(ji)的建筑群(qun)中打樁時,由于擠土、振動、噪(zao)聲等對(dui)周圍居住環(huan)(huan)境的影響;深基坑開挖時,降水(shui)和邊坡位移等。
3.環境巖土工程研究中(zhong)基(ji)本觀(guan)點及研究方法
3.1基本觀點
(1)巖土(tu)實(shi)踐(jian)的范圍是地(di)球表層,而地(di)球對于宇宙來講是一(yi)(yi)個(ge)子系(xi)統(tong),它(ta)的變(bian)化受其他子系(xi)統(tong)的影(ying)響,它(ta)們之(zhi)間(jian)有物質(zhi)和能量的交(jiao)換,是一(yi)(yi)個(ge)開放的系(xi)統(tong);
(2)資(zi)源(yuan)是有限的(de)。我(wo)們只有一個地球,并且隨著(zhu)人口(kou)的(de)增長(chang),資(zi)源(yuan)與人口(kou)相比越來越小,所以(yi)我(wo)們應實施可(ke)持(chi)續發展戰略,而不(bu)能盲目地掠奪(duo)式地利(li)用,以(yi)防(fang)止對環境(jing)造成(cheng)不(bu)利(li)的(de)影響;
(3)人類無計劃的活動會毀滅人類自身;
(4)自(zi)然界(jie)在不斷地變(bian)化,有一(yi)些(xie)直接危害人(ren)類,反(fan)過來(lai)人(ren)類要(yao)避開危害,就必須采取措施;
(5)雖(sui)然巖土工程(cheng)曾帶來(lai)一些消極影響(xiang),但它是由(you)于人類認識上的(de)片(pian)面性和歷史的(de)局限性造(zao)成的(de),
所以從(cong)理論上講,所有的(de)環(huan)境巖土工程問(wen)題是可以解決的(de),但它(ta)依(yi)賴于人們環(huan)境意識的(de)提(ti)高(gao),巖土工程技術的(de)進(jin)步和法制建設的(de)健全(quan)。
3.2研究方法
環境巖土工程是一(yi)個系(xi)統工程。它涉(she)及許多學(xue)科(ke)領域,所以在研究中應從學(xue)科(ke)間的交叉處(chu)著眼,以辯證(zheng)的觀點分析和(he)解決(jue)問題(ti)。其次,應用巖土工程的觀點去改善環境,使其更符合人類的生存(cun)需求。
4.環境(jing)巖土工程(cheng)與相關(guan)學科(ke)的關(guan)系
與環境(jing)巖(yan)土(tu)(tu)工程(cheng)(cheng)(cheng)相關的學科有:工程(cheng)(cheng)(cheng)地(di)質(zhi)學、巖(yan)土(tu)(tu)力學、巖(yan)土(tu)(tu)工程(cheng)(cheng)(cheng)學、地(di)質(zhi)工程(cheng)(cheng)(cheng)、環境(jing)工程(cheng)(cheng)(cheng)地(di)質(zhi)學。
工(gong)程(cheng)地(di)質(zhi)(zhi)學(xue)的基礎理論(lun)是地(di)質(zhi)(zhi)學(xue),指導它(ta)的理論(lun)主要是自然歷史觀1它(ta)的基本理論(lun)是認為地(di)質(zhi)(zhi)成(cheng)因和(he)演化(hua)過程(cheng)決定地(di)質(zhi)(zhi)體的工(gong)程(cheng)特性,相應地(di)在(zai)研(yan)究方法上就(jiu)是從地(di)質(zhi)(zhi)體局部特性的研(yan)究,探(tan)索地(di)質(zhi)(zhi)體在(zai)生成(cheng)時的地(di)質(zhi)(zhi)環境以(yi)及(ji)形成(cheng)地(di)質(zhi)(zhi)體的地(di)質(zhi)(zhi)作用和(he)演化(hua)過程(cheng),從而在(zai)整體上認識(shi)和(he)把握地(di)質(zhi)(zhi)體的組成(cheng)和(he)結(jie)構以(yi)及(ji)發育(yu)規律,并進一步探(tan)討和(he)預測(ce)它(ta)在(zai)工(gong)程(cheng)建筑物作用下的表現和(he)工(gong)程(cheng)行為。
工(gong)程地(di)質(zhi)(zhi)(zhi)學(xue)的(de)(de)服務對(dui)象(xiang)完全是(shi)人為設計,人為施工(gong)的(de)(de)建物。這一應用性(xing)(xing)決定了工(gong)程地(di)質(zhi)(zhi)(zhi)學(xue)的(de)(de)邊緣性(xing)(xing)、交叉性(xing)(xing)和綜(zong)合性(xing)(xing)等(deng)特(te)性(xing)(xing)。所(suo)謂邊緣性(xing)(xing)指(zhi)它處在地(di)質(zhi)(zhi)(zhi)學(xue)科(ke)(ke)的(de)(de)外(wai)層(ceng),位于(yu)和工(gong)程學(xue)科(ke)(ke)接壤的(de)(de)部(bu)位。所(suo)謂交叉性(xing)(xing)表明在它的(de)(de)學(xue)科(ke)(ke)發展中(zhong)不斷吸收(shou)工(gong)程學(xue)科(ke)(ke)的(de)(de)理(li)論(lun)、概念(nian)和方法,并和地(di)質(zhi)(zhi)(zhi)學(xue)結(jie)合起來。所(suo)謂綜(zong)合性(xing)(xing)是(shi)指(zhi)工(gong)程地(di)質(zhi)(zhi)(zhi)學(xue)的(de)(de)目標是(shi)解決問題,它是(shi)借助于(yu)地(di)質(zhi)(zhi)(zhi)學(xue)各基礎學(xue)科(ke)(ke)的(de)(de)成就來綜(zong)合地(di)工(gong)作的(de)(de).
巖(yan)土(tu)(tu)(tu)力(li)(li)學、巖(yan)土(tu)(tu)(tu)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)程和(he)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)程地(di)(di)質學在研究對(dui)象和(he)目(mu)標(biao)上有很大的(de)(de)(de)(de)相同之處,是(shi)(shi)密切相鄰(lin)的(de)(de)(de)(de)學科(ke)。但(dan)是(shi)(shi)巖(yan)土(tu)(tu)(tu)力(li)(li)學屬于力(li)(li)學學科(ke)的(de)(de)(de)(de)邊緣(yuan),而巖(yan)土(tu)(tu)(tu)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)程屬于工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)程學科(ke)的(de)(de)(de)(de)邊緣(yuan)1雖然對(dui)巖(yan)土(tu)(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)地(di)(di)質認識是(shi)(shi)建立巖(yan)土(tu)(tu)(tu)力(li)(li)學模型和(he)本構關系的(de)(de)(de)(de)重要基(ji)礎,但(dan)巖(yan)土(tu)(tu)(tu)力(li)(li)學更(geng)(geng)偏(pian)于模型及(ji)建模后的(de)(de)(de)(de)力(li)(li)學研究。巖(yan)土(tu)(tu)(tu)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)程是(shi)(shi)將(jiang)巖(yan)土(tu)(tu)(tu)作為工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)程結構物的(de)(de)(de)(de)一部(bu)分工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)程學科(ke)。不過巖(yan)土(tu)(tu)(tu)力(li)(li)學和(he)巖(yan)土(tu)(tu)(tu)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)程與(yu)其他的(de)(de)(de)(de)力(li)(li)學或工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)程學科(ke)相比,需要更(geng)(geng)多地(di)(di)質學科(ke)的(de)(de)(de)(de)支持(chi),或者說更(geng)(geng)需要與(yu)地(di)(di)質學科(ke)的(de)(de)(de)(de)結合(he)。
5.環境巖土(tu)工程的研究現狀
20世(shi)紀(ji)50-60年代公(gong)害(hai)事件的(de)(de)(de)(de)顯現(xian),人(ren)們不斷探索,反思,并已取得了基(ji)(ji)本的(de)(de)(de)(de)共(gong)識(shi)。目前國(guo)外對(dui)環(huan)(huan)境(jing)巖土(tu)(tu)工(gong)(gong)程的(de)(de)(de)(de)研究主(zhu)(zhu)要(yao)集中于垃(la)圾土(tu)(tu)、污(wu)染土(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)性質、理論與控制(zhi)等(deng)方面(mian),而國(guo)內則(ze)在此基(ji)(ji)礎上(shang)有(you)(you)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)擴展,就目前涉(she)及的(de)(de)(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)來分,可(ke)以歸納為兩大(da)類(lei):第(di)一類(lei)是人(ren)類(lei)與自(zi)然環(huan)(huan)境(jing)之間的(de)(de)(de)(de)共(gong)同作用問(wen)(wen)題(ti)。這(zhe)類(lei)問(wen)(wen)題(ti)的(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)因主(zhu)(zhu)要(yao)是由(you)自(zi)然災變引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)。例(li)如地震災害(hai)、土(tu)(tu)壤退化(hua)、洪水(shui)(shui)災害(hai)、溫室效應等(deng)。這(zhe)些問(wen)(wen)題(ti)通(tong)常稱(cheng)為大(da)環(huan)(huan)境(jing)問(wen)(wen)題(ti)。第(di)二類(lei)是人(ren)類(lei)的(de)(de)(de)(de)生活(huo)、生產和工(gong)(gong)程活(huo)動(dong)(dong)與環(huan)(huan)境(jing)之間的(de)(de)(de)(de)共(gong)同作用問(wen)(wen)題(ti)。它的(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)因主(zhu)(zhu)要(yao)是人(ren)類(lei)自(zi)身。例(li)如城市(shi)垃(la)圾、工(gong)(gong)業生產中的(de)(de)(de)(de)廢水(shui)(shui)、廢液(ye)、廢渣等(deng)有(you)(you)毒有(you)(you)害(hai)廢棄物對(dui)生態環(huan)(huan)境(jing)的(de)(de)(de)(de)危害(hai);工(gong)(gong)程建設活(huo)動(dong)(dong)如打樁、強夯、基(ji)(ji)坑開挖(wa)、盾構施工(gong)(gong)對(dui)周圍環(huan)(huan)境(jing)的(de)(de)(de)(de)影響;過(guo)量(liang)抽汲(ji)地下(xia)水(shui)(shui)引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)地面(mian)沉(chen)降等(deng)等(deng)。有(you)(you)關這(zhe)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)問(wen)(wen)題(ti),統稱(cheng)為小環(huan)(huan)境(jing)問(wen)(wen)題(ti)。
6.環(huan)境巖土工程的發展展望(wang)
20世(shi)紀90年(nian)代(dai)后,我(wo)(wo)國進入(ru)了(le)大(da)(da)規模(mo)工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)建設(she)(she)(she)時期(qi)。從沿海地區開始,逐步(bu)向內陸擴(kuo)展(zhan),高層建筑、地鐵、道路(lu)交通、隧道等(deng)(deng)(deng)等(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)建設(she)(she)(she)以及城(cheng)市化(hua)進程(cheng)步(bu)伐的(de)(de)(de)加(jia)快向環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)巖(yan)(yan)土工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)不(bu)斷提出新的(de)(de)(de)挑戰(zhan)。同(tong)時,自然環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)變化(hua),地震、洪澇災害的(de)(de)(de)頻(pin)頻(pin)發(fa)生,溫室效(xiao)應(ying)的(de)(de)(de)加(jia)劇,水(shui)土流失,土壤退化(hua)等(deng)(deng)(deng)大(da)(da)環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)問(wen)(wen)題(ti)(ti),也(ye)引(yin)發(fa)了(le)一系(xi)列新的(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)巖(yan)(yan)土工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)問(wen)(wen)題(ti)(ti)。相對(dui)發(fa)達國家(jia)來說,我(wo)(wo)國的(de)(de)(de)巖(yan)(yan)土工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)工(gong)(gong)(gong)(gong)作者面(mian)(mian)臨更為艱(jian)巨的(de)(de)(de)任(ren)務(wu)。一方(fang)(fang)面(mian)(mian),我(wo)(wo)國正處于大(da)(da)規模(mo)工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)建設(she)(she)(she)時期(qi),有(you)許多工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)問(wen)(wen)題(ti)(ti)需要解決(jue);另一方(fang)(fang)面(mian)(mian),基于可持續發(fa)展(zhan)要求,我(wo)(wo)們面(mian)(mian)臨嚴(yan)峻的(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)保護與(yu)治理(li)(li)工(gong)(gong)(gong)(gong)作。在環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)巖(yan)(yan)土工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)問(wen)(wen)題(ti)(ti)上(shang),未來幾(ji)年(nian)應(ying)重點(dian)研究并解決(jue)下(xia)面(mian)(mian)幾(ji)個問(wen)(wen)題(ti)(ti)。其(qi)中(zhong),西部問(wen)(wen)題(ti)(ti),包括(kuo)生態環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)建設(she)(she)(she)與(yu)保護區域(yu)穩定性與(yu)地下(xia)工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)。東部問(wen)(wen)題(ti)(ti),包括(kuo)大(da)(da)城(cheng)市地面(mian)(mian)變形不(bu)穩定性、懸河化(hua)水(shui)資源、水(shui)環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)等(deng)(deng)(deng)。在一些應(ying)用(yong)(yong)方(fang)(fang)面(mian)(mian)還(huan)急需解決(jue)的(de)(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)(ti)如下(xia):衛生填埋(mai)場的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)計(ji)問(wen)(wen)題(ti)(ti);大(da)(da)規模(mo)工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)建設(she)(she)(she)的(de)(de)(de)區域(yu)環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)巖(yan)(yan)土工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)問(wen)(wen)題(ti)(ti)評估;城(cheng)市施工(gong)(gong)(gong)(gong)影響(xiang)環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)巖(yan)(yan)土工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)問(wen)(wen)題(ti)(ti);巖(yan)(yan)土工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)手(shou)段在環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)治理(li)(li)中(zhong)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)等(deng)(deng)(deng)。
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