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1、环境岩土工程研究环境岩土工程研究2022/7/30环境岩土工程研究主要内容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研究 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。环境岩土工程研究 当前，城市环境岩土工程是环境岩土工程研究热点。对
2、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。环境岩土工程研究1 环境岩土工程的由来 环境岩土工程（Environmental Geotechnology）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“Introductory Remarks on Envi-ronmental Geotechnology”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
3、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。环境岩土工程研究 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。环境岩土工程研究“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，
4、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。环境岩土工程研究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 学科分类的讨论环境岩土工程研究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
5、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。环境岩土工程研究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。环境岩土工程研究 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。
6、互相尊重，取长补短，将促进环境岩土工程更快发展。环境岩土工程研究 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。环境岩土工程研究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。环境岩土工程研究 （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：与地质、气候有关的问题，如泥石流、沙漠、湿地；与健康有关的问题，如酸雨
7、、核废料；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。环境岩土工程研究 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
8、起的环境问题（国内常以地质灾害名之）。环境岩土工程研究环境岩土工程研究 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
9、识，主要观点将在下一节介绍。环境岩土工程研究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环境岩土工程研究3.1 3.1 环境问题与环境文明环境问题与环境文明3.13.1环境环境自然客体与人类客体相互联系的系统自然客体与人类客体相互联系的系统 自然环境自然环境 社会环境社会环境3.1.2 3.1.2 环环境境问问题题人人类类社社会会发发展展活活动动引引发发环环境境产产生的不利生的不利 于人类生存的变化于人类生存的变化 环境问题为全球热点。国际上三时代（环境问题为全球热点。国际上三时代（2020世纪）世纪）50-6050-
10、60年代年代,公害显现公害显现(1972(1972年瑞典年瑞典“人类环境会议人类环境会议”)”)8080年代全球三问题（臭氧气、气候变暖、生物多样化）年代全球三问题（臭氧气、气候变暖、生物多样化）9090年代环发并提（年代环发并提（19921992年巴西年巴西“环发环发”首脑会议）首脑会议）强强调调污污染染与与生生态态破破坏坏环环境境问问题题:大大气气;水水;固固体体废废弃弃物物;噪噪声声;热热岛效应岛效应环境岩土工程研究3.1.3 3.1.3 环环境境文文明明人人类类和和自自然然和和谐发展的可持续发展观念和思想谐发展的可持续发展观念和思想 19921992年从工业文明年从工业文明环境文明时代
11、环境文明时代 这是按照这是按照“三种生产三种生产”的理论深刻反思的结论：的理论深刻反思的结论：环境问题实质（人与自然不调谐）环境问题实质（人与自然不调谐）改变发展观、生存模式改变发展观、生存模式 对策对策 发展环境科学、实现人与自然调谐发展环境科学、实现人与自然调谐THE AGENDA OF THE 21 st CENTURY环境岩土工程研究3.2 3.2 环境科学与环境地质环境科学与环境地质 环境科学是发展中科学，具有多样性、综合性和发展性。地质环境是自然环境一部分，是“四圈”之一的岩石圈的表层部分，与人类关系十分密切。地质学以岩石圈为主要研究对象。环境地质学则研究岩石、水、生物和大气四圈的
12、相互作用和影响，研究地质环境系统与自然环境系统和社会环境系统相互间关系，地位应该十分重要。环境地质作为环科一重要分支从理论殿堂逐步走向国民经济主战场，因而作用将越来越大。它有三个层次，体现了它的独特之点和丰富内涵。环境岩土工程研究 地地球球系系统统科科学学Earth Earth system system sciencescience：认认识地球，研究地球过程。识地球，研究地球过程。注注意意放放射射热热，太太阳阳辐辐射射和和第第三三驱驱动动力力,“,“全全球球变变化化计计划划”可可作作为为代代表表.以以研研究究周周期期的的自自然然变变化化为为特色，这是全球大系统的基础理论性研究。特色，这是全球
13、大系统的基础理论性研究。环环境境地地球球科科学学 Env.GeosciencesEnv.Geosciences：预预测测人人类类生生存存环环境境之之变变化化。识识别别和和预预测测自自然然地地质质灾灾害害，并注意人的诱发作用并注意人的诱发作用人为地质灾害。人为地质灾害。环环境境岩岩土土工工程程Env.GeotechnologyEnv.Geotechnology：以以研研究究人人类类岩岩土土工工程程活活动动产产生生的的环环境境问问题题为为主主体体，特特别别是是城城市市环环境境岩岩土土工工程程。应应按按“人人地地调调谐谐原原则则”解决问题，不使之演化成人为地质灾害。解决问题，不使之演化成人为地质灾害
14、。环境岩土工程研究3.3 3.3 两两类类环环境境问问题题与与环环境境岩岩土土工工程程 污染与生态破坏污染与生态破坏 两类环境问题两类环境问题 Pollution&Ecological hazards 环境岩土工程问题环境岩土工程问题 Env.Geotechnology 区域性的区域性的.：悬河及三峡工程问题：悬河及三峡工程问题 Regional Env.Geotech 环境岩土工程问题环境岩土工程问题 大城市不稳定性大城市不稳定性 Instability in large cities 城市的城市的.：环境水利环境水利 Urban Env.Geotech Env.water conserva
15、ncy 环境污染环境污染Env.Pollution环境岩土工程研究Two types suspended river problems:Permanent and FloodingEnv.geotechnology problem of the three gorges环境岩土工程研究4.14.1城市主要环境岩土工程问题及其提升水平的二基点城市主要环境岩土工程问题及其提升水平的二基点 根据两类环境问题的概念，随着城市进程的加快，城市环境岩土工程问题会越来越突出，当其变异强度给人类生存和物质文明带来严重危害时，即构成人为诱发地质灾害。自然演化产生的地质灾害与此有所不同。随着生态城市建设规划的提出
16、，人们对本问题重要性的认识也会深化。主要问题是：4 4 城市环境岩土工程与地质灾害城市环境岩土工程与地质灾害环境岩土工程研究 生态城市建设规划中的问题生态城市建设规划中的问题 工工程程活活动动引引起起的的地地面面变变形形（地地面面沉沉降降、地地面塌陷、滑坡等地质灾害）面塌陷、滑坡等地质灾害）悬河化引起的塌岸灾害悬河化引起的塌岸灾害 水资源短缺和环境恶化问题水资源短缺和环境恶化问题 废弃物污染问题废弃物污染问题 抗震、抗断和地裂等活动断层灾害抗震、抗断和地裂等活动断层灾害 问题多而复杂，可从基本理论和学科交叉来问题多而复杂，可从基本理论和学科交叉来创新解决问题创新解决问题。环境岩土工程研究4.2 4.2 基本理论基本理论 4.2.14.2.1成因控制论成因控制论 GENETICTYPE OFSOILS环境岩土工程研究土承载力的指标值例人工土60-100kPa一般土100-150kPa洪积土150-200kPa残积土200-250kPa强风化r 350-400kPa环境岩土工程研究EPIGENETIC TIME-DEPENDENT STRUCTURE 环境岩土工程研究4.2.24.2.2结
