0 引言
環境巖土工程是巖土工程與環境科學密切結合的一門新學科。它主要應用巖土工程的觀點、技術和方法進行治理和保護環境服務。而人類生產活動和工程活動所造成的諸多環境公害,如采礦所造成的采空區的坍塌,過量抽取地下水所引起的區域性地面沉降,以及工業垃圾、城市生活垃圾和其他廢棄物,特別是有毒有害廢棄物等都會污染環境,施工對周圍環境的影響等等。另外,地震、洪水、風沙、泥石流、滑坡、地裂縫、隱伏巖溶引起地面塌陷等災害對環境造成破壞。上述環境問題的治理和預防給巖土工程師們提出了許多新的研究課題。
隨著經濟和城鎮化的迅速發展,人們越來越意識到環境問題的重要性。在人們認識人類和環境相互作用關系的基礎上繼而產生一門新興學科---環境巖土工程學。它是人們將技術、政治和經濟文化相結合的一門跨學科的新型的學科,既是一門應用性的工程學,又是一門社會學。主要涉及的學科有巖土力學與巖土工程、衛生工程、環境工程、土壤學、地質學、水文地質、水文地球物理、地球化學、工程地質、采礦工程以及農業工程學等。
我國對相關的環境巖土工程方面的主要研究是從上世紀末開始的,在 1999 年第八屆全國的土力學及巖土工程學術會議上就收到關于這方面的 5 篇論文,主要的側重點都是工業和城市廢棄物的處理和利用等相關的方面。到2002 年第一屆全國環境巖土工程與土工合成材料技術研討會在浙江大學召開。大會就收到環境巖土工程方面的15 篇論文,內容涉及范圍較廣,主要有填埋場防滲及排水技術、地震穩定分析、填埋場容量分析、粘土的環境土工特性、非飽和土中水分的入滲和蒸發、土壤污染的原位修復、垃圾焚燒灰的利用、廢棄礦山和地下空間的環境問題等方面,代表性也相對廣泛起來。
1 環境巖土工程的內涵
環境巖土工程作為一個新興領域,近年來發展迅速,其內涵也不斷發展。對于環境巖土工程的定義和學科地位,目前還尚未有統一的認識。主要觀點有:
①胡中雄等認為:環境巖土工程是一門應用巖土工程的概念所進行的環境保護等跨學科的邊緣學科,按照研究內容可以將其分為環境工程、環境衛生工程以及人類工程等三大類因為人們生活所引起的環境問題。
②袁建新認為:環境巖土工程學是一門新興的綜合性交叉學科,涉及巖土力學與巖土工程、衛生工程、環境工程、水文地質、地球物理、地球化學、工程地質等。
③龔曉楠認為環境巖土工程是巖土工程與環境科學密切結合的一門科學,它是從巖土工程的觀點出發、以巖土工程的技術和方法,為治理和保護環境服務的一門科學。
④羅國煜曾經指出,環境巖土工程屬于環境地質學范疇,并將環境巖土工程分為區域環境巖土工程和城市環境巖土工程。
⑤施斌認為環境巖土工程研究的主要內容是用巖土工程的基本原理、方法和手段防止自然和人類活動引起的巖土環境惡化,分析和評價環境與各類巖土工程見的相互作用和影響,改善城市和人類環境的運行和生活質量,保持人類社會經濟的可持續發展。
總之,小環境巖土工程問題主要是指因為人類的工程活動所引起的環境問題。如工程活動中再建筑群眾進行打樁引起的振動、噪聲;基坑開挖降水引起的周圍建筑物沉降、裂縫、地面沉降等。
2 環境巖土工程的特點
①系統性。人類活動作用的地球表層是宇宙系統中的子系統,其構成因素之間是相互依存、相互制約和相互影響的。
②復雜性。環境巖土工程所涉及到物理、化學、生物學以及地質學和社會科學等方面,是一門多學科相互交叉的學科,也是多種物理場的相互耦合作用。
③廣泛性。環境巖土工程由于涉及的方面廣,因此存在的一些問題需要長時間內才能發現,如固體廢棄物的填埋處置、核廢料的處置等。
④綜合性。環境巖土工程的主要內容就是人們利用巖土工程的基本原理、方法和手段,對各類巖土工程之間的相互作用和影響進行的分析,并以此防治自然和人力活動所引起的地質環境的惡化,真正意義上改善城市和人類環境的運行和生活質量。
3 環境巖土工程與其它學科的關系
與環境巖土工程相關的學科主要是工程地質學、巖土力學、巖土工程學、地質工程、環境工程地質學。工程地質學認為地質成因和演化過程決定地質體的工程特性,我們對地質體局部特性進行研究,并探索地質體在生成時的地質環境以及形成地質體的地質作用和演化過程,在整體上認識和把握地質體的組成和結構,并進一步探討和預測在工程建筑物作用下的工程行為。
巖土力學屬于力學學科的邊緣,更偏重于模型及建模后的力學研究。而巖土工程則是將巖土作為工程結構物的部分工程學科。而巖土力學和巖土工程與其它的力學或者工程學科相比,則需要更多地地質學科的支持,或者說更需要與地質學科的結合。
環境工程地質與環境巖土工程在研究內容上有很大部分是重復的,但是環境工程地質側重點是用地質學的觀點去認識地質災害問題,而環境巖土工程則是相對重視研究由于人類工程活動所引起的環境問題以及用工程的觀點去處理地質災害問題。
總之,不同的學科之間的關系主要是:交叉的課題應該是都有各自側重點的;工作環節上相互銜接或者是平行探索的;方法上主要是取長補短;在學科的發展上主要依據的就是相互滲透的方式。而我們所說的環境問題不僅是自然科學的問題,也在一定程度上所涉及到的社會問題。
而所有的學科對環境問題的研究也不單單是重視其發生的機理和防治技術,同時還要結合法學、社會學和經濟學等方面,以此更好地建立健全與環境巖土工程相關的公共管理體系。
4 城市建設中的環境巖土工程問題
4.1 城市廢棄物
隨著人們的生活水平的不斷提高,大量人員從農村涌入城市以及工業生產的不斷擴大,造成城市固體廢棄物和生活垃圾數量不斷增高。如果這個問題不能很好的解決,將會給人們的健康和社會的安全帶來很大的隱患。
4.2 水資源問題
長期的城市發展過程中,沒有引起對環境保護的重視,生活及工業污水直接排放入大自然,隨著污水的大量排放,遠遠超過了自然界的凈化能力,大量淡水資源被污染,使得有限的水資源越來越不能滿足人們的需要。
4.3 工程活動引起的問題
城市人口不斷擁擠,城市規模不斷擴大,越來越多的城市都在進行地鐵、地下商場、高層建筑修建。從而引發一些嚴重環境巖土工程問題。如深基坑的開挖引起的周圍建筑的不均勻沉降導致出現不同程度的裂縫,工程降水引起的地面沉降、裂縫等。建筑垃圾、建筑施工噪音等都嚴重的影響到人們的生活和工作。
5 環境巖土工程的解決方法
5.1 加強城市垃圾和工業廢料處理新技術新理論的研究
5.2 運用環境巖土工程技術加強環境意識。在進行巖土工程建設前,進行環境巖土工程實地勘察的時候。我們在選擇項目地址的時候,需要先行解決建造過程中與巖土工程技術相關的問題。在設計、施工階段采取合理方案,先進的施工技術,加強管理人員責任意識,采取有力措施保護環境,將不良影響降至最小。
5.3 合理利用抽取地下水。采取相關措施限制無節制的抽取地下水,發展新工藝處理污水,制定相關法律,加強人們的環境保護意識,人人都行動起來。
6 結語
城市環境巖土工程問題,是當今人們在開發自然利用自然的同時所面對的重要環境課題,也是令巖土工作者頭痛的問題,它直接影響著人民的生活以及國家經濟的發展。因此,對它的防治就顯得非常重要,一旦防治不當,就會帶來可怕的后果,甚至危及人民生命財產的安全。作為聯系環境保護和巖土工程建設之間的一座橋梁,環境巖土工程將會被人們廣泛的重視,這就需要我們加強科學的優勢,共同推動這一新興學科早日走向成熟。
參考文獻:
[1]FANG Xiao-yang. Environmental geotechnology perspectivein the 21st century[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2000,22(1):1-11.
[2]GONG Xiao -nan. Prospects for the development ofgeotechnical engineering in the 21 st century [J].Chinese Journal ofGeotechnical Engineering,2000,22(2):238-242.
[3]QU Yong -xin ,ZHANG Yong -shuang,FENG Yu -yong.Present attractive topical subjects and related technology ininternational environmental geotechnology [J].Journal of EngineeringGeology,1998,6(4):301-304.
[4]SHIBin.Environmental geotechnology emphasized on theoryand ractice[J].Hydrogeology and Engineering Geology,2000,27(2):1-3.
[5]HU Zhong -xiong,LI Xiang -yue,FANG Xiao -yang.Introduction to environmental geotechnology [J].Chinese Journal ofGeotechnical Eengineering,1990,12(1):98-107.
[6]YUAN Jian -xin.Review of environmental geotechnicalproblems[J].Rock and Soil Mechanics,1996,17(2):88-93.
[7]LUO Guo -yu,CHEN Xin -min,LI Xiao -zhao,et al.UrbanEnvironmental Geotechnology[M].Nanjing:Nanjing University Press,2000:1-7.
[8]ZHANG Zai -ming.On development of geoenvironmentalEngineering[J].China Civil Engineering Journal,2001,34(2):1-7.
[9]BAI Yan -guang,WU Sheng -zhong,PENG Yan -bin,et al.The concerts and characteristics of geoenvironmengtal engineering[J].Journal of Taiyuan University of Technology,2003,34 (1):102-106.
[10]JIANG Jian-ping,ZHANG Yang-song,LUO Guo-yu.Studyon some concerned problems of geoenvironmental engineering [J].World Geology,2002,21(2):156-159.
[11]LIAO Xiong -hua,LING Xian -chang,WANG Lei -xiao,etal.Some opinions about the study of geoenvironmental engineering[J]. Journal of Natural Disasters,2000,9(3):123-126.