【】环境岩土工程是一门跨学科的交叉科学。它主覆盖了环境工程、岩土力学和工程地质学所涉及的环境问题。对环境岩土工程的基本概念、分类、研究范畴、环境岩土工程常见问题、环境岩土工程所面临的新问题,环境工程的防治措施等,本文做了初步探讨,同时对当前环境问题提出针对性建议。
【关键词】环境岩土工程;常见问题;防治措施

0.前言
环境岩土工程学是跨学科的科学,它包括土壤和岩石,以及它们和各种环境圈(环境圈包括大气圈、生物圈、水圈、岩石圈,以及地球微生物圈)的相互作用。地球微生物圈包括树木和植物根部的特性地面土壤中细菌的活动及其对土—水系统的工程性能的反应。
1.关于环境岩土工程
1.1目前对环境岩土工程的定义
目前对环境岩土工程的定义最俱代表性的有以下两种
方晓阳(大环境岩土工程学派的代表人物,环境岩土工程的创始人)教授的观点是,环境岩土工程是一门交叉科学,覆盖了在大气圈、生命圈、地水圈、岩石圈及地质微生物圈等各种环境下土和岩石及其相互作用问题。在各种环境条件下,目前用于分析土的性质的土力学原理和方法已受到挑战,提出了分析各种环境下土的性质的方法——粒子能场理论。方晓阳并没有明确给出环境岩土工程的定义,但从其表述中可以概括为环境岩土工程研究地球各圈层和土与岩石的相互作用;环境岩土工程致力于研究自然环境和人为环境问题的防治问题;研究新的岩土性质分析方法,解决传统岩土工程所不能解决的问题。
施斌(国家杰出青年科学基金获得者,国际环境岩土工程协会副主席)通过对国际环境岩土工程研究的总结指出环境岩土工程特点为环境岩土工程强调环境对各类岩土工程选址、设计、施工运营以及耐久性和可靠性的影响;环境岩土工程使原有的岩土工程学科内涵进一步扩大,开拓了许多新的研究领域和课题;显示出这一学科多学科交叉的特点,环境岩土工程与岩土工程学的区别在于研究所达到的目标不同。环境岩土工程研究的主内容是用岩土工程的基本原理、方法和手段防止自然和人类活动引起的地质环境的恶化,分析和评价环境与各类岩土工程间的相互作用和影响,改善城市和人类环境的运行和生活质量,保持人类社会经济的可持续发展。
1.2环境岩土工程问题的主研究类型
由于人类工程活动的强大的作用,使岩土体环境发生日益严重的变异,导致岩土体环境恶化,产生一系列环境岩土工程问题。环境岩土工程问题的种类很多,不同学者从不同角度有不同的分类方法按成因性质分为原生型环境岩土工程问题(自然地质作用引起)和次生型环境岩土工程问题(人类工程活动引起);按研究内容分为大环境岩土工程(环境工程)和小环境岩土工程(环境卫生工程和工程活动引起的环境问题);按问题性质和类型分为区域性环境岩土工程、地区性环境岩土工程和区段性环境岩土工程。从岩土体形状和成分变化情况分为物理环境岩土工程问题和化学环境岩土工程问题。
1.3岩土工程问题形成的主途径
环境岩土工程问题类型多样,影响深远,造成的经济损失巨大。这些环境岩土工程问题的发生与发展不是偶然的,是人类工程活动长期作用的结果。归纳起来,造成岩土体环境变异的途径有如下方面(1)地下水开采。(2)矿产资源的开发。(3)能源工业的开发建设。(4)滥伐、滥垦及过牧造成水土流失和沙漠化。(5)交通运输业的发展与建设。(6)战争中狂轰滥炸对岩土体的扰动。(7)岩土工程施工对岩土体和地下水也有环境污染问题。(8)固体废物的任意堆积。(9)生活污水和工业废水的任意排放。(10)城市和工矿废气排放与沉降。(11)农业化肥、农药的使用和污水灌溉。(12)污水灌溉农田,也造成土壤污染。
1.4环境岩土工程的研究范畴
对环境岩土工程的研究范畴,各个学者有不同的看法,但总的来看,有狭义的和广义的研究范畴之分。
狭义的环境岩土工程问题是由人类活动引起的次生环境岩土工程,其表现方式又可分为环境污染和环境破坏两种类型。环境污染是指人类活动向环境排放了超过环境自净能力或环境质量标准的有毒有害物质和能量所引起的环境问题。
2.环境岩土工程常见问题的类型
2.1水土流失
由于几十年来大规模的基本建设及森林滥砍滥伐和任意挖坡耕地,导致植被破坏。据统计,每年长江流域因水土流失入海泥沙达7亿吨,相当于35万公倾土地被刮去17CM厚的表土,已达到黄河泥沙量的三分之一,尽管几十年来我国水土保持工作也很受重视并取得一定的成效,但水土流失情况仍相当严重,仍应继续加强水土保持工作。
据中国灾协湖北分会分析预测,我国水土流失面积及预测结果如下表1
表1我国水土流失预测结果图
2.2海水入侵
海水入侵的主原因是沿海地区过量地抽取地下水致使地下水位低于海平面地下水位,因而导致海水向内陆地下灌入,影响沿海城镇工业和民用水源,造成巨大损失。我国山东省莱洲湾地区海水入侵严重,目前正在设法整治,如何有效防止海水入侵,值得人们重视。
2.3地面沉降
大面积抽取地下水致使大面积的地表下陷。生态环境遭受很大的影响。此外,由于石油、天然气和其它固体矿物质的开采而造成的地面沉降和塌陷也应引起重视。
2.4土地砂化
据报到,我国从1958-1978年每年新砂化土地面积增加1560平方千米。新增砂化土地面积主分布东北、河北、河南、山西、陕西、甘肃、宁夏、新疆和内蒙古诸省区。椐预测,21世纪全国新增砂化土地面积30万平方千米,因此防治砂化已经刻不容缓。
2.5土地盐碱化
土地盐碱化主原因是由于地下水由下向上涌流,而地表补充水源不足,导致盐分积积集使土地盐碱化,由于河床淤积、河流水面高过地面倒致地表盐碱化增加,此外在干旱地区,雨量稀少,没有得到水源的补充也往往造成土地盐碱化,在我国的华北平原干旱地区土地盐碱化极为普遍,治理和防止土地盐碱化是21世纪的重课题。
2.6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,滑坡的起因除自身的生态问题外,人类的生产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设引起岩石土壤的移运数量已与河流的搬运泥沙的能力等量齐观,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与岩土性状致使陆地斜坡更不稳定,我国西南西北地区的暴水引发新生滑坡数以万计,破坏交通设施、农田水利并使河流水系受污染、环境恶化。
2.7城市垃圾
随着人们生活水平的提高和工业的发展,城市垃圾已经成为市政工程的一项极为头痛的问题。
2.8核废料问题
为解决能源短缺而发展核电站已成为众所关切的问题,我国核能建设已经起步,随之而来的核废料问题已经摆在了环境岩土工程工作者面前。核废料储存库的安全性不但取决地下洞室围岩的稳定性,也取决核废料放射性生命期放热效应所产生的温度变化与岩体的相互作用而形成的裂隙发展状态,发展核能的同时,决不能忽视核废料处置问题应再制定可行性及设计施工时列入核废料的处置方案和措施。
2.9填海造地
由于沿海地区的工业建设发展,土地价值提高填海造地已经增加,虽然一时解决了土地问题,但其负面影响常为人们所忽视。由于围造地已经使海湾变性海流发生变化,严重影响生态平衡,降低人们的生活素质,影响人民的健康。因此,填海造地时应对生态环境的影响进行评估制定出防范生态变化的措施。

2.10水源保护
为了确保人民的健康,防止疾病发生已成为一项重大课题,目前城镇居民的用水一般直接取自江河湖泊,专用于饮用水的水库很少,据1991年昆明、贵阳、江西、湖南等省市不完全统计,共发生重大水质污染事故407起,农田受害面积达37万公顷,污染鱼塘面积达0.37万公顷,因饮用污染的水而发生疾病也日益增加。
3.环境岩土工程所面临的新问题
从目前生产实践和岩土工程的研究现状来看,传统岩土工程发展到今天所面临的新问题主有
3.1以工程为中心,岩土体是工程的直接环境。由于生产的急剧发展,使工程场址的可选择性越来越小,并且以前认为不适合居住和工程建设的大量土地也将开发利用,工程岩土体的复杂性增加,因而面临如何对其进行评价、整治和改造的问题。
3.2传统岩土工程静态地研究岩土体,而岩土体本身处于地球各圈层和人类的作用之下,岩土体的性质是不断变化的,因而面临如何评价环境因素变化中岩土体的工程性质及其对工程的影响问题。
4.人类工程活动与岩土体环境作用的类型
工程都建筑于岩体或土体之上,以特定的岩土体为基础,并成为环境的组成部分。人类的工程活动与岩土体及其他环境之间的作用,有不同的分类方法。
4.1根据质、能交换条件分类
根据质、能交换条件分为3个作用类型即带入作用、取出作用和混合作用。带入作用。是人类工程活动将物质、能量带入岩土体中,在质、能的转移过程中,使岩土体和生态发生恶化。这些作用主有人工灌溉和喷洒作用,排污与固体废物填埋和堆积作用、矿山采空区的回填作用等。在这些工程活动过程中,将一些本不属于岩土体内部的各类物质带入其中,造成岩土体环境变异。取出作用。是指质、能从岩石圈向外部环境转移,主有地下水抽取作用,矿山开采作用,砂、石等建筑材料开采作用等。
4.2按人类工程活动方式和岩土体形状改变程度分类
按人类工程活动作用的方式和岩土体形状改变情况,分为人为剥蚀作用、人为搬运作用、人为堆积作用、人为塑造地形作用等。人为剥蚀作用矿山剥离盖层、工程挖掘土石、农业平整土地等在很大程度上破坏了地质组成物质,改变地表形态,其所带来的环境效应同天然动力完全一样。人为搬运作用工程活动如填筑工程基础、采掘有用矿产、工程场地开挖等;盲目砍伐森林,开垦草地、坡地,过度放牧等也会造成大量水土流失。
5.环境岩土工程问题的防治对策
5.1一般对策
5.1.1加强环境岩土工程学的学科理论研究
环境岩土工程学是一门新兴的跨学科的边缘学科,自从1986年在里海大学召开了第一次国际学术讨论会以后,才得到较快发展。由于发展历史短,理论体系不健全,有许多理论问题,如环境岩土工程学的内涵、科学性质,环境岩土工程学的研究内容、研究对象,环境岩土工程学与环境科学、岩土工程学、工程地质、环境工程地质、基础工程学等学科的关系,环境中岩土体—水—污染物的相互作用机理,土壤—环境的相互作用,污染的不饱和细粒土中质量传输现象及土壤、岩石性能在地貌方面变化或时效作用等等,均需较深入的研究。
5.1.2开展岩土变形、失稳与污染机理的研究
环境岩土工程的上述变形问题和污染的机理问题,在许多方面目前还是比较模糊的,如深基坑开挖支挡结构变形机理与基坑隆起规律,开挖爆破、地震动对岩质高边坡稳定影响问题,高土厚坝中细粒土防渗技术与坝壳粗粒土的变形协调问题,大高度、高温度和低密度为特征的火电厂灰坝和大高度尾矿坝在地震作用下的稳定性判定,高湿度土中洞室的施工问题,土质洞室中开挖流砂的干扰问题,土壤—环境的相互作用,污染土体的识别和特征鉴定等都是今后有待深入研究的重课题。
5.1.3倡导环境保护的岩土工程规划设计
环境岩土工程学是岩土工程与环境科学密切结合的一门新学科,是应用岩土工程的观点、技术和方法为保护环境服务。为此在岩土工程的规划设计时,应该从环境保护的角度出发,考虑结构的稳定与安全问题,注意岩土工程引起的环境变化,有针对性地进行规划与设计。

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