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工程地質與環境地質

發布時間: 2021-01-21 04:59:54

A.  水文地質、工程地質和環境地質調查的發展趨勢

一、水工環調查新領域的拓展和商業化

國際水工環新領域的調查工作,潛在的領域十分廣闊,內容極其豐富,正逐步開拓。當前,除繼續進行已開展的工作外,為專門利用目的提供服務的水工環新領域的調查工作越來越多,由於這些服務大多為小的地域或企業,在發達國家商業化水工環調查將得到進一步發展,既提高了水工環新領域的調查工作的服務范圍又使地質調查單位得到發展。

二、加強調查與研究的緊密結合

世界各國都非常重視資源環境地質調查工作,在查明地質環境的質量及其與工程-經濟活動之間的相互作用的基礎上,研究這種作用的發展趨勢與作用程度,並從環境地質學的角度,評價地區開發、工程建設和環境改善的可行性與最優方案,提出意見與建議。加強基礎水工環調查和研究工作的結合,會大大增強水工環地質調查在建設中的作用。

三、水資源管理與地下水污染專門調查

水文地質工作有向水資源管理與地下水污染專門調查發展的趨勢,在發達國家,地下水作為最大的資源環境因素,既要考慮資源的充分利用問題,也要考慮開發後可能產生的環境後果,這對於水資源緊張、環境脆弱的那些地區尤其重要。專門調查的目的是為了在一個地質環境單元內,最大限度地開發利用水資源,取得最優的社會經濟效益,對生態環境的影響保持在允許限度。

四、水工環地質調查與土地資源利用調查的協調發展

土地的開發利用有時未很好地考慮對生態環境的影響,致使環境質量下降,土地資源緊張。在土地的利用調查中水工環地質工作可以發揮重要的作用。幾乎所有國家在國土整治、流域或區域的綜合開發,都要涉及土地的合理利用和環境保護問題,水工環地質調查與土地資源利用調查的協調發展具有極其廣闊的發展前景。

五、地質災害調查與災害監測相結合

地質災害調查是了解過去發生過的靜態災情,掌握地質災害的環境信息;災害監測是記錄現在地質災害的發生-發展的動態變化,兩者結合會大大提高地質災害預測、預報精度,更有利於災害的防治和地質環境的保護。這在經濟開發區、城市區和大型工程建設地區、以及動力地質作用強烈發育的其它建設地區尤為重要。這是國內外發展的趨勢。

六、多種先進技術的綜合運用

隨著科學技術的不斷發展,水工環地質調查工作普遍運用「3S」技術即地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GPS)、遙感系統(RS)和先進的物探及測試等高新技術,從野外調查電子手簿到成果使用全程計算機化,向調查成果成圖的數字化、調查信息傳輸的網路化及地質體空間分析三維分析可視化等先進技術綜合運用方面發展。

B. 地質工程與工程地質的區別

地質工程Geological Engineering 。工程地質學是研究人類的工程活動與地質環境的相互作用,以便認識回評價,改造和保護答地質環境。是地質學的一個分支。是一門研究與工程建設有關的地質問題的專門學科。 研究對象是工程地質條件和工程地質問題。工程地質條件是工程地質環境各個要素的總和。包括: (1)岩土類型及其工程地質性質(2)地形地貌條件(3)地質結構與地應力(4)水文地質條件(5)物理地質現象(6)天然建築材料 (像一些地質災害之類的都屬於地質工程管)

工程地質是調查、研究、解決與人類活動及各類工程建築有關的地質問題的科學。工程地質研究的主內容有:確定岩土組分、組織結構(微觀結構)、物理、化學與力學性質(特別是強度及應變)及其對建築工程穩定性的影響,進行岩土工程地質分類。本書可作為高等學校土建類專業工程地質課程教材,也可作為水利工程、采礦工程等相關專業的教材和參考書,還可供其他相關專業方向的師生及工程技術人員參考使用。(像蓋房子 要考察地質適合不適合建築啊 就歸工程地質管了)

C. 環境地質與工程地質監測技術的任務和作用

9.1.1 環境地質和工程地質監測的內容

人類生存在由大氣圈、水圈、生物圈和岩石圈組成的地球表層環境中,環境監測的對象就是組成地球表層環境系統的各個部分或局部,監測的內容是監視和檢測影響人類生存環境的各種有害物質和因素的變化趨勢及對環境質量的影響程度。

9.1.1.1 環境地質與工程地質監測的對象

在相對穩定的生態環境系統中,任一種因素的變化都可能引起生態環境系統的平衡失調或破壞。由於環境系統具有一定的穩定性和適應外界變化的能力,當外界變化較小時,環境系統能自動調節恢復平衡。通常把環境所具有的自動調節和恢復系統動態平衡的能力稱為自凈能力(self-purification ability)。環境的自凈能力不僅與進入環境的有害物的量有關,還與環境的容量有關。環境容量和環境的自凈能力都有一定的限度。當地質作用或人類活動使環境因素的變化超過了環境生態系統動態平衡的恢復能力時,環境系統恢復不到原來的動態平衡狀態,這種超過部分即構成了對環境系統的污染(或危害)。環境學中把產生(或排放)物理的、化學的和生物的有害物質和因素的發生源稱為污染源(pollution source)。每一種對環境產生污染(或危害)的物質或因素稱為污染物或污染因子。

環境監測的目的是及時、准確、全面地反映環境質量和污染現狀及發展趨勢為環境管理、環境規劃和環境治理提供依據。環境地質與工程地質監測是環境監測的重要組成部分。其監測的對象是岩石圈淺表層地質環境,監測的內容是監視和檢測導致地質環境惡化和地質災害發生的天然污染源和人類工程活動引發的污染源的變化趨勢及對環境質量的影響程度。

環境地質與工程地質監測的內容,以其監測的介質(或環境要素)可歸納為以下三個方面。

(1)環境介質污染監測(pollution monitoring of enviromental media):包括對大氣污染監測,水質污染監測,土質污染監測,生物污染監測,振動、放射性等物理污染的監測。

(2)地質災害監測(monitoring of geological calamity):包括對火山、地震、崩塌、滑坡、泥石流等地球內力和外力地質作用造成的地質災害的監測。

(3)岩土工程環境監測(enviromental monitoring in geotechnical engineering):包括對地基變形、地面沉陷、邊坡變形、圍岩變形、壩體安全、誘發地震等人類工程活動引發的地質環境效應的監測。

在上述各對象的監測中,都包括有許多項目。例如,水質污染監測的主要監測項目可分兩類:一類是反映水質污染的綜合指標,如溫度、色度、濁度、pH、電導率、懸浮物、溶解氧、化學耗氧量和生化需氧量等;另一類是有毒物質,如酚、氰、砷、鉛、鉻、鎘、汞、鎳等。此外還有水體流速、流量的測定等。在實際工作中因人力、物力、技術條件及環境條件等限制不可能對所涉及的項目全部監測,須根據監測的意圖、污染物的性質和危害程度,對監測項目進行必要的篩選,從中挑選最關鍵和最迫切需要解決的項目實施監測。

9.1.1.2 環境監測的類型

9.1.1.2.1 監視性監測(general monitoring)

又稱常規監測或例行監測,是按一定的要求和計劃,定時、定點地測定污染源的變化情況,分析污染物超標程度和頻率,評價環境質量,預測環境變化趨勢。這是一項經常性的監測工作,使管理部門和研究機構可及時掌握環境要素的受害現狀和變化趨勢,以便隨時調整控制措施和實施治理方案。

9.1.1.2.2 特定目的性監測(special monitoring)

又稱應急監測或特例監測,是為完成某項特種任務而進行的專門監測。有如下方面。

(1)事故監測:在危害環境事件發生後進行現場追蹤監測,測定危害的影響范圍和程度,為防止事態發展提供監測依據。此外,通過監測可發現事故的苗子,預報事故再次發生的可能性。這種監測對查清事故的原因、控制事故的發展及善後處理起著重要作用。如核電站泄漏事故引起放射性對周圍環境的污染、地質災害和岩土工程事故等突發性危害的監測等均屬此類。

(2)仲裁監測:是為解決執行環境法規過程中所發生的矛盾和糾紛,而向管理部門或司法部門提供仲裁意見的監測。

(3)考核驗證監測:為檢查環境管理制度和措施的實施情況而進行的監測,以及建設項目的竣工驗收監測、治理項目的竣工驗收監測等。

9.1.1.2.3 研究性監測(scientific monitoring)

又稱科研監測,屬高層次、高水平、技術比較復雜的監測,是探索危害環境的因子和因素的形成原因和發展規律,研究危害環境事件對人體和自然環境的危害性質及影響程度,研究如何提高環境監測和環境治理的水平,以及對某個環境工程或建設項目的開發預評進行綜合性研究等。

環境監測在環境管理中起重要作用,佔有主要地位。隨科技進步和生活水平的提高,在環境管理中科學化、定量化的要求將更為嚴格,從而將更加依賴環境監測。

9.1.2 環境地質和工程地質監測技術的任務和作用

環境地質和工程地質監測技術是實施環境地質和工程地質監測任務的手段和保證。隨科學技術的進步,環境監測技術迅速發展,儀器分析、計算機控制等現代化手段在環境監測中已廣泛應用。環境監測技術從以化學分析為主的單一環境分析發展到物理監測、生物監測、流動監測及衛星遙感監測等。監測的范圍從一個斷面發展到一個城市、一個國家乃至全球。監測的過程從間斷性監測逐步過渡到自動連續監測,各種連續監測系統相繼問世。地理信息系統(GIS)、大地定位系統(GPS)和遙感技術(RS)的3S技術用於區域性地質災害及地質環境的監測與評價,已在國民經濟建設中發揮了重要作用。

9.1.2.1 環境地質和工程地質監測技術的任務

環境地質和工程地質監測技術的任務是運用現代科學技術方法,間斷地或連續地監視和檢測,導致地質環境惡化和地質災害發生的自然地質作用或人類工程活動的現狀、變化趨勢及對環境質量的影響程度,為環境管理、環境規劃、環境治理和保證工程質量與安全提供科學依據。地質環境的監測技術不僅僅是各種測試技術,還包括布點技術、采樣技術、數理技術和綜合評價技術等,所涉及的知識面廣、專業面寬,需要化學、物理學、生物學、生態學、氣象學、地質學、工程學等多方面的知識。此外,環境質量綜合評價時還必須考慮社會性問題。據統計,發展中國家每年由地質災害和地質環境惡化所造成的經濟損失,達國民生產總值的5%以上。在我國由地質災害造成的損失約占整個災害損失的35%,其中,崩塌、滑坡、泥石流及人類活動誘發的地質災害所造成的損失約佔55%。自上世紀80年代以來,這類災害已造成千餘人死亡,直接經濟損失達數億元,事故的善後處理和整治費用高達數十億元。而由此給社會帶來的間接損失,則更無法估量。近十年來,直接由工程建設活動誘發的地質災害造成的工程處理費用達數千萬至上億元的有近十起。隨著進一步的開發,必將帶來更大規模、更大范圍的災害與環境問題。正確評價和監測地質環境的惡化、及時預測地質災害的發生、嚴格控制和規范人類工程建設活動,以提高地質環境的質量,減輕災害對人類的威脅,從而保持人類文明的可持續發展。因此,不斷提高環境地質和工程地質監測技術水平,已不僅是學科發展的需要,而是提高人類生存環境質量的需要,更是維護人類社會可持續發展的迫切需要。

9.1.2.2 環境地質和工程地質監測技術的作用

環境地質和工程地質監測技術有如下主要作用:

(1)地質環境質量信息的獲取必須依靠環境地質和工程地質監測技術。及時、准確的環境質量信息是確定環境管理目標,進行環境決策的重要依據。而信息的獲取必須依靠監測技術,否則難以實現科學的目標管理。

(2)強化環境管理和保護制度的貫徹執行必須依靠監測技術。因為沒有監視和督察,制度和措施將流於形式。

(3)評價和檢驗環境管理和保護的效果必須依靠監測技術,否則難以提高科學管理水平。

(4)環境地質和工程地質監測技術工作在防範地質災害、避免工程事故方面的社會效益和經濟效益是不可估量的。

D.  區域環境工程地質評價

4.3.1區域穩定性分析

黃河三角洲是在基底構造甚為破碎、濟陽凹陷的一個次級負向構造單元上發育形成的。由於區內東北部位於北西向的燕山——渤海地震帶及北東向的沂沫斷裂地震帶的交匯部位,因而與新構造運動有關的構造地震異常活躍。據山東省地震局1985年10月布設的東營—墾利、陳家莊—河口的現代形變及牛庄—新刁口的兩次a徑跡測量結果,埕子口斷裂、孤北斷裂、陳南斷裂、勝北斷裂和東營斷裂的現代活動都有顯示,說明區內的區域穩定性較差。區內新生代以來的斷裂活動表現為具有繼承性脈動活動的特點。尤其是5號樁,樁西至海港一帶位於上述兩條活動斷裂地震帶的交匯復合部位,新生代以來斷陷幅度最大,歷史上曾發生過3次7~7.5級地震,區域穩定性差。根據以上的地震預測,影響烈度一般都在Ⅶ度以上,5號樁一帶為Ⅷ度。根據我國建築規范規定,一切建築物都應設防加固,以保安全。

區內飽和砂土、飽和粉土具有液化的宏觀條件。在歷史地震發生時,曾有噴水冒砂、地面裂縫等現象發生。其液化程度受以下因素影響:土的顆粒特徵、密度、滲透性、結構、壓密狀態、上覆土層、地下水位埋深、排水條件、應力歷史、地震強度和地震持續時間等。

由於黃河三角洲地質體物質組成主要是粉砂,且孔隙度較高,加之形成期堆積速率快,造成地質體中含水量高。隨著時間推移,在上覆沉積物擠壓下,孔隙中水逐漸被擠壓,造成地質體壓縮,導致地面下沉。根據1988年在黃河海港地區實測,該地區壓實下沉速率可達6cm/a,因此由於地面下沉所引起的海面相對上升則更加劇了海岸侵蝕。

另外,近幾十年來的人為活動加劇了本區地面沉降的發展,如:建築地基承載力不足引起的土體壓縮,地下水、石油、鹵水的開采所引起的含水層、儲油層壓縮等。

由此可見,黃河三角洲地區環境工程地質問題頗多,本節將對直接影響東營市經濟發展和規劃的地表下25m土體工程地質類型及其物理力學性質、工程地質性質的區域性變化等進行深入研究。

4.3.2土體的工程地質分類及工程地質特徵

區內小清河以北為黃河三角洲平原,小清河以南多為山前沖洪積平原,基岩埋深在數百米以下,表層均為第四系鬆散沉積物,鑒於一般工業與民用建築物地基持力層一般均在15m以上,一般中高層建築物持力層一般在25m以上的特點,下面僅以0~25m的土體為對象,進行分析和研究(圖4-6)。

圖4-6地表土體類型示意圖

1.土體的岩性與結構特徵

(1)土體岩性分類

區內0~25m深度內的地層多為第四系全新統地層,其沉積環境受黃河和海洋交互或共同影響,形成了以細顆粒為主的地層。所表現出的岩性以粉土最為廣泛,其次為粉質粘土、粉砂、粘土,局部有細砂,其主要岩性特徵見表4-6。

表4-6黃河三角洲0~25m地層岩性分類及主要特徵表

(2)土體結構特點

區內土體結構無單層結構,多為多層結構,(多層結構是指一定深度內由3層或3層以上的地層構成),這也是區內的沉積環境所決定的,該區瀕臨渤海,是河流的最下游段,河道游盪較頻繁,古地貌特點反復變化,攜帶泥、砂的水動力特點也隨之變化,因此,區內一般無巨厚的單層岩性沉積。

2.土體工程地質特徵

(1)山前沖洪積平原區土體工程地質特徵該區地面下25m的沉積物為第四系全新統沖積、洪積(

)物,岩性以土黃—灰黃色粉質粘土、粉土為主,古河道帶有粉砂、細砂分布,湖沼相沉積的灰黑色淤泥、淤泥質土比較少見。土層物理力學性質較好,承載力較高。

(2)古黃河三角洲區土體工程地質特徵該區地面下25m的沉積物為第四系全新統沖積、海積、湖沼相沉積(

),上部多以土黃色—褐黃色粉土、粉質粘土為主,古河道帶有粉砂分布;中部多有灰黑色淤泥質粉質粘土分布;局部有粉砂分布,下部以土黃色粉土、粉砂為主。土層的物理力學性質在水平和垂向上均有較大的變化,局部有小片的軟土和高鹽漬土分布。

(3)現代黃河三角洲平原區土體工程地質特徵

該區地面下25m的沉積物為第四系全新統沖積海積物(

),上部多以土黃—灰黃色粉土、粉質粘土;中部為灰黑色粉質粘土或淤泥質土,具腥味;下部多為淺灰色粉砂土層的物理力學性質在水平和垂向上均有較大的變化,軟土分布面積較大,鹽漬土呈片狀分布,為弱—中等鹽漬土。

3.地表下0~25m土體物理力學指標的變化規律

(1)古黃河三角洲區的物理力學性質總體上好於現代黃河三角洲,這正是由於現代黃河三角洲的成陸時間晚於古黃河三角洲,其自重固結的程度差於前者。

(2)無論是古黃河三角洲區還是現代黃河三角洲區各類岩性土層的物理力學指標顯示出一個較明顯的規律,即從地表向下隨深度的增加土層的物理力學指標以較好—較差—好發生變化。一般較差的深度段在5~10m和10~15m。這一變化規律也與區內的沉積環境相吻合,力學指標較差的深度段為1855年黃河改道以前沉積的沖湖積、沖海積相為主的地層。

4.3.3天然地基承載力、飽和砂土液化及軟土與鹽漬土

1.天然地基承載力

黃河三角洲地區基土承載力在不同位置、不同層位均有較大變化,從小於80kPa到大於300kPa。天然地基承載力指自地表算起的第一層或第二層基土(當第一層厚度小於3m,且第二層基土承載力高於第一層時,取第二層承載力數據)的承載力。區內天然地基承載力可分為4個等級(表4-7),其分布與變化規律與地貌單元有較密切的相關關系(圖4-7)。

(1)承載力低區(fk<80kPa)的分布

① 呈條帶狀分布於現代黃河三角洲工程地質區內。如利津縣虎灘鄉西南—河口區義和鎮南部、河口東南孤河水庫—渤海農場總場北以及現代黃河入海口北側等地,以上各地帶多為1855年以後成陸,且位於濱海低地或窪地內,排水條件差,自重固結程度低。

表4-7天然地基承載力分區特徵表

② 呈小片狀分布於古黃河三角洲平原區。如東營區勝利鄉南部,利津縣王莊鄉南部等。

(2)承載力較低區(80≤fk<100kPa)的分布

① 沿海岸線分布,寬度不一。

② 沿黃河泛流主流帶邊緣、前緣和窪地展布。如利津縣大趙鄉—虎灘—羅鎮—河口區一帶、集賢鄉—渤海農場總場、孤北水庫北部、利津前劉鄉—東營區西城,以及東營區龍居鄉—西范鄉一帶。

(3)承載力中等區(100≤fk<120kPa)的分布

① 分布於決口扇的頂部及緩平坡地區。如利津縣南宋—北宋—明集,東營區龍居鄉—油郭鄉—六戶鎮—廣饒縣丁庄鄉以及勝坨鄉—高蓋鄉等地。

② 分布於現代黃河三角洲頂點附近。如寧海鄉—汀河鄉、寧海鄉—傅窩鄉一帶。

③ 分布於現代黃河三角洲北部、東部。如河口區新戶—刁口鄉、孤東水庫—五號樁、墾利縣建林鄉—孤東水庫、建林—西宋鄉。

(4)承載力較高區(fk>120kPa)的分布

① 分布於古黃河三角洲的南部。如牛庄—陳官—小清河一帶。

② 分布於小清河以南的山前沖洪積平原區。

③ 零星分布於近代黃河三角洲平原區的地勢較高處。

2.飽和砂土液化

砂土液化是指處於地下水位以下鬆散的飽和砂土,受到震動時有變得更緊密的趨勢。但飽和砂土的孔隙全部為水充填,因此,這種趨於緊密的作用將導致孔隙水壓力驟然上升,而在地震過程的短暫時間內,驟然上升的孔隙水壓力來不及消散,這就使原來由砂粒通過其接觸點所傳遞的壓力(有效壓力)減少,當有效壓力完全消失時,砂層會完全喪失抗剪強度和承載能力,變得像液體一樣的狀態,即通常所說有砂土液化現象。

區內的飽和砂土、飽和粉土具有液化的宏觀條件,在歷史地震發生時,曾有噴水冒砂、地面裂縫等現象發生。其液化程度受以下因素影響:土的顆粒特徵、密度、滲透性、結構、壓密狀態、上覆土層、地下水位埋深、排水條件、應力歷史、地震強度和地震持續時間等。

液化判別就是根據土的物理力學性質及其他工程地質條件,對土層在地震過程中發生液化的可能性的判別。國家標准《建築基礎抗震設計規范》(GBJ11-89)中規定了飽和砂土、飽和粉土的液化判別方法,在對區內飽和砂土、飽和粉土的液化判別時,即依照了前述規范提供的方法,在液化勢宏觀判定的基礎上,採用了原位測試資料——標准貫入試驗進行了液化臨界值和液化指數的計算。根據液化指數對地基液化等級的劃分見表4-8。區內液化砂土的分布規律見圖4-8。

(1)嚴重液化區

① 分布於現代黃河三角洲頂點,向北向東呈扇形展布的黃河泛流主流帶的中上游部位,主要在陳庄鎮—六合鄉、虎灘鄉—義和鎮一帶。

圖4-7天然地基承載力分區示意圖

表4-8地基液化等級表

② 零星分布於廢棄河道帶和決口扇,如下述地帶:東營區永安鄉—廣北水庫一線,呈條帶狀分布,為廢棄河道帶;利津縣店子鄉—前劉鄉,呈片狀分布,為決口扇的中部;東營區史口鄉附近、東營區六戶鎮西側、河口區新戶鄉東北等地。

該區內的飽和粉土、飽和粉砂顆粒均勻,粘粒含量低,沉積厚度較大,形成年代新,固結程度差,因此是最易發生液化的地區。

(2)中等液化區

① 分布於較大的決口扇及決口扇前緣坡地地帶,利津縣城東—明集鄉—大趙鄉、東營區勝利鄉—董集鄉—油郭鄉一帶。

② 分布於黃河泛流主流帶或其邊緣地帶。寧海鄉—墾利縣城;陳庄鎮—傅窩鄉;渤海農場總場東—建林鄉—新安鄉;義和水庫南—河口區。

③ 在濱海低地帶內有零星片狀分布,五號樁及以東地區;刁口碼頭東北—孤北水庫北部;新戶鄉以西及以北的近海地帶。該區一般位於嚴重液化區的外圍及決口扇頂部位或零星分布於小規模的黃河主流帶,飽和粉土、粉砂的粘粒含量較低,固結程度較差,因此是較易發生液化的地區。

(3)輕微液化區

① 分布於古黃河三角洲泛濫平原及決口扇邊緣,如下述地帶:利津縣南宋鄉—北宋鄉;東營區龍居鄉—廣饒縣陳官鄉—丁庄鄉。

② 分布於現代黃河三角洲的非黃河泛流主流帶區,如下述地帶:利津縣王莊鄉—墾利縣勝坨鄉;利津縣集賢鄉—墾利縣城東部;河口區太平鄉—義和水庫。

該區粉土、粉砂的沉積厚度較小,粘粒含量較高,因此液化程度較輕。

(4)非液化區

① 分布於工作區小清河以南的山前沖洪積平原,該區地下水位埋藏深,水位以下的飽和粉土,粉砂密實程度較好,因此不易液化。

② 分布於沿海地帶的濱海低地,該區除河口相沉積外,地層粘粒含量較高或以粘性土為主,因此不易液化。

3.軟土與鹽漬土

(1)軟土

軟土一般是指天然含水量高、壓縮性大、承載力低的一種軟塑到流塑狀態的粘性土。如淤泥、淤泥質土以及其他高壓縮性飽和粘性土、粉土等。黃河三角洲地區地處渤海之濱,具有軟土的沉積環境,鑽探資料亦證明,區內呈片狀分布著軟土。

① 軟土的劃分標准

本次劃分軟土時採用如下方法:當滿足下列條件之一時,並且厚度大於0.50m,將其確定為軟土:承載力標准值fk<80kPa;標貫錘擊數N63.5≤2;靜力觸探錐頭阻力qc<0.5MPa;流塑狀態。

② 軟土的空間分布

軟土主要分布於區內的東北部濱海地帶、河口—刁口碼頭一帶。利津縣羅鎮—黃河故道西、墾利縣下鎮鄉東部,另外在利津縣明集鄉—廣南水庫一線呈不連續片狀、碟狀分布。

③ 軟土的成因及主要物理力學性質

區內的軟土具有兩種成因:①爛泥灣相沉積:在歷次河口的兩側,沉積的以細粒成分為主的土層,一直處於飽和狀態,排水固結過程進展緩慢,所以土的力學性質很差。顏色以灰褐色為主,流塑態,土質細膩,岩性以粉質粘土為主,夾粉土和粘土薄層。②濱海湖沼相沉積:顏色以灰—灰黑色為主,有機質含量較高,具腥臭味,為淤泥或淤泥質土。

圖4-8地基砂土液化分區示意圖

表4-9軟土的主要物理力學指標統計表

從表4-9中可以看出:區內軟土具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、承載力低的特點,在荷載作用下變形較大,對建築物極為不利。因此,在工程建設規劃時,應盡量避開有軟土分布的地區。在無法避開軟土的建築物,應對區內的軟土有足夠的重視,採取一定的處理措施,對於一般工業民用建築可採取粉噴樁法進行處理,對於高層重型建築物應採取深基礎,如沉管灌注樁等,以避開軟土的不利影響(圖4-9)。

(2)鹽漬土

當土中的易溶鹽含量大於0.5%,且具有吸濕、松脹等特性的土稱為鹽漬土。區內的鹽漬土為濱海鹽漬土,按含鹽性質則大部分屬氯鹽漬土,局部為硫酸鹽漬土,鹽漬土按含鹽量可分為弱鹽漬土(0.5%~1%),中鹽漬土(1%~5%)、強鹽漬土(5%~8%)和超鹽漬土(>8%),區內的鹽漬土主要為弱鹽漬土,局部地段有中鹽漬土(見圖4-10)。

4.3.4工程地基適宜性評價

工程建築地基適宜性受多種因素的影響,為達到評價結果清晰簡潔、合理反映出區內建築適宜性等級的目的,選用了專家聚類法(亦稱總分法)進行評價。評價過程為:首先擬定評價因子,對各評價因子量化、分級並給定各級別的標准分,其次用傅勒三角形法確定各評價因子的權重,然後計算各勘測點單項因子分值和總分值,再按各點的總分值進行分區。最終的評價結果見表4-10、4-11、4-12、4-13。

圖4-9軟土分布示意圖

圖4-10鹽鹼土分布示意圖

表4-10一般工業與民用建築地基適宜性評價方案(評價深度10m)

① 沉降因子

式中:Mi——土層i的厚度;Zi——土層i的埋深;eli——土層i的天然孔隙比。

② D——山前沖洪積平原;D——古黃河三角洲平原;D——現代黃河三角洲平原。

表4-11一般工業與民用建築地基適宜性評價分區說明表

表4-12高層重型建築物地基適宜性評價方案(評價深度25~30m)

表4-13高層重型建築物地基適宜性評價分區說明表

一般建築、高層建築物地基適應性評價分區見圖4-11、4-12。

圖4-11一般建築物地基適宜性評價分區示意圖

圖4-12高層建築物地基適宜性評價分區示意圖

E. 煙台市工程地質分區與地質-生態環境質量評價

一、地質環境質量現狀評價

1.市區工程地質環境質量評價

工程地質環境質量評價系統是一個多層次、多因素的復雜系統,結合煙台市本身的特點,建立了煙台市區工程地質環境質量評價指標,將評價結果分為Ⅰ類區、Ⅱ類區、Ⅲ類區和Ⅳ類區,因此,各評價因素取4級變化指標。

本次評價范圍為煙台市區,以1∶5萬工程地質圖為底圖,將評價區域劃分為5939個500m×500m的單元,對每個單元進行評價,根據評價結果,編制出煙台市區工程地質環境質量分區圖。

計算中首先確定每個單元工程地質環境質量評價指標特徵值,然後,根據工程地質環境質量分級與對應評價指標的取值,並參考在煙台市區從事地質環境監測、工程地質勘察、城市規劃等專家對工程地質環境質量分級的意見,選定39個樣本(單元)為神經網路BP模型學習樣本,並分別給出每個樣本的目標值。計算中樣本輸入指標數量為15個指標,輸出節點為1個,學習率為0.7,隱層數為1個,隱節點為25個,最大總誤差為0.01,最大個體誤差為0.001,只需訓練200次左右即可,正常系統誤差數點後6位,系統收斂情況很好。樣本學習結束之後,就可以判斷其餘樣本的歸屬問題,根據輸出結果,判定某一樣本屬於哪一類工程地質環境質量區。整個計算根據上述神經網路的BP模型,由計算機完成。

計算結果與實際情況吻合相當好,煙台市區的工程地質環境質量分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類區。

計算結果表明,Ⅰ類工程地質環境質量區,主要分布在煙台市區的低山丘陵區,如塔山、磁山等,該區一般基岩裸露,岩石類型以花崗岩、片岩、片麻岩、石英岩為主,地基承載力高,地下水綜合污染指數小於0.3,除了個別地段邊坡不穩定外,一般無其他環境工程地質問題發生,該區域人口密度低,人類工程活動強度低,是工程地質環境質量好的地區;Ⅱ、Ⅲ類工程地質環境質量區,地域分布情況有兩種,一是在山前、河谷平原,二是在人類工程活動強烈的丘陵地帶或地質災害與環境工程地質問題發育地帶,前者具有雙層岩土體結構,一般無淤泥質軟弱層,地下水綜合污染指數在0.3~1.0之間,人類工程活動強度較高,後者為礦山開采或邊坡失穩地段,是工程地質環境質量較好或中等地區;Ⅳ類工程地質環境質量區,分布在煙台市區濱海地帶,以夾河下游、養馬島南部分布面積最大,地貌單元屬濱海平原,地基土中均含淤泥質軟土,地基承載力較低,地下水位低,局部地段具侵蝕性,地下水綜合污染指數大於1.0,海水入侵現象較普遍,粉細砂、粉土地段有沙土液化現象,該區人口密度大,人類工程活動強度高,是工程地質環境質量差的地區。

2.區域地質環境質量現狀評價

正確選擇評價指標是真實地揭示地質環境質量優劣的前提和基礎,評價指標體系是由若干個單項評價指標組成的層次分明的有機整體,本次地質環境質量評價一般應滿足:一級評價3個指標,二級評價14個指標。

本次評價范圍以煙台市環境地質問題分布圖作為底圖,將評價區域劃分為2224個2.5m×2.5km評價單元,對每個單元的指標進行賦值評價。

上述各指標賦值的方法有3種:一是根據實測結果得到,如地形高度等;二是根據統計計算得到,如人口密度、單位面積國民生產總值等;三是根據實際情況及地質環境質量分級指標,對Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類工程地質環境質量分別用1、2、3、4標度。

評價模型仍採用上述神經網路BP模型,根據煙台市區工程地質環境質量的評價經驗,參照分區指標,確定50個樣本(單元)為學習樣本,輸入指標12個,輸出層神經元1個,隱層神經元1個,隱節點數20個,誤差要求同上,迭代次數只需幾十次即可,系統收斂情況很好。然後將其餘樣本輸入計算機,進行判斷並輸出結果,根據該模型的判斷結果,編制煙台市地質環境質量分區,其地域分布見圖13-3。

圖13-3 煙台市地質環境質量評價與分區

計算結果表明,煙台市分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類地質環境質量區,它們所佔的比例分別是35.61%、40.96%、15.96%和7.46%。Ⅰ類區分布在萊州東北、招遠市附近、龍口北部、牟平北部、萊陽和海陽市附近地區,為地質環境質量最好地區;Ⅱ類區分布在萊州市附近、棲霞西部、蓬萊北部、福山北部、萊陽和海陽市附近的廣大區域,是地質環境質量較好地區;Ⅲ類區分布在煙台市沿海一帶,是地質環境質量中等地區;Ⅳ類區主要分布在北部沿海一帶和中部礦產資源開發地區,是地質環境質量較差地區。

二、煙台市地質-生態環境質量風險度與風險評價

1.地質-生態環境質量風險評價優勢指標與層次結構分析模型

地質-生態環境風險評價是按計算的地質-生態環境惡化程度分成不同等級風險區,針對不同風險區的特點提出減少風險的各項策略。

根據煙台市的實際情況和現有的地質-生態環境資料,將地貌單元、場地類型、地下水開采現狀、區域地殼穩定性、地震烈度、地面變形災害、斜坡環境變異災害、地下水污染狀況、海水入侵、濱岸侵蝕、人口密度和單位面積國民生產總值17個指標作為制定煙台市地質環境與生態環境問題風險評價優勢指標。

2.地質-生態環境質量風險評價優勢指標權值的確定

層次分析法(AHP)是把一個復雜的問題表示為有序統一處理決策中的定性與定量因素,具有實用性、系統性、簡潔性等特點,本質上是一種決策思維方式。層次分析法將復雜的問題分解成各組成要素,將這些要素按支配關系組成有序的層次遞階結構,通過兩兩比較的方式確定層次中諸因素的相對重要性,然後結合人的判斷決定諸因素的相對重要性的總和順序。層次分析法體現了人們決策思維的基本特徵,即分解、判斷、綜合。具體包括:①建立層次遞階結構;②構造兩兩比較判斷矩陣;③計算單一準則下元素的相對權重;④計算各層因素的組合權重。最終計算結果得出最低層次元素相對重要性排序,即權重向量。

於是,各區域地質環境與生態環境問題風險評價優勢指標對總區域地質環境與生態環境問題風險評價優勢指標據重要性權值進行總排序。經檢驗,總排序具有滿意的一致性。

3.地質-生態環境質量風險度的定量評定與風險評價

將煙台市劃分為2224個獨立單元,根據分區指標對每個單元的區域地質環境與生態環境問題風險評價優勢指標進行賦值、評價,將所得數值進行加權。根據17個煙台市風險度優勢指標,確定每個單元內各因素(指標)的特徵值(fij(x)),再乘以其權值,即得到每個單元的風險度基準值(圖13-4)。

計算結果表明,當風險度基準值小於50時,表明該區域地質環境與生態環境問題風險程度小、安全,一般不用採取防治措施;當風險度基準值在50~70之間時,表明該區域地質環境與生態環境問題風險程度中等、一般,除在特別地區需注意避免問題惡化外,一般也不採取防治措施;當風險度基準值在70~90之間時,表明該區域地質環境與生態環境問題風險程度較大、較嚴重,應考慮區域地質環境與生態環境問題的影響,並採取一定的防治措施;當風險度基準值大於90時,表明該區域地質環境與生態環境問題風險程度大、嚴重,處於問題惡化的極限值,進行工程建設時,應注意評價該工程建成後將引起或遇到何種地質環境問題和生態環境問題,應進行地質環境和生態環境的預防與防治研究,避免地質與生態環境問題的進一步惡化。

圖13-4 煙台市地質-生態環境質量風險評價

F.  環境工程地質學的興起與進展

傳統的工程地質學的主要任務是對工程建設的地質條件進行評價,為保證工程建設的安全而作為設計施工的定性依據。但現代人類工程活動的規模和數量越來越大,導致對周圍地質環境的影響越來越大,產生許多負效應,這給工程地質學的研究提出了新的重要任務,就是要對工程建設作用於環境地質條件所產生的影響作出評價和預測。這種作用不僅是單向的,通常還是雙向的。就是要研究人類工程活動和地質環境的相互依存、相互制約、相互作用關系。在1980年第26屆國際地質大會上,國際工程地質協會就發表了工程地質學家參與解決環境問題的宣言,從此以後,環境工程地質學開始蓬勃發展起來。所以環境工程地質學的興起是比較晚的。對於環境工程地質學的地位雖然還有不同的看法,如有的認為這是工程地質學的新發展的學科分支,也有的認為是工程地質學發展的新階段和新方向。但毋庸置疑,對環境工程地質學的重要性和研究內容的認識基本是一致的。

地質環境對人類工程活動的制約,王思敬歸納為5個方面:宏觀環境、地質災害、岩土地質、水文地質、次生地質。它們通過對工程地區的區域穩定性、深部穩定性、地面穩定性、山體穩定性和圍岩穩定性而直接影響到工程的規劃、選址、設計、施工和運行。而人類工程活動對地質環境系統的作用方式是通過工程荷載、岩土開挖、水流、水體調節和工程熱力作用進行的。人類工程活動與地質環境系統在相互作用中的物質交換、能量交流,主要體現為載入、卸載、滲流和熱流等四大作用。相互作用所產生的環境效應可以有正負兩方面。重大的環境工程地質問題諸如礦山開采引起的地表沉降、地下塌陷、滑坡崩塌、佔用農田土地資源、泥石流、尾礦壩的穩定性及其環境問題;興建水利水電工程引起水庫誘發地震的評價和預測;公路、城市建設的環境地質工程質量等。因此環境工程地質研究的核心應是人類工程活動與地質環境的協調。為此建立了地質環境評價指標體系。通過不確定性數學方法,選擇或建立地質環境適宜性評價模型,對地質環境的敏感性進行評價預測,在此基礎上進行工程活動與地質環境的協調分析,並採取相應的對策。

G. 工程地質學與地質學的關系是什麼

一、專業不同
1、地質學是一門探討地球如何演化的自然哲學。地質學專業培養具備地質學基本理論、基本知識、基本技能和相關學科基礎知識,具有較好的科學素養及初步的研究、教學和管理能力。
能在科研機構、學校從事地質科學研究或教學工作,在地礦、冶金、建材、石油、煤炭、材料、環境、基礎工程、旅遊開發從事技術開發與技術管理工作以及在行政部門從事管理工作的高級專門人才。
2、地質工程專業是研究人類工程活動與地質環境之間相互制約關系,主要研究如何獲取地質環境條件,並分析研究人類工程活動與地質環境相互制約形式。
進而研究認識、評價、改造和保護地質環境的一門科學,是地質學的一個分支,是地質學與工程學相互滲透、交叉的邊緣學科。
二、主修課程不同
1、地質學專業
地質學、結晶礦物學、古生物學、地史學、岩石學、構造地質學、礦床學、地球物理及勘探方法、地球化學、遙感技術等。
2、地質工程專業
《高等數學》、《大學外語》、《大學物理》、《大學化學》、《工程制圖》、《大學計算機信息技術》、《程序設計語言》、《概率論與數理統計》、《普通地質學》、《礦物岩石學》、《水文地質學基礎》、《地質工程設計》、《基礎工程》等。
三、就業方向不同
1、地質學專業
地質學專業的學生畢業後不僅可在高等院校從事地質科學的教學工作,也可以向國家資源能源勘探、開發與環保、城市建設、城市交通、港口、水利水電建設、國防和地質災害監測與防治等機構從事研究工作。
2、地質工程專業
畢業後可在國土資源、工礦企業、工程設計院、資源勘查與評價,環境評價,城市與環境水文地質,工程勘察、設計和施工、生產管理等方面的開發、科研與管理工作。

H. 什麼是環境地質工程技術

環境地質工程是指防治地質災害和其他不良的環境地質問題的工程技術體系,它是以專環境地質學為理論基屬礎,是環境地質學與工程的結合。
「環境地質」一詞最早出現於20世紀60年代末、70年代初一些西方工業發達國家的文獻中。那時這些工業發達國家,已感到環境問題迫切性,開始把滑坡、泥石流、地面沉降、城市地質等問題研究列為環境地質研究的范疇。1982年再版的Michael Allaly主編的《環境辭典》中,將環境地質一詞定義為:應用地質數據和原理,解決人類佔有或活動造成的問題(如礦物的採取、腐敗物容器的建造、地表侵蝕等的地質評價)。環境地質在我國出現和使用較晚,但也是隨著一系列嚴重的環境問題(如環境污染、地質災害等)對生產、生活的影響愈來愈突出而提出的。
應當指出,地質環境與環境地質,有完全不同的含義和性質,兩者不能互相通用,混淆不分。與地質環境的區別在於,環境地質是研究人類技術—經濟活動與地質環境相互作用、影響的學科,是以地質環境為研究對象的科學。地質環境是有空間概念的,而環境地質沒有空間概念。

I.  工程地質學的發展展望

21世紀可以預計的大型工程建設,如跨流域的調水工程、大型水電工程、深部露天采礦工程、地下工程、海洋工程等,其可能發生的復雜的工程地質問題,從理論到設計、施工實踐,從預測到防治,需要我們作為重要研究方向,在原有認識和經驗的基礎上,進一步去創新發展,與其它多學科聯合攻關。

(1)岩、土體工程地質力學的理論方法體系還應進一步發展

工程地質力學具有我國的特色,並在工程實踐中獲得了廣泛的應用。研究岩、土體穩定性中的關鍵問題,如節理面的各種工程地質特性,區域構造應力場和工程區實測點地應力場的研究,岩體穩定性的時間尺度,根據岩體變形破壞的實例建立「地質模型」等(孫玉科)。此外還應進行工程地質技術的開發研究,包括地質探測技術,岩組物理力學測試技術,岩體變形觀測技術和變形破壞模擬實驗技術等。

(2)環境工程地質將獲得迅速的發展

目前大型工程建設涉及的環境工程地質問題很多。如大型露天開采,地下開挖,深埋長隧道工程,大型水利樞紐,地下硐室,城市垃圾的處置和衛生填埋工程等的建設,就遇到前所未有的更復雜情況。如深埋長隧道工程的開挖,需要查明其所遇到的地質災害問題的形成條件和發生機理,作出科學的評價預測。大型水域水岩相互作用導致水庫誘發地震、庫岸崩滑、大壩潰決、水庫淤積、大面積環境惡化等問題。水庫誘發地震產生的可能性及發震強度的預測難度較大。現中國學者建立了兩種震級預測的神經網路模型,具有較高的預測能力。新的動向是引入突變理論,分析水庫誘震機制,建立誘震的充要條件判據和地震能量的表達式,提出斷層帶弱化和岩體軟化效應誘震的新假說。

當前環境工程地質的研究又進一步延伸向環境地質工程,即主要研究解決和處理地質環境問題的假說和方法。90年代國際環境地質工程的熱點領域是各國城市化和資源開發中固體、液體、氣體廢棄物的排放、填埋處理以及與城市工程建設有關的環境工程問題研究。總體來說,環境工程地質還有些基本問題,如工程環境影響場問題,工程建築的適應度與環境靈敏度之間關系問題,環境容量問題,監測技術、環境綜合分析及反信息技術等問題的研究還有待深入。

(3)區域地殼穩定性的研究

目前應進一步加深對影響和制約穩定性因素的認識。如何分析、確定和量化這些因素,直接關繫到區域地殼穩定性評價由定性到定量方向發展的問題。近來有用分數維理論描述斷裂和地震的分形結構,耗散、渾沌和協同學等用以描述地殼結構及其動態之自組織過程及探討其內部的相關性。但這些探索尚處於初始階段。此外在技術方法方面,應大力開展深部探測、監測、遙感、計算機、制圖技術和深部地應力測試技術等應用研究,提高區域地殼穩定性諸因素的時空變化的量測精度。

工程地質學發展至今日,需要與現代系統科學理論思維相結合,尤其是非線性科學對於工程地質學的提高和發展具有重要意義。黃潤秋根據系統科學原理結合工程地質的應用與實踐,提出了工程地質問題的系統分析原理。應用這些原理可以建立地質過程的機制分析-定量評價,建立過程地質模型和模擬再現,建立過程地質分級、分類系統,認識過程地質體(或環境)和人類活動相互作用,認識災害地質作用發展過程,描述地質體復雜的結構和工程地質問題過程,研究過程預報等。在工程地質學拓展到地質工程的新領域時,做好施工監測與信息反饋,這就是以監控-反饋原理為核心指導思想的「信息化施工」。總之,系統科學的引入,必將把傳統的工程地質學推向新的階段和新的水平。

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J.  我國工程地質的研究現狀

我國的工程地質學經過近50年的發展,今天已成為一門研究內涵豐富、理論體系嚴謹,具有中國特色的綜合性學科,並且是國際工程地質界的重要一員。

縱覽中國工程地質學的研究領域,是相當廣闊的。主要的有以下幾方面:

一、岩體工程特性研究和岩體工程地質力學的創立

大量的岩體工程實踐遇到的是地基、邊坡和地下工程圍岩的變形破壞問題,促使工程地質學家與岩石力學家、土木工程師們關注對岩體介質特性的研究,認識到岩體與岩石是既有著本質區別又相互聯系的介質。著名工程地質學家谷德振和他的同事們在一系列岩體工程勘察中,發現岩體的力學性質和行為主要受控於軟弱結構面的展布,包括層面、斷裂面、節理、片理等,使岩體成為非連續、非均質、各向異性的介質。他們首先從地質建造著手,劃分工程地質岩組,運用地質力學理論方法,研究結構面的形成機制和空間分布規律,進而研究岩體結構特性,劃分岩體結構類型。再按不同結構類型和工程建築要求進行岩體力學試驗及測試,最後再根據岩體結構特徵和力學屬性,建立力學模型作數學模擬和穩定性分析。將工程地質學與地質力學、岩石力學有機地結合起來,創立了岩體工程地質力學。它的理論體系、研究思路和方法,在國際上獨樹一幟。

20世紀80年代中期以來,在中國科學院地質研究所設立了工程地質力學開放研究實驗室,吸收國內學者共同協作,開展工程地質前沿課題和生產上需要解決的問題的研究工作,每次學術委員會上都要討論工程地質學發展的趨勢和應制定的科研方向。無形中成為我國工程地質學的研究中心,推動著我國工程地質學的不斷發展。

二、區域工程地質和區域地殼穩定性研究

我國地域遼闊,受地質和自然地理條件制約,區域工程地質條件復雜。因此,區域工程地質研究對國土資源開發利用,工程規劃布置以及地質環境保護等意義重大。早在20世紀50年代末,老一輩工程地質學家劉國昌、張咸恭、姜達權等就開展了此項研究工作,出版專著和編制全國工程地質分區圖。幾十年來,各大河流域、部分省區和西南、西北山區都開展了較系統的區域工程地質和環境地質研究,積累了豐富的資料。經過數年的努力,於1990年首次出版了由任國林主編的1∶400萬《中國工程地質圖及說明書》,並附有全國工程地質分區圖;1992年出版了由段永侯主編1∶600萬《中國環境地質圖系》,圖系以工程地質內容為主。標志著我國區域工程地質環境研究取得了豐碩的成果。

「區域地殼穩定性」的術語是由原蘇聯工程地質學家最早提出的,但未作說明和專門研究。在20世紀50年代末,我國學者谷德振和劉國昌倡導此項研究工作。它的涵意是指岩石圈內正在進行的地質、地球物理作用對地殼表層及工程建築安全的影響,即地殼現代活動對工程安全的影響程度。其研究思路是以地質力學理論為指導,強調以地質構造研究為基礎,以斷裂活動性、現代地應力場和地震活動性為主要研究內容,最終進行區域穩定性分級,分區和評價。在該研究領域,胡海濤等依據李四光的「安全島」思想,指導重大工程場址的選擇,取得了重要成果。例如,二灘水電站和大亞灣核電站的成功選址即是。區域地殼穩定性研究對我國工程地質勘察來說,具有特殊的意義,這也是具有中國特色,且在國際上處於領先地位的研究領域。

三、環境工程地質和地質災害的研究

環境工程地質是現代工程地質學的一個分支,是研究由於人類工程—經濟活動所引起的區域性和危害人類及工程安全的工程地質作用。這些有害的工程地質作用是誘發地震、地面沉降、地面塌陷、土地荒漠化、滑坡、泥石流等,它們常導致地質災害。環境工程地質就是研究這些作用(或問題)產生的機制和條件,進行預測和防治,其目的為了合理利用和保護地質環境。我國正式研究環境工程地質始自20世紀60年代的新豐江水庫誘發地震和上海的地面沉降。80年代初以來,共召開了四次全國性的環境工程地質學術討論會,涉及的內容豐富多采。有些研究成果在國際上處於先進地位。例如,上海地面沉降的防治,區域性滑坡預測模型。1995年出版了第一本由劉傳正著的《環境工程地質學導論》,全面論述了環境工程地質理論體系,基本研究內容以及各類環境工程地質作用研究的內容和方法,展示了環境工程地質的前景。

與環境工程地質相關的地質災害的研究,也主要由工程地質界承擔的。近十多年來,對危及人類和工程安全的各種地質災害,都進行了廣泛而深入的研究。在1989年1月召開的全國地質災害防治工作會議期間,成立了主要由工程地質學家參加的全國地質災害研究會,次年又創辦了《中國地質災害及防治學報》,對地質災害的研究起了促進作用,對地質災害的分類,形成機制、分布規律,預測方法及防治對策與措施等研究成果,及時在學報上開展交流。90年代還編制了中國地質災害類型圖,出版了段永侯等的專著《中國地質災害》。眾多的研究成果及著作,還有具體防治工程的成功,確立了我國在這一領域的國際地位。

四、特殊土結構和工程特性的研究

藉助於測試技術的現代化,我國在特殊土的微觀結構及其工程特性的研究方面也有了長足的發展。所謂特殊土,指的是成分和結構特殊,其工程(地質)性質也特殊的土類。我國幾乎所有的特殊土皆有分布,諸如淤泥土、黃土類土、膨脹土、鹽漬土、紅粘土,多年凍土等,它們的分布都具地域性,因此也可稱之為區域性土。由於特殊的不良工程性質,對當地工程建設以及生命財產的安全意義重大,因而促使學者們開展了這方面的研究。這里需要特別指出的是,張宗祜、高國瑞、黃熙齡、孔德坊、李生林等學者長期以來對黃土類土、膨脹土和淤泥類土所進行的卓有成效的研究成果,有關它們的微結構特徵和分類、物質成分、工程特性及指標,建築穩定性評價以及處理措施等,都進行了深入的研究。

五、工程地質勘察的理論和技術方法

工程地質學為工程建設服務是通過勘察工作來實現的。工程建築與其所在的地質環境之間存在著相互作用和相互制約的矛盾關系,要通過工程地質勘察才能搞清楚。50年來,難以計數的大大小小各類工程建築通過勘察,積累了十分豐富的經驗和教訓。總地說,我國的工程地質勘察經歷了三個歷史階段:第一階段是1966年以前,勘察工作體制由全盤學習蘇聯到自主獨立發展,勘察工作嚴格按規范要求進行,為國家基本建設的一批重大工程項目提供了地質依據。當時在工程選址和場地評價中,著重於工程地質條件的闡明和定性評價為主。第二階段是1966年到1978年,「文革」期間工程地質勘察受到嚴重干擾而很不正常,破壞了基本建設程序,一些大工程搞了邊勘察、邊設計、邊施工的「三邊」方針,盲目簡化勘察程序,有的重大工程實際上搞了一次性勘察,造成嚴重損失。如葛洲壩水利樞紐、焦枝鐵路、第二汽車製造廠等工程即是。第三階段1978年以來,以經濟建設為中心的改革開放年代,形成了較完整的工程地質勘察體制,制定新的勘察規范,與國際接軌,勘察質量大大提高。在土木工程中又引進歐美國家的岩土工程技術體制,兩種技術體制並存。一些重大工程採取國際招標方式,以引進國外先進的勘察技術和資金。工程地質勘察工作進入了一個新的歷史階段。

經過數十年實踐和理論研究,逐漸形成和完善了我國工程地質勘察的理論體系,即「以工程地質條件的研究為基礎,以工程地質問題的分析為核心,以工程地質勘察技術方法為手段,以工程地質評價決策為目的。」這一理論體系在由張咸恭、王思敬和張倬元主編的《中國工程地質學》中得到了充分體現。可以無愧地說,我國的工程地質勘察事業在上述勘察理論體系的指引下取得了巨大成就,令世人囑目。例如,三峽、小浪底、二灘、劉家峽、龍羊峽等一批巨型水利樞紐和水電站工程;大亞灣、秦山核電站;寶成、蘭新、成昆、南昆、大秦、京九等鐵路干線;還有許多新興的城市、礦山等等。所取得的優質勘察成果,保證了工程的順利設計、施工和運行,也得到了國際同行們的贊許。在勘察基礎上,形成了「水利水電工程地質」、「鐵路工程地質」、「礦山工程地質」和「城市及房屋建築工程地質」等專門工程地質系列。

當前,新技術方法在工程地質勘探中被推廣應用,已取得了較好效果。例如,遙感圖像(航衛片)在工程地質測繪填圖中的應用;大口徑鑽進和小口徑金剛石鑽進在水電工程地質勘探中的採用,砂卵石層鑽探與取樣新技術,套鑽和岩芯定向鑽進技術;聲波探測、地質雷達、地球物理層析成像技術(CT)、鑽孔彩色電視錄像及圖像處理系統等物探技術的使用;計算機技術在工程地質勘察中普遍採用,各種專用軟體的開發等。

50年來我國的工程地質教育一直興旺不衰。至今全國有十餘所高等學校設置有培養工程地質專業人才的院系,為國家培養輸送了大批研究生和本科生。此外,在中國科學院地質研究所等多所科研機構專門培養工程地質專業研究生。形成了一支宏大的工程地質專業隊伍。在教學實踐中,編寫出了各具特色的系列工程地質專業教材。高校和科研院所還承擔了一些重大的生產和科研課題,既完成了生產、科研任務,又培養了優秀專業人才。

中國工程地質界與國際工程地質協會的聯系密切,在20世紀80年代初不少同行加入了國際工程地質協會,建立中國國家小組,隨工程地質專業委員會一起活動。中國工程地質界積極參加國際工程地質協會組織的學術活動。自1983年起我國組團參加了歷屆國際工程地質大會,所提交的論文數都位居前列。現任國際工程地質與環境協會主席,是我國工程院院士王思敬教授,他是1998年在荷蘭阿姆斯特丹舉行的第8屆國際工程地質大會上被推選擔任此職的,這是中國工程地質界的驕傲!

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