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工程地質研究現狀與發展

發布時間: 2021-03-14 06:50:04

⑴ 可持續發展戰略與建築工程地質研究

引言

1992年6月聯合國在里約熱內盧召開了環境與發展大會,明確了可持續發展戰略,期望通過世界各國的共同努力,切實解決環境與發展問題。在短短的10多年時間內,這種戰略就得到全世界各國的普遍接受,這是前所未有的。許多思想家、政治家、科學家、企業家、工程師、建築師為此作出了不懈的努力,根據已出現的一些生態環境問題,提出了一系列的思路和辦法,如生態工業、清潔生產、生態農業、綠色食品、生態城市、綠色建築等。工程地質工作者,也應順應時代潮流,作出及時的反應和努力。可持續發展戰略的核心是解決「人與自然」的關系和「人與人」的關系,以求得平衡、求得和諧。前者屬自然科學,後者屬社會科學。工程地質的研究是解決「工程與地質」之間的關系,以求得平衡、求得和諧。工程是人為事物,地質是自然事物,因此,工程地質學的研究也就成為解決「人與自然」的關系和「人與人」的關系的組成部分。在人類解決這種關系時,要認識自然、利用自然,按自然規律辦事,保護人類賴以生存的環境。這是人類的永恆主題,不管將來的社會將發生什麼樣的「革命」或什麼樣的「經濟」,這是不會改變的。但在不同時代有不同的發展問題,到工業時代,隨著生產力的發展,科學技術的進步,城鄉建設得到了快速的發展,但對自然環境也造成了很大的破壞,人類在享受科技成果所帶來物質文明的同時,也付出了沉重的代價,如資源短缺、能源緊張、生態失衡、環境惡化,等等,遭到了自然界無情的懲罰和報復,受害的還是人類自己。可持續發展戰略就是在這樣的情況下提出來的,對此,我國非常重視,及時制定了《中國21世紀議程》,把可持續發展戰略作為基本國策,要求在生產和生活的建設中,要充分利用自然條件,節約資源和能源,避免環境的破壞和污染,減少和利用建設中的垃圾,盡可能做到「零排放」,實現循環經濟。以下就建築工程地質研究中的一些問題提出個人某些看法。

一、區劃

區劃是地學中的基礎研究,為某一部門和專業服務的區劃是應用基礎研究,為工程服務的工程地質區劃,即區域工程地質或工程地質分區,屬於應用基礎研究,基礎研究和應用基礎研究都是原始創新,是孕育新技術的土壤。早在20世紀50年代,我國就進行了區域工程地質的研究,在地質部門,是綜合的,如劉國昌、姜達權等的論著。在鐵道部門,是部門的,如鄭象銑的編著。在建築部門,區域工程地質也有很好的發展,有兩個方面:第一,在編制規范規程方面,那時為了建設大西北,我們在編制《濕陷性黃土地區建築規范》(以下簡稱「黃土規范」)時,就進行了濕陷性黃土的區域工程地質的研究,通過不同地區的實地調查和室內外的試驗,從氣候、地貌、地層、水文地質、動力地質和土的物質成分、組織結構、物理力學性質等多學科進行了綜合分析,建立起不同類型、不同等級的區域系統,即建築工程地質分區,亦稱建築工程地質區劃,為編制出符合我國實際情況的「黃土規范」提供了基礎資料和科學認識,如蘭州、西安兩地的濕陷性黃土,濕陷系數雖有差別,但都不大,而兩地出現的濕陷性災害則顯著不同,這種現象,只有從區域系統的地質成因及其物質成分、組織結構、物理力學性質等進行綜合分析,才能明白。因此,區域系統的建立,開拓了人們的認識和思維,由此孕育出了不同的濕陷類型及其他若干有地方特色的防治技術。這項成果還概括成簡圖和簡表列入「黃土規范」的附錄中,向濕陷性黃土地區的建設者,提供了宏觀的先導性的認識和資料。在以後「黃土規范」的歷次修訂中,都對這個簡圖和簡表進行了研究、完善和擴展,至今繼續隨時代發揮積極的作用。之後,我們在20世紀60年代編制《工業與民用建築地基基礎設計規范》和《黃土地下建築技術條例》,70年代編制《膨脹土地區建築技術規范》,80年代編制《軟土地區工程地質勘察規范》時,都進行了建築工程地質區劃的研究,都及時為這些規范的編制,提供了符合我國實際情況的基礎資料和科學認識,實際效果是顯而易見的;第二,在城建方面,在20世紀50~60年代就開始城市工程地質圖及其區劃的編制,在80年代又進行了新一輪的編制工作,有些城市還隨時代試著建立城市工程地質資料庫。這些基礎性工作,對我國城市化進程起到了很大的促進作用。總結這個發展歷程,使我們認識到,建築工程地質區劃的研究是很有前途的,它不僅有實際的需要,而且建立在區域科學的基礎上,地學具有鮮明的區域性,是區域科學的組成部分,每個大大小小的區域都有自己的地質發展史和現狀。建築工程地質區劃就是研究區域工程地質的地質發展史和現狀,為未來的工程建設提供科學的認識和資料。把一般的土工指標,放到區域地質背景下考察和判斷,會對土的工程地質特徵有進一步的認識,能更好地因地制宜,達到好的效益,因此,建立更加完善的區域建築工程地質體系,加強這類項目的應用基礎研究,以滿足可持續發展的需要,完全是必要的。同時,在研究方法上要注意,目前已進入信息時代,信息網路、電子顯微鏡、人工智慧等的先進技術,已在許多行業使用,用這些先進技術來研究區域工程地質,建立工程地質信息系統,即工程地質資料庫,也是發揮區域工程地質的更大作用所不可缺少的。

二、規劃

規劃通常稱為基本建設的龍頭,規劃需要基礎資料才能做,基礎資料愈科學愈詳細,規劃也就會做得癒合理愈實用。建築工程地質區劃是做基礎資料的綜合分析工作,實際上是在做規劃的基礎工作,區劃可稱得上是龍頭的龍頭。建築工程規劃是在一定區域內,根據社會的需求,研究制定出建築工程的發展目標,以及為實現此目標所需要的對策和技術經濟的能力,也就是說規劃是對自然、社會、經濟三者之間協調,達到整體的效益。我國是多山的國家,大多數城市和鄉村都分布在低階地上,而低階地是寶貴的可耕地,這就占據了大量的可再生的良田,顯然這是人類歷史遺留的產物,那時的耕地和居住地的矛盾還不突出,隨著人口的增加,這種矛盾就顯現了。現在,從可持續發展戰略看,不管是區域規劃、城市規劃和村鎮規劃,都不應該去占良田,要讓出肥沃的耕地,用荒漠的不宜耕種的土地去搞建設才對,較高的階地和丘陵,甚至低緩的山地,都將成為新的建設用地。實際上,許多的城鄉建設都這樣做了,如西北的黃土地區和西南的紅土地區,這就節約了大量的土地資源。但我們也應該明白,由於建設用地的變化,使我國在建設中的地質災害就增多了,因為丘陵山地與低階地相比,前者的工程地質條件遠比後者復雜得多,有更多的自然的和人為的地質災害,如滑坡、崩塌、地裂縫、泥石流等,給建設工作帶來了許多新問題,這就需要工程動力地質學的知識和研究成果來支撐,以保證既節約土地又能順利建設。地下空間的利用,在世界上發展很快,它既能節約土地,又能節約能源,還有軍事用途等。我國利用地下空間有悠久的歷史,傳統的黃土民間窯洞在廣闊的黃土地區到處可見。現在,全國的地下倉庫、地下人防、地下管道、地下交通等工業與公共建築也不少,今後還有更大的發展。由於它的發展也會帶來一些地質災害問題,如地面沉降、地面塌陷、坑道涌水、洞口穩定等,也需要工程動力地質學的知識和研究成果來支撐。因此,要使可持續發展的規劃能夠順利實施,提高工程動力地質學的水平,加強對地質災害的發生、發展規律的認識,使地質災害的判別、評價、監測和防治等工作,能正確而有序地進行,是非常重要的。規劃是建設的前期工作,選擇的餘地大,對地質災害要盡量避開,規劃得好,對後期工作影響很大,好的規劃對後期工作可以事半功倍。

三、勘察

勘察是認識自然,與自然共處的前提,是客觀反映建設的環境。按照國家規定,任何工程建設不做勘察工作就不準設計,這就明確了勘察工作的地位和重要性。為確保勘察工作的有序和質量,建設部門都組織編寫了許多進行勘察工作的規范規程。但這些規范規程是研究和實踐經驗的總結,是技術文件,屬於理論性的成果,當用這些技術文件去解決實際問題時,既有遵守的一面,又有根據鮮活的實際情況,創造發展的一面,兩者是對立的統一。優秀的工作者,總是在已有成果和經驗的基礎上不斷創新再創新。我國的國土遼闊,有960萬km 2,受三大階梯和海陸位置的共同影響,構成了三大自然區,即東部季風區、西北乾旱區和西南高寒區,工程地質條件復雜多變,區域工程地質的研究成果,會提供許多新的線索和啟示,供人們去發現新規律、發明新技術。勘察工作需要對建築場地作地貌地質的調查,但更需要按設計的要求進行測試工作,提供岩土的物理力學參數。目前的測試技術是多種多樣的,並且發展很快,可供人們選擇和代替的機會增多,沒有代替就沒有經濟學,用代替來提高效益,這是普遍存在的。岩土的承載力參數是建築地基評價中最基礎的參數,目前,可靠的測試技術是壓板試驗,也就是載荷試驗,因為它與建築地基的實際工作條件相似,試驗結果比較符合實際,而其他測試技術的試驗結果,距實際較遠,如動力觸探、靜力觸探、標准貫入、橫壓試驗、取土試驗等。但做載荷試驗比較笨重,費時費力費錢,相反,其他試驗技術就比較輕便,省時省力省錢。能不能既輕便又可靠呢?是可以的,這就要在同一個工程地質條件下做載荷試驗,與其他各種試驗的對比研究,建立它們之間試驗數據的關系,從而獲得代替,取得效益。我們在進行我國膨脹土地基承載力研究時,曾在我國膨脹土的區劃和分類的基礎上,做這樣的試驗,得到了代替,這項成果被列在1992年我國的《工程地質手冊》中。隨著現代科學技術的高速發展,新技術、新材料、新工藝的不斷涌現。勘察工作要在需求的基礎上,盡快地應用它們,做不斷地代替工作,這方面的潛力是很大的,如電測技術、感測器技術、遙感技術、微電腦技術等。

四、設計

設計是綜合技術,選擇的空間大。首先要尊重自然,按自然規律辦事,挖自然的潛力,按照國家的規定,沒有設計就不準施工,設計的地位和重要性是很明確的。設計一般分為可行性研究、初步設計、技術設計和施工圖設計等階段,構思由概括到具體,對工程地質情況的了解也是分相應的階段,由淺入深,這樣的程序是完全符合認識規律的。可行性研究階段要確定建築場地位置,這是一個戰略性的選擇,工作的好壞,對後面的工作影響很大,在選擇中,工程地質條件的優劣,特別是地質災害的有無,是重要的考慮因素。初步設計是建築的總圖設計,主要在選定的建築場地上思考,也可稱為場地設計或景觀設計,這個階段要選定各種建築物和構建物的位置,要做土方挖堆的移動和平衡,原始地貌會有變化,將呈現新的景觀。技術設計是針對各種建築物和構築物的,地面建築要考慮建築物基礎與地基的相互作用,地下建築要考慮圍岩與襯砌的相互作用,達到結構整體的協調,滿足功能的使用要求。地基的評價和計算,圍岩的評價和計算,都是很復雜的問題,至今尚未得到滿意的解答,原因是自然地質體的性質太復雜,用純數學力學很難完全表達。目前在建設的規范規程中所提供的評價和計算方法,雖然它們都是多年科學研究和實踐經驗的總結,可供當前使用,但它們都是經驗的或半經驗半理論的,經驗要繼續積累,理論要深入研究,從概念模型、物理模型到數學模型,走模型論的道路,會是一條前進的大道。施工圖設計,如果採用的是天然地基,那就簡單多了,只做工程地質的驗槽就行了。但在用地緊張的城市,要建高層建築,才能容納眾多的人口,天然地基已不能滿足要求,要做人工地基。這就要做改良地基的設計,即地基處理的設計。地基處理的方法很多,比較可靠的方法是樁基法,但樁基一般比較昂貴,費時費力費錢,就是樁基法的本身也分好多種方法,至於其他的地基處理方法那就更多了,加上上部建築物的形式和結構的多樣性,下部地基條件的復雜多變性,再加上施工設備和技術水平的適應性或局限性,這許多可考慮的因素,使地基的處理方法,能選擇和代替的餘地都很大,做得好收益很大,做得不好浪費也很大。好的地基處理,不僅能節約人力物力,而且可以利用廢棄的污染物,如用工業廢料的粉煤灰等材料製成擠密樁,城建廢料的碎磚瓦塊等垃圾製成夯實樁等,能提高軟弱地基的承載能力,變廢為寶,節約土地,改善環境。地基設計和處理的方法或多或少是獨一無二的,個性很強,科學講共性,藝術講個性,地基的設計和處理,既有科學又有藝術,要有以地學和力學為主的多學科的知識,並且有綜合分析的判斷能力,才能把工作做得更好。

五、施工

施工是要把設計的設想落實到實處。場地的工程地質的情況,經過勘察,做出了工程地質的預測資料,但預測也不是沒有意外,有時甚至要做補充勘察,因此,在施工階段,工程地質的監測工作仍是不可缺少的,特別是要做地基處理的工程。目前,在施工過程中,可用的測試方法有,岩體應力、土壓力、孔隙水壓力、建築的沉降和水平位移,深層土的垂直和水平位移,等等,可選用它們的一種或數種,監控施工時的質量和安全,檢驗勘察和設計的合理性,如此做,不僅對工程直接有利,而且總結了經驗,對今後的岩土工作大有好處。施工是實際的操作活動,要組織勞動大軍和動用各種設備和機具,這些活動會影響甚至破壞自然和人類的環境,這是不可避免的,但要使其影響或破壞能夠降低到最低程度,如不要破壞肥沃的土地,保證地表徑流的通暢,施工用水不能亂流,建築垃圾要收回利用或作妥善處理等,要有環保意識,做到清潔生產,文明施工。

六、運營

運營即物業管理,許多建築物建好了,使用了,但遠未到達壽命周期就遭到破壞,不能使用了,原因固然很多,但主要是使用不當。對建築物及其周圍的環境缺乏了解,不知道,與建築物相互作用的自然地質條件,是一個開放的復雜體系,受外界的影響很大,如在我國有廣泛分布的濕陷性黃土地基,最怕的是水的浸濕,水浸濕到哪兒,哪兒地基就下沉,使位於其上的建築物產生裂縫、破壞,過去這樣的濕陷災害出現不少,所以對濕陷性黃土地基的管理,最主要的是水的管理問題。又如膨脹土地基,雖然也是由水引起的問題,但它更是敏感的土類,能夠隨干濕季節的變化而變化,產生反復的脹縮變形,有自己的管理特點。再如凍土地基,主要受溫度的影響和控制,也有自己管理的特點。因此,對居民普及建築工程地質的科學知識是很有必要的,提高居民的自我保護意識,使大家認識到,自己的家園,自己愛護。

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(本文原載:《 工程地質學報》,第12卷(增刊),北京:科學出版社,2004年10月,560~563頁)

⑵  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。

⑶  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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⑷  工程地質力學的建立與進展

60年代中國學者在大量工程地質實踐的基礎上,認識到構造的重要性,從而提出了「岩體結構」的觀點。同時,法國的岩體力學學家Muller L等也認識到岩體結構的重要性。70年代谷德振等提出「岩體工程地質力學」的新概念。它以地質歷史的發展過程——建造與構造,並運用地質力學觀點,研究了岩體的工程地質特性及力學的成因問題。它包括了岩體結構的解析和表徵,岩體結構的力學特性和效應,工程岩體變形破壞機制的分析,工程岩體穩定性的預測和評價等一系列問題。現已初步建立了工程地質力學的理論體系與研究方法。俄羅斯學者最近認為應考慮土體結構。這樣工程地質力學就應將岩體和土體的工程地質力學都包括在內。

80年代岩體工程地質力學進一步發展,提出了岩體結構力學新概念。它主要研究地質模型的力學效應,即把地質模型轉化為力學模型,在此基礎上進一步將力學模型與岩體變形破壞機制有關要素,轉為定量的數學語言表達,進行岩體穩定性的力學分析,作為工程設計的依據。

對於土和土體的工程地質研究,最初是把土作為連續介質,但由於土的特殊物質組成和結構連接,其應力-應變關系為非線性隨時間變化的流變狀態,因此不僅從宏觀力學上用模型方法,而其從土的微觀結構,通過各種結構類型加以量化,建立土的微觀力學模型,這在國內外都取得了相當大的進展。

中國對軟土、黃土等特殊性土以及軟岩、泥化夾層的流變特性和模型研究,解決不少實際工程中土體變形、地基穩定分析等問題。土的微觀結構研究由於測試技術的發展,在80年代進展較快。取得的重要成果有:制樣技術上由風干法發展為凍干法,探討了土的結構對其蠕變及強度的影響,對粘性土及一些特殊性土的微觀結構和工程地質性質關系,以及對微結構的計算機圖像處理技術等。近年來工程地質學家認為土體結構既然對其工程性質有重要制約作用,就應把建立土的結構性本構(計算)模型作為核心問題,提出發展「土體微結構力學」作為土體工程地質研究的新領域。

工程地質力學的發展要求地質研究與工程高度結合,發展工程結構和地質結構的依存關系和相互作用理論。近年來王思敬等採用系統科學原理,提出了工程地質力學綜合集成理論和方法(The Engineering Geomechanics Meta-Synthesis,簡稱EGMS),以期使工程地質力學的定量評價和預測提高到新的水平。

⑸ 工程地質學的發展及地質工程學的形成

地質工程學是工程地質學發展形成的新的分支學科,實際上是工程地質學和土木工程學的邊緣雜交學科。因此在研究地質工程學之前,有必要回顧一下工程地質學的發展。

工程地質學研究已經經歷了三個階段:

第一階段:20世紀60年代以前,以工程地質條件研究和質量評價為主要工作。一方面是對作為工程建築載體、工程建築材料、工程建築結構的地質體質量評價;另一個方面是對作為工程建築環境的地質環境質量評價,這階段的評價主要是定性的。在20世紀60年代末,世界各國大體同時都開始了工程建築中能否出現地質災害,或者說能否出現工程地質災害的成災條件研究,開始了成災預報研究工作。

第二階段:開始於20 世紀60 年代末,以開展地質體穩定性分析為特徵的工程地質災害預測預報研究階段。如谷德振教授在20 世紀60 年代末開始提出地基穩定性、邊坡穩定性、地下洞室穩定性評價研究課題;20 世紀70 年代他進一步提出地基穩定性、邊坡穩定性、地下洞室穩定性、山體穩定性、地殼穩定性評價研究五大課題,開始了工程地質研究的第二階段。當時研究內容主要是穩定性評價。實際上開始了工程地質預報研究工作。

第三階段:20世紀80年代以來出現了許多新技術(實際上60、70年代也零星地在做),「中國岩土錨固工程協會」和中國岩石力學與工程學會下成立了「岩石注漿與錨固工程分會」,大力開展不良地質條件改造。工程地質發展第三階段是以工程地質災害預測預報及地質災害防治、施工地質超前預報和地質體改造等主要課題為特徵的地質工程研究階段,明確地提出了地質監控施工法。地質監控施工法的核心就是超前地質預報和超前地質體改造,而超前地質預報和超前地質體改造正是工程地質工作進入第三階段的重要標志。這樣,今天的工程地質工作已經不僅僅作工程地質條件評價、各類地質工程穩定性評價或工程地質預報,而且還應該研究不良地質條件的改造及地質工程施工問題。今天已經有一些辦法能夠對不良的地質體進行改造,使之適應工程建築的要求。過去解決地質體不穩定的辦法主要是支護,不讓它失穩,這種做法現在看來是不夠的。今天可以進行地質體改造,使之滿足工程建築要求。地質體賦存環境也可以改造,改造後的地質體照樣可以建築工程,這樣工程地質就發展到以工程地質超前預報和地質體改造為核心的地質工程階段。

事物的發展總是經過漸變到突變。人類的認識也是經過漸變到突變產生飛躍。人們對地質工程的認識也是經歷了這樣一個過程。在工程地質學發展的第二階段,工程地質工作者和岩土力學工作者在認識上已經孕育著地質工程的意識,提出地基穩定性、邊坡穩定性和地下洞室穩定性課題就意味著孕育著地質工程的意識。具有工程地質和岩土力學雙學科知識的工作者是這個認識的先覺者。有文字記載的則有1974年Hock E.和Bray J.W.發表了《ROCK SLOPE ENGINEERING》專著,明確地提出了「岩石邊坡工程」概念。首次把岩體邊坡作為工程來研究,他的主要工作也是在地質基礎上對邊坡進行岩體力學研究。Hock E.的岩體邊坡工程概念對工程地質學的發展和地質工程的形成具有很大的推動作用。1976年R.E.Goodman,發表了《METHOD OF GEOLOGICAL ENGINEERING IN DISCONTINUOUS ROCK》專著,首先使用了「地質工程(Geological Engineering)」術語,他提的地質工程方法實際上是岩體力學與工程地質相結合進行工程地質工作的方法。1983年著者在主持「大同煤礦堅硬頂板有控壓裂放頂理論和技術研究」課題中首次提出了岩體結構改造概念。1984年在第二屆全國工程地質大會上提出了岩體改造原理,同時提出了「工程地質、岩體力學和地質工程三位一體」開展工作的學術思想,在中國率先提出了「地質工程」命題。1986~1989年主持了「大秦線軍都山隧道快速施工地質超前預報」課題,並在這項工作中提出了以地質為基礎開展地質預報,其中包括超前預防,實際上深化了地質體改造理論,深化了地質工程概念,明確地提出了地質工程定義是「以地質體為工程結構,以地質體為建築材料,以地質環境為建築環境建築起來的一種特殊工程」。1990年10月著者應葛洲壩水電工程學院的邀請,在宜昌開辦了「工程地質與地質工程」講座,對著者關於地質工程的認識進行了系統的總結,1993年出版了《工程地質與地質工程》專著,這本書是著者對地質工程認識的一次升華,該書對地質工程定義、地質工程特性、工作內容、工作方法進行了系統的論述。1996年出版了《地質工程理論與實踐》一書,系統地論述了地質工程概念、定義、理論和方法,明確地提出了地質工程的基本原理是「地質控制論」,闡述了地質工程理論體系。

從20世紀90年代初開始,中國出現了地質工程公司,地質工程勘察設計院等機構,實際上已經出現了地質工程行業。1997年6月國務院學位委員會和國家教育委員會在聯合頒布的「授予博士、碩士學位和培養研究生的學科、專業目錄」里正式提出了地質工程學,現在地質工程已經不僅是一個行業,而且已經形成為一個學科了。一個學科的形成必須具備三個條件,這就是有特定的研究對象,有獨特的理論,有專門的技術手段。對地質工程學來說,這三者已經具備了。地質工程的研究對象是以地質體為工程結構,以地質體做建築材料,以地質環境作為建築環境的特殊工程建築;地質工程的基本原理是地質控制論;地質工程建築的專門技術:地質超前預報技術和地質體改造技術已經形成了。今天來說,地質工程學已經形成為一門獨立學科是客觀存在的。

⑹ 工程地質的研究內容

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,提出改良岩土的建築性能的方法;研究由於人類工程活動的影響而破壞的自然環境的平衡,以及自然發生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地質作用對工程建築的危害及其預測、評價和防治措施;研究解決各類工程建築中的地基穩定性,如邊坡、路基、壩基、橋墩、硐室,以及黃土的濕陷、岩石的裂隙的破壞等,制定一套科學的勘察程序、方法和手段,直接為各類工程的設計、施工提供地質依據;研究建築場區地下水運動規律及其對工程建築的影響,制定必要的利用和防護方案;研究區域工程地質條件的特徵,預報人類工程活動對其影響而產生的變化,作出區域穩定性評價,進行工程地質分區和編圖。隨著大規模工程建設的發展,其研究領域日益擴大。除了岩土學和工程動力地質學、專門工程地質學和區域工程地質學外,一些新的分支學科正在逐漸形成,如礦山工程地質學、海洋工程地質學、城市工程地質及環境工程地質學、工程地震學。
1工程地質與岩土工程的區別工程地質是研究與工程建設有關地質問題的科學(張咸恭等著《中國工程地質學》)。工程地質學的應用性很強,各種工程的規劃、設計、施工和運行都要做工程地質研究,才能使工程與地質相互協調,既保證工程的安全可靠、經濟合理、正常運行,又保證地質環境不因工程建設而惡化,造成對工程本身或地質環境的危害。工程地質學研究的內容有:土體工程地質研究、岩體工程地質研究、工程動力地質作用與地質災害的研究、工程地質勘察理論與技術方法的研究、區域工程地質研究、環境工程地質研究等。岩土工程是土木工程中涉及岩石和土的利用、處理或改良的科學技術(國家標准《岩土工程基本術語標准》)。岩土工程的理論基礎主要是工程地質學、岩石力學和土力學;研究內容涉及岩土體作為工程的承載體、作為工程荷載、作為工程材料、作為傳導介質或環境介質等諸多方面;包括岩土工程的勘察、設計、施工、檢測和監測等等。由此可見,工程地質是地質學的一個分支,其本質是一門應用科學;岩土工程是土木工程的一個分支,其本質是一種工程技術。從事工程地質工作的是地質專家(地質師),側重於地質現象、地質成因和演化、地質規律、地質與工程相互作用的研究;從事岩土工程的是工程師,關心的是如何根據工程目標和地質條件,建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設中的岩土技術問題。
2工程地質與岩土工程的關系雖然工程地質與岩土工程分屬地質學和土木工程,但關系非常密切,這是不言而喻的。有人說:工程地質是岩土工程的基礎,岩土工程是工程地質的延伸,是有一定道理的。工程地質學的產生源於土木工程的需要,作為土木工程分支的岩土工程,是以傳統的力學理論為基礎發展起來的。但單純的力學計算不能解決實際問題,從一開始就和工程地質結下了不解之緣。與結構工程比較,結構工程面臨的是混凝土、鋼材等人工製造的材料,材質相對均勻,材料和結構都是工程師自己選定或設計的,可控的。計算條件十分明確,因而建立在材料力學、結構力學基礎上的計算是可信的。而岩土材料,無論性能或結構,都是自然形成,都是經過了漫長的地質歷史時期,在多種復雜地質作用下的產物,對其材質和結構,工程師不能任意選用和控制,只能通過勘察查明,而實際上又不可能完全查清。岩土工程師不敢相信單純的計算結果,單純的計算是不可靠的,原因就在於工程地質條件的不確知性和岩土參數的不確定性,不同程度地存在計算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然土力學、岩石力學、計算技術取得了長足進步,並在岩土工程設計中發揮了重要作用,但由於計算假定、計算模式、計算方法、計算參數等與實際之間存在很多不一致,計算結果總是與工程實際有相當大的差別,需要進行綜合判斷。

⑺  工程地質學的未來

人類在跨入21世紀後,將隨著工程設施的興建和對地質環境保護的重視,對工程地質學的期望也更多、更高,工程地質學科面臨新的挑戰和機遇。

一、國際工程地質學發展趨勢

從世界范圍看,工程地質研究繼續由發達國家向發展中國家擴展。發展中國家的各類工程建設將以前所未有的規模和速度發展著,各種不同復雜程度的地質環境將向工程地質學家們提出許多研究課題,也要求工程地質勘察技術手段不斷創新和改進。

可持續發展又是一個影響工程地質學發展的重要概念。工程地質學家要把人類賴以生存的環境的保護(包括地質災害防治在內)作為義不容辭的己任,尤其是重大工程環境影響問題需要切切實實地加以研究和解決。由於岩石圈與水圈、大氣圈、生物圈各層圈之間相互作用影響著,它們又具有全球觀念,所以勢必促使工程地質學家們從全球演化的角度來研究工程地質特徵的多樣性以及各層圈對工程地質條件的影響,進行全球性的工程地質研究和對比。

作為地學分支的工程地質學與工程科學、環境科學以及地球科學的其它分支學科關系密切,所以工程地質學與各相關學科必須更好地交叉和結合,以促進基本理論、分析方法和研究手段等各方面不斷更新和前進,進而使工程地質學的內涵不斷深化,外延不斷擴展。此外,工程地質學必將融入現代數理化、計算機科學、空間科學及材料科學等更多的新鮮知識,以保證在未來的信息世界裡工程地質學的適應性。

二、我國工程地質學未來的任務和發展趨勢

在21世紀的上半葉,根據我國的發展戰略,將大大提高綜合國力,加速四個現代化建設,趕上中等發達國家的水平。為了保持較快的穩步發展速度,在能源、交通、現代城市化建設和礦產資源開發方面將要有更大、更快的發展。同時,為了實施可持續發展戰略,要重視環境保護,加強自然災害的防治。我國的工程地質學將會擔負起新的更為艱巨的任務,面臨更為嚴峻的挑戰。

我國要在今後50年內趕上中等發達國家的水平,開發西部地區是關鍵一環。最近,已吹響了西部大開發的進軍號。西部地區占國土面積的三分之二,自然資源豐富。我國西南以金沙江、雅礱江、瀾滄江、大渡河等西南目標水能資源的開發將提上日程,在規劃的近20座大水電站中,大多具有數百至上千萬千瓦裝機容量,其中有的工程已在興建之中。該地區正處於印度次大陸板塊與歐亞板塊碰撞帶東側擠壓區,劇烈的構造活動世所罕見。工程的興建將會出現區域地殼穩定、山體穩定以及高陡邊坡穩定等一系列前所未見的工程地質問題。遼闊的西北地區土地資源豐富,開發潛力大,但水資源匱乏,成為大開發的瓶頸,所以位於青藏高原的西線南水北調工程勢必要上馬,將要興建一批深埋長大輸水隧洞,它們要穿越大活動構造斷裂帶,高地應力和碎裂岩體導致的圍岩穩定性又是前所未遇的一大工程地質難題。交通工程是西部地區大開發中居於首位的基本建設事業。已有若干條正在規劃設計或興建的連接東西部的鐵路干線,將穿越東部丘陵山地向雲貴高原過渡的地形梯度帶以及秦嶺山地。進藏的青藏和滇藏鐵路則位於高原永凍層和活動構造帶上,工程十分艱巨。它們地形陡峻,構造復雜,內外動力地質作用均十分活躍,工程地質學家也可大展身手。西部地區自然條件復雜,地質和生態環境脆弱,是我國地質災害多發區,災種多、強度大、復發頻繁,往往遭致嚴重後果。地震、滑坡、崩塌、泥石流、土地荒漠化等制約了當地社會經濟的發展,對地質災害的風險評估、預測預報以及防治對策的措施,又給工程地質學家們提出了新的研究課題。可以這樣說,西部大開發戰略的實施將會帶動我國工程地質學的理論水平和勘察技術方法更上一個新的台階。

我國的核電站、高速鐵(公)路、長距離輸油(氣)管道等工程建設,雖起步較晚,但進展迅猛,在21世紀上半葉將要大力發展。核電站主要興建於東部沿海地區,已建成的有大亞灣和秦山兩座。由於核電裝置的特殊性,選址時區域穩定性評價是關鍵的工程地質問題。此外,高放射核廢料地質處置工作又給工程地質學家提出了全新的研究課題。首先在東部地區興建京滬、京廣等高速鐵路干線,縱貫南北,將跨越長江、黃河,有的還要越海,解決其地基、橋基及海底隧道等工程難題已經提上日程。橫貫東西的塔里木—上海輸氣管線工程已經規劃,其投資僅次於三峽工程。線路將通過眾多的大地貌和大地構造單元,工程地質選線也將實施。

為了實施可持續發展戰略,在21世紀要十分重視保護環境和防治自然災害的發生。在此領域內工程地質學家將擔負更多的以前不熟悉的任務。我國城市化進程很快,城市地質工作將更為加強。為了優化城市居民的生活環境,住宅工程、地下和輕軌鐵道、高架道路等各項市政建設以及生活和工業廢物的地質處置工程等有關的工程地質問題,都將需要工程地質學家有更新的思路和技術去解決。

我國工程地質學經歷了半個世紀的發展,已經成為比較成熟的現代地球科學的分支。當前我國工程地質界在創新開拓中思路活躍,年青的工程地質學家正茁壯成長,能在新世紀擔負起工程建設、環境保護和災害防治的重任,發展工程地質學科。

⑻  國際工程地質的研究現狀

20世紀下半葉,全世界經濟在相對穩定的環境中發展,各類工程建設的規模愈來愈大,對地質體的干擾也愈益嚴重,促使工程地質學科的長足發展,其理論基礎和學科體系更趨完善、成熟。20世紀50年代後期至60年代中期,歐洲幾處水利工程的重大事故都是由地質問題引起的。例如,1959年法國馬爾帕塞(Malpasset)薄拱壩的潰決,就是由於片麻岩壩基內陡傾軟弱結構面在水庫蓄水後產生張裂,以至其中空隙水壓力劇增,使左壩肩岩體壓裂而導致整個壩的崩潰。1963年義大利瓦依昂水庫左岸大滑坡更是舉世震驚。當水庫壅水至225.4m(壩高261.6m,是當時世界上最高的雙曲拱壩)時,左岸約3億m3岩體突然以28m/s的速率下滑,將水庫中5000萬方水擠出,以高過壩頂150m的涌浪沖向下游,導致近3000人死亡。慘痛的教訓促使國際工程地質界認識到有必要成立一個國際性學術組織,共同切磋重大的工程地質問題,進行學術交流,探討發展趨向。在1968年召開的第23屆國際地質大會上成立了國際地質學會工程地質分會,後改名為國際工程地質協會(英文縮寫名IAEG),並下設多個專業委員會。

國際工程地質協會決定每四年召開一次國際工程地質大會,還不定期地舉行專題學術討論會。至今已召開了八屆大會。歷屆大會報告與研討的專題有:岩土體的工程特性;特殊岩土的工程地質研究;區域規劃與城市區工程地質;工程建設區的工程地質問題和場址選擇的工程地質評價;重大環境工程地質問題;地質災害評價、預測和防治;工程地質勘察技術等。參加歷屆大會的代表中,還有不少土力學家、岩石力學家和岩土工程學家。專題性學術討論會十分活躍,內容豐富多采,有人類活動與地質環境、建築材料、誘發地震、大壩工程地質、采礦與地質、環境地質學與城市發展、斜坡及塊體移動、可溶岩工程地質問題、山區環境地質、工程地質填圖、工程地質與古遺址古建築保護等。

在對地基、邊坡和地下工程有關的岩土體穩定分析及評價時,世界各國的工程地質學家都意識到,應與土力學家和岩石力學家配合協作,來研究解決這些問題。為此國際工程地質學會於1975年與國際土力學及基礎工程學會(ISSMCE)、國際岩石力學學會(ISRM)決定定期舉行三個學會的秘書長聯席會議,以討論協作問題。它反映了工程地質學的發展趨勢。

1976年先後出版的Q.Zaruba和他的學生V.Mence合著的《工程地質學》(Engineering Geology)和P.B.Attewell及I.W.Farmer的《工程地質學原理》(Principles of Engineering Geology)這兩本著作,可代表20世紀70年代國際工程地質學的水平。

人類活動導致嚴峻的環境形勢,需要工程地質學家作出響應。在1980年巴黎第26屆國際地質大會上,時任國際工程地質協會主席的原蘇聯學者Е.М.Сергеев列舉了人類工程經濟活動的大量數據和事實,來說明現今時代人是強大的地質力量,並認為人類活動使自然地質作用改變和新的靈生作用的發展。在大會上工程地質學家們一致通過了《國際工程地質協會關於解決環境問題的宣言》,標志著現代工程地質向環境地質學進軍的時代開始了。愈來愈多的工程地質學家參與環境保護與自然災害的研究領域。在聯合國教科文組織協調下,主要由工程地質學家參與的《國際減災十年》計劃的制定,為全人類在20世紀最後十年內減輕自然災害的困擾作出了貢獻。為了體現工程地質學家將環境保護作為義不容辭的已任,在1997年於希臘雅典召開的一次會議上,協會正式改名為國際工程地質與環境協會(英名縮寫名仍為IAEG)。

至今,工程地質研究已經由歐美國家向發展中國家擴展,國際工程地質學科研究和工程地質工作實踐正在穩步發展。

⑼ 地質工程專業的發展趨勢

現代地球科學的研究對象包括了地球各圈層(岩石圈、水圈、大氣圈、生物圈等)相互作用的物理過程、化學過程和生物過程以及人地關系、人類與環境的相互作用和相互影響,人、資源、災害與可持續協調發展戰略。這就要求我們培養的人才在技術層面上要具備寬廣而扎實的知識,並具備知識不斷更新的能力。
畢業生供需見面所反映的情況來看,市場對地質工程專業技術人才的要求是:
技術層面:具有敏銳的觀察能力和分析解決問題的能力;具有扎實的基礎理論知識;掌握新技術、新方法。
人文層面:具備廣泛的社會交往能力;具有良好的心理素質。
思想層面:具有堅定的專業思想。
體能層面:身體健康。
盡管市場對畢業生上述要求是最基本的,而目前培養的學生離高素質的社會要求還相差甚遠,市場對畢業生的高素質要求也尚未完全體現出來。隨著中國加入WTO以後,市場競爭的國際化,相信未來對學生高素質要求的時間會越來越近。 由於地質工程專業涉及國民經濟建設的領域很廣,經濟建設項目很多,發展的速度很快,為畢業生創造了很好的就業環境,在大學生就業形勢普遍困難的情況下,地質工程專業學生的就業形勢卻仍然非常好,具有比較強的發展勢頭,在全國形成了供不應求的良好局面。
地質工程專業人才供不應求的主要原因表現在以下幾個方面: 中國加入WTO以後,隨著市場競爭的國際化,大批國外技術力量將不斷進入中國。我們培養的地質工程技術人員要面對這種國際競爭的壓力。同時,中國國民經濟的發展要求地質工程專業要培養高質量的人才來滿足經濟建設對人才的需求。
據資料顯示,隨著中國一大批基礎設施建設的完成和城市建設的規模化,從事基礎工程施工的人才將出現下降的趨勢,而地礦行業對人才需求量在未來的10年內將會大幅度地增加。同時,鐵路建設走勢增強,人才需求形勢看好。各勘查院對人才的需求穩中略有走強趨勢,其他行業對工程地質人才的需求減弱,而對岩土鑽鑿工程技術人才的需求增加。值得注意的是,水利水電行業歷來是地質工程專業的人才需求大戶,也是未來地質工程專業發展的一個重要方向。

⑽  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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