工程地質情況及環境
㈠ 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(
(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(
(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(
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
② DⅠ——山前沖洪積平原;DⅡ——古黃河三角洲平原;DⅢ——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
㈡ 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)
㈢ 地質工程主要研究哪些方面
1、概念:地質工程也叫工程地質學,是研究人類的工程活動與地質環境回的相互作用答,以便認識評價,改造和保護地質環境它是地質學的一個分支,專門研究與工程地質有關的地質問題。
2、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 。
3、適用的行業:包括地質調查,油氣及固體礦產資源的普查勘探與評價,大型工礦企業和水利水電建設,公路和鐵道建設,工程地質,水文地質,地質環境及地質災害的調查,勘察及監測等。
4、覆蓋的范圍:地質調查技術和方法與礦產資源勘查與評價,區域礦產基地及礦產遠景區預測與評價,礦區與礦床的勘探、開發與評價,地質工程領域建設、勘查評價項目可行性研究與決策,地質勘探的新技術與新方法,水文地質、工程地質、環境地質、地質災害的預測、評價、監測與保護,地質結構、地質環境、地質過程及地質災害研究中的計算機應用,地質工程實施過程中的質量檢測及新方法、新技術的設計、開發、應用,地質資源與地質工程行業的工程管理。
㈣ 地質工程的介紹
地質工程,英文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,以便版認識評價,權改造和保護地質環境。是地質學的一個重要分支。是一門研究與工程建設有關的地質問題的專門學科。 其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。主要包括(1)岩土類型及其工程性質(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 。地質工程國家級重點學科高校:中國地質大學(武漢)、(北京),吉林大學,長安大學,成都理工大學,中南大學。
㈤ 在工程概況中為什麼要明確工程地質條件,水文地質條件和周邊環境條件
這些都是工程可行性研究報告的內容,沒有這些內容就無法到地方政府部門比如建委和國土規劃局辦理選址意見書和征地許可證。
㈥ 工程地質專業能介紹一下嗎
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。
地質工程專業以地質學理論、力學理論為基礎,培養系統掌握工程地質,岩土鑽掘工程等方面的基本理論、基本方法和基本技能,能適應21世紀工程建設發展需要,掌握科學的思維方法,愛崗敬業,具有發現問題、分析問題和解決問題的能力和素質,德、智、體、美全面發展的綜合性人才。學生在學習數理化、外語、計算機的基礎上,主要學習地質學、工程地質學、岩土鑽掘工程等方面的基本理論和基礎知識,受到工程師的基本訓練,具有資源勘察、工程勘察、工程管理、岩土工程設計與施工的基本能力及其新技術、新方法的研究和開發的初步能力。能在地質工程設計、地下資源勘探、工程地質勘察、地質災害防治、地質環境評價、岩土工程施工與管理等單位從事各類資源勘察與評價、管理及工程勘察、岩土工程設計與施工、管理與監理等方面工作的高級工程技術人才。地質工程專業培養的人才主要服務於地質、石油、煤炭、冶金、建材、能源、道路、礦山、化工、交通、水電、市政建設、國防、地質環境保護等十多個領域,以及人類在上天、入地、下海、登極偉大計劃的科學探索與實踐。正在進行的西部大開發以及具有國家戰略意義的重大工程建設項目如南水北調工程、能源開發工程、核能利用與核廢料處置等都離不開地質工程。因此,地質工程在國民經濟建設和地質環境保護中必將發揮更加重要作用。
㈦ 建設工程地質環境適宜性評價
6.4.1 評價因子的選取
建設工程地質環境適宜性評價是城市建設功能區劃和城市規劃的基本依據之一。對環膠州灣城市建設工程來說,地質環境的適宜性評價因子主要有5個方面(第一層)的22項(第二層)評價因子:環境地質條件對城市建設的適宜程度,包括地貌、植被分布、地下水質量等;工程地質條件對城市建設的適宜程度,包括斷裂活動性、岩土體工程地質類型、軟土頂板埋深、軟土厚度等;地質災害和環境地質問題的發育程度,包括崩塌、滑坡、海(咸)水入侵、海岸侵淤、土壤污染、土壤鹽鹼化等;地質資源的豐富程度和合理開發利用程度,包括水資源、地熱資源、礦產資源、地質遺跡旅遊資源等;人類工程活動,主要表現在重大建設項目及其類型、主要交通干線、港口碼頭等的發達程度。部分地質環境因子見城市建設主要地質環境問題分布圖(圖6.3)。
㈧ 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!
㈨ 工程地質學的研究對象和任務
人類的工抄程建築活動襲實在地表或地殼淺部的一定地質環境中進行的,地質環境必然要對建築物的施工和建築物建成以後的正常使用發生不同程度的影響,而且,建築物的修建又必然對地質環境產生不同性質和不同程度的反作用。為了使所修建的建築物能夠正常地發揮預期的效益又造價低廉,而且不會對周圍的環境造成不良後果,在修建建築物之前,必須根據實際需要深入研究地質環境,預測和評價可能產生的,與建築物及其周圍環境有關的地質問題——工程地質問題,為建築物的設計和施工提供必要而充分的地質依據。工程地質問題是多種多樣的,在具體情況下可能出現何種問題及其對建築物和周圍環境的影響程度如何,取決於建築物特點和地質條件,
工程地質學就是研究工程建築物與地質環境相互作用而產生的工程地質問題的學科
㈩ 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。