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工程地质情况及环境

发布时间: 2021-01-30 02:04:43

㈠  区域环境工程地质评价

4.3.1区域稳定性分析

黄河三角洲是在基底构造甚为破碎、济阳凹陷的一个次级负向构造单元上发育形成的。由于区内东北部位于北西向的燕山——渤海地震带及北东向的沂沫断裂地震带的交汇部位,因而与新构造运动有关的构造地震异常活跃。据山东省地震局1985年10月布设的东营—垦利、陈家庄—河口的现代形变及牛庄—新刁口的两次a径迹测量结果,埕子口断裂、孤北断裂、陈南断裂、胜北断裂和东营断裂的现代活动都有显示,说明区内的区域稳定性较差。区内新生代以来的断裂活动表现为具有继承性脉动活动的特点。尤其是5号桩,桩西至海港一带位于上述两条活动断裂地震带的交汇复合部位,新生代以来断陷幅度最大,历史上曾发生过3次7~7.5级地震,区域稳定性差。根据以上的地震预测,影响烈度一般都在Ⅶ度以上,5号桩一带为Ⅷ度。根据我国建筑规范规定,一切建筑物都应设防加固,以保安全。

区内饱和砂土、饱和粉土具有液化的宏观条件。在历史地震发生时,曾有喷水冒砂、地面裂缝等现象发生。其液化程度受以下因素影响:土的颗粒特征、密度、渗透性、结构、压密状态、上覆土层、地下水位埋深、排水条件、应力历史、地震强度和地震持续时间等。

由于黄河三角洲地质体物质组成主要是粉砂,且孔隙度较高,加之形成期堆积速率快,造成地质体中含水量高。随着时间推移,在上覆沉积物挤压下,孔隙中水逐渐被挤压,造成地质体压缩,导致地面下沉。根据1988年在黄河海港地区实测,该地区压实下沉速率可达6cm/a,因此由于地面下沉所引起的海面相对上升则更加剧了海岸侵蚀。

另外,近几十年来的人为活动加剧了本区地面沉降的发展,如:建筑地基承载力不足引起的土体压缩,地下水、石油、卤水的开采所引起的含水层、储油层压缩等。

由此可见,黄河三角洲地区环境工程地质问题颇多,本节将对直接影响东营市经济发展和规划的地表下25m土体工程地质类型及其物理力学性质、工程地质性质的区域性变化等进行深入研究。

4.3.2土体的工程地质分类及工程地质特征

区内小清河以北为黄河三角洲平原,小清河以南多为山前冲洪积平原,基岩埋深在数百米以下,表层均为第四系松散沉积物,鉴于一般工业与民用建筑物地基持力层一般均在15m以上,一般中高层建筑物持力层一般在25m以上的特点,下面仅以0~25m的土体为对象,进行分析和研究(图4-6)。

图4-6地表土体类型示意图

1.土体的岩性与结构特征

(1)土体岩性分类

区内0~25m深度内的地层多为第四系全新统地层,其沉积环境受黄河和海洋交互或共同影响,形成了以细颗粒为主的地层。所表现出的岩性以粉土最为广泛,其次为粉质粘土、粉砂、粘土,局部有细砂,其主要岩性特征见表4-6。

表4-6黄河三角洲0~25m地层岩性分类及主要特征表

(2)土体结构特点

区内土体结构无单层结构,多为多层结构,(多层结构是指一定深度内由3层或3层以上的地层构成),这也是区内的沉积环境所决定的,该区濒临渤海,是河流的最下游段,河道游荡较频繁,古地貌特点反复变化,携带泥、砂的水动力特点也随之变化,因此,区内一般无巨厚的单层岩性沉积。

2.土体工程地质特征

(1)山前冲洪积平原区土体工程地质特征该区地面下25m的沉积物为第四系全新统冲积、洪积(

)物,岩性以土黄—灰黄色粉质粘土、粉土为主,古河道带有粉砂、细砂分布,湖沼相沉积的灰黑色淤泥、淤泥质土比较少见。土层物理力学性质较好,承载力较高。

(2)古黄河三角洲区土体工程地质特征该区地面下25m的沉积物为第四系全新统冲积、海积、湖沼相沉积(

),上部多以土黄色—褐黄色粉土、粉质粘土为主,古河道带有粉砂分布;中部多有灰黑色淤泥质粉质粘土分布;局部有粉砂分布,下部以土黄色粉土、粉砂为主。土层的物理力学性质在水平和垂向上均有较大的变化,局部有小片的软土和高盐渍土分布。

(3)现代黄河三角洲平原区土体工程地质特征

该区地面下25m的沉积物为第四系全新统冲积海积物(

),上部多以土黄—灰黄色粉土、粉质粘土;中部为灰黑色粉质粘土或淤泥质土,具腥味;下部多为浅灰色粉砂土层的物理力学性质在水平和垂向上均有较大的变化,软土分布面积较大,盐渍土呈片状分布,为弱—中等盐渍土。

3.地表下0~25m土体物理力学指标的变化规律

(1)古黄河三角洲区的物理力学性质总体上好于现代黄河三角洲,这正是由于现代黄河三角洲的成陆时间晚于古黄河三角洲,其自重固结的程度差于前者。

(2)无论是古黄河三角洲区还是现代黄河三角洲区各类岩性土层的物理力学指标显示出一个较明显的规律,即从地表向下随深度的增加土层的物理力学指标以较好—较差—好发生变化。一般较差的深度段在5~10m和10~15m。这一变化规律也与区内的沉积环境相吻合,力学指标较差的深度段为1855年黄河改道以前沉积的冲湖积、冲海积相为主的地层。

4.3.3天然地基承载力、饱和砂土液化及软土与盐渍土

1.天然地基承载力

黄河三角洲地区基土承载力在不同位置、不同层位均有较大变化,从小于80kPa到大于300kPa。天然地基承载力指自地表算起的第一层或第二层基土(当第一层厚度小于3m,且第二层基土承载力高于第一层时,取第二层承载力数据)的承载力。区内天然地基承载力可分为4个等级(表4-7),其分布与变化规律与地貌单元有较密切的相关关系(图4-7)。

(1)承载力低区(fk<80kPa)的分布

① 呈条带状分布于现代黄河三角洲工程地质区内。如利津县虎滩乡西南—河口区义和镇南部、河口东南孤河水库—渤海农场总场北以及现代黄河入海口北侧等地,以上各地带多为1855年以后成陆,且位于滨海低地或洼地内,排水条件差,自重固结程度低。

表4-7天然地基承载力分区特征表

② 呈小片状分布于古黄河三角洲平原区。如东营区胜利乡南部,利津县王庄乡南部等。

(2)承载力较低区(80≤fk<100kPa)的分布

① 沿海岸线分布,宽度不一。

② 沿黄河泛流主流带边缘、前缘和洼地展布。如利津县大赵乡—虎滩—罗镇—河口区一带、集贤乡—渤海农场总场、孤北水库北部、利津前刘乡—东营区西城,以及东营区龙居乡—西范乡一带。

(3)承载力中等区(100≤fk<120kPa)的分布

① 分布于决口扇的顶部及缓平坡地区。如利津县南宋—北宋—明集,东营区龙居乡—油郭乡—六户镇—广饶县丁庄乡以及胜坨乡—高盖乡等地。

② 分布于现代黄河三角洲顶点附近。如宁海乡—汀河乡、宁海乡—傅窝乡一带。

③ 分布于现代黄河三角洲北部、东部。如河口区新户—刁口乡、孤东水库—五号桩、垦利县建林乡—孤东水库、建林—西宋乡。

(4)承载力较高区(fk>120kPa)的分布

① 分布于古黄河三角洲的南部。如牛庄—陈官—小清河一带。

② 分布于小清河以南的山前冲洪积平原区。

③ 零星分布于近代黄河三角洲平原区的地势较高处。

2.饱和砂土液化

砂土液化是指处于地下水位以下松散的饱和砂土,受到震动时有变得更紧密的趋势。但饱和砂土的孔隙全部为水充填,因此,这种趋于紧密的作用将导致孔隙水压力骤然上升,而在地震过程的短暂时间内,骤然上升的孔隙水压力来不及消散,这就使原来由砂粒通过其接触点所传递的压力(有效压力)减少,当有效压力完全消失时,砂层会完全丧失抗剪强度和承载能力,变得像液体一样的状态,即通常所说有砂土液化现象。

区内的饱和砂土、饱和粉土具有液化的宏观条件,在历史地震发生时,曾有喷水冒砂、地面裂缝等现象发生。其液化程度受以下因素影响:土的颗粒特征、密度、渗透性、结构、压密状态、上覆土层、地下水位埋深、排水条件、应力历史、地震强度和地震持续时间等。

液化判别就是根据土的物理力学性质及其他工程地质条件,对土层在地震过程中发生液化的可能性的判别。国家标准《建筑基础抗震设计规范》(GBJ11-89)中规定了饱和砂土、饱和粉土的液化判别方法,在对区内饱和砂土、饱和粉土的液化判别时,即依照了前述规范提供的方法,在液化势宏观判定的基础上,采用了原位测试资料——标准贯入试验进行了液化临界值和液化指数的计算。根据液化指数对地基液化等级的划分见表4-8。区内液化砂土的分布规律见图4-8。

(1)严重液化区

① 分布于现代黄河三角洲顶点,向北向东呈扇形展布的黄河泛流主流带的中上游部位,主要在陈庄镇—六合乡、虎滩乡—义和镇一带。

图4-7天然地基承载力分区示意图

表4-8地基液化等级表

② 零星分布于废弃河道带和决口扇,如下述地带:东营区永安乡—广北水库一线,呈条带状分布,为废弃河道带;利津县店子乡—前刘乡,呈片状分布,为决口扇的中部;东营区史口乡附近、东营区六户镇西侧、河口区新户乡东北等地。

该区内的饱和粉土、饱和粉砂颗粒均匀,粘粒含量低,沉积厚度较大,形成年代新,固结程度差,因此是最易发生液化的地区。

(2)中等液化区

① 分布于较大的决口扇及决口扇前缘坡地地带,利津县城东—明集乡—大赵乡、东营区胜利乡—董集乡—油郭乡一带。

② 分布于黄河泛流主流带或其边缘地带。宁海乡—垦利县城;陈庄镇—傅窝乡;渤海农场总场东—建林乡—新安乡;义和水库南—河口区。

③ 在滨海低地带内有零星片状分布,五号桩及以东地区;刁口码头东北—孤北水库北部;新户乡以西及以北的近海地带。该区一般位于严重液化区的外围及决口扇顶部位或零星分布于小规模的黄河主流带,饱和粉土、粉砂的粘粒含量较低,固结程度较差,因此是较易发生液化的地区。

(3)轻微液化区

① 分布于古黄河三角洲泛滥平原及决口扇边缘,如下述地带:利津县南宋乡—北宋乡;东营区龙居乡—广饶县陈官乡—丁庄乡。

② 分布于现代黄河三角洲的非黄河泛流主流带区,如下述地带:利津县王庄乡—垦利县胜坨乡;利津县集贤乡—垦利县城东部;河口区太平乡—义和水库。

该区粉土、粉砂的沉积厚度较小,粘粒含量较高,因此液化程度较轻。

(4)非液化区

① 分布于工作区小清河以南的山前冲洪积平原,该区地下水位埋藏深,水位以下的饱和粉土,粉砂密实程度较好,因此不易液化。

② 分布于沿海地带的滨海低地,该区除河口相沉积外,地层粘粒含量较高或以粘性土为主,因此不易液化。

3.软土与盐渍土

(1)软土

软土一般是指天然含水量高、压缩性大、承载力低的一种软塑到流塑状态的粘性土。如淤泥、淤泥质土以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土等。黄河三角洲地区地处渤海之滨,具有软土的沉积环境,钻探资料亦证明,区内呈片状分布着软土。

① 软土的划分标准

本次划分软土时采用如下方法:当满足下列条件之一时,并且厚度大于0.50m,将其确定为软土:承载力标准值fk<80kPa;标贯锤击数N63.5≤2;静力触探锥头阻力qc<0.5MPa;流塑状态。

② 软土的空间分布

软土主要分布于区内的东北部滨海地带、河口—刁口码头一带。利津县罗镇—黄河故道西、垦利县下镇乡东部,另外在利津县明集乡—广南水库一线呈不连续片状、碟状分布。

③ 软土的成因及主要物理力学性质

区内的软土具有两种成因:①烂泥湾相沉积:在历次河口的两侧,沉积的以细粒成分为主的土层,一直处于饱和状态,排水固结过程进展缓慢,所以土的力学性质很差。颜色以灰褐色为主,流塑态,土质细腻,岩性以粉质粘土为主,夹粉土和粘土薄层。②滨海湖沼相沉积:颜色以灰—灰黑色为主,有机质含量较高,具腥臭味,为淤泥或淤泥质土。

图4-8地基砂土液化分区示意图

表4-9软土的主要物理力学指标统计表

从表4-9中可以看出:区内软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低的特点,在荷载作用下变形较大,对建筑物极为不利。因此,在工程建设规划时,应尽量避开有软土分布的地区。在无法避开软土的建筑物,应对区内的软土有足够的重视,采取一定的处理措施,对于一般工业民用建筑可采取粉喷桩法进行处理,对于高层重型建筑物应采取深基础,如沉管灌注桩等,以避开软土的不利影响(图4-9)。

(2)盐渍土

当土中的易溶盐含量大于0.5%,且具有吸湿、松胀等特性的土称为盐渍土。区内的盐渍土为滨海盐渍土,按含盐性质则大部分属氯盐渍土,局部为硫酸盐渍土,盐渍土按含盐量可分为弱盐渍土(0.5%~1%),中盐渍土(1%~5%)、强盐渍土(5%~8%)和超盐渍土(>8%),区内的盐渍土主要为弱盐渍土,局部地段有中盐渍土(见图4-10)。

4.3.4工程地基适宜性评价

工程建筑地基适宜性受多种因素的影响,为达到评价结果清晰简洁、合理反映出区内建筑适宜性等级的目的,选用了专家聚类法(亦称总分法)进行评价。评价过程为:首先拟定评价因子,对各评价因子量化、分级并给定各级别的标准分,其次用傅勒三角形法确定各评价因子的权重,然后计算各勘测点单项因子分值和总分值,再按各点的总分值进行分区。最终的评价结果见表4-10、4-11、4-12、4-13。

图4-9软土分布示意图

图4-10盐碱土分布示意图

表4-10一般工业与民用建筑地基适宜性评价方案(评价深度10m)

① 沉降因子

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

② D——山前冲洪积平原;D——古黄河三角洲平原;D——现代黄河三角洲平原。

表4-11一般工业与民用建筑地基适宜性评价分区说明表

表4-12高层重型建筑物地基适宜性评价方案(评价深度25~30m)

表4-13高层重型建筑物地基适宜性评价分区说明表

一般建筑、高层建筑物地基适应性评价分区见图4-11、4-12。

图4-11一般建筑物地基适宜性评价分区示意图

图4-12高层建筑物地基适宜性评价分区示意图

㈡ 地质工程与工程地质的区别

地质工程Geological Engineering 。工程地质学是研究人类的工程活动与地质环境的相互作用,以便认识回评价,改造和保护答地质环境。是地质学的一个分支。是一门研究与工程建设有关的地质问题的专门学科。 研究对象是工程地质条件和工程地质问题。工程地质条件是工程地质环境各个要素的总和。包括: (1)岩土类型及其工程地质性质(2)地形地貌条件(3)地质结构与地应力(4)水文地质条件(5)物理地质现象(6)天然建筑材料 (像一些地质灾害之类的都属于地质工程管)

工程地质是调查、研究、解决与人类活动及各类工程建筑有关的地质问题的科学。工程地质研究的主内容有:确定岩土组分、组织结构(微观结构)、物理、化学与力学性质(特别是强度及应变)及其对建筑工程稳定性的影响,进行岩土工程地质分类。本书可作为高等学校土建类专业工程地质课程教材,也可作为水利工程、采矿工程等相关专业的教材和参考书,还可供其他相关专业方向的师生及工程技术人员参考使用。(像盖房子 要考察地质适合不适合建筑啊 就归工程地质管了)

㈢ 地质工程主要研究哪些方面

1、概念:地质工程也叫工程地质学,是研究人类的工程活动与地质环境回的相互作用答,以便认识评价,改造和保护地质环境它是地质学的一个分支,专门研究与工程地质有关的地质问题。
2、研究对象:是工程地质条件和工程地质问题。工程地质条件是工程地质环境各个要素的总和。包括:(1)岩土类型及其工程地质性质(2)地形地貌条件(3)地质结构与地应力(4)水文地质条件(5)物理地质现象(6)天然建筑材料 。
3、适用的行业:包括地质调查,油气及固体矿产资源的普查勘探与评价,大型工矿企业和水利水电建设,公路和铁道建设,工程地质,水文地质,地质环境及地质灾害的调查,勘察及监测等。
4、覆盖的范围:地质调查技术和方法与矿产资源勘查与评价,区域矿产基地及矿产远景区预测与评价,矿区与矿床的勘探、开发与评价,地质工程领域建设、勘查评价项目可行性研究与决策,地质勘探的新技术与新方法,水文地质、工程地质、环境地质、地质灾害的预测、评价、监测与保护,地质结构、地质环境、地质过程及地质灾害研究中的计算机应用,地质工程实施过程中的质量检测及新方法、新技术的设计、开发、应用,地质资源与地质工程行业的工程管理。

㈣ 地质工程的介绍

地质工程,英文Geological Engineering 。工程地质学是研究人类的工程活动与地质环境的相互作用,以便版认识评价,权改造和保护地质环境。是地质学的一个重要分支。是一门研究与工程建设有关的地质问题的专门学科。 其研究对象是工程地质条件和工程地质问题。工程地质条件是工程地质环境各个要素的总和。主要包括(1)岩土类型及其工程性质(2)地形地貌条件(3)地质结构与地应力(4)水文地质条件(5)物理地质现象(6)天然建筑材料 。地质工程国家级重点学科高校:中国地质大学(武汉)、(北京),吉林大学,长安大学,成都理工大学,中南大学。

㈤ 在工程概况中为什么要明确工程地质条件,水文地质条件和周边环境条件

这些都是工程可行性研究报告的内容,没有这些内容就无法到地方政府部门比如建委和国土规划局办理选址意见书和征地许可证。

㈥ 工程地质专业能介绍一下吗

地质工程专业是研究人类工程活动与地质环境之间相互制约关系,主要研究如何获取地质环境条件,并分析研究人类工程活动与地质环境相互制约形式,进而研究认识、评价、改造和保护地质环境的一门科学,是地质学的一个分支,是地质学与工程学相互渗透、交叉的边缘学科。
地质工程专业以地质学理论、力学理论为基础,培养系统掌握工程地质,岩土钻掘工程等方面的基本理论、基本方法和基本技能,能适应21世纪工程建设发展需要,掌握科学的思维方法,爱岗敬业,具有发现问题、分析问题和解决问题的能力和素质,德、智、体、美全面发展的综合性人才。学生在学习数理化、外语、计算机的基础上,主要学习地质学、工程地质学、岩土钻掘工程等方面的基本理论和基础知识,受到工程师的基本训练,具有资源勘察、工程勘察、工程管理、岩土工程设计与施工的基本能力及其新技术、新方法的研究和开发的初步能力。能在地质工程设计、地下资源勘探、工程地质勘察、地质灾害防治、地质环境评价、岩土工程施工与管理等单位从事各类资源勘察与评价、管理及工程勘察、岩土工程设计与施工、管理与监理等方面工作的高级工程技术人才。地质工程专业培养的人才主要服务于地质、石油、煤炭、冶金、建材、能源、道路、矿山、化工、交通、水电、市政建设、国防、地质环境保护等十多个领域,以及人类在上天、入地、下海、登极伟大计划的科学探索与实践。正在进行的西部大开发以及具有国家战略意义的重大工程建设项目如南水北调工程、能源开发工程、核能利用与核废料处置等都离不开地质工程。因此,地质工程在国民经济建设和地质环境保护中必将发挥更加重要作用。

㈦ 建设工程地质环境适宜性评价

6.4.1 评价因子的选取

建设工程地质环境适宜性评价是城市建设功能区划和城市规划的基本依据之一。对环胶州湾城市建设工程来说,地质环境的适宜性评价因子主要有5个方面(第一层)的22项(第二层)评价因子:环境地质条件对城市建设的适宜程度,包括地貌、植被分布、地下水质量等;工程地质条件对城市建设的适宜程度,包括断裂活动性、岩土体工程地质类型、软土顶板埋深、软土厚度等;地质灾害和环境地质问题的发育程度,包括崩塌、滑坡、海(咸)水入侵、海岸侵淤、土壤污染、土壤盐碱化等;地质资源的丰富程度和合理开发利用程度,包括水资源、地热资源、矿产资源、地质遗迹旅游资源等;人类工程活动,主要表现在重大建设项目及其类型、主要交通干线、港口码头等的发达程度。部分地质环境因子见城市建设主要地质环境问题分布图(图6.3)。

㈧  我国工程地质的研究现状

我国的工程地质学经过近50年的发展,今天已成为一门研究内涵丰富、理论体系严谨,具有中国特色的综合性学科,并且是国际工程地质界的重要一员。

纵览中国工程地质学的研究领域,是相当广阔的。主要的有以下几方面:

一、岩体工程特性研究和岩体工程地质力学的创立

大量的岩体工程实践遇到的是地基、边坡和地下工程围岩的变形破坏问题,促使工程地质学家与岩石力学家、土木工程师们关注对岩体介质特性的研究,认识到岩体与岩石是既有着本质区别又相互联系的介质。著名工程地质学家谷德振和他的同事们在一系列岩体工程勘察中,发现岩体的力学性质和行为主要受控于软弱结构面的展布,包括层面、断裂面、节理、片理等,使岩体成为非连续、非均质、各向异性的介质。他们首先从地质建造着手,划分工程地质岩组,运用地质力学理论方法,研究结构面的形成机制和空间分布规律,进而研究岩体结构特性,划分岩体结构类型。再按不同结构类型和工程建筑要求进行岩体力学试验及测试,最后再根据岩体结构特征和力学属性,建立力学模型作数学模拟和稳定性分析。将工程地质学与地质力学、岩石力学有机地结合起来,创立了岩体工程地质力学。它的理论体系、研究思路和方法,在国际上独树一帜。

20世纪80年代中期以来,在中国科学院地质研究所设立了工程地质力学开放研究实验室,吸收国内学者共同协作,开展工程地质前沿课题和生产上需要解决的问题的研究工作,每次学术委员会上都要讨论工程地质学发展的趋势和应制定的科研方向。无形中成为我国工程地质学的研究中心,推动着我国工程地质学的不断发展。

二、区域工程地质和区域地壳稳定性研究

我国地域辽阔,受地质和自然地理条件制约,区域工程地质条件复杂。因此,区域工程地质研究对国土资源开发利用,工程规划布置以及地质环境保护等意义重大。早在20世纪50年代末,老一辈工程地质学家刘国昌、张咸恭、姜达权等就开展了此项研究工作,出版专著和编制全国工程地质分区图。几十年来,各大河流域、部分省区和西南、西北山区都开展了较系统的区域工程地质和环境地质研究,积累了丰富的资料。经过数年的努力,于1990年首次出版了由任国林主编的1∶400万《中国工程地质图及说明书》,并附有全国工程地质分区图;1992年出版了由段永侯主编1∶600万《中国环境地质图系》,图系以工程地质内容为主。标志着我国区域工程地质环境研究取得了丰硕的成果。

“区域地壳稳定性”的术语是由原苏联工程地质学家最早提出的,但未作说明和专门研究。在20世纪50年代末,我国学者谷德振和刘国昌倡导此项研究工作。它的涵意是指岩石圈内正在进行的地质、地球物理作用对地壳表层及工程建筑安全的影响,即地壳现代活动对工程安全的影响程度。其研究思路是以地质力学理论为指导,强调以地质构造研究为基础,以断裂活动性、现代地应力场和地震活动性为主要研究内容,最终进行区域稳定性分级,分区和评价。在该研究领域,胡海涛等依据李四光的“安全岛”思想,指导重大工程场址的选择,取得了重要成果。例如,二滩水电站和大亚湾核电站的成功选址即是。区域地壳稳定性研究对我国工程地质勘察来说,具有特殊的意义,这也是具有中国特色,且在国际上处于领先地位的研究领域。

三、环境工程地质和地质灾害的研究

环境工程地质是现代工程地质学的一个分支,是研究由于人类工程—经济活动所引起的区域性和危害人类及工程安全的工程地质作用。这些有害的工程地质作用是诱发地震、地面沉降、地面塌陷、土地荒漠化、滑坡、泥石流等,它们常导致地质灾害。环境工程地质就是研究这些作用(或问题)产生的机制和条件,进行预测和防治,其目的为了合理利用和保护地质环境。我国正式研究环境工程地质始自20世纪60年代的新丰江水库诱发地震和上海的地面沉降。80年代初以来,共召开了四次全国性的环境工程地质学术讨论会,涉及的内容丰富多采。有些研究成果在国际上处于先进地位。例如,上海地面沉降的防治,区域性滑坡预测模型。1995年出版了第一本由刘传正著的《环境工程地质学导论》,全面论述了环境工程地质理论体系,基本研究内容以及各类环境工程地质作用研究的内容和方法,展示了环境工程地质的前景。

与环境工程地质相关的地质灾害的研究,也主要由工程地质界承担的。近十多年来,对危及人类和工程安全的各种地质灾害,都进行了广泛而深入的研究。在1989年1月召开的全国地质灾害防治工作会议期间,成立了主要由工程地质学家参加的全国地质灾害研究会,次年又创办了《中国地质灾害及防治学报》,对地质灾害的研究起了促进作用,对地质灾害的分类,形成机制、分布规律,预测方法及防治对策与措施等研究成果,及时在学报上开展交流。90年代还编制了中国地质灾害类型图,出版了段永侯等的专著《中国地质灾害》。众多的研究成果及著作,还有具体防治工程的成功,确立了我国在这一领域的国际地位。

四、特殊土结构和工程特性的研究

藉助于测试技术的现代化,我国在特殊土的微观结构及其工程特性的研究方面也有了长足的发展。所谓特殊土,指的是成分和结构特殊,其工程(地质)性质也特殊的土类。我国几乎所有的特殊土皆有分布,诸如淤泥土、黄土类土、膨胀土、盐渍土、红粘土,多年冻土等,它们的分布都具地域性,因此也可称之为区域性土。由于特殊的不良工程性质,对当地工程建设以及生命财产的安全意义重大,因而促使学者们开展了这方面的研究。这里需要特别指出的是,张宗祜、高国瑞、黄熙龄、孔德坊、李生林等学者长期以来对黄土类土、膨胀土和淤泥类土所进行的卓有成效的研究成果,有关它们的微结构特征和分类、物质成分、工程特性及指标,建筑稳定性评价以及处理措施等,都进行了深入的研究。

五、工程地质勘察的理论和技术方法

工程地质学为工程建设服务是通过勘察工作来实现的。工程建筑与其所在的地质环境之间存在着相互作用和相互制约的矛盾关系,要通过工程地质勘察才能搞清楚。50年来,难以计数的大大小小各类工程建筑通过勘察,积累了十分丰富的经验和教训。总地说,我国的工程地质勘察经历了三个历史阶段:第一阶段是1966年以前,勘察工作体制由全盘学习苏联到自主独立发展,勘察工作严格按规范要求进行,为国家基本建设的一批重大工程项目提供了地质依据。当时在工程选址和场地评价中,着重于工程地质条件的阐明和定性评价为主。第二阶段是1966年到1978年,“文革”期间工程地质勘察受到严重干扰而很不正常,破坏了基本建设程序,一些大工程搞了边勘察、边设计、边施工的“三边”方针,盲目简化勘察程序,有的重大工程实际上搞了一次性勘察,造成严重损失。如葛洲坝水利枢纽、焦枝铁路、第二汽车制造厂等工程即是。第三阶段1978年以来,以经济建设为中心的改革开放年代,形成了较完整的工程地质勘察体制,制定新的勘察规范,与国际接轨,勘察质量大大提高。在土木工程中又引进欧美国家的岩土工程技术体制,两种技术体制并存。一些重大工程采取国际招标方式,以引进国外先进的勘察技术和资金。工程地质勘察工作进入了一个新的历史阶段。

经过数十年实践和理论研究,逐渐形成和完善了我国工程地质勘察的理论体系,即“以工程地质条件的研究为基础,以工程地质问题的分析为核心,以工程地质勘察技术方法为手段,以工程地质评价决策为目的。”这一理论体系在由张咸恭、王思敬和张倬元主编的《中国工程地质学》中得到了充分体现。可以无愧地说,我国的工程地质勘察事业在上述勘察理论体系的指引下取得了巨大成就,令世人嘱目。例如,三峡、小浪底、二滩、刘家峡、龙羊峡等一批巨型水利枢纽和水电站工程;大亚湾、秦山核电站;宝成、兰新、成昆、南昆、大秦、京九等铁路干线;还有许多新兴的城市、矿山等等。所取得的优质勘察成果,保证了工程的顺利设计、施工和运行,也得到了国际同行们的赞许。在勘察基础上,形成了“水利水电工程地质”、“铁路工程地质”、“矿山工程地质”和“城市及房屋建筑工程地质”等专门工程地质系列。

当前,新技术方法在工程地质勘探中被推广应用,已取得了较好效果。例如,遥感图像(航卫片)在工程地质测绘填图中的应用;大口径钻进和小口径金刚石钻进在水电工程地质勘探中的采用,砂卵石层钻探与取样新技术,套钻和岩芯定向钻进技术;声波探测、地质雷达、地球物理层析成像技术(CT)、钻孔彩色电视录像及图像处理系统等物探技术的使用;计算机技术在工程地质勘察中普遍采用,各种专用软件的开发等。

50年来我国的工程地质教育一直兴旺不衰。至今全国有十余所高等学校设置有培养工程地质专业人才的院系,为国家培养输送了大批研究生和本科生。此外,在中国科学院地质研究所等多所科研机构专门培养工程地质专业研究生。形成了一支宏大的工程地质专业队伍。在教学实践中,编写出了各具特色的系列工程地质专业教材。高校和科研院所还承担了一些重大的生产和科研课题,既完成了生产、科研任务,又培养了优秀专业人才。

中国工程地质界与国际工程地质协会的联系密切,在20世纪80年代初不少同行加入了国际工程地质协会,建立中国国家小组,随工程地质专业委员会一起活动。中国工程地质界积极参加国际工程地质协会组织的学术活动。自1983年起我国组团参加了历届国际工程地质大会,所提交的论文数都位居前列。现任国际工程地质与环境协会主席,是我国工程院院士王思敬教授,他是1998年在荷兰阿姆斯特丹举行的第8届国际工程地质大会上被推选担任此职的,这是中国工程地质界的骄傲!

㈨ 工程地质学的研究对象和任务

人类的工抄程建筑活动袭实在地表或地壳浅部的一定地质环境中进行的,地质环境必然要对建筑物的施工和建筑物建成以后的正常使用发生不同程度的影响,而且,建筑物的修建又必然对地质环境产生不同性质和不同程度的反作用。为了使所修建的建筑物能够正常地发挥预期的效益又造价低廉,而且不会对周围的环境造成不良后果,在修建建筑物之前,必须根据实际需要深入研究地质环境,预测和评价可能产生的,与建筑物及其周围环境有关的地质问题——工程地质问题,为建筑物的设计和施工提供必要而充分的地质依据。工程地质问题是多种多样的,在具体情况下可能出现何种问题及其对建筑物和周围环境的影响程度如何,取决于建筑物特点和地质条件,
工程地质学就是研究工程建筑物与地质环境相互作用而产生的工程地质问题的学科

㈩ 环境地质与工程地质监测技术的任务和作用

9.1.1 环境地质和工程地质监测的内容

人类生存在由大气圈、水圈、生物圈和岩石圈组成的地球表层环境中,环境监测的对象就是组成地球表层环境系统的各个部分或局部,监测的内容是监视和检测影响人类生存环境的各种有害物质和因素的变化趋势及对环境质量的影响程度。

9.1.1.1 环境地质与工程地质监测的对象

在相对稳定的生态环境系统中,任一种因素的变化都可能引起生态环境系统的平衡失调或破坏。由于环境系统具有一定的稳定性和适应外界变化的能力,当外界变化较小时,环境系统能自动调节恢复平衡。通常把环境所具有的自动调节和恢复系统动态平衡的能力称为自净能力(self-purification ability)。环境的自净能力不仅与进入环境的有害物的量有关,还与环境的容量有关。环境容量和环境的自净能力都有一定的限度。当地质作用或人类活动使环境因素的变化超过了环境生态系统动态平衡的恢复能力时,环境系统恢复不到原来的动态平衡状态,这种超过部分即构成了对环境系统的污染(或危害)。环境学中把产生(或排放)物理的、化学的和生物的有害物质和因素的发生源称为污染源(pollution source)。每一种对环境产生污染(或危害)的物质或因素称为污染物或污染因子。

环境监测的目的是及时、准确、全面地反映环境质量和污染现状及发展趋势为环境管理、环境规划和环境治理提供依据。环境地质与工程地质监测是环境监测的重要组成部分。其监测的对象是岩石圈浅表层地质环境,监测的内容是监视和检测导致地质环境恶化和地质灾害发生的天然污染源和人类工程活动引发的污染源的变化趋势及对环境质量的影响程度。

环境地质与工程地质监测的内容,以其监测的介质(或环境要素)可归纳为以下三个方面。

(1)环境介质污染监测(pollution monitoring of enviromental media):包括对大气污染监测,水质污染监测,土质污染监测,生物污染监测,振动、放射性等物理污染的监测。

(2)地质灾害监测(monitoring of geological calamity):包括对火山、地震、崩塌、滑坡、泥石流等地球内力和外力地质作用造成的地质灾害的监测。

(3)岩土工程环境监测(enviromental monitoring in geotechnical engineering):包括对地基变形、地面沉陷、边坡变形、围岩变形、坝体安全、诱发地震等人类工程活动引发的地质环境效应的监测。

在上述各对象的监测中,都包括有许多项目。例如,水质污染监测的主要监测项目可分两类:一类是反映水质污染的综合指标,如温度、色度、浊度、pH、电导率、悬浮物、溶解氧、化学耗氧量和生化需氧量等;另一类是有毒物质,如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞、镍等。此外还有水体流速、流量的测定等。在实际工作中因人力、物力、技术条件及环境条件等限制不可能对所涉及的项目全部监测,须根据监测的意图、污染物的性质和危害程度,对监测项目进行必要的筛选,从中挑选最关键和最迫切需要解决的项目实施监测。

9.1.1.2 环境监测的类型

9.1.1.2.1 监视性监测(general monitoring)

又称常规监测或例行监测,是按一定的要求和计划,定时、定点地测定污染源的变化情况,分析污染物超标程度和频率,评价环境质量,预测环境变化趋势。这是一项经常性的监测工作,使管理部门和研究机构可及时掌握环境要素的受害现状和变化趋势,以便随时调整控制措施和实施治理方案。

9.1.1.2.2 特定目的性监测(special monitoring)

又称应急监测或特例监测,是为完成某项特种任务而进行的专门监测。有如下方面。

(1)事故监测:在危害环境事件发生后进行现场追踪监测,测定危害的影响范围和程度,为防止事态发展提供监测依据。此外,通过监测可发现事故的苗子,预报事故再次发生的可能性。这种监测对查清事故的原因、控制事故的发展及善后处理起着重要作用。如核电站泄漏事故引起放射性对周围环境的污染、地质灾害和岩土工程事故等突发性危害的监测等均属此类。

(2)仲裁监测:是为解决执行环境法规过程中所发生的矛盾和纠纷,而向管理部门或司法部门提供仲裁意见的监测。

(3)考核验证监测:为检查环境管理制度和措施的实施情况而进行的监测,以及建设项目的竣工验收监测、治理项目的竣工验收监测等。

9.1.1.2.3 研究性监测(scientific monitoring)

又称科研监测,属高层次、高水平、技术比较复杂的监测,是探索危害环境的因子和因素的形成原因和发展规律,研究危害环境事件对人体和自然环境的危害性质及影响程度,研究如何提高环境监测和环境治理的水平,以及对某个环境工程或建设项目的开发预评进行综合性研究等。

环境监测在环境管理中起重要作用,占有主要地位。随科技进步和生活水平的提高,在环境管理中科学化、定量化的要求将更为严格,从而将更加依赖环境监测。

9.1.2 环境地质和工程地质监测技术的任务和作用

环境地质和工程地质监测技术是实施环境地质和工程地质监测任务的手段和保证。随科学技术的进步,环境监测技术迅速发展,仪器分析、计算机控制等现代化手段在环境监测中已广泛应用。环境监测技术从以化学分析为主的单一环境分析发展到物理监测、生物监测、流动监测及卫星遥感监测等。监测的范围从一个断面发展到一个城市、一个国家乃至全球。监测的过程从间断性监测逐步过渡到自动连续监测,各种连续监测系统相继问世。地理信息系统(GIS)、大地定位系统(GPS)和遥感技术(RS)的3S技术用于区域性地质灾害及地质环境的监测与评价,已在国民经济建设中发挥了重要作用。

9.1.2.1 环境地质和工程地质监测技术的任务

环境地质和工程地质监测技术的任务是运用现代科学技术方法,间断地或连续地监视和检测,导致地质环境恶化和地质灾害发生的自然地质作用或人类工程活动的现状、变化趋势及对环境质量的影响程度,为环境管理、环境规划、环境治理和保证工程质量与安全提供科学依据。地质环境的监测技术不仅仅是各种测试技术,还包括布点技术、采样技术、数理技术和综合评价技术等,所涉及的知识面广、专业面宽,需要化学、物理学、生物学、生态学、气象学、地质学、工程学等多方面的知识。此外,环境质量综合评价时还必须考虑社会性问题。据统计,发展中国家每年由地质灾害和地质环境恶化所造成的经济损失,达国民生产总值的5%以上。在我国由地质灾害造成的损失约占整个灾害损失的35%,其中,崩塌、滑坡、泥石流及人类活动诱发的地质灾害所造成的损失约占55%。自上世纪80年代以来,这类灾害已造成千余人死亡,直接经济损失达数亿元,事故的善后处理和整治费用高达数十亿元。而由此给社会带来的间接损失,则更无法估量。近十年来,直接由工程建设活动诱发的地质灾害造成的工程处理费用达数千万至上亿元的有近十起。随着进一步的开发,必将带来更大规模、更大范围的灾害与环境问题。正确评价和监测地质环境的恶化、及时预测地质灾害的发生、严格控制和规范人类工程建设活动,以提高地质环境的质量,减轻灾害对人类的威胁,从而保持人类文明的可持续发展。因此,不断提高环境地质和工程地质监测技术水平,已不仅是学科发展的需要,而是提高人类生存环境质量的需要,更是维护人类社会可持续发展的迫切需要。

9.1.2.2 环境地质和工程地质监测技术的作用

环境地质和工程地质监测技术有如下主要作用:

(1)地质环境质量信息的获取必须依靠环境地质和工程地质监测技术。及时、准确的环境质量信息是确定环境管理目标,进行环境决策的重要依据。而信息的获取必须依靠监测技术,否则难以实现科学的目标管理。

(2)强化环境管理和保护制度的贯彻执行必须依靠监测技术。因为没有监视和督察,制度和措施将流于形式。

(3)评价和检验环境管理和保护的效果必须依靠监测技术,否则难以提高科学管理水平。

(4)环境地质和工程地质监测技术工作在防范地质灾害、避免工程事故方面的社会效益和经济效益是不可估量的。

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