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工程地质学的新进展

发布时间: 2021-02-24 17:51:41

⑴  工程地质学的发展展望

21世纪可以预计的大型工程建设,如跨流域的调水工程、大型水电工程、深部露天采矿工程、地下工程、海洋工程等,其可能发生的复杂的工程地质问题,从理论到设计、施工实践,从预测到防治,需要我们作为重要研究方向,在原有认识和经验的基础上,进一步去创新发展,与其它多学科联合攻关。

(1)岩、土体工程地质力学的理论方法体系还应进一步发展

工程地质力学具有我国的特色,并在工程实践中获得了广泛的应用。研究岩、土体稳定性中的关键问题,如节理面的各种工程地质特性,区域构造应力场和工程区实测点地应力场的研究,岩体稳定性的时间尺度,根据岩体变形破坏的实例建立“地质模型”等(孙玉科)。此外还应进行工程地质技术的开发研究,包括地质探测技术,岩组物理力学测试技术,岩体变形观测技术和变形破坏模拟实验技术等。

(2)环境工程地质将获得迅速的发展

目前大型工程建设涉及的环境工程地质问题很多。如大型露天开采,地下开挖,深埋长隧道工程,大型水利枢纽,地下硐室,城市垃圾的处置和卫生填埋工程等的建设,就遇到前所未有的更复杂情况。如深埋长隧道工程的开挖,需要查明其所遇到的地质灾害问题的形成条件和发生机理,作出科学的评价预测。大型水域水岩相互作用导致水库诱发地震、库岸崩滑、大坝溃决、水库淤积、大面积环境恶化等问题。水库诱发地震产生的可能性及发震强度的预测难度较大。现中国学者建立了两种震级预测的神经网络模型,具有较高的预测能力。新的动向是引入突变理论,分析水库诱震机制,建立诱震的充要条件判据和地震能量的表达式,提出断层带弱化和岩体软化效应诱震的新假说。

当前环境工程地质的研究又进一步延伸向环境地质工程,即主要研究解决和处理地质环境问题的假说和方法。90年代国际环境地质工程的热点领域是各国城市化和资源开发中固体、液体、气体废弃物的排放、填埋处理以及与城市工程建设有关的环境工程问题研究。总体来说,环境工程地质还有些基本问题,如工程环境影响场问题,工程建筑的适应度与环境灵敏度之间关系问题,环境容量问题,监测技术、环境综合分析及反信息技术等问题的研究还有待深入。

(3)区域地壳稳定性的研究

目前应进一步加深对影响和制约稳定性因素的认识。如何分析、确定和量化这些因素,直接关系到区域地壳稳定性评价由定性到定量方向发展的问题。近来有用分数维理论描述断裂和地震的分形结构,耗散、浑沌和协同学等用以描述地壳结构及其动态之自组织过程及探讨其内部的相关性。但这些探索尚处于初始阶段。此外在技术方法方面,应大力开展深部探测、监测、遥感、计算机、制图技术和深部地应力测试技术等应用研究,提高区域地壳稳定性诸因素的时空变化的量测精度。

工程地质学发展至今日,需要与现代系统科学理论思维相结合,尤其是非线性科学对于工程地质学的提高和发展具有重要意义。黄润秋根据系统科学原理结合工程地质的应用与实践,提出了工程地质问题的系统分析原理。应用这些原理可以建立地质过程的机制分析-定量评价,建立过程地质模型和模拟再现,建立过程地质分级、分类系统,认识过程地质体(或环境)和人类活动相互作用,认识灾害地质作用发展过程,描述地质体复杂的结构和工程地质问题过程,研究过程预报等。在工程地质学拓展到地质工程的新领域时,做好施工监测与信息反馈,这就是以监控-反馈原理为核心指导思想的“信息化施工”。总之,系统科学的引入,必将把传统的工程地质学推向新的阶段和新的水平。

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⑵ 环境地质学研究进展

沈照理

1 环境地质学的研究对象、内容与分科

1.1 研究对象

环境地质学是地质科学中的一门新兴的分支学科,也是环境科学的重要组成部分。其研究对象是人类社会与地质环境组成的复杂系统。它的任务是研究人类活动与地质环境的相互关系,揭示环境地质问题的发生、发展和演化趋势,全面评价地质环境质量,提出地质环境合理开发、利用和保护的对策与方法,为实现人类社会、经济的可持续发展提供科学依据。

1.2 研究内容

(1)Environmental Geology(Edward A.Keller,Univ.of California Santa Barbara,7thE-dition,1996)中所列的,研究内容:土地利用及与土壤有关的环境问题、人口增长与自然灾害、洪灾、滑坡、地震、火山活动、岸边灾害、水资源短缺与水污染、环境与健康、矿产开发导致的环境问题、全球变暖(CO2,O3,酸雨等)、大气污染等。

(2)环境地质学(修订版)(潘懋、李铁锋编著,高等教育出版社,2003)中所列的研究内容:全球变化的研究、区域环境地质问题的研究、资源开发环境地质问题的研究、地质灾害研究与防治、城市环境地质研究、重大工程建设的环境地质研究、医学环境地质研究、生态环境地质研究、现代科学技术在环境地质学中的研究等。

1.3 分科状况与学科归属

目前,环境地质学还没有形成系统的学科体系,已经沿用过的主要有:①环境水文地质学;②环境工程地质学;③环境地球化学;④灾害地质学;⑤城市环境地质学;⑥矿山环境地质学;⑦农业环境地质学等。

按国务院学位委员会和国家教育委员会1997年颁布的《授予博士、硕士和培养研究生的学科、专业目录》,环境地质调整到现一级学科:环境科学与工程(可授工学、理学、农学学位)(0830)之环境工程学科、专业(083002)。(见下表)

地球科学进展

2 我国环境地质问题研究概述

在自然(原生)和人为(次生)因素作用或影响下形成的环境地质问题。(全面的、简略的、择重点简介)

3 环境问题成为全世瞩目的问题之一

(1)可持续发展理论与《中国21世纪议程》。刘培哲文章简介,在《地学前缘》1996年3卷1期。

(2)濒临失衡的地球——生态与人类精神[美]阿尔·戈尔著,陈嘉映等译。中央编译出版社一书简介。

(3)Resources vital to humans。

(4)地球科学新的优先考虑的问题。(W.S.Fyfe文章)简介,在《地学前缘》1996年3卷1期。

地球科学进展

4 与专题相关资料

(1)书籍:①《Environmental Geology》Edward A.Keller著;②《环境地质学》(修订版)潘懋,李铁锋编著;③《濒临失衡的地球——生态与人类精神》[美]阿尔·戈尔著,陈嘉映等译。

(2)期刊:①Water Research;②Environmental Sciences&Technology;③Contaminated Hydrogeology;④Applied Geochemistry;⑤地学前缘。

⑶ 对工程地质学的建议

工程地质学是20世纪才建立和发展起来的一门地球科学。工程地质专业在工程建设中具有十分重要的位置。工程地质工作的质量,对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生,轻则修改设计延误工期,严重时造成工程失事给人民生命财产带来重大损失。近年来,工程地质勘察质量有下滑现象,工程地质分析不够深入,有的甚至出现工程地质评价的结论性错误。今后十年,将有可能成为水利水电工程建设的又一个事故高发期。工程地质对地球环境的保护要发挥重要作用。工程地质面临着新的机遇和挑战。关键词 。

关键词:工程地质 水利水电 勘察 环境 分析 人才 机遇

工程地质对于工程师来说并不陌生。然而,由于人类工程活动引起地质环境的改变,工程地质问题造成工程建设的被动与失败的若干实例证实,许多人对工程地质又是陌生的。
人类历史刚刚翻开新千年新世纪的第一页,一场以高新技术为前导的产业革命却早已开始了,工程地质学科必将在这场革命中获得新生。当然,我们更应该看到技术的每一次革命性进步,都伴随着矛盾与冲突,特别是体制和机制问题,是生产力与生产关系的相互作用,需要协调与适应,改革就成为必然。
当前,工程地质学科正在经历着前所未有的挑战,工程地质专业正面临着新的发展机遇。人类与自然的关系不是斗争而是相互作用和相互影响;人类工程活动不是改造自然而是如何顺应自然。人类赖以生存的地球环境问题,工程地质学家和地质师都要认真关注,并勇敢地承担起应尽的职责。
1 工程地质学科的起源与发展
工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地球科学。20世纪初,为了适应兴建各种工厂、水坝、铁路、运河等工程建设的需要,地质学家开始介入解决工程建设中与地质有关的工程问题,不断地进行着艰苦的工程实践和开拓性的理论探索,首次出版了“工程地质学”专著,工程地质学开始成为地球科学的一个独立分支学科,工程地质勘察则成为工程建设中不可缺少的一个重要组成部分。二次世界大战以后,全世界有了一个较为稳定的和平环境,工程建设的发展十分迅速,工程地质学在这个阶段迅速成长起来了。经过半个多世纪的工程实践和理论探索,工程地质学大为长进,内涵和外延都焕然一新,成为了现代科学技术行列中的重要分支学科。
中国的工程地质事业在解放前基本上是空白,建国后才有了长足的进步和发展。50年代初开始引进苏联工程地质学理论和方法,走过了我们自己的工程实践和理论创新的辉煌历程,形成了有自己特色的工程地质学体系。特别是在水利水电行业,举世瞩目的三峡、小浪底等特大型水利枢纽工程的开工建设,澜沧江、红水河、雅砻江、乌江、黄河等大江大河众多大型梯级水电站的兴建,以及若干正在开展前期工作的其它水利水电工程,充分积累了在各类岩性地区和各种复杂地质条件下进行地质工作的丰富经验,建立了一套比较完整的工程地质勘察规程规范。重大工程建设不断地将数理学科的新成就和高新技术及时吸收进来,极大地丰富了工程地质学科的内容,有力地促进了工程地质学科的发展,使我国工程地质学达到现代科技水准,逐渐成为国际工程地质界的重要成员之一。
今天,工程地质专业学科的内涵已经远远超出了传统工程地质定性描述和定性评价的范畴,发展成为集多种勘探手段去获取基础性地质资料,并对这些资料进行归类汇总、整理分析、定性评价、定量评价、地质预测、工程措施的建议等等既特殊又复杂的综合性专业。任何一个成熟的设计师,都会清楚地意识到工程地质专业在工程设计中的重要位置。无数重大工程成败的实例足以证明工程地质专业在工程建设中的权威性。
在学术界,有国际工程地质学会,国内的中国地质学会、中国水利学会和水力发电工程学会等全国性学术组织都专门设立有工程地质专业委员会,水利水电行业中全国性的学术组织还有“水利水电工程地质信息网”。此外,全国性的勘测技术协会主要还是工程地质专业。这些学术组织为我国各行各业的工程建设作出了重大贡献,发挥了巨大作用。
2 水利水电工程地质的特点
2.1 特殊性与复杂性
在水利水电、电力、工民建、交通、港航、航天、航空、地矿、市政建设等等凡是存在土建工程,要与地质体(地基)打交道的行业,都有工程地质专业,因此,我们称工程地质专业是工程建设的基础性专业,是不必争议的。由于水利水电工程建设自身的特殊性和复杂性,使得水利水电工程地质又是所有这些不同行业的工程地质专业中涉及面最广、问题最复杂、任务最艰巨、声望最高、最具权威性的业界龙头。
水利水电工程建设的特殊性首先表现在工程建筑物的特殊性。工业与民用建筑到处可以见到基本相同甚至完全相同的建筑物,可以部分或全部套用标准设计图纸。而水工建筑物则不然,世界上有成千上万座水库大坝,你就很难找到两座完全相同的大坝。决定大坝的规模、坝型、结构等工程要素的自然条件很复杂,而工程地质条件则是最主要的自然条件之一。水工建筑物的第二个特殊性是与水打交道,所承受的主要荷载是水荷载。水利水电工程不允许失事,一旦失事,损失将十分惨重。
水利水电工程建设的复杂性主要表现在工程规模大,专业多,涉及面广,投资大,工期长,建筑物的形式、结构、功能、荷载组合等等都十分复杂,特别是大型特大型水利水电工程更是如此。例如举世瞩目的三峡水利枢纽工程,涉及到中国的政治、经济、社会、资源、环境、文化等方方面面,你很难找到其它基建工程可以等同于这样的水利水电工程。因此,水利水电工程地质专业的特殊性与复杂性是由水利水电工程建设的特殊性和复杂性所决定的,同时,工程区自然地质环境的复杂性也决定了这个专业的技术难度。
2.2 实践性与经验性
水利水电工程地质的另一特点是强烈的实践性与经验性。在中国水利学会勘测专委会1999年度学术研讨会上,工程地质界知名前辈专家天津院的李仲春教授语重心长地警示工程界:工程地质这个专业太难了,工程地质决策不是通过计算和试验所能左右的,很大程度上取决于我们的工程经验,即是十分成功的工程,也很难证明它既安全可靠又经济合理。李仲春教授的肺腑之言充分表达了工程地质专业的实践性与经验性的深刻含义。
工程地质理论上的任何一项新进展,新方法,新技术,都必须通过大量试验研究、分析论证和工程实践的检验。例如,近二十年来随着数理基础学科和计算机技术的发展,坝基、洞室和边坡稳定性分析计算的理论和方法有了长足的进展,但是这些计算成果仍然只能是工程设计和决策的一种参考,因此在工程界有一种通用说法:不可不信也不可全信。许多工程实例足以说明采取慎重态度的必要性。有些工程从分析计算上看是安全的,实际上却出了问题;而另一些工程通过计算认为不安全,但却安全运行了数十年。因此我们搞工程建设,工程经验往往又是起决定作用的。
2.3 工程地质问题的长期性与隐伏性
水利水电工程地质的第三大特点:在地质体中留下的工程隐患具有长期性和隐伏性,甚至具有不可预见性。法国Malpasset拱坝失事和意大利Vajont水库大滑坡,均为水工史上震惊世界的惨痛教训,其地质隐患在整个勘测设计施工的全过程中没有丝毫警觉。葛州坝工程坝基软弱夹层问题导致工程停工,重新补充勘探并对设计进行重大修改。南盘江天生桥二级水电站厂房建在一个古滑坡上,开工后实在施工不下去了,搬出滑坡体后又位于另一个滑坡体的脚下。该电站的引水隧洞工程地质条件更是复杂得令建设者们防不胜防。由于地质体中留下的工程隐患造成的工程事故,轻则修改设计,重则工程报废,或造成生命财产的重大损失,这样的例子实在太多,举不胜数。
2.4 工程地质测不准原理
著名的量子力学测不准原理:“不能同时测准粒子在某一瞬间的速度和位置”。我们不妨借用这个原理来揭示工程地质的一些本质性问题。事实上,地质体中的某些性质的确是测不准的。例如某一组结构面的产状,你只能用一个区间值来表述,如果仅用一个确定值来表述则肯定不符合客观实际。又如工程地基岩体的物理力学参数,它只能是一个区间值或统计值,因为地质体中每一点的性质都可能是变化的。地质参数精确到某一个具体数值的时候,千万不要把它当成是绝对准确的,否则会误导精确评价的可信性。据此,我们可以将工程地质测不准原理表述为:“地质体的工程性质不可能用绝对准确的参数来确定,它们只能是通过地质测绘、勘探、试验、分析、统计和经验判断后提出一个建议区间值,供设计师根据建筑物的性质在这个区间值中选取设计采用值”。近二十年来,概率统计、模糊数学、灰色理论等数理学科广泛应用于工程地质分析领域,可以说是对工程地质测不准原理的有力支持。有些设计师不能理解地质师为什么只能提出区间值,而不提出确定的数值,当他们对测不准原理透彻理解之后,这种疑问将会自然消除。3 工程地质的技术进步
工程地质勘察技术近二十年来有了长足的进展。测量、物探、钻探、试验等在仪器、设备、新技术、新方法、新手段方面不断推陈出新,为工程地质提供了强有力的技术依托。由于有了各种新技术的支持,工程地质分析从定性到定量就成为可能。定量分析的新理论层出不穷,在学术界十分活跃。
计算机技术的发展对工程地质来说是一场真正的技术革命,从外业资料收集和内业资料整理的工作程序、工作方法、产品成果、质量标准等等均与传统的工程地质有较大的差异,应用前景振奋人心。“工程地质计算机应用技术协作网”业已正式成立,必将对工程地质技术进步起到积极的推动作用。工程地质计算机应用主要包括六大课题:①数值计算;②制图;③数据库;④文档管理;⑤专家系统;⑥网络系统。这六大课题既是多年来本专业计算机应用的实践,也是我们将继续探讨的主要课题,还需要在今后的实践中赋予新的内涵。
4 工程地质专业的任务与责任
工程地质专业的主要任务是:①选址,选择在地质条件上相对最优的工程建筑地区或场地;②评价,阐明工程建筑区或场地的工程地质条件,进行定性和定量的工程地质评价,准确界定工程地质问题;③预测工程建筑物兴建和运用过程中地质条件的可能变化,为研究改善和治理工程地质缺陷的措施提供依据;④调查工程建筑物所需的天然建筑材料等。归纳起来的表述:为工程建设提供基础性和专门性地质资料,为工程选址、建筑物设计以及不良地质条件的工程处理提供技术依据,同时对地质环境的变化作出预测。
为了完成以上任务,需要针对工程建筑物区进行工程地质勘察和工程地质分析,界定和研究主要工程地质问题。工程地质勘察需要勘察目的明确,工程概念清晰,勘察手段多样,勘探精度满足要求。工程地质分析要求方法正确,计算可靠,参数可信,建议措施符合工程实际。工程设计最关心的是建筑物地基的工程地质条件和物理力学性质,因此工程地质工作的最终体现是工程地质定性和定量评价。
工程地质专业只对提交给设计采用的地质资料负责,其物理力学参数也仅仅是建议值,不在建议值范围之内的设计采用值和不适应地质条件的设计方案,地质师不负责。但是,地质师有责任对不符合或不适应地质条件的设计方案提出质疑,对可能存在的工程隐患要与设计师充分交底,对不良工程地质缺陷有责任提出工程处理措施的建议。
一般说来,正规勘测设计院的勘测队伍,已经过几十年工程实践的检验,在正常情况下都可以完成以上任务并尽到地质专业的责任。本文以下章节列出的工程地质工作中存在的若干问题,是归纳了笔者从事工程地质工作十多年来的所见所闻,供地质师们分析问题时参考。
5 工程地质工作存在的问题与对策
5.1 工程地质勘察的质量问题
在工程地质勘察过程中,一般问题较多的是工程概念不清,勘探侧重点不明确,针对性不强,方法不当,手段落后;工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入,其适应条件的物理意义混淆不清;地质报告中基本地质条件不清楚,主要工程地质问题界定不准确或论证不充分,有问题遗漏甚至结论性错误;有些地质报告没有地质结论,也有些工程没有做多少地质工作就先下结论,极不严肃。此类问题往往造成阶段性工程审查不能一次性通过,可能延误开发时机;或者尽管通过了审查,但却给工程留下了隐患,这种情况的危险性更大。
5.2 相关专业的理解问题
一种情况是地质师对其它专业不理解,这需要加强跨专业的学习。另一类现象是设计施工等相关专业对工程地质的不理解。有的不懂地质却偏要提出一些不切实际的勘探要求,有的工程由设计人员来布置地质勘探工作;有的设计人员对地质专业知其然不知其所以然,自以为是包打天下,不结合地质条件设计不当;也有的是不尊重自然地质规律,野蛮施工,严重破坏地质体的自然结构,造成重大工程事故。所有这些非地质专业的问题,往往在出了问题之后又向地质专业推卸责任,令地质师们不知所云。工程地质界知名专家学者孙广忠教授指出:“实际上,在地质工程实践中脱离地质实际的实例随手可拾,可以说,地质工程施工中出现事故的绝大部分是设计和施工脱离地质实际的结果,或者是对工程地质条件没有搞清楚或认识不清的结果,如果离开了地质基础,则其理论必将脱离地质实际必将作出错误的结论”。
潘家峥院士等前辈专家早已强调过地质学水工,水工学地质。足以可见专业之间的交叉渗透问题,早已被专家们的真知灼见道出了关键,就看我们作何行动。
5.3 勘测周期不合理的问题
从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期,这是再简单不过的道理。但有些工程没有基础性的前期投入,一旦要报项目,立即就要求提交地质报告;还有些工程是今天提交了可研报告,明天就提交初设报告。此类情况多为地方性工程,一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的,地质条件不清楚,投资控制不住,施工后修改设计,或由于地质问题造成承包商巨额索赔等等。更可怕的是留下了工程隐患,可能造成重大工程事故。
5.4 规程规范的问题
规程规范的问题较多,甚至产生了一些混乱。水利系统与水电系统的勘测设计阶段不一致,规程规范也有区别。历经十多年的编写报批,1999年才颁布的国家标准《水利水电工程地质勘察规范》,在勘测程序和新技术的应用方面都已经明显地落后于时代的发展,一经颁布实施就难以把握。更为令人难以理解的是另一部国标《岩土工程勘察规范》并不完全适合于水利水电工程地质,而建设部的一些工程勘察监督机构则以此为依据对水利水电勘测设计单位实施质量检查,使勘测单位不得不准备满足两种规范的两套地质报告分别对付审查和检查。规程规范的修订和出台周期太长,完全不能满足工程建设的需要。水利与水电分家之后,对于工程地质这个专业来说其工作性质是一样的,但却存在不同的技术标准和勘测程序,这种情况还要继续下去,需要寻求解决或协调方案。
5.5 人才问题
文革十年造成的人才断层已经出现。有丰富工程实践经验的前辈地质师相继离岗,各勘测设计院明显缺地质总工人才,八十年代期间各院比较整齐的地质副院长和院级地质总工,近年来在一些勘测设计院已经相继断档,或后继无人,或后备人才尚不成熟。勘测行业不景气,社会地位和经济地位与工程地质专业不相适应,工作环境、工作条件的局限,人才资源开发机制的问题,择业行为中的浮躁动机等等,都不同程度地影响着优秀地质师的成长。
高质量高水平的工程地质分析成果,出自于高水平高素质的地质师。有人说二、三年就可以培养出地质专家,实属无知。要培养出一个具有工程地质分析能力,能够解决复杂问题的地质师,没有十年以上的功夫,大量的工程实践,自身的敬业精神,理论联系实际,相关学科专业的学习和渗透,是决不可能的。十年树木百年树人,在地质师的培养过程中可以充分体现出来。培养优秀地质师的难度可以说远远超过培养博士、研究员和教授的难度。
社会的发展和日趋激烈的竞争市场,对地质师素质的要求也将越来越高,最好是跨专业的复合型人才。竞争的实质是人才的竞争。勘测队伍要走向市场,必须重视高素质人才的培养,重视人才资源的开发。
5.6 技术管理问题
工程地质勘察质量的控制,技术管理是主要环节之一。近年来一些单位提交的勘测设计报告中的地质章节不是地质师写的,报告的编制人中没有地质专业负责人,或地质报告没有院级地质负责人审查把关,报告和图纸中的错误较多。这种情况给总院增加了审查难度,同时也有损勘测设计单位的质量和水平形象,还会延误工程报批的时机。当然也有上级单位工程审查把关不严,助长了这种技术责任心不强的现象。
5.7 其它问题
前期工作投入不够,有些地方部门长期拖欠勘测经费;体制问题,市场竞争不规范,非水利水电勘测单位从事水利水电勘测工作存在工作方法、技术要求和工程地质评价等方面的差异;勘测工作经费仍然按落后的实物工作量计算,造成多勘探多争钱,地质分析多出力多赔本的事实上的不合理现象,长期以来得不到解决。勘测技术的科技含量低,新技术新方法投入少,不能满足现代工程技术发展的要求。
5.8 今后十年将进入工程事故的高发期
鉴于对以上若干问题的担忧,今后十年有可能是我国水利水电工程事故的又一个高发期,这一悲观性预测有些危言耸听,但愿不要成为被不幸言中的事实。
5.9 解决问题的对策
解决问题首先要分清责任。规程规范和部分技术管理方面的问题应该由总院负责;勘测周期不合理,前期工作投入不够等问题应该是地方部门或者计划部门负责;质量、人才、相关专业的协调等问题自然应该由勘测设计单位负责;其它问题大家都有责任,但主要还是取决于大环境。
责任分清楚了,落实到要有人来抓,所有问题虽然我们不敢说都能很好地得到全面解决,但至少可以前进一大步。最可怕的是大家都在畅谈必要性重要性,结果都是纸上谈兵,没有实际行动。笔者在这里也就是夸夸其谈而已,不可能提出可以操作的具体解决方案,这种方案也不该我们提,该谁提?当然应该是谁负责抓,谁就提方案追落实精指挥勤检查,最终归结到谁领导的关键问题上。到此为此,我们的对策就算出台了。
其实,我们这里列出来的众多实际问题,本质上和深层次的是体制和机制问题,需要通过改革才能从根本上解决。随着勘测设计市场化进程的加快,新技术与旧管理的冲突,老观念与新思想的交锋,既是矛盾又是改革的动力,这是不难理解的。
6 工程地质要抓住机遇迎接挑战
汪恕诚部长曾经讲话强调:“不能老修改设计,因为搞招投标尤其是国际合同,修改设计就意味着被索赔”。少修改或不修改设计,是对工程地质提出的更高要求。基本地质资料不准,修改设计就是必须的。高标准严要求就是挑战和机遇。
人类社会的进步与发展,实际上又是一部人与自然相互协调和相互影响的壮丽史诗。以前我们把人与自然的关系当成是与天斗与地斗的斗争关系,实践证明,人与大自然斗争的结果,虽然取得了一些局部性的小胜利,而大自然反过来对人类的惩罚却是灾难性的。人类的每一次产业革命,无不与工程建设有直接关系,与地质环境有直接或间接关系。建国以来,我国的基本建设此起彼伏,水利水电工程建设从无到有,新一轮的建设高潮正在兴起。在多专业组成的基建队伍这个庞大乐团中,地质师要起到指挥和首席演奏家的作用,甚至还要担负起独奏华彩乐章的作用。
尽管工程地质学科正在经历着前所未有的挑战,工程地质工作也存在着这样那样的问题和难题,然而这更是机遇。抓住机遇迎接挑战,顺应自然,保护环境,防止灾害,造福人类,是工程地质学家和地质师的艰巨任务和不可推卸的责任。主要参考

⑷  环境工程地质学的兴起与进展

传统的工程地质学的主要任务是对工程建设的地质条件进行评价,为保证工程建设的安全而作为设计施工的定性依据。但现代人类工程活动的规模和数量越来越大,导致对周围地质环境的影响越来越大,产生许多负效应,这给工程地质学的研究提出了新的重要任务,就是要对工程建设作用于环境地质条件所产生的影响作出评价和预测。这种作用不仅是单向的,通常还是双向的。就是要研究人类工程活动和地质环境的相互依存、相互制约、相互作用关系。在1980年第26届国际地质大会上,国际工程地质协会就发表了工程地质学家参与解决环境问题的宣言,从此以后,环境工程地质学开始蓬勃发展起来。所以环境工程地质学的兴起是比较晚的。对于环境工程地质学的地位虽然还有不同的看法,如有的认为这是工程地质学的新发展的学科分支,也有的认为是工程地质学发展的新阶段和新方向。但毋庸置疑,对环境工程地质学的重要性和研究内容的认识基本是一致的。

地质环境对人类工程活动的制约,王思敬归纳为5个方面:宏观环境、地质灾害、岩土地质、水文地质、次生地质。它们通过对工程地区的区域稳定性、深部稳定性、地面稳定性、山体稳定性和围岩稳定性而直接影响到工程的规划、选址、设计、施工和运行。而人类工程活动对地质环境系统的作用方式是通过工程荷载、岩土开挖、水流、水体调节和工程热力作用进行的。人类工程活动与地质环境系统在相互作用中的物质交换、能量交流,主要体现为加载、卸载、渗流和热流等四大作用。相互作用所产生的环境效应可以有正负两方面。重大的环境工程地质问题诸如矿山开采引起的地表沉降、地下塌陷、滑坡崩塌、占用农田土地资源、泥石流、尾矿坝的稳定性及其环境问题;兴建水利水电工程引起水库诱发地震的评价和预测;公路、城市建设的环境地质工程质量等。因此环境工程地质研究的核心应是人类工程活动与地质环境的协调。为此建立了地质环境评价指标体系。通过不确定性数学方法,选择或建立地质环境适宜性评价模型,对地质环境的敏感性进行评价预测,在此基础上进行工程活动与地质环境的协调分析,并采取相应的对策。

⑸  工程地质学的未来

人类在跨入21世纪后,将随着工程设施的兴建和对地质环境保护的重视,对工程地质学的期望也更多、更高,工程地质学科面临新的挑战和机遇。

一、国际工程地质学发展趋势

从世界范围看,工程地质研究继续由发达国家向发展中国家扩展。发展中国家的各类工程建设将以前所未有的规模和速度发展着,各种不同复杂程度的地质环境将向工程地质学家们提出许多研究课题,也要求工程地质勘察技术手段不断创新和改进。

可持续发展又是一个影响工程地质学发展的重要概念。工程地质学家要把人类赖以生存的环境的保护(包括地质灾害防治在内)作为义不容辞的己任,尤其是重大工程环境影响问题需要切切实实地加以研究和解决。由于岩石圈与水圈、大气圈、生物圈各层圈之间相互作用影响着,它们又具有全球观念,所以势必促使工程地质学家们从全球演化的角度来研究工程地质特征的多样性以及各层圈对工程地质条件的影响,进行全球性的工程地质研究和对比。

作为地学分支的工程地质学与工程科学、环境科学以及地球科学的其它分支学科关系密切,所以工程地质学与各相关学科必须更好地交叉和结合,以促进基本理论、分析方法和研究手段等各方面不断更新和前进,进而使工程地质学的内涵不断深化,外延不断扩展。此外,工程地质学必将融入现代数理化、计算机科学、空间科学及材料科学等更多的新鲜知识,以保证在未来的信息世界里工程地质学的适应性。

二、我国工程地质学未来的任务和发展趋势

在21世纪的上半叶,根据我国的发展战略,将大大提高综合国力,加速四个现代化建设,赶上中等发达国家的水平。为了保持较快的稳步发展速度,在能源、交通、现代城市化建设和矿产资源开发方面将要有更大、更快的发展。同时,为了实施可持续发展战略,要重视环境保护,加强自然灾害的防治。我国的工程地质学将会担负起新的更为艰巨的任务,面临更为严峻的挑战。

我国要在今后50年内赶上中等发达国家的水平,开发西部地区是关键一环。最近,已吹响了西部大开发的进军号。西部地区占国土面积的三分之二,自然资源丰富。我国西南以金沙江、雅砻江、澜沧江、大渡河等西南目标水能资源的开发将提上日程,在规划的近20座大水电站中,大多具有数百至上千万千瓦装机容量,其中有的工程已在兴建之中。该地区正处于印度次大陆板块与欧亚板块碰撞带东侧挤压区,剧烈的构造活动世所罕见。工程的兴建将会出现区域地壳稳定、山体稳定以及高陡边坡稳定等一系列前所未见的工程地质问题。辽阔的西北地区土地资源丰富,开发潜力大,但水资源匮乏,成为大开发的瓶颈,所以位于青藏高原的西线南水北调工程势必要上马,将要兴建一批深埋长大输水隧洞,它们要穿越大活动构造断裂带,高地应力和碎裂岩体导致的围岩稳定性又是前所未遇的一大工程地质难题。交通工程是西部地区大开发中居于首位的基本建设事业。已有若干条正在规划设计或兴建的连接东西部的铁路干线,将穿越东部丘陵山地向云贵高原过渡的地形梯度带以及秦岭山地。进藏的青藏和滇藏铁路则位于高原永冻层和活动构造带上,工程十分艰巨。它们地形陡峻,构造复杂,内外动力地质作用均十分活跃,工程地质学家也可大展身手。西部地区自然条件复杂,地质和生态环境脆弱,是我国地质灾害多发区,灾种多、强度大、复发频繁,往往遭致严重后果。地震、滑坡、崩塌、泥石流、土地荒漠化等制约了当地社会经济的发展,对地质灾害的风险评估、预测预报以及防治对策的措施,又给工程地质学家们提出了新的研究课题。可以这样说,西部大开发战略的实施将会带动我国工程地质学的理论水平和勘察技术方法更上一个新的台阶。

我国的核电站、高速铁(公)路、长距离输油(气)管道等工程建设,虽起步较晚,但进展迅猛,在21世纪上半叶将要大力发展。核电站主要兴建于东部沿海地区,已建成的有大亚湾和秦山两座。由于核电装置的特殊性,选址时区域稳定性评价是关键的工程地质问题。此外,高放射核废料地质处置工作又给工程地质学家提出了全新的研究课题。首先在东部地区兴建京沪、京广等高速铁路干线,纵贯南北,将跨越长江、黄河,有的还要越海,解决其地基、桥基及海底隧道等工程难题已经提上日程。横贯东西的塔里木—上海输气管线工程已经规划,其投资仅次于三峡工程。线路将通过众多的大地貌和大地构造单元,工程地质选线也将实施。

为了实施可持续发展战略,在21世纪要十分重视保护环境和防治自然灾害的发生。在此领域内工程地质学家将担负更多的以前不熟悉的任务。我国城市化进程很快,城市地质工作将更为加强。为了优化城市居民的生活环境,住宅工程、地下和轻轨铁道、高架道路等各项市政建设以及生活和工业废物的地质处置工程等有关的工程地质问题,都将需要工程地质学家有更新的思路和技术去解决。

我国工程地质学经历了半个世纪的发展,已经成为比较成熟的现代地球科学的分支。当前我国工程地质界在创新开拓中思路活跃,年青的工程地质学家正茁壮成长,能在新世纪担负起工程建设、环境保护和灾害防治的重任,发展工程地质学科。

⑹  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!

⑺  工程地质学的涵意和发展简史

工程地质学是20世纪20年代从地质学中脱胎而出的,经过70多年的发展,而今已成为一门理论基础坚实、研究内容丰富、与工程建设及人类环境密切相关、且具有各分支学科、应用性很强的地学学科。它的学科体系独立完整,在科学系列中占有重要的地位。

科学技术的发展是与人类的社会经济活动息息相关的,工程地质学也不例外。它的形成与发展依赖于工程建设的发展与需求。20世纪是人类社会发展最快的时期,各类工程建设突飞猛进,使地质学愈来愈多地介入其中,为工程的规划、设计、施工和运营提供地质依据,推动了工程地质学的形成和发展,且理论日臻完善。至20世纪下半叶更成为一门世界性的学科,于1968年成立了国际工程地质协会,会员国至今有70多个。

完整、系统的工程地质理论是由原苏联科学家首先奠定的。苏联十月革命胜利后,开展了大规模的社会主义国民经济建设,工程建设实践对地质学提出了前所未有的问题和要求,乃是使工程地质学成为一门独立的地质科学的原因。工程地质学是“研究建筑和使用工程建筑物的地质环境的科学,它所探讨的对象都是属于地质方面的。”“它研究由于人类工程活动而引起的地壳(主要是它的最上层)变动。实际任务就是预测工程建筑物在施工及使用时与地质环境的相互作用。”从工程地质学创立一开始就明确了它的学科性质和任务。

与此同时,在欧美资本主义国家中也出现了工程地质学,然而其研究方向则不同。工程地质往往是附属于土木工程中,主要从事一般地质构造和地质作用与工程建设关系的研究,是“土木工程师适用的地质学”,并未形成独立的科学体系。把建筑稳定性问题解释为土力学和岩石力学的问题。这一研究方向实际上一直延续至今,形成为“地质工程学”和“岩土工程学”。所以说,在欧美一些国家中工程地质学的学科体系至今并不独立完整。

我国的工程地质学,是在新中国建立后随着大规模国民经济建设的需要而发展起来的,一开始就按原苏联的模式建立工程地质学科和勘察体制。1952年建立地质部时,下设有水文地质工程地质局,起着领导与管理专业的作用。后又成立了水文地质工程地质研究所。同年高等学校院系调整时,在新成立的北京和长春两所地质学院以及南京大学地质系中,设立有水文地质与工程地质专业,开始正规培养工程地质专业人才。之后,在城建、水利、电力、铁道、冶金、机械、国防等部门也相继建立了各自系统的工程地质勘察研究机构,在有关院校中设立相应的专业,在中国科学院地质研究所专门设立了工程地质研究室。对一大批工程项目进行了工程地质勘察,为工程规划、设计和施工提供了充分的地质依据,保证工程建设的安全、经济和正常运营。工程地质学在我国国民经济建设中作出了重大贡献。三门峡水利枢纽、武汉长江大桥,新安江水电站等骨干工程的工程地质勘察成绩斐然。

进入20世纪60年代,大量实践积累了丰富的资料和实际经验,促进我国工程地质进入了独立发展的阶段。一些产业部门制定了各自的工程地质勘察规范,岩土测试技术提高。定量评价有所发展。工程地质教育质量提高,公开出版了自己的专业教材。此时期一批重大工程项目,例如,三峡工程、乌江渡、刘家峡、龙羊峡、小浪底等水利枢纽;成昆、兰新、焦柳等铁路干线;南京、九江长江大桥等的工程地质勘察,都取得了重要成果,有的已建成运行。

从20世纪70年代后期以来,我国进入了以经济建设为中心和改革开放的时代,也是工程地质学大发展的时期。在大量吸取国外先进理论和技术方法的同时,创立了自己新的理论,形成了具有中国特色的工程地质学理论体系。工程地质学研究领域不断拓展。在能源和矿产资源开发、城市化建设、交通线路和地质灾害预测防治等方面,开展了广泛而深入的研究。将系统论、信息论、耗散结构等现代科学方法论渗透到学科领域中。高等院校大量培养工程地质专业研究生,编著各具特色的工程地质系列教材。我国工程地质学进入了现代学科分支的行列,在众多分支领域内的研究成果丰硕。为了更好地促进我国工程地质学科的发展,加强国内外学术交流,于1979年成立了中国地质学会工程地质专业委员会,并召开了我国第一届工程地质大会。2000年将召开第六届全国大会。历届大会都就有关工程地质研究的热点问题进行学术交流,并编撰出版论文选集。

⑻ 求一篇有关工程地质的论文

工程地质学是世纪才建立和发展起来的一门地球科学。工程地质专业在工程建设中具有十分重要的位置。工程地质工作的质量,对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生,轻则修改设计延误工期,严重时造成工程失事给人民生命财产带来重大损失。近年来,工程地质勘察质量有下滑现象,工程地质分析不够深入,有的甚至出现工程地质评价的结论性错误。今后十年,将有可能成为水利水电工程建设的又一个事故高发期。工程地质对地球环境的保护要发挥重要作用。工程地质面临着新的机遇和挑战。关键词 。

关键词:工程地质 水利水电 勘察 环境 分析 人才 机遇

工程地质对于工程师来说并不陌生。然而,由于人类工程活动引起地质环境的改变,工程地质问题造成工程建设的被动与失败的若干实例证实,许多人对工程地质又是陌生的。
人类历史刚刚翻开新千年新世纪的第一页,一场以高新技术为前导的产业革命却早已开始了,工程地质学科必将在这场革命中获得新生。当然,我们更应该看到技术的每一次革命性进步,都伴随着矛盾与冲突,特别是体制和机制问题,是生产力与生产关系的相互作用,需要协调与适应,改革就成为必然。
当前,工程地质学科正在经历着前所未有的挑战,工程地质专业正面临着新的发展机遇。人类与自然的关系不是斗争而是相互作用和相互影响;人类工程活动不是改造自然而是如何顺应自然。人类赖以生存的地球环境问题,工程地质学家和地质师都要认真关注,并勇敢地承担起应尽的职责。
1 工程地质学科的起源与发展
工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地球科学。20世纪初,为了适应兴建各种工厂、水坝、铁路、运河等工程建设的需要,地质学家开始介入解决工程建设中与地质有关的工程问题,不断地进行着艰苦的工程实践和开拓性的理论探索,首次出版了“工程地质学”专著,工程地质学开始成为地球科学的一个独立分支学科,工程地质勘察则成为工程建设中不可缺少的一个重要组成部分。二次世界大战以后,全世界有了一个较为稳定的和平环境,工程建设的发展十分迅速,工程地质学在这个阶段迅速成长起来了。经过半个多世纪的工程实践和理论探索,工程地质学大为长进,内涵和外延都焕然一新,成为了现代科学技术行列中的重要分支学科。
中国的工程地质事业在解放前基本上是空白,建国后才有了长足的进步和发展。50年代初开始引进苏联工程地质学理论和方法,走过了我们自己的工程实践和理论创新的辉煌历程,形成了有自己特色的工程地质学体系。特别是在水利水电行业,举世瞩目的三峡、小浪底等特大型水利枢纽工程的开工建设,澜沧江、红水河、雅砻江、乌江、黄河等大江大河众多大型梯级水电站的兴建,以及若干正在开展前期工作的其它水利水电工程,充分积累了在各类岩性地区和各种复杂地质条件下进行地质工作的丰富经验,建立了一套比较完整的工程地质勘察规程规范。重大工程建设不断地将数理学科的新成就和高新技术及时吸收进来,极大地丰富了工程地质学科的内容,有力地促进了工程地质学科的发展,使我国工程地质学达到现代科技水准,逐渐成为国际工程地质界的重要成员之一。
今天,工程地质专业学科的内涵已经远远超出了传统工程地质定性描述和定性评价的范畴,发展成为集多种勘探手段去获取基础性地质资料,并对这些资料进行归类汇总、整理分析、定性评价、定量评价、地质预测、工程措施的建议等等既特殊又复杂的综合性专业。任何一个成熟的设计师,都会清楚地意识到工程地质专业在工程设计中的重要位置。无数重大工程成败的实例足以证明工程地质专业在工程建设中的权威性。
在学术界,有国际工程地质学会,国内的中国地质学会、中国水利学会和水力发电工程学会等全国性学术组织都专门设立有工程地质专业委员会,水利水电行业中全国性的学术组织还有“水利水电工程地质信息网”。此外,全国性的勘测技术协会主要还是工程地质专业。这些学术组织为我国各行各业的工程建设作出了重大贡献,发挥了巨大作用。
2 水利水电工程地质的特点
2.1 特殊性与复杂性
在水利水电、电力、工民建、交通、港航、航天、航空、地矿、市政建设等等凡是存在土建工程,要与地质体(地基)打交道的行业,都有工程地质专业,因此,我们称工程地质专业是工程建设的基础性专业,是不必争议的。由于水利水电工程建设自身的特殊性和复杂性,使得水利水电工程地质又是所有这些不同行业的工程地质专业中涉及面最广、问题最复杂、任务最艰巨、声望最高、最具权威性的业界龙头。
水利水电工程建设的特殊性首先表现在工程建筑物的特殊性。工业与民用建筑到处可以见到基本相同甚至完全相同的建筑物,可以部分或全部套用标准设计图纸。而水工建筑物则不然,世界上有成千上万座水库大坝,你就很难找到两座完全相同的大坝。决定大坝的规模、坝型、结构等工程要素的自然条件很复杂,而工程地质条件则是最主要的自然条件之一。水工建筑物的第二个特殊性是与水打交道,所承受的主要荷载是水荷载。水利水电工程不允许失事,一旦失事,损失将十分惨重。
水利水电工程建设的复杂性主要表现在工程规模大,专业多,涉及面广,投资大,工期长,建筑物的形式、结构、功能、荷载组合等等都十分复杂,特别是大型特大型水利水电工程更是如此。例如举世瞩目的三峡水利枢纽工程,涉及到中国的政治、经济、社会、资源、环境、文化等方方面面,你很难找到其它基建工程可以等同于这样的水利水电工程。因此,水利水电工程地质专业的特殊性与复杂性是由水利水电工程建设的特殊性和复杂性所决定的,同时,工程区自然地质环境的复杂性也决定了这个专业的技术难度。
2.2 实践性与经验性
水利水电工程地质的另一特点是强烈的实践性与经验性。在中国水利学会勘测专委会1999年度学术研讨会上,工程地质界知名前辈专家天津院的李仲春教授语重心长地警示工程界:工程地质这个专业太难了,工程地质决策不是通过计算和试验所能左右的,很大程度上取决于我们的工程经验,即是十分成功的工程,也很难证明它既安全可靠又经济合理。李仲春教授的肺腑之言充分表达了工程地质专业的实践性与经验性的深刻含义。
工程地质理论上的任何一项新进展,新方法,新技术,都必须通过大量试验研究、分析论证和工程实践的检验。例如,近二十年来随着数理基础学科和计算机技术的发展,坝基、洞室和边坡稳定性分析计算的理论和方法有了长足的进展,但是这些计算成果仍然只能是工程设计和决策的一种参考,因此在工程界有一种通用说法:不可不信也不可全信。许多工程实例足以说明采取慎重态度的必要性。有些工程从分析计算上看是安全的,实际上却出了问题;而另一些工程通过计算认为不安全,但却安全运行了数十年。因此我们搞工程建设,工程经验往往又是起决定作用的。
2.3 工程地质问题的长期性与隐伏性
水利水电工程地质的第三大特点:在地质体中留下的工程隐患具有长期性和隐伏性,甚至具有不可预见性。法国Malpasset拱坝失事和意大利Vajont水库大滑坡,均为水工史上震惊世界的惨痛教训,其地质隐患在整个勘测设计施工的全过程中没有丝毫警觉。葛州坝工程坝基软弱夹层问题导致工程停工,重新补充勘探并对设计进行重大修改。南盘江天生桥二级水电站厂房建在一个古滑坡上,开工后实在施工不下去了,搬出滑坡体后又位于另一个滑坡体的脚下。该电站的引水隧洞工程地质条件更是复杂得令建设者们防不胜防。由于地质体中留下的工程隐患造成的工程事故,轻则修改设计,重则工程报废,或造成生命财产的重大损失,这样的例子实在太多,举不胜数。
2.4 工程地质测不准原理
著名的量子力学测不准原理:“不能同时测准粒子在某一瞬间的速度和位置”。我们不妨借用这个原理来揭示工程地质的一些本质性问题。事实上,地质体中的某些性质的确是测不准的。例如某一组结构面的产状,你只能用一个区间值来表述,如果仅用一个确定值来表述则肯定不符合客观实际。又如工程地基岩体的物理力学参数,它只能是一个区间值或统计值,因为地质体中每一点的性质都可能是变化的。地质参数精确到某一个具体数值的时候,千万不要把它当成是绝对准确的,否则会误导精确评价的可信性。据此,我们可以将工程地质测不准原理表述为:“地质体的工程性质不可能用绝对准确的参数来确定,它们只能是通过地质测绘、勘探、试验、分析、统计和经验判断后提出一个建议区间值,供设计师根据建筑物的性质在这个区间值中选取设计采用值”。近二十年来,概率统计、模糊数学、灰色理论等数理学科广泛应用于工程地质分析领域,可以说是对工程地质测不准原理的有力支持。有些设计师不能理解地质师为什么只能提出区间值,而不提出确定的数值,当他们对测不准原理透彻理解之后,这种疑问将会自然消除。3 工程地质的技术进步
工程地质勘察技术近二十年来有了长足的进展。测量、物探、钻探、试验等在仪器、设备、新技术、新方法、新手段方面不断推陈出新,为工程地质提供了强有力的技术依托。由于有了各种新技术的支持,工程地质分析从定性到定量就成为可能。定量分析的新理论层出不穷,在学术界十分活跃。
计算机技术的发展对工程地质来说是一场真正的技术革命,从外业资料收集和内业资料整理的工作程序、工作方法、产品成果、质量标准等等均与传统的工程地质有较大的差异,应用前景振奋人心。“工程地质计算机应用技术协作网”业已正式成立,必将对工程地质技术进步起到积极的推动作用。工程地质计算机应用主要包括六大课题:①数值计算;②制图;③数据库;④文档管理;⑤专家系统;⑥网络系统。这六大课题既是多年来本专业计算机应用的实践,也是我们将继续探讨的主要课题,还需要在今后的实践中赋予新的内涵。
4 工程地质专业的任务与责任
工程地质专业的主要任务是:①选址,选择在地质条件上相对最优的工程建筑地区或场地;②评价,阐明工程建筑区或场地的工程地质条件,进行定性和定量的工程地质评价,准确界定工程地质问题;③预测工程建筑物兴建和运用过程中地质条件的可能变化,为研究改善和治理工程地质缺陷的措施提供依据;④调查工程建筑物所需的天然建筑材料等。归纳起来的表述:为工程建设提供基础性和专门性地质资料,为工程选址、建筑物设计以及不良地质条件的工程处理提供技术依据,同时对地质环境的变化作出预测。
为了完成以上任务,需要针对工程建筑物区进行工程地质勘察和工程地质分析,界定和研究主要工程地质问题。工程地质勘察需要勘察目的明确,工程概念清晰,勘察手段多样,勘探精度满足要求。工程地质分析要求方法正确,计算可靠,参数可信,建议措施符合工程实际。工程设计最关心的是建筑物地基的工程地质条件和物理力学性质,因此工程地质工作的最终体现是工程地质定性和定量评价。
工程地质专业只对提交给设计采用的地质资料负责,其物理力学参数也仅仅是建议值,不在建议值范围之内的设计采用值和不适应地质条件的设计方案,地质师不负责。但是,地质师有责任对不符合或不适应地质条件的设计方案提出质疑,对可能存在的工程隐患要与设计师充分交底,对不良工程地质缺陷有责任提出工程处理措施的建议。
一般说来,正规勘测设计院的勘测队伍,已经过几十年工程实践的检验,在正常情况下都可以完成以上任务并尽到地质专业的责任。本文以下章节列出的工程地质工作中存在的若干问题,是归纳了笔者从事工程地质工作十多年来的所见所闻,供地质师们分析问题时参考。
5 工程地质工作存在的问题与对策
5.1 工程地质勘察的质量问题
在工程地质勘察过程中,一般问题较多的是工程概念不清,勘探侧重点不明确,针对性不强,方法不当,手段落后;工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入,其适应条件的物理意义混淆不清;地质报告中基本地质条件不清楚,主要工程地质问题界定不准确或论证不充分,有问题遗漏甚至结论性错误;有些地质报告没有地质结论,也有些工程没有做多少地质工作就先下结论,极不严肃。此类问题往往造成阶段性工程审查不能一次性通过,可能延误开发时机;或者尽管通过了审查,但却给工程留下了隐患,这种情况的危险性更大。
5.2 相关专业的理解问题
一种情况是地质师对其它专业不理解,这需要加强跨专业的学习。另一类现象是设计施工等相关专业对工程地质的不理解。有的不懂地质却偏要提出一些不切实际的勘探要求,有的工程由设计人员来布置地质勘探工作;有的设计人员对地质专业知其然不知其所以然,自以为是包打天下,不结合地质条件设计不当;也有的是不尊重自然地质规律,野蛮施工,严重破坏地质体的自然结构,造成重大工程事故。所有这些非地质专业的问题,往往在出了问题之后又向地质专业推卸责任,令地质师们不知所云。工程地质界知名专家学者孙广忠教授指出:“实际上,在地质工程实践中脱离地质实际的实例随手可拾,可以说,地质工程施工中出现事故的绝大部分是设计和施工脱离地质实际的结果,或者是对工程地质条件没有搞清楚或认识不清的结果,如果离开了地质基础,则其理论必将脱离地质实际必将作出错误的结论”。
潘家峥院士等前辈专家早已强调过地质学水工,水工学地质。足以可见专业之间的交叉渗透问题,早已被专家们的真知灼见道出了关键,就看我们作何行动。
5.3 勘测周期不合理的问题
从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期,这是再简单不过的道理。但有些工程没有基础性的前期投入,一旦要报项目,立即就要求提交地质报告;还有些工程是今天提交了可研报告,明天就提交初设报告。此类情况多为地方性工程,一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的,地质条件不清楚,投资控制不住,施工后修改设计,或由于地质问题造成承包商巨额索赔等等。更可怕的是留下了工程隐患,可能造成重大工程事故。
5.4 规程规范的问题
规程规范的问题较多,甚至产生了一些混乱。水利系统与水电系统的勘测设计阶段不一致,规程规范也有区别。历经十多年的编写报批,1999年才颁布的国家标准《水利水电工程地质勘察规范》,在勘测程序和新技术的应用方面都已经明显地落后于时代的发展,一经颁布实施就难以把握。更为令人难以理解的是另一部国标《岩土工程勘察规范》并不完全适合于水利水电工程地质,而建设部的一些工程勘察监督机构则以此为依据对水利水电勘测设计单位实施质量检查,使勘测单位不得不准备满足两种规范的两套地质报告分别对付审查和检查。规程规范的修订和出台周期太长,完全不能满足工程建设的需要。水利与水电分家之后,对于工程地质这个专业来说其工作性质是一样的,但却存在不同的技术标准和勘测程序,这种情况还要继续下去,需要寻求解决或协调方案。
5.5 人才问题
文革十年造成的人才断层已经出现。有丰富工程实践经验的前辈地质师相继离岗,各勘测设计院明显缺地质总工人才,八十年代期间各院比较整齐的地质副院长和院级地质总工,近年来在一些勘测设计院已经相继断档,或后继无人,或后备人才尚不成熟。勘测行业不景气,社会地位和经济地位与工程地质专业不相适应,工作环境、工作条件的局限,人才资源开发机制的问题,择业行为中的浮躁动机等等,都不同程度地影响着优秀地质师的成长。
高质量高水平的工程地质分析成果,出自于高水平高素质的地质师。有人说二、三年就可以培养出地质专家,实属无知。要培养出一个具有工程地质分析能力,能够解决复杂问题的地质师,没有十年以上的功夫,大量的工程实践,自身的敬业精神,理论联系实际,相关学科专业的学习和渗透,是决不可能的。十年树木百年树人,在地质师的培养过程中可以充分体现出来。培养优秀地质师的难度可以说远远超过培养博士、研究员和教授的难度。
社会的发展和日趋激烈的竞争市场,对地质师素质的要求也将越来越高,最好是跨专业的复合型人才。竞争的实质是人才的竞争。勘测队伍要走向市场,必须重视高素质人才的培养,重视人才资源的开发。
5.6 技术管理问题
工程地质勘察质量的控制,技术管理是主要环节之一。近年来一些单位提交的勘测设计报告中的地质章节不是地质师写的,报告的编制人中没有地质专业负责人,或地质报告没有院级地质负责人审查把关,报告和图纸中的错误较多。这种情况给总院增加了审查难度,同时也有损勘测设计单位的质量和水平形象,还会延误工程报批的时机。当然也有上级单位工程审查把关不严,助长了这种技术责任心不强的现象。
5.7 其它问题
前期工作投入不够,有些地方部门长期拖欠勘测经费;体制问题,市场竞争不规范,非水利水电勘测单位从事水利水电勘测工作存在工作方法、技术要求和工程地质评价等方面的差异;勘测工作经费仍然按落后的实物工作量计算,造成多勘探多争钱,地质分析多出力多赔本的事实上的不合理现象,长期以来得不到解决。勘测技术的科技含量低,新技术新方法投入少,不能满足现代工程技术发展的要求。
5.8 今后十年将进入工程事故的高发期
鉴于对以上若干问题的担忧,今后十年有可能是我国水利水电工程事故的又一个高发期,这一悲观性预测有些危言耸听,但愿不要成为被不幸言中的事实。
5.9 解决问题的对策
解决问题首先要分清责任。规程规范和部分技术管理方面的问题应该由总院负责;勘测周期不合理,前期工作投入不够等问题应该是地方部门或者计划部门负责;质量、人才、相关专业的协调等问题自然应该由勘测设计单位负责;其它问题大家都有责任,但主要还是取决于大环境。
责任分清楚了,落实到要有人来抓,所有问题虽然我们不敢说都能很好地得到全面解决,但至少可以前进一大步。最可怕的是大家都在畅谈必要性重要性,结果都是纸上谈兵,没有实际行动。笔者在这里也就是夸夸其谈而已,不可能提出可以操作的具体解决方案,这种方案也不该我们提,该谁提?当然应该是谁负责抓,谁就提方案追落实精指挥勤检查,最终归结到谁领导的关键问题上。到此为此,我们的对策就算出台了。
其实,我们这里列出来的众多实际问题,本质上和深层次的是体制和机制问题,需要通过改革才能从根本上解决。随着勘测设计市场化进程的加快,新技术与旧管理的冲突,老观念与新思想的交锋,既是矛盾又是改革的动力,这是不难理解的。
6 工程地质要抓住机遇迎接挑战
汪恕诚部长曾经讲话强调:“不能老修改设计,因为搞招投标尤其是国际合同,修改设计就意味着被索赔”。少修改或不修改设计,是对工程地质提出的更高要求。基本地质资料不准,修改设计就是必须的。高标准严要求就是挑战和机遇。
人类社会的进步与发展,实际上又是一部人与自然相互协调和相互影响的壮丽史诗。以前我们把人与自然的关系当成是与天斗与地斗的斗争关系,实践证明,人与大自然斗争的结果,虽然取得了一些局部性的小胜利,而大自然反过来对人类的惩罚却是灾难性的。人类的每一次产业革命,无不与工程建设有直接关系,与地质环境有直接或间接关系。建国以来,我国的基本建设此起彼伏,水利水电工程建设从无到有,新一轮的建设高潮正在兴起。在多专业组成的基建队伍这个庞大乐团中,地质师要起到指挥和首席演奏家的作用,甚至还要担负起独奏华彩乐章的作用。
尽管工程地质学科正在经历着前所未有的挑战,工程地质工作也存在着这样那样的问题和难题,然而这更是机遇。抓住机遇迎接挑战,顺应自然,保护环境,防止灾害,造福人类,是工程地质学家和地质师的艰巨任务和不可推卸的责任。主要参考文献:
1 王思敬,工程地质学的任务与未来,《工程地质学报》1999年第3期
2 崔政权,《系统工程地质学导论》水利电力出版社,1992.5
3 孙广忠,论地质工程的基础理论,《工程地质学报》1996.第4期
4 黄鼎成等,《走向21世纪的中国地球科学》河南科技出版社,1995年10月
5 张明定等,《水文地质与工程地质的系统思维》西北工业大学出版社,1993年12月
6 陈祖安,工程地质学,《中国电力网络全书水力发电卷》中国电力出版社,1995年5月
7 韦港,水利水电工程地质实例剖析,《工程地质-面向21世纪》中国地质大学出版社,1997年11月
8 陈祖安等,水利水电工程地质计算机应用概述及设想规划,《水利水电工程地质》1995年第1期
9 韦港、冀建疆,关于堤防工程地质勘察规程中若干问题的探讨,《水利水电技术》1999年第10期
10 瑞德尼克[苏],《量子力学史》科学出版社,1979年9月转贴于 中国论文下载中心 http://www.studa.net[首页]

⑼ 工程地质学的发展及地质工程学的形成

地质工程学是工程地质学发展形成的新的分支学科,实际上是工程地质学和土木工程学的边缘杂交学科。因此在研究地质工程学之前,有必要回顾一下工程地质学的发展。

工程地质学研究已经经历了三个阶段:

第一阶段:20世纪60年代以前,以工程地质条件研究和质量评价为主要工作。一方面是对作为工程建筑载体、工程建筑材料、工程建筑结构的地质体质量评价;另一个方面是对作为工程建筑环境的地质环境质量评价,这阶段的评价主要是定性的。在20世纪60年代末,世界各国大体同时都开始了工程建筑中能否出现地质灾害,或者说能否出现工程地质灾害的成灾条件研究,开始了成灾预报研究工作。

第二阶段:开始于20 世纪60 年代末,以开展地质体稳定性分析为特征的工程地质灾害预测预报研究阶段。如谷德振教授在20 世纪60 年代末开始提出地基稳定性、边坡稳定性、地下洞室稳定性评价研究课题;20 世纪70 年代他进一步提出地基稳定性、边坡稳定性、地下洞室稳定性、山体稳定性、地壳稳定性评价研究五大课题,开始了工程地质研究的第二阶段。当时研究内容主要是稳定性评价。实际上开始了工程地质预报研究工作。

第三阶段:20世纪80年代以来出现了许多新技术(实际上60、70年代也零星地在做),“中国岩土锚固工程协会”和中国岩石力学与工程学会下成立了“岩石注浆与锚固工程分会”,大力开展不良地质条件改造。工程地质发展第三阶段是以工程地质灾害预测预报及地质灾害防治、施工地质超前预报和地质体改造等主要课题为特征的地质工程研究阶段,明确地提出了地质监控施工法。地质监控施工法的核心就是超前地质预报和超前地质体改造,而超前地质预报和超前地质体改造正是工程地质工作进入第三阶段的重要标志。这样,今天的工程地质工作已经不仅仅作工程地质条件评价、各类地质工程稳定性评价或工程地质预报,而且还应该研究不良地质条件的改造及地质工程施工问题。今天已经有一些办法能够对不良的地质体进行改造,使之适应工程建筑的要求。过去解决地质体不稳定的办法主要是支护,不让它失稳,这种做法现在看来是不够的。今天可以进行地质体改造,使之满足工程建筑要求。地质体赋存环境也可以改造,改造后的地质体照样可以建筑工程,这样工程地质就发展到以工程地质超前预报和地质体改造为核心的地质工程阶段。

事物的发展总是经过渐变到突变。人类的认识也是经过渐变到突变产生飞跃。人们对地质工程的认识也是经历了这样一个过程。在工程地质学发展的第二阶段,工程地质工作者和岩土力学工作者在认识上已经孕育着地质工程的意识,提出地基稳定性、边坡稳定性和地下洞室稳定性课题就意味着孕育着地质工程的意识。具有工程地质和岩土力学双学科知识的工作者是这个认识的先觉者。有文字记载的则有1974年Hock E.和Bray J.W.发表了《ROCK SLOPE ENGINEERING》专著,明确地提出了“岩石边坡工程”概念。首次把岩体边坡作为工程来研究,他的主要工作也是在地质基础上对边坡进行岩体力学研究。Hock E.的岩体边坡工程概念对工程地质学的发展和地质工程的形成具有很大的推动作用。1976年R.E.Goodman,发表了《METHOD OF GEOLOGICAL ENGINEERING IN DISCONTINUOUS ROCK》专著,首先使用了“地质工程(Geological Engineering)”术语,他提的地质工程方法实际上是岩体力学与工程地质相结合进行工程地质工作的方法。1983年著者在主持“大同煤矿坚硬顶板有控压裂放顶理论和技术研究”课题中首次提出了岩体结构改造概念。1984年在第二届全国工程地质大会上提出了岩体改造原理,同时提出了“工程地质、岩体力学和地质工程三位一体”开展工作的学术思想,在中国率先提出了“地质工程”命题。1986~1989年主持了“大秦线军都山隧道快速施工地质超前预报”课题,并在这项工作中提出了以地质为基础开展地质预报,其中包括超前预防,实际上深化了地质体改造理论,深化了地质工程概念,明确地提出了地质工程定义是“以地质体为工程结构,以地质体为建筑材料,以地质环境为建筑环境建筑起来的一种特殊工程”。1990年10月著者应葛洲坝水电工程学院的邀请,在宜昌开办了“工程地质与地质工程”讲座,对著者关于地质工程的认识进行了系统的总结,1993年出版了《工程地质与地质工程》专著,这本书是著者对地质工程认识的一次升华,该书对地质工程定义、地质工程特性、工作内容、工作方法进行了系统的论述。1996年出版了《地质工程理论与实践》一书,系统地论述了地质工程概念、定义、理论和方法,明确地提出了地质工程的基本原理是“地质控制论”,阐述了地质工程理论体系。

从20世纪90年代初开始,中国出现了地质工程公司,地质工程勘察设计院等机构,实际上已经出现了地质工程行业。1997年6月国务院学位委员会和国家教育委员会在联合颁布的“授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录”里正式提出了地质工程学,现在地质工程已经不仅是一个行业,而且已经形成为一个学科了。一个学科的形成必须具备三个条件,这就是有特定的研究对象,有独特的理论,有专门的技术手段。对地质工程学来说,这三者已经具备了。地质工程的研究对象是以地质体为工程结构,以地质体做建筑材料,以地质环境作为建筑环境的特殊工程建筑;地质工程的基本原理是地质控制论;地质工程建筑的专门技术:地质超前预报技术和地质体改造技术已经形成了。今天来说,地质工程学已经形成为一门独立学科是客观存在的。

⑽ 地质工程学是工程地质学和土木工程学交叉的一个新生长点

当前,重大工程建筑中出现的灾害性事故与地质有关的比例越来越大。出现这一情况的原因有两个:一方面是与工程地质勘察工作深度不够和质量不高有关;另一方面是与设计、施工对工程地质勘察资料认识不足和设计方案、施工措施对地质条件针对性不强有关。这些问题是怎么造成的呢?我们认为是地质勘察与设计、施工相互脱节造成的。这里强调的是相互脱节,不是单方面造成的。一方面,地质勘察工作不够深入,对一些不良的地质条件没有查清或由于对所从事的工作性质认识不深,对所需要的地质资料的要求深度认识不够,以至地质勘察取得的有用资料不够齐全,从而使设计上不好用造成的;另一方面,在设计上对所从事的工程性质认识不清和对所从事的这类工程对地质条件的依赖性不认识,而对地质的重要性认识不足或对地质勘察资料消化不够造成的。这个问题怎么解决呢?我们认为应该把“地质工程”这个命题提出来,从两个方面来解决,一方面工程地质工作者应该尽量提高对地质工程认识水平,拓宽工程地质工作领域,既要努力做好地质勘察工作,又要开展地质工程设计和施工工作,使所取得的工程地质工作结果能够满足地质工程建筑的需求;另一方面设计和施工要提高地质工程建筑对地质的依赖性的认识,这就要求既应认识地质体是工程结构的一部分或全部,地质材料就是地质工程建筑材料,地质环境就是地质工程的建筑环境,又要紧密地与工程地质部门合作,尽量防止设计、施工与地质脱节。因此,在进行地质工程设计、施工时,要充分考虑并利用地质体作建筑结构、建筑材料、地质环境是建筑环境等实际情况,充分利用地质体自稳能力进行地质工程建筑。在地质体自稳能力不足时,要想办法对地质体改造加固或对其赋存环境条件进行改造,使之满足地质工程建筑的需要。这样就提出另一个重要课题,即地质体改造问题。据此,我们认为设计和施工需要转变一下观念,即从土木工程观念转到地质工程上来,要认识地质控制作用,建立用地质监控施工法指导施工的观念。此外,地质工作者也要认识到地质勘察和地质试验都是为地质工程建筑服务的,要积极参与地质工程设计和施工工作,积极开展地质工程工作,运用自己取得的地质勘察、试验结果进行地质工程设计和施工。这样,地质、设计、施工就会逐渐地走到一起来了。将来的发展方向是工程地质工作者要将地质工程勘察、设计、施工三部分工作作为一体承担起来,这是工程地质科学的一个新的发展方向,也是工程地质与土木工程相互交叉、相互渗透的一个重要生长点——地质工程。

从工程地质学科发展来说,地质工程学是工程地质学的新的生长点,是工程地质学的新发展;从工程实践来说,工程地质工作是认识世界,地质工程工作是在认识世界基础上改造及保护世界。从这层意义上来说,工程地质工作是地质工程工作的一个重要组成部分。地质工程工作必须在查清建筑区工程地质条件基础上进行设计和施工,才能确保地质工程建筑的成功,这是工程地质和地质工程工作的辩证关系,不论工程地质工作者或地质工程工作者都必须清楚认识和牢记这一点,应该把工程地质工作是认识世界,地质工程工作是在认识世界,地质工程是工程地质学和土木基础上改造及保护世界这句话作为座右铭。从历史发展来说,工程学相互交叉的新的生长点;从学科构成来说,地质工程学则包含了工程地质学,即地质工程学为一级学科,工程地质为地质工程学下面的二级学科,这是新的发展。

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