環境巖土工程研究綜述

■張榮波

（中化地質礦山總局河南地質勘查院河南鄭州450011）

環境巖土工程研究綜述

■張榮波

（中化地質礦山總局河南地質勘查院河南鄭州450011）

本文對環境巖土工程進行了定義，并研究了環境巖土工程的研究內容，以及其研究方向和研究方法。

環境巖土工程問題研究

1　環境巖土工程的概述

作為一門出現不久的學科，當前在世界范圍內對環境巖土工程還沒有一個公認準確的定義。筆者對其他學者的觀點進行了總結，認為環境巖土工程是以巖土工程的方法原理用于巖土環境問題解決的一門學科。環境巖土工程是巖土工程與環境保護的一門交叉學科，其主要的研究方向是工程巖土體和環境之間產生的作用，以及相互影響。

2　環境巖土工程研究的主要內容

環境巖土工程研究的主要內容具有實踐性、綜合性和廣泛性的特點，其研究的內容還在不斷的擴展。環境巖土工程的內容主要分為環境工程、環境衛生工程和人類工程活動等三類。

3　環境巖土工程研究的主要方法

環境巖土工程的研究方法講究多樣性和互補性。環境巖土工程總體上屬于巖土工程，但在研究方法上又有一定的區別。首先，環境巖土工程要對工程和環境條件進行綜合考慮，這就需要對環境條件進行分析，并分析工程問題的邊界條件。其次，環境巖土工程除了要使用力學方法之外，還要對社會科學、地質科學、環境科學等學科進行綜合。最后，環境巖土工程要將地質學與力學的方法進行結合。

4　環境巖土工程的研究方向

4.1理論和方法的探索和完善

鑒于環境巖土工程還是一門新興學科，在研究的過程中首先要完成對理論和方法的探究和完善。特別是對巖土體在環境變化影響的性質的評價方法、對特殊巖土體的評價、對復雜巖土體的評價方法等等，科學的研究方法可以提高信息的準確性。

4.2對垃圾填埋場進行設計

我國的城市垃圾的主要處理方式是衛生填埋。由于城市垃圾的數量眾多，且還在不斷遞增，對衛生填埋場的設計非常重要。當前我國眾多中小城市的衛生填埋場還存在很多問題，甚至造成二次污染，因此，環境巖土工程要對垃圾填埋場進行科學的設計，形成相關的標準。

4.3研究大規模工程建設區域內的環境評估

在建設規模達到一定程度時就必須評估區域環境內的環境巖土工程問題。例如研究礦業工程造成的水土污染問題、廢棄物堆放問題，水利工程造成的巖爆問題、誘發地震問題、土壤鹽堿化問題，交通工程造成的塌方、次生泥石流和失穩等問題。環境巖土要對大規模工程進行環境影響評估，作為是否實施該工程的一個重要參考標準和先決條件。

4.4對城市施工影響進行評估

我國的城市規模不斷擴張，環境巖土工程要研究新的施工設備和工藝，以減少城市施工對環境的影響，以減少城市施工造成的噪音、振動、廢棄物等現象。

4.5在環境治理方面應用環境巖土工程

環境巖土工程要在環境治理中發揮應有的作用，例如工業化污染（如化工廠）場地的治理、荒漠化的治理、鹽漬土的改良、地面沉降的控制、礦業采空區的再利用等等。對于我國當前的發展需要而言，環境巖土工程要在這些方面進行研究，在巖土工程和環境保護領域發揮其應有的作用。

5　環境巖土工程的課題研究

5.1對地下水滲流以及污染源遷移進行研究

在地下水滲流問題的研究中，其研究要點在于是否對多孔介質材料的滲流固結問題進行考慮。如果對固結因素進行考慮，則要在研究中引進流-固耦合作用以及多孔介質材料的本構行為，則會使研究變得更為復雜。然而在實際研究中，要研究地下水過度抽取而引起的地面變形問題，就必須研究滲流固結。環境巖土工程要對非飽和的滲流固結問題進行研究。在污染源遷移問題的研究中，要對流體攜帶的污染物的擴散和分布規律進行研究。對于非化學活性物質的污染物，不用對其化學成分的轉化進行研究的情況下，要使用流體力學中關于對流擴散的方法來對污染源的遷移進行研究。以垃圾處理廠為例，在降雨的催化下垃圾的堆放會造成污染源滲入地下，造成污染源的遷移擴散。當前在處理污染源遷移問題的過程中還有很多研究工作要做。

5.2對地面沉降變形的評估以及整治進行研究

地面沉降變形的原因有很多，其中過度開采地下水是一個主要原因。環境巖土工程要對地面沉降變形進行評估和整治研究，研究其成因機制，并進行模擬計算。更重要的是，地面沉降變形不僅會危害地面建筑物，更會對地下結構物和地下生命線工程造成很大的破壞。這是由于土體-結構相互作用會對地下結構物和地下生命線工程的結構內部產生高強度的附加應力，造成內部結構的破壞。因此環境巖土工程要著眼于對地面沉降變形對地下管網設施和地下結構物的危害研究。該研究的關鍵就在于從土體-結構相互作用出發，研究結構的強度，以提高對未來水文地質條件下地面沉降變形情況的預測能力，以及對地面沉降變形對地下工程設施的影響進行評估，以此作為工程防控措施的參考。

5.3對地下結構工程施工安全性進行研究

地下結構工程也是環境巖土工程的一個重要的研究課題。實施地下結構工程必須具備一定的初始應力，并在特定的地質構造環境中進行。因此，地下結構工程與地面工程在施工力學上很大的不同，其材料力學模量具有不確定性、加荷形式具有模糊性，在圍巖體和土體的本構行為方面，以及巖土體與結構相互作用方面都比地面工程要復雜。這也是地下結構工程預見性差、風險性大的主要原因。

5.4對邊坡穩定性和工程的防治措施進行研究

環境巖土工程通過對工程實例進行實地調查和理論分析，可以總結出整治邊坡土體滑坡的經驗與方法，以此作為分析和整治邊坡巖土體的滑坡情況的依據和參考。環境巖土工程還要在工程技術手段方面進行研究，創造出更為科學和實用的技術，以及提供與之相適應的設計計算理論。當前使用比較廣泛、效果比較好的現場攪拌樁技術、錨固技術等都與環境巖土工程的研究有關。

5.5對深基礎抗震和樁基-土體共同作用進行研究

樁基在工程建設中的使用非常頻繁，這主要是由于樁基的承載力強、抗震性能強，并且可以對不均勻沉降進行有效的控制。然而對群樁-上部結構-承臺產生的共同作用力進行力學分析卻并不容易，這是由于土體力學行為具有多相性、流變性以及非線性的特點。因此要對群樁的極限承載力、基礎沉降量以及抗震性進行分析，就必須突破土體-承臺-群樁的共同作用力，從而對工程造價進行控制。該方面的課題研究并不容易，如果嚴格按照樁基規范來進行設計，在實際操作中往往會遇到問題，而且地區之間巖土工程存在較大的差異性，這都給環境巖土工程的研究帶來了一定的困難。

［1］白彥光，武勝忠，彭彥彬.環境巖土工程的內容和特點 ［J］.太原理工大學學報，2013 （1）：88.

［2］蔣建平，章楊松，羅國煜.環境巖土工程有關問題探討 ［J］.世界地質，2012（2）：223.

P62［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-482-1