環(huán)境巖土工程發(fā)展綜述

潘娜

摘要：環(huán)境巖土工程是巖土工程的一個分支，是一門新興的交叉學(xué)科，因此其研究體系有待于完善發(fā)展。本文在總結(jié)近年來環(huán)境巖土工程研究成果的基礎(chǔ)上，對巖土工程的定義、研究范疇、研究內(nèi)容方法進行了分析總結(jié)，最后展望21 世紀(jì)里環(huán)境巖土工程將在環(huán)境保護、資源可持續(xù)利用及工程建設(shè)發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：環(huán)境巖土工程巖土工程可持續(xù)發(fā)展

引言

隨著社會的發(fā)展和科技的進步，自然資源正被大量的開發(fā)利用，這樣不僅造成了資源的浪費和濫用，同時也引起了全球性的環(huán)境污染問題。環(huán)境問題已成為全球性問題，因此環(huán)境科學(xué)成為當(dāng)前世界各國最為關(guān)注的一門新興學(xué)科。一般的環(huán)境問題僅是環(huán)境污染和生態(tài)破壞。隨著當(dāng)代人類工程經(jīng)濟活動規(guī)模的不斷擴大，人類對地質(zhì)環(huán)境的破壞和影響已遠遠超出了污染的范疇。因此，從工程地質(zhì)和巖土工程角度研究環(huán)境問題，改善人與地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系，將使環(huán)境科學(xué)進入一個深層次研究的新階段，這也是當(dāng)今地學(xué)發(fā)展的一個新的生長領(lǐng)域。環(huán)境巖土工程是一門新興的交叉學(xué)科，它研究的主要內(nèi)容是巖土工程活動中所涉及的環(huán)境問題以及環(huán)境變化所帶來的工程問題。從目前我國有關(guān)環(huán)境巖土工程的研究來看，還存在以下一些問題：環(huán)境巖土工程的定義、研究內(nèi)容和目標(biāo)等還未統(tǒng)一認識；環(huán)境巖土工程的學(xué)科地位尚未確定；環(huán)境巖土工程的研究思想和方法體系還未形成；我國開展環(huán)境巖土工程學(xué)的戰(zhàn)略思路和發(fā)展框架還未制定。這些問題都是我們面臨亟待解決的問題。

1.環(huán)境巖土工程定義

作為一個新興的研究領(lǐng)域，環(huán)境巖土工程近年發(fā)展迅速，其定義也在不斷的豐富。對環(huán)境巖土工程的定義和學(xué)科地位，目前還未統(tǒng)一，其研究內(nèi)容和范圍也存在著較多差別。在國際上對環(huán)境巖土工程一詞的定義可分為兩種觀點：一種觀點是以環(huán)境巖土工程學(xué)的創(chuàng)始人、原美國里海大學(xué)教授、現(xiàn)為美國北卡羅萊納大學(xué)名譽教授的方曉陽先生為代表的一批學(xué)者，認為“環(huán)境巖土工程是一門交叉學(xué)科，研究巖石、土的物理化學(xué)性質(zhì)及其與大氣圈、生物圈、水圈、巖石圈和微生物圈的相互作用”。另一種觀點的代表性人物是美國工程院院士、著名巖土工程學(xué)家，現(xiàn)為美國西弗吉尼亞理工學(xué)院教授J.K.Mitchell 先生，他認為“環(huán)境巖土

工程是巖土工程學(xué)科中的一個分支學(xué)科”。方曉陽先生主張要考慮化學(xué)的、生物的、物理—化學(xué)等非力學(xué)因素對巖土工程的影響，改變巖土工程領(lǐng)域中僅用力學(xué)觀點解決問題的傳統(tǒng)方法。因此他認為環(huán)境巖土工程是巖土工程、環(huán)境科學(xué)與工程和土壤科學(xué)的交叉學(xué)科。而Mitchell 先生認為：傳統(tǒng)的巖土工程理論和方法為主導(dǎo)，是整個工程的核心。雖然他們對環(huán)境巖土工程的定義不同，但本質(zhì)上是一致的，即環(huán)境巖土工程是一門多學(xué)科交叉的學(xué)問，與傳統(tǒng)的巖土工程相比，無論在研究思想和方法上都有很大的不同，豐富和發(fā)展了傳統(tǒng)的巖土工程。

在國內(nèi)，也有很多學(xué)者對環(huán)境巖土工程進行定義。如：胡中雄等對環(huán)境巖土工程下的定義是：一門應(yīng)用巖土工程的概念進行環(huán)境保護的跨學(xué)科的邊緣學(xué)科，并將環(huán)境巖土工程的研究內(nèi)容大致分成三大類：第一類稱為環(huán)境工程；第二類稱為環(huán)境衛(wèi)生工程；第三類是指人類工程活動引起的一些環(huán)境問題。袁建新定義的環(huán)境巖土工程學(xué)是：一門新興的綜合性交叉學(xué)科，它涉及巖土力學(xué)與巖土工程、衛(wèi)生工程、環(huán)境工程、土壤學(xué)、地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)、水文地球物理、地球化學(xué)、工程地質(zhì)、采礦工程以及農(nóng)業(yè)工程學(xué)等。龔曉南認為環(huán)境巖土工程是巖土工程與環(huán)境科學(xué)密切結(jié)合的一門科學(xué)，它主要應(yīng)用巖土工程的觀點、技術(shù)和方法為治理和保護環(huán)境服務(wù)。羅國煜等指出，環(huán)境巖土工程屬于環(huán)境地質(zhì)學(xué)范疇，并將環(huán)境巖土工程分為區(qū)域環(huán)境巖土工程和城市環(huán)境巖土工程。何朋朋等認為環(huán)境巖土工程的確是巖土工程和環(huán)境工程的一門交叉前沿學(xué)科。從學(xué)科范疇的角度出發(fā)，應(yīng)將其歸為巖土工程的子學(xué)科，因為這是一門用環(huán)境工程理論去指導(dǎo)巖土工程實踐的學(xué)科，它的目的還是為了巖土工程。從以上國際國內(nèi)學(xué)者對環(huán)境巖土工程的認識來看，雖然在環(huán)境巖土工程的歸屬問題上不盡相同，但在許多方面是一致的。從另一方面我們也看到環(huán)境巖土工程還有很長的路要走。

2.環(huán)境巖土工程研究內(nèi)容和方法環(huán)

境巖土工程的研究內(nèi)容具有系統(tǒng)性、復(fù)雜行、廣泛性和綜合性的特點。具體來說環(huán)境巖土問題涉及的內(nèi)容包括兩大方面：一方面是由于自然環(huán)境造成的大環(huán)境巖土問題，如江河湖海的變遷、泥石流、區(qū)域滑坡、海岸災(zāi)害（風(fēng)暴、侵蝕）、地質(zhì)地震、火山洪水等；另一方面是主要由人為的因素造成的小環(huán)境巖土問題，如廢棄污染問題，森林植被破壞造成的水土流失，地面沉降變形，深基坑開挖失穩(wěn)，打樁振動等。環(huán)境巖土工程具體研究內(nèi)容很廣泛，凡自然環(huán)境，以及自然環(huán)境經(jīng)過人類作用形成的客觀環(huán)境與巖土工程相互作用的問題，都是環(huán)境巖土工程的工作內(nèi)容。例如有滑坡、管涌、地震等災(zāi)害對巖土工程活動的影響分析；巖土工程活動所造成的諸如地面沉降等環(huán)境巖土工程問題的評價和治理；垃圾填埋處理、名勝古跡保護、核廢料處置等新的內(nèi)容。對環(huán)境巖土工程的問題歸納如下有：巖土體力學(xué)穩(wěn)定、變形以及滲流問題；地震及環(huán)境振動問題；巖土體化學(xué)問題；與能量場變化有關(guān)的問題；巖土體物質(zhì)的機械遷移問題；放射性問題；特殊巖土體問題；生態(tài)問題。環(huán)境巖土工程研究內(nèi)容環(huán)境巖土工程是一個系統(tǒng)工程，它涉及許多學(xué)科領(lǐng)域，所以在研究中應(yīng)從學(xué)科間的交叉處著眼，以辯證的觀點分析和解決問題。其次，應(yīng)用巖土工程的觀點去改善環(huán)境，使其更符合人類的生存需求。目前，隨著信息時代電子手段的廣泛應(yīng)用，許多在其他領(lǐng)域的高新技術(shù)手段都逐步用于環(huán)境巖土工程研究。如“3S”技術(shù)在環(huán)境巖土工程中的應(yīng)用。“3S”技術(shù)是遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)的統(tǒng)稱。作為新興的地球空間信息科學(xué)的核心，在環(huán)境巖土工程中有著廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)在環(huán)境巖土工程中的應(yīng)用，其算法包括有歸納學(xué)習(xí)法、決策樹、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)計分析、糊模數(shù)學(xué)、關(guān)聯(lián)分析、粗糙集、規(guī)則發(fā)現(xiàn)、公式發(fā)現(xiàn)和關(guān)聯(lián)分析等，數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果輸出有圖形、報告、邏輯公式等可視化形式，或以先驗知識的方式輸出，為今后的數(shù)據(jù)挖掘提供準(zhǔn)備。

3.總結(jié)

環(huán)境巖土工程作為一門獨立的新型交叉學(xué)科，是多學(xué)科融合的典范學(xué)科。目前它還沒有一個確切的、公認的定義，研究范疇還很模糊。但它是一門實用性很強、應(yīng)用十分廣泛的綜合性交叉學(xué)科。它涉及巖土力學(xué)與巖土工程、衛(wèi)生工程、環(huán)境工程、土壤學(xué)、地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)、水文地球物理、地球化學(xué)、工程地質(zhì)、采礦工程以及農(nóng)業(yè)工程等。目前，我國環(huán)境巖土工程的發(fā)展十分迅速，主要面臨以下幾個問題：小環(huán)境問題具有相對的易于防治性，但在工程實踐中沒有得到足夠的重視；大環(huán)境問題與資源的可持續(xù)利用息息相關(guān)，我們不僅要重視被污染的環(huán)境的理論研究，更應(yīng)重視應(yīng)用技術(shù)和方法的創(chuàng)新，吸取一些成功經(jīng)驗、新理論和新法，結(jié)合實際工程恰當(dāng)利用，推動我國環(huán)境巖土工程的發(fā)展，保護我們賴以生存的環(huán)境。相信隨著環(huán)境巖土工程實踐的發(fā)展，環(huán)境巖土工程理論也將取得更大的發(fā)展，并對土力學(xué)及巖土工程的發(fā)展會起到極大的推動作用。

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