環境巖土工程發展綜述

潘娜

摘要：環境巖土工程是巖土工程的一個分支，是一門新興的交叉學科，因此其研究體系有待于完善發展。本文在總結近年來環境巖土工程研究成果的基礎上，對巖土工程的定義、研究范疇、研究內容方法進行了分析總結，最后展望21 世紀里環境巖土工程將在環境保護、資源可持續利用及工程建設發展中發揮重要作用。

關鍵詞：環境巖土工程巖土工程可持續發展

引言

隨著社會的發展和科技的進步，自然資源正被大量的開發利用，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境污染問題。環境問題已成為全球性問題，因此環境科學成為當前世界各國最為關注的一門新興學科。一般的環境問題僅是環境污染和生態破壞。隨著當代人類工程經濟活動規模的不斷擴大，人類對地質環境的破壞和影響已遠遠超出了污染的范疇。因此，從工程地質和巖土工程角度研究環境問題，改善人與地質環境的關系，將使環境科學進入一個深層次研究的新階段，這也是當今地學發展的一個新的生長領域。環境巖土工程是一門新興的交叉學科，它研究的主要內容是巖土工程活動中所涉及的環境問題以及環境變化所帶來的工程問題。從目前我國有關環境巖土工程的研究來看，還存在以下一些問題：環境巖土工程的定義、研究內容和目標等還未統一認識；環境巖土工程的學科地位尚未確定；環境巖土工程的研究思想和方法體系還未形成；我國開展環境巖土工程學的戰略思路和發展框架還未制定。這些問題都是我們面臨亟待解決的問題。

1.環境巖土工程定義

作為一個新興的研究領域，環境巖土工程近年發展迅速，其定義也在不斷的豐富。對環境巖土工程的定義和學科地位，目前還未統一，其研究內容和范圍也存在著較多差別。在國際上對環境巖土工程一詞的定義可分為兩種觀點：一種觀點是以環境巖土工程學的創始人、原美國里海大學教授、現為美國北卡羅萊納大學名譽教授的方曉陽先生為代表的一批學者，認為“環境巖土工程是一門交叉學科，研究巖石、土的物理化學性質及其與大氣圈、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、著名巖土工程學家，現為美國西弗吉尼亞理工學院教授J.K.Mitchell 先生，他認為“環境巖土

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

在國內，也有很多學者對環境巖土工程進行定義。如：胡中雄等對環境巖土工程下的定義是：一門應用巖土工程的概念進行環境保護的跨學科的邊緣學科，并將環境巖土工程的研究內容大致分成三大類：第一類稱為環境工程；第二類稱為環境衛生工程；第三類是指人類工程活動引起的一些環境問題。袁建新定義的環境巖土工程學是：一門新興的綜合性交叉學科，它涉及巖土力學與巖土工程、衛生工程、環境工程、土壤學、地質學、水文地質、水文地球物理、地球化學、工程地質、采礦工程以及農業工程學等。龔曉南認為環境巖土工程是巖土工程與環境科學密切結合的一門科學，它主要應用巖土工程的觀點、技術和方法為治理和保護環境服務。羅國煜等指出，環境巖土工程屬于環境地質學范疇，并將環境巖土工程分為區域環境巖土工程和城市環境巖土工程。何朋朋等認為環境巖土工程的確是巖土工程和環境工程的一門交叉前沿學科。從學科范疇的角度出發，應將其歸為巖土工程的子學科，因為這是一門用環境工程理論去指導巖土工程實踐的學科，它的目的還是為了巖土工程。從以上國際國內學者對環境巖土工程的認識來看，雖然在環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境巖土工程還有很長的路要走。

2.環境巖土工程研究內容和方法環

境巖土工程的研究內容具有系統性、復雜行、廣泛性和綜合性的特點。具體來說環境巖土問題涉及的內容包括兩大方面：一方面是由于自然環境造成的大環境巖土問題，如江河湖海的變遷、泥石流、區域滑坡、海岸災害（風暴、侵蝕）、地質地震、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，打樁振動等。環境巖土工程具體研究內容很廣泛，凡自然環境，以及自然環境經過人類作用形成的客觀環境與巖土工程相互作用的問題，都是環境巖土工程的工作內容。例如有滑坡、管涌、地震等災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容。對環境巖土工程的問題歸納如下有：巖土體力學穩定、變形以及滲流問題；地震及環境振動問題；巖土體化學問題；與能量場變化有關的問題；巖土體物質的機械遷移問題；放射性問題；特殊巖土體問題；生態問題。環境巖土工程研究內容環境巖土工程是一個系統工程，它涉及許多學科領域，所以在研究中應從學科間的交叉處著眼，以辯證的觀點分析和解決問題。其次，應用巖土工程的觀點去改善環境，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用，許多在其他領域的高新技術手段都逐步用于環境巖土工程研究。如“3S”技術在環境巖土工程中的應用?！?S”技術是遙感、地理信息系統、全球定位系統等技術的統稱。作為新興的地球空間信息科學的核心，在環境巖土工程中有著廣泛的應用。數據發掘技術在環境巖土工程中的應用，其算法包括有歸納學習法、決策樹、遺傳算法、神經網絡、統計分析、糊模數學、關聯分析、粗糙集、規則發現、公式發現和關聯分析等，數據挖掘的結果輸出有圖形、報告、邏輯公式等可視化形式，或以先驗知識的方式輸出，為今后的數據挖掘提供準備。

3.總結

環境巖土工程作為一門獨立的新型交叉學科，是多學科融合的典范學科。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、應用十分廣泛的綜合性交叉學科。它涉及巖土力學與巖土工程、衛生工程、環境工程、土壤學、地質學、水文地質、水文地球物理、地球化學、工程地質、采礦工程以及農業工程等。目前，我國環境巖土工程的發展十分迅速，主要面臨以下幾個問題：小環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；大環境問題與資源的可持續利用息息相關，我們不僅要重視被污染的環境的理論研究，更應重視應用技術和方法的創新，吸取一些成功經驗、新理論和新法，結合實際工程恰當利用，推動我國環境巖土工程的發展，保護我們賴以生存的環境。相信隨著環境巖土工程實踐的發展，環境巖土工程理論也將取得更大的發展，并對土力學及巖土工程的發展會起到極大的推動作用。

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