環(huán)境巖土工程學課件-東南大學-潘華良-1緒論1說課材料

1、環(huán)境(hunjng)巖土工程學概論東南大學潘華良第一頁，共81頁。緒論(xln) 1.1環(huán)境巖土工程學的發(fā)展 1.2環(huán)境巖土工程學的基本概念 1.3環(huán)境巖土工程學研究(ynji)的內(nèi)容和分類 1.4環(huán)境巖土工程學的研究(ynji)現(xiàn)狀第二頁，共81頁。1.1環(huán)境(hunjng)巖土工程學的發(fā)展 隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展、科技(kj)的進步，人類活動對環(huán)境產(chǎn)生的負面影響漸漸凸現(xiàn)：環(huán)境污染和生態(tài)破壞。第三頁，共81頁。當今世界的十大環(huán)境(hunjng)問題 大氣污染(d q w rn)；第四頁，共81頁。 溫室效應(yīng)(wn sh xio yn)加劇；第五頁，共81頁。第六頁，共81頁。第七頁，共81頁。

2、地球(dqi)臭氧層減少；第八頁，共81頁。 土地(td)退化和沙漠化；第九頁，共81頁。 水資源短缺(dunqu)；第十頁，共81頁。環(huán)境(hunjng)巖土工程學第十一頁，共81頁。第十二頁，共81頁。 海洋(hiyng)環(huán)境污染惡化；第十三頁，共81頁。第十四頁，共81頁。 “綠色(l s)屏障”銳減；第十五頁，共81頁。 生物種類不斷減少； 目前地球上物種的滅絕速率是人類活動之前的100到1000倍。按照(nzho)中等范圍的全球氣候變暖情形，到2050年，占地球陸地表面積20%的區(qū)域中，有15%37%的物種注定消亡。第十六頁，共81頁。第十七頁，共81頁。 垃圾(l j)成災(zāi)；第十八

3、頁，共81頁。 人口(rnku)增長過快等。 第十九頁，共81頁。南極南極(nnj)(nnj)生物糞中的生物糞中的666666、DDTDDT(Environmental Pollution,2003, in press)(Environmental Pollution,2003, in press)plume muscle brainliverdrop.fategg02468HCHs(ng/g)aplume drop.musclebrain liveregg bloodfat0102030100150200250300350400DDTs(ng/g)b羽毛(ymo) 肌肉 大腦 肝 糞 脂肪

4、蛋羽毛 糞 肌肉(jru)大腦 肝 蛋 血液 脂第二十頁，共81頁。人與自然和諧(hxi)相處我們(w men)美麗的家園地球第二十一頁，共81頁。第二十二頁，共81頁。第二十三頁，共81頁。對自然(zrn)的敬畏感(尊天敬地)建設(shè)者就是破壞者 第二十四頁，共81頁。 一門(y mn)新興學科環(huán)境巖土工程學應(yīng)運而生。 它既是一門(y mn)應(yīng)用性的工程學，又是一門(y mn)社會學。 第二十五頁，共81頁。環(huán)境巖土工程新學科環(huán)境巖土工程新學科(xuk)形成形成的背景：的背景： 從土力學的發(fā)展過程來看，從土力學的發(fā)展過程來看， 1925年太沙基年太沙基（K.Terzaghi）發(fā)表了第一本土力學經(jīng)

5、典著作，開）發(fā)表了第一本土力學經(jīng)典著作，開始把力學和地質(zhì)科學結(jié)合起來，解決了許多工程實始把力學和地質(zhì)科學結(jié)合起來，解決了許多工程實際際(shj)問題；問題； 直到直到50年代，才形成了土力學與基礎(chǔ)工程這門年代，才形成了土力學與基礎(chǔ)工程這門學科；學科； 到到80年代，隨著社會的發(fā)展，都感覺到原來的年代，隨著社會的發(fā)展，都感覺到原來的學科范圍已不能滿足社會的要求，隨著各種各樣地學科范圍已不能滿足社會的要求，隨著各種各樣地基處理手段的出現(xiàn)，土力學基礎(chǔ)工程領(lǐng)域有所擴大，基處理手段的出現(xiàn)，土力學基礎(chǔ)工程領(lǐng)域有所擴大，形成了巖土工程新學科。形成了巖土工程新學科。第二十六頁，共81頁。 進入進入90年代，設(shè)

6、計師考慮的問題不單單是工程年代，設(shè)計師考慮的問題不單單是工程本身的技術(shù)問題，而是以環(huán)境本身的技術(shù)問題，而是以環(huán)境(hunjng)為制約條為制約條件，因此不僅是巖土工程學科，包括其他學科，如件，因此不僅是巖土工程學科，包括其他學科，如力學、化學、生物學、土壤學、醫(yī)學等各自都感到力學、化學、生物學、土壤學、醫(yī)學等各自都感到力不從心了。力不從心了。 工程建設(shè)遇到的環(huán)境工程建設(shè)遇到的環(huán)境(hunjng)問題、區(qū)域性的問題、區(qū)域性的地質(zhì)、地震災(zāi)害問題、生活中的環(huán)境地質(zhì)、地震災(zāi)害問題、生活中的環(huán)境(hunjng)問問題、工礦企業(yè)生產(chǎn)引起的環(huán)境題、工礦企業(yè)生產(chǎn)引起的環(huán)境(hunjng)問題等。問題等。第二十

7、七頁，共81頁。世界著名環(huán)境(hunjng)公害事件 1、比利時馬斯河谷煙霧、比利時馬斯河谷煙霧(ynw)事件事件（1930年）年）第二十八頁，共81頁。 2、美國(mi u)“黑風暴”事件（1934年）美國漫畫里的黑風暴(fngbo)美國覆轍黑風暴過后(guhu)的美國農(nóng)場第二十九頁，共81頁。 第三十頁，共81頁。第三十一頁，共81頁。第三十二頁，共81頁。第三十三頁，共81頁。第三十四頁，共81頁。3、日本、日本(r bn)神奈川廢電池神奈川廢電池事件（事件（1939年）年）第三十五頁，共81頁。4、美國洛杉磯光化學煙霧、美國洛杉磯光化學煙霧(ynw)事件事件（1943年）年）第三十六頁

8、，共81頁。第三十七頁，共81頁。 5、美國(mi u)多諾拉煙霧事件（1948年） 第三十八頁，共81頁。6、英國倫敦煙霧、英國倫敦煙霧(ynw)事件事件（1952年）年） 第三十九頁，共81頁。7、日本、日本(r bn)水俁病事件水俁病事件（19531956年）年） 第四十頁，共81頁。 8、日本、日本(r bn)富山骨痛病事件（富山骨痛病事件（19551972年）年） 9、日本、日本(r bn)四日市哮喘病事件（四日市哮喘病事件（1959年）年）第四十一頁，共81頁。 10、英國海域石油(shyu)污染事件（1967年）人們在清理被原油污染(wrn)的海岸 第四十二頁，共81頁。 11、

9、日本米糠油事件（、日本米糠油事件（1968年）年） 12、美國、美國(mi u)拉芙運河事件（拉芙運河事件（1977年）年） 13、歐洲、歐洲“黑三角地帶黑三角地帶”事件（事件（1980年）年） 14、世界噪聲公害事件（、世界噪聲公害事件（1981年）年） 第四十三頁，共81頁。15、印度、印度(yn d)博帕爾事件博帕爾事件（1984年）年） 因博帕爾農(nóng)藥廠毒氣(d q)泄漏而斃命的牲畜 被博帕爾農(nóng)藥廠毒氣奪去(du q)生命的孩子 第四十四頁，共81頁。16、前蘇聯(lián)切爾諾貝利核泄漏、前蘇聯(lián)切爾諾貝利核泄漏事件事件(shjin)（1986年）年）在切爾諾貝利事故(shg)中受到核污染的患者

10、第四十五頁，共81頁。 17、英國(yn u)發(fā)現(xiàn)瘋牛?。?986年）第四十六頁，共81頁。第四十七頁，共81頁。 18、劇毒、劇毒(j d)物污染萊茵河事件物污染萊茵河事件（1986年）年） 19、喜馬拉雅山出現(xiàn)黑雪（、喜馬拉雅山出現(xiàn)黑雪（1991年）年） 第四十八頁，共81頁。20、“生物圈生物圈2號號”實驗實驗(shyn)失敗（失?。?993年）年） 生物圈二號外景(wijng) 第四十九頁，共81頁。21、南極、南極(nnj)上空臭氧層空上空臭氧層空洞的發(fā)現(xiàn)（洞的發(fā)現(xiàn)（1994年）年）臭氧層變化(binhu)圖 第五十頁，共81頁。第五十一頁，共81頁。 22、厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象頻繁

11、(pnfn)出現(xiàn)（1995年） 第五十二頁，共81頁。第五十三頁，共81頁。第五十四頁，共81頁。23、二噁英污染、二噁英污染(wrn)肉雞肉雞（1999年）年） 第五十五頁，共81頁。第五十六頁，共81頁。24、中國、中國(zhn u)非典非典(2003)第五十七頁，共81頁。25、亞洲、亞洲(y zhu)禽流感禽流感(2005)第五十八頁，共81頁。 汽車汽車: :消耗資源消耗資源(zyun)(zyun)的無底洞、移動的無底洞、移動的大氣污染源的大氣污染源 濫用農(nóng)藥濫用農(nóng)藥 第五十九頁，共81頁。國外發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀 國外對環(huán)境(hunjng)巖土工程的研究主要集中于垃圾土、污染土（固

12、體廢棄物）的性質(zhì)、理論與控制等方面 制定了各種各樣的法律法規(guī) 重視固體廢物的安全填埋技術(shù) 投入了許多高新技術(shù)（填埋場基礎(chǔ)、密封技術(shù)、安全技術(shù)）第六十頁，共81頁。環(huán)境(hunjng)巖土工程學第六十一頁，共81頁。問題(wnt) 滲濾液的處理技術(shù)(jsh)有難度，達不到理想的處理效果環(huán)境(hunjng)巖土工程學第六十二頁，共81頁。國內(nèi)發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀 較國外的研究范圍上有所擴展，可歸納為兩大類： 第一類是人類(rnli)與自然環(huán)境之間的共同作用問題。稱為大環(huán)境問題。第六十三頁，共81頁。 第二類是人類的生活、生產(chǎn)和工程活動與環(huán)境之間的共同(gngtng)作用問題。稱為小環(huán)境問題。 第六

13、十四頁，共81頁。 制定(zhdng)法律法規(guī)中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法1996年4月1日施行第六十五頁，共81頁。問題(wnt) 固體廢物數(shù)量巨大，種類繁多，性質(zhì)復雜，已經(jīng)造成的嚴重污染； 技術(shù)落后，措施不當(b dn)； 法規(guī)不完備、管理體制不完善、執(zhí)法不嚴； 資金不足第六十六頁，共81頁。1.2環(huán)境(hunjng)巖土工程學的基本概念 工程巖土環(huán)境受自然環(huán)境與社會經(jīng)濟系統(tǒng)的雙重控制而形成一個開放復雜的巨系統(tǒng)。其研究領(lǐng)域包括自然科學和社會科學的許多(xdu)方面。 環(huán)境巖土工程學是以巖土工程學與環(huán)境科學的基本理論為基礎(chǔ)，研究人類工程活動對地球土壤巖石圈環(huán)境的作用和影響的學科。 它

14、是土木工程-巖土工程學的分支，也是環(huán)境科學的重要組成部分。第六十七頁，共81頁。 其主要研究對象是巖土工程問題(由于環(huán)境、化學和生物作用等造成的) 其最大特點是在研究分析巖土工程問題時，考慮了環(huán)境因子(ynz)的作用，將傳統(tǒng)概念上的巖土工程學研究領(lǐng)域擴展到垃圾填埋處理、土體石油污染、核廢料的處置、沙漠化問題、濕地和海岸帶侵蝕等方面。第六十八頁，共81頁。第六十九頁，共81頁。環(huán)境巖土工程學興起的學科(xuk)意義 首先，該學科作為木工程領(lǐng)域的分支，其最基本的學科思路主要來源于兩個方面：即環(huán)境科學的學科思路與巖土工程學的學科思路。它首次(shu c)將這兩種學術(shù)思路有機滲透結(jié)合，并根據(jù)所研究的具

15、體對象或具體問題，創(chuàng)造出與其相適應(yīng)的新的學科思路，這無疑是土木工程領(lǐng)域的重大突破，也是環(huán)境科學史上一次新的飛躍。第七十頁，共81頁。 人類環(huán)境中自然環(huán)境、工程環(huán)境和社會(shhu)環(huán)境三個構(gòu)成方面是相互聯(lián)系、相互影響、相互作用的，其中起主導作用的是人類的工程活動，由此產(chǎn)生的工程環(huán)境問題無疑是環(huán)境科學研究中最主要的環(huán)境問題之一，而這也正是環(huán)境巖土工程學要研究的對象和主要內(nèi)容。 環(huán)境巖土工程學第一次將工程環(huán)境問題放在環(huán)境問題的首要位置上來研究。不但拓寬了環(huán)境科學和巖土工程學的研究領(lǐng)域和學術(shù)思路，而且也為人類協(xié)調(diào)其自身與自然之間的關(guān)系、解決環(huán)境、人口、資源與發(fā)展的世界性問題提供了新的思路、工具和途徑

16、。第七十一頁，共81頁。 環(huán)境(hunjng)巖土工程學基礎(chǔ)理論體系的建立 現(xiàn)代科學的發(fā)展趨勢主要有高度分化和高度綜合兩個方向，這也是現(xiàn)代科技發(fā)展的重要特征之一。 環(huán)境巖土工程學就是一門高度綜合性的交叉學科，其基礎(chǔ)理論體系的建立。要涉及到與之相關(guān)學科基礎(chǔ)理論的有機結(jié)合、現(xiàn)代科學新理論的滲入及現(xiàn)代高新技術(shù)的支持(zhch)等許多方面。第七十二頁，共81頁。 多學科基礎(chǔ)理論的有機(yuj)結(jié)合 環(huán)境巖土工程學作為土木工程學科與環(huán)境科學兩者相互滲透發(fā)展形成的門前沿科學， 巖土工程學中土質(zhì)學、土力學、巖石力學、工程地質(zhì)等基本理論，仍然是環(huán)境巖土工程學的基礎(chǔ)理論； 要解決工程環(huán)境問題，巖土工程學的基本理

17、論還必須與環(huán)境科學中的基本理論，特別是環(huán)境物理化學的基本理論、環(huán)境質(zhì)量的基本理論與環(huán)境趨勢變化預測、控制與管理，以及有關(guān)監(jiān)測系統(tǒng)的基本理論，相互溶合起來形成新的理論基礎(chǔ)。 可以(ky)這樣說，相鄰相關(guān)學科基礎(chǔ)理論有機結(jié)合是環(huán)境巖土工程理論基礎(chǔ)形成最為基本的前提。第七十三頁，共81頁。 從這一角度來看，環(huán)境巖土工程學的基礎(chǔ)理論正處于形成與發(fā)展階段。 如評價土水污染物相互作用的粒子(lz)能場理論(方曉陽，l989)，已逐漸進入了成熟及應(yīng)用階段。第七十四頁，共81頁?，F(xiàn)代科學新理論(lln)的滲入由于環(huán)境巖土工程學研究的對象-土壤、巖石圈以及(yj)其研究內(nèi)容的高度復雜性。特別是許多有關(guān)因素的可變

18、性與非確定性，所以，既要應(yīng)用復雜系統(tǒng)的理論如信息論、系統(tǒng)論、控制論等進行系統(tǒng)分析，納入系統(tǒng)工程的軌道又要應(yīng)用新發(fā)展起來的非線性力學、耗散結(jié)構(gòu)學以及(yj)現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學、模糊數(shù)學、優(yōu)化理論、灰色理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、分形幾何理論、混合物理論、可靠度理論、隨機過程理論等等復雜理論，來創(chuàng)造新的理論體系；現(xiàn)代科學新理論的滲入是該學科基礎(chǔ)理論體系形成的首要條件之一。第七十五頁，共81頁?，F(xiàn)代(xindi)高新技術(shù)的支持 在環(huán)境巖土工程研究的技術(shù)方法與手段上，應(yīng)配合(pih)諸如數(shù)值模擬、物理模擬等新方法，計算機、遙感等高新技術(shù)：以及建立監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等手段，來開展工程環(huán)境發(fā)展趨勢預測、預報，這也是該學科建立完整基礎(chǔ)理論體系的一個不可缺少的方面。第七十六頁，共81頁。 例如，采用掃描電鏡對巖土介質(zhì)工程(gngchng)性質(zhì)、地基加固機理等進行研究； 采用CT技術(shù)研究凍土、黃土等的巖土材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)及在各種荷載作用下結(jié)構(gòu)的變化過程； 采用土工離心模型試驗技術(shù)對實際工程(gngchng)進行模擬； 用探地雷達技術(shù)對地下掩埋垃圾場進行調(diào)查，確定年代久遠垃圾場的位置及評價有害物質(zhì)對地下水造成的污染程度，查明滑坡成因，圈定滑坡范圍，探測和維護古建筑物結(jié)構(gòu)； 采用3S (遙感技術(shù)R