環(huán)境工程地質學介紹

1、環(huán)境工程地質學介紹胡經(jīng)國作者說明該文發(fā)表于1985年3月出版的重慶水利總第8期。該刊由重慶市水 利學會和重慶市水利電力科技情報網(wǎng)編輯、出版。當時該刊不定期出版，內部 發(fā)行。該文是作者于1978年10月來重慶市水利電力學校任教以來，在市級以上 學術刊物上發(fā)表的第一篇學術論文。該文在1985年9月召開的重慶市水利學會第四次會員代表大會暨學術年會 上，被列為交流論文，并被評為表揚論文。下面是正文一、環(huán)境工程地質學的逐步形成近十余年來，隨著科學技術的飛躍發(fā)展，人類工程-經(jīng)濟活動的廣度和深 度與日俱增。人類工程-經(jīng)濟活動已成為一種強大的地質營力。這種地質營力 正在以越來越大的規(guī)模和強度改變著巖石圈表部

2、地質環(huán)境，造成不少區(qū)域 性或地段性的地質災害。例如，由于工業(yè)發(fā)展而引起的農業(yè)地區(qū)土地退化和污 染，由于人類砍伐和耕種而引起的水土流失，由于過量抽取地下水而引起的地 面沉降，由水庫和大型引水工程引起的水庫區(qū)淤積、塌岸、浸沒等。各種地質 災害反過來又對人類工程-經(jīng)濟活動以及人類的生活、生存產(chǎn)生巨大的影響。值得指出的是，人類工程-經(jīng)濟活動對地質環(huán)境的作用強度，現(xiàn)在已不亞 于自然地質營力。例如，全世界鐵路、公路路基石料的用量，可以與全球近代 河流堆積物的數(shù)量相比較。目前，人類每年從地殼中提取的礦產(chǎn)約為1000億噸，平均每人25噸。規(guī)模如此巨大的石料、礦產(chǎn)開發(fā)活動，必然使地質環(huán)境產(chǎn)生深刻的變化同時，自然

3、環(huán)境中的諸因素是相互聯(lián)系、相互制約的統(tǒng)一體。巖石圈的變 化，必然引起大氣圈、水圈和生物圈的變化，從而造成多方面的環(huán)境問題。如果不對人類工程-經(jīng)濟活動與地質環(huán)境的相互作用進行研究，不是合理 地開發(fā)、利用和保護地質環(huán)境，不是合理地規(guī)劃人類工程-經(jīng)濟活動，控制其 對地質環(huán)境的不利影響，那么環(huán)境工程地質問題以及其他環(huán)境問題就不可能從 根本上得到解決。因此，國民經(jīng)濟規(guī)劃地區(qū)地質環(huán)境的評價以及合理開發(fā)、利 用和保護的工程地質研究，日益引起國際上的普遍重視。這正是環(huán)境工程地質 學賴以開始逐步形成的強大動力。環(huán)境工程地質學是傳統(tǒng)工程地質學的一個重大發(fā)展，同時又是工程地質學 與環(huán)境科學或環(huán)境地質學之間的一門邊緣

4、學科。也就是說，它是在工程地質學 和環(huán)境地質學的基礎上，當然主要是在工程地質學的基本原理和方法的基礎 上，開始逐步形成的。工程地質學成為一門獨立的學科已是本世紀 30年代的事。在70年代初， 國際上環(huán)境保護問題提上了議事日程。開始，比較偏重于大氣圈和水圈的問 題，但很快就涉及到巖石圈。并且，從19701981年，相繼出版了幾本環(huán)境地質學專著。1980年，在巴黎召開的工程地質協(xié)會全體會議，提出了進行環(huán)境評價和 開發(fā)的工程地質研究的任務。1982年，在新德里召開的第四屆國際工程地質 大會，列出了“環(huán)境評價和開發(fā)的工程地質研究”這一專題進行學術交流和討 論，出現(xiàn)了一批實例性和方法性的論文?？梢哉J為，

5、這次大會是環(huán)境工程地質 學開始逐步形成的起點。我國的環(huán)境工程地質學研究起步較晚。1982年，全國環(huán)境工程地質專題學術座談會是一個良好的開端。會議著重討論了環(huán)境工程地質學的科學概念和 研究方法以及我國當前的研究重點，并交流了已有的工作經(jīng)驗。對我國環(huán)境工 程地質工作的開展，有較大的推動和指導作用。1984年3月，在成都召開的第二屆全國工程地質大會，收到了與環(huán)境評價和開發(fā)有關的文章達119篇。這表明我國環(huán)境工程地質學的研究取得了新的成果。二、環(huán)境工程地質學的科學概念目前，環(huán)境工程地質學正處于逐步形成的階段，尚難給它下一個嚴密的科 學定義。一般認為，地質環(huán)境是指在人類影響下的巖石圈上部（也有人說成地殼

6、上 部）。它的上限是地表面，下限是人類作用于地殼的深度。在我國有不少人認 為，環(huán)境工程地質學不可能把整個地質環(huán)境包括在自己的研究范圍內，只能研 究其中的工程地質環(huán)境。對工程地質環(huán)境的定義有兩種看法。一種認為，工程 地質環(huán)境是指：處于人類活動影響下的那部分地質環(huán)境中的、自然地質及工程 地質作用和現(xiàn)象與人類工程-經(jīng)濟活動的相互作用及其所發(fā)生的變化等。目前 影響的深度僅幾十米乃至幾百米。但是，隨著人類工程-經(jīng)濟活動不斷向深部 發(fā)展，其影響深度將不斷增大。另一種認為，工程地質環(huán)境是指：由經(jīng)過人類 工程-經(jīng)濟活動所改變了的地質環(huán)境所形成的、新的地質環(huán)境。例如，黃河在 鄭州以下的河道，是人工河道，就是一種

7、工程地質環(huán)境。環(huán)境工程地質學的研究基礎是區(qū)域工程地質條件（包括自然地質作用）。 關于環(huán)境工程地質學的研究對象，有三種不同的認識。第一種認為，是研究人 類工程-經(jīng)濟活動與地質環(huán)境之間的相互作用和相互影響。第二種認為，是研 究人類工程-經(jīng)濟活動引起的地質環(huán)境的變化及其對人類總環(huán)境造成的影響。 并認為，第一種認識與傳統(tǒng)工程地質學的研究對象沒有差別。第三種認為，是 研究地質災害。而且，對地質災害的研究范圍又有兩種不同的看法。一種認 為，自然地質災害和人為地質災害都要研究，并把災害地質學簡單定義為防災 的地質學。另一種認為，主要研究與工程建筑有關的地質災害。環(huán)境工程地質學的研究目的是預測地質環(huán)境的變化趨

8、勢和強度，為合理開 發(fā)、利用、保護和改造地質環(huán)境提供工程地質論證資料。由于環(huán)境工程地質學 是工程地質學的發(fā)展，因此，它必然和工程地質學有許多共同點。這主要表現(xiàn) 在環(huán)境工程地質學的理論基礎，仍然是工程地質學的基本原理和方法。環(huán)境工 程地質學與工程地質學的區(qū)別，主要表現(xiàn)在它的以下五個特點上：、目的性環(huán)境工程地質研究的著眼點是在開發(fā)、利用地質環(huán)境時，注意在較大區(qū)域 內防止工程地質條件的惡化，保護有利的工程地質環(huán)境，或者通過對地質環(huán)境 的利用和改造，創(chuàng)造出對人類有利的新的地質環(huán)境。、區(qū)域性工程地質學側重研究各個具體工程場地的工程地質條件，而環(huán)境工程地質 學則主要研究人類活動影響下的區(qū)域性工程地質環(huán)境的

9、變化。值得指出的是，由于自然地質環(huán)境與一定的地質、地理和氣候單元相聯(lián) 系，不同地區(qū)人類工程-經(jīng)濟活動的類型、組合和特點不同，因此區(qū)域性環(huán)境 工程地質研究在不同地區(qū)將有不同的問題和特色。例如，在農業(yè)地區(qū)，環(huán)境問題涉及土地利用、水土保持、水土資源開發(fā)、 森林保護與開發(fā)以及工業(yè)發(fā)展而造成的土地退化和污染等。在城市地區(qū)，工業(yè)、人口集中，人類工程-經(jīng)濟活動對環(huán)境影響很嚴重。 同時，由于環(huán)境惡化而造成的災害，對城市建設造成嚴重的威脅和損失。例 如，香港城市建筑導致大量滑坡；羅馬城下火山巖大量洞挖開采造成城市建筑 物地基失穩(wěn)；上海和天津過量提取地下水引起地面沉降；西安地面沉降引起地 裂縫等。這些都是城市地區(qū)

10、引人注目的環(huán)境工程地質問題。在河谷地區(qū)，河流開發(fā)的環(huán)境工程地質問題，主要與水力資源開發(fā)、水利 水電工程活動有關。大面積地下水動態(tài)變化帶來許多問題。這就要求在進行水 工建筑物可行性論證的同時，進行多學科的、系統(tǒng)的環(huán)境可行性論證，包括水 庫地震、水位抬高的影響、淹沒和移民、森林砍伐、開挖土石的堆存等。從 而，使河流開發(fā)利用和工程規(guī)劃方案比較合理。在山區(qū)，地質條件復雜，地質災害突出。山區(qū)開發(fā)必須建立在很好的環(huán)境 工程地質研究的基礎上。山城、礦冶、水電、道路、森林維護和采伐、木材加 工業(yè)的發(fā)展，都要求有綜合的環(huán)境評價。在山區(qū)建設中，山坡開挖導致的滑 坡、泥石流的大量增加，是一種重要的山區(qū)環(huán)境工程地質問

11、題。對重慶市而言，以上幾種地區(qū)的環(huán)境工程地質研究，都具有重要意義。、綜合性一方面要全面考慮研究區(qū)內多種工程-經(jīng)濟活動對地質環(huán)境的綜合影響； 一方面要廣泛應用多學科（包括社會經(jīng)濟學、數(shù)學、力學、物理化學、地質學 等）的理論和方法，綜合研究環(huán)境工程地質問題。、預測性研究和總結過去和現(xiàn)在，在人類工程經(jīng)濟活動的影響下地質環(huán)境的變化， 其目的在于預測未來地質環(huán)境的可能變化。要預測其變化趨勢，盡力做到在時 間上、空間上和強度上進行定量預測。預測的目的在于控制和防御。為此，要繼續(xù)揭露與各類工程-經(jīng)濟活動有關的環(huán)境工程地質問題的表現(xiàn) 形式，研究其發(fā)生、發(fā)展規(guī)律。對已掌握的各種環(huán)境工程地質問題，要在繼續(xù) 研究、

12、總結發(fā)育規(guī)律的基礎上，研究其形成機制和預測方法。當其形成機制較 為清楚時，要進行定量預測理論和方法的研究。開展系統(tǒng)的環(huán)境工程地質觀 測，將有助于地質環(huán)境變化趨勢和環(huán)境工程地質問題發(fā)展趨勢的定量預測。、能動性主動提出改造和治理地質環(huán)境的各種工程措施和其他措施，使之形成更有 利于人類的、良好的地質環(huán)境。三、環(huán)境工程地質學的研究方法環(huán)境工程地質學的研究方法，主要有環(huán)境工程地質調查和制圖、地質災害 調查、環(huán)境工程地質觀測、類比和模擬以及預測評價等。環(huán)境工程地質調查是環(huán)境工程地質研究的基礎工作。通過區(qū)域性工程地質 條件以及地質環(huán)境在自然地質作用和人類工程-經(jīng)濟活動影響下的變化的調查 研究，進行環(huán)境工程地

13、質預測。環(huán)境工程地質圖件，既要反映區(qū)域性工程地質條件，又要反映、預測規(guī)劃 的工程項目可能引起的工程地質環(huán)境的變化。為此，要對環(huán)境工程地質圖的編 制原則和方法進行研究。法國 M Arnold （阿諾）教授提出了編制地質環(huán)境系 列圖的建議。圖件比例尺為1 : 5萬至1 : 20萬。其內容包括土層、巖層、巖土 特性、土壤、地貌、水文、地下水、氣候、外生及內生自然災害、天然資源、 土地利用、人類活動影響等。印度在幾個地區(qū)，為了進行土地利用的自然環(huán)境潛力評價，編制了反映環(huán)境特征的地質、地貌、坡度形態(tài)、巖土工程地質性 質、土壤及土地利用等專題性圖件（比例尺1 : 10萬1 : 20萬）。制圖方法主要是利用

14、航片解釋和遙測，結合有限的現(xiàn)場查證。我國“河南省鄭州地區(qū)環(huán) 境工程地質圖（1 : 2.5萬）”、“河南平頂山市環(huán)境工程地質圖”（1 : 2.5萬）的編制，也是環(huán)境工程制圖的新探索。以上研究方法具有區(qū)域性、綜合性、預測性的特點。通過環(huán)境工程地質調 查和制圖，可以為地質環(huán)境的合理開發(fā)、工程設施的合理規(guī)劃及減少地質災害 的影響等，提供區(qū)域背景和基礎工程地質資料。各種地質災害，諸如地面沉降、地裂縫、地面塌陷、滑坡、崩塌、泥石 流，水庫淤積、塌岸、浸沒、鹽堿化、沼澤化、水土流失、地表水和地下水的 枯竭等的調查研究，都包含著環(huán)境工程地質研究的內容。主要研究其形成條 件、發(fā)生原因和機制、發(fā)育規(guī)律、對人類生產(chǎn)

15、、生活環(huán)境的危害及防治措施。環(huán)境工程地質研究特別是定量預測，要求開展系統(tǒng)的環(huán)境工程地質觀測（或監(jiān)測），即利用各種先進技術和方法對地質環(huán)境的變化和環(huán)境工程地質問 題的發(fā)展進行專門觀測。例如，規(guī)模巨大的葛洲壩水利樞紐工程，勢必對當?shù)?的工程地質環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響。如果進行系統(tǒng)的觀測，及時取得工程地質環(huán) 境變化過程的信息和這種變化與有關因素的相關關系，將有助于環(huán)境工程地質 定量預測，有利于環(huán)境保護。又如，對西北、西南滑坡、泥石流比較集中且影 響到交通安全的地區(qū)，可利用航空攝影和遙感技術進行普查和檢測，每隔三、 五年進行一次，以便對其發(fā)展趨勢進行預測。對已建的大型工程和城市建設中出現(xiàn)的環(huán)境工程地質問題，如三門峽水庫 的淤積、邊岸再造和浸沒，上海等城市的地面沉降等，要從環(huán)境工程地質的角 度進行系統(tǒng)總結，為今后類似地區(qū)的工程建設提供類比的借鑒，為環(huán)境工程地 質類比法的應用創(chuàng)造條件。還應開展環(huán)境工程地質模擬試驗的研究。在采用上述方法進行環(huán)境工程地質研究的基礎上，進行環(huán)境工程地質預測 評價。關鍵是定時間、定空間和定強度的定量預測評價。環(huán)境工程地質學的研究在國內外都已跨出了第一步。雖然有少數(shù)人認為， 沒有建立環(huán)境工程地質學的必要。但是，環(huán)境工程地質學的逐步形成和