巖土工程概述

巖土工程概述研究生姓名：吳純奇專業(yè)：巖土工程2016年4月22日目錄巖土工程現(xiàn)狀一巖土工程目標二巖土工程展望三一.巖土工程現(xiàn)狀

巖土工程被認為是由土力學、巖石力學和工程地質(zhì)以及相應的工程和環(huán)境學科所組成的。它一般是服務于不同的工程門類,建筑、水利、水電、交通、鐵路、航空機場、水運、海洋、石油、采礦、環(huán)境、軍事,甚至航天等各個工程領域都離不開巖土工程。它對于國民經(jīng)濟、社會發(fā)展及生態(tài)環(huán)境有直接和重要的影響。

近20多年,隨著我國國民經(jīng)濟和各類土木工程的快速發(fā)展,巖土工程建設也經(jīng)歷了一個空前興旺發(fā)達的時期。隨著人們對于資源和生態(tài)環(huán)境的重視,巖土工程已經(jīng)不限于“工程”的設計施工,而是擴展到環(huán)境巖土、地質(zhì)災害,以及與生態(tài)和資源相適應的巖土工程可持續(xù)發(fā)展等問題。

地上、地下和水中的各類工程統(tǒng)稱土木工程。土木工程中涉及巖石、土、地下、水中的部分稱巖土工程

從20世紀七八十年代以來,我國的土木工程建設得到了突飛猛進的發(fā)展,巖土工程也相應取得了空前的發(fā)展和進步，我國的巖土工程建設的規(guī)模和數(shù)量在當今世界上已名列前茅。1.交通（1）鐵路。我國是一個鐵路大國,并且還將進一步提速和增加線路長度。隨著幾次鐵路提速,對于路基的穩(wěn)定、變形、抗振的要求大大提高了,在鐵路路基的改造和加固方面,采用了許多新技術和新材料。其中青藏鐵路的興建提出和解決了許多前所未有的難題。格拉段全長1180千米,海拔4000米以上占965千米,多年凍土段550千米。

青藏鐵路東起青海西寧，南至西藏拉薩，全長1956千米，被譽為“天路”，是實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略的標志性工程，是中國新世紀四大工程之一。2006年7月1日，青藏鐵路正式通車運營。世界上海拔最高的風火山隧道(海拔4906米)世界上凍土中最長的昆侖山隧道(全長1689米,海拔4600米)

清水河特大橋位于海拔4500多米的可可西里無人區(qū)（可可西里自然保護區(qū)），全長11.7公里，是青藏鐵路線上最長的“以橋代路”特大橋，也是整個青藏鐵路格拉段建設的重點控制工程，也是世界上最長的高原凍土鐵路橋。十萬筑路工人，歷時五年建成。清水河特大橋身兼凍土隧道與野生動物通道兩種功用，修筑此橋的一個主要目的是為野生動物穿越青藏鐵路提供通道，被譽為是“環(huán)保橋”。春夏季，成群遷徙的藏羚羊便可以通過此橋。

(2)公路

在過去的30多年中,我國的高速公路建設發(fā)展很快，到2015年，公路總里程達到450萬公里，國家高速公路網(wǎng)基本建成，高速公路總里程達到10.8萬公里，覆蓋90%以上的20萬以上城鎮(zhèn)人口城市，二級及以上公路里程達到65萬公里。高速公路對于地基的要求較高,在沿海地區(qū)的軟土、黃河故道的可液化沙土、西部地區(qū)的濕陷性黃土和膨脹土等,都需要采用不同的地基處理方法。高速公路的地基處理成為巖土工程的重要課題。我國第一,世界第二的特長大公路隧道(3)地鐵

城市地鐵及車站的科研、設計和施工技術的發(fā)展,由于城市土質(zhì)變化大,地下水存在形態(tài)和運動規(guī)律復雜,地面建筑和地下管線密集,存在許多難度很高的巖土問題。各種明挖法,淺埋暗挖法、逆做法、沉埋法等技術被應用于不同的地質(zhì)和工程條件。其中廣州、上海、寧波、南京、武漢等地鐵或城市公路的多條隧道采用沉管施工,取得很大的成功和效益。明挖法淺埋暗挖法逆作法沉埋法(4)港口

在河口治理和海港建設中,廣泛地修建各種防波堤;結合航道疏浚也進行了大面積的吹填造地。除了傳統(tǒng)的樁、墻式防波堤以外,各種輕型結構也得到廣泛應用。其中,長大土工充填袋在上海、江蘇、天津和河北黃驟等港口得到應用,土工合成材料得到廣泛應用,取得很大的效益。我國在軟土和吹填土的真空預壓排水滲流固結工程中廣泛使用塑料排水帶,其生產(chǎn)和用量之多位居世界前列。

2.水利水電工程

在水利水電樞紐工程中,大壩是其主體工程。各類土石壩由于其地基適應性好,便于使用當?shù)夭牧现蔚葍?yōu)點而被較多采用。而其他壩型的水工樞紐的施工導流圍堰工程也都是土石建筑物。

三峽工程創(chuàng)造了多項巖土工程的世界之最。其大江合龍是世界最大的截流工程。其土石方開挖總量達到1億283萬立方米,是世界水利樞紐中土石方開挖最多的。3.建筑工程

從20世紀70年代開始,我國的建筑業(yè)以前所未有的速度與規(guī)模發(fā)展起來。尤其是高層建筑的興建方興未艾。大小城市全面持久地大興土木,其中地基基礎工程是重要的組成部分。隨著建筑物的高度和規(guī)模加大,越來越多地使用樁基礎、復合地基和加大增加了基礎埋深。上海的金茂大廈、中國大劇院、中國銀行等大型深基坑的建設是巖土工程的理論與實踐結合的成果。4.機場建設

改革開放以來,許多城市都在興建或擴建機場。相應的地基的勘察、加固處理成為巖土工程的重要課題。早期東南沿海地區(qū)的軟砧土地基多采用大面積預壓砂井排水固結方法,如廈門機場、寧波機場等。后來西部山區(qū)修建機場則需要填平山谷,普遍采用強夯加密,如貴州機場、九寨溝機場等。還解決了如廣州新機場的溶巖等其他的地質(zhì)問題。5.環(huán)境巖土問題各種天然的地質(zhì)災害及工程建設引發(fā)的環(huán)境問題受到關注,在高邊坡的治理、基礎抗震、河道整治等諸方面都取得經(jīng)驗和成績。例如對三峽船閘的高邊坡治理;對于天生橋和漫灣開挖引起的滑坡的處理、李家峽泄水道滑坡治理等。我國在固體廢棄物無害化處理方面,盡管與先進國家相比還有較大差距,但也有了進展。杭州、深圳、北京、上海、蘇州、天津、長沙、貴州、昆明等城市都有垃圾填埋的設施建設。6.差距和問題我國的巖土工程盡管取得很大的發(fā)展和進步,但是也暴露出一些問題。在經(jīng)濟、安全和可持續(xù)發(fā)展方面存在明顯的差距和隱患。(1)巖土工程的安全問題亟待解決。(2)地質(zhì)災害與巖土環(huán)境問題值得重視。

以三峽庫區(qū)為例,根據(jù)規(guī)劃,蓄水以后對庫區(qū)人民生命財產(chǎn)造成較大危害的有1168處崩滑體,需要避讓或處理;有744處崩滑體目前較穩(wěn)定,需監(jiān)測預警;有578處相對穩(wěn)定暫不處理。在膨脹土、濕陷性黃土、多年凍土、鹽漬土地區(qū)的工程,一方面它們給工程本身造成困難和危害,另一方面也可能存在生態(tài)環(huán)境方面的不利影響。由于固體廢棄物處理的技術水平不高,使地下水受到污染的情況比較普遍。宜昌市秭歸縣發(fā)生的滑坡(二)巖土工程目標

21世紀的前20年是我國經(jīng)濟建設的關鍵時期。安全、經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展是巖土工程的主要目標。1.增強科技研究,提高管理水平,確保巖土工程的經(jīng)濟與安全礦山工程、深基坑工程、地下工程及地基基礎工程是土木工程建設事故的多發(fā)點,加強巖土工程基礎理論研究工作,提高現(xiàn)場測試、實時監(jiān)測、超前預報及信息化管理的水平是達到工程經(jīng)濟和安全的重要保證。同時積極采用專家系統(tǒng)、風險分析等理論和方法進行管理是十分必要的。2.改變傳統(tǒng)概念,工程與環(huán)境友好,走巖土工程可持續(xù)發(fā)展之路改變“巖土即工程”的概念,樹立巖土與資源、環(huán)境和生態(tài)協(xié)調(diào)的意識。普及和提高“環(huán)境巖土工程”學科。在城市建設中意識到城市地下空間是寶貴的資源,合理、統(tǒng)一、適度地進行開發(fā)利用。在工程建設中對于其對環(huán)境和生態(tài)的影響進行合理的論證、綜合評價和分析,保持和改善生態(tài)環(huán)境,加強對于地質(zhì)災害的研究和治理;提高城市廢棄物的無害化處理水平。3.改變我國巖土工程學科不一致的局面,走統(tǒng)一管理和信息資源共享之路建立全國和不同地區(qū)的共享的巖土信息資料平臺是功德無量的事業(yè)。這一工作除了搜集現(xiàn)有的資料信息以外,還必須進行大量的補充試驗、勘探、研究;對于大量的信息資料進行分析處理。進行體制改革,建立科學的管理系統(tǒng)是關鍵。(三)巖土工程展望

21世紀初期是我國實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化第三步戰(zhàn)略目標的關鍵時期,在此期間,經(jīng)濟結構將進一步優(yōu)化,人口持續(xù)增長,城市化水平更快地提高,生態(tài)環(huán)境將面臨嚴峻的考驗和必須努力得到控制和改善。吸取國外發(fā)達國家的歷史經(jīng)驗和教訓,我國巖土工程除了進行一般的巖土工程設計施工外,也應當注意到環(huán)境巖土、巖土與生態(tài)環(huán)境、巖土與資源及巖土工程的可持續(xù)發(fā)展方面。1.21世紀將是地下工程的世紀。(1)城市地下空間的開發(fā)利用。隨著現(xiàn)代化城市理念的變化,高樓林立,高架路橋縱橫已非現(xiàn)代化城市的良好形象。人們更多地強調(diào)回歸自然:還城市以更開闊的空間、更多的綠色景觀、更濃重的歷史與人文氛圍。這就要求城市更多地利用地下空間,城市交通、公共設施、人居空間和資源存儲大量轉人地下。這也是城市防護和減災的要求。(2)越江跨海橋隧工程。與建橋相比,越江的隧道有安全、便于通航,以及對河道演變和行洪干擾影響小等優(yōu)點。所以橋隧并舉是更合理的選擇。例如美國紐約的哈德遜河上,建橋10余座,而隧道41座。在上海穿越黃浦江已建8座水底隧道(外環(huán)隧道、翔殷路隧道、大連路隧道、外灘隧道、延安路隧道、延安路隧道復線、復興路隧道、打浦路隧道)。連接吞港、澳門;深圳珠海的伶仃洋跨海工程;連接廣東和海南兩省的瓊州海峽的跨海工程;連接福建建和臺灣的臺灣海峽跨海工程。這些宏偉艱巨的工程中可以是橋隧結合,其中海底隧遞將是主要的部分,有許多巖土工程的課題有待解決。杭州灣跨海大橋(3)地下存儲工程。水資源、能源、糧食的地下存儲是科學、安全和環(huán)保的方式。與地面的水庫、池塘等儲水方式比較,地下儲水具有清潔、可循環(huán)利用、節(jié)省水資源和安全的優(yōu)點。(4)鐵路和公路隧道。修建鐵路和公路隧道可以減少對于山體的開挖,避免由此引發(fā)的地質(zhì)災害,減少對環(huán)境的破壞,有利于保護生態(tài)環(huán)境。2.環(huán)境巖土與地質(zhì)災害問題(1)環(huán)境巖土工程。

1)污染程度與環(huán)境易損性評估。2)污染物遷移預測。3)地下水綜合管理。包括地下水庫勘探、水質(zhì)監(jiān)測、污染控制，保護區(qū)劃定，土地利用與合理使用規(guī)劃等。

4)污染土修復。