浅谈环境岩土工程

　　摘要：环境岩土工程是岩土工程的新发展，是岩土工程和环境科学交叉的边缘学科，它是应用岩土工程的概念对环境进行保护。目前，它还是一门新兴的学科，个性鲜明、实用性强、应用广泛。
　　1．环境岩土工程发展简介
　　1．1问题的提出
　　1982年在旧金山召开的第10届国际土力学与基础工程学术会议上，有学者提出了题为《环境岩土工程现状报告》的文章，引起同行的注意。1985年方晓阳先生提出了环境岩土工程的概念，1986年在美国里海大学召开的第一届环境岩土工程国际学术讨论会使环境岩土工程开始成为一门独立学科。
　　1．2研究现状
　　国内学者于20世纪80年代末开始关注环境岩土工程问题，相继出版了若干有关环境岩土工程的专著、译文与会议论文集。经过近二十年的研究,环境岩土工程取得了很大进展,但是对环境岩土工程自身的定义、目的任务、研究内容等问题学术界还没有取得一致的认识,对学科特点、理论基础、中心课题、以及与相关学科的关系还有待进一步研究。
　　2．环境岩土工程的研究范畴
　　环境岩土问题涉及的内容包括两大方面：一方面是主要由于自然环境造成的大环境岩土问题，如江河湖海的变迁、泥石流、区域滑坡、海岸灾害风暴、侵蚀、地质地震、火山洪水等；另一方面是主要由人为的因素造成的小环境岩土问题，如废弃污染问题，森林植被破坏造成的水土流失,地面沉降变形，深基坑开挖失稳，打桩振动等。事实上，前者也或多或少与人为因素有关，而且小环境问题也会转化为大环境问题，如水库诱发地震、大规模山体滑坡等。
　　3．土木工程建设中的环境岩土工程问题
　　3．1基坑开挖
　　基坑开挖过程，土体处于卸荷状态，土体从主动区到被动区，主应力方向发生了旋转，而且围护墙与基坑壁之间的摩擦作用，使得土体各点的应力状态变得更为复杂。基坑开挖支护不及时引起周围建筑产生不均匀沉降、开裂等环境岩土工程危害，从而造成巨大的损失。
　　3．1．1深基坑开挖引起周围地表沉降与土层位移变形
　　在深基坑开挖进程中所产生的地表沉降主要来自两个方面：一是地下水疏干后产生的差异性的地表沉降，另一种是由于护坡设施的侧向变形引起的地表沉降。前者产生的沉降是在较大范围内，一般是以深基坑为中心的环行区域里；后者主要集中在深基坑四周。
　　3．1．2深基坑工程中的边坡开挖问题
　　基坑开挖后,其边坡在本身重量和其它外力作用下，土体将会产生向低处坍滑的趋势，不采取任何有效支护措施的情况下，边坡会失稳而产生滑移或坍塌，有的即使采用支护，如果支护不当,挡墙也会整体位移，使护桩变形、坑底隆起。基坑的边坡变形有两种基本形式：一是在开挖中形成边坡，处理不当容易在基坑底部、边坡前或边坡内发生小型的边坡滑动；二是支护结构完成后，使基坑形成巨大临空面，由于支护结构失效引起边坡失稳。
　　3．1．3深基坑开挖引起基坑突涌和隆起变形
　　基坑突涌导致基土开裂。由于基坑有承压水的存在，开挖基坑使原有土压力减小到一定程度时，承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板，造成突涌，导致基土开裂。基坑隆起变形的主要原因有四个方面：一是由于土体挖除，自重应力释放，致使坑底土向上回弹；二是基底土体回弹后，土体松弛与蠕变的影响使土隆起；三是基坑开挖后，在基底面以下部分的支护结构向基坑内变位时，挤推其前面的土体造成基底的隆起；四是粘性土基坑积水。
　　3．2打桩对周围环境的扰动影响
　　近年来，高层建筑和超高层建筑在国内发迅速，大量基础多采用桩基础，而桩基施工会产生噪声、振动、挤土以及泥浆污染等影响环境的问题。桩基施工时，打桩时锤击桩顶；振动沉桩时，振动锤的偏心振动；灌注桩施工时，钻机的马达声，均可产生噪声，其中以打入桩产生的噪声最甚。噪声会影响人们的生活和工作。如何防止施工噪声，目前主要有下述措施：降低声源强度、选择无噪声的施工工艺以及限制施工时间等。
　　4．环境岩土工程的几个研究课题
　　4．1地下水开采引起地面变形危害评估及整治措施研究
　　目前，有关地下水开采引起地面沉降的成因机制及基于相应机制假设进行的地面沉降量的模拟计算等研究已见诸于一些文献。开展地下水开采引起地面变形的危害性研究应着眼于地面变形对地下结构物及管网设施的影响，探讨问题的出发点是土体-结构相互作用，关键在于结构强度分析，而研究的根本目的则是动态地预测预报在未来水文地质条件下地面变形状况与趋势和可能的地下工程设施强度问题，并且根据预测预报结果虚拟相应的工程防控措施。
　　4．2与土地复垦和再利用有关的课题
　　随着人口的不断增加和生活水平的不断提高，土地资源越来越紧张，因此，对已污染废工业场址的去污修复和复垦，矿区地面塌陷区的复垦和再利用，原来不适合作建筑场地用的沼泽地、软土或其他特殊土地基的利用等是本课题的重要内容。
　　4．3古建筑、名胜古迹以及其他历史文化遗产保护的课题
　　研究环境因素：如温度、酸雨、气候的变化对各类古建筑和名胜古迹的影响尤其用环境岩土工程的原理和方法对其风化程度风化速率加以控制，从而达到保护古建筑、名胜古迹以及其他历史文化遗产的目的。
　　4．4与生态环境有关的课题
　　生态问题在高原、极地、干旱荒漠地区生态极其脆弱,环境容量极小,轻微的扰动就能引起不可逆转的破坏,并可能对更大区域的环境产生影响,如我国北方近几年发生的沙尘暴就是西北内陆地区生态破坏的直接后果。环境岩土工程研究在生态敏感地区进行工程建设、资源开发的相关技术,确保生态环境的安全。
　　4．5地震及环境振动问题地震及振动
　　对于这一课题，岩土工程以及其它一些学科也在研究，但地震中地面效应引起的破坏要比建筑物振动破坏大，环境岩土工程较之岩土工程对单个地基的研究更侧重于对区域性地震效应的研究。环境振动问题主要是城市中施工等活动产生的振动。环境岩土工程研究其对周围岩土体、建筑以及居民的影响以及减振隔振措施。该学科方向是目前研究的热点和难点。
　　4．6与自然灾害有关的课题
　　与自然灾害有关的课题包括：滑坡、泥石流、洪水、特殊土膨胀土、冻土、软土、黄土等环境岩土工程问题。
　　5． 结语
　　环境岩土工程在实际的应用中展示了它的生命力。相信随着环境岩土工程实践的发展，环境岩土工程理论也将取得更大的发展，并成为未来岩土工程中的热点问题。