環(huán)境巖土問題的類型與防治對策

呂紅巖

長春市公路規(guī)劃勘測設(shè)計院有限公司，吉林長春 130021

0 引言

真正的環(huán)境巖土工程始建于1986年里海大學的第一屆國際環(huán)境巖土工程的學術(shù)研討會之后，但環(huán)境巖土工程一詞是出現(xiàn)在1982年。由于近年來，環(huán)境巖土工程的問題日益嚴重，國際巖土工程與國際環(huán)境工程界對環(huán)境巖土工程中問題的研究的重視程度也逐漸提高。本文通過對巖土體環(huán)境的變異途徑進行分析，探討了有關(guān)環(huán)境巖土工程中存在的問題的系統(tǒng)防治措施。

1 人類的工程活動與巖土體環(huán)境的作用類型

人類通常是在土體或者巖體上實施工程建設(shè)的，選擇特定的巖土體為建筑基礎(chǔ)，使其成為環(huán)境組成的一部分。根據(jù)人類工程活動和巖土體以及其他環(huán)境間的作用，有著各自不同的分類方法。

1.1 依據(jù)質(zhì)、能的交換條件進行分類

依據(jù)質(zhì)、能的交換條件可分為帶入作用、取出作用以及混合作用3個作用類型。帶入作用是指人類通過工程活動將物質(zhì)與能量帶入巖土體，使巖土體與生態(tài)在物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)移的過程中發(fā)生惡化。它主要作用于人工的灌溉與噴灑、固體廢物的堆積和填埋以及排污、礦山的采空區(qū)回填等作用。通過一些工程活動將各類不屬于巖土體內(nèi)部的物質(zhì)帶入其中，會造成巖土體環(huán)境的變異。

我們通常將從巖石圈由內(nèi)向外部環(huán)境的物質(zhì)、能量的轉(zhuǎn)移稱之為取出作用。它主要表現(xiàn)為地下水的抽取作用、礦山礦井的開采作用用于建筑材料的砂石的開采作用等。據(jù)不完全統(tǒng)計，全球每年用于人類施工建設(shè)和資源開采的土石移動量就高達4×103km3，有1.0×1011t的建筑材料和礦石是從地下開采的，從地面與巖石圈中人均每年要開采出25 t各種物質(zhì)。

混合作用是在建設(shè)港口碼頭、地下工程的修建、海岸帶的改造、深基坑的開挖以及修筑地下連續(xù)墻等人類工程活動中具有帶入與取出的作用類型，它是兩者的綜合作用。

1.2 根據(jù)巖土體的形狀改變程度以及人類工程活動的方式進行分類

按照人類工程活動的作用方式以及巖土體的形狀改變情況可分為人為的剝蝕作用、人為的堆積作用、人為的搬運作用以及人為的塑造作用等。

礦山剝離蓋層、工程的土石挖掘和農(nóng)業(yè)的土地平整等人類行為在一定程度上破壞了地址的組成物質(zhì)，使地表的形態(tài)發(fā)生改變，它所造成的環(huán)境效應(yīng)與天然動力是完全一樣的。

有用礦產(chǎn)的開采，填筑工程基礎(chǔ)和開挖工程場地等人類工程活動以及森林的濫砍濫伐，草地、坡地的過度開墾與放牧等行為均會形成水土流失，我們將其稱為人為的搬運作用。

人為的堆積作用指由于人力行為造成的巖土堆積可以達到較大規(guī)模的分布面積和厚度，例如日本京港地區(qū)為了擴大陸地面積人為的造成土地的大片堆積，填地范圍達到近40km2；香港有百分之一點七的土地是填海所造成的，馬尼拉是政府每日向圣馬特奧傾倒垃圾廢渣達到5 600t，現(xiàn)在那里已有9層樓高的廢渣堆積物。

人類的生產(chǎn)生活水平逐漸得到提高，人類對自然的改造空間也越來越大例如農(nóng)業(yè)土地的平整與梯田的修筑、建設(shè)興建的水利水庫、運河的改道和灌溉渠系，由于采礦形成的尾礦廢石堆、廢棄的礦坑、底層的漏斗式陷落，人工修建的城市湖泊、假山、人工島、圍湖或者圍海造地以及沿海沿岸修筑的堤壩等，以上行為所形成的塑造作用的規(guī)模與速率眼遠遠超過天然的外動力作用，這種結(jié)果就是人為的塑造作用。

2 環(huán)境巖土工程問題的防治措施

2.1 深入進行環(huán)境巖土問題的工程學學科理論研究

作為一門跨學科的新興的邊緣學科，環(huán)境巖土工程學是里海大學在1986年召開的第一次的國際學術(shù)研討會之后，迅猛發(fā)展起來的。但是由于它的發(fā)展歷史比較短暫，理論研究體系尚不健全，很多的理論問題需要進行深入的研究如：環(huán)境巖土工程的科學性質(zhì)、內(nèi)涵，環(huán)境巖土工程學具體的研究內(nèi)容、對象，環(huán)境科學與環(huán)境巖土工程學和巖土工程地質(zhì)、工程學、基礎(chǔ)工程學等等學科之間的關(guān)系，環(huán)境巖土體—水—污染物之間仙湖的機理作用，土壤與環(huán)境之間的相互作用，污染環(huán)境的不飽和細粒土中的質(zhì)量傳輸現(xiàn)象以及土壤和巖石在地貌性能方面發(fā)生變化或者產(chǎn)生時效作用等。

2.2 進行巖石的失穩(wěn)與變形、機理污染研究

環(huán)境巖土工程在機理污染和上述問題中的研究還是較為模糊的，土質(zhì)洞室中存在的干擾流沙開采的問題、適度較高的洞室施工問題、火電廠灰壩與大高度的尾礦壩中具有大高度、高溫度以及低密度特征的建筑工程在地震作用下穩(wěn)定性的判定，土壤與環(huán)境之間的相互作用，土體的污染識別與特征鑒定、等都是需要我們?nèi)蘸筮M行深入研究的課題。

2.3 巖土工程中環(huán)境保護的對話設(shè)計倡導(dǎo)

環(huán)境巖土工程學是一門將巖土工程和環(huán)境科學進行結(jié)合的新學科，它采用巖石工程的應(yīng)用技術(shù)、觀點與方法服務(wù)于環(huán)境保護。對此，我們在進行工程的規(guī)劃設(shè)計時要特別注意，將環(huán)境保護作為根本出發(fā)點，考慮巖石結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定的問題，關(guān)注由巖土工程所引起的環(huán)境變化，有目的性地進行設(shè)計與規(guī)劃。比方說，上海某單位要在廣中路建一棟15層的大樓，但是設(shè)計需要采用樁基，而樁基的邊緣地區(qū)有兩根供水管道通過，該管道是閘北區(qū)的交通、工廠和醫(yī)院的重要供水命脈，因此在打樁時，容易產(chǎn)生因擠土作用而管道爆裂，將會造成嚴重的經(jīng)濟損失和政治影響。因此該設(shè)計被整套推翻，改用其他基礎(chǔ)設(shè)計。

2.4 采用巖土工程的環(huán)境保護施工工藝

現(xiàn)今建設(shè)者已經(jīng)認識到工程活動對周圍環(huán)境的影響問題的重要性，甚至有時還會設(shè)計經(jīng)濟、政治和法律等相關(guān)方面。因此，在進行巖土工程施工時的環(huán)境保護問題的詳細研究與先進的施工工藝的采用施極其重要的。可采用預(yù)鉆孔取土打樁，控制打樁速率，科學的利用土的時空效應(yīng)規(guī)律等施工工藝對環(huán)境進行保護。

3 結(jié)論

本文通過多年的實踐經(jīng)驗和研究資料對環(huán)境巖土工程存在的問題進行研究，并提出相關(guān)的防治對策，該研究為我們實行環(huán)境保護和智力服務(wù)打下良好的基礎(chǔ)，是促進政治和經(jīng)濟、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的重要保障。

[1]林宗元.環(huán)境巖土工程的興起與展望[J].中國工程勘察，1993(4)：4-8.