水工環地質及巖土工程理論體系的應用與發展研究

浙江省第七地質大隊 浙江麗水 323000

摘要：水工環地質及巖土工程理論在科技與經濟的助推下，其完善程度日益提高。現階段，水工環地質勘察及巖土工程勘察建設實踐較多，對水工環地質及巖土工程理論體系加以梳理總結，有助于水工環地質及巖土工程實踐保持經濟、社會及環境效益的協調統一。本文圍繞水工環地質及巖土工程理論，對其發展歷程及應用范圍進行簡單論述。

關鍵詞：水工環地質；巖土工程；理論體系；應用；發展

在現代科技不斷發展進步的背景下，水工環地質及巖土工程理論在內容上、范圍上、作用上都更為系統和突出，已成為水工環地質及巖土工程勘察、設計、施工、養護的重要理論支撐。分析水工環地質及巖土工程理論體系的應用及發展，其實際意義較為明顯。

一、水工環地質及巖土工程理論體系的形成背景及發展歷程

（一）水工環地質理論的形成及發展

水工環地質理論在內容上涉及到水文地質、工程地質及環境地質三個方面，我國水文地質理論形成并發展于上世紀50年代，在基本理論及學科教材上主要遵循及采用前蘇聯的相關水文地質理論體系，在理論內容上也集中于水源勘測環這一基本環節，隨著技術的進步和經濟的發展，水文地質理論由單一的地下水勘測發展到地下水采集等方面。現階段，隨著經濟發展與自然環境之間的矛盾日漸凸顯，水文地質理論在內容及范圍上向水資源的利用及管理等方向過渡。工程地質理論與環境地質理論主要依托于我國實施的眾多水利工程實踐，在地質勘探技術、地質調查、礦產普查勘探、水利工程建設等活動的輔助下，在理論廣度及深度上逐步擴展，在20世紀80年代，環境地質理論得以成型[1]。

（二）巖土工程理論的形成及發展

巖土工程理論從時間段上看，可以大致分為以下幾個時期：首先，原始時期人類對巖土可以用于抵御自然氣候及兇猛動物的基本認知；其次，西方國家開展巖土工程實踐，如修建地鐵等，在此過程中所形成的基于巖土和水電利用及防護的認知；第三，工程力學的分支之一，土力學的誕生，為研究土體與地質作用之間的應力關系提供了理論支撐及指導，巖土工程理論在此時期獲得了較快發展；第四，進入近代社會后，在巖土信息勘察及工程施工技術的聯合促進下，巖土工程理論的精度和廣度都有了大幅擴展，巖土工程理論趨于成熟。作為我國巖土工程理論來講，其在形成發展中實現了與水文地質、工程地質、環境地質等水工環地質理論的互相融合，并在一些大型水電工程建設實踐的印證下，對理論內容不斷加以豐富及拓展，形成了巖土工程理論與實踐并行，國內外巖土工程理論并存的理論架構體系。

二、水工環地質及巖土工程理論體系的應用與發展

（一）水工環地質理論體系應用及發展狀況

水工環地質理論體系中的水文地質理論，其形成于上世紀70年代，在早期應用中，其主要圍繞水源勘察等內容，在勘察工農業地下水等環節發揮了重要作用。在探明我國地下水儲量后，水文地質理論中又增加了多種標準及規范，用于后期的地下水開采實踐。在進入90年代后，我國水文地質理論又注重融合其他學科的內容，逐漸拓寬了水文地質理論的應用范圍。進入新世紀后，《現代水文地質學》在2005年誕生，由此使水文地質理論的應用邁入新階段，在地下水勘測及開采實踐、城市水資源的開發及管理、水利施工建設等多個實踐領域，水文地質學都開始發揮其技術指導優勢。

水工環地質理論體系中的地質工程及環境工程理論應用發展于1950-1980年間，在這一時間段內，地質工程及環境工程主要依附于工程地質學理論及實踐。在1980年后，隨著改革開放的實施，我國的社會經濟活動開始進入活躍期，社會生產實踐活動對資源的需求與日俱增，地質工程理論開始得到普遍應用，并在地質水文勘察、找礦模型構建、地質災害預測等方面發揮了重要作用[2]。而隨著生產實踐活動對環境施加的影響越來越明顯，環境工程理論開始更多地介入到地質工程實踐中，并逐漸在水工環地質理論體系中顯示出其獨到的理論價值。

在水工環地質理論體系的應用案例上，各種實踐工程較多，應用成果較好。例如，上海地區在進行水工環地質勘測及建設實踐中，受制于其獨特的地理區位和水文地質條件，其地面沉降的現象較為嚴重，給地下水資源的開采及利用造成了阻礙。在水文地質學及水文地質理論的指導下，施工技術人員針對這一問題，在進行地表水開采時，注重采用回灌地表水的方法，使城市水資源的利用及管理更加高效，也有效地解決了地面沉降等現象，其應用的實際效果及所取得的社會效益較為顯著。而在地質工程及環境工程理論的應用中，應用實例也不勝枚舉，例如，在對工程的地質狀況進行勘察時，借助于地質工程理論，能夠有效識別建設風險，從而避免建設工程給當地區域的地質造成破壞，進而引發地質災害。以湖北省烏龍泉礦山地下水開采為例，由于其地理位置與京廣鐵路相鄰，如進行地下水大規模開采，可能會對鐵路安全運行構成不良影響，工程人員在地質工程理論的指導下，通過現場勘察，得出地下水開采可增大地面沉降及塌陷的幾率，擴大該區域地質降落漏斗范圍等結論，取消了原定的開采計劃，有效保障了鐵路安全運行及礦山地質的穩定性。眾多周知的長江三峽水利工程實踐，更是運用水工環地質理論的典型范例，在長江三峽施工建設前，工程技術人員對長江三峽對地質狀況、水文因素、環境改善等環節的作用及利弊進行了分析論證，在水文地質環境學，土體力學等學科的輔助下，長江三峽工程實現了水文地質學、工程地質學、環境地質學的交叉運用，其經濟效益及社會效益極為顯著。

（二）巖土工程理論體系應用及發展狀況

我國的巖土工程理論在發展過程中實現了與水工環地質理論的互相融合及借鑒，在眾多的工程實踐中都能夠發現其有效應用的身影[3]。在上世紀八九十年代，《工程地質勘察規范》中既已融入了巖土工程的相關理論，在進入90年代后，隨著《巖土工程基本術語標準》（GB/T50279-98）的頒布，巖土工程理論進入成熟化發展階段，與此同時推出的《巖土工程手冊》，更是為巖土工程實踐提供了規范和標準。隨著時代的發展進步和科技水平的日新月異，巖土工程理論開始更多地和環境治理、建筑工程施工、環境監測、地質災害預警防控等實踐相結合，《城市環境巖土工程問題與防治技術》等規范的出臺及應用，使巖土工程理論的內涵及外延得以豐富擴展，推動了巖土工程理論體系的逐漸完善。

在巖土工程理論體系的實際應用案例中，其與水文地質理論中的地下水勘察及開采聯系較為緊密，例如，在我國湖北省大冶湖水利工程施工中，其地質構造為巖溶地貌，施工的難度較大，工程技術人員通過參照巖土工程理論中的相關規范，確定了采用帷幕注漿的方式有效應對巖溶地貌的施工方案，通過沖孔灌注樁等鉆探方法，有效克服了復雜巖土地貌給工程施工帶來的難度。而在長江三峽水利工程中，借助巖土工程理論，通過對三峽地區的自然環境及巖土狀況進行優化改造，既提高了長江三峽的環境效益，又發揮了巖土工程理論在環境改造，地質災害防護等方面的優勢，標示出了世界水利工程實踐的新高度。

結語：

水工環地質及巖土工程理論在形成及發展中體現出了互為融合，互相促進的關聯性，成為人們有效利用及改造自然環境的重要理論支撐及依據。在水工環地質及巖土工程理論的應用上，盡管還存在一定的問題和不足，但隨著水工環地質勘察及巖土工程實踐技術的發展，水工環地質及巖土工程理論必將得以進一步豐富和拓展。

參考文獻：

[1] 鄭拓飛，高桂珍，畢研發等.當代水工環地質及巖土工程理論體系應用與未來趨勢[J].民營科技，2015，（10）：175.

[2] 朱聰林.水工環地質與巖土工程理論體系的運用[J].地球，2015，（6）：65.

[3] 王鵬.水工環地質現狀及發展趨勢探究[J].中國高新技術企業，2015，（11）：151-152.