巖土工程發展策略及各國現況分析

2024年2月20日發(作者：關于海的作文)

巖土工程發展策略及各國現況分析

隨著經濟的飛速發展,人口的不斷增長,高原和生態敏感地區的環境巖土工程問題日益突出,沙漠化,水土流失,泥石流,滑坡,垃圾填埋處理,生態和地質環境的變遷,放射性核廢料的處置,名勝古跡的保護等課題越來越引起世界各國的重視。

1.世界學術發展趨勢

隨著經濟的飛速發展,人口的不斷增長,高原和生態敏感地區的環境巖土工程問題日益突出,沙漠化,水土流失,泥石流,滑坡,垃圾填埋處理,生態和地質環境的變遷,放射性核廢料的處置,名勝古跡的保護等課題越來越引起世界各國的重視。作為一門學科,環境巖土工程是由方曉陽先生1985年創立的,已得到迅速發展。

國際上每兩年舉行一次環境巖土工程學術討論會,現已舉行了4屆。從以往4屆會議論文集中可以發現,這一學科的發展顯示出以下特點:①環境巖土工程是巖土工程的一個新發展,它強調環境對各類巖土工程選址、設汁、施工營運以及耐久性和可靠性的影響;②環境巖土工程使原有的巖土工程學科內涵進一步擴大,開拓了許多新的研究領域和課題,如垃圾填埋處理、名勝古跡保護、核廢料處置等,而這些新的研究領域與人類的生存環境密切相關;③環境巖土工程是一個系統工程,它涉及的學科除數學、物理、力學、地質學等外,還包括化學、環境科學、社會學、法律等,顯示出多學科交叉。

2.國外重點發展領域

從大會交流的論文中可以看出,國際上除研究這門學科的理論體系外,一些新理論、新技術和新方法不斷涌現。如美國麻省大學方曉陽作的以21世紀環境巖土工程展望為主題的第3屆黃文熙講座,進一步闡述了他提出的粒子能量場理論,重點介紹了該理論在敏感生態區環境巖土工程方面的應用,受到代表們的好評。此外,他還提出了考古環境巖土工程學。美國麻省大學英陽教授介紹了追蹤污染隔離系統腐蝕過程的一種分時方法,并指出隔離系統的設計、廢物處置、場地環境和污染物的性質、數量等因素對隔離系統腐蝕過程的影響。另外,他還介紹了美國當前主要的環境巖土工程問題和控制措施。

加拿大央弗教授介紹了垃圾場覆蓋層的干化作用的影響。芬蘭環境保護研究所所長賽雷勒博士介紹了垃圾場覆蓋層的水力滲透近似模型。日本茨城大學的安原教授介紹了在建造核廢物處置設施時核廢物的持續放射水平以及周圍環境如地震活動性的影響,并運用數值分析方法證明了裝儲核廢物設施的緩沖材料沙子中,若含有10%~30%的蒙脫石則能夠抵抗較大的地震加速度。中國在日留學生高的介紹了斷層表面大變形的有限元模型分析方法。巴西礦業大學葛爾娃教授介紹了發生于巴西某市由降雨引起的滑坡情況,分析了其環境地質原因。

美國Humboldt州立大學查尼教授介紹了粒狀土的強度與其形成因素、孔隙性及固結水平之間的關系所作的試驗研究。中國在日留學生李小春介紹了巖石材料裂隙臨界點的實驗室研究。美國Renslaer理工學院瑞米教授介紹了一種以土1 / 3

的溫度和阻抗力為參數的能夠同時測量出土的凍深、凍溫以及土所經歷的融凍次數的雙參數測量系統。日本東京大學湊秀健教授介紹了六價鉻污染土的現場處理技術。

上述成果反映出國際上除重視這一領域的理論研究外,更注重于應用技術和方法的創新,強調技術的先進性和實用性。這方面的成果約占3/4左右,是一個值得注意的發展動向。此外,與傳統的巖土工程相比,環境巖土工程大大擴展了其研究領域和課題。如參加會議的海外學者多著重在垃圾填埋場設計與監測、核廢料處置和名勝古跡保護方面的交流,而這些新領域我國才剛剛起步,巫待加強。

3.一些主要國家的情況

參加這次會議的國家,除中國外,還有美國、日本、加拿大、芬蘭、巴西。從提交的論文看,歐美學者主要在垃圾填埋場的選址、設計、防滲措施、監測和新技術方面作了大量的系統研究;日本學者在地震條件下核廢料處置的數值模擬方面進行了系統分析,而巴西學者在滑坡發生的原因方面進行了分析。因此,各國研究的課題均是從本國的實際出發而立項的。

發達國家如美國、加拿大、芬蘭,環境污染是重中之重的課題,因此他們的研究著重在垃圾填埋場的污染處理方面。而日本,由于是一個多地震國家,因此論文多與地震有關,研究地震作用下的各類環境巖土工程問題。巴西是一個發展中國家,因此提交的論文與我國學者一樣,多放在滑坡、地面沉降、礦山土地回墾等地質災害上。可見各國在環境巖土工程方面的研究課題、重點和水平不盡相同,因而國際交流顯得尤為重要。 4我國狀況與薄弱環節

在會上國內代表交流的論文有:同濟大學龍曉燕、長江科學院張小平、南京大學熊孝波分別介紹了填埋場垂直隔離系統、三峽壩區廢物處理和我國垃圾填埋場的研究現狀;南京大學李琦介紹了模擬滑坡的彈塑性大變形有限元分析方法;太原工學院白曉紅介紹和分析了陜西某礦區的黃土滑坡問題的起因及其治理方案;北京地質環境監測總站周平根、建設部環境工程技術中心李顯忠、西南交大黃濤分別介紹了長江三峽壩區滑坡整治、坡地建設中的環境巖土工程問題和降雨過程中邊坡穩定性的實驗室研究;中國礦業大學胡振琪介紹了陜西神府一東升礦區的可持續發展研究情況;長沙礦冶研究院夏建新分析了礦山多金屬結核對環境的影響;中國礦業大學卞正富介紹了礦區生態恢復過程中的土地復墾和景觀設計;南京大學李曉昭論述了由巖土工程活動引起的城市環境地質問題;西安交通大學的廖紅建介紹了由黃土高原上的窯洞等洞穴式建筑物帶來的一系列環境巖土工程問題;河南省第一地質工程院方建華分析了黃河下游改道問題;蘭州冰川凍土研究所牛富俊分析了黃土地區深開挖的變形特性及其環境影響;西南交大王鷹、南京大學王寶軍分別介紹了膨脹土在干濕循環后的微結構變化和分形維數的變化;南京大學施斌介紹了利用CT技術動態觀測土體內部裂隙的新方法;深圳西倫土木結構事務所馮遺興介紹了一種軟一L地基處理新技術動態排水固結法;清華大學周樹華介紹了一種便攜式的結合其他試驗可用來進行雪地勘察和覆雪斜坡穩定性調查2 / 3

的新型儀器;昆明理工大學的方源敏介紹了一種能監測和預報滑坡的新型傾斜傳感器,分析了以滑動體的形變速率作出危險時刻預報和以滑動體的形變深度作出滑動體積預報的方法;青島海洋大學賈永剛介紹了一種加固船塢地基的水下爆破夯實法。

從上述交流中可以發現我國與一些發達國家在環境巖土工程領域中研究的內容和重點是有區別的,在某些方向還存在著相當差距,主要體現在以下幾個方面。(1)研究重點。國際上將城市垃圾和工業廢料填埋處理作為重點研究,成果約占國外文章的2/5,而我國學者的研究重點主要放在滑坡、地面沉降、礦山土地復墾上。這種差異是由各國的經濟發展水平決定的,同時它也提示了發展中國家如我國研究者今后的研究方向,可避免一些發達國家過去走過的彎路。(2)研究水平。國際上對垃圾填埋場的研究十分系統,檢測手段先進。如美國麻省大學英陽教授介紹的追蹤污染隔離系統腐蝕過程的一種分時方法等。而我國學者對垃圾填埋場的巖土工程研究工作近年來才開始,研究深度還不夠。日本茨城大學安原教授運用數值分析方法所獲成果,方法先進,可信度高,而我國在數值模擬的創造性方面還很欠缺。(3)研究理論。美國麻省大學方曉陽先生提出的粒子能量場理論,盡管還需要進一步完善,但可以預見它必將對環境巖土工程學起到新的推動作用。而我國學者在理論研究方面還需努力。(4)研究內容。國際上環境巖土工程的內涵已大大擴展,研究內容中強調了環境與各類巖土工程間的相互作用,治理與防治相結合,單純的巖土工程性質調查與設計和監測相結合。如對垃圾填埋場的研究,除了對填埋場巖土的工程性質作研究外,還對填埋場的隔離系統的設計、填埋場的結構、污染土的處理以及填埋場對環境影響的監測等進行了系統研究。

從上述分析可以看出,我國環境巖土工程研究與國際上相比還存在著一些差距。建議我國地質工程和巖土工程界加大環境巖土工程方面的研究力度,調整某些研究方向,在高等院校中增設這一學科,加強這一領域中的人才培養,吸取國內外的成功經驗和新理論、新方法,使該學科盡快趕超國際先進水平。

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