環(huán)境巖土工程學(xué)課件東南大學(xué)潘華良1緒論2

1、觀念1，地球本質(zhì)上是一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)。 地球是由大氣圈、水圈、生物圈的巖石圈四部分組成的整體，在變化的條件下，任何一部分都在不斷地改變。而一部分控制著另一部分，它們是相互制約，相互調(diào)整的，相互之間共同作用。6個(gè)基本觀念：表 11 某些物質(zhì)在自然循環(huán)中滯留的時(shí)間 地球物質(zhì) 滯留時(shí)間 水蒸氣 10 天(低氣層下) 二氧化碳 510 天 煙霧顆粒 數(shù)月數(shù)年 大氣圈 對(duì)流層 一周幾周 水 200 萬(wàn)年 氧 2000 年 生物圈 二氧化碳 300 年 大西洋表面 10 年 大西洋深水 600 年 太平洋表面 25 年 太平洋深水 1300 年 水圈 陸上地下水 150 年(760m 以上) 水 440

2、00 年 鹽類 2200 萬(wàn)年 鈣離子 120 萬(wàn)年 硫酸鹽離子 1100 萬(wàn)年 鈉離子 26000 萬(wàn)年 海水組成要素 氯離子 無(wú)限 注： 本表來(lái)源于 the earth and human affairs by the national academy copy right 1972 by the national academy of sceienceusa 巖石圈內(nèi)地質(zhì)循環(huán)的速率 觀念2 地球是人類合適的棲息地，但它能提供的資源是有限的。地球上的資源并非很豐富；相反人口不斷增長(zhǎng)造成資源的相對(duì)缺乏。第一是人的壽命延長(zhǎng)，無(wú)計(jì)劃生育等造成人口爆炸；第二是不切實(shí)際地盲目增加生產(chǎn)造成資源浪費(fèi)；第

3、三地球的礦產(chǎn)接近極限；第四環(huán)境不可逆的破壞造成的風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大； 珍妮路易絲卡爾梅特的法國(guó)老太太，她 活 了 1 2 2 年 零164天。 令科學(xué)家感興趣的是，人的自然壽命上限究竟是多少？ 2006年11月探索 愛(ài)達(dá)荷大學(xué)生物學(xué)系的史蒂芬?jiàn)W斯塔德預(yù)測(cè)，到2150年，人類壽命將可能超過(guò)150歲 伊利諾伊大學(xué)芝加哥公共衛(wèi)生學(xué)院的杰伊奧士安斯基認(rèn)為，130歲將會(huì)是人類壽命的上限。 正常人到底能活多少年？細(xì)胞分裂次數(shù)與分裂周期測(cè)算法認(rèn)為，人類壽命是其細(xì)胞分裂次數(shù)與分裂周期的乘積。自胚胎期開(kāi)始，細(xì)胞分裂50次以上，分裂周期平均為2.4年，從而推算出人類壽命至少是120歲。性成熟期測(cè)算法推算，人類的自然壽命

4、應(yīng)為112150歲。生長(zhǎng)期測(cè)算法推算，人類的自然壽命為100175歲。懷孕期測(cè)算法推算，人類的自然壽命最高可達(dá)167歲。 以上4種方法推算的結(jié)果表明，人類正常的自然壽命都應(yīng)該在100歲以上。 觀念3 物質(zhì)演變過(guò)程是通貫整個(gè)地質(zhì)年代起作用演變進(jìn)程(量和頻率)受自然和人為誘發(fā)、支配。 研究今天可推測(cè)未來(lái) 知道過(guò)去可以更好了解今天 可持續(xù)發(fā)展觀念4 自然在不斷地演化，而且經(jīng)常危害著人類；但是，這些災(zāi)害是可以認(rèn)識(shí)和可能躲避的。這種威脅生存的災(zāi)害，人類必須設(shè)法降低到最小的限度。圖圖1-1 地域形態(tài)地域形態(tài) 圖圖1-2 水流侵蝕強(qiáng)度水流侵蝕強(qiáng)度 圖1-3 風(fēng)化強(qiáng)度 圖1-4 物質(zhì)消融強(qiáng)度 觀念5 土地和水

5、的資源有計(jì)劃地利用。觀念6 人類人口無(wú)計(jì)劃地增長(zhǎng)人類的活動(dòng)應(yīng)對(duì)環(huán)境保護(hù)負(fù)有責(zé)任，但無(wú)計(jì)劃的增長(zhǎng)對(duì)環(huán)境的影響是十分明顯的。人口大量增長(zhǎng)，人類的居住空間大量膨脹，對(duì)自然界的索取也越來(lái)越多。圖1-6 人口增長(zhǎng)與物種消亡 曾經(jīng)金碧輝煌的帕爾米拉遺址(敘利亞)環(huán)境巖土工程學(xué)1.3環(huán)境巖土工程學(xué)研究的內(nèi)容和分類 研究?jī)?nèi)容可分成二大類：第一類稱為環(huán)境工程。大環(huán)境問(wèn)題(第一環(huán)境問(wèn)題)。第二類是指由人類工程活動(dòng)引起的一些環(huán)境問(wèn)題。小環(huán)境問(wèn)題(第二環(huán)境問(wèn)題) 其中用巖土工程的方法抵御由各種化學(xué)污染引起的環(huán)境問(wèn)題。稱為環(huán)境衛(wèi)生工程。例如：城市各種廢棄物的處理、污泥的處理等等。 環(huán)境衛(wèi)生工程是環(huán)境巖土工程學(xué)的一個(gè)重要

6、方面，其研究?jī)?nèi)容包括：污染的機(jī)理、最終處置的方法和設(shè)計(jì)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)等。 環(huán)境巖土工程學(xué)內(nèi)容及分類 內(nèi)成的 地震災(zāi)害 火山災(zāi)害 大環(huán)境問(wèn)題 外成的 洪水災(zāi)害 水土流失 沙漠化 鹽堿化 區(qū)域性滑坡 環(huán)境衛(wèi)生工程 有毒有害廢棄物污染 生活、生產(chǎn)活動(dòng)引起的 采礦造成采空區(qū)坍塌 尾礦淋濾污染 過(guò)量抽汲地下水引起地面沉降 環(huán)境巖土工程學(xué)研究的內(nèi)容 小環(huán)境問(wèn)題 工程活動(dòng)引起的 在密集建筑群中打樁造成擠土、振動(dòng)、噪聲對(duì)居住環(huán)境的影響 地下工程引起的地層移動(dòng) 1.4環(huán)境巖土工程學(xué)的研究現(xiàn)狀大環(huán)境巖土工程中的主要問(wèn)題 1地震災(zāi)害 2土壤退化 3洪水災(zāi)害 4溫室效應(yīng) 5水土流失 地 震地 震日本新瀉1964年地震時(shí)砂土液化影響。這些設(shè)計(jì)為抗震的建筑物傾斜而未受損壞。 1985年墨西哥大地震中，大部分建筑倒塌。 亞美尼亞城在1988年地震中幾乎被完全摧毀。 地震后站在廢墟上的印度小女孩。 1976年危地馬拉的舊危地馬拉城在地震后的廢墟。 火山噴發(fā)視頻洪澇酸雨海水入侵海嘯 海嘯是一種災(zāi)難性的海浪，通常由震源在海底下50千米以內(nèi)、里氏震級(jí)6.5以上的海底地震引起。水下或沿岸山崩或火山爆發(fā)也可能引起海嘯。在一次震動(dòng)之后，震蕩波在海面上以不斷擴(kuò)大的圓圈，傳播到很遠(yuǎn)的距離，正象卵石掉進(jìn)淺池里產(chǎn)生的波一樣。海嘯波長(zhǎng)比海洋的最大深度還要大，軌道運(yùn)動(dòng)在海底附近也沒(méi)受多大阻滯，不管海洋深度如何，波都可以