一 環(huán)境巖土工程學緒論

1、環(huán)境巖土工程學概論環(huán)境巖土工程學概論一一 緒論緒論1 1 環(huán)境巖土工程學的發(fā)展環(huán)境巖土工程學的發(fā)展2 2 環(huán)境巖土工程學的基本概念環(huán)境巖土工程學的基本概念3 3 環(huán)境巖土工程學的研究內容環(huán)境巖土工程學的研究內容4 4 環(huán)境巖土工程學的研究現狀環(huán)境巖土工程學的研究現狀1 1 環(huán)境巖土工程學的發(fā)展環(huán)境巖土工程學的發(fā)展 隨著經濟的迅速發(fā)展、科技的進步，人類活動對環(huán)境產隨著經濟的迅速發(fā)展、科技的進步，人類活動對環(huán)境產生的負面影響漸漸凸現生的負面影響漸漸凸現 環(huán)境污染和生態(tài)破壞環(huán)境污染和生態(tài)破壞當今世界的十大環(huán)境問題當今世界的十大環(huán)境問題 大氣污染嚴重大氣污染嚴重 大氣層中大氣層中CO2、CH4和氮氧化

2、合物和氮氧化合物等氣體，能等氣體，能使使太陽短波輻射太陽短波輻射到達地面，到達地面，但地表向外放出的但地表向外放出的長波熱長波熱輻射線輻射線卻被大氣吸收，并卻被大氣吸收，并吸收轉化為熱量，這樣就吸收轉化為熱量，這樣就使地表與低層大氣溫度增使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類似于栽培高，因其作用類似于栽培農作物的溫室，故名溫室農作物的溫室，故名溫室效應。效應。 溫室效應加劇溫室效應加劇 地球臭氧層減少地球臭氧層減少 何謂臭氧？何謂臭氧？ 臭氧層的高度？臭氧層的高度？ 臭氧層的作用？臭氧層的作用？ 臭氧層減少的危臭氧層減少的危害？害？ 土地退化和沙漠化土地退化和沙漠化l 土地退化土地退化 土地由于

3、土地由于人為活動和自人為活動和自然作用然作用而不再能正常地而不再能正常地維持其經濟功能和原來維持其經濟功能和原來的自然生態(tài)功能的現象的自然生態(tài)功能的現象和過程和過程l 沙漠化沙漠化 原由植物覆蓋的土地變原由植物覆蓋的土地變成不毛之地的自然災害成不毛之地的自然災害現象現象 植物生長、農業(yè)發(fā)展、植物生長、農業(yè)發(fā)展、氣候變化氣候變化 水資源短缺水資源短缺海水海水 97.41%淡水淡水 2.59%海洋環(huán)境污染惡化海洋環(huán)境污染惡化 近幾年海上污染事故增多，大近幾年海上污染事故增多，大多是多是溢油污染溢油污染，給漁業(yè)生產和，給漁業(yè)生產和海洋生態(tài)造成損失和破壞海洋生態(tài)造成損失和破壞 海洋污染的海洋污染的特點

4、特點是，污染源多、是，污染源多、持續(xù)性強、擴散范圍廣、難以持續(xù)性強、擴散范圍廣、難以控制控制 “綠色屏障綠色屏障”銳減銳減 每一棵大樹一天可以每一棵大樹一天可以吸收吸收0.10.1千克的二氧化千克的二氧化碳碳，產生，產生0.750.75千克的千克的氧氣氧氣 人們大量使用一次性人們大量使用一次性木筷，每木筷，每4000040000雙一次雙一次性木筷需要一棵大樹性木筷需要一棵大樹的木材的木材 生物種類不斷減少生物種類不斷減少 目前地球上物種的滅絕速率是人類活動之前的目前地球上物種的滅絕速率是人類活動之前的100100到到10001000倍倍 按照中等范圍的按照中等范圍的全球氣候變暖情形全球氣候變暖

5、情形，到，到20502050年，占地年，占地球陸地表面積球陸地表面積20%20%的區(qū)域中，有的區(qū)域中，有15%15%37%37%的物種注定消的物種注定消亡亡 垃圾成災垃圾成災 統(tǒng)計資料顯示，目前統(tǒng)計資料顯示，目前中國城市生活垃圾中國城市生活垃圾累累積堆存量積堆存量已達億已達億噸，噸，占地占地約多萬約多萬畝，近年來還在以平畝，近年來還在以平均每年均每年. .的速的速度持續(xù)增長度持續(xù)增長 在在填埋、堆肥及焚燒填埋、堆肥及焚燒等三種垃圾處理方式中，中國主要采等三種垃圾處理方式中，中國主要采用用填埋處理填埋處理。據統(tǒng)計，。據統(tǒng)計，20082008年中國城市的垃圾產生量是年中國城市的垃圾產生量是1.55

6、1.55億噸，其中填埋占億噸，其中填埋占82.782.7，焚燒占，焚燒占1515 人口增長過快人口增長過快 聯合國人口基金會今年的聯合國人口基金會今年的世界世界人口狀況報告人口狀況報告統(tǒng)計顯示，目前統(tǒng)計顯示，目前世界總人口為世界總人口為64.64764.647億億，人口增人口增長率為長率為1.2%1.2%。其中發(fā)達國家人口。其中發(fā)達國家人口為為12.11312.113億，增長率是億，增長率是0.3%0.3%；發(fā)；發(fā)展中國家人口為展中國家人口為52.53552.535億，增長億，增長率是率是1.4%1.4% 到到20502050年，年，全球總人口將達到全球總人口將達到9191億億， 其中發(fā)達國家

7、人口將停留其中發(fā)達國家人口將停留在在1212億左右，而發(fā)展中國家將達億左右，而發(fā)展中國家將達到到7979億億 國內學者的觀點國內學者的觀點 胡中雄胡中雄 環(huán)境巖土工程學概論環(huán)境巖土工程學概論n 一門應用一門應用巖土工程的概念巖土工程的概念進行環(huán)境保護的跨學科的邊緣學科進行環(huán)境保護的跨學科的邊緣學科 第一類稱為第一類稱為環(huán)境工程環(huán)境工程，指用巖土工程的方法來抵御由于天災，指用巖土工程的方法來抵御由于天災引起的環(huán)境問題，引起的環(huán)境問題，如洪水、滑坡等如洪水、滑坡等 第二類稱為第二類稱為環(huán)境衛(wèi)生工程環(huán)境衛(wèi)生工程，指用巖土工程的方法來抵御由各，指用巖土工程的方法來抵御由各種化學污染引起的環(huán)境問題，種化

8、學污染引起的環(huán)境問題，如城市垃圾填埋處理等如城市垃圾填埋處理等 第三類是指人類工程活動引起的一些環(huán)境問題，第三類是指人類工程活動引起的一些環(huán)境問題，如開挖隧道如開挖隧道引起的地面變形等引起的地面變形等2 2 環(huán)境巖土工程學的基本概念環(huán)境巖土工程學的基本概念 龔曉南龔曉南 21世紀巖土工程發(fā)展展望世紀巖土工程發(fā)展展望 巖土工程與環(huán)境科學密切結合的一門科學，它主要應用巖土工程與環(huán)境科學密切結合的一門科學，它主要應用巖土工程的觀點、技術和方法巖土工程的觀點、技術和方法為治理和保護環(huán)境服務為治理和保護環(huán)境服務 羅國煜羅國煜 論環(huán)境巖土工程及其環(huán)境地學研究論環(huán)境巖土工程及其環(huán)境地學研究n 環(huán)境巖土工程屬

9、于環(huán)境地質學范疇，環(huán)境巖土工程屬于環(huán)境地質學范疇，由于巖土工程活動由于巖土工程活動產生的環(huán)境問題叫環(huán)境巖土工程問題產生的環(huán)境問題叫環(huán)境巖土工程問題，它為環(huán)境巖土工它為環(huán)境巖土工程的主體程的主體 施斌施斌 關于環(huán)境巖土工程關于環(huán)境巖土工程n 觀點觀點 用巖土工程的基本原理、方法和手段防止自然和人類活用巖土工程的基本原理、方法和手段防止自然和人類活動引起的巖土環(huán)境的惡化，分析和評價環(huán)境與各類巖土動引起的巖土環(huán)境的惡化，分析和評價環(huán)境與各類巖土工程間的相互作用和影響，改善城市和人類環(huán)境的運行工程間的相互作用和影響，改善城市和人類環(huán)境的運行和生活質量，保持人類社會經濟的可持續(xù)發(fā)展和生活質量，保持人類社

10、會經濟的可持續(xù)發(fā)展 強調：環(huán)境巖土工程除了需要力學基礎外，還需要化學強調：環(huán)境巖土工程除了需要力學基礎外，還需要化學、環(huán)境科學、地質科學和社會科學等、環(huán)境科學、地質科學和社會科學等觀念觀念1 1 地球本質上是一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)地球本質上是一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)環(huán)境巖土工程學中環(huán)境巖土工程學中6 6個基本觀念個基本觀念組成地球的四個圈層之間關系是，相互制約、相互調整、組成地球的四個圈層之間關系是，相互制約、相互調整、相互作用相互作用觀念觀念2 2 地球是人類合適的棲息地，但它能提供的資源地球是人類合適的棲息地，但它能提供的資源是有限的是有限的 地球上的資源并非很豐富；相反人口不斷增長造成資地球上的資

11、源并非很豐富；相反人口不斷增長造成資源的相對缺乏源的相對缺乏人的壽命延長，無計劃生育等造成人口爆炸人的壽命延長，無計劃生育等造成人口爆炸不切實際地盲目增加生產造成資源浪費不切實際地盲目增加生產造成資源浪費（產能過剩）（產能過剩）地球的礦產開采接近極限地球的礦產開采接近極限環(huán)境不可逆的破壞造成的風險越來越大環(huán)境不可逆的破壞造成的風險越來越大 觀念觀念3 3 物質演變過程是通貫整個地質年代起作用，物質演變過程是通貫整個地質年代起作用，但演變進程但演變進程( (量和頻率量和頻率) )受自然和人為誘發(fā)變化支配受自然和人為誘發(fā)變化支配研究今天可推測未來研究今天可推測未來知道過去可以更好了解今天知道過去可

12、以更好了解今天可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展觀念觀念4 4 自然在不斷地演化，而且經常危害著人類，自然在不斷地演化，而且經常危害著人類，但是，這些災害是可以認識和可能躲避的。這種威但是，這些災害是可以認識和可能躲避的。這種威脅對生存的災害，人類必須設法降低到最小的限度脅對生存的災害，人類必須設法降低到最小的限度觀念觀念5 5 土地和水的資源有計劃地合理利用，無論從經土地和水的資源有計劃地合理利用，無論從經濟上的得益還是實際變化造成的損失，兩者之間力求濟上的得益還是實際變化造成的損失，兩者之間力求達到平衡達到平衡充分考慮部分與部分之間的利益關系，要照顧互利充分考慮部分與部分之間的利益關系，要照顧互利要科學

13、地利用資源要科學地利用資源觀念觀念6 6 人類人口無計劃地增長也是個環(huán)境問題人類人口無計劃地增長也是個環(huán)境問題 人類的活動應對環(huán)境保護負有責任，但無計劃的增長人類的活動應對環(huán)境保護負有責任，但無計劃的增長對環(huán)境的影響是十分明顯的。人口大量增長，人類的居住對環(huán)境的影響是十分明顯的。人口大量增長，人類的居住空間大量膨脹，對自然界的索取也越來越多空間大量膨脹，對自然界的索取也越來越多3 3 環(huán)境巖土工程學的研究內容環(huán)境巖土工程學的研究內容l 研究內容可分成二大類：研究內容可分成二大類： 第一類稱為環(huán)境工程，稱為第一類稱為環(huán)境工程，稱為大環(huán)境大環(huán)境問題問題( (第一第一環(huán)境問題環(huán)境問題) ) 第二類是

14、指由人類工程活動引起的一些環(huán)境第二類是指由人類工程活動引起的一些環(huán)境問題，稱為問題，稱為小環(huán)境小環(huán)境問題問題( (第二環(huán)境問題第二環(huán)境問題) )環(huán)境巖土工程學內容及分類 內成的 地震災害 火山災害 大環(huán)境問題 外成的 洪水災害 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、生產活動引起的 采礦造成采空區(qū)坍塌 尾礦淋濾污染 過量抽汲地下水引起地面沉降 環(huán)境巖土工程學研究的內容 小環(huán)境問題 工程活動引起的 在密集建筑群中打樁造成擠土、振動、噪聲對居住環(huán)境的影響 地下工程引起的地層移動 環(huán)境巖土工程學的研究領域環(huán)境巖土工程學的研究領域4 環(huán)境巖土工程學的研究現狀環(huán)境巖

15、土工程學的研究現狀 首先，該學科作為土木工程領域的分支，其最基本的學首先，該學科作為土木工程領域的分支，其最基本的學科思路主要來源于兩個方面：即科思路主要來源于兩個方面：即環(huán)境科學的學科思路環(huán)境科學的學科思路與與巖土工程學的學科思路巖土工程學的學科思路。它首次將這兩種學術思路有機。它首次將這兩種學術思路有機滲透結合，并根據所研究的具體對象或具體問題，創(chuàng)造滲透結合，并根據所研究的具體對象或具體問題，創(chuàng)造出與其相適應的新的學科思路，這無疑是土木工程領域出與其相適應的新的學科思路，這無疑是土木工程領域的重大突破，也是環(huán)境科學史上一次新的飛躍。的重大突破，也是環(huán)境科學史上一次新的飛躍。環(huán)境巖土工程學興

16、起的學科意義環(huán)境巖土工程學興起的學科意義 人類環(huán)境中人類環(huán)境中自然環(huán)境自然環(huán)境、工程環(huán)境工程環(huán)境和和社會環(huán)境社會環(huán)境三個構成方三個構成方面是相互聯系、相互影響、相互作用的，其中起主導作面是相互聯系、相互影響、相互作用的，其中起主導作用的是用的是人類的工程活動人類的工程活動，由此產生的工程環(huán)境問題無，由此產生的工程環(huán)境問題無疑是環(huán)境科學研究中最主要的環(huán)境問題之一，而這也正疑是環(huán)境科學研究中最主要的環(huán)境問題之一，而這也正是環(huán)境巖土工程學要研究的對象和主要內容。是環(huán)境巖土工程學要研究的對象和主要內容。 環(huán)境巖土工程學第一次將環(huán)境巖土工程學第一次將工程環(huán)境問題工程環(huán)境問題放在環(huán)境問題的放在環(huán)境問題的首

17、要位置上來研究。不但拓寬了環(huán)境科學和巖土工程學首要位置上來研究。不但拓寬了環(huán)境科學和巖土工程學的研究領域和學術思路，而且也為人類協調其自身與自的研究領域和學術思路，而且也為人類協調其自身與自然之間的關系、解決環(huán)境、人口、資源與發(fā)展的世界性然之間的關系、解決環(huán)境、人口、資源與發(fā)展的世界性問題提供了問題提供了新的思路、工具和途徑新的思路、工具和途徑。 環(huán)境巖土工程學基礎理論體系的建立環(huán)境巖土工程學基礎理論體系的建立 現代科學的發(fā)展趨勢主要有現代科學的發(fā)展趨勢主要有高度分化高度分化和和高度綜合高度綜合兩個方兩個方向，這也是現代科技發(fā)展的重要特征之一。向，這也是現代科技發(fā)展的重要特征之一。 環(huán)境巖土工

18、程學就是一門高度綜合性的交叉學科，其基環(huán)境巖土工程學就是一門高度綜合性的交叉學科，其基礎理論體系的建立。要礎理論體系的建立。要涉及到與之相關學科基礎理論涉及到與之相關學科基礎理論的的有機結合、現代科學新理論的滲入及現代高新技術的支有機結合、現代科學新理論的滲入及現代高新技術的支持等許多方面。持等許多方面。 多學科基礎理論的有機結合多學科基礎理論的有機結合 環(huán)境巖土工程學作為土木工程學科與環(huán)境科學兩者相互環(huán)境巖土工程學作為土木工程學科與環(huán)境科學兩者相互滲透發(fā)展形成的門前沿科學，滲透發(fā)展形成的門前沿科學， 巖土工程學中土質學、土力學、巖石力學、工程地質等巖土工程學中土質學、土力學、巖石力學、工程地

19、質等基本理論，仍然是環(huán)境巖土工程學的基礎理論；基本理論，仍然是環(huán)境巖土工程學的基礎理論； 要解決工程環(huán)境問題，巖土工程學的基本理論還必須與要解決工程環(huán)境問題，巖土工程學的基本理論還必須與環(huán)境科學中的基本理論，特別是環(huán)境物理化學的基本理環(huán)境科學中的基本理論，特別是環(huán)境物理化學的基本理論、環(huán)境質量的基本理論與環(huán)境趨勢變化預測、控制與論、環(huán)境質量的基本理論與環(huán)境趨勢變化預測、控制與管理，以及有關監(jiān)測系統(tǒng)的基本理論，相互溶合起管理，以及有關監(jiān)測系統(tǒng)的基本理論，相互溶合起來形成新的理論基礎。來形成新的理論基礎。 可以這樣說，相鄰相關學科基礎理論有機結合是環(huán)境巖可以這樣說，相鄰相關學科基礎理論有機結合是環(huán)境巖土工程理論基礎形成最為基本的前提。土工程理論基礎形成最為基本的前提。 從這一角度來看，環(huán)境巖土工程學的基礎理論正處于形從這一角度來看，環(huán)境巖土工程學的基礎理論正處于形成與發(fā)展階段。成與發(fā)展階段。