当前国际环境地质工程(环境岩土工程)研究的热点领域及其相关技术

当前环境地质工程(或称环境岩土工程)(EnvironmentalGeotechnology)国际学术讨论会的频繁召开, 反映了世界各国对解决环境问题的迫切愿望, 预示着一个世纪性的环境地质工程研究热潮已经到来。结合我国的国情分析这些会议所研讨的内容, 将有助于提高对当前环境地质工程热点研究领域的认识, 从而在解决国家所面临的环境问题及经济社会可持续发展中发挥应有的作用。本文是作者对当前国际环境地质工程(环境岩土工程)研究热点领域及其相关技术的集成。由于环境问题的广泛性, 对于国内的传统环境工程地质和地质灾害内容不加重复, 但它们同样重要。     

城市地下工程中的环境岩土工程问题

近年来, 随着城市人口的急剧增长, 交通与住房拥挤状况日趋突出, 在我国一些大中城市中, 道路交通隧道、地铁工程、地下商城等地下工程建设项目在逐年增多。由于城市工程环境特殊性和地下工程的特点, 在其施工过程中经常出现基坑失稳 (明挖 )、地面沉降、岩溶塌陷、洞室失稳、巷道突水等多种环境岩土工程问题, 不仅严重影响地下工程建设和周围建筑物环境安全, 而且给国家造成重大经济损失。这一问题已引起岩土工程领域很许多专家的关注, 并成为该领域的研究热点。本文结合南京市区地下工程建设的实际情况, 探讨城市地下工程环境岩土工程问题的特点和形成机理, 并提出解决地下工程环境岩土工程问题的方法和建议。     

关于环境岩土工程

回顾了环境岩土工程的发展历史 ,讨论了其定义、与传统岩土工程的区别以及研究内涵 ,介绍了国际上的发展现状和活动 ,指出了我国在这一领域中的差距 ,最后列出了环境岩土工程的一些重要课题。     

福州轨道交通建设中的岩土工程问题

由于福州盆地工程地质条件的复杂性以及隧道工程的特殊性,在福州轨道交通建设过程中将遇到大量环境岩土工程问题。主要的环境岩土工程问题有:(1)隧道掘进范围内的承压含水层。承压含水层富水性、透水性强,由于开挖深度大,必须考虑下部承压水的影响,避免产生基坑突涌问题。砂砾卵石层直接覆盖于基岩裂隙热水上,受热水构造带高温热水的直接补给以及热传导,地下轨道交通建设对地热场是否存在影响以及地热对轨道交通的影响需要深入研究。(2)软土的大变形与低强度。导致地基失稳与土体结构强度破坏。(3)深大基坑开挖施工引发的可能灾变。基坑开挖易产生滑塌、流泥、突水(涌)、地表沉陷等问题,必须采取有效的支护措施,避免基坑失稳而影响工程安全及周边环境。对这些环境岩土工程问题,应加强勘察新技术的应用,查明建设场地岩土工程地质条件; 采用人工地层冻结法、桩基托换技术进行施工; 开发和利用适合本地区岩土条件的新技术、新工艺,如新型桩、新的止水、降水措施等基坑支护新技术,以及采用信息化施工新技术。     

扫描电镜在黄土湿陷及花岗岩古风化壳成生机理研究中的应用

本文利用扫描电镜对黄土湿陷变形机理及古风化花岗岩成生环境机理进行了研究, 分析了扫描电镜在工程岩土的变形与强度问题机理研究中的重要作用。     

城市发展与城镇化——工程地质学的机遇与挑战

在城镇化全球规模的历史趋势和中国城市发展与城镇化历程及其特点分析的基础上,围绕城市岩土工程与地质环境系统,讨论了地质环境与城市规划、城市地下空间利用、城市生态与环境安全等领域工程地质研究发展的思路,强调了地质基础研究与多学科多源知识融合、多种技术集成的创新发展途径。     

国际软土工程学术会议(Shanghai’2001)通知

近年来 ,我国沿海软土地区大规模的经济建设带动了软土工程学科的迅速发展 ,取得了许多创造性的成果和成功经验 ,引起了世界同行的关注。国际土力学与岩土工程协会 ( ISSMGE)主席日本东京大学 K.Ishihara教授与 ISSMGE软土工程委员会 ( TC2 8)主席英国剑桥大学Robert Mair教授共同倡议于 2 0 0 1年在上海召开一次软土工程国际学术会议。经 ISSMGE批准 ,“国际软土工程学术会议”( Shanghai’2 0 0 1 )将于 2 0 0 1年 4月 1 6日至 1 8日在同济大学召开。本次会议由 TC2 8主办 ,同济大学、上海市地铁总公司、上海城市轨道交通建设…     

论城市环境岩土工程研究

城市环境岩士工程问题是当前岩土工程和工程地质界研究的热点。本文认为,大城市不稳定性、环境水利与环境污染是其三个主要问题,并做了分析论证。根据系统科学思维原则,文中对人们感兴趣的研究方法论问题,提出了五点基本认识。     

拜耳法干式赤泥基本特性及堆场运行特征分析

拜耳法赤泥矿物成分特殊,力学性能较差,平果铝赤泥堆场利用拜耳法赤泥筑坝在国内尚属首次。通过对拜耳法赤泥颗分情况、矿物及化学组成、物理力学特性等进行试验研究,认为赤泥中Fe2O3含量较高、粒径较细且属于级配不良的土; 结合平果铝赤泥堆场目前的运行情况,分析了赤泥堆场目前运行时存在的排水系统、赤泥固结等几个问题,指出了赤泥堆场堆存后期有可能由于赤泥排水缓慢而导致堆场底部赤泥长期被水浸泡,从而对堆场的稳定性造成一定影响。     

关于两类环境问题的研究─21世纪中国东部主要工程地质课题初析

本文认为环境岩土工程问题与污染和生态破坏环境问题是等价的。所以,存在着两类同样重要的环境问题。关于两类环境问题的类型划分和内容,文中做了系统介绍和讨论。并着重对我国东部3个有重要意义的主要环境岩土工程问题进行了分析。     

The Penetration Processes of Red Mud Filtrate in a Porous Medium by Seepage

This study investigated the effect of flow velocity, the concentration of red mud particles, and the concentration of \(\hbox {OH}^{-}\) ions on the penetration processes of red mud filtrate with fine particles in a porous medium by seepage. The results show that the peak concentrations of the breakthrough curves (BTCs) of red mud particles with high alkalinity are much higher than that with low alkalinity, indicating that the existence of \(\hbox {OH}^{-}\) ions enhances the repulsive interaction between red mud particles and between red mud particles and the matrix and promotes the migration of red mud particles. The red mud particles are more easily absorb onto the surface of porous medium or embedded in the matrix due to the greater adsorption between red mud particles and porous dielectric matrix than silicon powders. The penetration velocity of these red mud particles is often slower than water velocity due to the capture effect by straining and the detours path effect, especially in the case of high injection concentration and low alkalinity. Both the recovery rate and modal size of recovered particles increase with the increase in flow velocity, and the recovery rate of particles with high alkalinity is higher than that of particles with low alkalinity, which can be attributed to the stronger repulsive interaction between particles and between particles and the matrix. An analytical solution for the migration of particles in a porous medium in which the contaminant intensity varies with time has been developed from the elementary solution, and the predicted BTCs for a repeated three-pulse injection are in good accordance with the experimental results.     

红层泥岩水岩作用特征研究

红层是红色陆相沉积为主的碎屑沉积岩层,岩性以砂岩、泥岩、粉砂岩和页岩为主。该类岩层多为软岩与硬岩相间,呈互层状产出,层间结合力弱。受区域构造影响,岩层扭曲褶皱强烈,多中高倾角,结构面发育,有泥化现象。红层中的泥岩具有透水性弱、亲水性强,遇水易软化、塑变,抗风化能力弱,易崩解等特性。特别是遇水后岩体及结构面抗剪强度大幅度降低,并且具有遇水膨胀、失水收缩的工程特性。水岩作用对边坡的影响主要有,结构面遇水泥化导致楔形体失稳,泥岩塑性变形引起边坡蠕变,同时红层还具有很强的崩解性,边坡开挖后发生崩解等现象。     

Using waste to treat waste: Red mud induced hierarchical porous γ-AlOOH and γ-Al2O3 microspheres as superior Pd support for catalytic reduction of 4-nitrophenol

Toward the imperative treatment of the industrial wastewater containing 4-nitrophenol (4-NP) and industrial solid waste red mud (RM), an innovative approach of “Using waste to treat waste” is developed. Valuable element Al is leached from the RM first, the resultant NaAlO₂ solution is hydrothermally converted to γ-AlOOH hierarchical porous microspheres (RM γ-AlOOH HPMSs, average diameter: 2.0 μm, S_BET: 77.81 m² g⁻¹, pore volume: 0.38 cm³ g⁻¹) in the presence of urea. The subsequent mild thermal conversion results in γ-Al₂O₃ hierarchical porous microspheres (RM γ-Al₂O₃ HPMSs). Both of the RM γ-AlOOH and RM γ-Al₂O₃ HPMSs are employed as the Pd catalyst support for the catalytic reduction of 4-NP. Particularly, the as-obtained composite Pd/RM γ-AlOOH and Pd/RM γ-Al₂O₃ exhibit excellent catalytic activities with superior k_nor as 8204.5 and 4831.4 s⁻¹ g⁻¹, respectively, significantly higher than that of most Pd based catalysts. Moreover, the excellent catalytic stability and durability of the Pd/RM γ-AlOOH and Pd/RM γ-Al₂O₃ within 10 successive cycles of reduction enable the present industrial solid waste RM induced γ-AlOOH and γ-Al₂O₃ HPMSs as great promising Pd catalyst support for the reduction of the industrial wastewater containing 4-NP.     

新世纪伊始中国工程地质回顾与展望

我国工程地质学经过 5 0年的工程实践和理论创新 ,已由条件工程地质学、问题工程地质学以及随着环境文明时代的到来向着环境和灾害工程地质学发展。近 10年来随着我国经济建设的快速发展 ,一批大型和特大型工程的兴建和城市化进程的加快 ,带来的地面变形、滑坡、环境恶化和全球悬河化等环境岩土工程问题 ,使工程地质地位和作用提高 ,学科在拓展。目前 ,我国已拥有一支能适应大规模经济建设需要并已走向世界的工程地质工作队伍 ,形成了具有我国自己特色的工程地质学科体系     

南海珠江口盆地工程地质分区与评价

本文根据联合国开发计划署（UNDP）援华项目（CPR/85/044）资料撰写的。划分工程地质区及亚区的目的，在于了解区域工程地质条件的共性与差异性，以求在海洋开发中科学地利用和改造自然。本项研究是在大量地质-地球物理-土工测试基础上进行的，工作扎实，内容丰富，资料准确可靠。根据工程地质条件的相似性与差异性，将珠江口盆地划分为两个大区5个亚区，并研究了各区工程地质特征及主要问题。其中以中陆架混合土亚区工程地质条件最好，外陆架粗粒土亚区工程地质条件较好，上陆坡软土亚区工程地质条件最差，内陆架细粒土亚区和上陆架岩石、礁石亚区工程地质条件较差。本项研究成果为南海海洋开发与总体规划提供了科学依据，同时又促进了海洋工程地质科学的发展。     

Percolation through clay crusts

During drilling of oil and gas wells, drilling muds (a suspension of clay particles in water) are pumped into them. During drilling, the muds perform various functions: They free the borehole from fragments of drilled rock, carry them to the surface, and create pressure on the borehole walls to prevent the entry of oil and gas into the borehole. The solid particles of the mud are deposited on the borehole walls, forming a clay crust, and the liquid phase percolates into the permeable bed. The clay crust represents an inhomogeneous deformable porous medium that is denser near the borehole wall. Knowledge of the properties of clay crusts is very important in practice, since it permits determining certain parameters of the bed; furthermore, the very properties of the clay crust depend on the properties of the drilling muds. In this article we will consider percolation of the drilling mud through the crust. Experimental data are used which show that the permeability and compressibility of the clay crust depend on the stresses acting in the particles of the clay crust. The problem is reduced to a self-similar problem. An ordinary differential equation of the second order is derived for the function in terms of which the stress and other characteristics of the crust are expressed. The distributions of permeability and porosity over the thickness of the crust are found and the quantity of fluid that penetrated into the bed at each instant is also determined.Translated from Izvestiya Akademii Nauk SSSR, Mekhanika Zhidkosti i Gaza, No. 6, pp. 70–75, November–December, 1976.     

三峡工程地质勘察研究的理论与实践

举世瞩目的三峡工程目前已进入关键的建没阶段。本文从区域稳定与地震危险性、水库区工程地质与环境地质、水库诱发地震、坝址及建筑物工程地质以及天然建筑材料等五个方面论述三峡工程长期以来所进行的工程地质勘察研究工作,并着重对三峡工程区的地质地震问题作了较为详细的探讨。最后对这一巨型工程的地质勘察工作进行了经验总结。     

固体跨尺度压痕标度律的研究与展望

压痕标度律是对通过压痕试验方法测定固体材料力学性能参量问题所给出的一般性结论, 具有重要的理论意义, 是探寻材料力学性能潜在规律的方法论研究. 本综述论文系统而简要地介绍如下主要内容: 采用传统理论对传统固体材料压痕标度律的研究回顾; 采用跨尺度力学理论对先进固体材料的跨尺度压痕标度律的研究回顾. 总结并得到了如下主要结论: 传统固体材料压痕标度律可由一空间曲面完整描绘, 若进一步已知某类无量纲独立参量的取值范围, 则该空间曲面可退化为系列平面曲线族; 先进固体材料(新材料)的跨尺度压痕标度律可由一个三维函数关系完整描绘, 若存在某类独立无量纲参量取值范围已知, 则该三维函数关系将退化为系列空间曲面族. 压痕标度律的未来研究发展仍将重点集中在建立新材料的跨尺度压痕标度律上, 以试图从根本上解决新材料力学性能标准规范难以建立的理论问题. 除此之外也将重点关注建立各类功能新材料的多尺度及跨尺度压痕标度律规律.