谈工程地质的学科价值与学科发展

工程地质是一门认知工程－地质相互作用规律和过程的科学,它的使命是保障人类工程活动的安全。工程地质学科的基本理论形态包括“成因演化论”、“结构控制论”和“相互作用论”,这些理论有着相通的思想方法,就是成因决定结构,结构控制行为,工程地质过程是工程建设与地质环境相互作用的过程。随着我国近期工程建设的规模增大,埋藏加深,地质条件更复杂,由此带来的工程地质问题表现出显著的新特点,即研究对象大、深、动、热凸现,工程地质过程水、岩、温、化耦合,已有理论遭遇挑战,工程地质过程研究需要扩充。工程地质学科近期需要加强地质体工程性质研究、工程地质动力过程研究,以及地质环境研究。地质、地球物理、力学、工程科学的结合是工程地质学科发展的有效途径,理论、技术方法与实践并重的模式是工程地质学科发展的基本模式。     

世纪·国情·科技发展与工程地质学走向

通过对 2 1世纪初科技和经济、社会发展趋势的综合分析 ,基于中国现代化进程中基础设施建设的需求 ,工程建设的环境安全与经济效益统一的取向 ,以及学科的自然科学与人文科学的双重属性 ,作者认为工程地质学的研究与发展方向是 :以工程建设与地质环境互馈过程研究为核心 ,“地质工程”与“岩土工程”嵌套发展 ;加强工程地质学理论 -地质技术 -工程建设的紧密结合 ,进一步实现工程地质学为工程建设服务的价值。文章还论述了工程地质与环境领域服务于三个层次生产力布局、整体发展趋势、关键环节以及科学方法与技术的基本框架 ,并就当前工程建设中亟待解决的科学技术难题进行了初步分析。     

“工程地质基本理论”座谈综述

1　问题的提出任何学科都有自身的基本理论。鉴于过去对学科基本理论未作深究,更主要的是产业部门忙于繁重的生产任务,无暇顾及此类问题;科研部门埋头钻研专题研究,亦未触及此类问题;在教育部门的教学大纲中也缺乏这方面的要求。从而,在基本理论问题上似乎形成了“真空”。因此,有些工程地质工作者们,尖锐地提出了“工程地质学到底有没有基础理论 ?”为此,中国地质学会工程地质专业委员会从1999年 12月 14日起组织了 5次研讨会,分别是 :(1) 1999年 12月 14日议题———“2 1世纪工程地质学发展”。     

闽江福州河段环境工程地质问题的评价研究

江河环境工程地质问题是环境工程地质学研究的重要课题。江河沿岸环境地质条件是影响和决定沿江城市环境质量的重要背景 ;是控制和影响沿江河岸城市的环境容量和质量的重要因素。本文以闽江下游福州河段为例 ,概要评述了闽江福州河段的水动力条件和流水地质作用类型、强度等状况 ;分析研究了该河段的流水地质作用和地貌环境变化动态及其与沿江河岸人类各种工程建设活动的互相作用的特征和规律。对促进和提高沿江河岸“人—地系统”和谐协调平衡发展水平 ,正确规划、预测和评价沿江河岸各类工程建设发展的经济和社会效益及其前景 ,都具有重要意义.     

关于岩体结构力学基本观点探讨——试论孙广忠教授的岩体力学道路

本文着重探讨了孙广忠教授关于岩体结构力学的基本观点, 即岩体、岩体的结构与赋存环境, 岩体结构力学效应, 岩体结构控制论及工程地质-岩体力学-地质工程三位一体的观点等。纵观孙广忠教授的论著, 他走的一条“立足地质、以岩体结构力学效应为中心, 紧密结合地质工程”的岩体力学研究道路。     

工程地质新拓展──地质工程论评

工程地质已进入预测和改造阶段。地质工程是对山体稳定性和区域地壳稳定性进行评价、改造与控制的技术。它的工程对象是复杂地质体。这种地质体处于不断变化过程中。岩体结构控制论、工程地质体控制论和工程地质过程改造与控制论是地质工程的基本理论。地质工程要求地质勘察、设计与施工融为一体，而“设计”是沟通“勘察”与“施工”的桥梁。作者认为，必须尽快开发一套适用性强的地质工程设计支持系统，以弥补在地质工程中，知识偏窄和设计周期过长的缺陷。     

南京下蜀土结构强度研究

利用常规三轴试验,研究了南京下蜀土结构强度及其影响因素。结果表明,下蜀土存在明显的结构性。当应变小于屈服应变时,土体的结构强度迅速的发挥;当应变大于屈服应变时,土体结构发生破坏,结构强度逐渐降低;最终当各个结构单元重新排列稳定时,土体结构完全被破坏。讨论了围压和含水量对结构强度的影响,结果表明南京下蜀土土体的结构强度和围压无关,和含水量有良好的幂函数关系。结构强度与非饱和土中吸附强度有一定的关系,可以用结构强度代替吸力,从而简化非饱和土抗剪强度公式。
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西北地区重大工程地质问题研究

根据“2002年中国西北部重大工程地质问题论坛”论文集和主题发言的资料,概述了西北地区的重大工程地质问题,包括区域稳定问题、活动断裂问题、特殊岩土体问题、高边坡问题、深埋长大隧道问题等。     

预排水动力固结法处理吹填粉土地基的试验研究

为加固新近吹填的处于流塑状态的粉土地基,首先采用轻型井点降水和动力碾压的方法使地基具有一定的初始承载力。然后,施加较大的强夯动力荷载,从而使地基承载力得到显著提高。这一新的综合加固技术称之为“预排水动力固结法”。通过现场测试,研究了施工过程中诸如井点降水的影响范围、强夯时孔隙水压力的变化范围、深层沉降的变化等问题。同时,对强夯夯击遍数、每点夯击次数、遍与遍之间的间隙时间等有关问题进行讨论。研究表明,预排水动力固结法可显著提高吹填粉土地基的承载力。     

大跨度采空影响顺倾构造山体侧向变动的复合机理

采空区地表山体侧向变动,不同于一般天然山坡,也与采空区一般上覆岩层的变形破坏有异;它是二者复合机理的效应。本文在分析考察了毗邻电厂的横山顺倾构造山体,剖析了地下采空情况后认为,山体侧向变动中,软弱夹层有决定性作用;变动范围、速率与规模,与地下采空有关。从而又利用地质力学模型试验和数值模拟,探索了采动引起山体应力场及变动规律。结果表明,山体岩层的变形、位移、破坏,由直接顶板向地表发展;采空坍陷诱发了软弱夹层的蠕滑,则产生山体侧向滑移;电厂区地表隆起变形是山体侧向滑移挤压地基土的反映。通过现场实际调究、变形观测资料分析与数值模拟和模型试验的对比研究,提出了“坍落拱梁”的成生效应、挤压蠕滑效应、失稳效应;揭露了顺倾构造山体在采空影响下,具有地表、地下的“复合临空面”的“复合应力场”中“复合变动”的“复合机理”;并提出这种山体侧向变动机理的典型地质模式,借以论证山体稳定性。     

黏性土渗透性温度效应实验研究

由于全球气候变暖、城市热岛效应加剧和核废料地质处置等原因,温度对黏性土工程性质的影响日益受到关注。本文在实验的基础上,采用直接测量法,对南京下蜀土、淤泥质土以及混合土3种试样,进行了5°～45°温度下的变水头渗透实验,分析了温度对黏性土渗透性的影响。实验结果表明：温度对3种试样的渗透性均有较大影响。温度越高,渗透性越大; 试样的密度越大,渗透系数随温度变化率越低; 在3种试样中,混合土的渗透系数高于淤泥质土和下蜀土的对应值,而淤泥质土的渗透系数又略大于下蜀土。最后对黏性土渗透性的温度效应机理进行了分析,认为水的动力黏滞性,黏粒的双电层厚度以及土的微结构三方面因素的共同作用引起了黏性土渗透性的温度效应。
黏性土,渗透系数,温度效应,机理     

中国西南山区第四纪冰川堆积物工程地质分类探讨

中国的大陆冰川堆积物几乎都属于巨粒土或块石（漂石）土、碎石土,但因复杂的物质组成和组构特征,各地或同一地区不同成因类型（冰碛、冰水）的堆积物具有极为不同的工程地质性质,其地质体稳定性和地质灾害的易发性存在着显著的差异。我国已有的工程分类框架不能满足当代冰川堆积物甚至其他碎石土（巨粒土）的工程地质和地质灾害研究的需要。中国西南山区冰川堆积物的物质成分、细观结构等的野外调查和室内测试分析结果表明,冰川堆积物的物质成分和组构特征主要表现为：颗粒组成的不均一性和多元性、组构单元的双元性、结构的无序性和胶结性等。冰川堆积物的物质成分和组构特征与其工程性质具有密切的关系,是冰川堆积物工程地质分类的基础。本文探讨了中国西南山区冰川堆积物的工程地质分类问题,提出基于胶结程度和粒度组成的二级分类方案,对冰川堆积物及其他块（漂）石土的工程地质研究和工程实践具有一定指导意义。     

冻土区输电线路塔基选位的影响因素分析

采用粒子图像测速技术(PIV)对两层流体Bénard-Marangoni对流进 行了实验研究. 研究了各种不同厚度比下的临界对流模式,同时研究了在温差变大时向超临 界对流模式转化过程. 实验结果表明,界面张力对各种对流模式的形成和转变具有重要的作 用.     

中国21世纪若干重大工程地质与环境问题

21世纪中国的大规模的国家建设不可避免地导致大量的工程地质与环境问题。 2 1世纪中国西部高山峡谷地区主要工程地质问题有: 构造活动带岩土体动力稳定性, 高地应力下岩体应变储能与岩体性质, 高陡边坡的变形及尺寸效应和动力稳定性, 深埋长大隧洞的地温与地压, 深埋隧洞岩体结构探测与施工地质超前预报, 大跨度复杂洞群变形与稳定性的群洞效应, 冻土的冻融变形、稳定性及其处理技术, 可溶岩岩溶规律与岩体利用问题, 河床深厚覆盖层的处理与利用等问题; 中国东部及沿海地区工程地质问题包括: 高速交通网建设中软土地基变形与稳定性及处理技术, 深井采矿中软岩巷道大变形与处理技术, 深厚松散堆积层上大型桥梁桥基变形与稳定性, 海底隧道围岩工程地质与水文地质问题, 城市多层地下空间开发中的工程地质问题等; 此外, 水土流失与北方大规模荒漠化问题, 黄河下游地上悬河与长江下游塌岸和堤防稳定性问题, 黄河断流引起的下游地区环境问题, 我国北方干旱地区水资源长期匮乏问题, 城市化中的环境破坏与污染控制等问题, 将是中国 2 1世纪突出的环境问题。中国工程地质工作者应当在结构土力学与岩体结构力学、工程地质学的基本理论与工程地质动力学、人 地相互作用机制与环境工程地质学、地质工程理论与方法。     

中国活动构造与环境灾害研究中的若干重大问题

活动构造与环境灾害是密切相关的。活动构造可以直接引起地质灾害,构造活动引发的地震又可以派生出一系列地质灾害,人类不恰当的工程活动还可以恶化地质构造环境而加剧地质灾害。在活动构造与环境灾害相关性研究方面,我国急待启动四大科学问题的研究工作:基于现代大陆动力学的中国大陆区域地壳稳定性分区评价研究;青藏高原隆升与地质灾害;活动断裂的工程危害及其防治;地质灾害的内外动力耦合成因机理。     

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。     

滨海城市环境工程地质问题的成因系统分析

滨海城市是我国经济最发达的地区，近年来经济与城市建设均得到迅速发展，城市土地开发力度加大，由此引起的环境工程地质问题也日趋严重。本文分析了我国滨海城市环境工程地质问题的主要类型，对环境工程地质问题的成因系统进行了研究。     

组合结构支挡体系在杂填土层深基坑支护中的应用

在古城区建筑地基上部,广泛赋存以炉灰渣为主要成分的杂填土,其厚度不一。随着城市化进程的迅猛发展,旧城改造对高层建筑地下空间的充分利用提出了更高要求,特别是在周围恶劣环境条件下开挖空间,从理论、实践上深入研究闹市区杂填土深基坑,采用何种经济技术合理的支护方案问题十分突出。但各种深基坑支护方法都有其局限性,岩土工程师在确定方案时必须充分考虑当地工程地质条件、建筑物基坑特点,选择组合支护技术方法,方可达到事半功倍之目的。通过成功支护某杂填土深基坑工程实例,详尽阐述了杂填土的工程特性、锚拉钢板桩挡墙、土钉挡墙的基本参数选取、设计计算,可为类似岩土工程条件下的基坑支护方案选型和设计提供借鉴及参考。     

加石灰改性后膨胀土的工程性质研究

  膨胀土掺石灰后其性质有很多改变。通过对荆宜高速公路膨胀土的石灰改性试验,得到了膨胀土加石灰后的工程性质的变化规律,如自由膨胀率、膨胀量、收缩率、塑性指数下降、抗剪强度与CBR增加等。从而为改善膨胀土的工程性质以满足工程设计的要求提供了可靠的试验数据。     

膨胀土-胶粉（ESR）强度特性室内试验研究

膨胀土是一种特殊的区域性黏土,在我国分布非常广泛,所引起的灾害问题也日益突出。为了提高资源的循环利用,减少膨胀土灾害潜在的影响,笔者进行一系列用废弃轮胎胶粉改良膨胀土的探索。主要是通过室内无侧限抗压强度试验,研究膨胀土及膨胀土 胶粉（expansive soil rubber,简称ESR）强度特性,进一步分析胶粉含量、含水率等因素对无侧限抗压强度的影响,根据试验结果总结出胶粉改良膨胀土无侧限抗压强度的最佳含量为20％,同时证明了废弃轮胎胶粉改良膨胀土具有良好的效果,从而为膨胀土改良开拓一个新的方法。