岩土工程发展策略及各国现况分析

岩土工程发展策略及各国现况分析随着经济的飞速发展,人口的不断增长,高原和生态敏感地区的环境岩土工程问题日益突出,沙漠化,水土流失,泥石流,滑坡,垃圾填埋处理,生态和地质环境的变迁,放射性核废料的处置,名胜古迹的保护等课题越来越引起世界各国的重视。

1.世界学术发展趋势
随着经济的飞速发展,人口的不断增长,高原和生态敏感地区的环境岩土工程问题日益突出,沙漠化,水土流失,泥石流,滑坡,垃圾填埋处理,生态和地质环境的变迁,放射性核废料的处置,名胜古迹的保护等课题越来越引起世界各国的重视。

作为一门学科,环境岩土工程是由方晓阳先生1985年创立的,已得到迅速发展。

国际上每两年举行一次环境岩土工程学术讨论会,现已举行了4届。

从以往4届会议论文集中可以发现,这一学科的发展显示出以下特点:①环境岩土工程是岩土工程的一个新发展,它强调环境对各类岩土工程选址、设汁、施工营运以及耐久性和可靠性的影响;②环境岩土工程使原有的岩土工程学科内涵进一步扩大,开拓了许多新的研究领域和课题,如垃圾填埋处理、名胜古迹保护、核废料处置等,而这些新的研究领域与人类的生存环境密切相关;③环境岩土工程是一个系统工程,它涉及的学科除数学、物理、力学、地质学等外,还包括化学、环境科学、社会学、法律等,显示出多学科交叉。

2.国外重点发展领域
从大会交流的论文中可以看出,国际上除研究这门学科的理论体系外,一些新理论、新技术和新方法不断涌现。

如美国麻省大学方晓阳作的以21世纪环境岩土工程展望为主题的第3届黄文熙讲座,进一步阐述了他提出的粒子能量场理论,重点介绍了该理论在敏感生态区环境岩土工程方面的应用,受到代表们的好评。

此外,他还提出了考古环境岩土工程学。

美国麻省大学英阳教授介绍了追踪污染隔离系统腐蚀过程的一种分时方法,并指出隔离系统的设计、废物处置、场地环境和污染物的性质、数量等因素对隔离系统腐蚀过程的影响。

另外,他还介绍了美国当前主要的环境岩土工程问题和控制措施。

加拿大央弗教授介绍了垃圾场覆盖层的干化作用的影响。

芬兰环境保护研究所所长赛雷勒博士介绍了垃圾场覆盖层的水力渗透近似模型。

日本茨城大学的安原教授介绍了在建造核废物处置设施时核废物的持续放射水平以及周围环境如地震活动性的影响,并运用数值分析方法证明了装储核废物设施的缓冲材料沙子中,若含有10%~30%的蒙脱石则能够抵抗较大的地震加速度。

中国在日留学生高的介绍了断层表面大变形的有限元模型分析方法。

巴西矿业大学葛尔娃教授介绍了发生于巴西某市由降雨引起的滑坡情况,分析了其环境地质原因。

美国Humboldt州立大学查尼教授介绍了粒状土的强度与其形成因素、孔隙性及固结水平之间的关系所作的试验研究。

中国在日留学生李小春介绍了岩石材料裂隙临界点的实验室研究。

美国Rensselaer理工学院瑞米教授介绍了一种以土
的温度和阻抗力为参数的能够同时测量出土的冻深、冻温以及土所经历的融冻次数的双参数测量系统。

日本东京大学凑秀健教授介绍了六价铬污染土的现场处理技术。

上述成果反映出国际上除重视这一领域的理论研究外,更注重于应用技术和方法的创新,强调技术的先进性和实用性。

这方面的成果约占3/4左右,是一个值得注意的发展动向。

此外,与传统的岩土工程相比,环境岩土工程大大扩展了其研究领域和课题。

如参加会议的海外学者多着重在垃圾填埋场设计与监测、核废料处置和名胜古迹保护方面的交流,而这些新领域我国才刚刚起步,巫待加强。

3.一些主要国家的情况
参加这次会议的国家,除中国外,还有美国、日本、加拿大、芬兰、巴西。

从提交的论文看,欧美学者主要在垃圾填埋场的选址、设计、防渗措施、监测和新技术方面作了大量的系统研究;日本学者在地震条件下核废料处置的数值模拟方面进行了系统分析,而巴西学者在滑坡发生的原因方面进行了分析。

因此,各国研究的课题均是从本国的实际出发而立项的。

发达国家如美国、加拿大、芬兰,环境污染是重中之重的课题,因此他们的研究着重在垃圾填埋场的污染处理方面。

而日本,由于是一个多地震国家,因此论文多与地震有关,研究地震作用下的各类环境岩土工程问题。

巴西是一个发展中国家,因此提交的论文与我国学者一样,多放在滑坡、地面沉降、矿山土地回垦等地质灾害上。

可见各国在环境岩土工程方面的研究课题、重点和水平不尽相同,因而国际交流显得尤为重要。

4我国状况与薄弱环节
在会上国内代表交流的论文有:同济大学龙晓燕、长江科学院张小平、南京大学熊孝波分别介绍了填埋场垂直隔离系统、三峡坝区废物处理和我国垃圾填埋场的研究现状;南京大学李琦介绍了模拟滑坡的弹塑性大变形有限元分析方法;太原工学院白晓红介绍和分析了陕西某矿区的黄土滑坡问题的起因及其治理方案;北京地质环境监测总站周平根、建设部环境工程技术中心李显忠、西南交大黄涛分别介绍了长江三峡坝区滑坡整治、坡地建设中的环境岩土工程问题和降雨过程中边坡稳定性的实验室研究;中国矿业大学胡振琪介绍了陕西神府一东升矿区的可持续发展研究情况;长沙矿冶研究院夏建新分析了矿山多金属结核对环境的影响;中国矿业大学卞正富介绍了矿区生态恢复过程中的土地复垦和景观设计;南京大学李晓昭论述了由岩土工程活动引起的城市环境地质问题;西安交通大学的廖红建介绍了由黄土高原上的窑洞等洞穴式建筑物带来的一系列环境岩土工程问题;河南省第一地质工程院方建华分析了黄河下游改道问题;兰州冰川冻土研究所牛富俊分析了黄土地区深开挖的变形特性及其环境影响;西南交大王鹰、南京大学王宝军分别介绍了膨胀土在干湿循环后的微结构变化和分形维数的变化;南京大学施斌介绍了利用CT技术动态观测土体内部裂隙的新方法;深圳西伦土木结构事务所冯遗兴介绍了一种软一L地基处理新技术动态排水固结法;清华大学周树华介绍了一种便携式的结合其他试验可用来进行雪地勘察和覆雪斜坡稳定性调查
的新型仪器;昆明理工大学的方源敏介绍了一种能监测和预报滑坡的新型倾斜传感器,分析了以滑动体的形变速率作出危险时刻预报和以滑动体的形变深度作出滑动体积预报的方法;青岛海洋大学贾永刚介绍了一种加固船坞地基的水下爆破夯实法。

从上述交流中可以发现我国与一些发达国家在环境岩土工程领域中研究的内容和重点是有区别的,在某些方向还存在着相当差距,主要体现在以下几个方面。

(1)研究重点。

国际上将城市垃圾和工业废料填埋处理作为重点研究,成果约占国外文章的2/5,而我国学者的研究重点主要放在滑坡、地面沉降、矿山土地复垦上。

这种差异是由各国的经济发展水平决定的,同时它也提示了发展中国家如我国研究者今后的研究方向,可避免一些发达国家过去走过的弯路。

(2)研究水平。

国际上对垃圾填埋场的研究十分系统,检测手段先进。

如美国麻省大学英阳教授介绍的追踪污染隔离系统腐蚀过程的一种分时方法等。

而我国学者对垃圾填埋场的岩土工程研究工作近年来才开始,研究深度还不够。

日本茨城大学安原教授运用数值分析方法所获成果,方法先进,可信度高,而我国在数值模拟的创造性方面还很欠缺。

(3)研究理论。

美国麻省大学方晓阳先生提出的粒子能量场理论,尽管还需要进一步完善,但可以预见它必将对环境岩土工程学起到新的推动作用。

而我国学者在理论研究方面还需努力。

(4)研究内容。

国际上环境岩土工程的内涵已大大扩展,研究内容中强调了环境与各类岩土工程间的相互作用,治理与防治相结合,单纯的岩土工程性质调查与设计和监测相结合。

如对垃圾填埋场的研究,除了对填埋场岩土的工程性质作研究外,还对填埋场的隔离系统的设计、填埋场的结构、污染土的处理以及填埋场对环境影响的监测等进行了系统研究。

从上述分析可以看出,我国环境岩土工程研究与国际上相比还存在着一些差距。

建议我国地质工程和岩土工程界加大环境岩土工程方面的研究力度,调整某些研究方向,在高等院校中增设这一学科,加强这一领域中的人才培养,吸取国内外的成功经验和新理论、新方法,使该学科尽快赶超国际先进水平。