1、环境工程地质学,绪论 一、环境工程地质学的含义及学科特点1.含义目前，环境工程地质学正处于逐步形成的阶段，尚难给它下一个严密的科学定义。,环境工程地质学是在区域工程地质学研究的基础上,主要研究由于人类工程-经济活动引起的地质环境的变化,以及这种变化所造成的影响;其目的是为了改造、利用和保护地质环境。胡海涛 1984广泛性 综合性 预测性 能动性(研究领域）（研究内容与方法） （环境评价） （改造利用多种环境）以人类活动为其主导的动力因素,环境工程地质学与工程地质学的区别，主要表现在它的以下五个特点上： 目的性环境工程地质研究的着眼点是在开发、利用地质环境时，注意在较大区域内防止工程地质条件的恶
2、化，保护有利的工程地质环境，或者通过对地质环境的利用和改造，创造出对人类有利的新的地质环境。 区域性工程地质学侧重研究各个具体工程场地的工程地质条件，而环境工程地质学则主要研究人类活动影响下的区域性工程地质环境的变化。值得指出的是，由于自然地质环境与一定的地质、地理和气候单元相联系，不同地区人类工程经济活动的类型、组合和特点不同，因此区域性环境工程地质研究在不同地区将有不同的问题和特色。例如，在农业地区，环境问题涉及土地利用、水土保持、水土资源开发、森林保护与开发以及工业发展而造成的土地退化和污染等。在城市地区，工业、人口集中，人类工程经济活动对环境影响很严重。同时，由于环境恶化而造成的灾害，
3、对城市建设造成严重的威胁和损失。例如，香港城市建筑导致大量滑坡；罗马城下火山岩大量洞挖开采造成城市建筑物地基失稳；上海和天津过量提取地下水引起地面沉降；西安地面沉降引起地裂缝等。这些都是城市地区引人注目的环境工程地质问题。 综合性在河谷地区，河流开发的环境工程地质问题，主要与水力资源开发、水利水电工程活动有关。大面积地下水动态变化带来许多问题。这就要求在进行水工建筑物可行性论证的同时，进行多学科的、系统的环境可行性论证，包括水库地震、水位抬高的影响、淹没和移民、森林砍伐、开挖土石的堆存等。从而，使河流开发利用和工程规划方案比较合理。在山区，地质条件复杂，地质灾害突出。山区开发必须建立在很好的环
4、境工程地质研究的基础上。山城、矿冶、水电、道路、森林维护和采伐、木材加工业的发展，都要求有综合的环境评价。在山区建设中，山坡开挖导致的滑坡、泥石流的大量增加，是一种重要的山区环境工程地质问题。 预测性一方面要全面考虑研究区内多种工程经济活动对地质环境的综合影响；一方面要广泛应用多学科（包括社会经济学、数学、力学、物理化学、地质学等）的理论和方法，综合研究环境工程地质问题。研究和总结过去和现在，在人类工程经济活动的影响下地质环境的变化，其目的在于预测未来地质环境的可能变化。要预测其变化趋势，尽力做到在时间上、空间上和强度上进行定量预测。预测的目的在于控制和防御。 能动性为此，要继续揭露与各类工程
5、经济活动有关的环境工程地质问题的表现形式，研究其发生、发展规律。对已掌握的各种环境工程地质问题，要在继续研究、总结发育规律的基础上，研究其形成机制和预测方法。当其形成机制较为清楚时，要进行定量预测理论和方法的研究。开展系统的环境工程地质观测，将有助于地质环境变化趋势和环境工程地质问题发展趋势的定量预测。主动提出改造和治理地质环境的各种工程措施和其他措施，使之形成更有利于人类的、良好的地质环境。,它是工程地质学的一个分支，是研究由于人类工程活动所引起的区域性和有害的工程地质作用的学科。 地质词典1986年这些有害的工程地质作用，包括由于水库蓄水引起的浸没、水库蓄水和深井注水诱发的地震、大量抽取地
6、下水和石油以及地面沉降等。环境工程地质学研究这些有害的工程地质作用产生的条件和机制，提出减弱或消除它们的方针和措施，为制定利用、保护和改造地质环境等方案提供依据。,研究人类工程-经济活动与地质环境之间的相互作用和影响，以保证地质环境合理利用与保护的学科。岩体工程勘察基本术语标准（JGJ8492),环境工程地质学是工程地质学的一个分支，是研究地质环境及其在人类工程活动影响下发生的变化，特别是产生的环境问题的一门科学。研究对象工程地质环境工程设施与地质环境构成的整体或系统 研究内容环境工程地质问题工程设施与地质环境之间的不平衡、不协调现象,环境工程地质学是工程地质学的新的增长点、新发展，（工程动力
7、地质学与环境科学相结合而产生的一个交叉学科）其研究的基本方法、手段与工程地质学并无显著区别，但环境工程地质学的研究是以人类生产、生活、生存发展活动为中心，研究对象是地质环境与环境工程地质作用，又与其它工程地质学分支学科相区别，而形成一门独立的分支学科。,.环境工程地质学与工程地质学、环境 地质学的关系 （）三个分支学科对地质环境的研究一致性无论是环境工程地质学、工程地质学还是环境地质学都必须研究地质环境，如地层岩性、地质构造、地下水、地震、地应力等等。这是三个分支学科在各自的学科任务中所必须掌握的第一性地质资料，是研究工作的基础。 （）三个分支学科的研究任务各有侧重和重点,环境工程地质学的重点
8、研究任务：研究由于工程作用而引发的、对人类环境有影响或有危害的不良地质问题。环境地质学的重点研究任务：研究由于自然作用所产生的、对人类环境有影响或有危害的不良地质问题。工程地质学的重点研究任务：研究工程与岩土体相互作用所产生的、对岩土工程稳定性有影响的工程地质问题。,（）三个分支学科的交叉性由于环境工程地质学、工程地质学、环境地质学都是地质学的分支学科，所以它们都必须以地质学理论为基础，又必须吸收有关学科的理论与方法，使之与地质理论相结合，创立各分支学科的理论，因而分支学科才有其发展的生命力。 （）三个分支学科研究目标的差异性广义地讲，三个分支学科的研究目标有共同性，它们都是为保护人类生存环境
9、服务的。狭义地讲，应着重认识分支学科的特殊性。环境工程地质学的目标，是要达到预先设法制止环境工程地质问题的发生，和对已发生和将要发生的环境工程地质问题采取有效的预防与治理的对策；环境地质学的目标，是要达到预防环境地质问题的发生和制定减轻地质环境灾害的对策。工程地质学的目标，是要达到岩土工程的稳定性，确保工程安全、稳定、可靠。,.环境工程地质学的含义及学科特点 （）环境工程地质学的区域性环境工程地质学的研究对象是工程活动区及工程活动区之外的影响区的地质环境问题。这个问题本身就有很强的区域性概念。所以，环境工程地质研究工作，首先要重视地质环境的区域规律性的研究。,（）环境工程地质学的多学科性 （）
10、环境工程地质学的预测性工程活动给人类生存环境带来的影响，一般来说不会立刻显现出来，有很长时间的潜伏期，有几年或几十年。所以，在工程兴建之前，能对工程建成之后，将会出现的不良工程地质现象，及其对人类生存环境的影响和危害进行预测是非常重要的。这是环境工程地质学必须研究的课题，也是研究工作中的很大的难题,（）环境工程地质学的系统工程性环境要素（多序列）变化的相互作用相互作用的变化环境工程地质问题的研究，必须从研究环境要素开始。环境工程地质要素是多序列的，每个序列之中又有多种类型。在工程活动条件下，各种要素之间的相互关系、相互作用又在不断地变化。由此产生的环境工程地质问题由局部逐渐向区域扩展，对这种扩
11、展过程和未来的发展趋势进行分析，需要收集大量信息，并要快速处理。解决这种复杂的环境演化问题，只能应用现代的系统工程理论与方法，才能得到满意的成果。（）环境工程地质学的法理性,二、环境工程地质学的研究内容环境工程地质问题工程设施与地质环境之间的不平衡、不协调现象原生环境工程地质问题：地质环境原来存在的对工程建设不利的地质因素和地质作用。 （自然地质灾害）次生环境工程地质问题：人类工程活动加剧或诱发的不良地质因素和地质作用。（人为地质灾害）,环境工程地质学的具体研究内容 、研究各类地质环境特征及其对工程建设的制约作用。 、重点研究工程建设对地质环境的干扰、破坏作用和所产生的环境地质问题。 、环境工
12、程地质调查、评价、预测及区划工作的理论与方法。 、工程地质环境调控、整治对策。,三、环境工程地质学的研究方法环境工程地质学的研究方法主要有：环境工程地质调查和制图、地质灾害调查、环境工程地质观测、类比和模拟以及预测评价等。环境工程地质调查是环境工程地质研究的基础工作。通过区域性工程地质条件以及地质环境在自然地质作用和人类工程经济活动影响下的变化的调查研究，进行环境工程地质预测。环境工程地质图件，既要反映区域性工程地质条件，又要反映、预测规划的工程项目可能引起的工程地质环境的变化。为此，要对环境工程地质图的编制原则和方法进行研究。法国MArnold（阿诺）教授提出了编制地质环境系列图的建议。图件
13、比例尺为15万至120万。 环境工程地质研究特别是定量预测，要求开展系统的环境工程地质观测（或监测），即利用各种先进技术和方法对地质环境的变化和环境工程地质问题的发展进行专门观测。环境工程地质预测评价:关键是定时间、定空间和定强度的定量预测评价。,四、环境工程地质学的任务 基本任务：研究工程建筑设施与地质环境之间的相互联系、制 约、作用评价工程建筑设施与地质环境之间的协调稳定性预测地质环境因工程技术可能发生的变化、特别是可能加剧或诱发的灾害制订调控、整治对策,具体任务 、全国性或省区或大经济区的环境工程地质区划工作 工作内容 （）收集、整理、分析资料：区域性地质调查研究资料、水文气象观测资料、
14、工农业生产情况、环境问题及其研究成果。 （）研究分析特征及其分布变化规律：各环境要素。 （）评价特征和品质：各地区或各类型地质环境。 （ ）预测变化趋势：结合经济开发和工程建设远景规划。 （）进行区划：环境工程地质 、城市和重大工程建设地区的环境地质调查论证 、为改善地质环境和整治地质灾害的环境工程地质调查研究,五、环境工程地质学的形成与发展在论证工程项目可行性时，工程勘察工作不能仅限于研究工程建筑场址地质条件，解决选址、设计及施工中的地质问题，而且要参与研究环境问题，论证工程建设对地质环境的影响，预测地质环境可能发生的变化，以保证在工程建设中合理开发利用和保护地质环境，防治或减轻地质灾害。工
15、程地质学正进入以地质环境为研究主体的新阶段。工程地质学科新的发展中心已从范围狭小的“场地调查”转移到旨在解决环境问题的广泛的、综合性的“区域研究”方面。（1979年 M.Matula)现阶段的工程地质学是关系地质环境的学科，其任务：一是研究大规模经济开发区地质环境的变化规律，制定合理利用地质环境的基本方案；二是研究地质环境工程设施系统的相互作用。（1981年 E.M.Sergeev),1970年国际地质科学联合会（IUGS）成立“地质科学与人类专门委员会）1979年国际工程地质协会（IAEG）召开”人类工程活动对地质环境变化影响“专题讨论会。1980年第26界国际地质大会期间，国际工程地质协会
16、发表了工程地质学家关于参与解决环境问题的宣言。要求从事工程地质及相邻学科的工作人员，在设计和修建任何工程时，不仅要考虑工程设施的可靠性和经济效益，而且要考虑保护和合理利用环境问题；要求工程地质工作者研究和评价自然地质作用与工程地质作用，在空间、时间上进行定量预测评价；要求开展某些特殊地质环境的区域地质调查，要求在国际范围内开展环境工程地质工作。,我国的环境工程地质学研究起步较晚。1982年，全国环境工程地质专题学术座谈会是一个良好的开端。会议着重讨论了环境工程地质学的科学概念和研究方法以及我国当前的研究重点，并交流了已有的工作经验。对我国环境工程地质工作的开展，有较大的推动和指导作用。1989
17、年、1995年、1999年分别在西安、兰州和哈尔滨召开了第二届、第三届 、第四届全国环境工程地质学术讨论会。,Robert F LeggetCities and geolgyPenry Rahn Enginerering geolgy An Environment Approach 19851990 王思敬攀西地区环境地质 1995 刘传正环境工程地质学导论,六、教学安排 绪论 工程地质环境 区域地壳稳定性 山体稳定性 岩溶地表塌陷 采矿地表变形 水库诱发地震,第一章 工程地质环境 1地质环境与工程环境 一、地质环境的含义 1、地质环境在自然环境中的地位自然环境为地球岩石圈、大气圈、水圈、生物
18、圈组成的自然整体。地质环境为一特殊自然环境。地质环境为与人类活动关系密切，又于大气圈、水圈、生物圈积极相互作用的岩石圈的上部。地质环境既是人类的载体，也是自然环境的主体。,2、地质环境的空间范围以地球表面或岩石圈表面为上限，以人类活动影响岩石圈的深度为下限。1015km深度的地壳上部作为地质环境。地质环境下限定义为岩石圈的底面（60120km），即软流圈的顶面。,二、地质环境的要素和类型划分 1、要素 U.B.Osipov 1980 地质环境要素 物质组成 岩石 地表水 地下水 地质结构 地质构造和新构造 地层结构 地形和主要地貌形态 动力作用 内动力地质作用 地球物理和地球化学作用岩石和自然
19、水淤域中的物理化学作用和生物化学作用,2、类型地质环境的成分、结构、形态、性质、状态及动力作用等要素的差异以及与大气圈、水圈、生物圈相互作用的不同，形成不同的地质环境。地质环境类型可按不同要素特征进行分类。， 大地貌 山区 高、中、低、丘陵、山间盆地、山间谷地平原 山前倾斜、河谷、河口三角洲 岩土类型 花岗岩、火山岩、碳酸盐岩、碎屑岩、变质岩 地质构造 褶皱山地、断块山地、向斜盆地、背斜槽谷 地壳运动或活动性 地下水赋存条件地质环境的特征取决于具突出意义要素的特征，通常按该要素命名地质环境类型。,三、地质环境的形成与演化 岩石建造阶段 岩石组合、岩组结构、边界轮廓 构造演化阶段 构造运动、岩浆
20、活动、变质作用（动力）在漫长的地质历史过程中，原来岩石在地壳构造运动、岩浆活动、变质作用影响下，结构上不断发生形变破裂和位移，改变边界轮廓，形成新的拼合；物质组成也发生新的变异和侵入新的岩脉和岩体，叠加于原来岩石建造之上，甚至完全改变原来岩石建造的面貌。 表生演化阶段 岩石圈表层与大气、水、生物圈积极相互作用，进行着表生演化。岩石风化、矿物分解、元素随溶液的迁移、碎屑物质的搬运，又形成新的堆积层和沉淀层。 松散堆积层表层的成壤作用。表生演化为地质环境晚近期以来的主要演化过程，岩石圈表层与大气、水、生物圈积极相互作用，在形成地质环境特征及生态特征和人类生存条件方面都有极重要的意义。,四、工程环境的含义 灵生代 灵生代演化阶段（人类活动的地质作用越来越强大，以致在强度上超过地质作用） 生产和消费活动人类与自然环境之间以及人与人之间物质、能量和信息的交换过程。提取（农牧业、采掘业）、加工（机械、化学）、调配（运输、储存、管理）、消费、排放 “智能圈”（工程技术圈）工程技术环境 工程环境 “社会经济圈”社会经济环境 社会环境工程环境人类在利用和改造自然环境中创造出来的一人工环境。,
