环境岩土工程资料讲解.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,环境岩土工程,（,Geoenvironmental Engineering,）,教材：,环境岩土工程学概论缪林昌，刘松玉北京：中国建材工业出版社,主要参考书：,1、环境岩土工程周健，刘文白，贾敏才北京：人民交通出版社，,2004.9,2、城市环境岩土工程罗国煜等著南京：南京大学出版社，,2000.12,课程基本要求：,1、掌握基本理论和方法，了解研究前沿。,2、广泛查阅文献，跟踪研究成果。,课程考核及成绩评定方法：,成绩评定由平时成绩和专题读书报告成绩综合评定，其中平时成绩30，读书报告成绩占70。,第1章 绪论,第2章,城市固体废弃物的工程性质及其污染形式,第3章,地下水污染运移模型,第4章,填埋场的调查与评价,第5章,城市固体废弃物的传统处置方法,第6章,现代卫生填埋场的设计与计算,第7章,放射性有害废物的处理,第8章,人类工程活动造成的环境岩土工程问题,第9章,大环境岩土工程问题,第10章,固体废物利用,课程主要内容,基本要求：,了解环境岩土工程的诞生与发展，主要研究内容，及其在土木、城建工程中的重要性。,了解环境岩土工程的学科特点、学习要求和学习方法。,第一章 绪 论,1、环境岩土工程学的发展,2、环境岩土工程学的基本概念,3、环境岩土工程学研究的内容和分类,4、环境岩土工程学的研究现状,当今世界环境面临的十大突出问题：,（1）大气污染；（2）温室效应加剧；,（3）臭氧层减少；（4）土地退化和沙漠化；,（5）水资源短缺；（6）海洋环境污染恶化；,（7）绿色屏障锐减；（8）生物种类减少；,（9）垃圾成灾；（10）人口增长过快。,环境岩土工程学,应运而生。,随着经济发展和科技进步，人类活动对环境产生的负面影响渐渐凸现：,环境污染,和,生态破坏,。,(1),大气污染,(2),温室效应加剧,(3),地球臭氧层减少,(4),土地退化和沙漠化,(5),水资源短缺,(6),海洋环境污染恶化,（,7,）“绿色屏障”锐减,（,8,）生物种类不断减少,目前地球上物种的灭绝速率是人类活动之前的,100,到,1000,倍。按照中等范围的全球气候变暖情形，到,2050,年，占地球陆地表面积,20%,的区域中，有,15%37%,的物种注定消亡。,（,9,）垃圾成灾,（,10,）人口增长过快,南极生物粪中的,666,、,DDT,(Environmental Pollution,2003,in press),a,b,羽毛 肌肉 大脑 肝,粪,脂肪 蛋,羽毛,粪,肌肉大脑 肝 蛋 血液 脂,人与自然和谐相处,对自然的,敬畏感,(,尊天敬地,),建设者,就是,破坏者,目前国外对环境岩土工程的研究主要集中在垃圾土、污染土的性质、理论及控制等方面。,国内对此问题的研究更加广泛，研究内容在以上领域的基础上有较大扩展，目前涉及的问题可以分为两大类：,第一类：大环境问题,第二类：小环境问题,大环境问题：,指人类与自然环境之间的共同作用问题。主要由自然灾害引起，如地震灾害、土壤退化、洪水灾害、温室效应等。,小环境问题,指人类的生活、生产和工程活动与环境之间的共同作用问题。主要由人类自身引起，如城市垃圾、工业废水、废液、废渣等有毒废弃物对生态环境的影响。工程建设如打桩、强夯、基坑开挖、盾构施工、抽汲地下水等对周围环境的影响。,大环境岩土工程中的主要问题,1,地震灾害,2,土壤退化,3,洪水灾害,4,温室效应,5,水土流失,地震,日本,新泻,1964,年,地震,时砂土液化影响。这些设计为抗震的建筑物倾斜而未受损坏。,1985,年墨西哥大地震中，大部分建筑倒塌,。,亚美尼亚城在,1988,年地震中几乎被完全摧毁。,地震后站在废墟上的印度小女孩。,1976,年旧危地马拉城在地震后的废墟。,火山喷发,视频,洪涝、酸雨、海水入侵,海啸,海啸是一种灾难性的海浪，通常由震源在海底下,50,千米以内、里氏震级,6.5,以上的海底地震引起。水下或沿岸山崩或火山爆发也可能引起海啸。在一次震动之后，震荡波在海面上以不断扩大的圆圈，传播到很远的距离，正象卵石掉进浅池里产生的波一样。海啸波长比海洋的最大深度还要大，轨道运动在海底附近也没受多大阻滞，不管海洋深度如何，波都可以传播过去。,沙漠化,水土流失,小环境岩土工程中的主要问题,1,各类工程活动引起的若干环境岩土工程问题,2,过量抽汲地下水引起的地面沉降,3,采矿对环境的影响,4.,固体废物处理、填埋场设计,5 ,武警战士正用黄沙填堵凹陷的地面,2003,年,7,月,2,日凌晨，上海地铁四号线发生地面沉陷事故，楼房倒塌，外滩防汛墙被破坏。,江苏张家港市地面沉降造成井台抬升，水井报废。,西安地裂缝造成房屋和城墙开裂,辽宁抚顺煤矿采矿塌陷破坏交通干线,过度开采地下水引起的地面沉降使威尼斯下沉，慢慢淹掉具有建筑艺术的宝库。,地质灾害六种类型,地面沉降,地裂缝,地面塌陷,泥石流,滑坡,崩塌,问题,:,渗滤液的处理技术有难度，达不到理想的处理效果。,发展现状：,国外从20世纪60、70年代开始，美德英日等率先开展固体废物及其污染情况的调查研究和治理。制定了相应法规。70年代后，发展中国家如墨西哥、马来西亚、新加坡等相继立法。,国内80年代前对固体废物的管理基本无序。90年代初政府开始重视这一问题，立法并开展相关研究工作。据统计，1993年全国工业固体废物达6.2亿吨，排放量2000万吨，入江海1000万吨。目前全国工业固体废物存量达59.2亿吨，占地5.5万平方公里，占用农田3700平方公里。1993年统计，全国城市生活垃圾清运量1.2亿吨/,d。,制定法律法规：,中华人民共和国固体废物污染环境防治法,1996,年,4,月,1,日施行,环境岩土工程学的基本概念：,1、地球是一个封闭的循环系统；,2、,地球是适合人类居住的，但资源有限；,3、,物质演变通贯整个地质年代，正在改变未来。演变进程的量和频率受自然和人为的诱发支配。,4、自然不断演化，经常危害人类，但灾害是可以认识和可能躲避的，必须采取措施主动防范。,5、土地和水资源一定要有计划地、合理地平衡利用。,6、人类人口无计划增长也属于环境问题。,观念,1,，地球本质上是一个封闭的循环系统,。,地球是由大气圈、水圈、生物圈的岩石圈四部分组成的整体，在变化的条件下，任何一部分都在不断地改变。而一部分控制着另一部分，它们是相互制约，相互调整的，相互之间共同作用。,岩石圈内地质循环的速率,观念,2,地球是人类合适的栖息地，但它能提 供的资源是有限的。,地球上的资源并非很丰富；相反人口不断增长造成资源的相对缺乏。,第一,是人的寿命延长，无计划生育等造成人口爆炸；,第二,是不切实际地盲目增加生产造成资源浪费；,第三,地球的矿产接近极限；,第四,环境不可逆的破坏造成的风险越来越大；,珍妮,路易丝,卡尔梅特的法国老太太，她活了,122,年零,164,天。,令科学家感兴趣的是，人的自然寿命上限究竟是多少？,2006,年,11,月,探索,爱达荷大学生物学系的史蒂芬,奥斯塔德预测，到,2150,年，人类寿命将可能超过,150,岁。,伊利诺伊大学芝加哥公共卫生学院的杰伊,奥士安斯基认为，,130,岁将会是人类寿命的上限。,正常人到底能活多少年？,细胞分裂次数与分裂周期测算法认为，人类寿命是其细胞分裂次数与分裂周期的乘积。自胚胎期开始，细胞分裂,50,次以上，分裂周期平均为,2.4,年，从而推算出人类寿命至少是,120,岁。,性成熟期测算法推算，人类的自然寿命应为,112,150,岁。,生长期测算法推算，人类的自然寿命为,100,175,岁。,怀孕期测算法推算，人类的自然寿命最高可达,167,岁。,以上,4,种方法推算的结果表明，人类正常的自然寿命都应该在,100,岁以上。,观念,3,物质演变过程是通贯整个地质年代起作用演变进程,(,量和频率,),受自然和人为诱发、支配。,研究今天可推测未来；,知道过去可以更好了解今天；,可持续发展。,观念,4,自然在不断地演化，而且经常危害着人类；但是，这些灾害是可以认识和可能躲避的。这种威胁生存的灾害，人类必须设法降低到最小的限度。,观念,6,人类人口无计划地增长,人类的活动应对环境保护负有责任，但无计划的增长对环境的影响是十分明显的。人口大量增长，人类的居住空间大量膨胀，对自然界的索取也越来越多。,观念,5,土地和水的资源需有计划地利用。,人口增长与物种消亡,环境岩土工程学研究的内容和分类,环境岩土工程学研究是应用岩土工程的概念进行环境保护的一门学科。其内容可以分为三大类：,1、,环境工程。主要指用岩土工程的方法来抵御天灾引起的环境问题。如沙漠化、洪水、滑坡、泥石流、地震、海啸等，也就是大环境问题。,2、,环境卫生工程。用岩土工程方法来抵御各种化学污染引起的环境问题。如城市各种废弃物的处理，污泥的处理等。,3、人类工程活动引起的环境问题。如在密集建筑群中打桩，挤土、振动、噪声对周围环境的影响；地下隧道掘进时对地面建筑物的影响；采矿对环境影响；抽汲地下水引起地面沉陷；三峡工程。,环境岩土工程学科特点,(1)多学科性,环境岩土工程涉及岩土力学与岩土工程、卫生工程、环境工程、土壤学、地质学、水文地质、水文地球物理、地球化学、工程地质、植物学、采矿工程以及农业工程等诸多学科。随着人们环境保护意识的增强，人们已清楚地认识到在地表以下比地面以上存在着更多的生物体，并且土性的许多重要方面都与生物现象相关。目前，在边坡防护工程中应用植物护坡的,“,绿色岩土工程,”,理念，已经得到越来越多的认可，并且建立了根系与土体作用定量关系的力学模型，植物根系作为一种可变形锚固体的、生态加固土体渐进变形破坏思想正在逐步确立。岩土工程与微生物学、植物学的这种融合是传统的岩土工程所不曾涉及的。,(2)法律约束性,由于涉及到环境问题，因此环境岩土工程要受到各种法规的制约。如美国就有20多项法规与环境岩土工程有关，法律法规对我们做什么和怎么做具有很大的影响。此外，环境岩土工程的工作进程和技术方法常受到律师和合约人的制约，有时因环境保护法规和公众的抗议使工程方案不得不变更。,(3)公众参与性,不像传统的岩土工程，环境岩土工程有更多的公众参与。大型工程的建设、污染等问题就是公众很敏感的论题，因此需要特殊的研究方法和治理措施相配套。最典型的例子就是美国,B.,埃弗雷特.乔丹水库和水坝，议员、军方、专家、公众等方方面面旷日持久的争论，为这个水库建设蒙上了阴影。北京的圆明园整治中的塑料膜的铺设、云南怒江水电的开发等都因为公众的参与而不得不进行更进一步的论证。四川省的一位叫鲁家果的专家上书温家宝总理，对南水北调西线提出了自己的见解，引起了高层的高度重视。,(4)对工程师的环境伦理提出了更高的要求,除了专业技术知识外，环境岩土工程的从业者还必须具有较高的道德和伦理要求。美国土木工程师协会伦理规范就要求：工程师,“,要运用他们的知识和技能来提高人类福利和保护环境,”,，,“,应当坚定地坚持可持续发展原则，保护环境，从而提高大众的生活质量,”,。,(5)高成本性,环境岩土工程的费用比较高，利益和成本比与传统的岩土工程相比常常低得多。对于诸如三峡大坝、西气东输、西电东送、南水北调等大型工程，人们不得不采取更多的措施来减少工程活动对环境的影响，由此必然带来成本的提高。,环境岩土工程发展展望,1、环境土质学与土力学；,土力学研究方向：土体细观力学研究，探索土体细微观原理和宏观表现之间的内在联系。,2、,研究理论和方法；,创新研究方法和技术手段。,3、非饱和土力学理论和实践。,虽然已有近40年研究，但目前处于探索阶段，非饱和土四相系：固相、液相、气相、液气接触面，内在规律研究，成果应用尚不成熟。,现代高新技术的支持,在环境岩土工程研究的技术方法与手段上，应配合诸如数值模拟、物理模拟等新方法，计算机、遥感等高新技术：以及建立监测系统、数据库系统、专家系统等手段，来开展工程环境发展趋势预测、预报，这也是该学科建立完整基础理论体系的一个不可缺少的方面。,例如，采用,扫描电镜,对,岩土介质工程性质,、,地基加固机理,等进行研究；,采用,CT,技术研究,冻土,、,黄土,等的岩土材料内部,结构,及在各种荷载作用下结构的变化过程；,采用,土工离心模型试验,技术对实际,工程进行模拟,；,用,探地雷达,技术对,地下掩埋垃圾场,进行调查，确定年代久远垃圾场的位置及评价有害物质对地下水造成的污染程度，查明,滑坡,成因，圈定滑坡范围，探测和维护 古建筑物结构；,采用,3S,(,遥感技术,RS),、,(,地理信息系统,GIS),、,(,全球定位系统,GPS),作为新兴的,地球空间信息,科学的核心。,这些技术在环境岩土工程中有着广泛的应用，如对环境变化进行监测等等。,