軟土環(huán)境工程地質(zhì)學

《軟土環(huán)境工程地質(zhì)學》稿原為研究生教學系列專題講座材料，通過幾年的科研與教學實踐，不斷地吸納最新研究成果，使《軟土環(huán)境工程地質(zhì)學》內(nèi)容逐漸充實和完善，并具有自己的風格。書中內(nèi)容主要以軟土地區(qū)工程建設中環(huán)境工程地質(zhì)問題作為研究對象，緊扣工程性環(huán)境地質(zhì)問題，從工程建設中環(huán)境工程地質(zhì)災害產(chǎn)生的原因著手，探討環(huán)境工程地質(zhì)問題產(chǎn)生的機理，提出環(huán)境工程地質(zhì)問題整治的措施，直接服務于國民經(jīng)濟與建設?！盾浲镰h(huán)境工程地質(zhì)學》的特點是針對我國沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)工程建設中頻發(fā)的環(huán)境工程地質(zhì)與地質(zhì)災害問題而撰寫的，書中大部分內(nèi)容是作者近些年通過大量的現(xiàn)場試驗、工程實例、室內(nèi)試驗以及理論探索的研究成果，資料翔實可靠，對工程實踐具有重要的指導意義。

《軟土環(huán)境工程地質(zhì)學》可作為大專院校的地質(zhì)工程、巖土工程、土木工程防災、水文學與水資源等專業(yè)的本科生、研究生的教材，還可供工程建設設計、施工、監(jiān)理等技術(shù)人員和管理人員參考使用。

第1章 緒論

第2章 地下水引起的環(huán)境工程地質(zhì)問題

第1節(jié) 地下水的工程環(huán)境影響

1.1 土的透水性

1.2 水頭概念

1.3 層流滲透定律

1.4 土的滲透系數(shù)

1.5 流網(wǎng)

1.6 動水力與滲流破壞

第2節(jié) 潛水的環(huán)境工程地質(zhì)問題

2.1 潛蝕對地基土強度的影響

2.2 孔隙水壓力對基坑穩(wěn)定性的影響

2.3 飽和軟粘土基坑的瞬時穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性

2.4 地下水滲流對圍護基坑穩(wěn)定性的影響

2.5 考慮地下水滲流作用時的基坑穩(wěn)定計算

第3節(jié) 承壓水的環(huán)境工程地質(zhì)問題與防治

3.1 基坑突涌

3.2 基底抗承壓水層的基坑穩(wěn)定性

3.3 沉井井底承壓水引起的土體移動

3.4 承壓水沖潰坑底的驗算

3.5 抵抗坑底承壓水的坑底地基加固

第4節(jié) 基坑施工中管涌的環(huán)境工程地質(zhì)問題與防治

4.1 產(chǎn)生管涌的條件

4.2 管涌的防治措施

第5節(jié) 基坑施工中流沙的環(huán)境工程地質(zhì)問題與防治

5.1 流沙的形成

5.2 產(chǎn)生流沙的條件

5.3 動水壓力及流沙現(xiàn)象

5.4 流沙現(xiàn)象的判斷

5.5 基坑開挖中流沙驗算

5.6 沉井井底流沙引起的土體移動

5.7 流沙的防治

第6節(jié) 建筑場地地基沙土液化的環(huán)境工程地質(zhì)問題與防治

6.1 概述

6.2 產(chǎn)生液化的因素

6.3 液化勢判別

6.4 抗液化措施

第7節(jié) 建筑場地中地下水對混凝土、鋼筋的侵蝕性評價

7.1 地下水對混凝土的侵蝕作用.

7.2 地下水對鋼筋等鐵質(zhì)材料的侵蝕

第3章 土的工程性質(zhì)對地下工程環(huán)境的影響

第1節(jié) 地下工程的幾種水土壓力

1.1 基坑支護結(jié)構(gòu)上的水土壓力

1.2 淺埋矩形結(jié)構(gòu)的水土壓力

1.3 圓形隧道的水土壓力

1.4 沉井上的水土壓力

第2節(jié) 土的應力歷史和應力路徑對地下工程環(huán)境的影響

2.1 土的應力歷史對地下工程的影響

2.2 土的應力路徑對地下工程的影響與防治

第3節(jié) 土體流變性產(chǎn)生的環(huán)境工程地質(zhì)問題與防治

3.1 土的蠕變對地下工程的影響與防治

3.2 土的應力松弛對地下工程的影響與防治

3.3 土的長期強度

第4章 地下工程施工引起的環(huán)境工程地質(zhì)問題與保護

第1節(jié) 基坑工程引起的環(huán)境工程地質(zhì)問題

1.1 基坑開挖時的地層移動機理

1.2 基坑施工引起地層移動的預測法

第2節(jié) 盾構(gòu)施工引起的環(huán)境工程地質(zhì)問題

2.1 盾構(gòu)施工的開挖面穩(wěn)定條件

2.2 盾構(gòu)施工時的地層移動機理

2.3 盾構(gòu)施工引起地層移動的預測法

第3節(jié) 頂管施工引起的環(huán)境工程地質(zhì)問題

3.1 頂管施工時的地層移動機理

3.2 頂管施工引起地層移動的預測法

第4節(jié) 井點降水引發(fā)的環(huán)境工程地質(zhì)問題

4.1 井點附近的地面變形

4.2 降水產(chǎn)生地面沉降的原因

4.3 地下水位的變化對土體變形的影響

4.4 荷載固結(jié)與滲透固結(jié)的差異性

4.5 地面沉降速率與地下水壓力的關(guān)系

4.6 井點降水影響范圍和沉降的估算

第5節(jié) 軟粘土層中邊坡變形破壞的環(huán)境工程地質(zhì)問題與防治

5.1 軟粘土層中邊坡的穩(wěn)定性

5.2 軟粘土層中滑坡特征

5.3 影響邊坡穩(wěn)定因素分析

5.4 滑動土體善后勘探與處理

第5章 堤壩管涌模型試驗與滲流數(shù)值模擬

第1節(jié) 概述

第2節(jié) 堤防滲流破壞的主要形式及形成機理

2.1 堤防滲流破壞的主要形式及其特點

2.2 管涌型土和流土型土的判別

2.3 確定土的抗?jié)B強度的幾種方法

第3節(jié) 管涌模型的數(shù)學解析分析

3.1 管涌模型數(shù)學解析分析的步驟

3.2 近似的解析解

第4節(jié) 管涌試驗模擬和有限元程序模擬

4.1 管涌試驗模擬

4.2 有限元程序模擬

第5節(jié) 試驗模擬和有限元模擬對比研究

5.1 實驗模擬數(shù)據(jù)的整理

5.2 有限元程序模擬

第6章 軟土地區(qū)密集建筑群引起的工程性地面沉降與防治

第1節(jié) 概述

1.1 軟土地區(qū)密集建筑群誘發(fā)地面沉降現(xiàn)狀

1.2 軟土地區(qū)密集建筑群誘發(fā)地面沉降研究進展

1.3 軟土地區(qū)密集建筑群誘發(fā)地面沉降研究的意義與內(nèi)容

第2節(jié) 上海中心城區(qū)典型密集高層建筑群現(xiàn)狀及工程地質(zhì)環(huán)境

2.1 上海中心城區(qū)典型密集高層建筑群現(xiàn)狀調(diào)查

2.2 浦東陸家嘴地區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境分析

第3節(jié) 典型密集高層建筑群誘發(fā)地面沉降的監(jiān)測分析

3.1 地面沉降

3.2 分層沉降

3.3 密集高層建筑群誘發(fā)地面沉降概念模型分析

第4節(jié) 典型密集高層建筑群誘發(fā)地面沉降的模型試驗研究

4.1 模型試驗的一般原理

4.2 模型試驗Ⅰ

4.3 模型試驗Ⅱ

4.4 密集高層建筑群誘發(fā)地面沉降概念模型分析

第5節(jié) 密集高層建筑群誘發(fā)地面沉降的數(shù)學模型

5.1 密集建筑群誘發(fā)地面沉降計算的解析模型

5.2 密集高層建筑群誘發(fā)地面沉降計算的灰色數(shù)學模型

5.3 密集高層建筑群誘發(fā)地面沉降計算的數(shù)學物理模型

第6節(jié) 密集高層建筑群誘發(fā)地面沉降機理與防治

6.1 軟土地面沉降的機理分析

6.2 密集高層建筑群誘發(fā)地面沉降的工程環(huán)境效應分析

6.3 密集高層建筑群地面沉降防治措施

第7章 軟土地區(qū)淺部地層中沼氣工程地質(zhì)災害與防治

第1節(jié) 概述

第2節(jié) 淺層沼氣產(chǎn)出特征

2.1 含沼氣地層的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.2 沼氣的成因、成分

2.3 上海地區(qū)淺層沼氣的產(chǎn)出特征

2.4 主要含氣層系

2.5 儲氣層類型

2.6 上海地區(qū)淺層沼氣分布

第3節(jié) 淺層沼氣的賦存分帶性

3.1 淺層沼氣的生儲條件

3.2 砂性土層中沼氣賦存的分帶性

3.3 各帶中土的結(jié)構(gòu)特征

3.4 粘性土層中的沼氣

第4節(jié) 上海地區(qū)淺層沼氣地質(zhì)災害的分區(qū)及防治

4.1 淺層沼氣地質(zhì)災害分區(qū)的原則

4.2 淺層沼氣地質(zhì)災害分區(qū)

4.3 淺層沼氣地質(zhì)災害破壞機理

4.4 淺層沼氣地質(zhì)災害防治措施

第5節(jié) 淺層沼氣對隧道施工的危害性

5.1 隧道內(nèi)沼氣含量控制指標

5.2 沼氣進入隧道的途徑

5.3 沼氣在隧道施工中引燃引爆的可能性

5.4 沼氣對隧道施工危害實例

第6節(jié) 淺層沼氣處理與安全施工決策

6.1 淺層沼氣處理

6.2 施工安全規(guī)則

第7節(jié) 淺層沼氣釋放后含氣層中土的變形規(guī)律模擬試驗

7.1 室內(nèi)模擬試驗設備簡介

7.2 試驗土樣

7.3 模擬試驗方法與步驟

7.4 試驗數(shù)據(jù)整理與試驗結(jié)果分析

第8章 沖填土的工程特性及其工程處理措施

第1節(jié) 概述

1.1 研究區(qū)概述

1.2 沖填土的分布

1.3 研究目的與內(nèi)容

第2節(jié) 沖填土物理特性

2.1 沖填土的顆粒分析

2.2 沖填土的其他物理特性指標

2.3 沖填土的沉積規(guī)律

第3節(jié) 沖填土的力學特性

3.1 沖填土的壓縮特性

3.2 沖填土的強度特性

3.3 沖填土地基承載力

3.4 沖填土的動力特性

第4節(jié) 沖填土場地液化特性

4.1 靜力觸探法研究沖填土的液化特性

4.2 標準貫人法研究沖填土的液化特性

4.3 波速測試研究沖填土的液化特性

第5節(jié) 沖填土的結(jié)構(gòu)強度與自重固結(jié)沉降規(guī)律

5.1 沖填土沉積固化后的結(jié)構(gòu)強度

5.2 結(jié)構(gòu)強度隨壓力增長的規(guī)律

5.3 結(jié)構(gòu)強度增長機理

5.4 沖填土的自重固結(jié)沉降規(guī)律

第6節(jié) 沖填土的動力響應特性與沉降規(guī)律

6.1 動三軸試驗

6.2 孔隙水壓力對動荷載的響應特征

6.3 沖填土的動力響應特征

6.4 靜荷載作用下的沉降規(guī)律

第7節(jié) 沖填土流變特性與沉降規(guī)律

7.1 流變模型

7.2 沖填土的流變試驗研究

7.3 沖填土的流變結(jié)果分析

7.4 沖填土流變特性與沉降分析

第8節(jié) 沖填土的工程處理措施

8.1 強夯法在新近沖填土地基加固中的應用

8.2 真空預壓法在新近沖填土地基加固中的應用

8.3 堆載預壓法在新近沖填土地基加固中的應用

參考文獻

出版時間：2007-06-01

版　次：1

頁　數(shù)：269

裝　幀：平裝

開　本：16開

所屬分類：圖書 > 科學與自然 > 地質(zhì)學

環(huán)境工程地質(zhì)學總體性

由于環(huán)境工程地質(zhì)學是工程地質(zhì)學的發(fā)展，因此，它必然和工程地質(zhì)學有許多共同點。這主要表現(xiàn)在環(huán)境工程地質(zhì)學的理論基礎(chǔ)，仍然是工程地質(zhì)學的基本原理和方法。環(huán)境工程地質(zhì)學與工程地質(zhì)學的區(qū)別，主要表現(xiàn)在它的以下五個特點上：

環(huán)境工程地質(zhì)學目的性

環(huán)境工程地質(zhì)研究的著眼點是在開發(fā)、利用地質(zhì)環(huán)境時，注意在較大區(qū)域內(nèi)防止工程地質(zhì)條件的惡化，保護有利的工程地質(zhì)環(huán)境，或者通過對地質(zhì)環(huán)境的利用和改造，創(chuàng)造出對人類有利的新的地質(zhì)環(huán)境。

環(huán)境工程地質(zhì)學區(qū)域性

工程地質(zhì)學側(cè)重研究各個具體工程場地的工程地質(zhì)條件，而環(huán)境工程地質(zhì)學則主要研究人類活動影響下的區(qū)域性工程地質(zhì)環(huán)境的變化。

值得指出的是，由于自然地質(zhì)環(huán)境與一定的地質(zhì)、地理和氣候單元相聯(lián)系，不同地區(qū)人類工程－經(jīng)濟活動的類型、組合和特點不同，因此區(qū)域性環(huán)境工程地質(zhì)研究在不同地區(qū)將有不同的問題和特色。

例如，在農(nóng)業(yè)地區(qū)，環(huán)境問題涉及土地利用、水土保持、水土資源開發(fā)、森林保護與開發(fā)以及工業(yè)發(fā)展而造成的土地退化和污染等。

在城市地區(qū)，工業(yè)、人口集中，人類工程－經(jīng)濟活動對環(huán)境影響很嚴重。同時，由于環(huán)境惡化而造成的災害，對城市建設造成嚴重的威脅和損失。例如，香港城市建筑導致大量滑坡；羅馬城下火山巖大量洞挖開采造成城市建筑物地基失穩(wěn)；上海和天津過量提取地下水引起地面沉降；西安地面沉降引起地裂縫等。這些都是城市地區(qū)引人注目的環(huán)境工程地質(zhì)問題。

環(huán)境工程地質(zhì)學綜合性

在河谷地區(qū)，河流開發(fā)的環(huán)境工程地質(zhì)問題，主要與水力資源開發(fā)、水利水電工程活動有關(guān)。大面積地下水動態(tài)變化帶來許多問題。這就要求在進行水工建筑物可行性論證的同時，進行多學科的、系統(tǒng)的環(huán)境可行性論證，包括水庫地震、水位抬高的影響、淹沒和移民、森林砍伐、開挖土石的堆存等。從而，使河流開發(fā)利用和工程規(guī)劃方案比較合理。

在山區(qū)，地質(zhì)條件復雜，地質(zhì)災害突出。山區(qū)開發(fā)必須建立在很好的環(huán)境工程地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上。山城、礦冶、水電、道路、森林維護和采伐、木材加工業(yè)的發(fā)展，都要求有綜合的環(huán)境評價。在山區(qū)建設中，山坡開挖導致的滑坡、泥石流的大量增加，是一種重要的山區(qū)環(huán)境工程地質(zhì)問題。

環(huán)境工程地質(zhì)學預測性

一方面要全面考慮研究區(qū)內(nèi)多種工程－經(jīng)濟活動對地質(zhì)環(huán)境的綜合影響；一方面要廣泛應用多學科（包括社會經(jīng)濟學、數(shù)學、力學、物理化學、地質(zhì)學等）的理論和方法，綜合研究環(huán)境工程地質(zhì)問題。

研究和總結(jié)過去和現(xiàn)在，在人類工程經(jīng)濟活動的影響下地質(zhì)環(huán)境的變化，其目的在于預測未來地質(zhì)環(huán)境的可能變化。要預測其變化趨勢，盡力做到在時間上、空間上和強度上進行定量預測。預測的目的在于控制和防御。

環(huán)境工程地質(zhì)學能動性

為此，要繼續(xù)揭露與各類工程－經(jīng)濟活動有關(guān)的環(huán)境工程地質(zhì)問題的表現(xiàn)形式，研究其發(fā)生、發(fā)展規(guī)律。對已掌握的各種環(huán)境工程地質(zhì)問題，要在繼續(xù)研究、總結(jié)發(fā)育規(guī)律的基礎(chǔ)上，研究其形成機制和預測方法。當其形成機制較為清楚時，要進行定量預測理論和方法的研究。開展系統(tǒng)的環(huán)境工程地質(zhì)觀測，將有助于地質(zhì)環(huán)境變化趨勢和環(huán)境工程地質(zhì)問題發(fā)展趨勢的定量預測。

主動提出改造和治理地質(zhì)環(huán)境的各種工程措施和其他措施，使之形成更有利于人類的、良好的地質(zhì)環(huán)境。

環(huán)境工程地質(zhì)學誕生時期

環(huán)境工程地質(zhì)學是傳統(tǒng)工程地質(zhì)學的一個重大發(fā)展，同時又是工程地質(zhì)學與環(huán)境科學或環(huán)境地質(zhì)學之間的一門邊緣學科。也就是說，它是在工程地質(zhì)學和環(huán)境地質(zhì)學的基礎(chǔ)上，當然主要是在工程地質(zhì)學的基本原理和方法的基礎(chǔ)上，開始逐步形成的。

工程地質(zhì)學成為一門獨立的學科已是本世紀30年代的事。在70年代初，國際上環(huán)境保護問題提上了議事日程。開始，比較偏重于大氣圈和水圈的問題，但很快就涉及到巖石圈。并且，從1970～1981年，相繼出版了幾本環(huán)境地質(zhì)學專著。

環(huán)境工程地質(zhì)學國內(nèi)外發(fā)展

1980年，在巴黎召開的工程地質(zhì)協(xié)會全體會議，提出了進行環(huán)境評價和開發(fā)的工程地質(zhì)研究的任務。1982年，在新德里召開的第四屆國際工程地質(zhì)大會，列出了“環(huán)境評價和開發(fā)的工程地質(zhì)研究”這一專題進行學術(shù)交流和討論，出現(xiàn)了一批實例性和方法性的論文。可以認為，這次大會是環(huán)境工程地質(zhì)學開始逐步形成的起點。

我國的環(huán)境工程地質(zhì)學研究起步較晚。1982年，全國環(huán)境工程地質(zhì)專題學術(shù)座談會是一個良好的開端。會議著重討論了環(huán)境工程地質(zhì)學的科學概念和研究方法以及我國當前的研究重點，并交流了已有的工作經(jīng)驗。對我國環(huán)境工程地質(zhì)工作的開展，有較大的推動和指導作用。1984年3月，在成都召開的第二屆全國工程地質(zhì)大會，收到了與環(huán)境評價和開發(fā)有關(guān)的文章達119篇。這表明我國環(huán)境工程地質(zhì)學的研究取得了新的成果。

環(huán)境工程地質(zhì)學的研究方法，主要有環(huán)境工程地質(zhì)調(diào)查和制圖、地質(zhì)災害調(diào)查、環(huán)境工程地質(zhì)觀測、類比和模擬以及預測評價等。

環(huán)境工程地質(zhì)調(diào)查是環(huán)境工程地質(zhì)研究的基礎(chǔ)工作。通過區(qū)域性工程地質(zhì)條件以及地質(zhì)環(huán)境在自然地質(zhì)作用和人類工程－經(jīng)濟活動影響下的變化的調(diào)查研究，進行環(huán)境工程地質(zhì)預測。

環(huán)境工程地質(zhì)圖件，既要反映區(qū)域性工程地質(zhì)條件，又要反映、預測規(guī)劃的工程項目可能引起的工程地質(zhì)環(huán)境的變化。為此，要對環(huán)境工程地質(zhì)圖的編制原則和方法進行研究。法國M·Arnold（阿諾）教授提出了編制地質(zhì)環(huán)境系列圖的建議。圖件比例尺為1∶5萬至1∶20萬。其內(nèi)容包括土層、巖層、巖土特性、土壤、地貌、水文、地下水、氣候、外生及內(nèi)生自然災害、天然資源、土地利用、人類活動影響等。印度在幾個地區(qū)，為了進行土地利用的自然環(huán)境潛力評價，編制了反映環(huán)境特征的地質(zhì)、地貌、坡度形態(tài)、巖土工程地質(zhì)性質(zhì)、土壤及土地利用等專題性圖件（比例尺1∶10萬～1∶20萬）。制圖方法主要是利用航片解釋和遙測，結(jié)合有限的現(xiàn)場查證。我國“河南省鄭州地區(qū)環(huán)境工程地質(zhì)圖（1∶2.5萬）”、“河南平頂山市環(huán)境工程地質(zhì)圖”（1∶2.5萬）的編制，也是環(huán)境工程制圖的新探索。

以上研究方法具有區(qū)域性、綜合性、預測性的特點。通過環(huán)境工程地質(zhì)調(diào)查和制圖，可以為地質(zhì)環(huán)境的合理開發(fā)、工程設施的合理規(guī)劃及減少地質(zhì)災害的影響等，提供區(qū)域背景和基礎(chǔ)工程地質(zhì)資料。

各種地質(zhì)災害，諸如地面沉降、地裂縫、地面塌陷、滑坡、崩塌、泥石流，水庫淤積、塌岸、浸沒、鹽堿化、沼澤化、水土流失、地表水和地下水的枯竭等的調(diào)查研究，都包含著環(huán)境工程地質(zhì)研究的內(nèi)容。主要研究其形成條件、發(fā)生原因和機制、發(fā)育規(guī)律、對人類生產(chǎn)、生活環(huán)境的危害及防治措施。

環(huán)境工程地質(zhì)研究特別是定量預測，要求開展系統(tǒng)的環(huán)境工程地質(zhì)觀測（或監(jiān)測），即利用各種先進技術(shù)和方法對地質(zhì)環(huán)境的變化和環(huán)境工程地質(zhì)問題的發(fā)展進行專門觀測。例如，規(guī)模巨大的葛洲壩水利樞紐工程，勢必對當?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響。如果進行系統(tǒng)的觀測，及時取得工程地質(zhì)環(huán)境變化過程的信息和這種變化與有關(guān)因素的相關(guān)關(guān)系，將有助于環(huán)境工程地質(zhì)定量預測，有利于環(huán)境保護。又如，對西北、西南滑坡、泥石流比較集中且影響到交通安全的地區(qū)，可利用航空攝影和遙感技術(shù)進行普查和檢測，每隔三、五年進行一次，以便對其發(fā)展趨勢進行預測。

對已建的大型工程和城市建設中出現(xiàn)的環(huán)境工程地質(zhì)問題，如三門峽水庫的淤積、邊岸再造和浸沒，上海等城市的地面沉降等，要從環(huán)境工程地質(zhì)的角度進行系統(tǒng)總結(jié)，為今后類似地區(qū)的工程建設提供類比的借鑒，為環(huán)境工程地質(zhì)類比法的應用創(chuàng)造條件。還應開展環(huán)境工程地質(zhì)模擬試驗的研究。

在采用上述方法進行環(huán)境工程地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，進行環(huán)境工程地質(zhì)預測評價。關(guān)鍵是定時間、定空間和定強度的定量預測評價。

環(huán)境工程地質(zhì)學的研究在國內(nèi)外都已跨出了第一步。雖然有少數(shù)人認為，沒有建立環(huán)境工程地質(zhì)學的必要。但是，環(huán)境工程地質(zhì)學的逐步形成和發(fā)展，似乎是一種不可阻擋的潮流。環(huán)境工程地質(zhì)學的研究，對于人類工程－經(jīng)濟活動的發(fā)展以及人類的生活和生存都具有重大的意義，使工程地質(zhì)學的一個重要發(fā)展方向，也似乎是不可否認的。我國的工程規(guī)劃、設計工作者，工程地質(zhì)工作者，應當在這方面做出貢獻。