软土环境工程地质学

《软土环境工程地质学》稿原为研究生教学系列专题讲座材料，通过几年的科研与教学实践，不断地吸纳最新研究成果，使《软土环境工程地质学》内容逐渐充实和完善，并具有自己的风格。书中内容主要以软土地区工程建设中环境工程地质问题作为研究对象，紧扣工程性环境地质问题，从工程建设中环境工程地质灾害产生的原因着手，探讨环境工程地质问题产生的机理，提出环境工程地质问题整治的措施，直接服务于国民经济与建设。《软土环境工程地质学》的特点是针对我国沿海经济发达地区工程建设中频发的环境工程地质与地质灾害问题而撰写的，书中大部分内容是作者近些年通过大量的现场试验、工程实例、室内试验以及理论探索的研究成果，资料翔实可靠，对工程实践具有重要的指导意义。

《软土环境工程地质学》可作为大专院校的地质工程、岩土工程、土木工程防灾、水文学与水资源等专业的本科生、研究生的教材，还可供工程建设设计、施工、监理等技术人员和管理人员参考使用。

第1章 绪论

第2章 地下水引起的环境工程地质问题

第1节 地下水的工程环境影响

1.1 土的透水性

1.2 水头概念

1.3 层流渗透定律

1.4 土的渗透系数

1.5 流网

1.6 动水力与渗流破坏

第2节 潜水的环境工程地质问题

2.1 潜蚀对地基土强度的影响

2.2 孔隙水压力对基坑稳定性的影响

2.3 饱和软粘土基坑的瞬时稳定性和长期稳定性

2.4 地下水渗流对围护基坑稳定性的影响

2.5 考虑地下水渗流作用时的基坑稳定计算

第3节 承压水的环境工程地质问题与防治

3.1 基坑突涌

3.2 基底抗承压水层的基坑稳定性

3.3 沉井井底承压水引起的土体移动

3.4 承压水冲溃坑底的验算

3.5 抵抗坑底承压水的坑底地基加固

第4节 基坑施工中管涌的环境工程地质问题与防治

4.1 产生管涌的条件

4.2 管涌的防治措施

第5节 基坑施工中流沙的环境工程地质问题与防治

5.1 流沙的形成

5.2 产生流沙的条件

5.3 动水压力及流沙现象

5.4 流沙现象的判断

5.5 基坑开挖中流沙验算

5.6 沉井井底流沙引起的土体移动

5.7 流沙的防治

第6节 建筑场地地基沙土液化的环境工程地质问题与防治

6.1 概述

6.2 产生液化的因素

6.3 液化势判别

6.4 抗液化措施

第7节 建筑场地中地下水对混凝土、钢筋的侵蚀性评价

7.1 地下水对混凝土的侵蚀作用.

7.2 地下水对钢筋等铁质材料的侵蚀

第3章 土的工程性质对地下工程环境的影响

第1节 地下工程的几种水土压力

1.1 基坑支护结构上的水土压力

1.2 浅埋矩形结构的水土压力

1.3 圆形隧道的水土压力

1.4 沉井上的水土压力

第2节 土的应力历史和应力路径对地下工程环境的影响

2.1 土的应力历史对地下工程的影响

2.2 土的应力路径对地下工程的影响与防治

第3节 土体流变性产生的环境工程地质问题与防治

3.1 土的蠕变对地下工程的影响与防治

3.2 土的应力松弛对地下工程的影响与防治

3.3 土的长期强度

第4章 地下工程施工引起的环境工程地质问题与保护

第1节 基坑工程引起的环境工程地质问题

1.1 基坑开挖时的地层移动机理

1.2 基坑施工引起地层移动的预测法

第2节 盾构施工引起的环境工程地质问题

2.1 盾构施工的开挖面稳定条件

2.2 盾构施工时的地层移动机理

2.3 盾构施工引起地层移动的预测法

第3节 顶管施工引起的环境工程地质问题

3.1 顶管施工时的地层移动机理

3.2 顶管施工引起地层移动的预测法

第4节 井点降水引发的环境工程地质问题

4.1 井点附近的地面变形

4.2 降水产生地面沉降的原因

4.3 地下水位的变化对土体变形的影响

4.4 荷载固结与渗透固结的差异性

4.5 地面沉降速率与地下水压力的关系

4.6 井点降水影响范围和沉降的估算

第5节 软粘土层中边坡变形破坏的环境工程地质问题与防治

5.1 软粘土层中边坡的稳定性

5.2 软粘土层中滑坡特征

5.3 影响边坡稳定因素分析

5.4 滑动土体善后勘探与处理

第5章 堤坝管涌模型试验与渗流数值模拟

第1节 概述

第2节 堤防渗流破坏的主要形式及形成机理

2.1 堤防渗流破坏的主要形式及其特点

2.2 管涌型土和流土型土的判别

2.3 确定土的抗渗强度的几种方法

第3节 管涌模型的数学解析分析

3.1 管涌模型数学解析分析的步骤

3.2 近似的解析解

第4节 管涌试验模拟和有限元程序模拟

4.1 管涌试验模拟

4.2 有限元程序模拟

第5节 试验模拟和有限元模拟对比研究

5.1 实验模拟数据的整理

5.2 有限元程序模拟

第6章 软土地区密集建筑群引起的工程性地面沉降与防治

第1节 概述

1.1 软土地区密集建筑群诱发地面沉降现状

1.2 软土地区密集建筑群诱发地面沉降研究进展

1.3 软土地区密集建筑群诱发地面沉降研究的意义与内容

第2节 上海中心城区典型密集高层建筑群现状及工程地质环境

2.1 上海中心城区典型密集高层建筑群现状调查

2.2 浦东陆家嘴地区工程地质环境分析

第3节 典型密集高层建筑群诱发地面沉降的监测分析

3.1 地面沉降

3.2 分层沉降

3.3 密集高层建筑群诱发地面沉降概念模型分析

第4节 典型密集高层建筑群诱发地面沉降的模型试验研究

4.1 模型试验的一般原理

4.2 模型试验Ⅰ

4.3 模型试验Ⅱ

4.4 密集高层建筑群诱发地面沉降概念模型分析

第5节 密集高层建筑群诱发地面沉降的数学模型

5.1 密集建筑群诱发地面沉降计算的解析模型

5.2 密集高层建筑群诱发地面沉降计算的灰色数学模型

5.3 密集高层建筑群诱发地面沉降计算的数学物理模型

第6节 密集高层建筑群诱发地面沉降机理与防治

6.1 软土地面沉降的机理分析

6.2 密集高层建筑群诱发地面沉降的工程环境效应分析

6.3 密集高层建筑群地面沉降防治措施

第7章 软土地区浅部地层中沼气工程地质灾害与防治

第1节 概述

第2节 浅层沼气产出特征

2.1 含沼气地层的工程地质与水文地质条件

2.2 沼气的成因、成分

2.3 上海地区浅层沼气的产出特征

2.4 主要含气层系

2.5 储气层类型

2.6 上海地区浅层沼气分布

第3节 浅层沼气的赋存分带性

3.1 浅层沼气的生储条件

3.2 砂性土层中沼气赋存的分带性

3.3 各带中土的结构特征

3.4 粘性土层中的沼气

第4节 上海地区浅层沼气地质灾害的分区及防治

4.1 浅层沼气地质灾害分区的原则

4.2 浅层沼气地质灾害分区

4.3 浅层沼气地质灾害破坏机理

4.4 浅层沼气地质灾害防治措施

第5节 浅层沼气对隧道施工的危害性

5.1 隧道内沼气含量控制指标

5.2 沼气进入隧道的途径

5.3 沼气在隧道施工中引燃引爆的可能性

5.4 沼气对隧道施工危害实例

第6节 浅层沼气处理与安全施工决策

6.1 浅层沼气处理

6.2 施工安全规则

第7节 浅层沼气释放后含气层中土的变形规律模拟试验

7.1 室内模拟试验设备简介

7.2 试验土样

7.3 模拟试验方法与步骤

7.4 试验数据整理与试验结果分析

第8章 冲填土的工程特性及其工程处理措施

第1节 概述

1.1 研究区概述

1.2 冲填土的分布

1.3 研究目的与内容

第2节 冲填土物理特性

2.1 冲填土的颗粒分析

2.2 冲填土的其他物理特性指标

2.3 冲填土的沉积规律

第3节 冲填土的力学特性

3.1 冲填土的压缩特性

3.2 冲填土的强度特性

3.3 冲填土地基承载力

3.4 冲填土的动力特性

第4节 冲填土场地液化特性

4.1 静力触探法研究冲填土的液化特性

4.2 标准贯人法研究冲填土的液化特性

4.3 波速测试研究冲填土的液化特性

第5节 冲填土的结构强度与自重固结沉降规律

5.1 冲填土沉积固化后的结构强度

5.2 结构强度随压力增长的规律

5.3 结构强度增长机理

5.4 冲填土的自重固结沉降规律

第6节 冲填土的动力响应特性与沉降规律

6.1 动三轴试验

6.2 孔隙水压力对动荷载的响应特征

6.3 冲填土的动力响应特征

6.4 静荷载作用下的沉降规律

第7节 冲填土流变特性与沉降规律

7.1 流变模型

7.2 冲填土的流变试验研究

7.3 冲填土的流变结果分析

7.4 冲填土流变特性与沉降分析

第8节 冲填土的工程处理措施

8.1 强夯法在新近冲填土地基加固中的应用

8.2 真空预压法在新近冲填土地基加固中的应用

8.3 堆载预压法在新近冲填土地基加固中的应用

参考文献

出版时间：2007-06-01

版　次：1

页　数：269

装　帧：平装

开　本：16开

所属分类：图书 > 科学与自然 > 地质学

环境工程地质学总体性

由于环境工程地质学是工程地质学的发展，因此，它必然和工程地质学有许多共同点。这主要表现在环境工程地质学的理论基础，仍然是工程地质学的基本原理和方法。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：

环境工程地质学目的性

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。

环境工程地质学区域性

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，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。

环境工程地质学综合性

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。

环境工程地质学预测性

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。

环境工程地质学能动性

为此，要继续揭露与各类工程－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。

环境工程地质学诞生时期

环境工程地质学是传统工程地质学的一个重大发展，同时又是工程地质学与环境科学或环境地质学之间的一门边缘学科。也就是说，它是在工程地质学和环境地质学的基础上，当然主要是在工程地质学的基本原理和方法的基础上，开始逐步形成的。

工程地质学成为一门独立的学科已是本世纪30年代的事。在70年代初，国际上环境保护问题提上了议事日程。开始，比较偏重于大气圈和水圈的问题，但很快就涉及到岩石圈。并且，从1970～1981年，相继出版了几本环境地质学专著。

环境工程地质学国内外发展

1980年，在巴黎召开的工程地质协会全体会议，提出了进行环境评价和开发的工程地质研究的任务。1982年，在新德里召开的第四届国际工程地质大会，列出了“环境评价和开发的工程地质研究”这一专题进行学术交流和讨论，出现了一批实例性和方法性的论文。可以认为，这次大会是环境工程地质学开始逐步形成的起点。

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。1984年3月，在成都召开的第二届全国工程地质大会，收到了与环境评价和开发有关的文章达119篇。这表明我国环境工程地质学的研究取得了新的成果。

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M·Arnold（阿诺）教授提出了编制地质环境系列图的建议。图件比例尺为1∶5万至1∶20万。其内容包括土层、岩层、岩土特性、土壤、地貌、水文、地下水、气候、外生及内生自然灾害、天然资源、土地利用、人类活动影响等。印度在几个地区，为了进行土地利用的自然环境潜力评价，编制了反映环境特征的地质、地貌、坡度形态、岩土工程地质性质、土壤及土地利用等专题性图件（比例尺1∶10万～1∶20万）。制图方法主要是利用航片解释和遥测，结合有限的现场查证。我国“河南省郑州地区环境工程地质图（1∶2.5万）”、“河南平顶山市环境工程地质图”（1∶2.5万）的编制，也是环境工程制图的新探索。

以上研究方法具有区域性、综合性、预测性的特点。通过环境工程地质调查和制图，可以为地质环境的合理开发、工程设施的合理规划及减少地质灾害的影响等，提供区域背景和基础工程地质资料。

各种地质灾害，诸如地面沉降、地裂缝、地面塌陷、滑坡、崩塌、泥石流，水库淤积、塌岸、浸没、盐碱化、沼泽化、水土流失、地表水和地下水的枯竭等的调查研究，都包含着环境工程地质研究的内容。主要研究其形成条件、发生原因和机制、发育规律、对人类生产、生活环境的危害及防治措施。

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。例如，规模巨大的葛洲坝水利枢纽工程，势必对当地的工程地质环境产生巨大的影响。如果进行系统的观测，及时取得工程地质环境变化过程的信息和这种变化与有关因素的相关关系，将有助于环境工程地质定量预测，有利于环境保护。又如，对西北、西南滑坡、泥石流比较集中且影响到交通安全的地区，可利用航空摄影和遥感技术进行普查和检测，每隔三、五年进行一次，以便对其发展趋势进行预测。

对已建的大型工程和城市建设中出现的环境工程地质问题，如三门峡水库的淤积、边岸再造和浸没，上海等城市的地面沉降等，要从环境工程地质的角度进行系统总结，为今后类似地区的工程建设提供类比的借鉴，为环境工程地质类比法的应用创造条件。还应开展环境工程地质模拟试验的研究。

在采用上述方法进行环境工程地质研究的基础上，进行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。

环境工程地质学的研究在国内外都已跨出了第一步。虽然有少数人认为，没有建立环境工程地质学的必要。但是，环境工程地质学的逐步形成和发展，似乎是一种不可阻挡的潮流。环境工程地质学的研究，对于人类工程－经济活动的发展以及人类的生活和生存都具有重大的意义，使工程地质学的一个重要发展方向，也似乎是不可否认的。我国的工程规划、设计工作者，工程地质工作者，应当在这方面做出贡献。