环境工程地质学介绍

环境工程地质学介绍

胡经国

作者说明

该文发表于1985年3月出版的《重庆水利》总第8期。该刊由重庆市水利学会和重庆市水利电力科技情报网编辑、出版。当时该刊不定期出版，内部发行。

该文是作者于1978年10月来重庆市水利电力学校任教以来，在市级以上学术刊物上发表的第一篇学术论文。

该文在1985年9月召开的重庆市水利学会第四次会员代表大会暨学术年会上，被列为交流论文，并被评为表扬论文。

下面是正文

一、环境工程地质学的逐步形成

近十余年来，随着科学技术的飞跃发展，人类工程－经济活动的广度和深度与日俱增。人类工程－经济活动已成为一种强大的地质营力。这种地质营力正在以越来越大的规模和强度改变着岩石圈表部——地质环境，造成不少区域性或地段性的地质灾害。例如，由于工业发展而引起的农业地区土地退化和污染，由于人类砍伐和耕种而引起的水土流失，由于过量抽取地下水而引起的地面沉降，由水库和大型引水工程引起的水库区淤积、塌岸、浸没等。各种地质灾害反过来又对人类工程－经济活动以及人类的生活、生存产生巨大的影响。

值得指出的是，人类工程－经济活动对地质环境的作用强度，现在已不亚于自然地质营力。例如，全世界铁路、公路路基石料的用量，可以与全球近代河流堆积物的数量相比较。目前，人类每年从地壳中提取的矿产约为1000亿吨，平均每人25吨。规模如此巨大的石料、矿产开发活动，必然使地质环境

产生深刻的变化。

同时，自然环境中的诸因素是相互联系、相互制约的统一体。岩石圈的变化，必然引起大气圈、水圈和生物圈的变化，从而造成多方面的环境问题。

如果不对人类工程－经济活动与地质环境的相互作用进行研究，不是合理地开发、利用和保护地质环境，不是合理地规划人类工程－经济活动，控制其对地质环境的不利影响，那么环境工程地质问题以及其他环境问题就不可能从根本上得到解决。因此，国民经济规划地区地质环境的评价以及合理开发、利用和保护的工程地质研究，日益引起国际上的普遍重视。这正是环境工程地质学赖以开始逐步形成的强大动力。

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。

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。

二、环境工程地质学的科学概念

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。

一般认为，地质环境是指在人类影响下的岩石圈上部（也有人说成地壳上部）。它的上限是地表面，下限是人类作用于地壳的深度。在我国有不少人认为，环境工程地质学不可能把整个地质环境包括在自己的研究范围内，只能研究其中的工程地质环境。对工程地质环境的定义有两种看法。一种认为，工程地质环境是指：处于人类活动影响下的那部分地质环境中的、自然地质及工程地质作用和现象与人类工程－经济活动的相互作用及其所发生的变化等。目前影响的深度仅几十米乃至几百米。但是，随着人类工程－经济活动不断向深部发展，其影响深度将不断增大。另一种认为，工程地质环境是指：由经过人类工程－经济活动所改变了的地质环境所形成的、新的地质环境。例如，黄河在郑州以下的河道，是人工河道，就是一种工程地质环境。

环境工程地质学的研究基础是区域工程地质条件（包括自然地质作用）。关于环境工程地质学的研究对象，有三种不同的认识。第一种认为，是研究人类工程－经济活动与地质环境之间的相互作用和相互影响。第二种认为，是研究人类工程－经济活动引起的地质环境的变化及其对人类总环境造成的影响。并认为，第一种认识与传统工程地质学的研究对象没有差别。第三种认为，是研究地质灾害。而且，对地质灾害的研究范围又有两种不同的看法。一种认为，自然地质灾害和人为地质灾害都要研究，并把灾害地质学简单定义为防灾的地质学。另一种认为，主要研究与工程建筑有关的地质灾害。

环境工程地质学的研究目的是预测地质环境的变化趋势和强度，为合理开发、利用、保护和改造地质环境提供工程地质论证资料。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：

⑴、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。

⑵、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。

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。

对重庆市而言，以上几种地区的环境工程地质研究，都具有重要意义。

⑶、综合性

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。

⑷、预测性

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。

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。

⑸、能动性

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。

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。

1984年10月6日撰写于重庆

2000年3月26日修改于重庆

参考文献

朱耀琪、刘广润：环境工程地质座谈会侧记，水文地质工程地质，1983年第2期，第34～36页下转第57页。

王恩敬：国际工程地质学的进展，水文地质工程地质，1983年第3期，第1～5页；等。