当代水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展

张 栋 华

(山西省第二水文地质工程地质队，山西 侯马　043000)



当代水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展

张 栋 华

(山西省第二水文地质工程地质队，山西 侯马043000)

从水文地质、工程地质、环境地质三方面，介绍了水工环理论体系的组成部分，并论述了岩土工程核心理论的形成条件，分析了水工环与岩土工程理论体系的发展历程及应用现状，为我国的现代化建设提供了理论依据。

水文地质，工程地质，环境地质，岩土工程，理论体系

0　引言

水工环学科和岩土工程学科理论体系的核心都是通过原始地质的理论革新，形成当代高度集成、综合的水工环和岩土工程理论体系。两者在各个工程的建设工作中互相渗透，应用互补，它们的理论体系一脉相承且不可分割。工程建设属性也是水土岩这三者间的内在性质。

1　构成水工环理论体系的组成部分

1.1水文地质

水文地质的概念起源于1856年建立的达西定律，至今已有一个半世纪的历史。我国解放前在水文地质方面的研究呈现一片空白，之后，国家成立地质学院，且成立水文地质和工程地质专业。20世纪70年代，其核心理论为科学的找水理论，其工作遍布全国所有地域。到了80年代，我国将其广泛的应用到各地区的水资源开采过程。在此之后，开采技术提高，使我国经济发展迅速，但也因水资源过度消耗导致环境变坏，从而使经济发展受阻。地质环境问题的出现让水文地质核心理论进入生态水文地质这个新的篇章。

1.2工程地质

20世纪30年代前苏联成立了工程地质的核心理论独立学科。

我国的工程地质学科在建国后起步，从无到有的发展，如今已经能够服务于我国各大工程项目的建设工作。人们将这种先进的理论应用到水利、电力以及各种基础设施的建设工作中，为实现我国的现代化建设提供了重要的理论依据，同时也对我国经济的发展起到很大的正面作用，提高了人民的生活水平。

1.3环境地质

环境地质的核心理论形成于20世纪80年代，而我国环境地质方面的工作和世界是同步进行的。改革开放后，工程项目建设的进程加快，资源环境和人口的矛盾逐渐显现出来。从城市到农村，地下水和地表水的水资源受到严重污染，许多地区出现泥石流等重大自然灾害，这些方面的问题都对人民的生命及财产安全产生了巨大的威胁。因此，我国要加强对地质问题的治理，缓解各种生态环境问题。同时，我国的研究人员也要吸取国外更多的先进理论和思想，并同各国的研究人员进行交流，改进我国研究中的不足之处，让环境地质的相关理论更好的服务于我国的各项建设工作。

2　岩土工程的核心理论形成

岩土工程自野生动物侵袭及人类在洞穴居住躲避风雪时期开始，至今已有数十万年的历史。1863年伦敦建设地铁，这段时期，水电工程和地下的军防工程有了巨大发展。1925年太沙基公开发表了土力学的著作。而近些年来，科学技术发展迅速，岩土工程信息化，航天、电子技术的应用，给岩土工程带来了新的发展。改革开放后，我国把工程地质环境和岩土工程结合起来，形成生态工程，且在岩体力学、土力学、工程和水文的地质专业基础上，和土木工程相互渗透，如今已经成为一门独立学科。通过高新理论和技术的发展，应用技术和基础理论相互促进，相辅相成，最终形成一个完善的综合体系，并与国际接轨。

3　水工环理论体系的发展应用

3.1水文地质

20世纪70年代初，水文地质方面的研究工作已经逐步在我国开展，它把打井找水方面的工作当成重点研究内容。如今，我国将近400个城市的生活生产用水来源都是地下水资源。尤其在北方的一些城市，其利用比例占80%～90%，在此之中，地下水占农业用水的38%。二十世纪七八十年代，水文地质的核心理论和应用技术飞速发展，其基础理论和应用技术为全国地下水的资源勘查、保护与监测作出巨大贡献。

我国水文地质的基础理论超过了实际的应用技术水平，在20世纪70年代，各类的水文地质规范就已经建立。随着我国现代化建设水平的不断提高，水文地质被广泛的应用到各个领域。例如，对我国一些湖泊的研究工作中，水文地质起到重要作用，相关的研究人员根据其理论，对湖泊的沉降现象进行理论分析，并取得了突破性的进展。经研究调查表明，湖泊沉降量较过去相比有了明显增长，最后得出了湖泊扩大的研究结论。同时这个研究得到我国很多学者专家的一致好评，并将我国水文研究带入了新的发展阶段。这一研究的新领域、新途径如今延伸出新的课题内容，如2009年，我国某水文地质高工在研究分析洞庭湖的平原区域地质基础上，阐述了泥沙淤积、构造沉降、管涌崩岸及人类工程之间的紧密联系，在洪灾的控制和影响方面，提出了新的思路和对策。

当代水文地质的理论体系与其他学科有所交叉，并且被广泛应用。而且，水文地质和现代科学联系密切，如控制论、信息论、系统论等，对其发展产生了重大影响。数学和水文地质相结合，让模型研究变成水资源方面的主要研究内容。例如，应用室内的模型技术，而长江三峡等大型项目就是其应用实例。水文地质衍生出了很多新的学科，例如环境水文、遥感水文、岩溶水文、数学水文、污染水文等地质学科。新方法、新技术的应用，加快了水文地质这一学科的发展，其在城市中的应用，为水资源的管理和规划作出了重要贡献。地下水开采不但为住户提供了充足的生活用水，而且还对各个地区的生态环境做出了巨大贡献。当然，人们也要注意对水资源的开采有所节制，我国虽然各项资源储备较为丰富，但由于人口基数较大，导致资源的人均占有量较低。面对这样的资源现状，如若人们不能科学合理的开采地下水资源，将会对我国日后的发展产生极大的负面影响。

3.2工程与环境地质

现代社会，随着人们住房等需求的不断增多，建筑行业飞速发展。因此，自然环境和人类间的矛盾逐渐增多。由于人类的各项建筑活动，导致环境地质方面的问题越来越严重。我国所有灾害中地质灾害所占比例约为35%，而地质灾害又有很多是由人类建筑作业导致。我国各种地质灾害频频发生是由两方面因素导致：第一，工程项目安全系数低；第二，对新、老项目未能及时发现其中的地质问题。例如：某铜矿于20世纪90年代发生特大事故。为了使库容增加，在老坝的下方建立一个新坝，第二年7月突降暴雨，导致库内迅速汇水，水位超出坝顶，而后洪水冲出了坝面形成了三处溃口，而溃口处山洪和尾砂以将近30 m的落差狂泻而下，致使下游整个村庄遇难，造成严重人员伤亡和经济损失。这次事故的原因，就是老坝的地基和坝身土体的稳定性差，防洪能力差，在设计中存在问题，而新坝设计中抗洪标高也没有达到标准，这样一来老坝、新坝都有技术问题，即地质问题。

我国工程地质学科的专家学者们已经解决了很多地质方面的问题。如今，这一学科中的各项理论已经逐渐成熟，其先进的理论思想被人们广泛的应用到城市的各项工程建设项目，同时也为我国的资源开发、国土规划、城市农村一体化建设等做出巨大的贡献，为解决地质灾害造成的财产、人身安全问题提供技术支持。

4　岩土工程理论体系的发展应用

岩土工程渐渐融入土木工程各领域，它是一门边缘性独立学科，同时也是由水文及工程地质两个学科发展而来。其核心思想是将两学科中的各项理论、技术等进行工程项目中的直接应用，而这一应用过程中，又与其他学科进行互补、互相渗透，最终变成现在的岩土工程。我国专家学者经过长期研究，对其不断创新改善，制定出相关标准及制度并成立审查机构。另外，岩土工程要结合水工环理论，同时融入绿色和生态的资源理念，在地下水开采时，以混凝土等技术作为支撑，然后进行打坝定桩，从而减少地表水流动和地下建筑的冲击力。岩土工程建筑应开发岩层影响小的部位，避免使用范围大于承载能力后造成坍塌，避免造成资源的浪费，更要避免安全问题的出现。所以岩土工程体系要结合水工环体系，最终形成一个合理科学的理论体系。

5　结语

水工环和岩土工程这两大学科皆为地质学科的分支，其目标一致，两者理论体系互为一体，一脉相承，不可分割。我们要将其应用发展，最终解决实际工程建设的问题，并且将其理论体系与其他学科结合，继续创新，形成更加科学实用的理论体系，指导工程建设。

[1]赵晶.当代水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展[J].黑龙江科技信息,2014(9):58.

[2]王峥,袁慧敏,王尚,等.当代水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展[J].河南建材,2013(3):161,164.

[3]王媛媛.解析当代水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展[J].地球,2013(11):61.

[4]逯雁峰.当代水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展[J].城市建设理论研究(电子版),2014(31):1675-1676.

[5]陈政治.当代水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展[A].2010年全国工程勘察学术大会论文集[C].2010:739-746.

[6]魏毅.当代水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展探讨[J].卷宗,2014(11):364-365.

Application and development of current hydrogeology and geotechnical engineering theoretical system

Zhang Donghua

(Shanxi2ndHydrogeologyEngineeringGeologyDepartment,Houma043000,China)

Starting from three aspects of hydrogeology, engineering geology and environmental geology, the paper introduces the components of hydrogeology theoretical system, discusses the forming conditions of critical geotechnical engineering theory, and analyzes development history and application status of hydrogeology and geotechnical engineering theoretical system, which has provided theoretical basis for domestic modernism construction.

hydrogeology, engineering geology, environmental geology, geotechnical engineering, theoretical system

1009-6825(2016)21-0073-03

2016-05-17

张栋华(1986- )，男，工程师

TU412

A