地质数据库论文参考文献

引言

1992年6月联合国在里约热内卢召开了环境与发展大会，明确了可持续发展战略，期望通过世界各国的共同努力，切实解决环境与发展问题。在短短的10多年时间内，这种战略就得到全世界各国的普遍接受，这是前所未有的。许多思想家、政治家、科学家、企业家、工程师、建筑师为此作出了不懈的努力，根据已出现的一些生态环境问题，提出了一系列的思路和办法，如生态工业、清洁生产、生态农业、绿色食品、生态城市、绿色建筑等。工程地质工作者，也应顺应时代潮流，作出及时的反应和努力。可持续发展战略的核心是解决“人与自然”的关系和“人与人”的关系，以求得平衡、求得和谐。前者属自然科学，后者属社会科学。工程地质的研究是解决“工程与地质”之间的关系，以求得平衡、求得和谐。工程是人为事物，地质是自然事物，因此，工程地质学的研究也就成为解决“人与自然”的关系和“人与人”的关系的组成部分。在人类解决这种关系时，要认识自然、利用自然，按自然规律办事，保护人类赖以生存的环境。这是人类的永恒主题，不管将来的社会将发生什么样的“革命”或什么样的“经济”，这是不会改变的。但在不同时代有不同的发展问题，到工业时代，随着生产力的发展，科学技术的进步，城乡建设得到了快速的发展，但对自然环境也造成了很大的破坏，人类在享受科技成果所带来物质文明的同时，也付出了沉重的代价，如资源短缺、能源紧张、生态失衡、环境恶化，等等，遭到了自然界无情的惩罚和报复，受害的还是人类自己。可持续发展战略就是在这样的情况下提出来的，对此，我国非常重视，及时制定了《中国21世纪议程》，把可持续发展战略作为基本国策，要求在生产和生活的建设中，要充分利用自然条件，节约资源和能源，避免环境的破坏和污染，减少和利用建设中的垃圾，尽可能做到“零排放”，实现循环经济。以下就建筑工程地质研究中的一些问题提出个人某些看法。

一、区划

区划是地学中的基础研究，为某一部门和专业服务的区划是应用基础研究，为工程服务的工程地质区划，即区域工程地质或工程地质分区，属于应用基础研究，基础研究和应用基础研究都是原始创新，是孕育新技术的土壤。早在20世纪50年代，我国就进行了区域工程地质的研究，在地质部门，是综合的，如刘国昌、姜达权等的论著。在铁道部门，是部门的，如郑象铣的编著。在建筑部门，区域工程地质也有很好的发展，有两个方面：第一，在编制规范规程方面，那时为了建设大西北，我们在编制《湿陷性黄土地区建筑规范》（以下简称“黄土规范”）时，就进行了湿陷性黄土的区域工程地质的研究，通过不同地区的实地调查和室内外的试验，从气候、地貌、地层、水文地质、动力地质和土的物质成分、组织结构、物理力学性质等多学科进行了综合分析，建立起不同类型、不同等级的区域系统，即建筑工程地质分区，亦称建筑工程地质区划，为编制出符合我国实际情况的“黄土规范”提供了基础资料和科学认识，如兰州、西安两地的湿陷性黄土，湿陷系数虽有差别，但都不大，而两地出现的湿陷性灾害则显著不同，这种现象，只有从区域系统的地质成因及其物质成分、组织结构、物理力学性质等进行综合分析，才能明白。因此，区域系统的建立，开拓了人们的认识和思维，由此孕育出了不同的湿陷类型及其他若干有地方特色的防治技术。这项成果还概括成简图和简表列入“黄土规范”的附录中，向湿陷性黄土地区的建设者，提供了宏观的先导性的认识和资料。在以后“黄土规范”的历次修订中，都对这个简图和简表进行了研究、完善和扩展，至今继续随时代发挥积极的作用。之后，我们在20世纪60年代编制《工业与民用建筑地基基础设计规范》和《黄土地下建筑技术条例》，70年代编制《膨胀土地区建筑技术规范》，80年代编制《软土地区工程地质勘察规范》时，都进行了建筑工程地质区划的研究，都及时为这些规范的编制，提供了符合我国实际情况的基础资料和科学认识，实际效果是显而易见的；第二，在城建方面，在20世纪50～60年代就开始城市工程地质图及其区划的编制，在80年代又进行了新一轮的编制工作，有些城市还随时代试着建立城市工程地质数据库。这些基础性工作，对我国城市化进程起到了很大的促进作用。总结这个发展历程，使我们认识到，建筑工程地质区划的研究是很有前途的，它不仅有实际的需要，而且建立在区域科学的基础上，地学具有鲜明的区域性，是区域科学的组成部分，每个大大小小的区域都有自己的地质发展史和现状。建筑工程地质区划就是研究区域工程地质的地质发展史和现状，为未来的工程建设提供科学的认识和资料。把一般的土工指标，放到区域地质背景下考察和判断，会对土的工程地质特征有进一步的认识，能更好地因地制宜，达到好的效益，因此，建立更加完善的区域建筑工程地质体系，加强这类项目的应用基础研究，以满足可持续发展的需要，完全是必要的。同时，在研究方法上要注意，目前已进入信息时代，信息网络、电子显微镜、人工智能等的先进技术，已在许多行业使用，用这些先进技术来研究区域工程地质，建立工程地质信息系统，即工程地质数据库，也是发挥区域工程地质的更大作用所不可缺少的。

二、规划

规划通常称为基本建设的龙头，规划需要基础资料才能做，基础资料愈科学愈详细，规划也就会做得愈合理愈实用。建筑工程地质区划是做基础资料的综合分析工作，实际上是在做规划的基础工作，区划可称得上是龙头的龙头。建筑工程规划是在一定区域内，根据社会的需求，研究制定出建筑工程的发展目标，以及为实现此目标所需要的对策和技术经济的能力，也就是说规划是对自然、社会、经济三者之间协调，达到整体的效益。我国是多山的国家，大多数城市和乡村都分布在低阶地上，而低阶地是宝贵的可耕地，这就占据了大量的可再生的良田，显然这是人类历史遗留的产物，那时的耕地和居住地的矛盾还不突出，随着人口的增加，这种矛盾就显现了。现在，从可持续发展战略看，不管是区域规划、城市规划和村镇规划，都不应该去占良田，要让出肥沃的耕地，用荒漠的不宜耕种的土地去搞建设才对，较高的阶地和丘陵，甚至低缓的山地，都将成为新的建设用地。实际上，许多的城乡建设都这样做了，如西北的黄土地区和西南的红土地区，这就节约了大量的土地资源。但我们也应该明白，由于建设用地的变化，使我国在建设中的地质灾害就增多了，因为丘陵山地与低阶地相比，前者的工程地质条件远比后者复杂得多，有更多的自然的和人为的地质灾害，如滑坡、崩塌、地裂缝、泥石流等，给建设工作带来了许多新问题，这就需要工程动力地质学的知识和研究成果来支撑，以保证既节约土地又能顺利建设。地下空间的利用，在世界上发展很快，它既能节约土地，又能节约能源，还有军事用途等。我国利用地下空间有悠久的历史，传统的黄土民间窑洞在广阔的黄土地区到处可见。现在，全国的地下仓库、地下人防、地下管道、地下交通等工业与公共建筑也不少，今后还有更大的发展。由于它的发展也会带来一些地质灾害问题，如地面沉降、地面塌陷、坑道涌水、洞口稳定等，也需要工程动力地质学的知识和研究成果来支撑。因此，要使可持续发展的规划能够顺利实施，提高工程动力地质学的水平，加强对地质灾害的发生、发展规律的认识，使地质灾害的判别、评价、监测和防治等工作，能正确而有序地进行，是非常重要的。规划是建设的前期工作，选择的余地大，对地质灾害要尽量避开，规划得好，对后期工作影响很大，好的规划对后期工作可以事半功倍。

三、勘察

勘察是认识自然，与自然共处的前提，是客观反映建设的环境。按照国家规定，任何工程建设不做勘察工作就不准设计，这就明确了勘察工作的地位和重要性。为确保勘察工作的有序和质量，建设部门都组织编写了许多进行勘察工作的规范规程。但这些规范规程是研究和实践经验的总结，是技术文件，属于理论性的成果，当用这些技术文件去解决实际问题时，既有遵守的一面，又有根据鲜活的实际情况，创造发展的一面，两者是对立的统一。优秀的工作者，总是在已有成果和经验的基础上不断创新再创新。我国的国土辽阔，有960万km 2，受三大阶梯和海陆位置的共同影响，构成了三大自然区，即东部季风区、西北干旱区和西南高寒区，工程地质条件复杂多变，区域工程地质的研究成果，会提供许多新的线索和启示，供人们去发现新规律、发明新技术。勘察工作需要对建筑场地作地貌地质的调查，但更需要按设计的要求进行测试工作，提供岩土的物理力学参数。目前的测试技术是多种多样的，并且发展很快，可供人们选择和代替的机会增多，没有代替就没有经济学，用代替来提高效益，这是普遍存在的。岩土的承载力参数是建筑地基评价中最基础的参数，目前，可靠的测试技术是压板试验，也就是载荷试验，因为它与建筑地基的实际工作条件相似，试验结果比较符合实际，而其他测试技术的试验结果，距实际较远，如动力触探、静力触探、标准贯入、横压试验、取土试验等。但做载荷试验比较笨重，费时费力费钱，相反，其他试验技术就比较轻便，省时省力省钱。能不能既轻便又可靠呢？是可以的，这就要在同一个工程地质条件下做载荷试验，与其他各种试验的对比研究，建立它们之间试验数据的关系，从而获得代替，取得效益。我们在进行我国膨胀土地基承载力研究时，曾在我国膨胀土的区划和分类的基础上，做这样的试验，得到了代替，这项成果被列在1992年我国的《工程地质手册》中。随着现代科学技术的高速发展，新技术、新材料、新工艺的不断涌现。勘察工作要在需求的基础上，尽快地应用它们，做不断地代替工作，这方面的潜力是很大的，如电测技术、传感器技术、遥感技术、微电脑技术等。

四、设计

设计是综合技术，选择的空间大。首先要尊重自然，按自然规律办事，挖自然的潜力，按照国家的规定，没有设计就不准施工，设计的地位和重要性是很明确的。设计一般分为可行性研究、初步设计、技术设计和施工图设计等阶段，构思由概括到具体，对工程地质情况的了解也是分相应的阶段，由浅入深，这样的程序是完全符合认识规律的。可行性研究阶段要确定建筑场地位置，这是一个战略性的选择，工作的好坏，对后面的工作影响很大，在选择中，工程地质条件的优劣，特别是地质灾害的有无，是重要的考虑因素。初步设计是建筑的总图设计，主要在选定的建筑场地上思考，也可称为场地设计或景观设计，这个阶段要选定各种建筑物和构建物的位置，要做土方挖堆的移动和平衡，原始地貌会有变化，将呈现新的景观。技术设计是针对各种建筑物和构筑物的，地面建筑要考虑建筑物基础与地基的相互作用，地下建筑要考虑围岩与衬砌的相互作用，达到结构整体的协调，满足功能的使用要求。地基的评价和计算，围岩的评价和计算，都是很复杂的问题，至今尚未得到满意的解答，原因是自然地质体的性质太复杂，用纯数学力学很难完全表达。目前在建设的规范规程中所提供的评价和计算方法，虽然它们都是多年科学研究和实践经验的总结，可供当前使用，但它们都是经验的或半经验半理论的，经验要继续积累，理论要深入研究，从概念模型、物理模型到数学模型，走模型论的道路，会是一条前进的大道。施工图设计，如果采用的是天然地基，那就简单多了，只做工程地质的验槽就行了。但在用地紧张的城市，要建高层建筑，才能容纳众多的人口，天然地基已不能满足要求，要做人工地基。这就要做改良地基的设计，即地基处理的设计。地基处理的方法很多，比较可靠的方法是桩基法，但桩基一般比较昂贵，费时费力费钱，就是桩基法的本身也分好多种方法，至于其他的地基处理方法那就更多了，加上上部建筑物的形式和结构的多样性，下部地基条件的复杂多变性，再加上施工设备和技术水平的适应性或局限性，这许多可考虑的因素，使地基的处理方法，能选择和代替的余地都很大，做得好收益很大，做得不好浪费也很大。好的地基处理，不仅能节约人力物力，而且可以利用废弃的污染物，如用工业废料的粉煤灰等材料制成挤密桩，城建废料的碎砖瓦块等垃圾制成夯实桩等，能提高软弱地基的承载能力，变废为宝，节约土地，改善环境。地基设计和处理的方法或多或少是独一无二的，个性很强，科学讲共性，艺术讲个性，地基的设计和处理，既有科学又有艺术，要有以地学和力学为主的多学科的知识，并且有综合分析的判断能力，才能把工作做得更好。

五、施工

施工是要把设计的设想落实到实处。场地的工程地质的情况，经过勘察，做出了工程地质的预测资料，但预测也不是没有意外，有时甚至要做补充勘察，因此，在施工阶段，工程地质的监测工作仍是不可缺少的，特别是要做地基处理的工程。目前，在施工过程中，可用的测试方法有，岩体应力、土压力、孔隙水压力、建筑的沉降和水平位移，深层土的垂直和水平位移，等等，可选用它们的一种或数种，监控施工时的质量和安全，检验勘察和设计的合理性，如此做，不仅对工程直接有利，而且总结了经验，对今后的岩土工作大有好处。施工是实际的操作活动，要组织劳动大军和动用各种设备和机具，这些活动会影响甚至破坏自然和人类的环境，这是不可避免的，但要使其影响或破坏能够降低到最低程度，如不要破坏肥沃的土地，保证地表径流的通畅，施工用水不能乱流，建筑垃圾要收回利用或作妥善处理等，要有环保意识，做到清洁生产，文明施工。

六、运营

运营即物业管理，许多建筑物建好了，使用了，但远未到达寿命周期就遭到破坏，不能使用了，原因固然很多，但主要是使用不当。对建筑物及其周围的环境缺乏了解，不知道，与建筑物相互作用的自然地质条件，是一个开放的复杂体系，受外界的影响很大，如在我国有广泛分布的湿陷性黄土地基，最怕的是水的浸湿，水浸湿到哪儿，哪儿地基就下沉，使位于其上的建筑物产生裂缝、破坏，过去这样的湿陷灾害出现不少，所以对湿陷性黄土地基的管理，最主要的是水的管理问题。又如膨胀土地基，虽然也是由水引起的问题，但它更是敏感的土类，能够随干湿季节的变化而变化，产生反复的胀缩变形，有自己的管理特点。再如冻土地基，主要受温度的影响和控制，也有自己管理的特点。因此，对居民普及建筑工程地质的科学知识是很有必要的，提高居民的自我保护意识，使大家认识到，自己的家园，自己爱护。

参考文献

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（本文原载：《 工程地质学报》，第12卷（增刊），北京：科学出版社，2004年10月，560～563页）