当代水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展研究

2023-01-02陈晓宇

河南建材 2022年3期

关键词：水工工程地质水文地质

陈晓宇卢贺

辽宁省矿产勘查院有限责任公司（110031）

水工环地质与岩土工程学在项目建设中密不可分，是现代地质工程的理论基础。例如，在地下水开采时，需要对水储存环境和岩土空间结构进行分析。除此之外，铁路、公路、隧道、桥梁等项目建设勘测也依赖水工环地质与岩土工程学科的理论知识。

1 理论概述

1.1 水文地质理论概述

水文地质学科具有较为漫长的发展历史，世界各国学者对此进行了100 多年的探索与实践。我国于20 世纪50 年代成立了北京地质学院，对水文地质学科进行系统的研究。几十年来，我国学者和专家不断探索水文地质领域，理论成果丰富。当代水文地质理论在水资源合理利用、水系统与生态环境系统规划等方面具有重要的作用，为经济社会可持续发展提供了强有力的理论支撑。

1.2 工程地质理论概述

工程地质理论由前苏联于20 世纪30 年代提出并确立，大量的前苏联学者在工程地质学作出了巨大的贡献。尽管我国工程地质学起步较晚，但发展迅速，如今已经完全适应国民经济建设的技术需求，在水利工程、港口桥梁、隧道工程、电力工程中发挥了超前性的服务功能，理论成果众多，目前已位于世界领先水平。

1.3 环境地质理论概述

我国于20 世纪80 年代开始对环境地质学科进行探索，随着改革开放的不断推进，人与自然的问题、城市与农村建设的问题日益突出，相关研究机构和建设单位通过环境地质调查，制订了一系列有针对性的地质灾害预防方案，积极应对环境恶化问题[1]。我国的环境地质学理论研究与时俱进，效益显著。

1.4 岩土工程地质理论概述

自改革开放以来，我国相关学者把岩土工程与工程地质环境进行结合，形成了一门综合性学科。在工程地质学、岩体力学、水文地质学中引入了土木工程学的理论知识，各学科高新技术的发展和该领域技术理念相互促进，互相融合，形成了新的理论体系，并与世界接轨。

2 当代水工环地质及岩土工程理论的应用现状分析

2.1 水工环地质理论应用分析

当代水工环地质理论应用较广，在多领域效果显著，是工程地质、水源地质、环境地质多学科的集成，在项目建设的各环节均有非常重要的指导地位。水文地质主要以地下水作为研究对象，施工单位在项目建设时，需要了解地下水的位置、水中污染物含量、水源深度等。随着我国城市用水短缺问题日益显著，施工单位需要将地下水转化成人类所需的生活用水，并且要有效解决地下水渗透等一系列问题。工程地质理论主要以地质条件作为研究对象，引入信息化技术，利用先进的数字设备勘测不同区域的地质条件，为项目工程建设提供理论支撑。工程地质理论在采矿工程、水利工程、海洋工程等方面应用广泛。水工环地质理论以建筑工程各环节的要素作为研究对象，为施工单位提供科学、权威的技术参考依据[2]。

2.2 岩土工程理论的应用分析

岩土工程最早由欧美等国家研究确立。我国引入该理论体系之后，对岩石和岩土进行了专业的勘测。该理论体系在地下工程、水中工程、地上工程中应用较广，侧重于了解工程中岩土的坚硬程度、岩体结构等。20 世纪80 年代，我国工程勘测行业确立了工程地质勘测标准，将工程地质理论渗透到土木工程各个环节，凡是和岩石或土有关的工程都需要借助岩土工程理论技术标准进行具体的项目施工。

国家颁布了《岩土工程基本术语标准》GB 2T 50297—298，并随之发行了一系列配套工程手册。我国岩土工程技术质量审查机构快速经历了从设立到完善的阶段。目前，行业标准与规范的不断成熟，极大地拓宽了岩土行业技术人员的多领域知识。从近十几年的基建项目建设历程来看，南水北调、西气东输等一系列工程，彰显了我国当代岩土工程的巨大理论与实践成果。

3 发展趋势分析

3.1 水文地质理论体系发展趋势分析

目前，我国水文地质理论走在世界前列，相关理论体系主要分为三类，分别为标准规范手册、标准材料行业、学术理论刊物等。我国水文地质学理论开创了诸多新领域，在国家重点科技项目中有着重要的地位。技术人员利用多学科理论进行研究实践，可有效解决水文地质等一系列现实问题。现代水文地质与现代科学紧密结合，引入了环境科学、信息论、系统论等前沿内容，技术人员通过数字模拟方法，构建水资源模型，实现了水文地质从定性研究到定量研究的巨大转变。如三峡工程中的大型水利水电模型技术，能够直观反映水文地质的相关参数，给施工单位提供可靠的参考依据，对经济社会的发展具有重大的促进作用。

许多分支科学的产生与发展同样得到了普遍的应用。环境水文学、污染水文学、地质水文学、遥感水文地质学等，在城市建设、水资源规划中起到了先导作用。水资源的合理开发不仅能够解决城市居民用水问题，同时也有利于环境地质的保护工作[3]。如通过地表水回灌技术方法，能够有效控制一些区域地面沉降的问题。

水文地质学在农业等领域同样有着重要的应用优势，能够解决地下水短缺问题，为生态农业、基因改良等工作提供创新支持。水文地质学与岩土工程密切相关，是当代水文地质的研究主题。如湖北大冶湖1 号桥墩水文地质条件复杂，借助水文地质学科与岩土工程学科理论知识，应用帷幕注浆技术可以有效解决施工中的问题。

3.2 工程地质及环境地质理论的发展趋势分析

如今，工程地质与环境地质吸收了现代科技的理论成果与技术手段，在土木工程的各领域、各环节都有着重要的指导作用，对地质灾害预防、灾后环境治理等工作具有重大意义。根据水利部最近数据统计，我国每年地下水开采量超过100 亿m3，各地区总共形成了60 余个地下水降落漏斗。由于地下水开采引发了一系列的严重的地质问题，地质专家、学者对此进行了一系列调查研究，结合该学科理论技术，积极应对环境恶化带来的严重威胁。当代环境地质学科理论在经过大量的工程实践后日渐成熟，中国科学院的学者与专家围绕区域环境地质条件研究、水资源开发与环境问题调查、城市环境调查、矿区环境地质问题调查，多次开展技术研讨，编制了全国性的环境地质图系，给全国各省份及地区的地质环境总站建设提供科学依据[4]。

3.3 岩土工程理论发展趋势分析

我国岩土工程理论是一门具有边缘学科性质的独立学科，在水文地质学和工程地质学的基础上发展而来的，与其他学科交叉渗透，相互补充，对自然环境保护具有重大意义。十几年来，岩土工程项目的不断建设，丰富了本学科的理论成果，全国多个城市建成了具有典型生态效益的重点项目，为城市岩土工程预测、问题防治、风险评价提供了理论支撑。目前，相关学者利用AHP 指标，可以对岩土工程进行更加精准的数字模型构建。专家团队在利用AHP 对工程各环节进行要素权重分析，确定质量管理评价等级，评价指标准确合理地反映岩土工程质量控制效果，利用数理统计的思想，对岩土工程进行整体的定量分析，从而提升项目工程的管理水平。