地下空间开发所面临环境岩土工程问题的研究与对策

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1、地下空间开发所面临环境岩土工程问题的研究与对策地下空间开发所面临环境岩土工程问题的研究与对策沙金硕(北京建筑工程学院北京100044)?其他?摘要在地下空间开发利用中不可避免会遇到一些与环境岩土工程相关的问题,介绍了环境岩土工程的形成与发展.对地下工程建设中出现的环境岩土问题作了比较系统的研究,并对相应的对策作了阐述.关键词环境岩土工程地下空间开发对策中图分类号F25文献标识码A文章编号1009—4539(2011)09—0139—031引言2环境岩土的提出及其发展历程地下空问是指属于地表以下,主要针对建筑方面来说的一个名词,它的范围很广,比如地下商城,地下停车场,地铁,矿井,军事,穿海隧

2、道等建筑空间.在21世纪,人们越来越注重环保,同时地上空间越来越紧张,地下空间开发成为人类的一个发展方向.城市的迅速发展,规模不断扩大,人口膨胀,出现了建设用地紧张,生存空间拥挤,生态失衡,环境恶化等一系列问题,这些问题制约了城市经济和社会的进一步发展.为了解决上述问题,发达国家因城市不同而使其形态呈现出地面,地上和地下立体协调发展的综合空间,从根本上改变了城市空间结构,并取得了一定成效.但由于地下空问的开发建设一般具有面积大,开挖深度大,荷载轻等特点,相应带来诸如城市旧居拆迁,土方开挖(或暗挖)及运输,不良地基处理,施工降水,基槽开挖,边坡支护等涉及城市环境方面的工程问题.作为发展中国家

3、的中国,随着经济的快速发展已经面临同样的城市化问题,如何对城市进行合理的立体开发以实现城市的可持续发展,最大限度地减小对环境的破坏已经成为我国城市现代化进程中不容忽视的问题.收稿日期:2011—06～20环境岩土工程(EnvironmentalGeotechnology)一词,源自1986年4月21日一23日在美国宾州里海大学美籍华人方晓阳教授主持召开的第一届环境岩土工程国际学术研讨会,并在其着名的"Introduc—toryRemarksonEnvironmentalGeotechnology"论文中,将环境岩土工程定义为"跨学科的边缘科学,覆盖了在大气圈,生物圈,水圈,岩石圈及地质微生

4、物圈等多种环境下土和岩石及其相互作用问题",主要研究在不同环境周期(循环)作用下水土系统的工程性质.20世纪70年代环境岩土工程方面的许多工作是关于采矿和选矿而产生的固,液废物的处理,即采矿废弃物岩土工程(MiningWasteGeotech—nics),20世纪70年代后期和整个80年代,环境岩土工程扩展到许多非传统的岩土工程领域,但其重点仍在废弃物岩土工程方面.进入90年代,设计者考虑的问题不单单是工程本身的技术问题,而是以环境为制约条件的综合问题.因此,岩土工程也成为一门综合性和适应性更强的学科,这就是环境岩土工程新学科的形成与发展的前提.3环境岩土工程的研究内容环境岩土工程研究内容

5、的广泛性和复性决铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2017f9J139?其他?L工程活动引起之厂地圆讥陴形环境问题—r株垫玑亿大碌降是可以消除的.4.2基坑开挖引起的环境岩土工程问题城市改造和建设中,基坑开挖引起的环境效应主要来自地下水及支护结构的破坏,变形和位移的影响,使得周围建筑物产生不均匀沉降,开裂,邻近道路下沉,工程桩位移或断裂,甚至更严重的后果,从而造成巨大损失.产生这些环境效应,主要是基坑开挖改变了地下水的渗流途径,破坏了土体的原始平衡状态,产生一系列新的变化.(I)降低地下水位引起的环境效应图1环境岩土工程的一般性分类系统由于在地下水位较高

6、地区,基坑开挖时,土的含水层切断,地下水就会不断地渗入基坑内.为了4地下空间开发中所遇到的环境岩土工程保证正常的施工,就需要降低地下水位,地下水降畸低后,在抽水影响半径范围内土壤会产生新的固IuJ趔.结,从而引起地面沉降.降低地下水位引起的环境在地下空间的开发中所遇到的环境岩土工程效应主要表现为:①降低地下水位引起的地面沉问题一般属于小环境岩土工程问题,主要有以下几降;②地下水渗透破坏引起的基坑坍塌;③基坑突个方面.涌导致的基土开裂.4.1过量抽汲地下水引起的地面沉降(2)支护结构发生变形和位移引起的环境效应过量抽汲地下水引起的地面沉降问题,已成为由于支撑物受弯破坏或锚杆体系抗拔力不足,当

7、前严重的环境地质问题.据国土资源部2004年拉杆自身断裂或拉杆及锚座的连接不牢导致支护2月26日公布的资料,自1949年以来全国已有上结构自身破坏,导致边坡失稳,此外还可能由于支海,天津,苏州,无锡等40多个大中城市出现较为严护结构嵌入深度不足所致,这种类型的破坏都会引重的地面沉降灾害,这在我国东部平原地区表现尤起基坑隆起,并使地基土强度降低或失效导致支护为突出,地下水位的大幅度下降,引起了土层的固结构整体破坏,基坑隆起