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1、江苏地质,22(2),107—110,1998土体系统工程地质研究的层次性划分及其意义姜洪涛江苏教育学院,南京,210013摘要根据系统论的观点,就土体工程地质研究进行了系统的划分,包括物质层次、学科层次和手段方法层次。论述了各层次间的相互关系是包容与被包容,依存与被依存的关系,是一个连续的有机整体。提出对土体工程地质研究要用层次研究、联系分析和整体评价的思想方法,并从认识论的角度论述了层次划分对土体工程地质研究的意见,以期推动土体工程地质研究达到新的水平。关键词土体工程地质层次性子系统象作为一个系统来考虑。作为一个系统就应?1引言有其层次性,当然所划分的层次是相对的,划分的无限性是绝对
2、的。土体系统不是一个人自本世纪70年代以来,随着人类工程建为的机械系统,而是一个自然历史发展的综筑事业的突飞猛进,土体工程地质研究发展合体系;它处在岩石圈、水圈、生物圈、大气圈十分迅速,新理论、新方法、新技术不断涌现。及灵生圈相互渗透和相互作用的地带,因而从土体的一般工程地质性质的研究到特殊性具有复杂的化学成分和物质结构;它是一个质的研究;从宏观研究到微观研究;由物理力有固、气、液和有机质等组成的多相体系,存学研究到物理化学研究;由个别点的研究到在着以水热运动和相变化为主的物理运动、区域性乃至全球性的研究等等,已越来越深化学运动、物理化学运动和生物的活动等;它入。相应的,在研究方法和技术
3、上,也有很大是一个分散系统,从数厘米颗粒一直到胶体、的创新,过去常用的放大镜、一般显微镜已远分子、原子和电子等;它是一个多矿物组合远不能适应土体工程地质研究水平。扫描电体,是一个动的、具耗散结构的开放系统。土镜、红外光谱、X-射线衍射、电子探针、核磁体系统所有这些变化都是物质形态的变化,共振、高倍的透射电镜等一系列精密仪器的因此层次的划分需从它的物质开始。根据土使用,大大的推动了土体工程地质研究的过体的颗粒大小,空间的组合形式,把土体系统程。全球性的协作研究,航测等大大地扩大了划分为以下几个层次:①电子、原子、离子、分人们的研究视野。时至今日,如何把握研究方子、吸附水分子、胶体粒子;②各
4、种颗粒团聚向,以及用怎样的思想方法把研究工作引向体,有机质,空气中的各种气体、液体,冰,结深入,已摆在人们面前。本文从系统分析的观核,铁锰氧化膜,矿物碎屑;③土层,结核夹层点,对此做一探讨。及透镜体;④均质土体,非均质土体,复杂土体;⑤地域土体。2土体系统中物质层次的划分这样得出了:分子、粒子→团聚体→土层及对应的子系统根据系统论的观点,把土体这一研究对?本文1998-05-06收到,毕葵森编辑108江苏地质1998年→土体→地域土体五个物质层次,对应地得影响及各种粒子的物理化学、胶体化学、电化出如下子系统:粒子子系统,颗粒子系统,土学和矿物学等特性。所采用的手段是为了测层子系统,土体子
5、系统,土区子系统。土体系定它的化学成分、矿物成分;测定土的离子交统就是由这些子系统组成的。换量,比表面积等。其目的是探讨土体的性质和改良土的工程地质性质。3各层次对应的研究学科及研物质层次2,所需求的学科是研究土体究手段颗粒子系统中土的物理化学性质;层次1中各种粒子在空间上的缔结形式、组合形式;空土体系统按颗粒的形态大小,空间组合隙中的气体、液体的热力学和动力学特征,具形式划出了以上五个物质层次。其实,物质层体表现在微观结构上的差异性。通过冰冻真次的划分也同当前的研究水平有密切联系,空升华干燥样品试验,用红外扫描仪对土体随着各种研究方法的不断增多,测试水平越的微观结构进行鉴定;通过各种相
6、变实验测来越准确、提高,物质的层次就有可能划得更定土中物相变化;热电偶湿度计测定系统中加精细。因此不同的物质层次就有不同的或的吸水势、水在运动中的运动规律等。部分相同的学科及研究方法手段相对应。在物质层次3,所对应的学科是研究土体、物质上有它的层次性,在学科、方法上也有它土层子系统中土层的物理力学性质,通过常的层次性。表1是依土体系统的五个物质层规的土工试验可以测定土层的物理—水理和次,总结出的在研究学科和方法上与物质层物理力学性质。在这一层次上,使用放大镜和次间的对应关系。显微镜可对土层的微裂隙、微层理和一些矿物质层次1,所对应的学科是研究土体物薄片鉴定。粒子子系统中,各种粒子间的相互
7、作用、相互物质层次4,所对应的学科主要研究土表1土体系统的层次划分层次号子系统物质层次主要学科层次手段和方法层次X-衍射,红外光谱,电子探物理学,胶体化学,电子,原子,离子,分子,针,核磁共振,能谱分析,透1粒子子系统电化学,表面分析,吸附水分子,胶体粒子射电镜,化学全分析,差热分吸附作用析,离子交换,比表面积分析各种颗粒团聚体,有机质物理化学,流体动力红外扫描,各种相变实验,热空隙中的各种气体、液2颗粒子系统学,热力学,矿物学,电
