城市热岛效应对土的工程性质影响及灾害效应分析

随着世界各国,尤其我国的城市化进程的不断加快,城市规模不断扩大,城市中高层建筑的密度越来越高,城市热岛效应（UHIE）及其带来的各类环境问题日益突出。对于城市热岛效应的研究目前主要集中在城市范围内的大气部分,对于它对城市赖于存在的地质环境的影响研究很少,而对土的工程性质的影响及其灾害效应常被忽视。从UHIE与城市地下土体工程性质间的关系出发,介绍了UHIE的成因和发展程度,剖析了城市环境中的土体与自然环境中土体的差别以及UHIE影响土体工程性质的方式,初步分析了UHIE对土的工程性质的影响及其引起的灾害效应。分析成果对于开展城市热岛效应环境中土的工程性质变化及其灾害效应研究有重要的指导意义。     

谈工程地质的学科价值与学科发展

工程地质是一门认知工程－地质相互作用规律和过程的科学,它的使命是保障人类工程活动的安全。工程地质学科的基本理论形态包括成因演化论、结构控制论和相互作用论,这些理论有着相通的思想方法,就是成因决定结构,结构控制行为,工程地质过程是工程建设与地质环境相互作用的过程。随着我国近期工程建设的规模增大,埋藏加深,地质条件更复杂,由此带来的工程地质问题表现出显著的新特点,即研究对象大、深、动、热凸现,工程地质过程水、岩、温、化耦合,已有理论遭遇挑战,工程地质过程研究需要扩充。工程地质学科近期需要加强地质体工程性质研究、工程地质动力过程研究,以及地质环境研究。地质、地球物理、力学、工程科学的结合是工程地质学科发展的有效途径,理论、技术方法与实践并重的模式是工程地质学科发展的基本模式。     

城市垃圾填埋的主要环境地质问题

城市绝大多数垃圾填场设在土体中,土体性质是影响垃圾处理的一个重要因素。研究垃圾处理场中各种物质与地质环境的相互作用是环境地须学的一个重要议题。垃圾处理的环境地质研究主要包括以下几个方面:垃圾填埋场中的各种化学反应;垃圾填埋场中各种有害物质对环境的污染;垃圾填埋场的设计;垃圾填埋场泄漏废液的处理。     

黑方台台缘剖面土体的物理力学性质分析

黑方台台缘频繁发生的黄土滑坡,作为农业引水灌溉诱发的地质环境破坏问题备受关注。台缘剖面的地质结构及土体的物理力学性质是决定斜坡变形破坏的基本条件。通过野外调查,选择典型的台缘边坡剖面,系统采集样品,进行土体的基本物理力学性质试验,获得了土体物理力学指标随深度的变化规律,探讨了剖面上土体性质差异对滑坡形成发育的影响。结果表明：垂向上各土层性质差异及其耦合作用决定了滑坡剪出口及泉水的出露位置,进而影响到斜坡的变形破坏过程和滑坡的有关特征。     

南京下蜀土结构强度研究

利用常规三轴试验,研究了南京下蜀土结构强度及其影响因素。结果表明,下蜀土存在明显的结构性。当应变小于屈服应变时,土体的结构强度迅速的发挥;当应变大于屈服应变时,土体结构发生破坏,结构强度逐渐降低;最终当各个结构单元重新排列稳定时,土体结构完全被破坏。讨论了围压和含水量对结构强度的影响,结果表明南京下蜀土土体的结构强度和围压无关,和含水量有良好的幂函数关系。结构强度与非饱和土中吸附强度有一定的关系,可以用结构强度代替吸力,从而简化非饱和土抗剪强度公式。      

气象条件对膨胀土力学参数的影响

由气象条件对膨胀土力学性质影响的分析,总结出土体气候影响带内土体力学性质基本变化规律。还对季节因素对工程地质勘察中力学参数选用的影响进行初步分析,提出相应解决方法。     

浅论地质灾害危险性对城市扩展规划的影响--以济南市东部产业带地质灾害危险性评估为例

地质环境背景是城市规划的基础条件之一。而人类工程活动产生的各类地质灾害对城市的扩张规划具有重要影响。以往并未引起足够的重视。本文以济南东部产业带规划为例，分析了济南市东部地区地形地貌、地层岩性、地质构造复杂程度、水文地质条件与岩土体工程地质性质等地质环境背景特征及其对产业带的规划建设的适宜性；同时，论述了区内铁矿开采、道路建设、房地产开发等人类工程活动诱发的诸如采空塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡等地质灾害，对产业带的规划建设造成的危害与影响，并提出了防治对策与建议。     

土体-大气相互作用下土质边坡稳定性研究

土体-大气相互作用是指在多种气象要素共同驱动下,地表浅层土体与大气之间进行物质交换与能量传递的复杂过程.受全球气候变化影响,近年来极端气候事件频发.土体的工程性质在日益严峻的气候环境下发生剧烈变化,产生了大量滑坡灾害,给岩土和地质工程领域带来许多新挑战.系统总结了降雨、气温、空气湿度、风以及太阳辐射5个主要气象要素影响边坡稳定性的机制,分析了土体龟裂、地表植被和土体-大气相互作用之间的关联效应.通过介绍各因素在改变边坡稳定性过程中发挥的作用,构建了一个包括气象要素、土体龟裂以及地表植被的土体-大气相互作用分析体系.该体系为今后土体-大气相互作用下土质边坡稳定性研究确定了关键研究问题,所揭示的作用机理可为今后同类研究提供参考.针对该课题的研究现状,笔者提出了今后的研究方向和重点,包括土体-植被-大气相互作用的理论模型、气候作用下冻土坡体失稳机理、极端气候工程地质作用的生态调控措施三个方面.      

上海城市地下工程环境地质效应的几个关键问题

城市工程环境地质效应是随着城市化快速进程中的一种自然与人为作用下的新型地质作用,这种作用的持续发展,造成人员和财产的损失,即质变为城市地质灾害。随着上海城市建设进程加快,地下空间的开发所引起的环境地质问题,成为上海城市工程环境地质效应的关键问题;上海地铁M4号线建设重大事故发生后,对地下工程潜在的环境地质作用的研究显得特别重要。本文在大量调查、分析与研究的基础上,结合上海市城市地下空间快速发展面临的一系列工程环境地质灾害,采用自然科学与社会科学相互交叉的方法,剖析了上海市地下工程建设中的主要环境和地质灾害问题;针对城市地下空间引起的工程环境地质灾害具有突发性、潜在性、隐蔽性、社会性的特点．归纳出城市地质灾害的成灾原因,提出防治对策;根据城市发展的实际情况和2004年以后的远景目标,因地制宜地提出了整治城市地下空间工程环境地质效应的基本对策与管理措施．为制定城市地下空间发展远景规划和奋斗目标提供基本思路。这对深化地下工程环境地质问题的认识,推动城市地下工程环境及岩土工程问题的研究有积极意义。     

武汉地区地震效应影响研究

虽然武汉市地震影响及地震危险性的水平较低 ,强震也不是武汉市工程地质环境的主要问题 ,但在城市生命线工程和高层超高层建筑方面必须考虑单体抗震设防。而且 ,随着武汉市城市建设的不断发展 ,地震效应影响逐渐成为武汉市工程地质环境评价的一个重要因子。文章在分析了武汉地区地震动衰减规律 ,进行了地震危险性评价 ,深入研究了各土层动力参数性质的基础上 ,指出武汉地区地震地面破坏主要存在砂土液化和软土震陷两种型式及各自可能的空间分布.     

温度对非饱和土抗剪强度影响的试验研究

在室内试验的基础上,对不同含水量和干密度的粘性土试样进行了不同环境温度下的直剪试验,获得了南京地区非饱和下蜀土重塑土抗剪强度与温度的关系.试验结果表明:温度对粘性土的抗剪强度有比较复杂的影响.当含水量大于约18%时,土的抗剪强度随着温度的升高而降低,表现出强度的热软化现象;而当含水量等于或低于18%时,土的抗剪强度在干密度等于1.67g·cm-3时,几乎不受温度影响,而当干密度小于1.67 g·cm-3时,土的抗剪强度随着温度的升高而增加,呈现出强度的热同结现象.与此同时,还对土的热固结和热软化现象的机理进行了分析.     

黏性土渗透性温度效应实验研究

由于全球气候变暖、城市热岛效应加剧和核废料地质处置等原因,温度对黏性土工程性质的影响日益受到关注。本文在实验的基础上,采用直接测量法,对南京下蜀土、淤泥质土以及混合土3种试样,进行了5°～45°温度下的变水头渗透实验,分析了温度对黏性土渗透性的影响。实验结果表明:温度对3种试样的渗透性均有较大影响。温度越高,渗透性越大;试样的密度越大,渗透系数随温度变化率越低;在3种试样中,混合土的渗透系数高于淤泥质土和下蜀土的对应值,而淤泥质土的渗透系数又略大于下蜀土。最后对黏性土渗透性的温度效应机理进行了分析,认为水的动力黏滞性,黏粒的双电层厚度以及土的微结构三方面因素的共同作用引起了黏性土渗透性的温度效应。     

浅层地能开采中土体的热湿迁移机制及力学性状研究综述与展望

浅层地能的开采是与岩土介质相关的能量交换过程。本文从岩土工程应用的角度,简述了浅层地能开采中与岩土体相关问题的国内外研究现状,指出了目前存在的问题并进行了分析和展望; 在此基础上,凝练出了3个主要的科学问题,即换热过程岩土体热湿迁移机理、岩土层地质构造对热交换的影响以及热交换对岩土力学性质的影响,并对它们的具体研究内容进行了详细的分析。论文的分析成果对于掌握浅层地能开采对土体力学性状的影响,合理开发利用浅层地能,实现能源的可持续发展具有重要的理论和现实意义。     

城市工程地质环境质量评价与区划

本文从强调研究地质环境～工程设施系统的协调稳定性出发,建议在研究、分析地质环境对城市建设的适宜性和适应性基础上,以城市工程地质环境稳定性作为其质量评价指标。而城市工程地质环境稳定性可由研究、分析地壳稳定性,地面稳定性和地基稳定性等综合进行评定。文中初步提出了地壳、地面及地基稳定性级别划分的原则和标准,也提出了城市工程地质环境稳定性的简单判别式,并附一实例。该方法对地震区城市工程地质环境区划和城市建设规划将有实用意义。     

Observation and analysis of the urban heat island effect on soil in Nanjing, China

The heat island effect in urban meteorology has received significant attention in the recent years. In order to investigate the heat island effect on urban soil, two observation stations were built, respectively, in an urban area and a rural area of Nanjing city, China. The temperatures of underground soil (0?C300?cm depth) were recorded continuously for 1?year from June 2009 to June 2010. The data show that the urban soil temperature is generally higher than the rural soil temperature, and reveal an obvious heat island effect in urban soil with average intensity of 2.02°C over the 1-year period. The intensity varies between days, months and seasons: the daily urban heat island intensity (UHII) of soil ranges from 0.37°C to 3.98°C; the monthly UHII of soil ranges from 1.34°C (November) to 3.05°C (July); the order of seasonal UHII is summer (2.45°C)?>?winter (2.03°C)?>?spring (1.63°C)?>?autumn (1.53°C). The temperature data indicate that the maximum influence depth of daily synoptic events on the subsurface temperature is approximately 60?cm; the UHII generally increases with increasing depth. In addition to soil temperature, the temporal?Cspatial variation of soil moisture in a 100?cm profile depth was also investigated in this study. It is found that the moisture content of urban soil is generally lower than that of rural soil, which reveals an obvious dry island effect with average intensity of ?7.2% over the 1-year period; the maximum single-day urban dry island intensity (UDII) in soil is ?28.0%; the maximum average monthly UDII is ?19.1%, observed in July; the seasonal UDII shows a tendency of summer (?13.8%)?>?spring (?6.3%)?>?autumn (?5.2%)?>?winter (?3.7%). In profile, soil moisture content generally increases with increasing depth, and the maximum UDII is ?25.8% at 40?cm depth. In addition, the large-scale measurement results of 600 general points also confirm that the heat island and dry island effects are exist in urban soil.     

中山市崩塌、滑坡地质灾害发育规律分析

随着社会经济的发展,人类工程活动日趋强烈,中山市崩塌、滑坡地质灾害呈加剧趋势。根据中山市1:50000地质灾害详细调查数据,结合中山市环境地质特征,对中山市崩塌、滑坡地质灾害的发育规律进行了分析。统计分析表明,4~9月是汛期雨季,是中山市崩塌、滑坡地质灾害的高发季节。崩塌、滑坡地质灾害多发生在坡高10~30m的斜坡带上,均分布于山体坡脚,临近居民区及建筑物,与人类工程活动密切相关。本地区崩塌、滑坡地质灾害具有突发性强、规模小、危害性大等特征,为中山市今后崩塌、滑坡地质灾害防治工作提供基础依据。     

微生物地质工程技术及其应用

微生物地质工程技术是将微生物参与的生化过程加以控制和利用,来解决工程地质问题的一类新型岩土体水—力学特性改性技术。研究表明该技术具有低成本、环境友好、低能耗和过程可控的优点,是工程地质界近些年的一个热门研究内容,也是现代工程地质学科的重要发展方向。文章基于当前该技术取得的研究进展,系统总结了能被加以控制和高效利用的三种代表性微生物地质工程技术（微生物成矿作用、微生物膜作用及微生物产气作用）的原理及其应用领域。着重对研究最多、应用前景最广的微生物成矿作用改性岩土体力学特性、渗透特性、抗侵蚀性等工程性质及机理进行了阐述,并深入探讨了影响微生物成矿作用改性效果的关键因素（细菌种类、菌液浓度、环境温度、pH值、胶结液、土体性质及灌浆工艺）。此外,文章还详细论述了微生物成矿作用在地基处理、岛礁建设、防风固沙、水土保持、抗裂防渗、文物保护、地灾防治等领域的应用现状,并探讨了该技术当前面临的主要挑战及未来的重点研究方向。     

城区与郊区土体湿度监测与对比分析——以南京市为例

由城市化进程改变的城市空间热环境对城区土体湿度产生了重要影响。为了了解城区与郊区土体湿度的差异,以南京市为例,分别在城区、郊区建立了土体湿度监测站,分析2009年6月1日至2010年6月7日南京城区、郊区地下1 m范围内裸土、草地及混凝土覆盖环境下土体湿度的时空演化特征。研究结果表明,南京城区土体湿度总体上小于郊区,存在显著的城市土体"干岛效应",年平均干岛强度为-7.4%。在时间尺度上,1月的干岛强度最小,为-2.1%;7月最大,达到-20.5%。在空间尺度上,郊区土体湿度随深度增加而增大,城区土体则无明显规律。在不同地面覆盖环境下,城区、郊区土体湿度变化规律不同:城区裸土环境下土体湿度日变化明显,而草地及混凝土下的土体湿度日变化相对较小,3种地面覆盖环境的年均土体湿度变化规律为草地(19.0%)<混凝土(26.4%)<裸土(29.5%);郊区3种地面覆盖环境下土体湿度日变化区间及变化频率均比城区大,且年均土体湿度为混凝土(27.4%)<草地(34.7%)<裸土(36.2%)。最后,分析了造成城区、郊区土体湿度差异的原因。     

雄安多要素城市地质标准体系研究

雄安新区作为多要素城市地质调查试点城市,急需建立城市地质标准,为高水平现代化城市管理提供全方位技术支撑。从城市地质与现代城市行政管理有机融合的角度角度出发,通过分析我国城市地质标准现状和雄安新区规划建设需求,研究提出雄安多要素城市地质标准体系。研究表明:高起点规划、高标准建设雄安新区,需要建立一套系统的、完整的、先进的多要素城市地质标准体系;标准体系应该包括空间、资源、环境和灾害等子体系:空间涵盖全域、重点区、特色小镇、工程建设场地等四方面,资源涵盖地热、矿泉水、地下水等三方面,环境涵盖土壤质量、地下水质量、湿地质量等三方面,灾害涵盖地面沉降、地裂缝、地震、砂土液化、地面塌陷等五方面。与雄安新区规划、建设、运行等不同阶段城市管理密切结合,需要研制30项城市地质技术标准,包括空间标准6项、资源标准9项、环境标准7项、灾害标准8项。