钱七虎院士岩土工程领域若干工程途径的辨证对比思考minimiz.ppt

岩土工程领域若干工程途径的辨证对比思考 山东科技大学兼职教授 钱七虎 院士,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,党的十六大提出：“发展要有新思路。”这对岩土工程的发展也具有重要的指导意义。 贯彻邓小平的“科学技术要走在前面”的重要思想，不断创新，开拓新思路，不断创造新的技术途径和新的工程方案。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,进入新世纪，“可持续发展”已成为世界和我国的主要发展战略，生态环境越来越受到关注。新情况要求新思路，保护生态环境、搞好生态建设已经成为开拓新思路的主要出发点。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,一、地表储水和地下储水 在地面建坝修水库历来是人类调节水量的重要技术手段和老思路。但是，“平地出高湖”，会淹没耕地和村镇，从而动迁居民，引起库区的森林淹没和泥沙淤积以及下游河道冲刷，从而影响生态和环境，包括珍稀动植物。甚至会诱发地震和山体滑坡。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,对于欧美的“废坝运动”，既要警惕有人别有用心怀有政治目的，又要看到他们“拆除”的大坝实际是拆除那些达到使用寿命、没有存在价值、维修费用高的废坝以及构成潜在威胁的病库，更要看到他们代替建坝修水库储备水资源的科技新思路。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,利用地下含水层广阔的空间，建立“水银行”来调节和缓解供水。 地表入侵和井灌的人工补给是一种可行、费用低廉的解决供水的办法。它一举多得： 储备地下水； 控制海水入侵和地面沉降； 提高地下水位，减少地下水的抽取费用； 维持河流的基流； 改善水质； 实现污水的循环再利用； 保护了生态环境。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,美国实施了“含水层储存恢复（ASR）工程计划。” ASR系统一般比地表水库提供用水的单位费用要节省50%，有的甚至达90%。欧洲供水联合会十二个成员国的十个国家开展了含水层恢复的人工补给工程（AR）或正在规划AR工程。瑞典、荷兰和德国的AR工程在总供水中所占的份额相当高，分别是20%、15%和10%。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,在开展AR工程的国家和地区，普遍使用的补给方式是在河流两岸的盆地利用河水进行地表入渗补给，一部分AR工程的补给源是湖水、运河水、池塘水、地下水和泉水。目前，根据保护生态环境的总方针，增大井灌补给、减少地表入渗补给，重新设计一些入渗系统，以减少地表补给工程对生态环境的影响。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,荷兰在沿海人口稠密的城市地区开展大规模的地下水补给工程，其目的是增大供水能力，利用廉价、经过过滤消毒的入渗系统提供卫生可靠的水资源，到1990年，地下水人工补给量达到1.8亿方/年。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,同时，还有其它目的： 改善生态环境（如比利时、荷兰和英国）； 改善水质（如法国和瑞士）； 防止海水入侵（如荷兰和希腊）。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,伦敦使用含水层的人工补给是缓解干旱缺水、满足伦敦用水的重要举措。 约旦、科威特、摩洛哥和以色列在开展城市污水经处理后进行地下水补给工程。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,沙特利用城市污水进行地下水补给工程的可行性研究，以缓解沙特严重的地下水枯竭。 阿曼在海岸平原和冲积干谷地区通过地下补给坝截获洪水，进行地下水人工补给。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,我国人均水资源量不足2300立方，仅列世界的第110位，属13个严重贫水国之一。解决缺水问题，不能光靠修坝建水库。如河流上游大量兴建蓄水工程，层层拦截利用地表水，致使河流下游及平原地区地表径流减少，北方许多地区的河道只在丰水年的汛期起着泄洪作用，常年处于干涸状态，变成了污水沟，在华北地区出现了“有河则干，有水则污”的现象。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,对地下水的利用不能只采不补，我国目前各主要城市地下水超采和严重超采现象十分普遍，不仅使地下水位大幅下降，水质变坏，还导致地面下沉和沿海地区的海水入侵的环境问题。此外，我国1/3以上的工业废水和90%以上的生活污水未经处理直接排入江湖，水污染不断恶化。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,上述种种情况表明，我国学习先进国家经验、广泛开展地下水补给的地下储水工程十分迫切。尤其需要我国岩土工程、水文地质、给排水工程领域的专家尽早联合开展地下储水工程的全国规划和试点工程的研究。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,二、高架路和地下高速路 交通的拥塞、事故和污染是大城市建设的头等难题，曼谷的交通堵塞曾消耗掉每年35%的GDP。为解决这一难题，二十世纪，美国、日本的一些城市向空中发展，修建高架路。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,高架路在缓解交通拥挤方面功不可没，但也带来负面影响：噪声、振动和污染的环境影响使得沿线房地产贬值；破坏了城市景观；造成了高架路周围地区的割裂。最甚者，波士顿的高架大道被认为严重影响城市经济的增长和生活质量的提高，使生态环境恶化，城市综合竞争力降低。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考, Leonard P.Zakim Bunker Hill Bridge Storrow Drive Bridge Corridor Ted Williams Tunnel, Logan Airport I-90 I-93, Solution -Central Artery/Tunnel Project(CA/T),Summer Tunnel Callahan Tunnel,underground expressway,Boston Inner Harbor,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,进入二十世纪九十年代，国外开始停止修建高架路，拆除大城市的高架路，城市高速路向地下发展。 美国波士顿于1994年开始拆除建成于1959年的6车道中央高架大道，在原中央大道下修建一条8-10车道的地下快速路和一条通向机场穿越波士顿港湾的4车道隧道。原大道地面建成林荫大道、绿地和城市开发用地。由于地下高速路内的汽车尾气和烟尘经过空气集中过滤和处理后再排放，空气中一氧化碳含量降低了12%。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,2002年，莫斯科为了三环路通过风景优美且拥有众多文物古迹的列福尔地区时，不至破坏其人文景观，决定在36米深地下修建高速路通过该地区。 日本于2003年1月宣布东京外环路改为建设地面下40米的高速路。建设地下高速路比地面高架路节约建设费用20-30%，工期从15年缩短到8年。由于地下隧道内设置可将汽车尾气中的烟尘和有害物质进行高科技过滤和分解的设施，排出的是无污染空气。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,我国的广州、上海等特大城市学习香港相继修建高架路以解决交通拥挤的问题。我国人多地少的国情决定我国很多特大城市的土地和空间资源严重短缺，道路的供给能力受到严重束缚，不可能再大幅度扩充道路设施。再者，城区内或由于古都风貌保护的原因（北京、西安），或由于历史人文景观的原因（上海、广州），或由于风景地理特色的原因（杭州、苏州），路网很难大幅度扩展。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,但另一方面，强大的小汽车发展势头，使得私人交通方式在出行构成中比重的持续扩大难以抗拒，在这种情况下，把城市交通问题的解决寄托在“对私人交通问题上亟需出台一套有效的控制和引导政策”上，只能是不解决根本问题的主观愿望。 新思路就是建设地下高速路。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,城市地下高速路由于其地下封闭式，不受行人和自行车的干扰，不受雨、雪等天候条件的影响。 地下高速路由于地面用地少，不需动迁和征地，与地下轨道交通相比，配套设备简单，造价肯定会低。按东京的估算，地下高速路要比地面高架路低20-30%。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,地下的封闭环境隔绝了噪声，尾气中的烟尘和有害气体通过高科技的过滤和分解可得到处理，保护城市的大气环境。 地下高速路保护了城市的风貌和历史人文景观。 地下高速路的修建节省了大量的地面土地，从而为城市的绿化和美化，为实现“人、车”分流，建设有序、宜人和美丽的地面空间创造了有利条件。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,三、越江河越海湾通道工程实行“桥、隧”并举 “十九世纪是桥的世纪”。 随着盾构技术、沉管技术的发展，人类跨越江、河、海湾的技术途径已发展到桥、隧多种工程手段，因此，对于工程方案的确定应科学论证，因地制宜发挥桥梁和隧道的各自优势，总体上把握“桥、隧”并举的指导思想。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,Shanghai,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,Ningbo,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,交通是一项复杂的系统工程，不能只顾跨越江河、海湾的公、铁交通，而损害穿梭江河、海湾的航运交通，必须统筹兼顾。桥梁由于桥高、桥孔宽度的限制，对航运总要产生影响，长江就是一例。黄金水道的通行能力就从万吨轮船降为4千吨，而撞船、撞桥事故不断发生；我国沿海多台风，很多地区又多雾，大桥易受台风、大雾、雨雪天候条件影响，不能全年通行；而水下隧道则可全天候运营。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,战时，交通枢纽是敌轰炸的首选目标，桥梁易被发现和命中，斜拉桥和悬索桥一旦索塔被毁，整桥即坍塌，无法维修。而隧道则被发现和毁坏概率相对较低。所以国外的跨越大江河和海湾的通道工程多“桥、隧”并举，如纽约的跨哈得逊河交通，桥10余座，而隧则41座。海湾，如美切什彼克湾、东京湾等海湾的主航道下都建海底隧道以保证航运。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,四、能源储备的地面储存与地下储存 能源是一个国家的经济命脉，一旦能源发生危机，将引起社会的严重动荡，经济发展的破坏。从1993年开始，我国石油进口量随着经济发展逐年上升，对外国石油供应依赖程度越高，我国原油受国际市场影响程度越深。石油储备是稳定供求关系、平抑市场价格、应付突发事件、保障国家石油安全的重要手段。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,国外能源（石油、天然气）储存的方式有陆上储罐、海上储罐和地下储存等几种方式。科索沃战争表明，能源储库是敌打击的首选目标，南联盟的陆上储罐几乎被敌全部摧毁。八十年代，我国黄岛陆上石油储罐被雷电击中引起大火，被烧毁殆尽。“9.11”恐怖事件表明：陆上、海上能源储罐易成为恐怖袭击的目标。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,地下能源储库不易被发现和破坏，易于保卫，是一种平时和战时都为安全、稳妥的储存方式，被称为“高度战略安全的储库”。 地下储存有岩体（一般为花岗岩）中水封储存和盐岩中溶腔储存。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,由地质条件决定，前者被北欧诸国采用，后者广泛采用于美、德、法、俄、墨西哥、加拿大。由于盐岩的超低渗透特性与良好的蠕变行为，能够保证储库的密闭性；盐岩的力学性能稳定，能够适应储压的变化；盐岩溶于水的特性使盐岩峒库的施工（溶腔）较为容易和经济。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,我国的地下盐岩资源丰富、分布范围广，特别在经济发达的华东沿海地区，如苏北、苏南、淮南、山东等地均有大型盐岩矿层，具有良好的建设地下能源储库的地质条件。地下盐岩储存能源库在我国尚无工程先例。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,五、高边坡与隧道 “逢山开路”，传统的方案或是修盘山路或是炸深槽，于是修建很多边坡，甚至高边坡，其结果破坏了地面植被和森林，断绝了动、植物的联系和活动通道，恶化了生态环境，在暴雨季节还引发了山体滑坡、泥石流。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,特别是西南地区的植被是原始森林生态系统，而西北地区植被则是脆弱的生态敏感区，一旦破坏，无法替代和恢复。随着工程技术的发展，全断面岩石掘进机的出现，多样化的非开挖技术的成熟，在先进国家边坡工程已严格控制，代之以隧道工程，甚至是浅埋隧道工程，其目的是植被和森林得以保存，生态环境得以保护。,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考,小结 重大工程的科学论证和工程技术方案比较的指标体系应该“与时俱进”。中国经济高速发展，生态环境不断恶化，原因很多，但重要原因之一是没有真正落实中央提出的“经济增长方式从粗放型向集约型转变”，其中包括工程方案和技术途径中没有把生态效益纳入经济核算。,岩土工程领域若干