城市化主要环境地质问题

地矿科技助理

当今时代, 随着各国城市化进程的不断加快,城市化建设导致了越来越多的环境地质问题, 例如由 于过量开采地下水引起地面沉降和建筑物开裂, 深埋地下污染源因迁徙弥散引起地下水水质恶化而直 接威胁着城市水资源。大规模基础工程建设导致大面积植被破坏而引起水文地质条件恶化, 此外, 废 物堆放、 路基工程、 基坑工程、 地下洞室及结构工程等还涉及边坡与围岩稳定性问题以及对周围地质环境的影响等 。 目前, 我国城市化进程中引发的环境地质问题突出表现在地表水环境恶化问题、 地下水污染与污染 源迁移问题、 地下水开采引起地面变形与沉降及其治理问题、 地下结构工程施工安全性问题、 高层建 筑基坑开挖问题、 打入式桩和强夯问题、 桩基与土体共同作用及深基坑抗震问题等几方面。

1. 地表水环境恶化问题

随着城市化不断发展, 我国城市地表水环境问题日益突出,主要表现在: 一是城市水灾害问题, 由于 防洪体系不健全, 许多城市在遭受暴雨、 台风袭击后常常造成巨大的经济损失和灾难; 二是水资源短缺 问题, 我国水资源的特点是大气降水时间上分布不均匀,如降水量年际的差异和一年中各季节的变化 大, 常常造成旱涝灾害, 并且诱发其它的自然灾害或地质灾害。水资源在地域上分布不均匀, 且年际、 年 内的变化大, 蓄调能力弱,因此水资源更紧缺, 我国干旱、 半干旱和沿海地区的水资源短缺问题已成为制约城市发展的因素之一。水环境污染、 水质恶化, 使部分水资源失去了可利用价值, 更加剧了用水矛盾。随着经济的发展, 沿海各大中城市都存在着水量不足的情况。例如, 深圳市现有人口 258. 53 万人, 按人 均 0. 25m 3/ d 计算, 深圳年需水量6. 6 亿 m 3, 但深圳目前供水能力仅为 2. 3 亿 m 3; 且经济的高速发展, 一方面造成水资源严重不足, 另一方面也造成水资源的污染。据统计, 深圳各大水源均受到不同程度的污染, 个别水库的有关指标已超过国家规定的标准。

2. 地下水污染与污染源迁移问题

根据全国 85 座重点城市地下水主要开采层水质监测资料综合分析可知,我国北方城市污染严重, 开采层水质较差。 南方城市污染程度较北方城市轻, 存在的主要水质问题是: 在原生水质不良的基础上, 遭受近期严重的生活污染, 同时叠加酸雨的污染。造成我国城市地下水水质污染的主要污染源有城市工 业废水和生活污水、 工业固体废弃物和城市生活垃圾、 农业污染源的农药、 化肥以及酸雨等, 不良工程造 成地下水位下降、改变水动力条件也会引起水质不佳含水层或污染水体的越流补给, 造成水质污染 。 如合肥某厂堆放在弱透水黏土上的铬酐石, 随着雨水长期的淋滤, 地下水中的六价铬超标659 倍, 远离 400m米的水井中的水仍然超标 52. 4 倍

3. 地下水开采引起地面变形与沉降及其整治问题

本世纪以来, 世界各地特别是一些建在第四纪松散堆积平原区的城市发生了不同程度的地面沉降。随着地面沉降范围的扩大和沉降量的增加, 它对城市的危害越来越大, 给城市建筑物、 道路交通、 管道系 统以及给排水、 防洪等带来了诸多困难和危害。 城市地面沉降绝大多数与地下水开采紧密相关,如上海、 天津等沿海城市和苏锡常地区的地面沉降。

4. 地下结构工程施工安全性问题

由于地下结构工程是在特定地质构造环境中, 并在具有一定初始地应力条件下进行施工, 在加荷形 式、 材料力学模量的模糊不确定性、 主体或围岩体本构行为及岩土体—结构相互作用等的影响下,与地 面工程的施工条件相比, 地下结构工程要复杂得多。 也正是由于这些复杂因素才造成地下结构工程的施 工存在风险性大、 可预见性差、 经验性强等特点, 因此,开展地下结构工程设计施工方案的安全性分析、仿真评估与决策等就显得十分必要。