怎样控制岩土地质灾害与工程事故

陆地是人类栖息之地，鳞次栉比的城市建筑就矗立在岩土之上。岩石记录着地球的时光，重峦叠嶂刻画着万千地貌景象。从高大雄伟的喜马拉雅山到拔地而起、高耸入云、气势磅礴的乞力马扎罗山，从巍峨雄壮、云雾缭绕的阿尔卑斯山脉到峭壁林立的乌拉尔山脉，从科迪勒拉山脉到安第斯山脉，无不像威武雄壮的勇士日夜守卫着我们的家园。

岩土是人类最早接触的物质，也是古代人类最早使用的工具与武器，旧、中、新石器时代就是以人类使用岩土材料的水平来划分。古往今来，岩土与人类密不可分，人类在广袤深厚的地层上聚集繁衍，耕耘营造，生生不息，建造了宏伟的楼堂殿宇；大坝长堤，千里运河，万里长城，创造了璀璨夺目的古代与现代文明。巨大的岩土工程是人类给地球打上的印记。

岩与土都是不连续的介质，它们或者充满了裂隙与节理，或者根本就是碎散的颗粒集合。矿物成分，裂隙分布，颗粒的大小、形状与级配，状态与结构，使岩土的形态千差万别。岩土又都是由多相组成，其裂隙或孔隙中充填液相（水）和气相，三相间不同的比例关系以及相互作用，使岩土形成了极其复杂与丰富多彩的物理力学性质。岩土的变异性、不连续性和多相性造成岩土中的强度、变形和渗透三大工程问题，引发相应的地质灾害和工程事故。[7]

正如恩格斯所说：“一切僵硬的东西融化了，一切固定的东西消散了，一切被当作永远存在的东西变成了转瞬即逝的东西，整个自然界被证明是在永恒的流动和循环中运动着。”[8]岩土在漫长的地质历史进程中，处于不停地变化中，或者缓慢地固化，或者逐渐地风化；造成了岩与土之间的互相转化，这是一个漫长的生命过程。

在土木工程领域，有人说19世纪是大桥的世纪，20世纪是大楼的世纪，21世纪将是地下工程的世纪。城市地下空间作为一种资源，应当充分合理规划和利用。例如，城市地面以下0～5m为公用管线层，设置共同沟；5～20m为城市地下交通层和市政设施；20m以下为能源、水资源、粮食等战备和存储空间。

“万物自生焉则曰土，以人所耕而树艺焉则曰壤。”土壤是地壳表面岩石风化体及其再搬运沉积体在地球表面环境作用下形成的疏松物质。在地球陆地上，从炎热的赤道到严寒的极地，从湿润的近海到干旱的内陆腹地，土壤像“皮肤”一样覆盖着整个地球陆地表面，维持着地球上多种生命的生息繁衍，支撑着地球的生命活力，使地球成为人类赖以生存的星球。

达·芬奇说：我们可以说地球是活的生灵，土壤是她的血肉之躯。土壤是生命之源。我们依赖土壤，民族的崛起与衰落取决于她的土壤。仔细观察，你会在土壤中发现许多我们赖以生存的生物。在城市中的大部分区域，土壤通常被硬化地表所覆盖，因此剩余的绿地对于众多的生命和我们就显得尤为重要。大多数对城市生态极为重要的物种，包括树木、灌丛、花草、野生动物和土壤动物、微生物以及我们自己，都有赖于这些残存的奇妙空间。

“百谷草木丽乎土。”（《易经·离》）土壤是五大圈层的纽带，是陆地生态系统的根基，是孕育世界万物的女神。“民以食为天，食以土为本”，精辟地概括了人类—农业—土壤间的关系。农业是人类生存的基础，而土壤是农业的基础。全球70亿人口每天消耗的资源是天文数字，其中所消耗80%以上的热量、75%的蛋白质和植物纤维都直接来自土壤；一颗种子长成参天大树需要土壤，世界上有35万多种植物生长在土壤中。(www.xing528.com)

人类文明的历史一定程度上就是利用土地的记载，四大文明古国——巴比伦、埃及、中国和印度的灿烂文化都是从河流沿岸的肥沃土壤上发展起来的，可以说人类的衣食住行都离不开土壤。

土壤对人类社会发展的直接影响包括两个方面：一是为绿色植物的光合作用提供并协调水分、养分、温度、空气等营养条件，向人类和陆生动物提供食物、纤维物质，故土壤是人类社会发展的重要自然资源；二是通过土壤形成发育过程分解和净化人类生存环境之中的污染物和废弃物，因而土壤既是陆地生态系统食物链的首端，又是维持生存环境质量的净化器。土壤中人类生态系统中的重要作用包括：保持生物的活性、多样性和生产性；调节水体和溶质的流动；过滤、缓冲、降解、固定并解毒无机和有机化合物；存储并使生物圈及地表养分和其他元素进行再循环；支撑社会经济构架并保护人类文明遗产。土壤的本质属性是具有肥力和自净能力。“民以食为天，食以地为本，万物土中生”，故创造良好的土壤环境，维护植物正常的生长发育，是提高人类物质文化生活水平的重要方面。

土壤还是森林生态系统的重要组成部分。森林生态系统是以林木为主体，包括乔灌木、动物、昆虫和微生物等森林生物为基础，与大气、土壤和水等环境因素相结合的生态系统。其中土壤作为重要环境因素之一，是森林植物的主要生活基质供体，并决定着生物的种类、数量和生长状况。作为一种最珍贵的自然资源和永恒的生产资料，土壤是一种可再生资源，“治之得宜”可“地力常新壮”，但同时还具有数量有限性和质量可变性的特点。在地球表面每形成1cm厚的土壤，至少需要300多年的时间，并且由于地球陆地的面积是有限的，因此不是取之不尽、用之不竭的资源。随着社会经济的发展，土壤资源的有限供应和人类对其总需求不断增加之间的矛盾日趋尖锐，出现了土壤荒漠化、水土流失、土壤盐碱化和土壤污染等破坏人类生存环境的问题。

城市土壤是各种化学物质的汇集地。本质上，各种各样的城市化学物质主要有四种来源。①矿物质：钙和碳酸盐来自石灰岩，硅来自几乎所有其他的岩石、沙子和砾石沉积物。②掩埋的人类制造物质：来源于砾石和沙质填充物的硅，来源于碎砖瓦砾填充物的钙和镁，来源于水体底部疏浚土的硫，添加在土壤表层的天然含碳混合物以及氮、磷、钙和镁，现有的结构和基础构建，废弃的人造构筑物，从倾倒的垃圾发酵释放出来的甲烷、二氧化硫和二氧化碳等。③大气的输入：来自酸雨的二氧化硫和氮氧化物，来自大气粉尘的重金属，来自水泥厂的钙和碳酸盐，来自工业区的众多化学物质，来自城市电厂的烃类物质。④人类施用于地表的物质：用于道路表面融雪的氯化钠，用于草坪与蔬菜管理的有机和无机农药，雨水淋溶建筑物产生的钙和碳酸盐，地面径流里的重金属和烃类，叶片凋落物和腐殖质分解产生的碳化合物、氮、磷和钾，木材有机堆肥中的碳化合物，来自人类废水处理的沉淀物中的碳化合物、氮、磷和重金属。

土壤被污染后，可表现为土壤的物理、化学和生物学性质的破坏或土壤肥力下降，这些都将影响到作物的产量或品质，更为严重的是，土壤中的污染物质通过食物链会在动物或人体内积累，直接危害动物或人体的健康和生命。土壤受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入大气和水体，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。凡是进入土壤并影响到土壤的理化性质和组成物而导致土壤的自然功能失调、土壤质量恶化，统称为土壤污染物。土壤污染物的来源广、种类多，大致可分为无机污染物、有机污染物和有害微生物三大类。根据污染源进行分类，分为工业污染源、交通运输污染源、农业污染源、生活污染源等。

植物修复/整治（phytoremediation）技术，即利用自然生长植物或遗传工程培育植物原地修复和消除由有机毒物和无机废弃物造成的土壤环境污染。种植对重金属富集能力强的植物，吸走土壤中的重金属，然后再还为农田种植农作物。如连续种植羊齿类铁角蕨类植物、苎麻及富镉苋科植物以吸走土壤中的镉，香蒲植物、绿肥植物无叶紫花苕子、白麻和普通豚草等以吸走土壤中的铅，苔藓能富集砷，但植物修复效果依赖于其生长的土壤的化学性质。近年来，发现了一小群超积累（富集）植物（Hyperaccumulator），已发现Cd、Co、Cu、Pb、Ni、Se、Mn、Zn超积累植物400余钟，其中73%为Ni－超积累植物。植物修复技术具有节省成本，对场地的修复是“非侵害方式”等优点，但仍存在不少问题，如一种植物往往只作用于一种或两种重金属元素，对土壤中其他浓度较高的重金属则表现出某些中毒症状。

对于有机物污染土壤的生物措施包括微生物、植物和菌根修复。生物修复中可以用来接种的微生物从其来源可分为土著微生物、外来微生物和基因工程菌，从其微生物物种类型可分为细菌和真菌，能降解石油烃的微生物有70个属，200多个种。