浅谈地质工程建设的科学发展

  人与地球的关系(即人地关系)是人与自然关系中的一种，它包括的范围相当广泛，我们这里所研究的主要对象是地球，也就是研究人与地球之间的关系。在人类的发展历程中，人类在不停地改造自然，其最直接的对象就是地球，人们在地表建设房屋、道路、大坝，在地球的深部寻找矿产。但是我们应当注意到的是，人类的每一项活动在改造、利用自然的同时，也破坏了地球一直维系的平衡体系。工程地质学正是一门人们在改造、利用自然过程中发展起来的学科，它致力于研究工程中与地质有关的问题，是以地质体为工程结构和建筑材料、以地质环境为工程的建筑环境建立的一门学科，也是最直接面对人地关系的一门学科。研究工程地质建设科学发展的最大意义在于用工程地质的知识改造自然、利用自然的同时也保护自然，尽量维持自然界的平衡发展，实现对自然利用的全面、协调、可持续发展；理解工程建设与地质环境及其相互作用，为工程地质学的持续发展与创新。

 

  控制自然与自然控制

  战胜自然，控制自然，让自然按照人类的一切意愿行事，这曾是人类最宏伟的梦想。但人类社会几千年发展的实践证明，在人类社会飞速发展的今天，对于强大的科技力量，如果运用不当或失去控制，不但不能战胜与控制自然，可能会使人类毁灭于自己所创造的科学技术中。

  人类是想尽一切办法去/控制自然，还是想尽一切办法达到自然控制，从表面上看只是控制与自然在位置上的颠倒，但却有实质上的区别。

  (一)控制自然

  控制自然是人类的一种主观愿望，是源于人类自私的、贪婪的物质财富的占有欲。控制自然、改造自然的想法使人类将自己排除在人类社会与其他生态系统共同组成的相互制约、相互促进、相互依存的自然巨系统之外。无法认识到破坏自然就是破坏了物质运动的客观世界的必然性规律，就是破坏了物质生成的基础，其中这些生成的物质中也包括人类自己。

  自然辩证法认为，客观世界的必然性规律是人类无法改变和控制的。因为它是自然界演替、发展中的必然现象和产物。自然生态系统的结构与功能是经过长期自然演化形成的相互作用、相互依存的一个完整的自然生态系统。人类不可能及时、全面地对它实行控制。人类与大自然的关系永远是胎儿与母体的关系，科学技术只不过是胎儿借助其从母体中吸取营养的脐带而已，这个脐带是无法控制母体自身的营养吸收和物质转化的。

  (二)自然控制

  自然控制实质上是人类在尊重自然界的必然发展规律的基础上，树立与自然界和谐的、同生死共患难的公共观念的一种理性控制。

  人类在理智地控制人类社会的前提下，借助自己的智慧和高科技手段，充分认识自然界相克与相成、相制与相促、相斥与相吸、对立与统一的相得益彰的自然辩证规律，协助大自然、利用大自然自己的平衡办法去控制物质转化的条件，以此来解决困扰人类社会的自然问题，实现人类社会的可持续发展，把对环境系统的损害减少到最低程度。 充分认识、了解和尊重自然界的必然发展规律，树立与自然界和谐相处、同生死共患难的公共观念，有节制地利用自然资源，人类才能驾驭自然界。

  地质工程建设的科学发展与创新工程地质学发展到今天在某些领域已经离开了自然控制的方向，人们所关心的仅仅是工程自身的安全，而对自然界的变化置若罔闻，导致许多工程地区出现了严重的环境问题，影响了工程建设的进行和运营，甚至导致地质灾害的发生。

  由于对地质环境缺乏安全、深刻的认识。成功的设计，失败的战略事件时有发生，教训惨痛。大量的工程实践表明:环境的恶化和工程的失败往往是缺乏考虑工程活动和地质环境协调关系的结果。对大型工程系统可能引起的环境后效具有全面的认识和深入分析已出现的主要环境问题是防止环境恶化和工程失败的基础。

  众多的教训使人类开始重新审视人与自然的关系，环境工程学与工程地质学科交叉创新，产生了一门新的学科环境工程地质学。环境工程地质学是研究人类工程经济活动与地质环境之间相互作用、相互影响，从而更加科学合理地开发、利用和保护地质环境的一门科学，其核心是人类工程活动与地质环境的协调发展，主要通过地质环境对工程建设的影响和制约以及工程建设造成的地质环境次生演化与恶化，引起地质灾害或病害，产生对工程建设地区的反馈影响和后果两个方面表现出来。

  环境工程地质学认为自然地质环境(原生地质环境)是基础，只有通过对自然地质环境的演化历史来认识其特征，才能作出可靠的工程地质环境的预测和评价[4]。由此可见，如果说传统工程地质评价是对工程建设地区工程地质条件评价，那么环境工程地质评价、预测则是传统工程地质评价的继承和拓展，即不仅要对工程建设地区工程地质要素对工程建设适宜性的综合评价，而且要对工程建设及工程运营过程中由于工程建设可能产生的地质环境效应做出评估和预测。因此，环境工程地质学是工程地质学科发展的方向，是未来工程地质学研究的重要内容，是对工程地质学科的创新和发展。

 

  我国环境工程地质问题及对策

  21世纪将是我国国民经济突飞猛进的世纪，也是国家建设飞速发展的世纪。我国已建成了800余座大坝水库，近6万公里铁路和百万公里公路，200余座金属矿，500余座煤矿，数十座百万人口级的特大型、大型城市数量之多，速度之快，涉及面之广，令世人瞩目。这表明，人类工程活动作为地球表层演化的独特因素，其活动力与影响力与日俱增，已可与其他自然营力并驾齐驱，并在一定意义上超过了自然营力对地质环境的影响。大规模的国家建设不可避免地大规模扰动自然环境，导致出现大量的地质工程建设与环境问题。客观分析和正确认识工程建设与环境的关系，不仅有利于指导工程建设的开展，而且对地质工程建设的科学发展具有重要意义。

  (一)大型工程系统引起的环境效应

  代表人类重大工程活动的大型工程建设系统有水利水电工程、能源工程、城市地下工程、矿业工程、交通工程、土木工程等，每种类型的工程都是由一系列建筑物组成复杂工程系统。 举例来说:水利水电工程是一项综合性很强的项目，一般的水利水电工程由水利枢纽(水库)、引水工程、灌溉工程、发电工程及输变电工程等组成，整个工程项目对地质条件要求高，环境效应显著，一旦产生次生灾害，其后果极为严重。 矿业工程不论是地表的露天矿开采，还是深部开发，都会出现深开采、高边坡及矿渣处理和污染等一系列问题；地下开采的主体工程是矿井、坑道和采场，工程导致的挖掘及碎石堆放，会带来地质和地表环境的巨大变化，产生巨大的环境影响， 城市开发建设更为复杂，由于人口及建筑密集，交通、供水、供电、供气等工程网络复杂，城市地下工程建设对环境的依赖和对地质环境的影响都极为敏感。规划不当、布局不合理不仅造成经济损失，而且产生不良的环境效应，甚至影响到城市的生存和发展。 由于各类工程系统及建筑物对地质环境的荷载作用方式和强度以及施工方式的不同产生的环境效应亦不尽相同。

  (二)科学发展与对策以人为本

  不良的原生地质条件是地质环境恶化和地质灾害发生的基础，人类工程活动是其诱发因素或动力条件。工程地质环境是人类从事生产、生活和生存发展活动为中心的周围一定范围内由其活动影响变异的客观地质实体。相对环境而言，其变化是随着人类活动的变化而变化的，因此，环境变化是由人决定的，工程建设应该树立以人为本的核心指导思想。 全面、协调、可持续发展 环境问题的本质是由于人类工程活动与自然环境的关系未能得到妥善协调，人类发展与环境变化失衡，也就是说未能实现人地社会经济的全面协调发展所致。人类的生存离不开地质环境，人类的发展同样离不开地质环境的协同发展，通过对地质环境的改造和采用适当的工程或施工措施可以缓解地质灾害的危害。因此，在任何工程的建设中，不仅要注意工程施工的可靠性和经济效益，而且必须考虑保护和利用环境的问题，实现人与环境的全面协调发展。 第一，一切按规律办事。在工程建设前，必须充分认识工程所处的地质环境，按照地质环境的演化规律，充分应用工程地质环境的规律和特点，协调经济建设和环境的关系，既要充分利用地质环境，又不能对人类生存环境造成伤害。 第二，充分发挥科技的力量。人类的工程建设不可避免对地质环境产生扰动和影响，这就要求我们不断发展新的科学技术，尽量减少人类活动对地质环境的影响，合理规划对地质环境的开发利用。 第三，做好环境影响评估和预测工作。工程建设规划不仅要重视地质环境的现状，而且要对地质环境未来可能的变化趋势及对工程建设的影响进行预测，实现工程建设和地质环境的可持续发展。 人类工程活动与地质环境是相互依存，相互作用的，人类工程活动受到地质环境的制约，地质环境也受到人类工程活动的干扰，促使地质环境产生环境响应，从而影响和危害工程及其外围地区的人类生活环境或工程建筑物的安全。通过对地质环境发展演化规律的认识，可指导人类工程活动，缓解地质灾害的危害。因而必须把人类工程活动和地质环境作为一个相互作用的复合动态系统，将地质环境动态演化机制与人地系统协调相结合，寻找动态协调模型，以建立人类工程活动和地质环境的协调关系，实现人类社会及生存环境的可持续发展。
 

  由此可见，人类社会的发展具有深刻的科技内涵，而科学研究的核心就是资源、环境的可持续利用问题，工程地质学的发展当然也不能例外。但是目前工程学科的发展出现了一种危险的偏向，那就是过分强调工程的安全与经济价值。这种偏向会将人们引入歧途，促使自然资源在逐步达到极限的过程中枯竭，根据物极必反的哲学原理，自然界必然会向人类所希望的反向发展。因此，不论从事何种领域研究的科学家都必须重视资源与环境的可持续发展，寻求一条保证社会经济协调发展的道路与模式。在这种道路与模式还没有找到之前，社会经济的发展速度应该控制在保证物质资源有一定潜力的基础之上，尤其在物质资源相当紧缺，环境破坏相当严重的今天。因为唯物辩证法的哲学观认为，从某种意义上来说控制就是发展。