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5.岩土工程的可持续发展5.岩土工程的可持续发展我国近20年来随着国民经济和各类土木工程的快速发展，岩土工程建设经历了一个空前兴旺发达的时期。但是，几乎在同期，国际的岩土工程学科的领域和范围发生了明显的变化。随着人们对于资源和生态环境认识的深入，岩土工程已经不限于具体“工程”的设计施工，而是扩展到环境岩土、地质灾害、以及与生态和资源相适应的岩土工程可持续发展等大的战略问题。5.1岩土工程理念及学科范围的变化美国的土木工程师协会（ASCE）下所主办的本学科期刊创办时名为“土力学及基础工程”（Soilmechanicsandfoundationengineering）；1974年以后更名为“土力学及岩土工程”（Soilmechanicsandgeotechnicalengineering），相应的学会也改成此名；20世纪90年代以后，期刊又更名为“岩土工程与环境岩土工程”（Geotechnical&environmentalengineering）。岩土工程学科扩展温室效应、沙漠化、火山爆发、地震、海啸滑坡、泥石流、水土流失、溶岩、崩岸、河道演变、地下水位下降、海水面上升对于沿海的影响、地下水侵蚀引起的地面塌陷和开裂等。广义的岩土工程：环境岩土工程人类活动引发的动植物生态的恶化、地质活动加剧和地质灾害发生；过量开采地下水和基坑降水、爆破、打桩、振动、基坑与地下工程的开挖、矿山的采空区、堆土等引起地下水平衡破坏和地面、周围建筑物和地下设施的沉降变形和破坏；噪音和振动，粉尘和泥浆污染等。各种固体废弃物，如生活垃圾、工业废料包括核废料的填埋与处理；有毒有害的无机物和有机物对于岩土和地下水的污染、扩散与修复。学科的整合岩土不仅是工程建设，也与灾害、环境、生态等密切相关；多学科的整合与协作，面对地质灾害和环境岩土等大尺度的问题；5.2人类与自然近代从工业革命开始，人类的生产能力极大提高，人口迅速增加，向大自然索取的欲望也膨胀了，开发的节奏加快了。超级繁华的城市，超高层建筑，巨型的水坝电站，资源的掠夺式开发；人类在地球上走过，留下一片荒漠。（卡特）人与自然的和谐共处“天行有常，不为尧存，不为桀亡。应之以治则吉，应之以乱则凶。”（荀子·天论），天何言哉？四时行焉，万物生焉（论语·阳货）。“天不变，道亦不变”（董仲舒）凡是现实的都是合理的。（黑格尔）来自自然的惩罚“我们不要过分陶醉于对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。”“我们必须时时记住：我们统治自然界，决不象征服者统治异民族一样，决不象站在自然界以外的人一样，——相反地，我们连同我们的肉、血和头脑都是属于自然界的，存在于自然界的。”（恩格斯·自然辩证法）和谐共处“人法地，地法天，天法道，道法自然”“道常无为，而无不为”（老子），我们对于自然也应当有所为，有所不为，敬畏自然，顺应自然，大自然会还以青山绿水，白云蓝天；违背自然，破坏自然，它就会还以荒漠沙尘，灾荒饥饿。现代城市的理念随着现代化城市理念的变化，高楼林立，立交桥、高架路纵横交错已非现代化城市的良好形象。人们更多地强调回归自然：还城市以更开阔的空间，更多的自然景观，更浓厚的历史与人文氛围与气息要求城市更多的利用地下空间，城市交通、公共设施、人居空间和大量转入地下。高层建筑的功过1871年－芝加哥大火1885年－芝加哥10层家庭保险大楼：钢结构1902年－美国16层登格尔斯大楼：钢筋混凝土结构1930年－纽约帝国大厦：381米，102层1972－73年－世贸中心（413，415米）1974年－sears大厦：443米，110层20世纪后期以来，亚洲一些国家热衷于超高层建筑1.东京阳光大厦：227m2.法兰克福展览会大厦：256m3.东京市政厅新楼：243m4.巴黎埃菲尔铁塔：360m5.休斯顿，德克萨斯商业大厦：305m6.香港中国银行大厦：315m7.芝加哥汉考尔大厦：344m8.芝加哥标准石油大厦：344m9.纽约帝国大厦：381m10.纽约世贸中心：412m11.芝加哥西尔斯大厦：443m西望有高楼最新高楼的排名图117芝加哥的高楼群图120马来西亚双塔大厦452m上海金茂大厦-高420.5米，图123上海金茂大厦上海环球金融中心-492m上海中心-632m(2014年竣工）台湾101工程-508m828m迪拜塔411米高110层；基础深21.3m两条地铁线路地下连续墙支护，土层锚杆（页岩）开挖1223万方土石图118纽约世界贸易大厦高楼已乘黄鹤去此地空留百丈坑黄鹤一去不复返伊人夜夜思拉登－于纽约世贸遗址图119世贸遗址央视大火：2009年2.9元宵节20时上海高楼大火-2010年11月15日14时沈阳高楼大火-2011年2月3日24时城市超高层建筑的弊病造价极高；运营管理费用；安全；能源与资源的浪费；环境。与环境友好的地下工程城市地面以下0－5米为的公用管线层，设置共同沟；5－20米为城市地下交通层和市政设施；20米以下为战备和存储空间，包括能源、水资源、粮食等图135未来的地下建筑地铁目前我国正在运行地铁的城市有北京、上海、广州和天津，运行总长度144公里；另有9个城市的地铁正在兴建中；“十五”计划期间，我国有2000亿元用于地铁建设；除北京外，目前上海、重庆、青岛、沈阳、武汉、长春等20多个城市都在筹建不同形式的轨道交通系统；拟建的轨道交通线路超过20条，总长度约1000多公里。各种明挖法，浅埋暗挖法、逆作法、沉埋法等技术被应用于不同的地质和工程条件。其中广州、上海、宁波、南京、武汉等地铁或城市公路的多条隧道采用沉管施工，取得很大的成功和效益。几个大城市的地铁上海——目前已有3条地铁线投入营运，现有轨道交通总里程为65公里。根据新一轮的城市规划，上海拟建地铁11条，长384公里；轻轨线路10条，长约186公里。每年平均要建设15—20公里。广州——已运营的地铁一号线全长18.48公里；全长23公里的地铁二号线将于2003年年底通车；三号线预期在2005年建成；四号线和五号线也在规划中，争取到2010年全长近130公里的五条线路构成广州轨道交通网络。北京——现有地铁一线、环线和复八线，总长54公里，已全部贯通运营。规划未来地铁网络总长将达到408公里。天津——地铁一号线全长26.195公里，预计2005年底全部完成。深圳——地铁一期工程正线全长19.468公里。未来9年，深圳将斥资328亿元人民币建设120多公里的城市轨道交。运营总里程：114km在建总里程：113km本世纪中叶：图134北京地铁城市交通1989年美国加利福尼亚州的强震时旧金山滨海地区的高架路大多被震毁，美国基本放弃了高架高速路，代之以公共街区交通。日本阪神地震，高架桥路的毁坏。地震与城市交通阪神地震美国波斯顿从1991开始拆除高架路，恢复地面，发展地下公共交通上海人民广场日本大阪体育馆城市的桥与隧道长江武汉以下修建跨江大桥几十座，我国建桥史上规模最大，标准最高，技术最复杂的特大桥梁－长江润扬大桥具有特大跨径－1490m,为中国第一，世界第三。全长32.4km，主跨径1088m的苏通大桥，将成为世界最大跨径的斜拉桥。高密度的跨江大桥对环境和生态的扰动，对防洪、通航的干扰，受地震、战争、台风和雨雾的影响等。而穿江隧道则具有较多的优越性。纽约市跨哈德逊河的交通有41座隧道，只有10座桥，并且基本都是较早以前建造的。人与自然顺应自然，而不是企图改造和战胜自然；向自然索取，而不是向自然掠夺；适度开发，为子孙留下一片绿荫。