生态岩土工程与人类可持续发展的研究 | Sci China Tech Sci综述文章

由于气候变化和日益增多的人类工程活动，边坡破坏和沙尘暴等与土相关的灾害在世界范围内变得愈发频繁。这些灾害不仅造成了巨大的人民生命财产损失，也严重破坏了生态环境。为了人类的可持续发展，科学家近年来建立和发展了一门新兴交叉学科，即生态岩土工程，以应对气候变化等重大世界挑战。该新兴学科综合了土力学、岩石力学、生态学、生物学和大气学等多学科的知识，建立了交叉学科理论，并结合各类实验研究，揭示了大气-植被-土体相互作用规律。通过发展生态岩土技术，开发了各种生态环保型工程技术，提升了路堤、边坡和垃圾填埋场覆盖层等土工结构的安全性和服役性能，并减少了沙尘暴的发生概率。

《中国科学：技术科学》英文刊（SCIENCE CHINA Technological Sciences）最新在线发表了题为“Eco-geotechnics for human sustainability”的长篇综述。该综述由香港科技大学吴宏伟教授、张琪博士研究生、香港理工大学周超教授和东南大学倪钧钧教授共同撰写完成，其中吴宏伟教授为第一作者，倪钧钧教授为通讯作者。综述针对生态岩土工程的最新研究进展进行了总结和展望。

生态岩土工程与生态系统可持续发展的示意图

该综述介绍并讨论了生态岩土工程领域的重要进展，包括理论发展、室内测试、土工离心机模拟、现场监测和工程应用。回顾了大气-植被-土体相互作用的理论框架；讨论了影响植物生长和吸力分布的关键外部因素，包括大气因素、种植方式、土壤添加剂和土体密度；分析了植物力学加筋的相关研究；基于已有离心机试验阐明了植被加固土工基础设施的水力和力学作用机理；列举了生态岩土技术的工程应用，例如植被加固路堤和边坡、填埋场覆盖层生态修复和沙尘暴防控。

最后，探讨了该领域有待研究的科学和工程问题，为今后的研究指明了方向。一是大气-植被-土体相互作用的理论模拟，包括考虑植被生长的土体本构关系、长期气候作用下三维植被边坡稳定性的时间效应、植被水力作用和力学加筋作用的耦合关系；二是植被生长和其水力作用的优化，包括利用不同植被种类混合种植、选择不同养分和生物炭的配比改良土壤；三是气候变化对植被-土体相互作用关系的影响，包括极端气候对植物生长和根系土水力和力学行为的影响、植物根系和土体裂隙之间的相互作用；四是生态岩土工程与新兴技术结合，包括机器学习和数据驱动方法、现场监测新技术。

转自：“中国科学杂志社”微信公众号

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