地质环境制约经济社会的发展,而人类活动也对地质环境产生重要影响。现代城市建设发展伴随的人类活动强度越来越大,引起的环境工程地质问题也趋向严重、复杂和多样,产生诸如垃圾填埋污染、泉水喷涌受阻等新的环境工程地质问题。目前,如何评价环境工程地质问题尚缺乏统一认识。论文结合济南市的特点,采用地质学、水文地质学、环境地质学、工程地质学、灾害地质学、GIS技术及数学地质理论方法,突出环境工程地质学注重人类活动对地质环境的反作用这一特点,综合考虑济南市原生、次生环境工程地质问题各因子的前提下,提出了“原生-次生问题综合评价法”,构建了5个层级的环境工程地质问题评价模型,进行了济南市全域范围内的工程地质环境安全性分区,并针对济南市地铁建设对泉水水位的影响、城市化建设对泉水水量的影响、垃圾填埋对泉水水质的污染等典型问题进行了模拟预测研究,同时根据问题特点及治理难易程度进行了防治分区并提出了具体对策,取得了有一定理论意义和工程价值的研究成果。(1)将工程建设对泉水的影响作为次生环境工程问题评价因子,在综合分析的基础上,建立新的五级环境工程地质问题评价体系。济南市的原生环境工程地质问题发育,包括崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷、软土、黄土湿陷、粉(砂)土液化等。市域内次生环境工程地质问题主要有不稳定斜坡变形失稳、采空塌陷及其伴生裂缝、垃圾对水环境的污染及工程建设对泉水喷涌的影响。(2)采用基于AHP的模糊综合分析方法对济南市原生环境工程地质问题进行评价。将济南市原生环境工程地质问题风险性划分为大、中、较小和小四级,其中风险性大区面积约为310.73km~2,约占全市面积的3.88%,主要分布在长清区中部、市区和章丘区的南部,是济南泉水的补给涵养区。该区属于中山、低山区,地形坡度均为30°左右,崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害较为发育,地震烈度为6度,地震动峰值加速度为0.05g。此区域部分存在软土,无湿陷性黄土、液化砂土等分布。(3)采用基于AHP模糊综合分析方法将济南市次生环境工程地质问题风险性划分为大、中、较小和小四级,风险性大区面积约为175.41km~2,约占全市面积的2.20%。主要分布在历城区孙村镇西北、章丘区圣井街办、埠村街办、官庄街办以及普集镇东部区域和趵突泉、珍珠泉、黑虎泉等泉群排泄区。此区铁矿、煤矿、粘土矿和铝土矿等矿产资源较为丰富,开采活动较为频繁,形成大面积的采空区及推测采空区。垃圾掩埋场对地下水污染的风险性大-中等。泉水对工程地质环境制约性强。(4)以地下水径流通道的破坏、地面硬化对泉水补给量影响及地下水潜在污染作为制约因子,划定了泉水对工程地质环境的制约性分区,分为制约性强、中、弱、无4个分区。Ⅰ制约性强区主要分布在趵突泉等四大泉群附近,Ⅱ制约性中区主要分布在平阴县中部、市中区、历下区、历城区中部和章丘区东部,Ⅲ制约性弱区主要分布在长清区东南、历城区南部和章丘区南部,Ⅳ无制约性区主要分布在商河县、济阳县、天桥区、历城区北部、章丘区北部、长清区西、平阴县西北及东南等区域。(5)利用层次分析法和模糊综合评价法对原生和次生环境工程地质问题的影响因子分别进行评价,再用内梅罗指数法对两个二级因子进行了综合评价,形成原生-次生综合评价法,同时基于MAPGIS技术,将济南市工程地质环境安全性从低到高划分为A、B、C、D四级,安全性A级区面积约为159.36km~2,约占全市面积的1.95%,为最低的安全级别区,较不适宜进行重大工程建设。主要分布在历下区西趵突泉街办、历城区郭店镇南、孙村镇、章丘区圣井街办、埠村街办、双山街办和明水街办部分区域。经对比分析,评价结果更符合济南市的地质环境条件,为地质环境保护提供了科学依据。(6)为防止地下空间开发建设对泉水径流通道的破坏,在对各项条件分析后,建立了趵突泉域的水文地质概念模型。根据趵突泉域岩溶水GMS数值模型优化预测了济南地铁环线、M线、R线规划建设对泉水的影响。研究结果表明,地铁M1埋深18-35m、M2埋深25-40m、M3埋深16-40m、M4埋深12-40m、R1埋深35m、R2埋深18-25m、环线埋深25-40m时对泉水位的影响比较微弱。地铁全线建成后对趵突泉域的水位影响较小,最大值仅为0.03m。(7)随着社会经济发展,济南市建成区面积越来越大,建立了济南泉水流量与建成区面积、地下水开采量、降水量相关关系数学模型。研究表明,工程建设城区扩展地面硬化对岩溶水补给量有重要影响,直接减少了泉水流量。通过计算,由于城市扩展岩溶地下水大气降水入渗补给量减少了2.77万m~3/d,近50多年来济南市工程建设活动对泉水流量产生了重大影响。(8)济南岩溶水自上世纪八十年代以来呈现水质恶化趋势,在地下水水流模型的基础上,采用MT3D模块模拟了南部山区历史遗留垃圾点的污染物运移过程,预测结果表明,硝酸盐、硫酸盐、三氯甲烷三大污染物在未来10年、20年、30年、40年、50年时间内的污染羽范围逐步扩大,可能会对下游水源地及市区地下水造成潜在污染风险,影响济南市民的饮水安全。其污染途径有点源-表流阶段入渗型、面源-降雨间歇入渗型和点源-开采越流入渗型。济南市西部岩溶水污染途径为第一种,南部山区岩溶水污染途径为第二种,东部岩溶水污染途径为第三种。(9)针对济南市环境工程地质问题复杂多样性的特点,根据其特征及治理难易程度,进行了环境工程地质问题防治分区,划出了重点防治区、次重点防治区、一般防治区、不需采取措施区。针对区域稳定性、地质灾害、不良土体、不稳定斜坡、岩溶塌陷、采空塌陷及地裂缝等,提出了合理可行的防治对策。对于典型问题,保泉方面:泉水制约性强区应切断污染通道,加强防渗和监测;制约性中区应控制基础埋深和地面硬化面积。重大工程方面:地铁建设应采用盾构法施工、实施回灌、确定合理的埋置深度以及海绵城市设计。垃圾污染方面:划定保护区、加大回收力度、杜绝灰岩裸露区的填埋、制定滤液标准并严格执行。综上,论文把泉水对工程建设的制约性影响纳入次生环境工程问题之中,建立了全新的环境工程地质问题评价体系,提出了“原生-次生问题综合评价法”,对济南市的环境工程地质安全性进行了综合评价,在理论上初步形成一套比较完善的环境工程地质评价因子体系与成熟的评价方法,可望丰富发展环境工程地质学的研究理论;从实践上,通过全市的工程地质环境安全性分区、典型环境工程地质问题的模拟预测,防治分区的划定及具体对策的制定,突出实用性,可用于指导济南市的规划建设、防灾减灾、环境保护。