蔡国军教授：环境岩土原位测试技术- 大数跨境

科学出版社

2025-10-24

导读：继《海洋原位测试技术理论与工程应用》之后，又推新作

蔡国军，二级教授，现任安徽建筑大学党委副书记、校长，东南大学博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，国家重点研发计划首席科学家，全国百篇优秀博士论文获得者，享受国务院政府特殊津贴专家。主要从事工程地质与岩土工程原位测试、智能地下探测、环境与海洋岩土工程等方面的研究。主持国家及省部级纵向科研项目20余项，出版专著3部，授权发明专利100余项，发表SCI/EI论文240余篇。牵头获安徽省科学技术奖一等奖、茅以升科学技术奖——交通运输科学技术奖特等奖、中国岩石力学与工程学会科学技术进步奖一等奖、中国公路学会科学技术奖一等奖、茅以升土力学及岩土工程青年奖、中国地质学会青年地质科技奖银锤奖、中国公路学会青年科技奖、中国岩石力学与工程学会青年科技奖金奖、安徽省教学成果特等奖等。

随着我国经济的快速发展，工业化与城市化建设日新月异，工程规模与复杂程度不断提升。与此同时，工业污水泄漏、有机溶剂与金属清洗剂排放等活动，使大量有毒有害的重金属及有机污染物直接或间接进入土壤和地下水，导致环境质量持续恶化，土壤污染问题日益突出，成为制约生态系统安全与社会可持续发展的关键挑战。在“绿水青山就是金山银山”的生态文明理念指引下，如何科学、精准、原位地识别污染土体与地下水污染特征，成为环境岩土工程领域的重要科学问题与工程挑战。

污染场地

污染场地多功能CPTU测试

正如土力学奠基人Karl Terzaghi所言，岩土工程中的诸多问题不应仅依赖理论分析或室内试验，而应依托现场的精细观察与原位测试获取关键信息。污染场地勘察与评价是污染调查与修复的重要环节，能够准确掌握场地的水文地质条件、污染分布特征及污染土体的工程性质，为科学制定修复与治理方案提供重要依据。由于污染作用会显著改变土体的物理化学与力学性质，工程参数的准确确定成为保障工程安全与环境治理成效的核心问题之一。

污染物侵入可引起土体物理化学性质及力学特征显著变化。传统钻孔取样与室内试验不仅存在取样扰动和应力释放问题，还可能在采样、运输和测试过程中导致污染物的挥发、降解或形态转化。而原位测试技术无需取样，可直接获取污染岩土体的原位信息，具有快速、连续、低干扰、高精度等优势，已成为工程场地测试与污染场地评价的重要技术手段。

以静力触探（CPT）及孔压静力触探（CPTU）为代表的原位测试技术，因其可同步获得锥尖阻力、侧摩阻力及孔压信息，被广泛应用于土层划分、土类判别、固结与渗透参数求取、动力特性分析及承载力评价等领域。随着信息技术与数字传感的发展，国际上已研制出多类型的新型探头，如取样型CPT、电阻率CPTU、荧光CPTU、光纤化学CPTU、膜界面探头(MIP)、pH探头、放射性同位素探头及可视化探头等。这些创新装备使原位测试技术向多功能化、数字化与智能化方向拓展，并在污染场地勘察和环境岩土评估中表现出显著成效。同时，地质雷达（GPR）、时域反射（TDR）、核磁密度仪等物探手段也在污染场地的高分辨率探测中展现出良好应用前景。

多功能CPT探头

环境岩土原位测试技术的发展，使研究者能够更准确地评估地下介质中污染物的来源、迁移特征及污染程度，构建基于原位参数的污染土体评价与工程安全控制体系。这不仅有助于提升岩土测试技术的信息化与智能化水平，完善污染土体测试与评价体系，也为环境修复与工程安全提供了科学依据，具有重要的理论意义和工程应用价值。

环境岩土原位测试技术

蔡国军等著

北京: 科学出版社, 2025. 10

ISBN 978-7-03-079314-0

《》系统阐述了国际环境岩土原位测试技术体系，全面总结了相关理论与工程实践成果，可为我国污染场地调查与评价提供重要的理论支撑与技术指导。全书以多功能CPT/CPTU技术为核心，结合地质物探、环境监测与信息化分析方法，详细介绍了污染场地勘察中的原位测试的技术原理、设备构型、数据解译方法及典型工程应用。书中还系统梳理了新型原位探测技术、污染物原位识别与耦合测试的关键进展，展示了污染土体测试与环境治理技术融合发展的最新成果。

农药污染场地电阻率测试

重金属钴离子浓度预测均值及污染概率分布图

作者团队长期致力于污染场地及特殊土场地的原位测试研究，围绕重金属污染、有机污染、膨胀土与盐渍土等典型场地，开展了大量现场测试与系统分析，形成了涵盖理论研究、方法创新与工程应用的完整研究体系。本书的编写得到了包括国家杰出青年科学基金项目（42225206）和国家重点研发计划（2016YFC0800200、2020YFC1807200）等多项重大科研项目的资助，凝练了研究团队二十余年的科研积累，并广泛吸收了国内外最新研究进展。

本书适用于环境岩土工程领域的科研人员、勘察设计工程师及高校师生，旨在推动污染场地测试与治理技术的创新与发展，促进环境岩土工程理论体系的完善与技术水平的提升。希望本书的出版，能为我国污染场地精准调查与生态修复提供有力的技术支撑，助力“绿水青山”的建设与可持续发展目标的实现。

本文整理自《环境岩土原位测试技术》（蔡国军等著. 北京: 科学出版社, 2025. 10）一书，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-079314-0

责任编辑：惠雪李佳琴曾佳佳

当前我国部分地区土壤污染风险突出，《中华人民共和国土壤污染防治法》明确将土壤污染防治纳入国家生态文明建设的重要任务，并进一步强化了土壤污染调查、监测和信息公开制度。传统采样过程中，土体中污染物易损耗，导致检测值偏低，无法准确反映场地污染情况。具有原位实时、精准高效的连续钻进探测一体化装备，成为土壤污染调查领域研发的热点与难点。本书内容共7 章，包括绪论、污染环境原位取样/调查技术、环境岩土原位测试设备、土壤污染物运移模型、环境岩土原位测试技术在重金属污染场地和有机污染场地以及特殊土场地的应用。重点论述污染土的工程特性、环境原位取样、测试技术，包括电阻率孔压静力触探测试（CPTU）技术、荧光CPTU 设备技术、光纤化学CPTU 设备技术、薄膜界面探头（MIP）设备技术。基于上述环境原位测试技术理论研究与设备研发成果，重点介绍作者团队参与国内土体污染工程应用案例。