随着环境恶化以及可持续发展概念的普及,二氧化碳作为导致环境温室效应的主要气源逐渐被大众视为主要环境污染物之一。如何利用及控制大气中二氧化碳含量成为当今炙手可热的课题。本文从节约能源及环境保护的角度出发,主要分超临界二氧化碳改造材料及地下封存两部分研究了土木行业对能源及环境的可能的贡献。根据A. Saetta的多孔材料温度、湿度及气体流动耦合的封闭微分方程组,本文首先建立了混凝土多孔砖自然碳化数值模型,并与牛荻涛碳化深度经验公式进行对比,验证了模型正确性后通过修正二氧化碳及混凝土相关参数进行了普通和再生骨料混凝土多孔砖超临界碳化的数值模拟,结果表明与多孔砖自然碳化不同,超临界碳化时多孔砖内二氧化碳含量不是碳化反应速度的控制因素;模型结果还表示多孔砖相对湿度对超临界碳化中碳化速度的影响远大于其对自然碳化速度的影响。碳化程度及截面平均抗压强度基本按负指数规律随时间延长而增长。本文也探讨了二氧化碳作为助燃剂的煤炭地下气化上覆岩层移动规律的研究,并在气化过程可行性得以验证以后进行了二氧化碳地下封存的数值模拟。首先进行了煤炭地下气化过程中纵截面水平向温度分布的数值模拟,结果表明地下温度场仅影响2米以内岩层性质。利用这一结果,本文模拟了浅埋煤层地下气化时空洞发展、煤层顶板移动及地表沉降,并与已有国外结果对比,二者吻合较好,验证了本文模型的正确性。之后通过加大煤层埋深,进行了深埋煤层地下气化过程的模拟,结果显示深埋煤层地下气化完成后的地表不均匀沉降仅为浅埋煤层地表不均匀沉降的7%,因此从岩层移动角度考虑,深埋煤层地下气化的安全性更高。最后本文利用深埋煤层以1m/天的燃烧速度气化完成后的模型进行了二氧化碳埋存的可行性研究,加入二氧化碳压力影响时,地表沉降会减小,因此二氧化碳地下封存可抵消部分煤炭地下气化引起的上覆岩层的移动,对地表建筑基础更有利。