地质灾害监测论文范文

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地质灾害监测论文

篇1

关键词:矿山建设;水文地质灾害;防治

Abstract: our country's current energy structure still fossil fuels is given priority to, mineral mining is the main method for fossil energy, mining construction of security problems, not only endanger the miner's life, and endanger the safety of the state-owned assets, which must be relevant departments enough attention. Mine safety accidents, most of them are from the hydrological geological disaster, in the course of the construction of the mine, the mine hydrogeology comprehensive knowledge and understanding is very necessary, this paper mainly introduces the mining construction process is easy to appear the geological disaster type, and related control strategy, only supplies the reference.

Key words: mine construction; Hydrological geological disasters; control

中图分类号: TD1 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)

我国采矿业的不断发展,为国家的经济进步提供着资源保障,随着现代化机械设备的广泛运用,我国的矿山在规模上和开采能力上都有了较大的突破,因为地壳运动及水文因素,矿山地质灾害是危害矿山安全的主要原因之一。作为采矿大国,我国的矿山开采环境也在不断恶化,近年来重大的地质灾害事件不断发生,更是为矿山的建设者敲响了警钟。

一、矿山的建设过程中容易出现地质灾害的原因

我国的经济建设发展迅速,对资源的需求量一直比较大,我国的矿产储量丰富,矿区的开采量也比较大,因为开采技术和开采方法的制约,矿山的建设过程中存在有较多问题,极易引发地质灾害。

在传统的矿山开采中,一般采取如图所示的开采方法,以一条斜井靠近矿体,然后在巷道内对矿产进行开采。在许多中小煤矿的矿区内,因缺乏专业的管理手段,或采用了不适宜的开采方法,一旦岩土变形,或者地下水位发生突然的变化,都会对作为唯一出口的斜井造成破坏,从而引起严重的地质灾害,危及到矿区的生产安全。在进行矿山开采之前,必须进行详细的地质勘测,做好相关的地质灾害的防治措施,为矿区建设的顺利进行提供保障。

二、矿山建设过程中容易出现的水文地质灾害类型

我国是地质灾害多发的国家,因地壳运动活跃本身就给矿山的建设和开采带来较多难题,在矿山的开采过程中,一旦不注意勘测水文地质环境,或者不进行有效的防护措施,发生地质灾害之后,矿井关闭和设备损毁会造成直接经济损失,也危及到井内进行开采作业的矿工的安全,矿山的建设过程中,容易出现的水文地质灾害,主要有以下几种:

(一)由地下水位的突然变化引起的地质灾害

在矿山的开采过程中,挖开的矿井接触到地下的蓄水溶洞或者暗河的可能性比较大,会导致地下水直接涌入巷道,也有可能是泥沙涌入巷道,遇到透水断层或者浅表的裂缝时,地表径流会带着一些沉积物进入巷道,这些水、泥沙和沉积物堵塞巷道会造成造成人员伤亡,掩埋作业机器,甚至会使矿山的发掘系统直接崩溃。这种自然灾害具有极强的突发性,一旦发生往往波及面较广,造成的后果也极为严重。

(二)由矿体内的易燃物质造成的地质灾害

矿体内可能含有易燃易爆的甲烷气体,随着矿井的深度的增加,矿井内部的温度也会在地热的影响下不断升高,含硫量也比较大,在这种恶劣条件下进行作业的矿工,本身就存在较大的健康隐患,一旦因为通风不良,易燃气体大量积聚之后发生爆炸,必然导致惨痛的后果。这种情况多见于煤矿,后果最为严重,但是具有较强的可预防性,在矿井的建设过程中做好日常的维护和管理工作,可以很大程度上避免灾害的发生。

(三)由岩土层变形引起的地质灾害

矿区在进行一段时间的开挖之后,已采空的矿体需要进行支撑,在一些埋藏较浅的矿区,会因为矿山采空而导致地面塌陷,如果不能对采完的矿体进行及时的回填和崩落,最终会引起大面积的塌方,造成严重的后果。矿井开挖造成的地面塌陷在浅表煤矿中普遍存在,会影响到地面的建筑物,会破坏耕地,给矿区周围居民的生产和生活带来较大的负面影响。因矿区的开发,需要对矿脉附近的岩石进行引爆,一旦事先的勘测数据不够准确,起爆点的选择出现偏差,致使岩石块发生破裂呈喷射状,会对矿井内执行作业任务的矿工造成人身伤害。

三、对矿山中可能发生的水文地质灾害采取有效的防治措施

不同地区的矿山因形成条件不同,有不同的水文地质特点,在防治地质灾害的措施上,也各不相同,但是针对地质灾害的主要类型,也可以采取相应的有效防治手段。

(一)施工之前进行全面的勘测

在矿山开挖之前,必须对斜井或竖井的位置进行全面的工程勘察,预测好斜井内的涌水量,以及周边的含水部分的水文地质构造,详细绘制地质平面的剖面图,并根据施工情况随时修订预测结果,按照严格的施工步骤进行施工,由上级主管单位进行规范验收。对勘测过程中已知的含水部分,要综合考虑其位置以及距离井巷的深度,提前进行导水工程的建造,在建造的过程中,根据涌水量以及工程要求采取合理的预防措施。对矿山的生产过程中可能出现的滑坡以及塌方,要及时对矿山周边的不稳定因素进行勘察,结合当地的气象水文情况,对恶劣天气条件下的滑坡和泥石流做好预防。

(二)做好防治工程的设计

在进行矿山的设计时,要考虑到可能发生的崩塌和滑坡现象,以及矿山附近的水文地质因素,结合危险事故的成因和发生特点,进行有针对性的设计方案,保证防治工程的工程质量。对易发生危险事故的重点区域,做好加固工作,避免因矿山开采导致的灾害复发现象;对矿上的边坡,要由专业的勘测人员进行及时的监控,注意相关参数的控制,一旦在开挖后出现变形,要有相应的应急预案。矿山在进行成产之前,必须由相关的专家进行安全评价,对防治工程进行规范化的验收,保证矿山的生产安全。

(三)施工中应该采取的工程防治措施

在矿山的开挖过程中,要实时地采取相应的工程防范措施。在矿区周围要做好雨季的排水,在周边设置合理的截洪沟,及时将矿区外部的积水排出,以免外部积水倒流入巷道造成事故;针对开采面的设计,要禁止从下部开挖形成伞檐,悬空的伞檐有可能崩塌形成事故,需要从上而下对矿体进行台阶状开采;在矿区内的巷道,一定要注意通风,随时监测巷道内的甲烷浓度,在超标状态下进行暂时性停工作业排除险情;在巷道内进行矿体爆破时,要注意爆破点的选择;在结束开采之后,及时清理巷道周围的危岩,同时在破碎面周围和高危地区设置警戒线,以避免人员损伤。

(四)施工中应该采取的生物防治措施

因爆破残留的粉尘较多,导致矿区周围也存在一定程度的空气污染,矿山的开采过程中,也难免会对矿区周围的生态环境造成一定程度的破坏,被破坏的生态环境又会直接危害到矿区的生产安全,以及周边居民的生产和生活,所以在矿山建设中应该注意对水文地质灾害采取生物防治措施。矿区开采的平台和弃土的堆放,为了避免矿井涌水所采用的防治措施,这些都会对当地原有的生态地貌,以及当地的大气降水和自然环境造成影响,在矿山周围要种植植被,主要引进乡土树种,经济实惠的速生植物可以有效发挥绿色植物的固土作用,达到防灾减灾的目的。

四、结语:

在矿山的建设过程中,因行业的特殊性,容易出现严重的水文地质灾害,为了保证矿工的生命安全以及矿区的资源安全,矿区的负责人必须端正态度,提高认识,成立由专业地质勘测人员组成的勘测部门,对矿区周围易于导致地质灾害的危险因素进行全面筛查,及时掌握矿山的安全运行状况,采取有效的防治措施,保证矿山的安全运行以及可持续发展。

参考资料:

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[3] 秦定明.矿山地质灾害分析与防治[J].中国矿山工程,2009,(02).

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关键词:新源县;地质灾害特征;危险性评价;防治对策

一、研究区地质环境条件现状

(一)地形。新源县位于新疆天山西部伊犁谷地东部,北面为阿吾拉勒山、南面为伊什基里克山和那拉提山,两山之间为向西开口巩乃斯河河谷平原区,东部为天山依连哈比尔尕山的山结地带,行政区形态呈长条状,东西长约170km,南北宽约71km,总的地势东高西低。新源县东部为北天山主峰依连哈比尔尕山的山结地带,山势高峻挺拔,有多座山峰海拔高度超过5000m,其最高峰海拔5250m。东端巩乃斯谷地与喀什河谷地分水岭处主峰海拔亦有4260m。由该处向西延伸的阿吾拉勒山,由东向西山势逐渐降低,其分水岭构成新源县的北界。新源县南面为由伊连哈比尔尕山山结地带向西南延伸的那拉提山主脉,在确鹿特东面的主峰海拔4400m。境内由艾肯达坂向西延伸的那拉提山支脉和伊什基里克山纵贯新源县,与那拉提山主脉北侧共同组成新源县南部山区,总地势东高西低。

在阿吾拉勒山和那拉提山之间为巩乃斯河谷地平原。巩乃斯谷地东窄西宽,东起那拉提镇以东巩乃斯河出山口处,西至特克斯河与伊犁谷地相接。谷地内地形平坦,地势由东向西倾斜,地面坡度在2‰-5‰左右。

(二)气象特征。新源县处于亚欧大陆的中心地带,远离海洋,构成了典型的大陆性气候。由于受地形的影响,从北冰洋和大西洋来的潮湿气流可以长驱直入地从伊犁谷地西口进入本区,到巩乃斯谷地后受北、东、南三面环山的阻挡,形成了比较丰沛的降水,因而具有湿润大陆性中温带气候特征。在一年当中,冬夏两季较长,春秋两季较短,日照充足,光热资源非常丰富。四季当中春季升温迅速,夏季温和多雨,秋季降温较快,冬季较长较暖。新源县面积较大,地形变化复杂。由于自然地理环境和高度差异,导致了各地气候在水平方向和垂直方向均有程度不同的差异。不同的地貌单元,形成不同的气候类型,分带现象特别明显。平原区9-10月分开始降雪直延续到翌年4月份,最大积雪深度67cm(山区大于1m)。无霜期155天。年平均气温8.3-9.9℃。

(三)水文特征。新源县境内的主要水系有巩乃斯河、恰甫河和过境的特克斯河。年总径流量95.9×108m3。巩乃斯河是区内的主要河流,发源于依连哈比尔尕山和阿吾拉勒山交汇处的冰川区,主河道大致成一直线,由东向西径流,在巩乃斯种羊场附近与特克斯河汇合后注入伊犁河,全长258km。恰甫河发源于那拉提山冰川区,从东向西径流,到阿合图别克附近折转向北,在新源县城南出山口后转向西北,到哈拉苏注入巩乃斯河,全长145km。特克斯河为过境河流,发源于汗腾格里山的冰川区,从哈萨克斯坦向东流入我国境内,经昭苏―特克斯盆地进入新源县境内后转向北流,与其支流乌勒肯吉尔尕郎汇合一起,成为新源县与巩留县的界河。该河全长420km,过新源县境内长度约30km。在巩乃斯种羊场附近与巩乃斯河一起汇入伊犁河。

(四)地质构造。(1)伊犁地块。位于西天山优地槽褶皱带的中部,北以尼勒克深断裂,南以那拉提深断裂分别与博罗科努山复背斜和哈尔克山复背斜为界。那拉提深断裂为岩石圈断裂,长数百公里,为压扭性断裂,断裂面南倾,倾角大于50°,该断裂由一条主干断裂和附近的一组平行的次级断裂组成。(2)哈尔克山复背斜。以哈尔克他乌山为主体,南、北分别以哈尔克山深断裂、那拉提深断裂与南天山冒地槽褶皱带和伊犁地块分开。新源县位于伊犁地块伊犁-巩乃斯沉降带以东、阿吾拉勒山断褶带以南、哈尔克山复背斜那拉提深断裂北部,县境内构造较为复杂,岩石裂隙较为发育。

(五)新构造运动。新源县处于强烈的地震活动带,故新构造运动相当强烈,不仅规模大,而且活动频繁。它一般都是在历次构造运动的基础上继续活动,对区内地貌轮廓的缔造和地质构造的展布起着重要的作用。老构造奠定了新构造的基础,新构造继承了老构造的主要特征。进入第四纪以来,新源县山地不断上升,谷地平原区不断下降,致使河谷平原区沉积了巨厚的松散沉积。据收集物探地面电测资料,新源以东仅第四系卵砾石层厚度即达800m,新源县附近为400-600m,新源以西大于400-600m。升降运动的差异性导致山区古夷平面呈阶梯状,山前河谷呈现不对称性,由于差异性升降运动的结果,不仅造成老断裂的复活,同时也产生了许多新断裂,使新生代地层特别是新近系和西域组地层多发生柔性变形。新源县城南红色岩组构成的向斜便是一例。

(六)地震及区域地壳稳定性。地震是新构造运动的一种重要表现,对崩塌、滑坡等地质灾害可以产生直接的影响。新构造运动对地质灾害的影响是间接的、渐变的,而地震却具有突发性、破坏性。强烈地震不但可以破坏斜坡的稳定性,还直接触发山崩、滑坡、泥石流,并使岩体破碎,产生裂缝,形成大量碎屑物质,加剧地质灾害的发生。新源县属于北天山地震带的一部分,南面紧临南天山地震带。这两个地震带都是新疆的主要强震活动区。区域地壳稳定性是指工程建设地区,在内、外动力作用下,现今地壳及其表层的稳定程度,以及这种稳定程度与工程建筑之间的相互作用和影响。新源县位于天山-兴安地槽褶皱区西南天山褶皱系西天山优地槽褶皱带,属地壳不稳定区,新构造运动强烈,差异升降运动显著,活动断裂发育,新源县从南向北新构造运动形变速率为-4.6至16毫米/年。

(七)岩土体工程地质基本特征。新源县岩土体类型按照工程地质特征可划分为岩体和土体,分6个工程地质岩组,即:坚硬的结晶岩组;坚硬的层状碎屑岩岩组;坚硬-软弱相间的碎屑岩岩组;黄土;单层结构砾质土土体;多层结构的砾质土体。

黄土分布在谷地两侧山麓地带或覆盖在山区的基岩山坡上,厚度数米至数百米。呈淡黄色、浅黄、灰黄色,结构较为疏松,具有大孔隙、均质性和直立性,垂直节理较发育。天然含水量12.9-22.5%,抗剪强度在非饱和状态相对较高,但遇水饱和后,抗剪强度大大降低;黄土为弱透水层,导水能力差,易于积水;黄土浸水迅速,软化崩解、湿陷,在水流作用下常形成陡壁、崩塌和大面积流失;在暴雨或微震的诱发下,可形成滑坡。

二、地质灾害灾情与危害程度

根据新源县2001年县市地质灾害区划以及2005年新源县地质灾害危险性评估资料,结合本次野外现场调查访问,经统计,截止2009年底,全县地质灾害造成250人死亡,大多数造成牲畜死亡、毁坏牧道及草场等,直接经济损失2734.78万元,其中:滑坡造成250人死亡,直接经济损失2733.95万元,崩塌经济损失0.33万元,地面塌陷经济损失0.5万元。

根据地质灾害灾情分级标准,1165处灾害点灾情等级,有1处(阿热勒托别镇洛苏尔萨依滑坡)为特大级,10处为较大级,其余1154处均为一般级。

根据滑坡崩塌泥石流灾害详细调查规范,新源县地质灾害点进行危害程度分级,划分为轻、中等、重和特重4个级别,新源县全县已发生的各类地质灾害点共1165处(滑坡1155处、崩塌5处、地面塌陷5处),其中1处地面塌陷已处于稳定状态,仍不稳定存在灾害隐患点为1164处(滑坡1155处、崩塌5处、地面塌陷4处),故对区内1164处灾害隐患点作危害程度评估。受地质灾害威胁人数指地质灾害危险区内的常住人口总数,新源县受地质灾害威胁人口总20户80人,受威胁财产总数为2961.05万元,其中:滑坡威胁20处90人、威胁财产2954.33万元、崩塌威胁财产6.38万元、地面塌陷威胁财产0.34万元

三、地质灾害防治区的管理措施

第一,基本防范措施。(1)对于新建的各类工程,应做好相应的选址论证,对大、中型矿山、水利设施、工厂应按照相应的规划建设要求,做好选址论证、评价工作。一般村落选址、牧民定居点也应根据专业人员的调查,评估后确定。对于已处于危险区的可能受灾对象,则应根据具体评估受威胁程度,采取治理、监测预报、避让等措施,即对治理费用和搬迁、避让费用进行对比,采用最优化的方式防灾。对于已建成、在建的重要大、中型工程设施、重要交通干线,则采用以治理为主的方式。(2)保护草原植被,禁止过度放牧和开垦耕地,是防灾避灾的有效措施。(3)对因人类经济工程活动而形成的人工边坡、弃土弃渣场所等应进行预防性防护工程。尽量减少因修路建房、修渠道等各项工种开挖边坡形成高陡临空面,在这些因人工切坡形成地质灾害部位及时进行预防性工程措施,如修建排水沟渠、修建阻挡墙等,使防灾工作落实到位。

第二,群测群防体系建设。(1)建立群测群防体系。根据区内地质灾害的危险性、危害性大小及防治区划分期、防治重点等,建立地质灾害的预警监测网,本着“群测群防,群专结合”的原则,实施分级管理,由县、乡镇、村三级政府组织监督,发动灾区群众自觉监测,共同防御。全县整个监测体系由县级、乡镇级、村级三级监测组成,各负其责,责任到人,层层签订责任状。(2)监测对象、内容、方法。实施“群测群防”监测的对象是县辖区内各地质灾害体或可能产生地质灾害的区域,监测内容有地面形态、地下水、地表植被的异常变化以及异常的声响、现象等和产生变形的发展速率,并同时记录与变形相关因素的变化,如降雨量、地下水采排量等。监测方法以简易监测为主,除对变形迹象进行监测外,还应把该灾害隐患点威胁的对象和危险区纳入监测范围。定期巡测和汛期强化监测相结合,一般为半月或每月一次;汛期强化监测,大雨、暴雨或持续降雨应24小时不间断监测。另外,对区内国道、省级公路、县级公路沿线的滑坡崩塌隐患点应由相应的部门负责,定期目视检查,发现险情及时预警,采取妥善的方式消除隐患。

第三,搬迁避让措施。根据《滑坡崩塌泥石流地质灾害详细调查规范》要求,将受地质灾害威胁的分散农户、村落搬迁至具有生产生活条件和环境的安全地带,彻底摆脱地质灾害威胁,是适应新源县地质灾害点多、面广、规模小、稳定性差、单点威胁人数及财产不多、经济发展水平不高等特点最为有效的方法。

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关键词:地质;建筑;滑坡;泥石流;断层;勘查

Abstract: the geological will directly affect the construction of the ground facilities, this chapter focuses on the influence of various facilities geology on the ground, including roads, houses, bridges etc.. Through the geological considerations, more design and construction to help ground facilities, save manpower and material resources, guarantee the ground facilities, durable, and achieve the prevention of earthquakes and landslides role.

Keywords: geological; construction; landslide; debris flow; fault; exploration

中图分类号:P5文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)

常见的地质问题及对地面设施的影响

1.1滑坡现象的影响及产生原因

当斜坡上的岩体或者土体由于各种原因,在重力的作用下沿着薄弱结构层面整体顺坡下滑就会产生滑坡现象。地质问题中常见的地质灾害之一就是滑坡,滑坡的发生会堵塞交通、破坏道路、掩埋村庄、损害耕地、对地面设施构成严重威胁,对国家的经济也会造成严重的损失。在雨季或者春季冰雪融化时滑坡经常发生,它的出现对地面各种设施的建设构成严重的阻力,给施工人员造成严重的人生威胁。包括建筑场地的开挖、自然山体的开裂、公路工程的施工、降雨等现象的发生都是致使滑坡出现的原因。人为活动和自然现象致使斜坡体前面出现滑动的空间,在两侧形成切割面,在重力的作用下,于是形成滑坡。另外,地震等自然灾害也会引发严重的滑坡。在一些地势陡峭的区域,振动作用下容易出现表面土壤的滑动和崩落等,加剧滑坡现象的发生。

1.2泥石流现象的影响及产生原因

泥石流多发生在山区。也是公路等地面设施中常见的一种地质问题。它是大量泥沙、石块等固状物在降雨的作用下形成的洪流现象。泥石流从沟谷上游奔泻而下的速度极快,历时短暂,但是破坏力很大。泥石流对地面设施的破坏是极大的,尤其对公路工程。它通过埋塞冲刷,撞击等方式损害公路路基及其附属设施。除此之外还会堵塞河流使河流水位上升,致使主河槽流向改变,同时冲刷对岸路基,对设施造成毁坏。山体绿化不够,矿产采集不合理,以及天气多变等多是其产生的原因。比如,2010年发生的甘肃舟曲泥石流事件就是由于山体的绿化不够加上降雨导致了特大地质灾害。

1.3岩溶现象的影响及产生原因

岩溶主要可引起路基沉陷、路面平整度被破坏、路基稳定性被破坏等地质现象。若地下存在溶洞,暗河、在附加荷载的作用下,溶洞会突然坍塌,会导致地面设施突然下沉。另外溶洞等自然形态会致使公路基面起伏变化,影响路基的分布;若基础埋置在基岩上,它周边的溶沟、竖向岩溶裂缝等会使基础下的岩层向薄弱的结构层面滑动,造成新的地质问题。除了自然因素外,在选址前对设施场区的调查和分析的缺乏都是岩溶等地质问题产生的原因。

1.4崩塌现象的影响及产生原因

在较陡斜坡上的岩石及土体在重力下,突然脱离主体崩裂、滚动、堆积在坡底的地质现象就是崩塌。在地面设施建设中出现的崩塌会严重影响工程的进一步实施,严重影响工期,其中以公路工程为主。产生崩塌现象的原因主要是人类的不合理工程活动以及地震、降雨、过量开采地下水等,另外,路基的开发不当使斜坡的外形发生改变,在附加荷载作用下也会发生崩塌现象。崩塌具有突发性和隐蔽性的特点,所以无论是岩溶塌陷还是采空塌陷,都可能造成塌陷现象的发生。

1.5断层和砂土液化对地面设施的影响

地面的破裂,断层上的房屋建筑等地面设施的错开都是断层的体现。根据断层的力学性质,受张力作用引起的断层的破碎带宽度比较大,对工程建筑物的影响最大的是新构造运动的断层发生阶段,稳定性最差的是饱水的断层面。液化现象则是由于地下水位偏高,疏松的砂质土中的水份无法及时排出,致使孔隙水急速上升,降低了砂质土的有效应力,使得土壤失去抗剪能力。河滩地、海滩地、湖边等地带是常见砂质液化的地区,它们可能造成地面设施不均匀沉陷。所以在地面设施工程开展之前,通过地质勘察对地质进行全面勘察,找出影响地面设施质量、安全等非稳定性的因素,并提出具体的勘察技术应用建议很有必要。

排除地质对地面设施的影响——勘查

2.1地质勘查的任务要求

2.1.1勘查出不良的地质类型以及地质形成的原因、地质的发展规律和危害性,并提出具体的整治方案。

2.1.2分析地面设施及建筑范围内的各层地质类型、分布和工程性质,确定地基的稳定性、承载力与均匀性。

2.1.3根据地质变形的数据,对建筑设施的变形特征进行预测。

2.1.4查明地下水的埋藏情况,并且根据地下水的情况判断对建筑物地质的腐蚀程度已达到预防的作用。

2.2公路勘查

公路工程的场区的地质、水文条件和特点对公路环境地质问题都有关系。因此,要加强地质勘查工作,结合纵断面,设计出切合实际的路基。在雨水较多的地区,雨水量过大容易引起边坡出现不稳定现象,因此,要仔细地考虑地表水和地下水地面公路的影响,做好排水工作,确保边坡的稳定性。曾经发生过地质灾害的路段要查清楚所发生的灾害的规模和灾害性质,研究导致该灾害产生的原因,从而提出合理有效的工程避灾措施和施工技术。

防治地质对地面设施造成的不利影响

3.1以防为主,防治结合

防治地质对地面设施的不良影响16字口诀“以防为主,防治结合,全面规划,综合治理。”根据天气变化和常年天气的规律性变化做好及时的防治工作。严禁乱砍滥伐、乱采滥挖等行为,多鼓励植树造林,多做规划研究,降低地质灾害对公路工程等地面设施建设的损害。

3.2建立完善的施工管理系统

在进行地面工程施工时,要建立一个完善的施工管理系统。根据施工场区的地形,提前考虑施工过程中可能出现的地质问题,最大程度的降低其危害性,从而在施工阶段避免地质问题的出现。对于地质灾害诱发可能性大的地区,提前建设好配合地质灾害治理工程。

3.3加强监测预报工作

调查部门要组织专业队伍有针对性地开展地质灾害调查研究工作,对各种高位边坡和重点施工路段进行充分仔细地调查,对存在潜在地质灾害的地质和路段进行监测,做好预报工作,另外,可以结合运用地理信息管理系统和计算机先进技术提高监测水平。

结语

地质问题对地面设施及工程的建设有很大的影响。若处理不好,不仅会增加工程造价,还会延长施工工期,严重的还会造成一些施工事故,甚至人员伤亡,这些都是我们所不愿看到的。本文对地质问题做了简要的探析,希望对提高工程质量有所帮助。如文章所说,断层、地面坍塌、滑坡、泥石砂、砂土液化等地质灾害都会影响地面设施的建设和使用。通过对地质灾害的实地调查研究,了解地质灾害并对地质灾害进行有效地防御以及对地质进行改善,保护一方地质条件很有必要。

参考文献:

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论文摘要:通过水文地质分析和理论计算,揭示了青山河地质灾害的内在和外部成因,总结治理的经验教训,提出了最佳治理方案,经过实施,遏制了地质灾害的危害程度,为地质灾害治理作了成功的探索。

青山河位于铜绿山矿南露天西侧,由南向北流入大冶湖,流域汇水面积7~8 km2,主要接受大气降雨补给,为间歇性小溪,最大瞬间洪水流量为6.44 m3/s,最高洪峰水位为23. 13 m。该河中下游距南露天矿采场约50 m,属喀斯特地貌, 1980年代开始产生沉陷、塌坑现象。

随着南露天开采境界增大,深度加深及周边抽取地下水,特别是进入20世纪末,周边小井采掘深度越来越深,每年汛期,洪水决堤、漫坝,从塌坑灌入溶岩,造成采矿的极大隐患。铜绿山矿及当地政府对该河进行了长达20多年的治理,但由于对地质灾害规律的认识和研究不够,不能从根本上遏制灾害的发生。

进入21世纪,矿里组织技术人员作了大量地质勘察工作,研究塌陷规律,总结历年来的经验教训。2003年财政部、国土资源部青山河地质灾害治理批准列为矿山地质环境治理项目(财建【2003】530号),矿山配合投入相当资金,为探究更有效遏制和治理青山河地质灾害创造了条件。

1 地质灾害的成因

1.1 工程地质及水文地质

青山河及矿区地层为三叠系大冶群的灰岩和白云质灰岩。岩浆岩为燕山早期第三次岩浆侵入形成的石英闪长岩。岩浆岩除环绕大理岩残留体外还沿层间断裂带侵入与大理岩发生接触。接触带为断裂活动持续叠加的部位,进一步发育为接触破碎带。青山河中下游长约1000 m区域的喀斯特地质构造与矿区破碎大理岩相连,是矿区岩溶的补给源。区域内5~10 m厚表层土下为较破碎碳酸盐岩体,主要由大冶群第5, 6, 7个岩性段的大理岩组成。

第5岩性段(T. dy5)岩石呈黄-褐黄,略带色,层面缝合线较稀疏,胶结构较紧密,性脆而坚硬。

第6岩性段(T. dy6)层面缝构成,胶结紧密,性较脆而坚硬。

第7岩性段(T. dy7)层理较闭合,胶结紧密,性脆且坚硬。

青山河矿区大理岩岩溶裂隙含水量的分布范围与-500 m标高以上的大理岩残留体相一致。含水岩自风化带以下的深度至少超过200 m,与大理岩风化破碎的发育深度相一致,沿接触带与围岩裂隙含水层无严格分界线。

青山河靠近南露天流域,岩溶发育,以岩溶裂隙为主的地下水与西南边坡相连为径流通道,在洪水期,南露天坑涌水量突然增大,涌水量达168 m3/h,压力0. 01~0. 06MPa。

1.2 地质灾害的成因及演化

青山河地质灾害有其发生、发展、形成的过程,是其深刻的内部原因及特殊的外部条件共同作用的结果。

1. 2. 1 流域岩溶裂隙水流的渗流及塌陷机理青山河岩溶区域地表层5~10 m冲积土层,下为较破碎大理岩,从工程勘探资料可看出,有一定数量的大小溶洞分布且与南露天相连。区域近似地构成了多孔介质中变形场、渗流场、温度场以及多场耦合作用的模型。假设土层和岩层为饱和与准饱和的多孔介质,固体颗粒不可压缩,水是可压缩的,渗流服从达西定律,热质在固、液介质中传导,对流为主。

3场全耦合模型的控制方程由考虑渗流与热应力影响的静力平衡方程;考虑岩体骨架位移与温度影响在内的可压缩流体的渗流连续性方程;以及热传导、对流及热、液、固耦合的能量守恒方程构成。应用奥地利岩石工程软件FINAL进行有限元分析。土层、岩层的参数及边介条件分别见表1、表2。

分析结果表明,在3场耦合的作用下,水分迁移、固体颗粒运动而引起不均匀沉降,沉降点在域中心段比边界多25%,沉降量中间为16. 9 mm,两边为12. 9 mm,水头呈梯度降低。根据水文地质资料进行理论计算,证明了以下事实:

(1)青山河岩溶区域因采矿尤其是露天采矿使地下水位从地表下1 m降至-20~-90 m,呈漏斗梯度分布;

(2)常年经历干旱—大气补水—干旱的循环,导致表土层、岩层沉降—有限恢复—再沉降,同时,土体岩体颗粒被渗流场的水不断地运走,形成溶洞空区,逐渐破坏岩体平衡,形成垮落带,深部断裂带形成后,靠近地表开始形成弯曲带;

(3)由于区域岩体为较破碎风化的大理岩,又有地表水渗透,使岩体C、φ值迅速下降,加速垮陷,弯曲带也成为断裂垮落带,诱成地表沉陷、塌陷等地质灾害。

1. 2. 2 塌陷区地质灾害的演化

青山河流域原是一派山青水秀的田园景色。20世纪80年代初期,南露天向海平面标高以下剥离日渐加深,南露天西南帮地下涌水逐渐加大。青山河出现小范围塌陷,主要集中在以公路桥为中心左右约200 m的河床附近,有时出现崩堤。汛期洪水灌入岩溶后,增加了南露天的涌水量。铜绿山矿在河床及塌陷区采取了一些工程措施,在一定程度上缓解了灾害损失。

20世纪90年代中期以后,一方面,周边小矿井无序开采,形成许多未充填新空区,损坏原有治水设施,大量抽取地下水使地下水位急速下降,加剧地表塌陷程度,扩大塌陷区范围;另一方面,流域内许多不规范的小选厂,随意在河床筑坝栏水取水,尾砂浆又排入河床,造成河堤破损,河床淤塞,过流量大为减少,汛期洪水决堤、漫坝从塌陷坑流入岩溶,给露天及井下采矿造成极大威胁,不仅严重制约矿山正常安全生产,而且植被破损,影响环境保护,还引起复杂的工农关系问题。

2 地质灾害治理的探索

2.1 传统治理的历程及误区

知道塌陷区与采矿排水的对应关系后,对小范围的塌陷一般采用简单的抛石回填,对河堤也是简单地恢复,对塌陷严重的河床采用或石填、或钢砼、或钢板直铺,最后用钢板河床。结果每年投入巨大,收益甚微,未能有效地解决问题。进入21世纪后,地质灾害危害程度呈上升趋势,主要存在以下误区:

(1)对塌陷区危害的严重性、长期性认识不足,抱有侥幸心理;

(2)对塌陷区产生的发展规律研究不够,认为只要回填扎实,将河堤做牢固就一劳永逸;

(3)治理方法单一,没有综合性措施;

(4)对乱采乱挖、乱排乱放制止不力。

2.2 治理方法

2. 2. 1 水泥帷幕注浆堵水方法

离南露天西南帮永久性开采境界50~100 m,长约500 m处,布置两排钻孔,孔径DN100,孔深100~200 m,注浆配合比为水∶水泥∶砂=0. 7∶1. 0∶0. 5,水灰比尽量取小值;注浆压力控制在2. 5~6. 0MPa;每孔水用量为1. 5~8. 0 t。在破碎第5岩性段约150 m长段,孔距由15~20 m改为10 m,注浆水泥改为加入高标号425华新水泥,缩短初凝时间,提高早期强度,同时加入添加物料,改善提高堵水效果。经钻孔取样,胶结凝固构造面岩石渗流作用明显减少,露天涌水基本停止,只有少量渗流现象;塌陷区地下水位明显回升到10m左右。治理效果较明显。

2. 2. 2 清理小矿井和充填空区

1996年后,个体业主西南有数个小矿井,无序开采,采矿量逐年增加,采掘深度逐年加深,形成不填充空区、破坏水泥幕墙防水设施,大量抽排地下水,流域地下水位又降至-45~-100 m,又多次大范围激活了塌陷地质灾害。南露天坑地下涌水增大,曾2次造成淹设备停产事故,洪水漫坝冲毁农田,损失很大。2003年,矿山与地方管理部门达成共识后,对小矿井进行清理,充填空区,对渗透层进行封堵。

2. 2. 3 桩基钢砼连续槽式河床及其它治理方法

青山河河段、公路桥100多米长是塌陷重灾区。河床、河堤常常毁坏,是洪水灌入岩溶的重要途径,也是治理重点。人工砼河床一层又一层, 1990年,甚至采用钢板焊制人工河床,都不能阻止地质灾害发生。1998年,在公路桥两侧各100 m范围内,采用桩基钢砼连接槽式人工河床,桩挖至基岩深1 m内,并对桩基溶洞用砼充填筑实。

钢砼连续槽式人工河床设计成连续箱梁,保证了结构整体强度、刚度和稳定性,通过洪水能力大大提高,又不影响发生塌陷时的回填,大大减少了洪水灌入岩溶。

汛期时,应全面检查青山河堤完好性、淤塞、塌陷等情况;修整河堤,疏通河道,回填塌陷坑。回填时,先用大块石料,再铺设土夹石碾压,最后用500~1000 m粘土覆盖并碾压实。有条件的地方,应植树恢复植被或复垦。

2. 2. 4 治理成果及遗留的问题

2005年5月,治理项目竣工验收合格,发挥了效能,连续2年南露天减少排水电费约100万元以上,减少工农赔偿费30万元以上。整个汛期保证了采矿正常生产、安全生产,没有发生洪水漫坝、塌陷大范围复活,洪水灌入岩溶的现象。生态环境得到了较大改善,基本制止了水土流失状况,大片农田已复垦耕种,达到了治理的目的。

但是,极少数个体业主因利益驱动,仍有偷采、无序开采治理区地下矿藏,人为破坏地下治水设施现象时有发生;在治理区内私自办小选矿厂,乱排乱放,人为破坏地表治水设施的行为并没彻底制止;比较系统的检查监测系统尚未建立,如地下水位、水压、径流量等数据采集等。

3 结 论

(1)青山河塌陷区的形成是由区域特定喀斯特地质构造、水文地质、采矿采动与抽取地下水共同作用的结果。地质灾害的发生频度和危害程度与采动对裂隙破碎渗水带破坏程度、抽取地下水深度、区域内河床畅通与完好程度、大气降雨强度有直接关系。

(2)帷幕注浆,人工河床、河床加固与疏通、塌陷区回填夯实、植被恢复,地下采空区充填与裂隙封堵等工程措施综合运用,从根本上遏制了地质灾害发生的频度,降低危害程度。同时,应加强对塌陷区的管理,强化日常监督检查,处罚人为破坏违法违纪行为。

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关键词:GPS、防汛通信、定位精度

随着网络技术和环境的日益成熟与完善,GPS技术的应用也越发的成熟。其在防汛抗险就在过程中起到了很重要的作用。GPS具有记录地物属性的功能,它不仅可以通过接受卫星信息来记录地球上的任一地点的三维坐标,以及载体的运行速度,而且可以给出确切的时间信息。根据其良好的记录地物属性的功能,GPS技术在90年代以后开始广泛应用于水务部门的防汛工作中。虽然GPS技术在国内的起步较晚,但就近几年的发展情况看,GPS技术在水务行业的应用逐渐成熟快速发展起来。而其在防汛中的三大方面应用中更是占据着无足轻重的地位。

一、我国的GPS技术简介以及其重要性。

GPS,是美国军方在上世纪70年代所研制的卫星导航定位系统,全称是Global Positioning System,全球定位系统。该系统的主要组成部分是太空中的24颗GPS卫星,地面上的1个主控站、3个数据注入站和5个监测站,以及作为用户端的GPS接收机。GPS,最早是美国军方1958年的一个项目,该技术正式投入使用于1964年,当时主要应用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。GPS定位系统是中距离圆型轨道卫星导航系统,由GPS卫星组成的空间部分、由若干地面站组成的控制部分和以接收机为主体的广大用户部分三个部分组成。在如今这个信息化的时代,GPS技术早已不局限于军事应用,更广泛应用于生活各个方面,比如,汽车防盗、地面车辆跟踪和紧急救生等等,尤其是在防汛通信信息管理的应用上功不可没。

众所周知,我国是世界上地质灾害发生频繁和损失严重的国家之一,近几年来,512地震、雅安地震以及南方的洪涝灾害等等频频发生。缺乏相关的地质灾害信息的综合管理和集成,对我国自然灾害的监测与预警方面有很大的影响。在防汛救灾现场应急情况下,由于防汛救灾现场的流动性强且地理环境复杂多变,那些常规的微波无线通信或有线通信手段早已不具备提供便利通信信息传输通道。传统地质灾害信息管理系统存在着缺陷,而GPS的发展和应用,不仅可以弥补其不足,更是提高了关于我国地质灾害防治体系的有关部门的快速反应能力和决策效率。在信息胜黄金的年代,GPS精密高程信号对于我国的防汛通信信息管理有着极大的帮助。GPS 定位信息一般每秒钟更新 1 次,通过计算单位时间内 GPS 定位坐标的变化。各地水利部门可以通过GPS全球定位系统,以传输语音和视频的方式,实现对河道、水库和大坝的监控,以及及时了解汛期时的水位、水情。现在,我国水利部门拥有自己的卫星地面站。防汛的含义是为防止或减轻洪水灾害,因此那些相关的信息是十分宝贵的。只有通过GPS技术的应用,提供我国全方面的天气信息,才能尽快地发现险情,然后有利于实施紧急抢护和洪灾抢救等。为了我国相关部门的防汛信息传输实现快速、高效和及时,我国发射了亚洲卫星二号,该卫星的1/2波段可以实现部属机关与流域管理机构之间的数据、图像传输与语音通话。

二、GPS技术的防汛通信的应用。

GPS的两大功能:导航和定位。由于其不受任何天气的影响,可以全天候监测地球各地的状况,并且可以移动定位以及三维定点定速定时高精度,所以运用好GPS技术可以快速省时以及高效率提供汛情信息,对我国的相关部门防汛工作有着极大的帮助。

我国地域广阔并且地形复杂,地理环境也是复杂多样的。然而GPS的功能之一,实时导航功能就是 GPS 接收机通过获取经纬度坐标,然后很方便地通过图示和语音提示等方式,实时显示与电子地图设置的路径相匹配的当前位置、下一路口转向、航向和目标距离等信息。GPS不受行政区域和地理条件的影响,覆盖范围大。我们知道,防汛应急抢险需要实地查勘,或者由于救急则洪灾现场需要快速运送大量物资。GPS能将现场与总部连接,适用于现场抗洪人员与指挥中心或与其它现场人员间的信息沟通,这样就可以保障了现场与上级指挥部门通信畅通,将现场情况实时传达,及时将指挥中心的指令下达给抗洪前线。另外,当天气状况和道路条件比较恶劣的情况下,为了快速和安全运输以及合理安排物资的调配方案,行车路线需要根据所行道路的情况而定路线,这就充分应用到了GPS 导航技术。如果在派遣运输车辆的时候,一条路线不通,可以通过GPS导航软件自动规划和选择另一条路线。为了可以高速安全地把抢险物资运送到最需要的地方,运输车辆就需要安装 GPS 车辆监控系统,这样在防汛指挥调度人员的监控之下,可以及时地执行调度路线。

GPS 相片功能可以实时拍摄带有 GPS坐标的图片,为指挥中心提供重要且非常直观的防洪工程的图片信息。GPS的实时位置监测功能应用,在防汛应急中也十分重要,它可以实时监测各信息点,来实现对资源的精确调度。

三、影响GPS技术定位精度的主要因素。

1990年,在联合国的国际十年减灾计划的号召下,为减轻一些自然灾害如地面的变形、火山的喷发以及地震的活动等的不良影响提供一些必要的数据,许多国家利用GPS建立了地壳形变监测网,各个国家的相关部门借此充分监测这些自然灾害的活动情况。然而就目前调查来看,众多的GPS垂直形变监测网大都处于试验、研究阶段。并且,影响GPS定位和定轨精度的因素很多,对我国的防汛通信信息管理造成了一定的影响。例如,基准误差、观测值噪声、力模型误差、相位中心改正误差、对流层和电离层改正误差、观测模型中的卫星的接收机钟差的模拟误差、多路径效应和整周模糊度参数确定误差以及决定这些误差积累和传递关系的卫星星位与地面测站间构成的几何图形强度等等。然而,这些因素一部分可以通过观测值之间的线性组合得到很好的消除或减弱,还有一部分可以通过适当的布网和作业方案得到很好的控制。

四、防汛通信信息垂直形变监测(GPS高程量)信息管理系统的功能以及特点。

防汛通信信息垂直形变监测(GPS高程测量)监测信息管理系统的主要功能如下表所示:

防汛通信信息垂直形变监测(GPS高程量)信息管理系统有六大特点:

(1)分析和研究防汛通信信息垂直形变规律。(2)大范围防汛通信沉降预警、预报系统工程研究。(3)神经网络方法在其他工程中的应用研究。(4)在大坝变形监测和大型桥梁动静载测试中,GPS精密高程测量的应用研究。(5)方便地进行数据处理和结果分析,可绘制沉降曲线图以及能自动生成各类成果电子报表等。(6)应用GPS技术进行高精度监测,并着重研究提高GPS高程测量精度的理论和方法。

参考文献

[1] 胡兴树,欧小善,李伟,李富强.琼州海峡精密高程传递方法研究与试验[A].测绘出版社.第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C].测绘出版社:,2012:5.

[2] 孙超江,邓国忠,李卫东.海河流域水利专用通信网发展策略探讨[J].海河水利,2013,01:66-67+70.

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[关键词] 汶川地震九寨沟景区生态环境影响评价

一、引言

九寨沟国家级自然保护区总面积为650.744平方公里,海拔1996米~4764米,年均气温7.8℃度。既是以高山湖泊群、瀑布群和钙华滩流为主体的国家重点风景名胜区;也是以地质遗迹钙化湖泊、滩流、瀑布景观、岩溶水系统和森林生态系统为主要保护对象的国家地质公园。

2008年5月12日14时28分,与九寨沟同属阿坝州的汶川县发生里氏8.0级地震,震中位于四川省汶川县映秀镇(30.986°N,103.364°E)。汶川地震和其高强度余震在龙门山断裂带的3大断裂上频繁发生,震中位置总体由南西向北东方向推移,中心断裂带最近处与九寨沟景区相距不过30公里。汶川地震和其后的余震都对九寨沟风景区造成了全面、巨大的破坏。为此九寨沟风景名胜区管理局专门组织科研技术人员长期观测景区关键生态指标,实时跟踪分析地震对生态环境的影响。

二、地震前后九寨沟景区生态环境数据对比

1.大气环境质量

我国空气质量实行三级标准,据阿坝州环境科研监测站监测,九寨沟景区大气环境质量符合《环境空气质量标准》(GB3095-1996)一级标准(见表1),对比地震后的观测数据显示汶川地震对九寨沟景区大气环境质量影响不大。

说明:九寨沟景区大气环境质量指标值为2007年6月11日~6月13日三日平均值

2.地表水环境质量

本文选取了九寨沟景区中有代表性的湖泊如长海、箭竹海和沟口作为监测断面,通过将其2007年5、6月和2008年5月、6月的监测结果同《地表水环境质量标准》(GB3838~2002)Ⅰ类水域标准进行比较以及同一监测断面震前震后监测结果进行横向比较来分析汶川地震是否对九寨沟景区的水质造成影响,其监测结果如表2。

3.水位和流量

水是九寨沟景区的灵魂,水量和水位的稳定性、水循环系统的正常运行,决定了九寨沟自然景观的质量和品位。2008年5月~8月水位和流量监测结果如图1所示。

4.植被、动物

植被和野生动物痕迹是反映景区生态自然保护效果的主要依据,有关植被和动物痕迹监测结果如表3所示。

5.地形地貌

九寨沟景区位于四川盆地西部边缘山地,处于青藏板块与扬子板块俯冲带的边缘,其构造部位是北沿昆仑―秦岭纬向构造带,在32°~34°N之间蜿蜒西去,受青藏板块的影响而发生北移,九寨沟景区正处于该北移位置。

汶川地震发生后,通过监地形地貌测表明,九寨沟景区内总的地形地貌基本完好,但也存在40处次生地质灾害隐患点,其类型主要有崩塌(危岩)、泥石流、潜在不稳定斜坡和滑坡等,其中崩塌(危岩)24处,占60.0%,泥石流10处,占25.0%,潜在不稳定斜坡5处,占12.5%,滑坡仅1处,占2.5%。(见表4)

6.自然景观

通过对地震前后九寨沟景区内自然景观对比观测,景区内的自然景观保存完好,受地震影响较小。景区内自然景观分布广泛、类型多样,以高山湖泊群和瀑布为其特色,集湖、瀑、滩、流、雪峰、森林、藏族风景于一体,体现了原始美、自然美、野趣美,具有极高的美学价值、保护价值、科研价值和科普价值。

三、汶川地震对景区生态环境影响评价分析

1.评价分析方法

本文拟选取直接反映生态环境质量的植被、大气、水体、地形地貌和自然景观等因子,通过现场监测和数据对比提取各因子的指数值分析研究生态环境质量,进行景区生态环境质量综合评价分析。

对景区生态环境影响的主要评价分析方法是采用实地勘察、监测和分析汶川地震前后九寨沟景区生态环境质量因子的数据变化情况,将其与国家环境质量标准相对比。数据主要来源于阿坝州环境科研监测站、九寨沟风景名胜区管理局科研处和保护处。

2.生态环境评价分析技术路线

汶川地震对九寨沟生态环境影响评价分析的技术路线如图2所示。

主要评价分析技术路线是从植被、大气、水体、地形地貌和自然景观等五个方面监测分析地震前后九寨沟景区的变化情况。其中鉴于九寨沟的水是景区的灵魂,对其水体监测是对比分析的重点,包括水质和水位监测,涵盖水位、流量,水质中的高锰酸盐指数、PH、DO、BOD5、NH3-N等指标。此外,对动植物足迹和痕迹跟踪、地形地貌的监测、大气指数的监测也都给予了较充分的对比。

3.评价分析结果

对比表1的大气指标数据,九寨沟景区大气环境质量都符合国家环境空气质量一级标准,显示汶川地震对九寨沟景区大气环境质量影响不大。从表2可以看出,汶川地震前后,九寨沟景区内长海、箭竹海和沟口三个水质监测断面的多个指标均达到《地表水环境质量标准》(GB3838~2002)Ⅰ类水域标准并且2008年和2007年各指标变化趋势比较一致。因此,汶川地震对景区地表水环境质量影响不明显。从图1、图2可以看出,2008年5月~7月九寨沟景区内的藏马龙里沟、孔雀海、黑角桥三处水文监测点的水位、流量都保常态变化,没有发生突变现象,由此可以推定汶川地震对九寨沟水循环系统没有造成影响。汶川地震后,在九寨沟景区内也没有发现因地震而死亡的动物尸体和受伤个体,没有发现野生动物群体性异常现象和规模性迁移(如表3)。因此,汶川地震对九寨沟景区内的动物、植物无明显影响。通过对景区地形地貌和自然景观的监测结果表明(如表4),汶川地震后九寨沟景区内没有出现新的堰塞湖,以前的堰塞湖堤埂没有出现裂缝、垮塌,湖水也无渗漏现象,主要自然景观也没有发生变化。

综上分析可知,除景区内出现一些地质灾害隐患点外,汶川地震对九寨沟景区的大气环境质量、地表水环境质量、水循环系统、动植物、地形地貌和自然景观都未造成直接影响。九寨沟风景名胜区的生态环境质量总体较好,后期的卫星遥感监测数据显示优、良级别区域占71.09%以上。

四、震后景区生态环境保护策略

尽管监测结果表明汶川地震对九寨沟景区的生态环境没有造成显著影响,但是震后次生灾害将进入活跃期,崩塌、滑坡的活跃期可能持续5年~10年,而九寨沟距地震断裂带的直接距离很近。归纳起来,震后景区的生态环境的主要保护策略建议有:

1.科学评估九寨沟景区生态环境系统变化与受损状况,加紧制定汶川地震后景区生态恢复重建规划与总体布局。

2.进一步保护景区内生物多样性,针对地震造成的保护区内森林损毁、山体、水源涵养功能下降、野生动植物栖息地破坏以及泥石流等次生灾害,启动灾后景区生态系统恢复重建。

3.加强震后景区内滑坡和泥石流灾害监测预警,震后滑坡和泥石流灾害多数由强降水诱发,应加强降水(特别是局地强降水)的监测和预报,及时做出滑坡和泥石流灾害预测预报。

4.深入开展震后九寨沟景区生态环境科学研究,为生态环境保护提供理论与技术支撑。

五、小结

汶川地震对四川省内许多风景区造成的破坏是全面的、巨大的,但是对九寨沟而言,这一代表四川旅游形象,集世界自然遗产、“世界生物圈保护区”和“绿色环球21”等多项国际桂冠于一身的世界级自然旅游资源,其生态环境和自然景观基本保存完好,景区在区域旅游产业中的核心资源支撑作用和地位没有改变。

综合以上分析,可以认为从景区整体生态环境而言,汶川地震没有对九寨沟景区造成较大影响。但是由于地质灾害对生态环境的影响并不能在短期内完全体现,震后的次生灾害不容小视,而且九寨沟景区地处地质灾害多发带上,因此,仍有必要进一步加强震后景区生态环境监测力度和保护措施。

参考文献:

[1]Deng Q,Chen S,Zhao X.Tectonics,seismic activity and dynamics of Longmenshan Mountainsand its adjacent regions.Seismology and Geology,1994, 29(3):389~403(in Chinese)

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地质灾害,因此,做好隧道洞口边坡稳定性分析及治理是隧道建设中的关键课题之一。论文主要探讨了影响隧道洞口边坡稳定性的因素和隧道洞口边坡破坏模式。最后探讨了隧道洞口边坡滑治理措施,仅供参考。

关 键 词:隧道 边坡稳定性治理措施

中图分类号: U45 文献标识码:A 文章编号:

Abstract:Tunnel construction landslide, collapse, often appear bias, landslides and avalanches geological disasters such as landslide, is one of the most common geological disasters, therefore, do a good job of tunnel portal slope stability analysis and management is one of the key problem in tunnel construction. The paper mainly discuss the influence factors of slope stability of tunnel and tunnel portal slope failure mode. At the end of the tunnel portal slope landslide treatment measures, for reference only.

Key Words:Tunnel; Slope stability; Control measures.

引 言

影响隧道洞口边坡稳定性的因素和公路隧道的围岩稳定性研究是公路工程中一项重要的研究课题。而在工程设计中应用较少。而我国相关施工规范对隧道洞口边坡的内容只作概述性的规定,如《公路隧道施工技术规范》对洞口隧道边坡进行了原则性的规定,对于复杂地质条件和复杂洞口型式下的隧道洞口边坡施工设计未做相应规定。在设计阶段,对隧道洞口的处理相对随意。而在施工过程中,施工方对隧道洞口可能出现的险情未引起足够的重视,造成洞口滑坡或坍塌,影响工程整体进度甚至出现人员伤亡。因此,研究分析影响边坡稳定性的因素,特别是研究影响边坡变形破坏的主要因素和稳定性分析以及隧道边仰坡滑坡治理是一项重要任务。

1影响隧道洞口边坡稳定性的因素

(1)地层与岩性。地层与岩性是决定边坡工程地质特征的基本因素,也是研究边坡稳定性的重要依据,因此,地层岩性的差异往往是影响边坡稳定的重要因素。

(2)岩体结构。近年来,在岩体强度及其稳定性的研究中,证实了岩体中的断层、层理、节理和片理是边坡稳定性的控制因素。所以,结构面被认为是特别重要的影响因素,结构面强度比岩石本身强度低很多,根据岩块强度计算稳定的岩体边坡可以高达数百米,然而岩体内含有不利方位的结构面时,高度不大的边坡也可能发生破坏。

(3)工程施工的影响,相关工程实践表明:当隧道两洞间距为 8m 时,左洞先开挖对边坡稳定性的影响略大于右洞先开挖对边坡稳定性的影响。边坡坡度是影响边坡稳定性的一个重要因素;当边坡坡度小于 35°时,边坡坡度变化对边坡稳定性影响不大;当边坡坡度在 35°到 55°区间时,边坡坡度变化对边坡稳定性的影响急剧增加。隧道埋深这一因素对隧道上方边坡在隧道开挖后的稳定性影响巨大;当隧道埋深小于 15m 时,由于隧道开挖为隧道左侧岩体形成了临空面,导致这一区域岩体滑动,从而塌方或山体滑动;当隧道埋深大于 15m 时,隧道埋深变化对这一类边坡稳定性影响不大。

(4)水的作用。水对边坡岩体稳定性的影响不仅是多方面的,而且是非常活跃的。大量事实证明,大多数边坡岩体的破坏和滑动都与水的作用有关。处于水下的透水边坡岩体将承受水的浮托力,而不透水的边坡岩体坡面将承受静水压力,充水的张裂隙将承受裂隙水静水压力的作用;地下水的渗透流动将对边坡岩体产生动水压力。另外,水对边坡岩体将产生软化、侵蚀等物理化学作用。而水流的冲刷也直接对边坡产生破坏。

(5)其它因素。除上述因素外,气候条件、风化作用、植被生长都可能影响边坡的稳定状况。

2隧道洞口边坡破坏模式

在隧道工程中,隧道洞口边仰坡开挖使边仰坡岩体平衡状态遭到破坏,于是边坡岩体在次生应力和各种外界应力的作用下发生破坏。按破坏机理可将边坡的破坏模式分为崩塌、倾倒和滑坡三种,其中滑坡按滑动面形态不同又可分为平面滑动、楔体滑动和圆弧形滑动三类。但是隧道工程有其特殊性,隧道洞口开挖对洞口段岩土扰动比较大,结合其边坡破坏外在表现,隧道洞口边坡破坏模式还应包括局部塌陷破坏和堆塌破坏。

(1)崩塌破坏。崩塌是指边坡上部的岩体在重力的作用下,突然以高速脱离母岩而翻滚坠落的急剧变形破坏的现象,这种破坏是边坡表层岩体丧失稳定性的结果。

(2)倾倒破坏。这种破坏形式是因为在边坡内部存在一倾角很陡的结构面,将边坡岩体切割成许多相互平行的块体,而临近坡面的陡立块体缓慢地向坡外弯曲倒塌。倾倒的特点往往是岩块一般不发生水平或垂直位移,而是以某一点或块体的某一棱线为转动轴心,绕其外侧临空面转动。

(3)平面破坏。平面破坏是指边坡岩体沿某一结构面如层面、节理或断层面发生滑动,通常滑动面的倾向与边坡的倾向一致,而滑动面的倾角小于边坡度但大于其内摩擦角的层状或有粘土夹层的岩体中,也可能发生在有较厚破碎带的岩体中。此类破坏是实际工程中发生最多的破坏,一般是由于边坡岩体结构面的存在以及开挖等施工因素的影响,破坏了原有的平衡,使得岩体沿着软弱结构面产生平面滑动破坏。最常见的破坏形式有:张拉破坏和剪切破坏。

灯草塘隧道是沪昆高速公路贵阳至清镇段上的一座双向六车道连拱隧道,全长280m,最大埋深79m,横向跨度34m,隧道穿越地层为煤系地层,围岩类别为Ⅴ级、Ⅵ级围岩,整体稳定性较差,遇到的不良地质灾害主要为裂缝、地面塌陷、老窑涌水、瓦斯等。隧道进出口均为深挖方段,进口挖方长155米,轴线最大挖高38.95米,左边坡开挖高度52.90米;出口挖方长140米,轴线最大挖高31.52米,右边坡开挖高度49.72米。

自2009年底实施边仰坡监控以来,发生多次险情。2010年1月7日在该边坡上发现地表裂缝,截止到1月10日上午10时,裂缝延伸最长达30m,裂缝最大宽度103mm,深可见0.3~1米。预应力锚索框架局部脱空。边坡后缘出现明显张拉裂缝,并已贯通至边坡深部。截止2010年7月11日隧道仰坡的第一、第二、第三、第四平台及平台截水沟均多次出现规模不等的裂缝(第四平台最大累计沉降103.80mm,)(L1裂缝长15米,宽1.3厘米;L2裂缝长11米,宽13厘米;L3裂缝长5米,宽2厘米;L4裂缝长20米,宽5-10厘米;L5裂缝长6米,宽2-5厘米;L6裂缝长6米,宽2-3厘米;L7裂缝长7米,宽2-3厘米);第三级仰坡面有三个井字架下部断裂。经过多次监测,发现降水后沉降增大明显,降水停止后,沉降变化缓慢。结合锚索应力监测结果,降水后锚索应力增大,尤其是中导洞正上方的锚索应力增大明显,说明雨水已经下渗到坡体导致坡体变形增大。

第一平台裂缝 第三平台裂缝

所有监测结果表明,在施工扰动和降雨的条件下极有可能产生大规模的滑动,是隧道出口施工和运营的安全隐患,给施工带来极大的危险。

3.隧道洞口边坡破坏治理措施

从前面的分析可知,隧道开挖改变了原岩体的应力状态,即所谓的岩体内部区域卸荷,造成隧道上方区域的边坡岩体有向下滑动的趋势,而这一部分岩体向下滑动又对隧道的稳定性造成影响。从这分析可知,减小开挖扰动和加强隧道支护为治理这类边坡破坏的最佳策略。从对这类边坡稳定性影响分析来看,在不同的地质条件、隧道参数、开挖条件下其稳定性有所不同。所以应首先详细分析工程地质条件,根据具体地质条件选取设计参数和确定开挖方案及支护措施。

地质条件是影响边坡稳定性的决定性因素,在工程选线时应对预选方案的地质条件进行详细调查,尽量避免不良地质情况。对隧道洞口段的地质调查应包括自然地理概况以及工程地质和水文地质:地层、岩性及地质构造变动的性质、类型和规模;断层、节理、软弱结构面特征及其与隧道的组合关系;地下水类型及地下水位、含水层的分布范围及相应的渗透系数、水量和补给关系、水质及其对混凝土的侵蚀性;崩塌、错落、岩堆、滑坡、岩溶等不良地质和特殊地质现象及其发生、发展的原因、类型、规模和发展趋势,分析其对隧道洞口稳定的影响程度;主要结构面(特别是软弱结构面)的类型和等级、产状、发育程度、延伸程度、闭合程度、风化程度、充填状况、充水状况、组合关系、力学属性和与临空面的关系;查明危岩分布及产生崩塌的条件、危岩规模、类型、稳定性以及危岩崩塌危害的范围等,对崩塌危害做出工程建设适宜性的评价,并根据崩塌产生的机制提出防治建议。

在选线时应尽量避免边坡坡度大于35°,隧道埋深小于15m。上述参数是在考虑隧道围岩为Ⅴ级时得出的结论,在实际工程中应结合具体工程地质情况作更为详细分析比选。隧道开挖方式对隧道围岩及边坡稳定性影响复杂,目前未得出一致结论,从总体上讲在施工过程应采取“弱爆破、短进尺、及时支护”相应的措施避免扰动过大。

综合工程地质条件还可以采取的具体工程措施如下:

(1)注浆加固隧道仰坡面和平台,增加松散岩体的自稳能力和抗剪力。由于隧道出口山体岩层很薄,且主要由煤和煤矸石组成,风化严重,在深埋侧侧向压力推动下易变形滑坡,为了提高仰坡围岩的自稳能力和抗剪力,对仰坡面和平台采用深孔注浆钢花管加固处理,同时增长锚索框架梁的锚索长度,做好边仰坡防排水措施。

(2)及时进行明洞施工和明洞回填反压。洞口仰坡较陡,必然造成边坡不平衡推力过大,为了防止边坡下滑,暂时停止隧道洞身开挖施工,以减少隧道洞身开挖爆破对边仰坡的扰动。为了提高明洞回填对坡脚形成的反压力,在明洞上方回填土M7.5浆砌片石和废渣,对坡面形成反方向作用力,阻止坡体的下滑。延长明洞衬砌长度,以提高明洞回填反压高度,增加洞门墙的抗剪力,在洞门墙与明洞衬砌结合部采用钢筋连接。

(3)洞内及时施工仰拱,使支护系统及时封闭成环。在任何情况下,使隧道断面在较短时间内闭合是极为重要的,在岩石隧道中,因围岩的结构作用,能够自我封闭成环,而在软弱围岩中,必须靠支护措施封闭成环。本隧道工序复杂,开挖扰动围岩次数多,每次对围岩的扰动也较大,岩体本身的自稳能力差,在主洞开挖过程中,应及时施工仰拱和二衬,并与边墙钢拱架连接成为一体,使其封闭成环,共同承受来自上方仰坡以及侧面围岩的压力。

4结 语

总之,在隧道施工过程中,大多数工程事故均出自洞口段,多数又由于洞口边坡产生破坏而引发洞口段整体失稳。所以,隧道洞口边坡的稳定性问题已成为隧道施工过程中最为关键的步骤。论文重点探讨了隧道洞口边坡的稳定性影响因素及治理对策,希望对实际工程提供理论依据。

参考文献:

[1] 周庆人.重庆大坪隧道进口段滑坡特征及稳定性分析[J]. 城市勘测. 2006(02)

[2] 黄泽瑞.石川隧道边坡稳定性评价与控制[J]. 山西建筑. 2009(18)

[3] 方建勤,廖树忠.隧道施工对洞口边坡稳定性影响研究[J]. 公路. 2009(12)

篇8

关键词:高丽营;地裂缝;模拟;FLAC3D;避让带

中图分类号:P642文献标识码:A

文章编号:16721683(2013)05008605

地裂缝是一种渐进型地质灾害,在世界上很多国家和地区都有发育,国外如美国、墨西哥、日本等国,国内如西安、大同、苏州、无锡、常州、衡水、邢台、北京等地区。由于地裂缝两侧地质体发生相对差异沉降和水平方向错动与拉张,使得地裂缝所到之处地下设施遭受严重破坏,地表建筑物失稳、道路破裂,不仅严重影响城市规划建设,有时也给人民生命财产造成严重威胁[18]。

在地裂缝研究中,确定地裂缝影响宽度、预测地裂缝活动趋势和活动量预测是亟待解决的重要问题,是制定合理的地裂缝防治措施的前提工作。这些问题直接关系到避让带宽度的设置、工程结构形式的选择、城市规划建设和建设工程安全。对于不可避免的跨地裂缝带建筑物,如果实际避让距离和实际错动量超过了预留避让宽度和预留位移量,造成的社会影响及经济损失难以估量。

利用模型模拟地裂缝是地裂缝研究重要的发展趋势[911]。近年来,长安大学在这方面已开展了卓有成效的工作,并取得了一些重要成果。本文采用FLAC3D软件对北京地区目前发育最强烈的高丽营地裂缝进行模拟研究。

FLAC3D可以模拟岩土或其它材料的三维力学行为,被广泛的应用在边坡稳定性分析、隧道围岩稳定性分析和工程地质数值分析等研究中,并且取得了行业内的普遍认可。

1高丽营地裂缝概况

高丽营地裂缝最早发现于20世纪90年代,地裂缝走向大致呈NE45°-60°,与黄庄-高丽营断裂相一致,由西王路村向北东延伸到北京北六环以外,向西南经唐自头村穿越京承高速公路,沿华都肉鸡场、土沟村、北七家卫生院、普罗旺斯别墅区、八仙别墅小区延展(图1),长度约6 km,裂缝宽度一般几毫米至十几毫米不等,最大200 mm。地裂缝两侧地面明显差异,呈西北高、东南低状态,主要表现为地面塌陷、墙体开裂、地表变形[2,5]。

贾三满等[2]认为高丽营地裂缝为复合型地裂缝,地裂缝受黄庄-高丽营断裂的控制,是黄庄-高丽营断裂的地表迹线,是基底断裂活动在地表浅部的延伸,地裂缝与下部构造断裂面呈明显的重接复合关系,地裂缝形成是断裂蠕滑变形与地下水下降引起的地面差异沉降共同作用的结果。

2研究区地层

研究区内属于温榆河冲洪积扇平原区,南侧有温榆河通过,总体地势为北高南低。温榆河东北侧地块地面高程2663~36.87 m,温榆河西南侧地块地面高程为25.92~3390 m,河床高程约25.0 m,河面宽约200 m。地表均被第四系地层覆盖,沉积物成因类型较简单,以河流的冲积物为主体。地裂缝两侧地层以收集的地热钻孔资料为基础,进行了简化,见表1。表中的物理力学指标为各地层岩组的平均估计值。

3数值模拟方案

根据研究区的水文地质与工程地质条件,以及地裂缝的影响因素。计算模型以黄庄高丽营断裂(地裂缝)为纵轴,长度取3 500 m,在横向以纵轴为基准轴线,下盘侧取1 000 m,上盘侧取1 800 m,即模型宽2 800 m,地面标高北部为35 m,南部为29 m,上盘(东南侧)基岩面标高取-1 084 m,下盘(西北侧)基岩面标高取-429 m。断裂带(地裂缝)宽度暂取10 m。数值模拟的断裂带倾角取76°(图2)。

4数值模拟结果分析

4.1构造应力作用下地裂缝的发展及其影响

篇幅所限,只选择基岩断块垂直错动0.2 m和5 m时的模拟结果进行分析。

当基岩断块垂直错动0.2 m时,垂直沉降分布见图3,水平位移分布见图4,最大主应力分布见图5,最小主应力分布见图6。

当基岩断块垂直错动5 m时,垂直沉降分布见图7,水平位移分布见图8。

在研究区域垂直于地裂缝轴线,选择河流北侧600 m测线,得到测线上的地表沉降、水平位移分布对比曲线(见图9、图10)。可以看出,地裂缝两侧存在明显的差异沉降,在剖面上呈现“牵引挠曲”现象;研究区地表沉降和水平位移随着基岩断块的垂直错动距离增大而增大。

根据地表相近两点的差异沉降与距离,计算测线断面的各部位的地表(地基)平均倾斜值,见表2。计算表明,当基岩断块垂直错动0.2 m时,地表(地基)平均倾斜值大于2‰的区域几乎不存在;当基岩断块垂直错动0.5 m时,地表(地基)平均倾斜值大于2‰的区域长度为距离地裂缝约52 m;当基岩断块垂直错动1 m时,地表(地基)平均倾斜值大于2‰的区域长度为74 m距离,当基岩断块垂直错动2 m时,地表(地基)平均倾斜值大于2‰的区域长度约86 m距离,当基岩断块垂直错动5 m时,地表(地基)平均倾斜值大于2‰的区域长度约130 m距离。

当承压水位降低15 m时,垂直沉降分布见图13、水平位移分布见图14。

在研究区域垂直于地裂缝轴线,选择一条测线(河流北侧500 m),拾取测线上的地表沉降、水平位移,可以得到测线上的地表沉降、水平位移分布对比曲线(图15、图16)。

根据地表相近两点的差异沉降与距离,计算该测线断面的各部位的地表(地基)平均倾斜值,见表3。

从地表沉降、水平位移、应力变化分布对比曲线可知,由于承压水头的降低,地裂缝两侧产生明显的差异沉降,但影响范围较小约10~20 m。研究区地表沉降和水平位移随着承压水头的降低而增大。地裂缝附近的倾斜值较大,随着距离地裂缝越远,倾斜值减小。综合分析认为,地下水作用下,地裂缝附近产生明显的差异沉降,其它部位以均匀沉降为主。

4.3地裂缝区域的安全避让距离

地裂缝区域的安全避让距离应是以地裂缝延展方向为轴线,垂直轴线向两侧(上盘、下盘)确定的保护建(构)筑物的有效距离。模拟结果表明,构造应力和地下水位变化影响下,地裂缝两侧均产生沉降和变形,其中远离地裂缝均产生均匀沉降,对建筑物的影响不大;但在地裂缝附近则产生明显的差异沉降,对建构筑物影响巨大。因此根据各类建筑物地基变形允许值的最严格标准,采用倾斜值0.002(即2‰)控制安全避让带。根据模拟计算结果,地裂缝安全避让距离确定为上盘(包括地裂缝带宽)80 m,下盘10 m,总避让带宽度为90 m。这与多种手段调查、试验、测试和监测结果确定的地裂缝两侧避让距离100.41 m(上盘74.27 m,下盘26.14 m)相近[4]。

5结论

(1)地下水的作用在地裂缝附近(10~20 m)产生明显的差异沉降,其它部位以均匀沉降为主。

(2)根据数值模拟高丽营地裂缝的安全避让距离确定为上盘80 m,下盘10 m,总避让带宽度为90 m。

(3)本次数值模拟假设断裂两侧地层为均质,但实际上断裂两侧地层参数非均一,地裂缝成因比较复杂,所以本次提出的地裂缝避让带宽度只是作为一种参考。

参考文献:

[1]王海刚.北京市顺义地区高丽营地裂缝灾害[J].中国地质灾害与防治学报,2011,22(3):134.

[2]贾三满,郭萌.从高丽营探槽分析黄庄-高丽营断裂与地裂缝的关系[J].城市地质,2007,4(2):2428.

[3]贾三满,王海刚,叶超,等.北京地区地裂缝勘察方法研究[J].工程地质学报,2011,(19):104111.

[4]贾三满.北京市地面沉降监测年度报告[R].北京市水文地质工程地质大队,2010.

[5]王海刚,贾三满,王荣,等.北京顺义地区地裂缝调查与成因分析[J].中国科技论文在线精品论文,2012,21(5):20552062.

[6]武 强,陈佩佩.我国城市地裂缝灾害问题与对策[J].中国地质灾害与防治学报,2002,13(2):7072.

[7]门玉明,石玉玲.西安地裂缝研究中的若干重要科学问题[J].地球科学与环境学报,2008,30(2):172176.

[8]冯利斌.北京未来科技城地裂缝成因机理及其防治对策研究[D].长安大学,2011.

[9]武强,朱斌,李建民,等.断裂带煤矿井巷滞后突水机理数值模拟[J].中国矿业大学学报,2008,37(6):780785.

篇9

【关键词】滑坡;地质灾害;特征;形成机制;稳定性

地质滑坡是一定自然条件下的斜坡,由于河流冲刷、人工切坡、地下水活动或地震等因素的影响,使部分土体或岩体在重力作用下,沿着一定的软弱面或带,整体、缓慢、间歇性、地以水平位移为主的变形现象。由于其灾难性大,产生的条件、作用因素、运动机理的多样性、多变性和复杂性,预测困难,治理费用昂贵,一直是世界各国研究的重要地质和工程问题。

1 滑坡的形成机理

1.1 产生滑坡的条件

产生滑坡有两个主要条件:一是地质与地貌条件;二是内外营力和人为作用的影响。

第一个条件与以下几个方面有紧密关系:

1.1.1 岩土类型:岩土体是产生滑坡的物质基础。一般来说,结构松散,抗剪强度低和抗风化能力弱,在水的作用下其性质会发生变化的岩、土,如松散覆盖层、黄土、页岩、煤系地层、片岩等以及软硬相间的岩层所构成的斜坡较易发生滑坡。

1.1.2 地质构造条件:组成斜坡的岩、土体只有被各种构造面切割分离成不连续状态时,才有可能产生向下滑动的条件。同时,构造面又为降雨等水流进入斜坡提供了通道。

1.1.3 地形地貌条件:只有处于一定的地貌部位,例如土体是有一定坡度的斜坡,才有可能发生滑坡。

1.1.4 水文地质条件:水对斜坡稳定性有着显著影响。它的影响是多方面的,包括软化作用、冲刷作用、静水压力和动水压力作用,还有浮托力作用等。

第二个条件,地壳运动频繁的地区和人类工程活动的频繁地区是滑坡多发区。外界作用,可以使产生滑坡的基本条件发生变化,从而诱发滑坡。主要的诱发因素有:地震、降雨和融雪、地表水的冲刷、浸泡、河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷;不合理的人类工程活动,如开挖坡脚、坡体上部堆载、爆破、水库蓄(泄)水、矿山开采等都可能诱发滑坡。

1.2 滑坡的分类

迄今为止,国内外滑坡分类的方法很多。本文只根据滑坡的诱发因素来分类。触发滑坡的因素是多种多样的。降雨和地震是最常见的滑坡灾害的诱因,人类的工程活动也是导致滑坡的重要原因,总结起来总共有四大类型:天然边坡、工程边坡、地质环境边坡和水环境边坡。

1.3 滑坡的机制

滑坡的机制是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所导致。分析滑坡滑动机制的方法很多,本文只运用力学计算法在理论上对土质滑坡作定量评价。常用的力学计算法为刚体极限平衡法。采用这种方法的前提条件是:①只考虑破坏面上的极限平衡状态,而不考虑岩土体的变形,即视岩土体为刚体;②破坏面上的强度由凝聚力和摩擦力(C、Φ值)控制,即遵循库仑判据;③滑体中的应力,以正应力与剪应力的方式,集中作用于滑面上,即均为集中力;④以平面课题来处理。土质斜坡可分为无粘性土斜坡和粘性土斜坡,对这两种斜坡稳定性的计算方法是不同的。

2 滑坡的防治和稳定性分析

地质滑坡防治指的是预防与治理两方面。预防是以勘察分析、预测预报、动态监测为基础,在滑坡灾害未产生以前,对其采取相应的措施加以防范,使滑坡损失降至最小程度。滑坡治理是一项对潜在不稳定或已发生的滑坡体采取有针对性的工程措施,从根本上消除隐患。

2.1 滑坡的防治基本原则

滑坡防治的基本原则是以防为主,防治结合,以最少的投资,最短的工期,达到设计基准期内安全运行,并满足所有预定功能要求、安全性和耐久性要求及投资和工期的经济性要求。具体体现在以下几个方面:

2.1.1 防治工程应与主体工程建设相协调,与周边环境相融合,防治工程的有效性与主体工程使用寿命一致;

2.1.2 工程措施应因地制宜、对症下药、简单易行,力求安全可靠;

2.1.3 充分利用当地劳动力、材料、施工技术方面的资源优势,在做到技术上可行的原则下,尽量节省工程投资;

2.1.4 按先后顺序考虑绕避、排水、减载压脚,支挡防护措施,同时体现综合治理的原则。

2.2 滑坡防治工程措施

滑坡防治工程措施主要有:绕避、地下水排水工程、减重和反压工程、支挡工程、滑带良工程等几个方面。

2.2.1 地下水排水

地下水排水主要采用平孔、渗水盲洞、支撑盲沟等工程,结合虹吸排水。其最大优点是可以自流排水 ,降低滑坡地下水位,目前已被广泛应用。

2.2.2 减重和反压工程

减重和反压工程对于治理处于“头重脚轻”状态而在前方又没有可靠的抗滑地段的滑体是比较经济有效的防治滑坡的措施,其效果对厚度大、主滑段和牵引段滑面较陡的滑坡更为明显,但前提是需准确判定主滑、牵引和抗滑段落。其主要作用是改善滑体外形、降低滑体重心,从而提高滑体稳定性。

2.2.3 支挡工程

因失去支撑而滑动的滑坡以及滑坡床陡、滑动较快的滑坡,可采用修筑支挡工程的方案,增加滑坡的重力平衡条件,使滑坡体迅速恢复稳定。支挡工程主要包括大直径抗滑桩、锚索和微型桩。

2.2.4 滑带土的改良

滑带良目的在于提高滑带土的强度,增加滑坡自抗滑力。一般采用焙烧法、爆破灌浆法等物理化学方法对滑坡进行整治。同时,在滑坡治理工程竣工后还需要通过监测以检验治理效果。如发现治理效果未达到预期目标就需要修改设计或进行第二期治理工程论证。如治理工程达到预期目的仍需进行定期监测,以便判定是否有工程设施失效而需要及时维护。

由于滑坡成因复杂,影响因素多,因此需要恰当使用上述几种方法,针对具体情况进行综合治理,方能达到预防和减少灾害损失的目的。

3 以茂县白溪乡余家沟村滑坡灾害为例进行分析

3.1 地形地貌

滑坡区位于茂县白溪乡余家沟村,勘查区附近整体为剥蚀侵蚀中山沟谷地貌,属邛崃山系岷山山脉,群山连绵,谷坡险峻陡峭,沟谷狭窄。勘查区位于“V”字型沟谷西侧斜坡上,整体地形坡度较陡,坡向130-150°,斜坡坡度20~ 40°,局部约50°。勘查区海拔高程约2580~2848m,高差268m。斜坡表面多呈台阶状,台阶高约3.0-10.0m,斜坡顶部大部分地段岩石出露,斜坡顶部及底部沟谷植被较为茂密,中下部主要为耕地。滑坡处山顶最高点高程为3100m,前缘沟谷最低高程为2580m,高差为520m。

3.2 滑坡成因机制分析

从滑坡所处的地质环境条件、发生时间、变形现象等方面分析,滑坡形成因素主要有:地形地貌、地质构造、坡体结构及水的作用。

地形地貌:滑坡整体处于斜坡上,斜坡坡度20~40°,局部约50°,为滑坡的形成创造了有利的空间形态。

地质构造:勘查区地处石大关弧形构造带赤不苏倒转向斜上,地层产状变化较大,岩层产状总体为158°∠48°,斜坡坡向130°~150°,岩层倾向与坡向基本同向,为顺层斜坡。滑床基岩为千枚岩,岩层裂隙发育。从地质剖面上看,滑坡岩土界面坡度较陡,为不稳定的斜坡类型。

岩土性质:滑坡体物质有粉质粘土和含碎石粘性土组成,基岩为千枚岩,岩土界面成了斜坡中的软弱面,为滑坡的形成提供了一个连续的活动面。

地震因素:余家沟村滑坡位于地震活动频繁区域,历史上发生过多处强烈地震。地震导致滑坡土体内形成大量裂缝,成为降水下渗通道,同时降低土体的强度,对斜坡的稳定有一定的影响。

人为因素:人类活动,如森林植被破坏、不合理开垦、切坡、滑坡体下部切脚,滑坡体中~上部人为加载、渠道渗漏等。在一定程度下对斜坡的稳定造成不利的影响。

综上所述,在地形地貌条件、地质构造、岩土性质、水、地震和人类活动的综合作用下,最终导致斜坡的不稳定。

3.3 防治工程方案建议

HPI滑坡整体在天然工况下处于基本稳定~稳定状态;在暴雨工况下局部地段处于欠稳定状态;在地震工况下局部处于欠稳定状态。经过分析对比,近期发生特大地震的可能性小,因此暴雨工况下对滑坡稳定性的影响要大于地震工况下对滑坡的影响。对余家沟村滑坡进行治理是十分必要的。

HPII次级滑坡处于基本稳定状态, 这一带为农田,对余家沟村危害较小,可不考虑进行专门的滑坡治理工程。

由于降雨为滑坡稳定性的主要影响因素,因此建议在滑坡的后缘设置一条截排水沟,将斜坡上部的雨水引出滑体外,并对该滑坡体范围内因地震而产生的裂缝进行回填夯压,以降低雨水对滑坡的不利影响。

HPI滑坡中部为余家沟村主要居住区,尤其是居住区1居民更为集中,根据滑坡对居住区的危害程度,建议对余家沟村居住区1进行治理。考虑施工条件,建议在余家沟村居住区1下方新修的道路旁设置抗滑桩,对于局部陡坎高度较大的地段建议设置挡土墙。

根据勘查资料,抗滑桩桩端持力层建议以强风化千枚岩为持力层;对于需设置挡土墙的位置建议以含碎石粘性土为基底持力层。

本次勘查,在钻孔深度范围内未见地下水,防治工程布置处地下水贫乏,根据附近的建筑经验,地下水及土体对建筑材料均无腐蚀性。

4 结语

我国地域辽阔,地质条件和地理环境十分复杂。随着社会经济的发展,建设规模的扩大,灾害损失也愈来愈大,特别是随着近年来铁路和高速公路以及水利等工程的大规模建设,形成了滑坡的一个高发期。有人估计我国每年因滑坡灾害损失约20-30亿元。因此,加强对滑坡的认识,了解滑坡的形成机理,及时对滑坡进行勘测和防治,对社会经济的发展是至关重要的。

参考文献:

[1]李智毅,杨裕云.工程地质学概论.中国地质大学出版社,2004.

[2]朱崇午.浅谈高边坡地质滑坡灾害防治.科技资讯.2010.NO.05.

篇10

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