引水工程崆泾干线地质灾害的危险性

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摘要:拟建甘肃白龙江引水工程崆泾干线及其外围地质环境复杂，本研究以野外调查和室内分析相结合，查明调查区地质灾害特征，进行地质灾害危险性分析，提出了地质灾害防治措施与建议。研究结果表明:崆泾干线主要发育黄土湿陷地质灾害，表现为陷坑和落水洞，规模一般较小。黄土湿陷现状危险性小，发生的可能性较大，但造成灾害的可能性小，损失小。工程建设可能引发崩塌和滑坡地质灾害，管线施工可能加剧黄土湿陷，可能造成的损失小，预测危险性较小。

关键词:引水工程;地质灾害;黄土湿陷

拟建饮水工程中的地质灾害危险性分析十分重要。甘肃白龙江引水工程是为满足甘肃省中部干旱区工业用水、农村人畜饮水、生态环境用水需求，兼有灌溉、发电、防洪等功能的大型跨流域调水工程，由水源枢纽、输水总干线、干线工程及末端水库水池等组成，其中干线工程10条。崆泾干线线路全长63．48km，均为有压埋管。本次地质调查的范围以拟建管线中线为轴线向外外扩1km。由于拟建管线及其外围地质环境条件复杂，为避免和减轻地质灾害对新建工程项目造成危害，本次工作充分搜集、利用区内已有自然地理、地质构造、水文等资料，采取野外调查和室内分析相结合的研究手段，查明评估区地质灾害类型、分布、规模及发育特征，分析其形成条件和影响因素，进行地质灾害危险性现状评估、预测分析，提出地质灾害防治措施与建议，为管线建设防灾、减灾和征地提供科学依据。

1调查区地质环境条件概况

调查区地处青藏高原东北缘，属温带干旱-湿润大陆性气候，大部分区域植被覆盖率不足10%，丘陵区黄土裸露，表皮疏松，抗冲蚀能力弱，山坡稳定性较差，水土流失严重，属黄土丘陵中低山～低山地貌。区内地表主要为马兰黄土和黄土状粉土，其中马兰黄土厚度10～30m，土质较均匀，以粉粒为主，含少量黏粒;粉土厚10～20m。本区新构造运动的形迹比较发育，以差异升降、走滑调整为特点。新生代以来受喜马拉雅隆升的影响，新构造运动方式主要表现为地壳的一定幅度不均匀隆升与断层的差异性升降活动，地貌上表现为凹陷与隆起［1－2］。本区地震活动较强烈，属南北地震带中的一段，历史上不同时期发生了多次大的地震，自公元前193年有地震记载以来本带共发生地震166次。评估区地震基本烈度为Ⅶ-Ⅷ度，峰值加速度值为0．05～0．3g，反应谱特征周期为0．4～0．45s。

2地质灾害特征

根据拟建物分布、野外现场调查及对已有成果资料的综合分析和研究，崆泾干线主要发育的地质灾害类型为黄土湿陷，整个管线均有分布。湿陷性土层主要为区内马兰黄土湿陷系数0．0158～0．0957，自重湿陷性系数0．016～0．064，黄土状粉土湿陷系数0．0124～0．0647，自重湿陷性系数0．008～0．055，马兰黄土和黄土状粉土均具有Ⅱ-Ⅲ级(中等-严重)自重湿陷。黄土湿陷的破坏方式主要为陷穴、陷坑、落水洞等，区内黄土湿陷状态主要表现为陷坑和落水洞，其规模一般较小。影响黄土湿陷的因素较多，主要与黄土的结构特点、水对易溶盐的溶解作用、水的机械侵蚀作用、水源条件直接相关。

3地质灾害危险性分析

首先对黄土湿陷形成的充分程度进行判定，再按照地质灾害可能造成的损失与可能性综合判定危险性大小，按大、中、小三级对黄土湿陷危险性进行评估。

3．1黄土湿陷危险性现状

崆泾干线所处湿陷性土层主要为马兰黄土(Q3eol)和黄土状粉土，均具有Ⅱ－Ⅲ级(中等－严重)自重湿陷，黄土湿陷发生的可能性较大。管线基础持力层多为马兰黄土或黄土状粉土，黄土湿陷会影响建筑物整体失稳，可能造成的损失小于100万元。黄土湿陷发生灾害的可能性小，可能造成的损失小，现状危险性小［3］。

3．2工程建设引发或加剧地质灾害危险性预测

3．2．1工程建设引发地质灾害危险性预测根据渠线走径区的地形地貌、地层岩性，结合工程建设特点，预测工程建设可能引发的地质灾害类型主要为无压圆涵开挖、渡槽基础及两边槽台开挖形成高边坡、倒虹吸开挖及洞脸开挖而引发崩塌和滑坡地质灾害。(1)埋管开挖引发地质灾害危险性预测。崆泾干线埋置管线所开挖的管沟最大深度为4．5m，最大宽度为7m。崆泾干线建筑物布设主要为埋管。根据可研报告和实地调查，评估区埋管开挖形成的高边坡坡比1∶0．75，在不利工况下可能会引发滑坡、崩塌，挖方边坡大部分由马兰黄土组成，少量由黄土状粉土、碎石土或基岩组成。因组成坡体的岩土体工程地质性质较差，在工程施工过程中发生失稳破坏引发局部滑坡、崩塌的可能性较大，规模以小型为主。主要威胁对象是工程建设期间的施工人员、机械设备以及埋管，受灾方式以压埋为主。所以圆涵开挖引发崩塌、滑坡的可能性较大;可能造成的损失小于100万元，可能造成的损失小，预测危险性小［4］。(2)凤凰沟水库建设可能引发的地质灾害危险性预测。水库区位于陇东黄土残塬沟壑区的泾河北岸凤凰沟内，凤凰沟水库正常蓄水位1073．6m，总库容767万m3，水库最大坝高61．4m，水库类型为均质土坝。蓄水后造成库岸坍塌、滑坡的可能性较大。若由于库岸坍塌、滑坡造成溃坝，因水库所在沟道下游有村庄，影响沟口村庄居民生命财产安全，所以可能造成的损失大，危险性中等。坝基开挖卸荷可能形成残坡积层崩塌、滑塌或岩质顺层崩塌、坠石等地质灾害，危害施工设备及施工人员安全，受威胁人数约5～10人，经济损失小于100万元。发生的可能性较大，造成的损失小，预测危险性小。溢洪道位于右岸山肩上，山坡最大坡高15～20m，为岩质岸坡，坡高较大，整体稳定性较差。因此，基础开挖可能形成崩塌、滑塌等地质灾害的可能性较大，危害施工设备及施工人员安全，受威胁人数约5～10人，经济损失小于100万元，预测危险性小。(3)水库弃渣场引发地质灾害危险性预测。崆泾干线内1个沟道型弃土弃渣场堆渣方量巨大，堆渣高度30m，并均在沟道处堆积，为泥石流的形成提供了大量松散物质，为泥石流的发生提供了基础条件，如遇连续降雨或暴雨易发生泥石流。考虑到本工程所选弃渣场汇水面积小，启动泥石流时所提供的水动力条件有限，同时渣场沟道非泥石流沟，弃渣场提供的物源量相对较小，并会采取必要的拦渣工程，所以沟道型弃渣场堆渣引发泥石的可能性较大。根据现场调查，拟建工程布设的弃渣场均距下游村落大于1km，堆渣对下游村落影响小，沟道型弃渣场主要威胁对象为施工机械和施工人员，产生的损失小，危险性小［5］。

3．3工程建设加剧黄土湿陷危险性预测评估

区内湿陷性土层主要为马兰黄土和黄土状粉土，马兰黄土和黄土状粉土具有中等-严重自重湿陷。根据工程的特点，管线多位于河谷两岸阶地地段，水库位于沟道处，而且本工程为输水工程，布设的水管、水池，如遇水管泄露易引发黄土湿陷，再加上随着近些年极端天气的增多，突降大暴雨或者到雨季时的连续阴雨天气，降雨形成地表流水会迅速流到埋置管线所挖管沟内，可能会加剧管沟产生陷坑、陷穴，造成管沟底部土体下陷，威胁施工设备以及工程本身的安全。另外;由于湿陷性土层的湿陷量及湿陷厚度较大，若对管基处理不当，一旦发生黄土湿陷，可能引起管线底部悬空使管线变形折断。所以管线施工加剧黄土湿陷的可能性较大;可能造成的损失约100万元，可能造成的损失小，预测危险性小。

4防治措施与建议

针对调查评估区地质灾害的发育特征及本项目特性，对防治地质灾害提出以下建议:(1)施工及运营过程中建立地质灾害监测预警体系，确保工程安全。在工程建设期间应在地质灾害部位设立安全警示标志，防止崩塌、滑坡及泥石流对场区工作人员及运行车辆构成危害。(2)黄土湿陷:拟建物部位有厚度较大的湿陷性土，对地基处理时应严格按照相关规范实施，并做好拟建物周围地表防水，防止基础下沉。做好工程施工期间场内排水，防止黄土湿陷灾害发生。施工时应做好基础的防水措施如设置排水沟等，避免大量施工用水或降水入渗，出现大面积、长时间浸泡的现象，以致引发黄土湿陷灾害。(3)滑坡、崩塌:对危险性大区内的滑坡进行工程治理后再施工，建议采用坡脚支挡+坡面防护+截排水渠的综合治理措施。水池及水库基坑以及管线、渡管、渡桥及倒虹吸管沟开挖时，基坑边坡应设置合理的坡率，并采取临时支护措施，防止崩塌、滑坡的发生。

5结论

(1)崆泾干线主要发育的地质灾害类型为黄土湿陷，整个管线均有分布。区内黄土湿陷状态主要表现为陷坑和落水洞，其规模一般较小。影响黄土湿陷的因素主要与黄土的结构特点、水对易溶盐的溶解作用、水的机械侵蚀作用、水源条件直接相关。(2)黄土湿陷现状危险性小。工程建设可能引发崩塌和滑坡地质灾害，埋管开挖引发滑坡的可能性较大;凤凰沟水库建设可能引发坍塌、滑坡的可能性较大;水库弃渣场遭遇强降雨易发生泥石流;管线施工加剧黄土湿陷的可能性较大。上述灾害造成的损失小，预测危险性较小。对调查评估区存在的地质灾害隐患需要针对性地采取防治措施。

参考文献:

［1］毛深秋，朱维娜，赵旭阳．白龙江引水工程区域地质环境［J］．水利水电工程设计，2019，38(4):35－37．

［2］杨立鹏．白龙江引水工程区域地壳稳定性评价［D］．兰州:兰州大学，2019．

［3］王宁．金昌市某蓄洪生态治理工程地质特性与工程适宜性评价［J］．资源信息与工程，2020，35(2):14－16．

［4］李国宝．陇东地区湿陷性黄土工程地质特性研究———以白龙江引水工程为例［J］．地下水，2018，40(5):135－137．

［5］张贵义，曹家泉，王治军，等．陇东黄土工程地质［M］．西安:陕西科学技术出版社，2001．

作者：王海鹏 单位：甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院