河鋼地質災害
① 地質災害危險性現狀評估
以定性分析為主,定量為輔的評估方法,按「技術要求」規定,根據評估區地質環境條件和已有取得資料,採用地質歷史分析法、工程地質類比法和穩定狀態,按大、中等、小三級(表5-14)對各類地質災害危險性現狀進行評估。
表5-14 地質災害危險性分級表
(一)崩塌(危岩)
首先對其穩定性進行評價,之後結合危害對象進行災害(危害)程度分級評價,在此基礎上進行危險性分級,如穩定性好,危害程度輕,則危險性小,相反即為危險性大,介於二者之間為危險性中等。
1.穩定性評價
根據崩塌體所處的地質環境條件,重點依據變形跡象,並與以往同類崩塌發生條件進行類比,綜合分析後判定其穩定性。評估區內崩塌大部分穩定性為較差至差,其中差的有19處,較差的有72處,好的有14處。差和較差者存在有再次滑塌的可能。
2.災害(危害)程度分級評價
根據調查,區內已發生崩塌災情均為一般級。現依據「基本要求」對崩塌危害程度進行分級評價,其中屬於重的有1處,編號b117,位於清水縣土門鄉老墳村(天水支線38km附近);該危岩體為黃土及下伏新近系泥岩組成的陡坡,由於人為開挖削坡形成,方量1.2×104m3,坡下學校被危及,管道也在下方通過。中等的有5處,其餘99處均為輕度危害。主要危害對象為農田和簡易公路,少數危害居民、學校,同時為泥石流提供了鬆散固體物質。
3.危險性評價
結合穩定性和災害(危害)程度結果,評價得出危險性大的有3處,分別位於張家川木河(b80)、清水縣土門(b117)、北道區北部(b120);中等的有 10處,主要分布於皋蘭山、清水金集—北道等地;其餘92處均為危險性小的。危險性大的前2處距管線較近。
(二)滑坡
對穩定性和危險性分別進行評價。
1.穩定性評價
按滑坡穩定性判別表(表5-15)進行評價,其中穩定性差的有7處,分別位於通渭碧玉、張家川木河、清水金集—北道;較差的有28處,分別位於蘭州范家坪、馬營—通渭、靜寧仁大—秦安蓮花、清水土門—天水北道等地;穩定性好的有23處。
現將2處典型滑坡的特徵分析一下。
(1)下河裡滑坡(h28)
位於張家川木河鄉下河裡村東側。滑坡發育在木河上游北岸,溝谷較窄,谷地寬約 100~180m,呈「U」型,發育有一級階地,高出河床3~5m,溝谷兩側為黃土丘陵,相對高差為80~100m。出露地層為新近系砂質泥岩並夾有灰綠色泥岩條帶,出露段表層風化強烈,其上為馬蘭黃土,厚約30~50m,坡體有細小沖蝕溝槽和零星落水洞。
表5-15 滑坡穩定性判別表
該滑坡為黃土—泥岩滑坡,滑坡體長500m,寬300~350m,平均土體厚20m,約40×104m3。滑距約100m,為一老滑坡,滑體下陡、上緩,坡度25°~40°,成因是地表水流側蝕形成。目前該滑坡前緣因修路削坡,形成一定的臨空面,局部已出現崩塌和漿砌護坡鼓脹開裂,極可能導致開挖段部分滑體復活。現場調查,推斷復活體長約50~60m,寬約100~150m,推測滑體厚度5~10m。現狀主要威脅對象為公路和農田,有再次發生的可能(圖5-5)。管線滑坡體下方,距其前緣剪出口約40m。
圖5-5 下河裡滑坡示意剖面圖
1.黃土 2.泥岩及砂質泥岩 3.黃土狀土 4.滑坡堆積物 5.滑床及滑向 6.推測復活體滑床及滑向
(2)蓮花城—郭家河滑坡群
位於清水河河谷北岸,共有5處,由巨型和大型老滑坡組成(圖5-6),自西向東編號依次為:h127、h128、h129、h130、h131。相應的管道里程樁號283km~288km。該段相對高差120~180m,平均坡度30~35°,出露地層為新近系泥岩、第四系黃土、黃土狀土,黃土厚約40~60m,披覆於谷坡及頂部,落水洞及沖蝕溝發育。
圖5-6 蓮花城—郭家河滑坡群平面分布圖
5處滑坡均為黃土—泥岩滑坡,上覆第四系馬蘭黃土,下伏新近系泥岩夾砂質泥岩。滑坡後壁高約10~30m,滑坡形態清晰,坡體長300~500m不等,寬500~800m,推測平均厚度30~40m,主滑方向垂直清水河流向。由於本段所發育的滑坡全是老滑坡,滑坡體受水流沖蝕切割強烈,坡體表面樹枝狀沖溝十分發育,切割較深的沖溝兩側小型崩塌發育,部分滑坡後壁在黃土與泥岩接觸處有泉水出露。滑坡群整體穩定,但組成物較鬆散,現狀前緣受河流側蝕和開挖削坡的影響,局部出現掉塊和崩塌等輕微的變形跡象,可能導致前緣較陡段復活。目前受威脅的對象為村莊、公路。管線在該5處滑坡下方通過(圖5-7)。
圖5-7 h131滑坡示意剖面圖
1.黃土 2.黃土狀土及砂礫石 3.泥岩及砂質泥岩 4.滑坡堆積物 5.滑床及滑向 6.泉
2.危險性評價
據調查結果,區內已發生滑坡災情從一般級到特大級都存在。危害程度嚴重的有3處,主要位於通渭碧玉等地;危害程度中等的有6處,主要位於秦安蓮花、天水北道等地;其餘49處屬於危害程度輕的。主要危害農田、公路、零星住戶,同時構成泥石流的鬆散補給物質。
根據滑坡穩定性和危害程度評判結果,評估區危險性大的滑坡有4處,分別位於范家坪—彭家大山(h3、h5)、通渭碧玉峽口(h49)、張家川木河(h28);中等的有30處,分別位於蘭州范家坪、靜寧仁大—秦安蓮花、清水土門~天水北道等地;危險性小的24處。
(三)泥石流
分泥石流災情和現狀危險性評估兩部分。
1.泥石流災情評估
區內已發生過多次災害性泥石流,按表5-16分級標准進行災情評估與分級,經調查後初步認為,評估區災害程度中和輕的較多,特重程度的泥石流一般很少發生。由於無法取得准確的資料,只能從簡單的走訪中了解。
表5-16 地質災害災情與危害程度分級標准
2.泥石流現狀危險性評估
按泥石流規模、易發性以及危害情況綜合評估危險性。
(1)泥石流規模。
本次按一次最大沖出量劃分(表5-17),計算方法採用徑流折演算法概算,經驗公式為:
WH=1000K·H.a.F.
式中:
WH——一次最大沖出量(104m3);
K——系數,取0.1~0.5;
H——小時最大降水量(mm);
a——系數,取0.73;
F——流域匯水面積(km2);
根據公式
計算得出區內一次最大沖出量介於0.1×104m3~7.5×104m3之間,其中屬於小一型的16條,小二型的47條。
(2)泥石流易發性
主要依據已經作過的《縣(市)地質災害調查與區劃》成果進行易發程度分區評價。在沒有作過此項工作的地區,首先按表5-18進行泥石流易發程度分級評價,其中易發程度(嚴重程度)按表5-19進行量化。
區內共有泥石流溝57條,中易發性泥石流溝有21條,低易發32條,不易發者4條。
表5-17 評估區泥石流規模劃分標准表
表5-18 泥石流易發程度分級表
(3)泥石流危害程度及危險性
評估區泥石流溝多屬深切溝谷,而村莊一般均座落於溝谷較高地段,泥石流危害相對較輕,僅對靠近溝口的村莊、農田以及公路有輕微危害,但在城鎮附近和人口集中的地方泥石流危害最大,往往對溝谷兩側及溝口設施形成大的威脅和危害,並誘發一些崩塌和滑坡發生,如通渭碧玉、秦安蓮花城、張家川韓家硤等地。區內泥石流危害程度輕的有24條,危害程度中等的有33條。
表5-19 泥石流易發程度(嚴重程度)數量化表
根據泥石流的易發性、規模和危害程度,區內危險性大的泥石流溝有2條,位於燕麥庄(N8)和高崖(N9);危險性中等的泥石流溝有31條,分別位於蘭州小坪子、馬營鎮、蓮花城、閻家店等地;危險性小的泥石流溝有24條。2條危險性大的泥石流溝距管線有一定距離,影響小。
(四)洪水沖蝕
洪水沖蝕強度東部大於西部,相應的危害性和威脅性也較大。通渭以西年降水量較低,屬中易發區,除少數河溝外,主要對農田、道路的威脅大,危害程度較小~中等。通渭以東,年降水量較多,特別是局地性陣雨及暴雨突發頻率較高,汛期洪峰流量大,來勢猛,對居民區和道路構成威脅,危害程度中等。除上述危害外,由於水流的不斷沖刷、浸泡和側蝕作用,常引起溝岸坍塌,加劇了水土流失,據有關部門資料和本次調查情況,通渭以西侵蝕模數500~2000t/(km2·a),強側蝕段坍岸速度0.1~0.5m/a,危害程度輕。通渭以東侵蝕模數小於2000~5000t/(km2·a),局部大於5000 t/(km2·a),危害程度中等。
依據調查成果,對評估區內洪水沖蝕災情和危險性分別給予評估。
災情評估依據表5-16分級標准進行,評價結果:屬於輕度災害的有4次,中等災害的有5次,重災害有2次(表5-20),表明本區洪水沖蝕危害一般為輕和中等,當遇降水多的年份或遇暴雨很可能造成較大的災害損失。
表5-20 已發生主要洪水沖蝕災害災情一覽表
易發性根據實地調查結果,並結合溝谷已發生洪水頻次和降水量分布情況確定。評價結果:高易發1處、中易發者1處,低易發10處(表5-21)。
根據洪水沖蝕災情和易發性結果,區內洪水沖蝕危險性小的有8處,中等的有4處(見表5-21)。
表5-21 評估區區洪水沖蝕溝現狀危險性評估一覽表
(五)地面塌陷
根據野外調查,評估區采空區目前僅有蘭州西固人防工程、地下水位上升引起的地面塌陷,人防工程與管線距離>1.5km,黃土丘陵區開挖窯洞引起的地面塌陷很少,其他地段不存在地面塌陷現象。所以評估區內地面塌陷危害小,危險性小。
(六)特殊岩土災害
1.黃土濕陷和潛蝕
根據《濕陷性黃土地區建築規范》,對黃土的濕陷類型及等級作了初步評價。丘陵區黃土為Ⅱ-Ⅳ級自重濕陷性土,屬中等—很嚴重等級,河谷區黃土狀土多為Ⅰ—Ⅱ級非自重濕陷性土,僅黃河、渭河二級階地局部地段為Ⅱ級自重濕陷性土,屬輕微—中等級。
黃土濕陷和潛蝕現象主要表現為陷穴、陷坑、落水洞和豎井等。多零星分布於地形低窪地帶和陡岸處,規模均較小,落水洞一般深2~5m,洞口直徑0.5~2.5m。目前主要危害公路、渠道和農田,另外,引起崩塌、滑坡和水土流失發生。在黃土丘陵和河谷地帶對鄉間公路危害較大,危險性中等,其餘地段危害小,危險性小。
2.鹽漬土的鹽脹和腐蝕
鹽漬土以硫酸—氯化物型為主,經收集資料分析,通渭以西0.0~1.0m段土壤平均含鹽量為3.4%,最大可達 8%~15%左右,表層有弱脹縮性和腐蝕性;該類土現狀分布面積很小,對農田等不具危害性,因此危害小,危險性小。對建築基礎工程有一定影響,但危害小,危險性小。
高礦度水分布區,礦化度1.7~3.2g/L,p H值1~8,氯離子和硫酸根離子含量大於500mg/L,對混凝土和鋼結構有一定的腐蝕性,按《岩土工程勘察規范》(GB50021—2001)指標對比評價,評價區高礦化度水對混凝土具弱—中等結晶性侵蝕,小面積強腐蝕區位於黃河二級階地後緣和葫蘆河、牛谷河及關川河等地;對鋼材的腐蝕性均為中等(表5-22)。
3.膨脹岩的脹縮
根據岩樣分析結果,白堊系泥岩自由膨脹率(Fs)為20%~60%,蒙脫石含量8.17%~19.09%;頁岩自由膨脹率(Fs)為40%~54.3%,蒙脫石含量8.94%~15.59%。
新近系泥岩自由膨脹率(Fs)為11%~59%,膨脹力(Ps)(4~25)k Pa,飽和吸水率(Wsa)9.9%~34.9%。
依據《岩土工程勘察規范》,按自由膨脹率(Fs)分類(表5-23)評價,本區膨脹岩在大部分地段具脹縮性,但均屬弱膨脹潛勢,主要危害是剝落、掉塊造成農田、道路和水利設施等的掩埋,致災現狀輕微,危險性小。此外黃土自由膨脹率變化較大,現狀危害輕微,危險性小。
表5-22 高礦化水對混凝土和鋼結構腐蝕性評價結果表
表5-23 膨脹岩的膨脹潛勢分類表
② 地質災害防治措施的建議
根據對地質災害危險性的現狀評估、預測評估結果,可以看出,評估區內單災種評估以崩塌、滑坡、泥石流及洪水沖蝕等災害比較嚴重且分布較廣,其他災種災害相對較小且分布零星。綜合評估也基本反映了這一規律。針對地質災害危險性程度及分布特點,防治措施建議如下。
表5-31 甘肅段管線工程地質災害危險性綜合評估一覽表
續表
表5-32 甘肅段站場工程地質災害危險性綜合評估一覽表
1.崩塌災害
一般採取遠離的方式或避繞。難以避繞的岩質崩塌在施工前應削坡減載。
峽谷段的各類災害建議採取漿砌塊石護坡,也可採用隧道穿越的方式避繞災害。
2.滑坡災害
滑坡一般發育在黃土梁兩側斜坡中,梁頂基本無滑坡,管道應在梁頂通過。
一般採取遠離滑坡的方式即可避繞。難以避繞的小型滑坡應削坡減載或進行工程防護。
峽谷段以避繞為主,不能避繞時,應進行工程防護。
小型滑坡可採用架空穿越。
3.泥石流災害
泥石流溝與管道工程相交的地段,可以通過修建漿砌塊石防沖檻減輕災害。也可以採取加深埋設措施並夯實蓋層予以處理。對切割較深的泥石流溝,亦可採取跨越避繞。
管道工程順泥石流溝展布的東部地區,應盡量避開強沖刷一側,選擇溝谷階地或台地布設管道工程,難以避繞時,應選擇鋼筋混凝土襯砌,在峽谷地帶必要時也可採用隧道穿越的方式避繞災害。
施工季節應避開雨季,防止施工人員傷亡和設備損失。
4.洪水沖蝕
修建漿砌塊石防護,夯實蓋層或修建漿砌蓋層,在防止側蝕的同時更應防止下切沖蝕。
修建防沖檻以減輕沖蝕災害。
穿越河谷、溝谷、沖溝時應深埋或架空穿越。重要的是應保持水流通道暢通或施工疏通工程。
平行河谷、溝谷、沖溝時應盡可能避開遭侵蝕溝岸,選擇在穩定性相對好的階地或台地上,或以鋼筋混凝土襯砌溝岸。
施工季節應避開雨季。
5.黃土濕陷災害
自重濕陷性黃土,應採取換土或強夯法處理。夯實蓋層以防水體滲入。
非自重濕陷性黃土採取沖擊、碾壓夯實的方法處理。
6.鹽漬土鹽脹及腐蝕災害
置三合土防護層。
挖換土可有效降低鹽漬土的鹽脹及腐蝕災害。
選擇地形較高,水位埋深較大的地方避繞。或對管道進行防腐保護。
7.膨脹岩脹縮災害
管道周圍應有良好的排水條件,管道5m之內不宜灌溉。
修建鋼筋水泥管道防護牆,增加結構剛度,另外可以增設沉降縫等進行防護。
③ 怎樣防治地質災害
淺談滑坡成因及防治措施
一、概述
斜坡上的部分岩體和土體在自然或人為因素的影響下沿某個滑動面發生剪切破壞向下運動的現象稱為滑坡。滑動面可以是受剪應力最大的貫通性剪切破壞面或帶,也可以是岩體中已有的軟弱結構面。規模大的滑坡一般是緩慢的、長期的往下滑動,有些滑坡滑動速度也很快,其過程分為蠕動變形和滑動破壞階段,但也有一些滑坡表現為急劇的滑動,下滑速度從每秒幾米到幾十米不等。滑坡多發生在山地的山坡、丘陵地區的斜坡、岸邊、路堤或基坑等地帶。滑坡對工程建設的危害很大,輕則影響施工,重則破壞建築;由於滑坡,常使交通中斷,影響公路的正常運輸;大規模的滑坡,可以堵塞河道,摧毀公路,破壞廠礦,掩埋村莊,對山區建設和交通設施危害很大。因此,研究滑坡的成因及行為特點,有助於我們採取有效的工程措施來避免滑坡的發生或者是減少滑坡發生後的損失。下面從滑坡的形態特徵及分類、滑坡的成因及滑坡的防治措施幾個方面分別作簡單介紹。
二、滑坡的形態特徵及分類
1.滑坡的形態特徵
滑坡在平面上的邊界和形態特徵與滑坡的規模、類型及所處的發育階段有關。一個發育完全的滑坡,一般包括:1,滑坡體,指滑坡發生後與母體脫離開的滑動部分;2,滑動帶,滑動時形成的碾壓破碎帶;3,滑動面,滑坡體沿著下滑的表面;4,滑坡床,滑體以下固定不動的岩土體,它基本上未變形,保持了原有的岩體結構;5,滑坡壁,滑體後部和母體脫離開的分界面,暴露在外面的部分,平面上多呈圈椅狀;6,滑坡台階,由於各段滑體運動速度的差異而在滑體上部形成的滑坡錯台;7,滑坡舌,又稱滑坡前緣或滑坡頭,在滑坡前部,形如舌狀伸入溝谷或河流,甚至越過河對岸;8,滑坡周界,指滑坡體與其周圍不動體在平面上的分界線,它決定了滑坡的范圍;9,封閉窪地,滑體與滑坡壁之間拉開成溝槽,相鄰滑體形成反坡地形,形成四周高中間低的封閉窪地;10,主滑線,又稱滑坡軸,滑坡在滑動時運動速度最快的縱向線,它代表滑體的運動方向;11,滑坡裂隙,分為四類:1,分布在滑坡體上部的拉張裂隙;2,分布在滑體中部兩側的剪切裂隙;3,分布在滑坡體中下部的扇狀裂隙;4,分布在滑坡體下部的鼓張裂隙。由此可見,一個滑坡完整的應該包括以上11個部分組成。當然,在實際的滑坡現象中,有時候我們很難分清楚各個部分明顯的邊界。
2.滑坡的分類
滑坡分類的目的在於對發生滑坡作用的地質環境和形態特徵以及形成滑坡的各種因素進行概括,以便反映出各類滑坡的工程地質特徵及其發生發展的規律,從而有效地預測和預防滑坡的發生,或在滑坡發生之後有效的進行治理。根據不同的原則和指標,各國學者和工程部門對滑坡提出了各種分類方案。我國鐵道部門則按滑坡體的岩性、滑面與岩土體層面的關系、滑體厚度等進行了分類,在國內應用較為廣泛。從研究山坡發展形成歷史出發,則可以分為古滑坡、老滑坡、新滑坡、現代活滑坡等類型;日本渡正亮則按滑坡的發展階段,將滑坡分為幼年期、青年期、壯年期和老年期;按滑坡的滑動力學特徵,則可分為推動式、平移式和牽引式滑坡。對於一個滑坡,從不同的角度可以有不同的分類,但實踐中,我們應該抓住問題的主要矛盾,根據突出因素對滑坡進行分類,分類的原則就是看對我們認識、防治和處理此滑坡是否有幫助。
三、滑坡的形成條件
要探討滑坡的形成條件,就必須考慮影響邊坡穩定性的因素,影響邊坡穩定性的因素有內在因素和外在因素兩個方面。內在因素有組成邊坡岩土體的性質、地質構造、岩體結構、地應力等。它們常常起著主要的控製作用。外在因素有地表水和地下水的作用、地震、風化作用、人工開挖、爆破以及工程荷載等。其中地表水和地下水是影響邊坡穩定最重要、最活躍的外在因素,其他大多起觸發作用。查明和掌握這些影響因素對了解邊坡失穩的發生發展規律,以及制定防治措施是非常必要的。
1.滑坡形成的內部條件
產生滑坡的內部條件與組成邊坡的岩土的性質、結構、構造和產狀等有關。不同的岩土,它們的抗剪強度、抗風化和抗水侵蝕的能力都不相同,如堅硬緻密的硬質岩石,它們的抗剪強度較大,抗風化的能力也較高,在水的作用下岩性也基本沒有變化,因此,由它們所組成的邊坡往往不容易發生滑坡。反之,如頁岩、片岩以及一般的土則恰好相反,因此,由它們所組成的邊坡就比較容易發生滑坡。從岩土的結構、構造來說,主要的是岩(土)層層面、斷層面、裂隙等的傾向對滑坡的發育有很大的關系。同時,這些部位又易於風化,抗剪強度也低。當它們的傾向與邊坡坡面的傾向一致時,就容易發生順層滑坡以及在堆積層內沿著基岩面滑動;否則反之。邊坡的斷面尺寸對邊坡的穩定性也有很大的關系,邊坡也陡,其穩定性就越差,越容易發生滑動。如果坡高和邊坡的水平長度都相同,但一個是放坡到頂,而另一個卻是在邊坡中部設置一個平台,由於平台對邊坡的反壓作用,就增加了邊坡的穩定性。此外,滑坡若要向前滑動,其前沿就必須要有一定的空間,否則滑坡就無法向前滑動。山區河流的沖刷、河谷的深切以及不合理的大量切坡都能形成高陡的臨空面,而為滑坡的發育提供了良好的條件。總之,當邊坡的岩性、構造和產狀等有利於邊坡的發育,並在一定的外部條件下引起邊坡的岩性、構造和產狀等發生變化時,就能發生滑坡。
2.滑坡形成的外部條件
滑坡發育的外部條件主要有水的作用,不合理的開挖和坡面上的載入、振動、采礦等,以前兩者為主。調查表明:90%以上的滑坡與水的作用有關。水的來源不外乎大氣降水、地表水、地下水、農田灌溉的滲水、高位水池和排水管道等的漏水等。不管來源怎樣,一旦水進入斜坡岩土體內,它將增加岩土的重度並產生軟化作用,降低岩土的抗剪強度,產生靜水壓力和動水力,沖刷或侵蝕坡腳,對不透水層上的上覆岩土層起潤滑作用,當地下水在不透水層頂面上匯集成層時,它還對上覆地層產生浮力作用等等。總之,水的作用將會改變組成邊坡的岩土的性質、狀態、結構和構造等。因此,不少滑坡在旱季原來接近於穩定,而一到雨季就急劇活動,形成「大魚大滑,小雨小滑,不雨不滑」。這也說明了雨水和滑坡的關系。山區建設中還常由於不合理的開挖坡腳或不適當的在邊坡上填放棄土、建造房屋或堆置材料,以致破壞斜坡的平衡條件而發生滑動。此外,振動對滑坡的發生和發展也有一定的影響,如大地震時往往伴有大滑坡發生,爆破有時也會引發滑坡。
四、滑坡防治措施
通過以上對滑坡的形態特徵及滑坡形成條件的介紹,我們不難得出治理滑坡的相關工程措施。然而,一個滑坡的發生往往是多個因素綜合作用的結果,因為,我們只有做詳細的調查和分析計算後,才能制定出切合實際的防治措施。總的來說,治理滑坡應該堅持以防為主、綜合治理、及時處理的原則。結合邊坡失穩的因素和滑坡形成的內外部條件,治理滑坡可以從以下兩個大的方面著手:
1.消除和減輕地表水和地下水的危害
滑坡的發生常和水的作用有密切的關系,水的作用,往往是引起滑坡的主要因素,因此,消除和減輕水對邊坡的危害尤其重要,其目的是:降低孔隙水壓力和動水壓力,防止岩土體的軟化及溶蝕分解,消除或減小水的沖刷和浪擊作用。具體做法有:防止外圍地表水進入滑坡區,可在滑坡邊界修截水溝;在滑坡區內,可在坡面修築排水溝。在覆蓋層上可用漿砌片石或人造植被鋪蓋,防止地表水下滲。對於岩質邊坡還可用噴混凝土護面或掛鋼筋網噴混凝土。排除地下水的措施很多,應根據邊坡的地質結構特徵和水文地質條件加以選擇。常用的方法有:1,水平鑽孔疏干;2,垂直孔排水;3,豎井抽水;4,隧洞疏干;5,支撐盲溝。
2.改善邊坡岩土體的力學強度
通過一定的工程技術措施,改善邊坡岩土體的力學強度,提高其抗滑力,減小滑動力。常用的措施有:1,削坡減載;用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩定性。削坡設計應盡量削減不穩定岩土體的高度,而阻滑部分岩土體不應削減。此法並不總是最經濟、最有效的措施,要在施工前作經濟技術比較。2,邊坡人工加固;常用的方法有:1,修築擋土牆、護牆等支擋不穩定岩體;2,鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程;3,預應力錨桿或錨索,適用於加固有裂隙或軟弱結構面的岩質邊坡;4,固結灌漿或電化學加固法加強邊坡岩體或土體的強度;5,SNS邊坡柔性防護技術等。
五、結語
本文對滑坡的形態特徵、影響邊坡穩定性因素及滑坡形成條件、滑坡的防治措施做了簡單的介紹。天然的或人工開挖形成的邊坡到處可見,由於各種原因導致邊坡失穩,引起各種規模的滑坡時有發生,給人們的生產生活帶了巨大的災難。因此,作為土木工程技術人員,我們有責任和義務去研究和治理滑坡,從而減少滑坡的發生和降低因滑坡造成的損失。相信通過我們研究的不斷深入,滑坡現象將在一定程度上得到控制。
④ 討論崩塌,泥石流,滑坡三種地質災害的形成條件和整治措施有何不同
一、崩塌
(一)崩塌定義
高陡斜坡(含人工邊坡)上的岩土體完全脫離母體後,以滾動、跳動、墜落等為主的移動現象與過程,稱為崩塌。危岩體是正在開裂變形,並可能發生崩滑的危險山體(圖1-1)。
該類災害具有下落速度快、發生突然,垂直位移大於水平位移的特點。崩塌對斜坡底部的房屋、道路及其它建築物危害很大,極易造成人員傷亡事故。
(二)崩塌分類
按崩塌體的物質組成分為兩大類:一是產生在土體中的,稱為土崩。二是產生在岩體中的,稱為岩崩。當其岩崩的規模巨大,涉及到山體者,又俗稱山崩。當其崩塌產生在 圖1-1 崩塌示意圖
河流、湖泊或海岸上時,稱為岸崩。
按照崩塌體的規模、范圍、大小可以分為剝落、墜石和崩落等類型。剝落的塊度較小,塊度大於0.5米者佔25%以下,產生剝落的岩石山坡一般在30—40度;墜石的塊度較大,塊度大於0.5米者佔50—70%,山坡角在30—40度范圍內;崩落的塊度更大,塊度大於0.5米者佔75%以上,山坡角多大於40度。
(三)崩塌的形成條件
岩土類型、地質構造、地形地貌三個條件,又統稱地質條件,它是形成崩塌的基本條件。
1、岩土類型:一般而言,各類岩、土都可以形成崩塌,但不同類型,所形成崩塌的規模大小不同。通常,岩性堅硬的各類岩漿岩、變質岩及沉積岩類的碳酸鹽岩、石英砂岩、砂礫岩、初具成岩性的石質黃土、結構密實的黃土等形成規模較大的崩塌;頁岩、泥灰岩等互層岩石及鬆散土層等往往以小型墜落和剝落為主。
2、地質構造:各種構造面,如節理、裂隙面、岩層界面、斷層等,對坡體的切割、分離,為崩塌的形成提供脫離母體(山體)的邊界條件。坡體中裂隙越發育,越易產生崩塌,與坡體延伸方向近於平行的陡傾構造面,最有利於崩塌的形成。
3、地形地貌:江、河、湖(水庫)、溝的岸坡及各種山坡、鐵路、公路邊坡、工程建築物邊坡及其各類人工邊坡都是有利崩塌產生的地貌部位,坡度大於45度的高陡斜坡、孤立山嘴或凹形陡坡均為崩塌形成的有利地形。
能夠誘發崩塌的外界因素很多,主要有:
1、地震:地震引起坡體晃動,破壞坡體平衡,從而誘發崩塌。一般烈度大於7度以上的地震都會誘發大量崩塌。
2、融雪、降雨:特別是大雨、暴雨和長時間的連續降雨,使地表水滲入坡體,軟化岩、土及其中軟弱面,產生孔隙水壓力等,從而誘發崩塌。
3、地表水的沖刷、浸泡:河流等地表水體不斷地沖刷坡腳或浸泡坡腳、削弱坡體支撐或軟化岩、土,降低坡體強度,也能誘發崩塌。
(四)可能誘發崩塌的人類工程經濟活動
在形成崩塌的基本條件具備之後,誘發因素就顯得重要了。誘發因素作用的時間和強度都與崩塌有關。能夠誘發崩塌的外界因素很多,其中人類工程活動及人類經濟(生產)活動是誘發崩塌的一個重要原因。
1、採掘礦產資料:我國在採掘礦產資源活動過程中出現崩塌的例子很多。有露天采礦場邊坡崩塌,也有地下采礦形成采空區引起地表崩塌的。較常見的如煤礦、鐵礦、磷礦、石膏礦、粘土礦等。
2、道路工程開挖邊坡:修築鐵路、公路時,開挖邊坡切割了外傾的或緩傾的軟弱地層,加之大爆破對邊坡強烈震動,有時削坡過陡都可以引起崩塌。此類實例較多。
3、水庫蓄水與渠道滲漏:這里,主要是水浸潤和軟化作用,以及水在岩體(土體)中的靜水壓力、動水壓力,可能導致崩塌發生。
4、堆(棄)渣填土:載入、不適當的堆碴、棄碴、填土,如果處於可能生產崩塌的地段,等於給可能的崩塌體增加了荷載,從而可能而誘發崩塌。
5、強烈的機械震動。如火車機車行進中的震動,工廠鍛軋機械震動均可起誘發作用。
二、滑坡
(一)滑坡定義
圖1-2 滑坡示意圖
滑坡是斜坡岩土體在重力和水,以及其他外營力的作用下,沿某一薄弱結構面產生剪切破壞的一種不良地質現象,是自然作用或與人類活動等因素綜合作用的產物(圖1-2)。自然界中,無論是天然斜坡還是人工斜坡都不是固定不變的,在不同因素的作用下,斜坡一直處於不斷地發展和變化之中。
(二)滑坡的形成條件
滑坡的形成與氣象水文、地層岩性、地質構造、地形地貌、外營力改造和人類工程活動等因素密切相關。鬆散土體和高陡的斜坡是形成滑坡的內因,河流沖刷及淘蝕是產生滑坡的外因,人類工程活動和降雨是發生滑坡的主要誘發因素。
1、地層岩性:岩、土體是產生滑坡的物質基礎。通常,各類岩、土都有可能構成滑坡體,其中結構松軟,抗剪強度和抗風化能力較低,在水的作用下其性質易發生變化的岩、土,如鬆散覆蓋層、黃土、紅粘土、頁岩、泥岩、煤系地層、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等及軟硬相間的岩層所構成的斜坡易發生滑坡。
2、地質構造:斜坡岩、土只有被各種構造面切割分離成不連續狀態時,才可能具備向下滑動的條件。同時,構造面又為降雨等進入斜坡提供了通道。故各種節理、裂隙、層理面、岩性界面、斷層發育的斜坡,特別是當平行和垂直斜坡的陡傾構造面及順坡緩傾的構造面發育時,最易發生滑坡。
3、地形地貌:只有處於一定地貌部位、具備一定坡度的斜坡才可能發生滑坡。一般江、河、湖(水庫)、海、溝的岸坡,前緣開闊的山坡、鐵路、公路和工程建築物邊坡等都是易發生滑坡的地貌部位。坡度大於10度、小於45度、下陡中緩上陡、上部成環狀的坡形是產生滑坡的有利地形。
4、水文地質作用:各種軟弱層、強風化帶因組成物質中粘土成分多,容易阻隔、匯聚地下水,如果上坡上方或側方有豐富的地下水補給,則這些軟弱層或風化帶就可能成為滑動帶而誘發滑坡。
地下水在滑坡的形成和發展中的主要作為表現為:
地下水進入滑坡體增加了滑體的重量,滑帶土在地下水的浸潤下抗剪強度降低;地下水位上升產生的靜水壓力對上覆不透水層產生浮托力,降低了有效正壓力和摩擦阻力;地下水與周圍岩體長期作用改變岩土的性質和強度,從而引發滑坡;地下水運動產生的動水壓力對滑坡的形成和發展起促進作用。
5、人為工程活動影響
不合理人為工程活動,如人工開挖斜坡前緣開挖坡腳或後緣堆載,改變了斜坡的外形和應力狀態,增大了滑體的下滑力,減小了斜坡的支撐力,從而引發滑坡。農田灌溉、水渠和水池漫溢和漏水、廢水排放等加劇滑坡的可能性。
(三)可能誘發滑坡的人類工程經濟活動
違反自然規律,破壞斜坡穩定條件的人類活動都會誘發滑坡。例如:
1、開挖坡腳:修建公路、鐵路、依山建房、建廠等工程,常常因使坡體下部失去支撐而發生下滑。例如,我國西南、西北的一些鐵路、公路,因修建時大力爆破、強行開挖,事後,陸陸續續地在邊坡上發生了滑坡,給道路施工、運營帶來危害。
2、蓄水、排水:水渠和水池的漫溢和漏水、工業生產用水和廢水的排放、農業灌溉等,均使水流滲入坡體,加大孔隙水壓力,軟化土石,增大坡體容重,從而促進或誘發滑坡的發生。水庫的水位上下急劇變動,加大了坡體的動水壓力,也可誘發滑坡發生。
3、堆填載入:在斜坡上大量興建樓房、修建重型工廠、大量堆填土石、礦渣等,使斜坡支撐不了過大的重量,失去平衡而沿軟弱面下滑。尤其是礦廠廢渣的不合理堆棄,常常觸發滑坡的發生。
此外,劈山開礦的爆破作用,可使斜坡的岩土體受振動而破碎,產生滑坡,在山坡上亂砍濫伐,使坡體失去保護,便有利於雨水等水體的入滲從而誘發滑坡;等等。如果上述的人類作用與不利的自然作用互相結合,則就更容易促進滑坡的發生。
三、泥石流
(一)泥石流定義
泥石流是山區常見的一種自然地質災害,大都形成於溝谷和坡地,由於暴雨或冰湖、水庫等潰決而在溝谷或坡面產生的一種攜帶有大量泥砂、石塊等固體物質的特殊洪流,是一種危害性極強的地質災害。泥石流災害具有突然爆發、歷時短暫和破壞力強大的特點,是各種自然因素和人類工程活動因素共同作用的產物。
(二)泥石流的形成條件
泥石流的形成通常需要具備以下三個條件:有物源條件、水源條件和特定的地貌條件(圖1-3)。
1、物源條件:系指物源區固體鬆散物的分布、類型、儲備量以及補給距離等,能提供大量的固體鬆散物。固體鬆散物的來源決定於地層岩性、風化作用和氣候條件等因素。
圖1-3 泥石流示意圖
物源條件主要受地質構造和岩性、新構造運動、不良物理地質作用、人類工程活動等因素的制約。在斷裂強烈發育帶,岩石破碎,易風化而處於不穩定狀態,從而為泥石流提供了豐富的固體物質;岩石性質不僅決定著岩體破壞的難易和方式,而且還決定所形成泥石流的性質。
2、地形地貌條件:地形地貌條件是形成泥石流的內因和必要條件,它制約著泥石流的形成和運動,影響著泥石流的規模和特性。在泥石流的形成條件中,地形地貌條件是相對穩定的,其變化是緩慢的,同時在泥石流的活動過程中,也被再塑造。
地形地貌對泥石流的發生和發展主要具有兩個方面的作用:首先是通過溝床的地勢條件為泥石流提供位能,賦予泥石流一定的侵蝕、搬運和堆積的能量;同時在坡地或溝槽的一定演變階段內,提供足夠數量的水體和土體。溝谷的流域面積、溝床縱坡降、流域內山坡平均坡度、溝谷形態以及植被覆蓋情況等都對泥石流的形成和發展具有重要的作用,泥石流的發生、發展和分布無不受到山地地貌特徵的影響。
泥石流活動的過程形成—運移—堆積就是地表一次破壞和塑造過程:平面呈一不對稱的啞鈴形成區和堆積區的形態極不穩定;形成區由條帶狀向樹枝狀發展;流通區在發展過程中相對穩定;堆積區由於流域內來沙量的增長而不斷擴展,進逼下游大河變形,導致河流改道。
3、水源條件:水不僅是泥石流的組成部分,同時也是固體物質的搬運介質。降雨歷程、降雨量以及降雨強度等對泥石流形成具有明顯的影響。
(三)可能誘發泥石流的人類工程經濟活動
由於工農業生產的發展,人類對自然資源的開發程度和規模也在不斷發展。當人類活動違反自然規律時,必然引起大自然的報復,有些泥石流的發生就是由於人類不合理的開發而造成的。近年來,因為人為因素誘發的泥石流數量正在不斷增加。可能誘發泥石流的人類工程經濟活動主要有以下幾個方面:
1、不合理開挖:修建鐵路、公里、水渠以及其他工程建築的不合理開挖。有些泥石流就是在修建公路、水渠、鐵路以及其他建築活動時破壞了山坡表層而形成的。如香港多年來修建了許多大型工程和地面建築,幾乎每個工程都要劈山填海或填溝方可獲得合適的建築場地。1972年一次暴雨,使正在施工的挖掘工程現場120人死於滑坡造成的泥石流。
2、不合理的棄土、棄渣、採石:不合理的棄土、棄渣及採石等形成的泥石流事例很多。如四川冕寧縣瀘沽鐵礦漢羅溝,因不合理堆放棄土礦渣,1972年一場大雨暴發了礦山泥石流,沖出鬆散固體物質約10萬立方米,淤埋成昆鐵路300米和喜(德)——西(昌)公路250米,中斷行車,給交通運輸帶來嚴重損失。
3、濫伐亂墾:濫伐亂墾會使植被消失、山坡失去保護、土體疏鬆、沖溝發育,大大加重水土流失,進而山坡穩定性破壞,滑坡、崩塌等不良地質現象發育,結果就很容易產生泥石流。如甘川公路石坳子溝山上大耳頭,原是森林區,因毀林開荒,1976年發生泥石流毀壞下游的村莊、公路,造成人民生命財產的嚴重損失。當地群眾說:「山上開畝荒,山下沖個光」。
⑤ 遼寧省礦山地質災害現狀及趨勢分析
王穎
(遼寧省地質環境監測總站,遼寧沈陽,110032)
【摘要】遼寧面向太平洋、背靠東北大地,社會經濟地理區位十分優越,是東北三省重要的物流中心和走向世界的「窗口」,是我國礦產資源、礦業開發及礦產品消費大省。開發利用礦產資源歷史悠久、強度高、規模大,取得了舉世矚目的成就。然而隨著礦山開采規模、強度的不斷擴大,產生的環境地質問題也越來越多,危害越來越重,造成的損失和負面影響越來越大,已成為全社會備受關注和憂慮的熱點問題。本文根據目前遼寧省礦山地質災害的主要問題:①破壞和佔用大量的土地,損毀植被;②對自然景觀和旅遊資源的破壞;③造成環境污染;④由采礦活動引起的崩塌、滑坡、泥石流和地面采空區塌陷、沉降等次生地質災害;⑤礦坑突水、破壞水均衡系統,導致區域地下水位下降等,並對導致遼寧礦山環境問題的主要原因及其發展趨勢作了分析,及提出防治建議。
【關鍵詞】礦山地質災害現狀趨勢分析
遼寧是我國礦產資源、礦業開發及礦產品消費大省。礦產資源開發利用歷史悠久、強度高、規模大,勘探、開采、加工體系配套齊全,擁有全國聞名的「鋼都」鞍山,「煤都」撫順,煤鐵之城本溪,煤電之城阜新、鐵法,石油之城盤錦以及北票、南票、海城、大石橋等諸多礦業城鎮和縣區。最多時有各類礦山10000多個,從業人員100多萬,年產礦石2.67億噸。然而隨著礦山開采規模、強度的不斷擴大,產生的環境地質問題也越來越多,危害越來越重,造成的損失和負面影響越來越大,已成為全社會備受關注和憂慮的熱點問題。
1礦山地質災害現狀及潛在環境地質問題
1.1礦山地質災害現狀
1.1.1崩塌
崩塌災害是我省露天采礦場十分常見的地質災害之一,具有普遍性、多發性、規模小,但人員傷亡較重的特點。1997年7月1日,發生在丹東大鹿島海濱浴場區內的鄉辦採石場突然崩塌,造成3人死亡;1998年凌海市石山鎮興達採石場崩塌,致使4人死亡,14人受傷,5輛機動車毀壞,直接經濟損失32萬元;1994年草河口鎮西溝一處個體採石場頂部崩塌,將正在鑿岩作業的3名工人砸死;1991年9月28日大石橋市官屯鎮青山懷村村民無證非法開采鎂礦,誘發崩塌,造成1台載重車砸毀,3人死亡的重大事故。導致上述崩塌地質災害發生的主要原因是:①對地質構造條件不清楚,盲目開采,缺乏專業采礦工程技術人員;在編制采礦設計或施工程序方法以及處理復雜的地質問題時,主要憑陳腐經驗確定,設計施工缺乏科學性和合理性。②非法采礦,違章作業,省內許多露采礦山,尤其是鄉鎮及個體礦山,采礦作業面過高、過陡,采礦者缺乏環保觀念和地質災害防治知識。
1.1.2滑坡
采礦誘發的滑坡,是我省大中型露采礦山最為典型的礦山環境問題之一,以撫順西露天礦、阜新海州露天礦、鞍山眼前山鐵礦、大孤山鐵礦、本溪歪頭山鐵礦及南芬鐵礦最為發育。其特點是規模大、頻率高、持續時間長、破壞性大,嚴重危及礦山的安全生產,並造成巨大的經濟損失。
根據滑坡的物質組成和誘發因素將礦山誘發滑坡劃分為露天采場滑坡、排土場滑坡、隨意棄渣載入誘發的滑坡3種。
(1)露天采場滑坡
露天采場滑坡是由於露天開采過程中導致的采場邊坡失穩而形成滑坡,在我省的發生頻率最大。有資料表明,從1927年至2000年底,撫順西露天礦發生的較大滑坡達82次,滑落岩體總量2081.7萬m3,其中最大的一次滑坡體體積達43.1萬m3。
目前該礦坑北幫仍存在滑坡變形區120萬m2,其中危險區面積達64萬m2,嚴重影響石油一廠、發電廠等大型企業建築物和生產設施的安全性。廠區內機械設備嚴重受損,部分車間被迫搬遷。據不完全統計,這一災害造成的損失及該廠用於治理的費用高達6億元。國家有關部門已將其列為1號重大安全隱患。
(2)排土場滑坡
排土場滑坡是指用於礦山開采排放廢岩、棄土的場地,由於長期廢岩的堆放、累積造成的廢岩邊坡不穩而形成的滑坡。以歪頭山鐵礦排土場大型滑坡最為典型。
歪頭山鐵礦188西站兩側排土場於1998年6月4~8日發生大規模滑坡,滑移距離達30多米,滑體最寬435m,最長325m,最大厚40m,落差近30m,總面積約5.4萬m2,總體積約118萬m3。共毀壞礦山鐵路運輸線路1775m,區域內信號、交直流供電及通訊設備也遭到破壞,造成采場運輸系統兩個出口之一的北出口被迫停產約半年。滑坡還破壞耕地4km2,造成直接經濟損失1217萬元。
(3)隨意棄渣載入誘發的滑坡
朝陽市建平縣哈拉道口鄉四家子玄武岩礦滑坡,就是由於采礦棄渣大量堆放於黃土構成的斜坡頂部,導致坡體變形蠕滑。該滑體長100m,寬100m,平均厚20m,由黃土和玄武岩廢渣構成,總面積約10000m2,總體積約20萬m3。對坡下20多戶居民和3個鄉辦企業構成嚴重威脅。
1.1.3泥石流
礦業活動,特別是露天開采,大量破壞了植被和山坡土體,產生的廢石、廢渣等鬆散物質輕則造成礦區水土流失,重則誘發泥石流災害。如丹東市振安區五龍背金礦,礦渣堆放於河道,堵溝塞流,影響行洪,致使洪水沖潰渣堆,奪路外瀉,四處漫溢,泛濫成災,造成橋梁、房屋倒塌,3人死亡,2人重傷的泥石流災害。2001年7月4日16時45分,位於本溪市平山區泉涌街的本鋼石灰石礦剝離物堆放場,由暴雨誘發泥石流,泥石流方量約2100m3,使坡腳下距其僅200餘米的泉涌街居民受到嚴重危害,造成3人受傷,沖毀淤埋房屋3處,直接受災20餘戶,動遷撤離居民40多戶,經濟損失數百萬元。如1998年8月10日,海州露天礦東南邦發生較大規模泥石流,致使鐵路運輸線路堵塞,停產4小時,經濟損失達400萬元。2001年6月12日該礦再次發生泥石流,造成200多米長的運輸線路、排水溝和電鎬線路淤埋損毀,導致礦山近5個小時的全線停產及長時間的半停產。此外,省內存在許多沒有任何攔擋設施的廢渣堆和病險尾礦庫,尤其是一些大中型閉坑礦山的尾礦庫、排土場由於缺乏資金,管理很難到位,潛在的潰壩和泥石流暴發的危險性極大。丹東青城子鉛鋅礦尾礦庫被遼寧省勞動廳和丹東市經貿委列為重大事故隱患點。
1.1.4采空區塌陷
采空區塌陷在諸多礦山生態環境問題中以其造成的經濟損失巨大,人員傷亡較多,具有突發性、多發性、隱蔽性和漸變影響持久而佔有突出地位。2003年遼寧省的統計資料表明,全省因采礦引起的地面塌陷1152.82km2。尤以撫順、本溪、阜新、鐵法、北票、南票等煤田最為嚴重,塌陷面積分別達30km2、43.5km2、100km2、27.5km2、70km2、30km2。對其上覆及周邊的工礦企業、公共設施、道路交通、農業耕地、居民住宅構成嚴重威脅。僅撫順市區每年就需搶險救災資金5000萬元。本溪市「九五」期間投資19億元,用於搬遷安置受災居民。21世紀初我省的撫順西露天礦、阜新海州、新丘等3大露天礦都將先後閉坑,這3個位於城區的巨大礦坑,給兩市政府和人民留下了一道難解的題。
按塌陷特點、規模和空間分布規律可劃分為地面沉陷和地面塌陷兩種類型。
地面沉陷是指緩慢、大范圍的不均勻沉陷,面積大於1km2,無聲無震,沉陷深度一般為1~15m,地表呈現橢圓形盆地狀,局部有地面塌陷坑或蝶狀積水窪地。地面沉陷集中分布於丘陵及山前的大型煤田,如撫順、阜新、本溪、鐵法、北票、南票、沈北等在煤田開采基礎上發展起來的礦業城鎮,地面沉陷總面積258.83km2。地面沉陷的強度與采礦量成正相關關系,採煤越多,沉陷的強度越大,范圍越廣,由幾平方公里至幾十平方公里不等。目前最大范圍的沉陷區分布在阜新煤礦區,面積達100km2。地面沉陷的危害主要表現在損毀城鎮設施、地下管網、工民建築和大量耕地,破壞公路、通訊線路和自然景觀,威脅人民生命財產安全,已成為當地可持續發展的嚴重阻礙,亟待解決的一道難題。
地面塌陷是由采礦引起的地局部地面突然下陷的現象,呈零星分布於東、西部山區的大中小型井采礦區或地面沉陷區中。具有爆發突然,有聲有震,塌陷面積較小(幾十平方米至幾百平方米),塌陷深度較大(幾米至十幾米,最大可達30~40m)的特點。特別是一些鄉鎮、個體小礦多開采淺部礦層,也易引起漏斗狀的塌陷,它對土地資源和環境的破壞性更為突出。地面塌陷可造成礦區積水、土地鹽漬化、破壞耕地和建築設施。由於地面塌陷爆發突然,往往造成較大的經濟損失和人員傷亡事故。已相繼閉坑的楊家杖子鉬礦、青城子鉛鋅礦、桓仁銅鋅礦、寬甸夾皮溝磚廟嶺硼礦、華子峪銅礦等大型國有礦山采空塌陷災害及隱患十分突出,由於礦山閉坑、破產、改制,對造成的危害已無能力治理。對附近居民和盲目進行殘採的小礦生產人員安全構成極大威脅。
1.2潛在礦山環境地質問題
1.2.1破壞和佔用大量土地,並損毀植被,造成土地砂礫化
據初步調查省內的煤、鐵、有色金屬等優勢礦種的采、選及排土場擠占、破壞了大量土地。如撫順煤田僅西露天礦和3個排土場破壞土地就達35.8km2,占市區土地面積的31.13%。阜新城區及周邊地區有大小矸石山23處,累計堆存量達12.9億m3,壓占土地約32km2,加之13個采空沉陷區,2個大型露天礦,共破壞土地面積約184km2。這些排土場、矸石山、露天礦、沉陷區穿插在生產和生活區中,造成土地利用率低下,人民生存環境惡化。
礦業活動在大量佔用土地的同時,還嚴重破壞了地面植被,尤其是在一些群采、濫采、礦業秩序混亂的礦區,亂采亂掘,隨意棄渣,往往造成土地砂礫化和岩質化。如寬甸萬寶銅礦區,歷史上曾是次生林較繁茂的地區,20世紀80年代以前植被覆蓋率達80%以上,現今已降至30%以下。礦區仙500萬m3的廢石、尾渣,50餘處采空區,使2km2面積上的植被喪失殆盡。
1.2.2對自然景觀和旅遊資源的破壞
采礦,尤其是露天開采對自然地貌景觀的破壞是非常嚴重的。我省許多著名的風景名勝區,均受到采礦活動的影響。千山西麓鐵礦開采造成的揚塵和采礦排水疏干形成的降落漏斗,對千山風景區的古松影響極大;沿朝陽鳳凰山西麓呈條帶狀分布的採石場、水泥生產廠,強烈的爆破、過量的土石剝離和粉塵污染造成的白茬山,嚴重破壞了自然地貌景觀。省內許多建築石料礦山、水泥廠處在公路、鐵路沿線,其千瘡百孔、廢石滿坡、塵土飛揚的景觀,使其失去了觀瞻的美感。雖然各級政府採取措施,關閉了大量旅遊景區周邊及主要公路、鐵路沿線的採石礦山,但采礦造成的破壞遺跡卻沒有得到恢復治理。
1.2.3破壞水均衡系統,導致區域水位下降
我省許多礦山地質條件復雜,采礦時必須進行疏干排水,甚至要深降強排,因而破壞了地表水、地下水系統的均衡,導致區域性地下水位下降。近年來,因采礦造成缺水的地區在不斷增加,某些礦區地下水位下降十幾米甚至幾十米,出現了大面積的疏干漏斗,致使民井乾枯、河水斷流,生態環境遭到嚴重破壞。阜新的五龍礦區,地下水位下降近20m,影響面積3.6km2。北票礦區大面積地下水位下降6m。鐵法礦區對礦井均有不同程度的水位下降,降深1.23~5m,總面積達14.8km2。
此外,在沿海地區一些礦山因疏干漏斗不斷發展,使其邊界達到海平面而引起海水入侵現象。目前,已發生海水入侵的礦區有:金州石棉礦、瓦房店華銅礦和復州灣粘土礦。由海水入侵,破壞了當地的淡水資源,加劇供水短缺矛盾,也使地面植被受到嚴重影響。
1.2.4水、土污染問題突出
多年來因礦山開采、加工及「三廢」不合理排放已使許多礦區周圍生態環境受到嚴重污染。省內尤以一些採金、鐵、硼、硫化物等小選廠和煤礦開采對周圍表水和地下水產生的污染現象最為普遍。這類小選廠多將廢水直接排入河道,造成河水污染,汛期河水漫溢又造成耕地污染。
2導致礦山環境地質問題的主要因素
2.1復雜而又不斷惡化的自然地質環境
遼寧地域遼闊,城市群密集,山地佔土地面積的2/3,地質構造、地形地貌以及氣候條件甚為復雜。遼東、遼南中低山區長期處於強烈隆起狀態,地震頻繁而烈度高,活動斷裂分布廣泛,山高坡陡,河谷深切;遼西低山丘陵區緩慢上升,植被稀疏,岩石裸露,歷經多期構造運動和強烈的冰劈、凍融等風化剝蝕作用,節理裂隙發育,岩體結構鬆散、破碎,水土流失嚴重;下遼河平原和山間谷地不僅地表水系發育,且分布著各種的凍土、軟土、膨脹土等特殊土。春秋兩季乾旱多風,加劇排土場、尾礦庫等揚沙、揚塵及大氣污染,夏季久雨、暴雨,強度大,常常激發露天礦的崩、滑、流災害。如阜新海州露天礦1953~1991年間發生滑坡77次,因汛期暴雨、久雨致災25次。上述自然地質環境背景是導致礦區生態環境問題廣泛性、多發性、復雜性、嚴重性的主要內因。省內許多大型礦山如齊大山、眼前山、歪頭山、南芬等露天礦及本溪、撫順、鐵法等煤礦,多處在山地與平原的結合部,開挖於深變質岩或砂、頁岩中。這個部位構造及活化斷裂發育,地震烈度高,岩石整體性差,力學強度低,在爆破震動和地下水的潛蝕、溶蝕作用下,極易軟化、泥化、斷裂塌落,這就決定了產生崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害的必然性,而采礦過程中不合理的採掘工藝和「三廢」排放方式則使已十分脆弱的地質環境進一步惡化,從而誘發各種礦山生態環境問題。
2.2過分追求經濟效益,缺乏基本環保觀念
長期以來,我國礦產資源開發執行著多能耗、多污染、資源難以綜合利用的傳統路線。人們的環境意識不強,過分地追求經濟效益,忽略環境保護與治理,是造成礦山環境持續惡化的根本原因。尤其是20世紀80年代後期,一些地區在「有水快流」思想指導下引發的開發熱、采礦熱,鄉鎮及個體小礦蜂擁而上,部分國有礦也轉為個人承包。其中有很多礦山,生產設備簡陋,生產工藝落後,管理水平低下,安全生產條件極差。給礦山環境帶來了巨大的沖擊和破壞。
2.3礦山企業的生產技術低下、設備落後是主要原因之一
遼寧省礦山企業設備簡陋、技術與管理落後、產業結構不合理。全省礦山企業中,全民企業不到5%,集體和個人企業95%以上。由於占省礦山企業95%以上的集體和個人民采企業,生產技術低下,集約化程度低,管理落後,而許多大型的國有礦山企業由於建礦時間悠久,設備更新慢,致使礦產資源的開發的利用率低,對絕大多數和伴生的有益元素棄置不顧。資源浪費和環境污染嚴重。據資料統計,遼寧省礦產資源平均利用率為30%~40%,礦產資源的總回收率為30%,均低於發達國家的20%。遼寧省有色金屬礦山企業的貧化損失率平均為27%,資源的總回收率40%~50%,低於國際水平10~20個百分點。資源與能源的二次利用率僅為世界先進水平的35%。礦山生產過程中的高貧化率、低綜合回收利用率和低資源二次開發利用率是造成礦山環境惡化的主要原因之一。
2.4礦山環境保護的法律法規不健全,執法的力度不夠
我國只有《中華人民共和國礦產資源法》、《中華人民共和國環境保護法》等僅有的幾部法律對礦山環境提出了一些原則性的規定,可操作性差。遼寧省具有礦產資源種類多、分布廣和礦山企業規模小的特點,決定了礦山資源開發的分散、管理困難大。特別是有關礦山環境立法不健全和礦業管理的微觀無序和宏觀失控使礦業管理的相應法規得不到貫徹執行,形成了礦產資源開采無序、亂采亂挖現象普遍,許多礦山只產出不投入,采富棄貧,采易棄難,造成了礦產資源的嚴重浪費和礦山環境的嚴重污染。
2.5礦山企業負擔沉重,環保投資短缺
我省礦山環境問題很多屬歷史的「積淀」,歷史欠賬太多是造成礦山環保壓力巨大的另一個無法迴避的因素。我省大部分礦山是在計劃經濟時期建立的,礦山企業屬國家所有,企業所得的利潤大部分上繳國家,但國家並沒有給企業留下治理礦山環境的資金。這樣采礦帶來的利潤被抽走了,而采礦形成的危害卻留在了當地。長此以往,礦山環境問題越積越多,現在讓資源已近枯竭、經濟效益滑坡的企業負擔多年形成的礦山環境破壞的責任,企業根本無力承擔。礦區生態環境恢復是一個系統工程,需要大量的資金投入,而目前國家整體經濟實力不強,礦山企業負擔沉重。企業根本無法承擔礦山環境治理費用。
3礦山環境地質問題發展趨勢分析
3.1礦山地質災害的類型、規模、危害不斷擴大
20世紀80年代,遼寧省礦山地質災害主要有崩塌、滑坡、地面塌陷、水質污染等幾種,並集中發生在幾個大型露天煤礦。而進入90年代,在上述災害日趨嚴重的同時,泥石流、水土流失、大氣污染、岩爆、海水入侵等地質災害也相繼出現並時有發生。眼前山、歪頭山、南芬等大型露天礦近年都發生大、中型滑坡,西露天和海州露天礦等多次發生泥石流災害;已發生采空區、地面沉陷的撫順、阜新、鐵法等礦區,尤其是撫順煤田隨著採掘范圍向城區的逐漸擴展,地面繼續下沉是不可避免的,災情必將日趨嚴重。地面塌陷災害由採煤礦山擴展至有色金屬、滑石、硼、石膏等多個礦種。80年代以前地面塌陷是偶有發生,進入90年代以後,尤其是近兩年,則是時有發生。我們調查井采礦山72家,發生地面塌陷災害點31處,其中90%發生在「九五」期間。開采礦山隨著開采范圍、強度的加大,塌陷點也必將逐漸增多。目前,大部分礦區對地質災害的治理都處於亡羊補牢、臨渴而掘井的被動局面。防護意識和能力普遍偏低,必然導致災害的發展速度及影響范圍不斷擴大。
3.2礦業城市的地質環境問題日趨嚴重
遼寧省因礦而興的城鎮較多,這些城鎮隨著礦山開采規模、強度的不斷擴大,產生的環境地質問題類型越來越多,危害越來越重,已成為全社會備受關注和憂慮的熱點問題。如撫順市及阜新市的兩大露天礦:撫順西露天礦和阜新海州露天礦,這兩個位於城區的巨大礦坑,開采年限已進入最後階段,礦山地質環境破壞嚴重,已成為制約其城市規劃布局和經濟發展的最大瓶頸。西露天礦采深約390m,采坑面積達14.5km2;海州露天礦采深200多米,采坑面積7.02km2,這兩個礦幾乎每年汛期都有不同規模的崩、滑、流災害發生,邊坡變形嚴重威脅周圍企事業單位及居民生命財產安全。據有關專家預測,閉坑前後在逐漸失去人工維護的狀態下,地質環境會進一步惡化,地質災害將更加顯化和突出,可能產生邊坡失穩,岩體滑移,地面變形,礦坑充水以及由此誘發的地震、地下水污染等諸多環境問題。
鞍山、海城、大石橋城市周邊的鐵礦和菱鎂礦山,其開采都不可避免地會擴大對環境影響的地域,產生新的環境問題,加重已有環境問題的危害程度。
3.3鄉鎮礦山的環境問題仍將十分嚴重
遼寧省的鄉鎮企業發展於20世紀80年代,目前已在全省礦業中佔有相當大的比重。在1999年我省的主要礦石產量中,鄉鎮礦業產量佔41.59%,對國民經濟發展作出了巨大貢獻。但在其發展中也存在不少問題,如資源利用率低;亂挖濫采嚴重;選、冶工藝落後,隨著鄉鎮企業進一步發展,特別是礦產資源豐富的東、西部山區,礦業作為促進地方經濟發展的重要產業而優先發展。然而,目前鄉鎮礦業自身的一些不完善因素難以在短時期內得以改善,如不採取強有力的措施,礦山環境問題必然突出。
4防治措施
4.1切實貫徹「預防為主、防治結合、綜合治理」的方針
礦山建設和礦山環境保護應同步規劃、同步實施,避免走「先污染後治理,先破壞後恢復」的整治,加強礦業活動前期的綜合管理,從勘查、開發源頭上進行控管,各級地礦部門要建立采礦許可證審批前的礦山地質環境保護方案審批制度。
4.2加強立法工作,建立較完善法律法規體系和管理體系,加強執法隊伍建設
在全面貫徹落實《中華人民共和國礦產資源法》、《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國水土保持法》等法律基礎上,研究制定配套的地方性法規與實施辦法。建立健全管理機構,明確執法主體,加強執法隊伍建設,提高執法水平,加大對礦山生態環境稽查力度。各級國土資源部門會同有關職能部門,定期開展礦山環境保護執法檢查,做到有法必依,執法必嚴、違法必究。
4.3加大宣傳力度,增強全民的資源,環境保護意識,樹立礦業持續發展觀念
充分發揮報紙、廣播、電視等新聞媒體的宣傳、輿論監督,增強全民的資源憂患意識,生態環境保護意識和法制觀念,及時報道表彰礦山環境保護環境保護的先進典型,公開披露污染環境、破壞生態的違法行為。對嚴重污染環境、破壞生態的單位和個人及時曝光。加強對采礦權人和礦山作業人員的礦山生態環境保護知識培訓,樹立礦業可持續發展的理念,使全社會形成「珍惜資源、保護環境為榮,浪費資源、破壞環境可恥」新風尚。
4.4加強對地方鄉鎮(集體、個體)的扶持和管理
目前,鄉鎮礦山發展已成為國民經濟建設中不可忽視的重要力量,但也帶來不少環境問題。關鍵在於要扶持、幫助,使其走上「在開發中保護、在保護中開發和礦業可持續發展的軌道」,對鄉鎮礦山實行「扶持、整頓、聯合、提高」的方針。
⑥ 地質災害類型及其危險性現狀評估和預測評估
一、地質災害類型及特徵
新疆段主要存在以下4種地質災害:風蝕沙埋、鹽漬土腐蝕和鹽脹、泥石流和洪水沖蝕、崩塌(危岩)。它們的特徵如下:
圖6-2西氣東輸管道工程新疆段水文地質圖
(一)風蝕沙埋
風蝕沙埋主要分布於輪南—三十團、博斯騰湖南岸沙山一帶、庫米什窪地及庫姆塔格沙壟地段。這些地段多數靠近沙漠、沙山、沙丘,生態環境惡化,在強烈的物理風化作用下,使基岩風化成砂和礫石,地表岩性以疏鬆礫石、砂質土、粉細砂、粉土為主,在大風的作用下,向沙漠環境發展。風蝕沙埋具有掩埋農田、房屋設施和活動性大的特徵,隨著氣候條件的變差,會逐漸加重危害。
輪南—三十團管線長約112km,緊挨南部的塔克拉瑪干大沙漠,風力強勁,起沙風頻率高,移動沙丘起伏高度5~25m,移動速率6~15m/a。
博斯騰湖南岸管線長約82km,位於沙山與庫魯克塔格之間,沙山連綿不斷,高達幾十米甚至上百米,向西南和南方向移動,堆積於山前礫質平原上,厚達3m以上,沙丘移動速率大於20m/a。該地段沙塵暴天數較多。
庫米什窪地受沉積環境影響,管線經過庫米什鎮南18km地段黑戈壁村附近有長9km范圍分布沙丘,多為半固定和固定沙丘,沙丘高度3~10m不等,多數地段已被改造為農田耕地,其移動減弱,隨著改造的深化,管線經過地段沙丘及土地沙化最終將得到改良,其危害將減弱。
庫姆塔格沙壟附近長31km范圍,分布風蝕沙埋災害。庫姆塔格沙壟呈近南北向延伸,東西向寬度在6km左右。沙壟由高大的活動性新月形沙丘組成沙丘鏈。沙丘高度多在65~120m之間,西側高,東側低。沙丘鏈之間的距離一般在50~120m之間,移動速率在10m/a左右。沙壟西北側分布有大面積的風蝕窪地,窪地深度一般30m左右,底部多分布有分選性極好的細小礫石,成分與底部基岩一致。沙壟的形成,受制於天山七角井的西北風和河西走廊的東南風,但以前者風向為主。由於沙丘活動性極強,在風季隨時可以造成沙埋危害。風蝕災害主要分布於庫姆塔格沙壟西北側的風蝕窪地內。
沙丘移動將對管線及施工造成掩埋危害。在風蝕窪地對地面工程有風蝕破壞作用,久而久之,可能會將地下工程刨蝕出地表,並產生破壞。
(二)鹽漬土腐蝕和鹽脹
新疆段內鹽漬土均為內陸山間盆地和丘間窪地型,其分布范圍較廣泛,但不均勻,主要分布於輪南首站—三十團細土平原邊緣、博斯騰湖南岸及東部細土帶、庫米什窪地、紅柳河兩岸及秋格明塔什北窪地等剝蝕殘丘的丘間窪地內。管線在鹽漬土分布區挖探坑43處,其中在輪南首站至382.5km段挖探坑16處,取樣間距平均24km,深度3m,分別在0m、1m、2.0m、2.5m、3m處取樣;在456.5~933km段挖探坑27處,取樣間距平均17.6km,挖坑深度一般1.0~1.5m,個別達到2m,總取樣數148個。根據化驗結果分析,鹽漬土在垂向分布上具有表聚性及結殼性的特點,鹽分大量集中於表層。但庫米什窪地及東段部分丘間窪地內受沉積環境的影響,其地層積鹽較重,含鹽量垂向表現出由地表向下減輕,至一定深度含鹽量又有增加的趨勢,Ca2+、
以上鹽漬土分布地段,地下水埋深淺,僅為2~3m或更小,多為高礦化物的Cl·SO4—Na或SO4·Cl—Na型水。地表鹽鹼化嚴重,多數結殼,雖然分布於無人區,但其遇水陷落、高溫乾枯又膨脹並對金屬設施具有一定腐蝕性,其危害較嚴重。
(三)泥石流和洪水沖蝕
泥石流僅零星分布於低山溝谷及山坡處。由於固體物質來源較少,溝谷流域面積、地形高差和溝谷相對切割程度都較小,降水稀少,在管線沿途低山區不易發生泥石流,發生的規模也較小,最大的一處在庫米什窪地南側低山溝谷AE001號樁附近,固體物質一次沖出量達6600m3。
洪水沖蝕危害主要分布於低山溝谷、山前沖洪積平原出山口、庫米什以東剝蝕殘丘的丘間窪地中的沖溝及沖溝匯流處。由於特有的乾旱氣候條件和脆弱的生態環境,低山丘陵區植被稀少,地表滯水能力差,抵禦洪水能力弱,一遇強降水便可誘發洪流。新疆段內平原區發育的沖溝切割深度多在0.5~2.0m,最深的約為7~8m,溝寬一般在5~200m。洪流一旦發生,洪水流量大,起漲快,持續時間長,沖溝內以水為主,攜帶少量岩性與上游母岩相同的碎石夾少量粉土,形成水石流。其危害不同於山區特有的典型泥石流,主要表現在洪水的沖蝕破壞作用上。
上述山洪能造成危害的主要是洪水沖蝕,它具有短時間內破壞建築設施、道路工程、管線工程設施等特徵,其危害的決定因素是山區降水量的大小及瞬時降水大小。
(四)崩塌(危岩)
僅在庫爾勒—塔什店低山區、庫米什窪地西南側低山溝谷、烏尊布拉克幅庫米什窪地東北側低山區的局部溝谷和高差較大的陡坡下時有發生,崩塌發生方量一般小於1000m3,崩塌堆積物長5~10m、寬0.5~3m、高0.5~3m,危害范圍小於25m2;局部地段可大於10000m3,崩塌體底邊長20~100m、寬30~100m、高20~50m,危害范圍10000m2。
二、地質災害危險性現狀評估
根據地質災害的類型及特徵、危險性大小、規模、分布、穩定狀態、危害對象等,對評估區內已有地質災害進行危險性評估。
(一)風蝕沙埋
風蝕沙埋地質災害主要分布於輪南首站—三十團、博斯騰湖南岸、庫米什窪地中心、庫姆塔格沙壟附近,除庫米什窪地中心現有人文活動,其餘地段均為無人區。風蝕沙埋地質災害分布總長度238.1km。風蝕災害主要表現在庫姆塔格沙壟西側風蝕窪地內,最大風蝕深度達30m,對地下管線有很大的破壞作用。在博斯騰湖南岸,沙山、沙丘活動性極大,根據段內沙丘移動速率及移動沙丘間距離,新疆段內風蝕沙埋現狀評價危險性大的地段為0~5km、60~101km、127~128km、207~223km,260.4~292.2km,783.5~797km,合計103.8km。危險性中等的地段為:32~60km、223~235km、379.5~388.5km、780~783.5km,合計長52.5km。其餘地段風蝕沙埋災害危險性小。
(二)鹽漬土腐蝕和鹽脹
新疆段內鹽漬土分布范圍廣,具有鹽脹、腐蝕災害。根據易溶鹽取樣分析結果,依據GB50021—94《岩土工程勘察規范》和地質災害危險性等級標准,對沿線鹽漬土類型及危害程度進行分類,亞氯鹽漬土並為氯鹽漬土,亞硫酸鹽漬土並為硫酸鹽漬土。現狀評估按地表和地下2m處的含鹽量分別進行。
1.危險性大的地段
(1)地表(以下均為輸氣管線km數):0~32km、82~127km、287.5~307km、379.5~388.5km、450.7~453.5km、455.5~474.5km、493.3~497km、548.7~583.2km、591.7~594.7km、622~624km、630.8~635.5km、675.7~679.5km、715.2~734.8km、760.8~767.4km、907~914km、931.7~935.3km,合計總長215.8km。
(2)地下2m處地段:106~127km、287.5~307km、379.5~388.5km、455.5~474.5km、493.3~497km、591.7~594.7km、622~624km、630.8~635.5km、760.8~780km、907~914km,合計總長107.8km。
2.危險性中等的地段
(1)地表:32~82km、223~235km、260.4~287.5km、373~379.5km、388.5~394.2km、504.5~512km、679.5~685km、691~715.2km、734.8~760.8km、767.4~780km,合計177.1km。
(2)地下2m處地段:12~48.4km、87~106km、127~147km、260.4~287.5km、373~379.5km、675.7~679.5km、504.5~512km、691~735km、754~760.5km、931.7~935.3km,合計總長189km。
3.危險性小的地段
(1)地表:512~531.5km、583.2~591.7km、594.7~622km、624~630.8km、635.5~675.7km、685~691km,合計108.3km。
(2)地下2m處地段:180~212km、679.5~685km、734.8~754km、823~887km,合計總長130km。
依據《岩土工程勘察規范》GB50021—2001水對鋼結構的腐蝕性評價表,對3m以內地下水進行腐蝕性評價,鹽漬土分布地段3m以內的高礦化水對鋼結構腐蝕性一般為中等,考慮到管線埋置深度內見水,受高礦化水危害,與鹽漬土危害密切相關,故將高礦化水並至鹽漬土地質災害危害一起評價,現狀評價危險性中等。
(三)泥石流和洪水沖蝕
新疆段內泥石流僅在庫米什窪地西南側低山溝谷輸氣管線366~373km段內發生兩處,其規模較小,最大一處在E001號樁附近,固體物質一次沖出量約6600m3。庫爾勒低山區管線183.8km處東側存在一處泥石流隱患點,上游流域面積小,匯流溝多,坡降大,附近輸油管線已做了防護工程。泥石流對管線的危害表現為對管線的掩埋作用,地質災害危險性小。
山前及山口處發育的沖溝,雨汛期洪水對輸氣管線有一定沖刷、沖蝕破壞。考慮到危害較小,現狀評估為地質災害危險性小。
(四)崩塌
新疆段內崩塌發生在低山丘陵無人區。據實地調查,在三個地段有多處崩塌發生。一段在庫爾勒市—塔什店低山丘陵區輸氣管線174~186km段內,沿線多處發生微小崩塌,崩塌方量小於1000m3,屬地質災害危險性小的地段。一段在庫米什窪地西南部低山溝谷內管線362~373km段;其中管線366~373km段沿線有崩塌發生,崩塌體有多處分布於溝谷的北側和西側,崩塌最大方量大於10000m3,岩塊直徑0.5~8m,屬地質災害危險性大的地段;在管線362~366km段,沿線崩塌方量小於10000m3,屬地質災害危險性小的地段。另一段位於庫米什窪地東北側輸氣管線394~403km段,沿線丘陵表層為強風化花崗岩及洪積片麻岩碎石,2~3m以下為中等風化片麻岩及花崗岩,受地質構造影響,崩塌多處發生,最大方量大於10000m3,屬地質災害危險性大的地段。其餘地段均為崩塌未發生或不發育區。
三、地質災害危險性預測評估
(一)工程建設誘發、加劇地質災害的可能性
西氣東輸管道工程屬開挖埋置管線工程,開挖深度2m左右。新疆段內庫爾勒北低山區管線位置180~186km段,乾草湖塔格山區管線336.5~339km段,庫米什窪地西南側低山溝谷區管線362~373km段,庫米什窪地東北側低山溝谷區管線394~403km段,多位於地質構造發育區。地形相對陡峻,地層裂隙發育,加之軟硬岩體相間出露,工程開挖施工後,岩體完整性變差,陡坡失穩,易產生岩石崩塌,對埋置的管線施工危害較大。
另外,管線於庫爾勒市北東3km即管線位置177.9km處,自西向東橫穿了南北向展布的孔雀河,在此處孔雀河西岸地勢平坦,而東岸相對較高,河岸陡立,高出河面約6m,工程建設實施時東岸易誘發塌岸,從而產生危害。故施工和運營設計時應予以充分考慮,可以先進行削岸,再採取相應的防護措施,最後採用加固防護堤進行長期防護。
此外,因管線埋置地下需開挖溝槽,在第四系土體分布區,尤其是砂性土分布區可能會導致土地沙化更嚴重,加劇風蝕沙埋。
除上述易誘發、加劇地質災害發生的地段外,其餘均為山前礫質平原、細土平原、剝蝕殘丘區及丘間窪地,工程建設對其影響小,不易誘發或加劇地質災害。
(二)工程建設本身可能遭受地質災害的危險性及發展趨勢
1.風蝕沙埋
據風蝕沙埋地質災害的分布特徵及現狀危險性評估,在庫姆塔格沙壟和博斯騰湖南岸沙山、沙丘段,因沙丘高大,活動性強,不僅給管線施工帶來巨大困難,開挖工程量大,而且風季隨時可以造成風沙掩埋危害,不僅危害程度嚴重,而且危害周期長。預計隨著氣候的變暖變干,在未來50年內,沙埋危害會呈現加劇的趨勢。在庫姆塔格沙壟西側的風蝕窪地內,預測除對地面工程有風蝕危害外,對地下工程也有可能造成風蝕的危害。在風蝕沙埋現狀危險性大的地段,在使用期限內,風沙對管線及地面工程具有嚴重的危害,並有向主風向下游發展的趨勢。
2.鹽漬土腐蝕和鹽脹
在使用期限內,鹽漬土分布地段表層可能受氣候的惡化影響,隨著溫度的升高、蒸發的加劇,含鹽量有所上升,鹽漬化危害有加重的趨勢。而管線埋置深度內鹽漬土含鹽量長期變化不會很大。管線主要遭受埋置時地表危險性大的鹽漬土埋填產生的短期腐蝕危害、地面以下2~3m深度分布的危害中等或輕微的鹽漬土長期腐蝕危害及鹽脹破壞危害。地下3m以內可見的地下水多為高礦化中等腐蝕性水,其對鋼結構具有中等腐蝕危害,預計50年內隨氣候的周期性變化,其危害性有小幅度變化,但總體不會有很大變化。
3.崩塌、泥石流
西氣東輸管道工程設計使用期限為50年,在新疆段內低山區,崩塌和泥石流災害偶有發生。據現狀危險性評估,崩塌除局部地段危險性大外,其餘地段危險性多為中等、小。泥石流災害的危險性小。在使用年限內,部分山體在高溫、大風、降雨等物理作用下容易失穩,產生崩塌危害。在庫爾勒—塔什店低山區,管線183.8km處東側存在一處泥石流隱患點,在暴雨產生時,易發生泥石流危害。新疆段內除上述發展趨勢外,預計50年內管線遭受崩塌、泥石流災害的危險性小。
4.地震液化
管線80~210km段,即三十團西南30km—庫爾勒—博斯騰湖西南岸,地震烈度為Ⅶ度區。管線在80~99km、111~112km、126~128km段的地層時代晚於第四紀晚更新世,其地下水位埋深多小於10m,有發生砂土液化的可能,需在進一步的工程勘察工作中,了解地下水埋深及15m深度內土層的剪切波速值或貫入阻力臨界值,以便進一步判別土層是否液化。
綜上所述,西氣東輸管道工程沿線多經過無人區和荒漠區,開挖深度僅2m左右,工程的建設實施不會對沿線地質環境條件產生大的影響,工程建設對周圍現存工程也不易產生較大的破壞。
⑦ 中國地質災害概況
中國地質災害種類繁多,除地震外,還有崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂縫、海水入侵、特殊岩土等多種類型。這些災害分布廣泛,活動頻繁,危害嚴重。
據初步調查估計,自新中國成立以後到1994年底,全國共發生明顯破壞作用的突發性地質災害事件(地震除外)達4萬多次;其中,一次死亡數十人以上或經濟損失千萬元以上的比較嚴重的災害事件有幾千次。各種地質災害共造成幾萬人死亡,毀壞房屋達幾千萬間。此外,地質災害還破壞鐵路、公路和內河航運,破壞土地資源和農作物,每年造成的經濟損失為幾億元到幾十億元。現對我國主要地質災害分述如下。
一、崩塌、滑坡、泥石流災害
崩塌、滑坡、泥石流是廣泛發生在山地高原地區的地質災害。它們形成條件和活動規律相近,區域分布密切共生,所以常稱為崩滑流災害。
中國是崩滑流災害十分嚴重的國家。據初步調查,全國大約有中型以上災害點3萬余處,小型災害點多達數十萬甚至100多萬處。1949~1994年的45年間,共發生破壞較大的災害4200多次,造成重大損失的嚴重災害事件至少有900次。
崩滑流災害分布十分廣泛。在全國32個省(市、自治區)中,除上海等個別省(市、自治區)外,均受到不同程度的危害。斜貫中國中部的遼、京、冀、晉、陝、甘、鄂、川、滇、黔地區,是災害活動最強烈的地區;其中,川滇山地、鄂西山地、秦嶺、黃土高原、燕山山地、遼東山地最嚴重。該帶西部和西北部地區災害活動較弱,主要分布在阿爾泰山、天山、祁連山和青藏高原的部分地區。東部和東南部地區,災害活動主要分布在東南丘陵和台灣山地,除局部地區災害嚴重外,災害一般不強。
崩滑流災害是危害最嚴重的地質災害之一,其主要破壞作用有下列5個方面。
1.造成人員傷亡
1949~1990年,我國崩滑流災害至少造成9595人死亡。在城鎮、礦區等人口聚集地區暴發的崩滑流活動常造成一次死亡數百人的災害事件。如:1980年6月3日凌晨,湖北遠安縣鹽池磷礦崩塌,284人喪生;1983年3月7日,甘肅省東鄉自治縣灑勒山發生大型滑坡,三個村莊被摧毀,死亡237人,重傷27人;1989年7月10日,四川華鎣市溪口鎮青龍嘴山發生滑坡後,因暴雨進一步形成泥石流,沿途村莊、工廠被掩埋,221人遇難。
2.破壞城鎮、礦山、企業
全國受崩滑流嚴重侵擾的城市有59座,縣城以下的城鎮數百個。如重慶市共有體積大於500m3的滑坡129處,崩塌58處,解放以來多次發生活動,造成了嚴重損失;目前有66處滑坡處於活動或潛在不穩定狀態,還有82處可能崩塌的危岩體,時刻威脅著城市的安全。一些城鎮,如四川省松潘縣、南坪縣,雲南省蘭坪縣及新疆庫車縣等因崩滑流災害嚴重,不得不搬遷重建。許多建設在山區的工廠,特別是「三線」工廠,常遭到崩滑流災害破壞,因此使一些工廠停產或搬遷。如第二汽車製造廠廠區內,共有崩塌、滑坡270處,總體積達750×104m3,十幾年來,災害頻繁發生,造成嚴重損失。我國多數礦山不同程度地遭受崩滑流災害的破壞或威脅,其中以撫順西露天礦、四川攀鋼藍尖鐵礦、華鎣山煤礦、甘肅白銀露天礦等數十個礦山尤其嚴重。
3.破壞鐵路、公路、航道,威脅交通安全
全國鐵路沿線分布有大型泥石流溝1386條,危險性較大的大中型滑坡有1000多處,崩塌有近萬處。22條鐵路干線上,有9980km長的線路受到比較嚴重的危害或威脅。1949~1990年,因崩滑流災害造成的較大行車事故180起,33個火車站被淤埋41次,毀壞大型橋梁27座,隧道6個,平均每年中斷行車1100h,用於修復整治的工程費約1.5億元。受害最嚴重的線路主要有寶成線、隴海線寶天段、成昆線、川黔線、湘黔線、東川線及鷹廈線等。
幾乎所有的山區公路都不同程度地受到崩滑流災害的破壞。如川藏公路沿線分布有泥石流溝1036條,滑坡419處,崩塌1525處,受害路段總長3176km。川滇、川陝、甘川、昆洛、成蘭、滇黔等公路崩滑流災害也十分嚴重。
大江大河兩岸是崩滑流災害的多發區,對內河航運造成嚴重威脅。如在長江中上游的重慶至宜賓之間的690km河段,發育有滑坡、崩塌和危岩體283處,總體積約15×108m3。金沙江下游的攀枝花至宜賓段,分布有崩塌、滑坡、泥石流935處,平均密度1.2處/km,總體積在35×108m3以上。幾十年來,長江中上游兩岸多次發生特大規模的崩塌、滑坡活動,給長江航運造成嚴重危害。如1985年6月12日發生的新灘滑坡,造成堵江停航12d。
4.破壞水利、水電工程
解放以來,我國有數百座水庫和水電站遭受崩滑流災害破壞。僅雲南一省遭破壞的水庫就有50餘座,水電站有360餘座。劉家峽水庫自1968年蓄水後庫岸不斷崩塌,到1984年總崩塌量達1250×104m3以上,影響了庫容。擬建中的長江三峽工程,庫岸穩定性差,庫區范圍內發育有崩塌、滑坡214處,泥石流溝271條。在三斗坪至江津縣的未來庫岸地帶,發育有5000m3以上的崩塌(危岩)、滑坡體392處,總體積28×108m3;其中,100×104m3以上的災害體189處。全庫岸崩塌(危岩)、滑坡體數量的平均線密度為0.14處/km,平均體積模數為91×104m3/km。如何防治這些災害對水庫工程建設和正常運行是水庫建設和管理的重要問題之一。
5.影響資源開發,阻礙山區經濟發展
為了使山區擺脫貧困面貌,需大力開發土地資源、礦產資源、水利資源等。然而在崩滑流活動區,這些經濟活動受到嚴重阻礙。如四川省攀西地區(我國規劃中的重要礦產基地),在大約6.6×104km2范圍內,發育有體積50×104m3以上的滑坡或滑坡群200餘個,為礦產資源開發造成了嚴重困難。
二、岩溶塌陷
我國岩溶塌陷災害也十分嚴重。據初步調查,全國有岩溶塌陷2840處,塌陷坑約33200個,塌陷總面積為330km2。
中國岩溶塌陷廣泛發育在24個省(市、自治區),以桂、湘、黔、粵、冀、贛、滇等省(自治區)最嚴重。從地理分布看,主要分布在長白山—燕山—呂梁山—四川盆地—哀牢山以東區域。該區域內可劃分為兩大岩溶塌陷分布區:秦嶺和淮河以北的北方岩溶塌陷分布區和以南的南方岩溶塌陷分布區。北方區岩溶塌陷主要分布在遼東半島、伏牛山山麓及一些山間盆地。南方區岩溶塌陷主要分布在川東山地、雲貴高原和幕阜山、九嶺山、羅霄山、南嶺及粵北山地。
岩溶塌陷的危害主要是破壞房屋、鐵路、水壩、電站等工程設施和城市、礦山、企業環境。全國發生岩溶塌陷災害的城市近70個,造成嚴重破壞的44個,主要有唐山、武漢、昆明、黃石、九江、水城、杭州、柳州等。受岩溶塌陷嚴重危害的大中型礦山有60多個,主要有湖南恩口煤礦、湖南水口山鉛鋅礦、湖北銅錄山銅礦、廣西泗頂山鉛鋅礦、廣東凡口鉛鋅礦、山東萊蕪鐵礦等。近年全國鐵路沿線發生岩溶塌陷375處,其中危害嚴重的有55處,受害線路60多段,主要分布在貴昆線、湘桂線以及京廣線、沈大線、膠濟線的部分線段。有30多個車站受到危害,主要有黃石、大冶、水城、昆明、泰安、瓦房店、柳州、玉林等。近40年來,因岩溶塌陷顛覆列車3次,中斷行車達2000多小時。
三、地面沉降
(一)我國地面沉降區的分布
據專門勘查和區域地形變測量結果分析,目前我國發生地面沉降的城市大約有70個。其中,累計沉降量達2m以上的有上海、天津、台北、宜蘭、嘉義等5個城市;1~2m的有西安、太原、滄州、蘇州、無錫等5個城市;0.5~1.0m的有北京、保定、嘉興、常州、衡水、阜陽等6個城市。
從區域分布看,地面沉降活動主要發生在我國東部地區,尤其以沿海城市和華北平原等地區最嚴重。在該區域內,發生地面沉降的城市或地區有的孤立存在,有的則密集成群或斷續相連,形成廣闊的地面沉降區(帶)。主要有下列6個區(帶)。
1.下遼河平原的沈陽—營口沉降區。
2.北部黃淮海平原的天津—滄州—衡水—德州—濱州—東營—濰坊沉降區。這是我國沉降范圍最廣,沉降幅度最大的地區。地面沉降與區域地下水位下降在空間和時間上同步發展。中心區主要在渤海海灣西岸的天津市區及其外圍的寧河、安次、南堡、塘沽、靜海、大港、黃驊、滄州一帶;其次是冀中平原的衡水、冀縣、棗強及其外圍地區;再次是魯北平原的德州—濱州—東營—濰坊地區。
3.南部黃淮海平原的徐州—商丘—開封—鄭州地面沉降區。
4.長江三角洲的上海—蘇州—無錫—常州—鎮江—南通地面沉降區。
5.汾渭河谷平原的太原—侯馬—運城—西安地面沉降帶。
6.台灣山地邊緣的宜蘭—台北—台中—雲林—嘉義—屏東地面沉降帶。
(二)地面沉降的主要危害
1.破壞城市設施,妨礙城市建設
主要表現是:造成房屋和橋梁開裂、傾斜或倒塌;道路凹凸不平或開裂;地下管道錯裂失效;碼頭及其它港口設施下沉或被水淹沒;抽水井管上升,設備須不斷更新等。例如:上海市外輪停靠的碼頭,原標高5.2m,1964年下沉到3.0m,高潮時被水淹沒而無法裝卸,耗資900多萬元進行加高後方可使用;西安市排水管道屢遭破壞,每年花費100多萬元進行維修、改建;上海蘇州河原來每天運輸吞吐量(100~120)×104t,60年代以後減少了一半;天津塘沽海門大橋,兩端沉降差達135mm,引橋發生錯裂,使這座跨度為64m的開啟式提升橋不能按原設計提升,影響了海河航運。
表2-1我國部分城市地面沉降災害情況簡表
①抽水指抽取地下水,下同。
地面沉降還導致觀測和測量標志失效,使河流水位、海洋潮位、地形高程失真,給城市規劃和建設造成困難。
2.積水滯洪,水患和潮災加劇
嚴重的地面沉降活動,把一些城市置於洪水和海潮威脅之下,具體表現如下。
(1)滯汛積水地面沉降城市普遍存在比較嚴重的滯汛積水問題,不僅影響城市交通和環境,而且常使地下室和低層建築物在汛期被水侵沒,造成比較嚴重的經濟損失。例如:天津市1977年7月下旬因暴雨積水造成的直接經濟損失達2億元以上;蘇州、無錫、常州三市在1986年和1988年因積水造成的物資損失達100多萬元。
(2)洪水威脅發生地面沉降的城市一般地勢低平,且大多沿河發展。地面沉降活動不僅使城市高程進一步降低,而且攔河堤壩等防洪設施因沉降而發生破壞。因此,一些城市御洪能力不斷下降,出現嚴重的水患威脅。例如天津市海河幹流兩岸防洪堤,自1959年來普遍下沉1~2m,而且一些堤段因不均勻沉降出現許多裂縫,加上河道淤積影響,使海河泄洪能力由原來的1200m3/s降到400m3/s以下。遇到一般較大汛情,全市即處於高度戒備狀態。如1990年汛期,海河泄洪130m3/s已顯困難,如再遇1963年規模的特大洪水,將導致極其嚴重的損失。上海市區在20年代地面一般高程為4~5m,60年代後普遍降到3.5m以下,部分地區只有2m左右。伴隨地面沉降活動,黃浦江、蘇州河水位不斷上升超過警戒水位的現象頻繁發生,並多次出現黃浦江水倒灌,淹沒市區的現象。為了確保城市安全,1956年開始沿江修建防汛牆,此後伴隨地面沉降的發展,先後5次進行改建和加固,投資達4億多元。目前,上海市區共建防汛牆224km,郊區建34km,外灘一帶牆高已達2.3m,預計到2030年,還須再加高到2.7m左右才能防禦黃浦江水。類似情況在其它一些地面沉降城市也普遍存在。
(3)潮災加劇在濱海地區,地面沉降活動使陸地地面高程下降,海平面相對上升,導致海水侵襲和風暴潮災害加劇。如天津塘沽地區,近幾十年來相對海面上升50cm,而地面高程普遍下降到2m以下,局部降到平均海平面以下,最低處(塘沽河濱公園)為-3.3m。與此同時,濱岸防潮堤不但大幅度沉降,且發生局部開裂;許多防潮閘——耳閘、二道閘、海河閘、金鍾閘等下沉0.4~2.6m。在這種情況下,天津沿海災害性風暴潮日趨嚴重,其頻度、強度和造成的損失均達到歷史最高水平。如1985年8月2日和19日發生的風暴潮,使海水越過防潮堤閘湧入陸地,塘沽一些地區水深達1.3~2.0m,大量企業單位被淹,受災居民1萬多戶,直接損失1.3億元。近年來,寧波市沿甬江上溯的潮水也多次越過防潮堤閘,淹沒沿岸碼頭、倉庫、工廠和居民區,造成嚴重損失。上海以及長江三角洲地區風暴潮災害也日益嚴重,不但潮位越來越高,而且高潮頻次也不斷增加,風暴潮造成的損失愈來愈大。1962年8月,7號台風襲擊上海,吳淞口潮位高5.38m,蘇州河口水位4.76m。在猛烈的潮水沖擊下,防汛牆出現46處決口,半個市區進水,南京東路水深0.5m,直接損失達5億元。
四、地裂縫災害
我國地裂縫類型復雜,除伴隨地震、滑坡、凍融以及特殊土的脹縮或濕陷活動產生的地裂縫外,主要是伴隨構造蠕變活動而產生的構造地裂縫。
構造蠕變地裂縫的分布十分廣泛,在華北和長江中下游地區尤其發育。在該區域中,地裂縫主要集中在汾渭盆地、太行山東麓平原、大別山東北麓平原地區,形成了三個規模巨大的地裂縫密集帶。此外,在豫東、蘇北以及魯中南等地區,還有一些規模較小的地裂縫發育帶(區)。
(一)汾渭盆地地裂縫帶
自六盤山南麓的寶雞,沿渭河向東經西安到風陵渡轉向NE方向,沿汾河經臨汾、太原到大同,發育有一個寬近100km、長近1000km的地裂縫帶。該帶沿汾渭盆地邊緣斷裂帶內側的第四紀沉積區延伸。各地區地裂縫的成因、活動方式等具有基本一致的特徵。自60年代後期開始出現災害性地裂縫,70年代中期以來活動加劇,使西安、大同、寶雞以及周至、臨潼、渭南、華縣、蒲城、韓城、萬榮、運城、絳縣、臨汾、洪洞、祁縣、太谷、榆次等近50個市、縣出現較嚴重的地裂縫災害。
該地裂縫帶自南向北可大致分為四個段落。
1.渭河盆地地裂縫
該區地裂縫分布在渭河兩岸地區,以西安市地裂縫規模最大,危害最嚴重。此外,千陽、寶雞、周至、武功、興平、禮泉、三原、臨潼、長安、渭南、蒲城、華縣、華陰、大荔等20個縣、市也發生不同規模的地裂縫。這些地裂縫給當地人民生活和工程建築以及土地資源造成了不同程度的危害。如地處華山北麓的藍田、華縣、華陰,自1971年以來出現多處地裂縫,至今仍在發展。在華山半導體廠內,有兩個以近EW向為主體,兼有SN向和NE向的地裂縫帶。其長度分別為200m和250m;寬度分別為70m和100m,使剛剛建成投產和一些正在施工的車間、倉庫等主要建築物開裂,局部發生下沉達14.6cm,雖經多次加固處理,但始終不能擺脫地裂縫危害。在華山汽修廠亦有兩條近EW走向的地裂縫帶。其總寬200~300m,長約500m。在其影響范圍內的5幢家屬樓和其它建築設施,相繼發生大面積裂縫和變形,鐵路路基也下陷變形;雖然每年耗費大量資金加固,但裂縫持續發展,防治效果不佳。陝西化肥廠於1972年建成,尚未投產,廠房即發生裂陷,下沉量達20~50cm,多次加固修理,仍未取得安全效果。
2.運城盆地和臨汾盆地地裂縫
地裂縫分布在涑水河和汾河兩岸的運城、夏縣、合陽、韓城、萬榮、聞喜、絳縣、侯馬、翼城、襄汾、臨汾、洪洞等約20個縣、市。這些地裂縫主要延伸方向為NEE、SN、NE、NW四組,單條長度為幾十米到100m以上,寬度一般為0.4~0.2m,可見深度為0.2~0.3m。多條地裂縫常常組合成帶,有時沿一個主導方向呈線狀或串珠狀延伸,構成長達幾公里,甚至幾十公里的地裂縫密集帶;有時不同方向的地裂縫相互交叉,構成密集的地裂縫集中區。分布在工廠、村落、田野中的地裂縫,對房屋建築和土地資源造成危害。例如1983年7月28日傍晚和29日早晨萬榮縣兩次暴雨後,該縣薛店村在29日9時30分地面開裂。地裂縫長1.5km;一般寬為1~2m,最寬達5.2m;一般深1.5~3.0m,最深達12m。大量積水順縫一泄而光。裂縫所經之處,房屋開裂或倒塌,受損房屋300間(受害居民67戶)。村內一口深223m、造價6萬余元的機井也因而塌毀。1984年6月,絳縣電廠地裂。地裂縫長50m,寬40cm。家屬宿舍也隨之開裂。運城東北的半坡鄉,一條NE向延伸的地裂縫(長約9km,寬0.3~1.0m),造成數十間民房開裂,田地成為破碎的溝地。
3.太原盆地地裂縫
地裂縫主要發生在太原市南部的榆次縣、太谷縣、祁縣等地。榆次縣北部王湖至聶村一帶,1982年出現4條近SN向的地裂縫,組成長約500m,寬約15m的地裂縫帶,裂縫深2.5~3.0m,最深12m。處於地裂縫發育帶內的省儲備局倉庫、地區變電所和部隊等單位的辦公樓、食堂、家屬宿舍等建築物出現大量裂縫,成為危房或者廢棄。
4.大同盆地地裂縫
地裂縫主要發生在大同市,以市區西南邊緣的大同機床廠一帶最嚴重。地裂縫始見於1977年,發生在劇場街9號樓附近,長200m,使9號樓出現裂縫。80年代以後,地裂縫迅速發展,1986年延伸到1000m,1988年和1989年進一步發展到5000m,至今仍在活動。地裂縫走向NE57°,寬1~6cm。其南盤相對下滑,垂直相對位移2~5cm,最大18cm。地裂縫破壞帶寬5~20m,所經之處,房屋牆體和過梁開裂,門窗變形,管道錯動。機車廠8幢居民樓和食堂、學校等公用設施嚴重受損,受災建築面積29141m2,危害居民290戶。除市區外,在北部天鎮縣的滹沱店、孫家店、顧家灣、宣家塔和陽高縣的羅文皂以及大同市東南官道村等地,在1982~1984年前後亦發生不同規模的地裂縫,民房和田地受到破壞。
(二)太行山東麓傾斜平原地裂縫帶
該地裂縫帶始於1966年。該年3月在邯鄲市電台和國棉一廠首先發生地裂縫活動。此後,不但在該市迅速發展,而且河北平原和豫北平原的許多地區相繼發生日益嚴重的地裂縫活動,很快形成一個沿太行山東側和東南側傾斜平原延伸的地裂縫分布帶。其北起保定,向南經石家莊、邢台、邯鄲進入豫北的安陽、新鄉、鄭州一帶以後,向西延伸,經洛陽達三門峽一帶,與渭河盆地和運城盆地的地裂縫帶相連,全長約800km。共有50多個縣市發現400多處地裂縫。其中,河北省有39個縣市、200多處,主要有易縣、容城、淶水、保定、定縣、博野、正定、藁城、束鹿、寧晉、新河、柏鄉、臨城、無極、南宮、邢台、南和、永年、邯鄲、肥鄉、廣平、雞澤、大名等;河南省約15個市縣、100多處,主要有南樂、清豐、湯陰、浚縣、輝縣、獲嘉、新安、澠池、三門峽、陝縣、靈寶等。
分布在城鎮和企業、礦山的地裂縫,對房屋和其它工程造成了嚴重危害。河北省邯鄲市1963年發生地裂縫活動。1966年以後地裂縫迅速發展,在國棉一廠、電台、汽車修配廠及前郝村等地形成三條地裂縫。裂縫單條長度為185~700m,組合長度3~8km。地裂縫損壞樓房7處,平房數十間,錯斷管道2處,破壞圍牆10堵,直接經濟損失數百萬元。發生在農村的大量地裂縫,除破壞民房、道路外,還對耕地和水利設施造成了不同程度的破壞。
(三)大別山北麓地裂縫帶
1974年在大別山北麓的山前傾斜平原地區出現了大量地裂縫,主要分布在豫東南的固始、商城、淮濱、潢川、息縣和皖西南的霍丘、穎上、壽縣、六安、金寨、阜南等11個縣市,其范圍南北寬近100km,東西長約150km,可大致分為三個近EW向延伸的地裂縫密集帶:北帶從息縣夏庄經淮濱縣城、固始三河、霍丘周集至壽縣;中帶從潢川隆古、城關、桃林,經固始分水,至霍丘河口、列李集;南帶從潢川仁和,經商城、金寨北部和固始、霍丘、往東延至六發縣境內。每帶寬15~20km,帶內地裂縫密集,帶間地裂縫比較稀少。單個地裂縫規模不等,長度一般在10~300m以上,寬10~50cm,個別達1m左右,深一般3~5m。
1976年唐山地震前後,大別山北麓地裂縫活動加劇,其范圍幾乎擴展到整個淮河流域和長江、黃河中下游地區。據不完全統計,在豫、皖、蘇、魯四個省中有152個縣市出現了地裂縫,形成三個規模較大的地裂縫分布帶:一是從大別山北麓的信陽、六安向東到南通、如東的EW向地裂縫分布帶,其地裂縫除在潢川至壽縣一帶進一步發展外,在東部的馬鞍山至如東一帶也出現不少地裂縫;二是周口—阜陽—壽縣和商丘—永城—蚌埠兩個相近平行延伸的NW向地裂縫分布帶;三是沂水—郯成—宿遷NNE向地裂縫分布帶。
(四)其它地區的構造蠕變地裂縫
除上述三個大規模地裂縫帶外,在其它地區還有一些零星的地裂縫或小規模地裂縫帶。它們亦主要分布在華北的晉、冀、魯、豫地區。如1988年在豫東平原上蔡縣黃埠鄉和太康縣朱口鄉發生的地裂縫活動,造成黃埠鄉尚庄、杜庄等5個自然村,朱口鄉的窪陳、二甲張等12個自然村的許多民房的牆體、門窗開裂0.5~6cm,當地群眾驚恐不安。山東省淄博市南定玻璃廠和傅家、大徐家等地,自1985年以來,地裂縫活動持續發展,在玻璃廠廠區內形成一條近南北向延伸達300m以上的地裂縫,使主車間和其它一些工廠建築、地面和牆體出現無數條2~30cm寬裂縫,工廠被迫搬遷;在傅家和大徐家,除上百戶民房嚴重開裂外,田野、耕地之中亦出現多條延伸數百米的地裂縫。1989年,淄博市旦村水庫的偏壩和附近地面亦發生開裂,使水庫安全受到威脅。
五、海水入侵
海水入侵是由於濱海地區地下水動力條件發生嚴重變化,造成海水或高礦化鹹水向大陸淡水含水層發生的入侵現象。海水入侵主要發生在城鎮、礦山地區,通常是由於強烈開采或疏乾地下水,使地下水水位持續大幅度下降形成的。其主要危害是破壞地下水水源,進而影響人民生活和工農業生產。
我國濱海地區發生明顯海水入侵的地區主要有遼寧大連、河北秦皇島、萊州灣和膠州灣沿岸、廣西北海市等地。全國累計海水入侵面積在1000km2左右,最大入侵距離超過10km,最大入侵速率超過400m/a。
大連市海水入侵發生在1976年以後;到80年代末,海水入侵地區有12處,以大連泡、金縣、南關鎮、甘井子、營城子最嚴重,其次為革鎮堡、大魏家、金紡、後鹽村、周水子、牧城驛、龍眼井。入侵的累計面積為230km2,氯離子含量300~1000mg/L,最高超過7000mg/L。這些地區的地下水水源地遭到嚴重破壞,加劇了大連市水資源供需矛盾。
秦皇島海水入侵發生在北戴河海濱區的棗園水源地,入侵面積24km2,氯離子含量500mg/L以上,水源地瀕臨報廢。
山東省萊州灣、膠州灣沿海地區,是近年海水入侵災害最嚴重的地區。截至1991年4月,累計海水入侵面積為431.2km2,地下鹹水擴侵面積為299.5km2,累計730.7km2。主要發生在萊州市、龍口市、煙台市,其次為青島市、膠州市、招遠縣,再次為蓬萊縣、長島縣、牟平縣、海陽縣、膠南市等地。海水入侵活動使地下水資源遭受嚴重破壞,造成災害區44.5萬人無淡水使用。災害區人民由於飲用劣質鹹水,使身體受到嚴重危害,甲狀腺腫、氟骨症、氟斑牙等地方病患者劇增,達40餘萬人。海水入侵還造成了土地資源嚴重退化,鹽漬化發展,農業生產不斷下降,糧食累計減產(30~45)×108kg。
其它地區還有一些小規模的海水入侵活動,雖然目前危害尚不嚴重,但存在不同程度的進一步發展的趨勢。
六、膨脹土的脹縮災害
膨脹土是一種脹縮能力極大的粘性土,對工程建築具有很大的破壞性。它使房屋等建築地基發生變形,進一步引起房屋沉陷開裂;對鐵路、公路以及水利工程的危害也十分嚴重,導致路基變形,鐵軌移動,大壩開裂等,破壞了運輸安全和水利工程的正常運行。
我國膨脹土分布廣泛,主要發育在雲南、貴州、四川、廣西、湖南、湖北、江蘇、安徽、山東、河南、河北、山西、陝西等21個省(自治區)的205個縣(市),其中以雲南、廣西、河北等地區尤為發育。如湖北省鄖縣縣城,因丹江口水庫蓄水而遷建,新城址膨脹土十分發育,嚴重受害房屋25.9×104m2,佔全部房屋建築的70%;其中,倒塌和被迫折毀房屋近10000m2。因破壞嚴重,縣城被迫再次易地重建,造成直接經濟損失2000多萬元。類似災害在湖北宜昌、貴陽、枝江、應城、孝感、雲夢、新洲和廣東省的廣花盆地、東莞盆地、雷洲半島,河南的平頂山市、南陽市,山西省泌水盆地,廣西南寧,安徽合肥、泗縣、蚌埠,雲南蒙自、雞街,四川成都,山東臨沂、泗水,河北邯鄲等地也有發生。
⑧ 地質災害防治措施與防治原則
一、地質災害防治途徑與基本方法
如前所述,地質災害的形成必須具備災害體和受災體。這兩方面條件決定了成災程度。因此,防治地質災害的基本途徑主要有兩方面:第一,限制災害源,消除或消弱災害體活動能量,解除或緩解災害活動威脅;第二,對受災體採取防避保護措施,使其免受災害破壞,或增強受災體對災害的抵禦能力。
防治地質災害的具體方法主要包括:
保護和治理區域地質自然環境,消弱災害活動的基礎條件。其基本措施是根據區域條件,科學地進行資源開發和工程建設活動,特別注意合理利用土地資源、水資源、生物資源,避免過度開發。在廣大山區應廣泛植樹造林,治山治水,宜農則農,宜牧則牧,宜林則林,涵養水土,防治水土流失。在城鎮和沿海地區,尤其注意合理開發利用地下水資源,量入為出,保持地下水動態平衡,防止地下水環境惡化,預防地面沉陷和海水入侵等活動。
加強地質災害勘查。弄清地質災害的分布情況與形成條件。合理制定城鎮規劃,選擇工程建設場地,盡可能避開地質災害危害區;對於必須在地質災害危險區實施的工程建設,制定防災規劃,實施預防措施。
對重要受災體實施專門性防治工程。為了保護城鎮、企業和鐵路、公路、橋梁、房屋等工程建設安全,應專門實施不同的防護工程、加固工程等。對不同防災工程措施不一,將在下面進行專門論述。
加強災害監測,有效地進行災害預測預報。應根據需要及時疏散人口、財產、或採取其它措施,最大限度地減少災害損失。
二、地質災害防治措施
雖然各種地質災害的防治途徑基本相同,但具體措施不一。所以,無論是哪種地質災害,都必須首先進行深入細致的勘查工作,以查清災害體范圍、性質、活動條件和受災體類型、分布情況等。在勘查的基礎上選擇防治措施,並合理地設計工程規模,取得充分的減災效果。
(一)崩塌(危岩)災害防治措施
1.清除危岩
對規模小、危險程度高的危岩體可採用靜態爆破或手工方法予以清除,消滅隱患。
2.部分削坡
對於規模較大的危岩體,難以全部清除其隱患。但可以在危岩體上部清除部分岩土體,降低臨空面的高度,減小斜坡坡度和上部荷載,提高斜坡穩定性,從而降低危岩的危險程度或減少其它防治工程的工程量。
3.排水防滲
在危岩體及其周圍地帶,應修建地面排水系統和堵塞裂隙孔洞,以防治過量地表水進入危岩斜坡,從而提高危岩穩定程度,減少崩塌機會。
4.加固斜坡、改善危岩岩土結構,提高斜坡穩定程度
所採取的措施,其具體內容有:①灌漿加固,以增強岩體完整性,提高岩體強度。②採用支撐墩、支撐柱、支撐牆等支撐措施保護斜坡,防止坍落。③採用預應力錨桿或錨索等錨固措施加固危岩體,防止崩落。④軟基加固,即在危岩或陡崖底部發育有泥岩等軟弱岩層時,採用噴漿護壁等方法保護軟基,防止強烈的風化作用和水體浸泡。如在軟基發育部位已形成風化凹腔,應根據規模、形態,採用嵌補、支撐、噴漿護壁等方法保護加固;如凹腔內積水,應進行疏干,並採取措施防止繼續浸水。
5.攔截
對於在雨季才發生活動的墜石、剝落或小型崩塌活動,可在岩石崩落滾動途中修建落石平台、落石槽、擋石牆等,以攔截落石,防止破壞建築設施。
6.遮擋
為了防止小型崩塌對鐵路等工程設施的破壞,可修建明硐、棚硐等對工程設施進行保護。
7.加強監測預報
(1)危岩體形變監測主要手段包括:通過地面觀察、形變測量、地傾斜測量、綜合自動監測等方法從外部監測危岩體位移、裂縫變形、地面傾斜等現象;採用鑽孔傾斜測量、電測、聲發射監測、地應力測量等方法從內部監測危岩體深部變形位移及應力變化情況。
(2)激發崩塌活動要素監測主要包括雨量監測、水文動態監測、地下水動態監測、地溫場監測、地震監測等。
(3)綜合分析與預測預報基本方法是分析斜坡穩定程度,建立危岩變形數值模型,確定崩塌活動的臨界值。在條件允許時,應建立預警系統,進行有效的災害預報。
8.躲避搬遷對於威脅嚴重,防治困難的建築設施,應選址搬遷,避免受害。
(二)滑坡災害防治措施
1.消除或減輕地表水、地下水對滑坡的誘發作用
(1)修建排水溝,攔截地表水,減少進入滑坡體的地表水量,並及時將滑坡體發育范圍內的地表水排走,減輕地表水對斜坡的破壞。
(2)修建截水盲溝和支撐盲溝、開挖滲井或截水盲洞、敷設排水滲管、實施排水鑽孔等,以攔截疏導地下水,減輕地下水對斜坡的破壞。
2.改善斜坡狀況,增加滑坡平衡穩定條件
(1)在滑坡體上部削坡減重,在坡腳加填,改變斜坡外形,降低斜坡重心,提高滑坡穩定程度。
(2)修建抗滑垛、抗滑柱、抗滑牆、抗滑洞等支擋工程,阻止滑坡體滑動,提高斜坡穩定程度。
(3)實施錨固工程,「加固」滑坡,提高斜坡穩定程度。
(4)採用焙燒法、電滲排水法、灌漿法等物理方法或化學方法,改善滑坡體岩土性質,提高軟弱岩土層強度,提高斜坡穩定程度。
3.加強監測預報
(1)滑坡體形變監測通過地面觀察、形變測量、地傾斜測量、綜合自動監測等方法監測裂縫變形、滑坡體水平位移、垂直形變以及滑坡體上樹木、房屋等工程設施形變等情況。採用傾斜儀測量、短基線測量、地應力測量等監測滑坡體內部形變位移情況。
(2)激發滑坡活動的外界要素監測主要包括降水監測、水文動態監測、地下水動態監測、地震監測等。
(3)綜合分析與預測預報方法與崩塌預測預報基本相同。
4.躲避搬遷
對於威脅嚴重,防治困難的工程建築,應選址搬遷,避免災害破壞。
(三)泥石流災害防治措施
1.實施生物措施,保護水土,消弱泥石流活動的基本條件
基本方法是保護森林植被。禁止濫砍亂伐,合理耕牧,並且有計劃地植樹種草,以提高森林覆蓋率和植被覆蓋率,抑制水土流失,減緩泥石流活動。
2.實施工程措施,限制泥石流活動,保護耕地與工程設施
(1)攔擋工程修建谷坊、攔砂壩、格柵壩等,蓄水攔砂,減小泥石流流速、容重、規模,抬高局部溝段侵蝕基準,護床固坡,降低泥石流沖刷破壞能力,減輕溝床侵蝕。
(2)排導工程修建導流堤、急流槽、束流堤等,引水輸砂,規范泥石流路徑,防止漫流,降低泥石流流速,削弱泥石流沖擊破壞能力。
(3)停淤工程根據泥石流發育地區地形條件,修建停淤場,將泥石流引入預定場所減速停淤,防止漫流。
(4)溝道整治工程採用固床砂壩、水泥砂漿砌石、石籠等方法保護泥石流溝坡,防止岸坡坍塌、滑移;在溝底進行鋪砌或修建肋板穩固溝底,減少溝底沖刷。
(5)防護工程與錯避工程對泥石流地區的鐵路、公路、橋梁、隧道、房屋等工程設施,進行防護或錯避,抵禦或避開泥石流的危害。防護工程包括修建護坡、擋牆、順壩、丁壩等。錯避工程主要包括跨越式錯避、穿過式錯避等。跨越式錯避是指修建橋梁,使工程設施凌架於泥石流溝上空,免受泥石流破壞。穿過式錯避則是將工程設施置於泥石流溝地下,避開泥石流破壞。
3.監測預報
除利用遙感技術,結合氣象資料分析,進行區域泥石流活動中長期預報外,主要是利用降雨預測進行泥石流活動的短期預報和臨災警報。此外,還可利用泥石流遙測地聲警報器、泥石流超聲波泥位警報器、地震式泥石流警報器等儀器直接監測泥石流活動,並進行短期預報和臨災警報。
4.躲避搬遷
對於威脅嚴重,難以防護的工程建築,應選址搬遷,避免災害破壞。
(四)岩溶塌陷災害防治措施
1.控水措施
(1)地表水防水措施在塌陷區周圍修建排水溝,防止地表水進入塌陷區,減少向地下的滲入量。在地勢低窪、洪水嚴重的防治區圍堤築壩,防止洪水入侵灌入塌陷洞或岩溶孔洞。對塌陷區內嚴重淤塞的河道進行清理疏通,加速泄流,減少對岩溶水的滲漏補給。對嚴重漏水的河溪、庫塘,鋪底防漏或人工改道,減少地表水倒灌。對嚴重灌水的塌陷洞隙採用粘土或水泥灌注填實,減少地表水入滲倒灌。採用混凝土、氯丁橡膠、玻璃纖維塗料等封閉地面,增強地表土層強度,防止地表水沖刷入滲。
(2)地下水控水措施根據水資源條件規劃地下水開采層位、開采強度、開采時間,合理開采地下水。必要時進行人工回灌,控制地下水動態,限制地下水位的頻繁升降,並使動水位最低水位不低於基岩面,保持岩溶水承壓狀態。在地下水主要逕流帶修建堵水帷幕,減少區域地下水補給,促使外圍地下水位升高,防止塌陷向外圍地帶擴展。在礦區井下修建防水閘門,建立有效的排水系統,對水量較大的突水點進行注漿封閉,控制礦井突水、突泥,避免礦區地下水大排大放,防止地下水位和岩溶水壓力的大起大落,控制地面塌陷活動。
2.加固措施
(1)挖填當孔洞規模和埋藏深度較小時,可清除岩溶上部覆蓋層中的軟弱土層和洞穴中的軟弱充填物,回填碎石或混凝土,改善建築場地條件,提高地基強度。
(2)強夯在土體厚度較小,地形平坦情況下,採用強夯砸實覆蓋層,破壞土洞,提高土層強度。
(3)灌注填充在溶洞埋藏較深時,通過鑽孔灌注水泥砂漿,填充岩溶孔洞,提高強度。
(4)鑽孔充氣鑽孔深入到基岩面下溶蝕裂隙或溶洞的適當深度,破壞真空腔的岩溶封閉條件,減少發生塌陷的機會。
(5)採用錨固柱、柵欄柱,支撐建築物,防止洞穴坍塌。
(6)跨蓋採用梁式基礎、拱形結構,或以剛性大的平板基礎跨越、敷蓋溶洞,避免塌陷危害。
3.監測預測
目前對岩溶塌陷還沒有建立有效的預報方法,只能根據專門地質調查,查明岩溶分布情況和岩溶塌陷的活動規律,結合淺層地質雷達探測和地下水動態監測、水文動態監測、氣象預報等方法,進行一般性預測。
(五)地裂縫災害防治措施
1.控制人為因素對地裂縫活動的強化作用
主要是合理開采地下水,限制地下水位大幅度下降,從而控制地面沉降活動,防止地面沉降對地裂縫的促進活動。其次是在礦區井下開采時,根據實際情況,控制開采范圍,增多、增大預留保安柱,防止礦井坍塌誘發地裂縫。
2.建築設施避災、防災措施
(1)查明地裂縫發育帶及潛在危害區,據以作好城鎮發展規劃和場地工程地質勘查,合理規劃工程建築物布局,使工程設施盡可能避開地裂縫危險帶,特別是嚴格限制永久性建築設施橫跨地裂縫,一般避讓寬度不少於4~10m。
(2)對於已建在地裂縫危害帶內的工程設施,應根據具體情況採取加固措施進行加固。對於必須建在地裂縫危害帶內的新的工程設施,應實施設防措施。如跨越地裂縫的地下管道工程,可採用外廊道隔離、內懸支座或內支座式管道活動軟接頭連結措施預防地裂縫的破壞。對於已受地裂縫嚴重破壞的工程設施,進行局部拆除或全部拆除,防止對整體建築或相鄰建築造成更大規模破壞。
3.監測預測措施
通過地面勘查、地形變測量、斷層位移測量以及音頻大地電場測量、高分辨縱波反射測量等方法監測地裂縫活動發展情況,預測預報地裂縫發展方向、速率及可能危害范圍。
(六)地面沉降災害防治措施
1.控制人為活動對地面沉降的促進作用
(1)根據水資源條件,限制地下水開采量,防止地下水水位大幅度持續下降,控制地下水降落漏斗規模。
(2)根據地下水資源的分布情況,合理選擇開采區,調整開采層和開采時間,避免開采地區、層位、時間過分集中。
(3)人工回灌地下水,補充地下水水量,提高地下水水位。
2.防護措施
地面沉降除有時會引起工程建築不均勻沉降外,主要是因沉降區地面標高降低,導致積洪滯澇,海水擴侵等次生災害。次生災害可造成十分嚴重的破壞損失。針對這些次生災害,採取的主要防護措施是修建或加高、加固防洪堤、防潮堤、防洪閘、防潮閘以及疏導河道,興建排洪排澇工程等。
3.監測預測
基本方法是設置分層標、基岩標、孔隙水壓力標、水準點、水動態監測網、水文觀測點、海平面觀測點等。定期進行水準測量;進行地下水開采量、地下水位、地下水壓力、地下水水質監測及回灌監測;進行河流水位、流量監測;進行潮汐及海平面變化監測等。根據地面沉降活動條件和發展趨勢,預測地面沉降速度、幅度、范圍及可能危害。
(七)海水入侵災害防治措施
1.控制人為活動對海水入侵活動的促進作用
(1)限制地下水開采量,防止地下水水位持續下降。使地下水位保持在海平面或地下鹹水水位以上,並具有一定的水頭壓力。使其能維持濱海地區地下水與海水動力平衡,扼制海水入侵。
(2)利用回灌井、回灌廊道等實行人工回灌,補充地下水,提高濱海地區地下水水位。
(3)在發生海水入侵或容易誘發海水入侵的濱海地帶,禁止挖砂,保護海岸,防治海岸侵蝕,削弱海水沿河上溯活動。規范曬鹽、海產養殖,防止人為將大量海水抽引到陸地,減少海水補給源。
2.限制海水入侵的工程措施
(1)修建防潮閘,抑制海水沿河上溯活動。
(2)建造隔水牆或防滲圍幕,阻斷海水入侵通道,扼止海水擴侵。
3.監測預測
主要監測手段是建立地下水動態監測網,進行水位、水化學監測,必要時輔以海水水文動態監測。根據海水入侵活動機制和歷史海水入侵規律,預測海水入侵速率、規模、危害范圍。
(八)膨脹土脹縮災害防治措施
主要包括避災措施和防災、治災措施。
在進行城鎮規劃和建築工程選址時,要進行充分的地質勘查,查明工程地質條件,弄清膨脹土的分布范圍、發育厚度、埋藏深度以及膨脹土的物理力學性質;在此基礎上合理規劃建築布局,使容易受害的建築工程盡可能避開膨脹土發育區。在膨脹土分布面積比較大,難以選擇非膨脹土工程場地時,盡可能選擇地形簡單、膨脹土脹縮性相對較弱、厚度較小而且地下水水位變化較小、容易排水,而且沒有淺層滑坡和地裂縫的地段進行工程建築,最大限度地減少膨脹土的危害。
在膨脹土發育區進行工程建築時,應避免大挖大填,加寬建築物四周散水,設置圈樑,敷設砂墊。鐵路、公路施工避免深長路塹,多填少挖,路堤底部墊砂,路塹設置擋土牆,邊坡植草鋪砂。水利工程要快速施工,合理堆放棄土;必要時設置抗滑樁、擋土牆;渠道要合理選擇渠坡坡角;穿過壠崗時使用涵管、隧洞。工程設施附近要修建排水設施,避免降雨、地表水、城鎮廢水等大量滲入地下。同時要合理開采地下水,保持地下水位相對穩定,避免地下水位大幅度地頻繁升降,防止膨脹土反復脹縮。
對於已受膨脹土破壞的工程設施則視具體情況,採用加固、拆除重建等措施進行治理。
綜合上述8種地質災害的防治措施,基本可分為4個方面,即:削弱災害活動強度措施;受災體防護措施;監測預報措施;避災措施。不同災害的具體方法不同(表8-1)。
三、地質災害防治基本原則
地質災害防治的根本目標是取得最充分的減災效果。然而要實現這個目的,必須遵照下列原則科學地規劃、設計、實施防治工程。
(一)預防為主的原則
地質災害雖然是一種不可避免和無法准確預測的自然現象。隨著人類科學技術水平及社會生產力水平的不斷發展,人類對地質災害的認識水平逐漸提高,因此,在災害面前擁有了越來越大的自主能力。這主要表現在兩個方面:第一,在一定程度上可以減少災害發生機會,削弱災害活動強度;特別是對於那些主要因人為活動控制的地質災害,可以通過調整人類活動基本扼制災害的發展,防止或減少災害的破壞損失。例如,可以通過人工改變斜坡形態、負荷,減少地表水入滲,加固斜坡等方法增強斜坡穩定程度,減少發生崩塌、滑坡發生的可能;可以通過限制地下水開采量,調整地下水開采層等方法,控制地下水水位,預防和限制地面沉降、海水入侵的發生與發展。第二,有效地進行災害預測預報,及時避災。在地面塌陷、地裂縫和膨脹土發育地區,盡可能使工程設施避開高危險區。對於崩塌、滑坡、泥石流等突發性災害可進行綜合監測,根據災害發生的危險程度,及時疏散人口、財產,減少災害損失。實踐證明,適時採取預防措施是防止災害破壞,減少災害損失的最有效途徑。
(二)防災減災的相對性、持續性原則
盡管人類對地質災害的防治手段越來越豐富,防治技術越來越高超,但要想制止地質災害的發生,或者是完全預測預報地質災害,徹底防治地質災害是不可能的;無論是現在,還是將來,對地質災害的防治效果永遠也不會達到百分之百。因此,任何時候人類所進行的防治工作都是相對的。基於這種現實,地質災害的防治是一項長期的、艱巨的任務。為了促進社會經濟的健康發展,地質災害防治要長期持續地進行下去,在不同社會經濟發展階段,力求取得與之相應的減災效果。
表8-1地質災害主要防治措施
(三)全面規劃與重點防治相結合的原則
地質災害防治除了具有長期性特點外,還具有廣泛性特點。因此,要取得充分的減災效果,首先要做好防治規劃,根據不同地區地質災害發育情況和不同時期社會經濟發展需要,提出地質災害防治目標、防治對策與措施,從總體上指導地質災害防治工作。
由於我國是一個發展中國家,目前科學技術水平和社會財力還都不高,因此,不可能對所有地質災害進行全方位的徹底防治。在這種情況下,只能在全國和地區災害防治規劃指導下,一方面加強區域環境保護與治理,改善地質自然環境,削除或削弱地質災害活動的背景條件;另一方面選擇受地質災害威脅強烈,破壞損失嚴重的城鎮、交通干線、重要企業等實施重點防治,使有限的資金發揮最大的減災效果,真正做到「好鋼用在刀刃上」。
(四)防治地質災害與其它社會經濟活動相結合的原則
實踐證明,地質災害防治工作常常並不是孤立進行的,它與其它社會經濟活動具有不同程度的聯系。因此,把防治地質災害措施與其它環境治理結合起來,並且把地質災害防治納入國家和地區社會經濟規劃,可以取得充分的效果。
首先,從宏觀上看,地質災害防治與土地資源開發、水資源開發、礦產資源開發、植被資源開發以及城鎮建設、交通建設等具有直接關系。因此,地質災害防治應該與這些活動有機地結合起來:一方面在這些活動中積極主動地進行相應地質災害的防治工作;另一方面地質災害的有效防治將促進這些活動的正常進行,二者取得相互促進的效果。另外,地質災害防治不僅是中央政府的責任,而且是一種廣泛的社會行為。因此,隨著國家改革開放的深入和市場經濟的發展,地方政府、企業以及個人在發展經濟活動中,為了免受災害損失,取得效益和利潤,就應該將所涉及的地質災害防治工作納入經濟活動之中,在市場經濟利益驅使下開展防治工作。
(五)防治工程最優化原則
地質災害防治工程一般需要比較巨大的投入。它所防治的對象是復雜的自然現象,所以地質災害防治工程既是復雜的技術工作,又是復雜的經濟工作。無論是哪個部門實施哪種防治工程都需要本著最優化原則審慎對待。最優化原則的核心就是實現科學性、可操作性與最小風險、最大效益的有機結合。
1.科學性
其科學性主要體現在:防治工程類型選擇要有充分依據,符合地質災害的減災特點或受災體的防護需要;防治工程設計要有針對性,符合國家有關標准和規范要求。
2.可操作性
其可操作性主要體現在:在目前技術水平條件下能順利實施;在人力、物力、財力方面有充分保障;現場環境沒有嚴重障礙。
3.最小風險
地質災害防治工程是在對災害評價基礎上實施的。由於對災害破壞損失認識的不徹底性,所以防治工程具有一定的風險。其主要表現在:防治工程不完全符合地質災害成災特點和受災體防護需要;設防標准不完全符合災害活動概率和成災規模,因而導致防治工程部分失效、完全失效或者超標准運行;防治工程不符合施工標准,達不到預期功能或達不到使用年限。基於這種性質,在設計、實施防治工程時,要力求將風險程度降到最低程度。
4.最大效益
其主要表現是以盡可能少的人力、物力、財力和時間投入,取得最大、最長效的經濟效益和社會效益、環境效益。
⑨ 災害地質
(一)地震
地震是地殼岩層受力後快速破裂錯動引起地表振動或破壞。它帶來房倒屋塌、山崩地裂,乃至引發海嘯。它是最劇烈的地質災害之一。
我國是最早記錄地震的國家,上古神話「頭觸不周山,使天柱折,天西傾,水東流」就是上古對地震的記述。中國歷史上則早在商周時期就有史官記錄地震。
地球上板塊與板塊之間相互擠壓碰撞,造成板塊邊沿及板塊內部產生錯動和破裂,是引起地面震動(即地震)的主要原因,其他原因還有火山爆發、隕石撞擊地球,三者都可造成不同程度的地震。
測量地震強度有兩種系列,常用的為里氏地震震級分級,可劃分為九級。它按一次地震震動所釋放出來的能量數值來劃分震動的級別。標準的統計方法是以距震中100千米處所測量到的最大震動幅度(以微米計,毫米的千分之一)為單位的對數值。如該點測量到的水平方向的震幅為10毫米,即104微米,它的對數值為4,即等於四級地震。目前已知最大的地震震級為9.5級,是1960年5月22日的智利大地震。經過測算,這次地震釋放的能量相當於2.7萬顆廣島原子彈爆炸所產生的能量(廣島原子彈為2萬噸TNT爆炸的能量)。依據這一劃分標准,3級地震為室內靜坐人員能感覺到的地震,4級地震能使室外人員感覺到地殼在震動,我們稱之為有感地震。如果達到了6級以上的地震,就屬於有牆倒瓦飛的破壞性地震,常伴隨有人員傷亡。
地震的另一種統計劃分標准,是按強烈程度來劃分的,共分為十二級。上述4級有感地震的烈度相當於五級烈度的地震,牆倒瓦飛相當於8級烈度的地震,唐山地震的烈度應相當於十一級烈度。地震烈度,是以地面人能感覺到、城市建築破壞強度來劃分的。它與里氏強度一般成正相關關系。里氏地震級別高,地震烈度級別劃分也高。實質上,它還與震動中心在地殼中的深度相關,震中愈深,烈度愈低。一般震動中心距地表十千米以內稱淺源地震,其危害程度大於深源地震。
地震構造示意圖
地震烈度還與地殼表層的地質結構有關。平原地區,地殼岩石圈之上有較厚鬆散的泥沙堆積物,它常處在地下水浸泡之中,當地下岩石發生震動時,震動時間稍長,就會造成本來呈固態的泥沙水三者混合體發生液化,變成可流淌的液態。我們在房屋建築工地時常可見到水泥澆注好後,工人拿起棒棍狀震動器,將棒插入半固態的水泥層中,在強烈震動下,水泥呈液態流動,它會驅除水泥層中大大小小的氣泡,震平原來手工澆注後呈起伏不平的水泥表面,從而使水泥形成緻密狀的無氣孔的統一整體。
據史料記載:唐山大地震的地震烈度為里氏7.8級,由於引發城市區地基中的沙泥層整體液化,從而使地基失衡,發生波浪狀晃動,就像城市建在浪花上一樣。平整的地基下面發生七高八低的變形,當然地基就變成七零八落的不穩定體,其上牆柱理所當然在頃刻間轟然倒塌,所以地震夷平了整個唐山市的地面建築。2008年5月12日的汶川地震,地震強度為里氏8級,由於發生在川西山區,震後不少房屋雖破損嚴重乃至傾斜,但還豎立在地面而未被抹平,其原因就是它們的地基為基岩山區穩固的岩石,在發生震動過程中無液化,因此毀壞程度低。
地震毀壞程度還與地殼斷裂性質有關,如果此斷裂為一逆斷層,它的下盤地層被上盤地層所擠壓。地震時震中位於斷層縫中,則上盤的震動烈度要大於下盤,因為下盤地層被上盤壓住,震幅當然受抑制。而上盤是個自由面,震動的發揮就比較充分,所以造成毀壞程度就高。在汶川地震中,成都平原是川西龍門大斷裂的下盤,所以成都市震動烈度就遠遠小於上盤的汶川縣。
地震造成砂體液化,在地質上也有記錄,那就是砂岩中的包卷層。地震造成沙層液化,由於震動使原來岩層間分布均勻的重力負荷發生改變,半固結狀態的泥沙層向低窪處流動,像軟泥一樣陷落到陷落層中,形成了包卷構造。五台山區的滹沱系青石村組火山岩上下石英岩、板岩層中大大小小的包卷層處處可見,顯然是地質歷史時期火山地震的震動記錄。
為了減少地震的破壞,國家對城市的建築作出規定,如房屋的基礎結構、鋼筋水泥的強度、圈樑的寬厚都有明確的規定和嚴格的數據。因為房屋鋼筋越多越粗,混凝土中水泥標號越高,房屋必然越牢固,人員的傷亡必然減少,但這必將大幅度地增加建築成本。本著既保障安全,又能節約成本的原則,根據建築地區的地震設防烈度,工程師經過地基勘察、岩土測試、准確計算、合理設計等程序,設計出滿足要求的施工設計方案。
生活與地質
從地質構造上分析,許多斷層具有活動性,有的已被固結焊死。比如山西地區18億年之前的斷層,基本都不再活動,只有燕山期(1.8~1.3億年間)發生的斷層才可能「復活」,至於2500萬年以來喜馬拉雅運動形成的斷層,其活動性更高,所以山西五大裂谷盆地,都屬於防8級地震區。山西歷史上曾有過8級地震的記載(洪洞8級地震),普遍發生過6級以上地震。
在修建高速公路、鐵路時,遇上活動斷層(1萬年以來發生過斷裂的斷層),線路必須繞開斷層。如果發現斷層發生在黃土中,就可以判定它是活動斷層。山西位於黃土高原的東部,而黃土高原形成於新生代,山西境內有不少此類斷層。
地震發生在海洋中時,常會引發海嘯。21世紀初,印度洋海嘯形成的海浪浪高15米,涉及范圍長上千千米,波及許多島國邊海地帶。這次地震由印尼—紐西蘭之間的地殼大斷層引發,該斷層延長1500千米,斷層兩盤升降幅度10~15米。該海嘯襲來之前,許多地方迅速發生大退潮,當人們紛紛下灘撿魚蝦之時,波濤立即撲面而來,速度超過了百米沖刺,除了岸上的遊客被沖上二樓、三樓躲過一劫外,大部分海濱遊客都在劫難逃,葬身於大海,甚至有不少人屍骨都未見(被埋海底)。
地震,這一危及人們生命的地質災害至今尚無法准確預測,因為引起地震的因素太復雜,它涉及斷層性質、斷層兩盤岩層的結構、地應力的強度、地應力的方向等一系列邊界地質條件。除此,板塊運動中地震區的位置、運動方式、方向、強度、互相牽制性以及地殼上部負荷的改變(例如興建水庫)等,均能引發地震的發生。如一座大型水庫,蓄水後,由於水體增加,庫區內的重量可猛增至幾億噸乃至幾十億噸,加上築建大壩增加的重量也有幾十萬噸到幾千萬噸。這些在庫區范圍內新增的負荷,必然會使該地區應力狀態改變和負荷重新調整,它的改變可能會直接影響到附近斷層面的微小滑動。所以一座大型水庫建成後,經常會觸發四級以下地震,其頻率可以多達數百到數千餘次。
今天地震科學尚不成熟,仍處於探索階段。加上自然界的「蝴蝶效應」——南美亞馬孫河熱帶雨林中有一種蝴蝶,扇動一下翅膀,就有可能放大到北美颳起一場龍卷風。對地震來說,當應力達到極限狀態時,也許一輛重載列車駛過,就會觸發某一區域的一次地震。
地震來臨之前,不少動物會有異常舉動,如蛇出洞、鼠搬家、雞不進籠、狗狂吠。日本學者常提出「地震雲」,但這不是必然的規律。理論上講,地應力的劇增,可能引發地殼的電磁場反應,它作用到這些地下蟄伏的蛇鼠,也會促使它們出洞、遷移。然而氣候的波動、太陽黑子的活躍也可引發地殼電磁場的變化,甚至動物間種內斗爭、外侵物種進入,也會造成原居地動物外遷。所以不能據此而發布地震預報。
科學發展到今天,我們只能指出哪些地方是地震高發區,哪些地方容易發生強震,但不能明確具體的時間,也難以指出地震的強度。
(二)山洪暴發
新中國建立後,我國根治了淮河、黃河的洪澇災害,全國大江大河引發區域性水災的機會大大降低了,但小流域的洪災卻增加了。
21世紀以來,甘肅舟曲山洪暴發,使整個縣城幾萬人喪生。舟曲城北兩條不足2千米長的小山溝,沖下幾十萬立方米的砂礫,溝口洪積扇上的房屋全部被沖毀,山洪從東西兩側傾注入城,加上南面白龍江的河曲外灣,洪水灌滿2米高的防洪堤內側,城區一片汪洋。
地質人員常年奔波於野外,也時常遇到山洪,平時涓涓細流水不及足踝,但暴雨過後,水深可達兩米,洪水寬百餘米甚至數百米,頃刻間濁浪滔天,沖毀了堤防,沖倒了房屋,沖走了大樹。1956年的一場山洪,五台縣石咀村(鄉政府所在地)靠河邊的半個村莊被洪水沖走。21世紀初的一場山洪,使福州北山溝里一個軍校宿舍全部被掃平。
通過衛星及航空影像對比,與20世紀60~70年代相比,幾乎現在所有城市的佔地面積與規模都擴大了許多倍,有的甚至達10倍以上。城鎮要擴展,高速公路、高速鐵路等城市基礎與配套設施也要興建,同時還要保證國家基本農田18億畝這條紅線不動搖。房子往哪裡建?擠河道、擠湖泊,填海填湖,向水域擴展,向山上擴展,城建出路走上了「上山下水」的路子。
為了提高人民生活水平,改善人類居住的環境質量,城市裡還要保障30%的綠地,這項要求已大大超過西歐各國。按照這種要求發展下去,我國城市在不久的將來會變成世界綠地佔有率的「暴發戶「。
再以五台縣的石咀村為例,該村歷史上曾遭洪水大災。這一河段上百米寬的河道,如今只留下四分之一的寬度。如果再來一次像1956年那樣的大洪水,四分之三石咀村的住房將被淹沒。這種不科學無限制的擴展,必然危及人民的生命財產安全,應當引起有關部門的高度重視。
隨著快速化的城市發展和工業時代的到來,環境破壞和大氣污染也越來越嚴重,如今大氣層外臭氧層的空洞在不斷擴大,二氧化碳排放量的不斷攀升,溫室效應的增加,已經造成了許多環境惡化的結果,如「厄爾尼諾現象」——局部海洋增溫引發的氣象異常,拉尼娜現象——局部降溫引發的氣象異常。本來春夏之交,江南黃梅雨——熱氣流北進與冷氣流交鋒而形成一個多月陰雨連綿的梅雨期如今縮短了,雨量減少;原來雲貴高原初夏的雨季相反成了旱季,如此等等。這種大規模的空氣流動減弱了,而局部強對流氣旋增強了。總而言之,環境的急劇惡化,導致局部地區50年甚至百年一遇的暴雨增多了,再加上許多違背自然規律的建築,洪水災害的概率也大大地增加了。
(三)泥石流
當山坡上堆積的沙泥土層中的孔隙里充盈水並達到臨界值時,連水帶泥沙,在重力作用下就會向下游流動,此時山坡上的風化滾石也將隨泥沙而被沖下。這種在水的參與下形成的高密度的泥沙流體就是泥石流。實驗數值表明,當泥沙中水分含量達到30%時,水與泥沙就會變成固溶體,在重力的作用下向下游流動。當然山坡越陡,沙土層越厚,水分越多,運動的速度就越快;運動體的體積越大,它的危害性也就越強。
典型泥石流示意圖
當山坡樹木繁茂,植物根系發達,土層被植物交織成網時,泥石流不易發生。因為山坡越陡泥石流越容易發生,所以住房切莫建在陡坡上,也不能建於陡坡下。但到底多大坡度才能使泥石流不發生呢?一般來講,可用沙錐體的穩定角作為判斷的依據,坡角小於30°時是穩定的。但實際情況遠比這要復雜得多,廣東韶關曾發生坡角僅5°~8°的泥石流。在水的參與和重力的作用下,不穩定的流體必然要往下游流動,只要有坡度,必然受到重力的作用。當水含量超過50%時,即使只有3°~5°的坡角,也會發生流動。也正因為如此,泥石流的預防難度也相當大。
如果暴雨時間不長,雨水雖大,但來不及滲透就沿地表流走了,那麼泥石流也不會發生。反之,雨量雖小,但連綿不絕,下到地面的雨水來不及形成地表的流水就滲入地下。它有足夠的時間滲入泥沙空隙中,這樣幾乎所有的降雨都將儲存到鬆散的泥沙中,當含水達到一定量時,泥石流就會發生。如果泥土層很瓷實,板結很緊密,它們的孔隙度很小,雨水即使滲滿沙土中的孔隙,但它的孔隙度遠遠小於30%,那麼雨再大,時間再長,也不會形成泥石流。
生活與地質
與泥石流相似的還有尾礦沉澱池,即尾礦庫。大型礦山采出礦石,一般須經過粉碎、選礦工序,精礦選出後留下尾礦,一般都堆積到選礦場附近的山溝中。因為選礦常用水作為載體;尾礦的管道運送一般也不是干沙,而是水溶漿體,也需大量水。所以沉澱池必然是個水沙混合池。池前必有堤壩,擋水擋沙往高處堆,而今這些堤壩遠遠達不到水庫那樣的安全系數,因為這些壩體主要攔截的尾礦是固體,水已從事先鋪設的管道流走了。
一些工廠為了節約成本,往往將壩體建得不十分牢固。正因為壩體的安全系數較低,若在長時間的水的參與下,壩基失去穩定,整座壩體在很短時間內會被沖垮,成百上千萬立方米的尾礦砂就成為泥石流順溝迅速沖下,席捲途中一切樹木石塊,位於壩體下游的村莊、房屋、橋梁等也將被洗劫一空,造成巨大災難。2008年,臨汾市襄汾塔兒山鐵礦潰壩事故造成幾百萬立方米的尾礦形成泥石流,掩埋了整個村莊,連同村中恰逢趕集的附近村民也命喪黃泉,造成了特大泥石流災害。該礦為磁鐵礦床,年產精礦幾十萬噸,原礦經粉碎、選礦後留下的尾礦年產近百萬噸。長200米,寬百餘米的沖溝只有一道壩體,所以一旦潰壩,勢如萬馬奔騰。趕集的人聽到泥石流奔騰的聲音,來不及分辨是什麼聲響,高達2~3米的黑色砂漿前鋒已沖到跟前。只有集市兩端的村民來得及向外逃命,位於流線中央的村民發現砂漿洶涌撲來,來不及逃就已被捲入。這一尾礦壩潰壩事件的發生,再次引起政府的高度重視。政府下令檢查全國尾礦壩,一律要求工廠加固防險,責任到人,杜絕類似事故再次發生。
(四)崩塌、滑坡、地裂、地陷
1.山體崩塌
當山體坡度陡峭時,山壁就容易因重力作用及冰凍裂解作用而發生崩塌。重力作用使岩壁向山體外側的自由面發生傾斜,最終因與內壁失去聯系而向外成片倒下。冰凍裂解作用是滲入岩石中的水因溫度下降至結冰點以下而體積膨脹,使原來充填於岩片與山體之間的微小裂縫在熱脹冷縮作用下不斷被撐開,裂隙隨之擴大;水不斷滲進,裂縫不斷擴大,如此反復,岩石自然會被肢解。事實上,水在結冰時,每平方米可產生900千克的推力,隨著面積的增大,力量也隨之增加,當然幾噸、幾百噸甚至上千噸重的石壁也終究會被裂解、推倒。
崩塌作用,一個重要的前提是岩石具有巨大、通透且平行於坡面的裂隙。無論原來的水平地層還是花崗岩體,它們都有很強的內部凝聚力,一般是不會倒塌的。只有後來地殼的構造運動,使岩層產生陡傾、破裂,也只有這一組裂隙面與外壁面走向平行時,石壁才會順節理面裂開至倒下,形成崩塌。地層傾斜時,傾斜的層理與山坡自由面的坡面朝向一致時,岩層就會順層理滑下,或斜切層面一片片剝落。這是構造運動導致岩石裂開,然後成片倒下的結果。更多的是岩石滾落,花崗岩、厚層石灰岩、石英岩等,因多組節理切割而風化成孤立的巨石狀,花崗岩的外形更接近於球狀,平時它們停留在山坡上,一旦風吹草動或輕微震動,巨石就會失去平衡而滾下。
當岩石受到兩組近垂直、直立的節理面切割時,風化後的岩石呈石柱狀獨立於山坡外側,也較容易使石柱傾倒、崩塌。所以重力作用的崩塌實際包含三種倒塌形式:滑塌、崩塌、滾落。它均對住房產生危害,並威脅到坡下車馬行人、施工設備及人員。為了防止石壁滑塌及崩塌,通常需用水平橫桿打進山體,再用螺帽鐵板固定坡體。
2.滑坡
通常是巨厚鬆散堆積如黃土、紅土最容易產生滑坡,而基岩山體只有寬大平整的地層層理、岩石節理其面理朝向與坡面傾向一致,即都朝向山體外面的自由面時,才可能發生順面理的滑坡。
山西高原黃土覆蓋面積達2萬平方千米,厚幾十米到二三百米的土層,沖溝深切,小型滑坡隨處可見,它們一般寬幾米到幾十米,落差幾米,構成小型黃土台階,貌似梯田(一般田面很窄、田坎很高)。大型黃土滑坡的滑坡面長幾百米甚至1~2千米,滑落高度可達50~60米,一般滑坡後緣斷壁面平整而開闊,它們常常發生在黃土梁靠近分水嶺區。
黃土區這兩種類型的滑坡很少有屋倒人傷的記載,但在人類居住較為密集的村莊及公路、大型工程開挖地區,此類災害時有發生。常見的有黃土滑坡、窯洞坍塌、人員被埋等,往往是由於人類的工程活動開挖,使原來處於穩定狀態的黃土因地基被挖而失去穩定,後方大量土方在重力作用下垮塌。
黃土滑坡也易在雨後發生。黃土中地下水充盈,土壤內聚力變小,容易使壁體滑動,水又成了滑動面上的潤滑劑。它也易在春天解凍季節發生,冬季結冰土層中孔隙擴張,但冰的保持力較大,不易發生崩塌。春天冰消融成水,一方面使內部的保持力下降,另一方面消融的水不僅留下更多孔隙,而且又作為潤滑劑,使地層失穩而滑落。所以開春解凍期易發生山石崩塌和滑坡。
3.地裂地陷
地裂地陷分兩種情況,一是自然地裂,一是人為地裂。
自然地裂通常指山頂、崖旁、坡上外側山坡在重力驅使下使其外翻,而在其後緣裂開成縫,它往往是山崩、滑坡的先兆(前已敘述)。冰凍作用也能使山坡出現裂縫、張開。
地陷
一般房屋不會建在崖頂邊緣,只有人口密集區的房子蓋在斜坡上,此時地裂就會危及房屋的安全。影響房基最大的地裂是人工開礦引發的地面裂縫。山西最多的地基沉陷型地裂是地下採煤形成的采空區因失去支撐或支架朽爛而導致頂板地層大幅度下沉,誘發出一系列地裂縫,使牆體開裂、房屋倒塌等。南方不少深部採煤會造成大面積地面沉降,最終在地表形成新生湖泊。
地下水開采也會造成地面沉降,最顯著的例子莫過於20世紀60~70年代上海大面積高樓沉降,由於深層地下水的淡水被超量開采,地面在地表高層建築的重力作用下,采空(水)層被壓縮,從而使地面下沉了20~50厘米。找到問題產生的根源後,上海市政府採取地面水(黃浦江水)回灌手段來彌補地下水的超量開采,才阻止了地面繼續沉降。嚴冬灌黃浦江低溫水,到夏天用作涼水,可以降溫;夏注黃浦江高溫水,冬季供鍋爐供暖。
4.喀斯特地陷
石灰岩區岩溶作用發育,許多大大小小的岩溶盆地,非專業人員很難看出當地平坦小平原原來是溶蝕作用造就的。
這些地區若遇上久旱不雨,地下水水位下降,都向深部的暗河匯集,暗河之上的岩溶水虧空,導致原來浮在其上的鬆散層垮落,於是出現了大大小小的圓形岩溶盆,反映在地表以上,是原來平坦的莊稼地忽然陷落或塌陷出一個個小型圓坑,並露出深深黑洞。
地下暗河含水層之上的莊稼地之所以會浮在含水層之上,是由於原來此溶落口被沙石卡住,因此沙石之上的泥土層得以平鋪其上而不致漏下。地下含水層的水一旦流盡,本來堵口的沙石慢慢滑落,最後落入暗河中,落口之上的農用地因失去支撐而塌落下來,形成新的開口黑洞。所以房屋地基需先勘探,目的是探明地下有無岩溶漏斗。如果在漏鬥上蓋起高樓,沙土承受不了其上的重壓,也會使房基局部下沉,導致地基裂縫、塌陷,危及樓房等地面建築的穩定。
20世紀60年代末,我國執行「深挖洞」、「備戰備荒」的方針,全國處處挖防空洞。許多防空洞未經過地下測繪,也沒有完備的圖紙留底備案,若未經勘探貿然在上面建房,將危及房基的穩定。如某單位1969年挖的防空洞,裡面都用磚塊砌洞壁、洞頂,到了20世紀80年代在上面建房而進洞做地下測量時,工程人員發現原來洞高1.9米已下沉了一半,整個拱圈只留下1米左右高度,測量工作需匍匐進行。當時砌磚拱時未作地基處理,是認為如此堅硬的紅色黏土層不必夯實、加寬另作基礎,不料20年間竟下沉了近1米,但在地表沒有任何反應。因此,建設單位在開展工程建設前,對基礎進行勘探是十分必要的。
再如某單位由於暖氣管漏水,每年供暖季節期間都會有鍋爐或管道漏水滲入地下,從而引發地下土層濕陷、地基錯位,致使一棟樓房的牆體裂開10~20厘米寬的縫隙,裂縫兩側的對應層被錯斷後高差可達5~6厘米,最終該棟樓房不得不作危房處理。在拆掉樓房時,工程人員發現其房基還十分堅固,用12磅大錘根本砸不碎,最後用重型機械才能破碎。即便如此,它也因無法支撐整座樓房的重量而開裂,最終導致地基不均衡沉降、牆體開裂而使樓房報廢。這一實例告訴我們,地基局部沉降的原因是復雜的,許多地面都絲毫也看不出來,即便是簡單的地下水管道漏水也會造成地基開裂、樓房將傾。
⑩ 地質災害防治措施
崩塌災害防治的工程措施:
1、攔擋:對中、小型崩塌可修築遮擋建築物或攔截建築物。攔截建築物有落石平台、落石槽、攔石堤或攔石牆等,遮擋建築物有明洞、棚洞等。
2、支撐與坡面防護:支撐是指對懸於上方、可能拉斷墜落的懸臂狀或拱橋狀等危岩採用墩、柱、牆或其組合形式支撐加固,以達到治理危岩的目的。對危險塊體連片分布,並存在軟弱夾層或軟弱結構面的危岩區,首先清除部分松動塊體,修建條石護壁支撐牆保護斜坡坡面。
3、錨固:板狀、柱狀和倒錐狀危岩體極易發生崩塌錯落,利用預應力錨桿(索)可對其進行加固處理,防止崩塌的發生。錨固措施可使臨空面附近的岩體裂縫寬度減小,提高岩體的完整性。
4、灌漿加固:固結灌漿可增強岩石完整性和岩體強度。一般先進行錨固,再逐段灌漿加固。
5、疏干岸坡與排水防滲:通過修建地表排水系統,將降雨產生的徑流攔截匯集,利用排水溝排出坡外。對於滑坡體中的地下水,可利用排水孔將地下水排出,從而減小孔隙水壓力、減低地下水對滑坡岩土體的軟化作用。
滑坡災害防治的工程措施
1、排除地表水和地下水:滑坡滑動多與地表水或地下水活動有關。因此在滑坡防治中往往要設法排除地表水和地下水,避免地表水滲入滑體,減少地表水對滑坡岩土體的沖蝕和地下水對滑體的浮托,提高滑帶土的抗剪強度和滑坡的整體穩定性。
2、減重與載入:通過削方減載或填方載入方式來改變滑體的力學平衡條件,也可以達到治理滑坡的目的。但這種措施只有在滑坡的抗滑地段載入,主滑地段或牽引地段減重才有效果。
泥石流災害防治的工程措施
1、跨越工程:在泥石流溝上方修築橋梁、涵洞跨越避險工程,使泥石流有排泄通道,又能保證道路的暢通。
2、穿越工程:在泥石流下方修築隧道、明硐和渡槽的穿越工程,使泥石流從上方排泄,下方交通不受影響。這是通過泥石流地區的又一種主要工程形式,對於隧道、明洞和渡槽設計的選擇,總的原則是因地制宜。
3、防護工程:對泥石流地區的橋梁、隧道、路基及重要工程設施修築護坡、擋牆、順壩和丁壩等防護工程,從而抵禦泥石流的沖刷、沖擊、側蝕和淤埋等危害。
4、排導工程:修築導流堤、急流槽、束流堤等排導工程,改善泥石流流勢、增大橋梁等建築物的排泄能力。
5、攔擋工程:修築攔砂壩、固床壩、儲淤場、支擋工程、截洪工程等攔擋工程,控制泥石流的固體物質和雨洪徑流,削弱泥石流的流量、下泄量和能量,以減緩泥石流的沖刷、撞擊和淤埋等危害。
(10)河鋼地質災害擴展閱讀:
誘發地質災害的因素主要有:
1、採掘礦產資源不規范,預留礦柱少,造成采空坍塌,山體開裂,繼而發生滑坡。
2、開挖邊坡:指修建公路、依山建房等建設中,形成人工高陡邊坡,造成滑坡。
3、山區水庫與渠道滲漏,增加了浸潤和軟化作用導致滑坡泥石流發生。
4、其它破壞土質環境的活動如採石放炮,堆填載入、亂砍亂伐,也是導致發生地質災害的致災作用。