工程地質災害
① 什麼樣的工程項目需要做地質災害評估
根據《地質災害條例》國務院394號令 在地質災害易發區進行的建設項目需要做地質災害危險性評估
② 舉例說明工程地質條件喝工程地質災害的區別
工程地質條件是一個綜合地貌，地層，地質構造和地質災害的判斷評價。如某地是什麼地貌，主要地層是啥，地質構造怎樣。。。然後得出工程地質條件良好或較差。
而工程地質災害特指某個災害對象，如滑坡，泥石流等。
③ 站場工程地質災害危險性綜合評估
甘肅段沿線的蘭州西固首站、定西分輸泵站、張家川分輸泵站和天水支線北道末站。地質災害危險性綜合評估結果列於表5-32中。
④ 地質災害防治工程評價
(一)地質災害防治工程評價的基本目的與內容
地質災害防治工程有兩種解釋。廣義上看，地質災害防治工程包括:區域地質自然環境治理;直接性地質災害的監測、預測、預報、預防和治理;地質災害救災以及減災宣傳、減災法規等減災管理工作。因此，廣義的地質災害防治是一項內容十分廣泛的系統工程。與此相區別的是狹義的地質災害防治工程。狹義的地質災害防治工程是針對某一個地質災害體或某一個較小范圍內的某種地質災害———一個危岩、滑坡、泥石流或一個地區的岩溶塌陷、地面沉降、地裂縫等所實施的以限制地質災害活動和保護受災體為目的的直接性防治措施。這些措施主要包括上面已經介紹的工程措施，以及監測、預測、預報等措施。
一般指的防治工程評價是對狹義的地質災害防治工程的分析評價，是針對某一具體災害對象防治措施的減災效果和經濟合理性進行分析評價。
地質災害防治工程評價的目的就是實現地質災害防治的最優化原則。地質災害防治具有相對性特點，特別是對於我們這樣一個幅員遼闊的大國，地質災害分布十分廣泛，不可能也沒必要對所有的地質災害都進行全面的預防和治理，尤其是在國家和社會財力還非常有限的情況下，只能選擇少部分重點災害進行專門防治。因此，這就需要通過防治工程評價，對比不同災害防治項目的可能效益，在此基礎上規劃安排防治順序，確定優先防治項目，以便使有限的防治資金最充分地發揮作用。
綜合上述，地質災害防治工程評價的基本內容和目的:分析地質災害防治工程的科學性，評估地質災害防治工程的經濟效益，評價地質災害防治工程的可行性和合理性，為地質災害防治項目優選和方案優選提供依據。
(二)地質災害防治工程評價方法
1.地質災害防治工程的技術評價與經濟評價
根據地質災害防治工程評價內容，把它的評價方法相應地劃分為兩類。第一類是技術評價，即分析評價防治工程能否按照設計目標有效地扼制災害活動或者保護受災體;分析防治工程本身的結構、強度等是否符合規范或實際要求。技術評價主要是從自然科學角度綜合分析防治工程的可靠程度，評價它的功能或效果。第二類是經濟評價，即分析防治工程的經濟效益，從經濟學角度評價防治工程的合理性。技術評價和經濟評價雖然都是防治工程評價不可缺少的方法，但由於不同地質災害技術評價的方法相差較大，而且在已有的勘查和研究工作中，對大部分地質災害防治工程已經形成了比較成熟的理論和方法，所以僅進行防治工程的經濟評價分析。
2.地質災害防治工程經濟評價核心指標及其特點
地質災害防治工程經濟評價的核心指標是防災經濟效益。效益是指某種經濟活動所獲得的成效與所付出的代價之比。生產產品的產業活動(例如工業、農業)的效益是指產品的價值或利潤與產品成本的比值。房屋等工程建築效益指的是這些建築的價值與建築成本的比值。地質災害防治工程既不是生產性工程，也不是商品性工程，它的價值和經濟效益與一般工程具有不同的特點，主要有下列幾點:①間接性特點;②潛在性特點;③長遠性特點(張梁等，1998)。
3.地質災害防治工程經濟評價的基本要素
地質災害防治工程經濟評價的基本要素包括:災害危害強度，即地質災害對受災體的威脅破壞程度;防災度，即防治工程對災害的可能防禦程度;設防標准，即防治工程的設計防災能力;防災功能，即防治工程可能實現的消災能力、對受災體的防護能力，以及可能產生的其他作用;防災收益，即用貨幣形式反映的防災功能;防災成本，亦稱防災投入，指防治工程所需要的材料、勞動等投入，在核算時可用貨幣反映。
4.地質災害防治工程經濟效益核算方法
主要有下列4種方法:地質災害防治工程功能函數模型法;地質災害防治工程經濟效益評價模型法;地質災害防治工程收益核演算法;地質災害防治工程成本核演算法。
5.地質災害防治工程優化分析
為了使有限的防治資金發揮最充分的減災效果，需根據最優化原則選擇防治項目和確定防治方案。所謂最優化原則，主要體現在3個方面，即具有充分的科學性，符合地質災害防治特點和有關的規范、標准要求;在技術方法、財力、物力，以及施工條件等方面切實可行;獲得最佳經濟效益。
⑤ 工程建設與運營中的地質災害減災工程
按照《地質災害防治條例》的要求，鐵路、交通、水利、建設等部門實施的各項建設工程，要嚴格落實地質災害治理工程的設計、施工、驗收與主體工程的設計、施工、驗收同時進行的「三同時」制度，結合「十一五」各相關行業的發展規劃，對已建和在建的鐵路、公路、水利水電工程、礦山工程和輸油（氣）管道工程等地質災害隱患點編制專門的地質災害防治規劃，對地質災害隱患點進行治理，確保建設工程區的地質災害得到及時治理。
9.8.1 水利水電工程建設與運營中的地質災害減災工程
水利水電建設多位於山區，極易引發崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害；結合大江大河干（支）流水利樞紐工程建設開展地質災害治理，使威脅水利水電建設和運營的地質災害得到有效治理。
（1）近期（至2010年）
1）三峽庫區崩塌、滑坡、泥石流地質災害治理與搬遷避讓減災示範工程。
2）結合病險水庫除險加固工作，對全國143座大型病險水庫和543座重點中型病險水庫的地質災害進行有效治理。
（2）遠期（2011～2020年）
南水北調中線工程滑坡、泥石流治理工程。
9.8.2 交通道路工程建設與運營中的地質災害減災工程
由交通、鐵路主管部門組織對已建和在建的公路、鐵路沿線地質災害隱患點進行專項治理，對發現的地質災害隱患點，結合本行業特點，編制本部門地質災害防治規劃，逐步開展工程治理。
1）青藏鐵路（格爾木—拉薩）沿線崩塌、滑坡、泥石流的地質災害治理。
2）國道219線改擴建工程（拉孜縣查務鄉—新藏區界）沿線崩塌、滑坡、泥石流地質災害的治理。
3）國道108線成都—西安段沿線崩塌、滑坡、泥石流地質災害治理。
4）川藏公路沿線崩塌、滑坡、泥石流地質災害治理。
9.8.3 礦山工程建設與運營中的地質災害減災工程
建立國家級礦山地質災害綜合治理示範工程，實現礦山開發、土地復墾、綜合整治、環境恢復相統一的礦產資源開發模式。
1）黑龍江省七台河煤礦，以采空塌陷為主的地質災害綜合治理示範工程。
2）遼寧撫順煤礦，以露天采礦為主的地質災害綜合治理示範工程。
3）山西大同煤礦，以采空塌陷為主的地質災害綜合治理示範工程。
4）貴州開陽磷礦，以崩滑流為主的地質災害綜合治理示範工程。
9.8.4 油氣能源工程建設與運營中的地質災害減災工程
1）西氣東輸管道沿線地質災害治理工程。
2）寶成輸油管道沿線地質災害治理工程。
⑥ 地質災害防治措施
對出現地質災害前兆、可能造成人員傷亡或者重大財產損失的區域和地段，縣級人民政府應當及時劃定為地質災害危險區，予以公告，並在地質災害危險區的邊界設置明顯警示標志。 在地質災害危險區內，禁止爆破、削坡、進行工程建設以及從事其他可能引發地質災害的活動。 縣級以上人民政府應當組織有關部門及時採取工程治理或者搬遷避讓措施，保證地質災害危險區內居民的生命和財產安全。
在地質災害易發區內進行工程建設應當在可行性研究階段進行地質災害危險性評估，並將評估結果作為可行性研究報告的組成部分；可行性研究報告未包含地質災害危險性評估結果的，不得批准其可行性研究報告。 編制地質災害易發區內的城市總體規劃、村莊和集鎮規劃時，應當對規劃區進行地質災害危險性評估。
《地質災害防治條例》主要確立了如下三項原則： 一是"預防為主、避讓與治理相結合，全面規劃、突出重點"的原則； 二是"自然因素造成的地質災害，由各級人民政府負責治理；人為因素引發的地質災害，誰引發、誰治理"的原則； 三是地質災害防治的"統一管理，分工協作"的原則；國務院國土資源主管部門負責全國地質災害防治的組織、協調、指導和監管工作。國務院其他有關部門按照各自的職責負責有關的地質災害防治工作
一是地質災害調查制度。由國務院國土資源主管部門會同國務院建設、水利、鐵路、交通等部門結合地質環境狀況組織開展全國的地質災害調查。縣級以上地方人民政府國土資源主管部門會同同級建設、水利、鐵路、交通等部門結合地質環境狀況組織開展本主管區域的地質災害調查，在調查的基礎上編制相應的地質災害防治規劃。 二是地質災害預報制度。預報內容主要包括地質災害可能發生的時間、地點、成災范圍和影響程度等。地質災害預報由縣級以上人民政府國土資源主管部門會同氣象主管機構發布。任何單位和個人不得擅自向社會發布地質災害預報。 三是地質災害易發區工程建設地質災害危險性評估制度。在地質災害易發區內進行工程建設應當在建設項目可行性研究階段進行地質災害危險性評估，並將評估結果作為可行性研究報告的組成部分；可行性研究報告未包含地質災害危險性評估結果的，不得批准其可行性研究報告。 四是對從事地質災害危險性評估的單位實行資質管理制度。從事地質災害危險性評估的單位，必須經省級以上人民政府國土資源主管部門對其資質條件進行審查合格，並取得相應等級的資質證書後，方可在資質等級許可的范圍內從事地質災害危險性評估業務。 五是與建設工程配套實施的地質災害治理工程的"三同時"制度。即經評估認為可能引發地質災害或者可能遭受地質災害危害的建設工程，應當配套建設地質災害治理工程。地質災害治理工程的設計、施工和驗收應當與主體工程的設計、施工、驗收同時進行。配套的地質災害治理工程未經驗收或者經驗收不合格的，主體工程不得投入生產或者使用。
五項防災措施
《地質災害防治條例》還就地質災害防治管理規定了各級人民政府必須採取的五項防災措施： 一是，國家建立地質災害監測網路和預警信息系統。 二是，縣級以上地方人民政府要制定年度地質災害防治方案並公布實施。 三是，縣級以上人民政府要制定和公布突發性地質災害的應急預案。 四是，縣級以上人民政府可以根據地質災害搶險救災工作的需要成立地質災害搶險救災指揮機構，在本級人民政府的領導下，統一指揮和組織地質災害的搶險救災工作。 五是，地質災害易發區的縣、鄉、村應當加強地質災害的群測群防工作。
⑦ 地質災害防治工程評價的基本方法
一、地質災害防治工程評價的基本目的與內容
地質災害防治工程有兩種解釋。從廣義上看，地質災害防治既包括：區域地質自然環境治理；直接性地質災害的監測、預測、預報、預防和治理；還包括地質災害救災以及減災宣傳、減災法規等減災管理工作。從這個意義上說，地質災害防治是一項內容十分廣泛的系統工程。與此相區別的是狹義的地質災害防治工程。狹義的防治是針對某一個地質災害體或某一個較小范圍內的某種地質災害——如一個危岩、滑坡、泥石流或一個地區的岩溶塌陷、地面沉降、地裂縫等所實施的以限制地質災害活動和保護受災體為目的的直接性防治措施。這些措施主要包括上面已經介紹的工程措施，以及監測、預測、預報等措施。
廣義的地質災害防治工程不但包括的內容十分廣泛，而且還常常涉及廣泛的地區。為了更有效地減災、防災，促進地區經濟或區域經濟與資源、環境的協調發展，對此進行全面的分析評價，使其充分發揮作用，這無疑是非常必要的。但這種分析評價一般都需要結合地區或區域環境整治和經濟發展進行綜合研究。這種研究屬於區域環境－經濟研究范疇，不是本課題研究任務。這里所指的防治工程評價是對狹義的地質災害防治工程的分析評價，是針對某一具體災害對象防治措施的減災效果和經濟合理性進行分析評價。
地質災害防治工程評價的目的就是實現地質災害防治的最優化原則。如前所述，地質災害防治具有相對性特點。特別是對於我們這樣一個面積遼闊的大國，地質災害分布十分廣泛，不可能、也沒必要對所有的地質災害都進行全面的預防和治理；尤其是在國家和社會財力還非常有限的情況下，只能選擇少部分重點災害進行專門防治。因此，這就需要通過防治工程評價，對比不同災害防治項目的可能效益，在此基礎上規劃安排防治順序，確定優先防治項目，以便使有限的防治資金最充分的發揮作用。
地質災害防治工程評價除了為確定防治項目提供直接依據外，對於已經選定的防治項目要取得充分的防治效果，同樣有許多經濟問題和技術問題需要進一步地分析、評定。對於某一地區的地質災害可能有多種防治方法。因而首先應研究哪種或哪些方法最符合實際。它不但在措施上最為得力，而且經濟效益最佳。這就需要進行技術分析和經濟評價。此外，即使已經選擇了防治措施，但是在工程設計中，按照哪一級設防標准設計工程規模，既能夠有效地防治災害，保護受災體，又不致浪費資金，這也需要進行技術分析和經濟評價。例如，不同情況下泥石流災害的防治措施可以有很大不同。如果泥石流活動非常頻繁，而危害對象僅僅是少數散居在山區的農戶時，就不一定進行專門的工程防治，只需將這些農戶搬遷，安置到安全地區即可；然後結合植樹造林、水土保持進行環境治理，就可以收到既實現減災，又避免花費大量資金的效果。如果泥石流危害鐵路、公路安全，則應要根據實際情況採取不同的防治措施。如：局部改線，避開災害威脅；實施防護工程，保護鐵路、公路安全；治理泥石流，削弱其強度或導流至無交通設施分布地帶。如果泥石流危害重要企業或城鎮安全，就要實行包括生物工程、防護工程、治理工程在內的綜合防治措施。各種工程的設計標准，既要安全有效，又要經濟合理。因此，地質災害防治工程評價不僅是選擇防治項目的直接依據，而且也是項目防治方案優選的重要依據。
綜合上述，地質災害防治工程評價的基本內容和目的是：分析地質災害防治工程的科學性，評估地質災害防治工程的經濟效益，評價地質災害防治工程的可行性和合理性，為地質災害防治項目優選和方案優選提供依據。
二、地質災害防治工程評價方法
（一）地質災害防治工程的技術評價與經濟評價
根據地質災害防治工程評價內容，把它的評價方法相應地劃分為兩類。一類是技術評價，即：分析評價防治工程能否按照設計目標有效地扼制災害活動或者保護受災體；分析防治工程本身的結構、強度等是否符合規范或實際要求。技術評價主要是從自然科學角度綜合分析防治工程的可靠程度，評價它的功能或效果。第二類是經濟評價，即分析防治工程的經濟效益，從經濟學角度評價防治工程的合理性。技術評價和經濟評價雖然都是防治工程評價的不可缺少的方法，但由於不同地質災害技術評價的方法相差較大，而且在已有的勘查和研究工作中，對大部分地質災害防治工程已經形成了比較成熟的理論和方法，所以本課題僅進行防治工程的經濟評價分析。
（二）地質災害防治工程經濟評價核心指標及其特點
地質災害防治工程經濟評價的核心指標是防災經濟效益F（X）。效益是指某種經濟活動所獲得的成效與所付出的代價之比。生產產品的產業活動（如工業、農業）的效益是指產品的價值或利潤與產品成本的比值。房屋等工程建築效益指的是這些建築的價值與建築成本的比值。地質災害防治工程既不是生產性工程，也不是商品性工程。它的價值和經濟效益與一般工程具有不同的特點。主要有下列幾點：
1.間接性特點
在多種地質災害防治工程中，只有少數措施能產生直接效益。如為了治理泥石流災害實施生物工程，植樹造林，在一定時期後可得到一定收益。但這種收益只是一種附帶性的「副產品」。其主要效益是體現在保護了人民生命財產，減少了災害損失。所以，災害經濟學屬於守業經濟學。防災效益是通過「以負換正，減負為正、負負得正」的方式間接地反現出來。
2.潛在性特點
一般產品在投入使用以後，就為消費者所連續使用，其價值不間斷地發揮作用。但地質災害，特別是突發性地質災害，並不是每時每刻都在進行。所以，一般地質災害防治工程往往長時間地處於「待命」狀態，只有災害發生時，它才顯出「英雄本色」，發揮其「養兵千日，用兵一時」的功能。
3.長遠性特點
地質災害防治工程一般具有較長的使用期限，少則幾年，多則幾十年或上百年。除了在工程壽命期內產生效益外，有的地質災害經過一段時間的防治可基本消除。有的雖然沒能完全根治，但通過一定防治後，使地質災害防治地區的環境得到改善，走上了良性循環發展道路，逐步增強了防治地區自身的「免疫」功能，使地質災害不斷緩解，並最終消除。因此，其效益更是長遠無期的。
（三）地質災害防治工程經濟評價的基本要素
地質災害防治工程經濟評價的基本要素包括：災害危害強度（W（q）），即地質災害對受災體的威脅破壞程度；防災度（F（s）），即防治工程對災害的可能防禦程度；設防標准（F（b），即防治工程的設計防災能力；防災功能（F（g）），即防治工程可能實現的消災能力、對受災體的防護能力以及可能產生的其它作用；防災收益（F（y）），即用貨幣形式反映的防災功能；防災成本（F（c）），即亦稱防災投入，指防治工程所需要的材料、勞動等投入，在核算時可用貨幣反映。
（四）地質災害防治工程經濟效益核算方法
1.地質災害防治工程功能函數模型
如前所述，地質災害防治工程效益主要體現在減損作用，少數工程具有社會經濟增殖功能。因此，分別用損失函數（L（s））和增殖函數（I（s））來反映：
地質災害災情評估理論與實踐
（1）式表明，災害損失（L）隨防災度（S）的增大而減小。它在對災害無任何防治能力時，即S趨於0時，理論上災害破壞作用將無限延長，災害損失趨於極大值（無窮大）；當防災度趨於100%（或實際應用中出現S＞1的高冗餘度，即防治力度超過發災潛力）時，災害損失趨於零。
（2）式表明，防治工程的增殖作用（I）隨防災度（S）的增在而增大。但它並不是無限的，其最大值取決於防治工程所具有的最大增殖可容度。
L（S）和I（S）的代數和構成防治工程的防災功能函數。即：
地質災害災情評估理論與實踐
式中L（S）為負值。
圖8-1和8-2反映了上述各種關系。
圖8-1地質災害防治工程投入與災害損失關系
圖8-2地質災害防治工程投入與效益關系
2.地質災害防治工程經濟效益評價模型
地質災害防治效益採用投入產出法進行計算。
一是純收益法。即以產出與投入的差值反映防治工程的經濟效益：
地質災害災情評估理論與實踐
二是相對收益法。即以投入產出的比值（簡稱產投比）反映防治工程的經濟效益：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：F（x）1和F（x）2——防治工程在有效期內獲得的防治效益；
F（y）——防治工程在有效期內獲得的各種收益；
F（c）——按一定防災度和設防標准，規劃設計的防治工程的成本投入。
3.地質災害防治工程收益核算
如前所述，地質災害防治工程收益主要表現為減災收益，即實施防治工程後可能減少的災害損失。採用下列幾種方法進行核算。
（1）期望損失法減災收益等於無防治條件下的災害期望損失與防治條件下的期望損失之差。即：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：F（g）s——減災收益；
S（Z）——無防治條件下災害的期望損失；
S（F）——設計防治工程條件下災害的期望損失。
其評價核算方法見本報告第七章。S（F）與S（Z）所不同的是在期望損失評價模型中，災害活動概率（速率）、危害強度、危害范圍等要素值需根據防治工程的設計目標確定。
（2）防災度法根據防治工程設計目標所要達到的防災度計算減災收益。即
地質災害災情評估理論與實踐
式中F（S）為防災度。在這里指的是實施防治工程後使災害經濟損失減少的幅度（%）。
（3）比擬法同已經運行的同類防治工程進行比擬，概略地確定減災收益。即：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：k為修正系數；F（y）s´為同類工程的減災收益。
少數防治工程除主要取得減災收益外，還附帶有一定的增殖收益。對此，需根據收益性質進行核算。如農林牧產品收益可根據單位產品市場價核算。
防治工程的總收益為減災收益與增殖收益的總和。
4.地質災害防治工程成本核算
基本途徑是採用影子工程方法全成本核算防治工程的投入。
需要注意的是，防治工程投入是一種動態投入。所以，簡單地根據工程設計方案一次性地核算靜態投入就不能與以期望損失為基礎的減災收益相匹配，因而得不到合理的防治效益。
防治工程的動態投入首先表現在防治工程投入運行後，會隨著使用年限的延長而折舊壞損。因此，要麼降低效能，影響防災度；要麼需要維修，以基本保持其功能。在通常情況下，防治工程要進行經常性維修，因而要將維修費用連同初始成本一並計入工程投入。即防治工程投入等於初始成本加上維修費用。維修費用除了採用影子工程法進行測算外，還可以按照初始成本的一定比例進行核算。其比例數值可根據防治工程的使用年限，大致按折舊率的50%確定。
在核算防治工程投入時，除了需要考慮運行中的維修費用外，還需要考慮防治費用的折現情況。之所以如此，是因為我們在核算防治效益時，可能出現有關的不同要素（期望損失減少值、初始成本、防治費用等）的預測時間年份不同，那麼由於物價因素的影響，這些要素就不是「站在同一水平線上」，因而它們的可比性就將打折扣。基於這種情況，在核算防治工程投入時，需要根據利率變化進行貼現計算。其函數模型為：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：PVr——防治工程投入費用的貼現值；
r——年名義利率；
t——時間（a）。
在離散的情況下，上式為：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：i為年貼現利率。
（五）地質災害防治工程優化分析
如前所述，為了使有限的防治資金發揮最充分的減災效果，需根據最優化原則選擇防治項目和確定防治方案。所謂最優化原則，主要體現在三個方面，即：具有充分的科學性，符合地質災害防治特點和有關的規范、標准要求；在技術方法、財力、物力以及施工條件等方面切實可行；獲得最佳經濟效益。
防治工程的科學性、可行性主要通過技術分析進行評價。防治工程的經濟效益則是根據以上提供的方法進行分析評價。為了根據防治工程經濟評價結果，做好防治工程優選，對最優化理論和優選的基本方法進一步分析如下。
通常情況下，防治費用和防災度（或減災效果）互為消長關系。即防治投資增加，防治工程規模加大，防災度提高，災害損失下降。基於這種關系，為了有效地保護人民生命財產安全，當然是實施的防治工程越多、越可靠，減災效果越充分。但這顯然是不科學的，對於絕大多數地質災害防治工程來說，不可能片面追求防治效果，而不顧防治投入的多少。在這一矛盾面前最科學的選擇是實現防治效果與防治投入的最佳結合。
前面的圖8-1和圖8-2是根據多數實踐結果繪制的地質災害防治工程投入與災害損失和防治收益的一般變化關系。它表明，隨著防治工程投入的增加，雖然災害損失減少，收益增加，但它們都不是線性關系。當防治投入達到一定規模後，災害損失減少的幅度和防治收益增加的幅度會明顯降低，這意味著在此之前所進行的防治投入獲得的收益（產投差或產投比）明顯，而後的防治投入獲得的收益變小。因此，我們可以在對不同投資力度下防治工程經濟效益分析的基礎上，選擇預期損失或防治效益轉折部位O』的「臨界」投入F（c）』作為最佳投入。依此確定相應的防災度F（s）』及工程方案（圖8-3）。
圖8-3地質災害防治工程優化投入示意圖
當然，圖8-3顯示的是最理想的情況，實踐中的情況可能要復雜得多。有時所謂「臨界值」並不是一個點，而是一個區間，在這種情況下可採用該「臨界段」的平均值或最高值選擇防治方案。有時可能不存在「臨界點」或「臨界段」，在這種情況下只能根據不同設計方案的預期收益，直接分析對比後選擇最優防治方案。
在分析評價同一項目最優防治工程的基礎上，進一步對不同項目的最優方案進行分析對比，本著優中選優的原則，進行項目優選，編制防治規劃，排列防治順序。
⑧ 工程地質災害
(1)工程地質災害的類型
國家建設中特別是西部地區，經常遇到滑坡、溶洞、地面下沉、水庫壩基漏水、軟土變形、水土突涌、水下砂體運移、淺層天然氣、岸帶沖淤、砂土液化等工程地質問題，查清引起這些災害的工程地質條件，制訂防治、整治措施，需要工程地球物理探測技術。如南昆鐵路沿線、長江三峽庫區有很多滑坡需要治理，廣西岩溶地區水庫地下漏水問題等，都是工程地質災害。
越來越突出的工程地質災害問題不僅威脅到人民生命安全，而且嚴重地制約了國民經濟的發展。崩塌、滑坡和泥石流等地質災害正隨著礦產資源的開發而加劇，中國每年因此而損失約300億元人民幣。近10年來，中國由於崩塌、滑坡和泥石流造成了近萬人死亡，全國400多個市、縣、區、鎮受到嚴重侵害。在全國鐵路沿線分布的大中型滑坡達1000餘處，平均每年中斷交通運輸44次，鐵路沿線有泥石流溝1386條，受危害鐵路達3000km以上;全國有近千座水電站及數百座水庫受到崩塌、滑坡和泥石流災害的嚴重威脅，僅雲南省已毀壞水電站360座、水庫50座。由於礦山採掘造成的壓占、采空塌陷所損毀的土地面積超過3000hm2;全國共有16個省(區、市)的46個城市(地段)、縣城出現地面沉降問題，總沉降面積達到48700km2;地裂縫出現在17個省(區、市)，總長超過346km。據統計，中國的地質災害共有30種，除火山外，崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降等15種為主要災害。專家認為，中國經濟建設的高度發展和人口的急劇增加，對地質環境的破壞日趨嚴重，中國50%以上的地質災害都與人為因素有關。中國地質災害的成災具有明顯的方向性，地質災害的損失與人口密度、經濟發達的程度呈現出正比。我國目前有400個地質災害重災縣(市)，佔全國縣(市)的20%。每年地質災害(不包括地震)造成的直接經濟損失占各種自然災害造成損失的20%～25%，年平均死亡近千人，受傷近萬人，經濟損失難以估量。
(2)工程地質災害的特點
我國工程地質災害的基本特點是:種類繁多，破壞損失嚴重;分布零散而又十分廣泛;防治周期特別長。1998年我國共發生不同規模的崩塌、滑坡和泥石流等突發事件約18萬宗，造成1150人死亡，1萬多人受傷，毀壞房屋50多萬間，直接經濟損失約15.9億元。我國政府對地質災害的危害問題處於極大關注，因此災害評估得到越來越廣泛的重視，研究內容也越來越廣泛，研究的手段也越來越豐富。但是我國畢竟是一個發展中國家，由於財力和技術水平的限制，不可能對所有工程地質災害進行全面治理，因而研究發展很不平衡，理論研究也非常薄弱，災害評估沒有得到充分的實踐應用。
(3)工程地質災害的危害
由礦石開采後形成的采空區的突然冒落與塌陷屬於不連續下沉方式曾發生多起事故，造成人員和財產的重大損失。最早在世界上有報道，在1938年英國的一個錫礦山，由於采區冒頂產生沖擊地壓。1958年，德國維爾鉀鹽公司的台爾曼礦也曾發生采空區冒落。1960年1月20日在南非的科爾布魯克諾斯(Coalbrook North)煤礦曾發生一起災難性破壞，當時面積大約3km2左右的房柱法采空區突然陷落，造成了437人的死亡。1962年12月在南非遠西蘭德(FarWestRand)金礦區發生塌陷，當時一個三層的井下破碎硐室突然塌落掉進了一個下部滲坑，造成29人死亡。1970年9月25日，在穆福利拉礦區發生較嚴重的空區突然陷落，造成89人死亡，同時伴隨約45000m3尾礦泥漿淹沒了部分礦井。
我國工程地質災害分布十分廣泛，曾發生過多起地質災害事故。崩塌災害最典型的例子是湖北安遠縣鹽池河磷礦山崩。鹽池河磷礦區位於黃陵背斜東北翼，自1969年以來，在三面(東、西、北)臨空的陡崖下開采磷礦石約60×104t，采空面積達6.6×104m2。由於采空了山腳地區，改變了山體的應力狀態，引起山體開裂。終於在1980年6月3日凌晨發生大規模山崩。高100m的半壁山頭頃刻崩塌，激起巨大氣浪將礦務局建築物席捲而起，直撞到對岸陡壁，撞得粉碎，近100×103m3的碎石堆積在500m×478m左右的范圍內，將鹽池河河谷填埋，形成一座高20～42m的堆石壩，掩埋(死亡)了284人及礦務局的所有建築、機械設備。
據初步調查，全國有災害性泥石流溝1.2萬條，滑坡數萬條，崩塌數千處。1949～1996年共發生「崩、滑、流」災害4600次，其中造成嚴重損失達1001次。1983年3月在甘肅東鄉族發生過一次特大的滑坡，下滑物體總體積達3000×104m3，埋沒了苦順和新莊兩村和德勒村一部分，毀壞農田3000hm2，填埋水庫一座，造成巨大損失。1985年6月，長江西陵峽新灘鎮發生大岩崩，頃刻之間有300多年歷史的新灘古城整個被覆沒，滑坡體沖入長江中土石量約200×104m3，埋沒房屋1000多間，擊毀機帆船13艘，木船64隻，直接損失1000多萬元。由於湖北岩崩調查處預報及時，使1300多居民安全撤離無傷亡。
2010年8月，陝西省安康市普降大到暴雨，受強降雨影響，白河縣四新、卡子、茅坪、構扒4個鄉鎮受災嚴重，導致350戶800餘間房屋被淹，沖毀農田3000餘畝，特別是公路、電力、水利、通信等基礎設施嚴重受損。其中四新鄉和茅坪鎮南貧溝流域通信、電力全部中斷，直接經濟損失1200餘萬元。該區地質條件復雜，千枚岩等易滑地層分布較廣，同時，隨著近年來經濟的迅速發展，導致了人類工程活動的加劇，如開山採石、開荒種田、劈山修路等，嚴重地擾亂了自然地質環境，加劇了該區地質災害突發和群發。
⑨ 礦山與地下工程地質災害
地下采礦和地下工程開挖，最基本的生產過程就是破碎和挖掘岩石與礦石，同時維護頂板和圍岩穩定。如果對地下洞室不加以支撐維護，則洞室圍岩在地應力的作用下發生變形或破壞，這種現象在采礦界稱為地壓顯現。由地壓造成的災害，對礦井來說，主要表現為頂板下沉和垮落、底板隆起、岩壁垮幫、支架變形破壞、采場冒落、岩層錯動、煤與瓦斯突出及岩爆等。因采空區處理不當而引起的大規模地壓災害在地面表現為地表開裂、地面下沉、建築物倒塌、水源枯竭等。對於煤礦，尤其是露天煤礦，常常表現為滑坡、崩塌、傾倒等邊坡失穩及其引起的地面變形破壞。而煤與瓦斯突出是高瓦斯煤礦開采過程中最常見、危害性最大的地壓災害。這里主要討論危害大、發生頻率高、分布范圍廣的冒頂垮幫、岩爆、煤與瓦斯突出。
(一)冒頂垮幫
1.冒頂垮幫的特徵及其影響因素
地下洞室開挖後，由於卸荷回彈，應力和水分的重新分布常使圍岩的性狀發生很大變化。如果圍岩岩體承受不了回彈應力或重新分布應力的作用，就會發生變形或破壞。圍岩岩體變形及破壞的形式和特點，除與岩體內的初始應力狀態和洞形有關外，主要取決於圍岩的岩性和結構(表92)。
冒頂事故是對礦山工人人身安全威脅大且發生頻率最高的礦山地質災害之一。據不完全統計，我國各種礦山每年工傷死亡人數中有40%死於礦坑冒頂，死亡頻率占各種礦山地質災害之首。
表9-2 圍岩的變形破壞形式及其與圍岩岩體和結構的關系
續表
(據張倬元等，1994)
湖南錫礦山南礦的開采實踐表明，當失去支撐能力的礦柱達到全采場礦柱60%左右時，采空區頂板就可能冒落。而一個采空區的冒落會在相鄰采空區引起連鎖反應，導致采場地壓急劇增大，采場和巷道嚴重破壞，人員傷亡。美國、英國、日本等國金屬礦山冒頂事故死亡人數均占井下事故死亡總人數的1/3～1/2，日本為40.7%，美國為30.2%，英國、俄羅斯、波蘭和比利時等國約佔30%～50%。
我國冶金礦山頂板冒落及其他地壓災害死亡人數佔全部傷亡人數的25%～27%;大中型統配煤礦近年發生的重大死亡事故中，頂板冒落災害佔30%左右。
頂板冒落或側壁垮幫的徵兆有:頂板掉渣由小而大，由稀變密，裂隙數量增多、寬度加大，煤幫煤質在高壓下變軟，支架壓壞、折斷，瓦斯湧出量突然增多，淋水量增大等。
2.采空區處理方法
防止采空區大冒落的處理方法可歸納為「充填」、「崩落」、「支撐」、「封閉」8個字(隋鵬程，1998)。
1)充填法:采空場采礦開采完畢後，要及時用碎石、尾礦砂、水沙、混凝土等物質充填采空區，從而起到支撐頂板、減小其承受上覆岩土體壓力的作用。如湖南錫礦山南礦在3次大冒落後，新采區地壓劇增，地表不斷沉陷，為保證安全，對采空區進行了全面充填處理，充填率達90.6%，使地壓活動得以緩和。
2)崩落法:指利用深孔爆破的方法將采空區圍岩崩落，充填采空區。
3)支撐法:以礦柱或支架等支撐采空區，防止其發生危險變形。
4)封閉法:常用來處理與主要礦體相距較遠、圍岩崩落後不會影響主礦體坑道和其他礦體開採的孤立小采空區。封閉這些小采空區的目的主要是防止圍岩突然冒落時空氣沖擊波對人員和設備的危害。
為有效預防冒頂垮幫，還必須採取合理的開采方案，避免片面追求產量而采富棄貧，堅決杜絕開采保護礦柱的亂採行為;採用合理的設計方案，進行科學的頂板管理;根據圍岩應力集中大小與分布形式，採用聲發射監測技術及其他測定地應力方法，預測預報頂板來壓的強度和時間，掌握地壓規律，及時採取有效措施;制定科學合理的工作面作業規程、支護規程、采空區處理規程等。
(二)岩爆
岩爆又稱沖擊地壓，是指承受強大地壓的脆性煤、礦體或岩體，在其極限平衡狀態受到破壞時向自由空間突然釋放能量的動力現象，是一種采礦或隧道開挖活動誘發的地震。在煤礦、金屬礦和各種人工隧道中均有發生。
岩爆發生時，岩石碎塊或煤塊等突然從圍岩中彈出，拋出的岩塊大小不等，大者直徑可達幾米甚至幾十米，小者僅幾厘米或更小。大型岩爆通常伴有強烈的氣浪巨響，甚至使周圍的岩體發生振動。岩爆可使洞室內的采礦設備和支護設施遭受毀壞，有時還造成人員傷亡。
1.岩爆的類型和特點
由於發生部位和釋放能量的差異，岩爆表現為多種不同的類型，它們的特點也各不相同(張倬元等，1994)。
1)圍岩表部岩石破裂引起的岩爆:在深埋隧道或其他類型地下洞室中發生的中小型岩爆多屬這種類型。岩爆發生時常發出如機槍射擊的噼噼啪啪響聲，故被稱為岩石射擊。一般發生在新開挖的工作面附近，掘進爆破後2～3h，圍岩表部岩石發生爆破聲，同時有中間厚、邊部薄的不規則片狀岩塊自洞壁圍岩中彈出或剝落。這類岩爆多發生於表面平整、有硬質結核或軟弱面的地方，且多平行於岩壁發生，事前無明顯的預兆。
2)礦柱圍岩破壞引起的岩爆:在埋深較大的礦坑中，由於圍岩應力大，常常使礦柱或圍岩發生破壞而引發岩爆。這類岩爆發生時通常伴有劇烈的氣浪和巨響，甚至還伴有周圍岩體的強烈振動，破壞力極大，對地下採掘工作常造成嚴重的危害，被稱為礦山打擊或沖擊地壓。在煤礦中，這類岩爆多發生於距坑道壁有一定距離的區域內。四川綿竹天池煤礦就曾多次發生此類岩爆，最大的一次將約20t的煤拋出20m以外。
3)斷層錯動引起的岩爆:當開挖的洞室或坑道與潛在的活動斷層以較小的角度相交時，由於開挖使作用於斷層面上的正應力較小，降低了斷層面上的摩擦阻力，常引起斷層突然活動而形成岩爆。這類岩爆一般發生在活動構造區的深礦井中，破壞性大，影響范圍廣。
2.岩爆的產生條件與發生機制
岩爆是洞室圍岩突然釋放大量潛能的劇烈的脆性破壞。從產生條件來看，高儲能體的存在及其應力接近於岩體極限強度是產生岩爆的內在條件，而某些因素的觸發則是岩爆產生的外因(張倬元等，1994)。
圍岩內高儲能體的形成必須具備兩個條件:①岩體能夠儲聚較大的彈性應變能;②在岩體內部應力高度集中。彈性岩體具有最大的儲能能力，受力變形時所能儲聚的彈性應變能非常大，而塑性岩體則無儲聚彈性應變能的能力。
從應力條件看，圍岩內高應力集中區的形成首先需要有較高的原岩應力。但在構造應力高度集中的地區，岩爆也可以發生在淺部隧洞中，甚至有可能發生在地表的基坑或採石場中。
洞室圍岩表部岩爆經常發生在如下一些高壓力集中部位:因洞室開挖而形成的最大壓應力集中區，圍岩表部高變異應力及殘余應力分布區以及由岩性條件決定的局部應力集中區，斷層、軟弱破碎岩牆或岩脈等軟弱結構面附近形成的應力集中區。
對地下洞室造成破壞的岩爆主要有三種形式:岩體擴容、岩石突出和振動誘發冒落。岩體擴容是指由於岩石的破碎或結構失穩而使岩體體積增大的現象，如果擴容的幅度很大且過程較為猛烈，就會給洞室造成危害。當遠處傳來的擾動地震波能量較高時，可直接將洞室圍岩碎塊以非常快的速度(可達2～3m/s)彈射到洞室中而形成災害，這就是以岩石突出形式發生的岩爆。振動誘發岩石冒落是當洞室頂部有松動岩塊或存在軟弱面時，在擾動地震波和巨大重力勢能作用下發生垮落的現象。
3.岩爆的預測及防治
(1)岩爆的監測預報
對岩爆災害的預測包括對岩爆發生強度、時間和地點的預測。由於地下工程開挖和岩爆現象本身的復雜性，岩爆的預測工作需要考慮地質條件、開挖情況以及擾動等許多因素。以往的岩爆記錄是預測未來岩爆的重要參考資料。
岩爆的預測預報可以分為兩個方面:①在試驗室內測量煤岩或岩塊的力學參數，依據彈性變形能量指數判斷岩爆的發生幾率和危險程度;②現場觀測，即通過觀測聲響、震動，在掘進面上鑽進時觀察測量鑽屑數量等進行預測預報。目前國內外常用的岩爆預測預報方法有鑽屑法、地球物理法、位移測試法、水分法、溫度變化法和統計方法等(張斌等，1999)。
1)鑽屑法或岩心餅化率法:對於強度很高的岩石，若鑽孔岩心取出後在地表發生餅化現象則表明地下存在較高的地應力，可根據一定厚度岩心中岩餅數量的相對大小來進行判斷。在鑽進過程中，還可藉助鑽孔中的爆裂聲、摩擦聲和卡鑽現象等動力響應進行輔助判斷。
2)地震波預測法:利用已發生岩爆(誘發地震)的信息來預測未來開挖過程中的岩爆，並建立岩爆次數、大小、分布及其與地應力場變化的關系，從而預報大中型岩爆的時空位置及數量和大小。此外，還可以利用單道地震儀對掌子面及前方岩體進行監測，如沿水平線每隔1 m逐點測試岩石彈性波速度，採用強度概念推測發生岩爆的可能性等。
3)聲發射(A-E)法:聲波發射A-E法即Acoustic-Emission方法。此方法的建立基於岩石臨近破壞前有聲發射這一實驗檢測結果，它是對岩爆孕育過程最直接的監測預報方法。其基本參數是能率和大事件數頻度，二者在一定程度上可以反映岩體內部的破裂程度和應力增長速度。岩爆發生前通常有一個能量的積蓄期，這一時期是聲發射平靜期，可以視為發生岩爆的前兆。這種方法可望在現場對岩爆進行直接的定量定位監測，是一種具有很大發展前景的監測和預報方法。
岩爆預測是地下建築工程地質勘查的重要任務之一，在總結已有的實踐經驗和研究成果的基礎上，國內外學者目前已建立了一些可行的准則。挪威曾採用巴頓的方法，將岩石單軸抗壓強度(Re)與地應力(σ1)的比值(α=Re/σ1)作為岩爆的判別准則:
1)當α=5～2.5時，有中等岩爆發生;
2)當α＜2.5時，有嚴重岩爆發生。
我國在一些工程實踐中常採用巴頓法進行預測。例如貴州天生橋電站，根據巴頓法判斷隧洞施工中可能有中等岩爆發生，工程開挖的實際情況證明預測基本成功(張倬元等，1994)。
此外，由於岩爆屬於一種誘發地震，地震震級和發震時間的預報方法可用來預測岩爆的震級和發生概率。
(2)岩爆的防治
岩爆的防治問題雖然目前尚難徹底解決，但在實踐中已摸索出一些較為有效的方法，根據開挖工程的實際情況，可採取不同的防治方法。
1)設計階段的防治對策:
·洞軸線的選擇:人們通常認為洞軸線方向應與最大主應力方向平行，以改善洞室結構的受力條件。然而，使洞室相對穩定的受力條件是圍岩不產生拉應力、壓應力均勻分布和切向壓應力最小。在選擇軸線方向時應多方面比較選擇，以減少高地應力引發的不利因素。
·洞室斷面形狀選擇:洞室斷面形狀一般有圓形、橢圓形、矩形和倒U形等。當斷面的寬度高比等於側壓系數時，可綜合考慮各種因素確定洞室斷面形狀。
2)施工階段的防治對策:
·超前應力解除法:在高地應力區，洞室開挖後易產生超高應力集中。為了有效地消除應力集中現象，可採取預切槽法、表面爆破誘發法和超前鑽孔應力解除法等提前釋放地應力。在岩爆危險地帶鑽淺孔進行爆破，造成圍岩表部松動帶，可有效防止破壞性岩爆的發生。開採煤層時，首先開采無沖擊地壓或一般沖擊地壓的煤層，作為解放壓力層。回採時，要用全面陷落法管理頂板，不要留煤柱;對不易冒落的頂板要採用深孔爆破法或強力高壓注水法強制放頂。
·噴水或鑽孔注水促進圍岩軟化:在洞室的易發生岩爆地段，爆破後立即向工作面新出露圍岩噴水，既可降塵又可緩釋圍岩應力。因為注水使裂紋尖端能量降低，裂紋擴張傳播的可能性減小，裂紋周圍的熱能轉為地震能的效率隨之降低。從而減少劇烈爆裂的危險性。
·選擇合適的開挖方式:岩爆是高壓力集中的結果，因此，開挖時可採取分步開挖的方式，人為地給圍岩岩體提供一定的變形空間，使其內部的高應力得以緩慢降低，從而達到預防岩爆的目的。
·減少岩體暴露的時間和面積:在短進尺、多循環的施工作業過程中，應及時支護，以盡量減少岩體暴露的時間和面積，防止或減少岩爆發生。
·岩爆發生的處理措施:一旦發生岩爆，應徹底停機、躲避，對岩爆的發生情況進行詳細觀察並如實記錄，仔細檢查工作面、邊牆或拱頂，及時處理、加固岩爆發生的地段。
3)合理選擇圍岩的支護加固措施:使開挖的洞室周邊或前方掌子面的圍岩岩體從單向應力狀態變為三向應力狀態，同時，圍岩加固措施還具防止岩體彈射和塌落的作用。主要的支護加固措施有:①噴混凝土或鋼纖維噴混凝土加固;②鋼筋網噴混凝土加固;③周邊錨桿加固;④格柵鋼架加固;⑤必要時可採取超前支護。
(三)煤與瓦斯突出
在煤礦地下開采過程中，從煤(岩石)壁向採掘工作面瞬間突然噴出大量煤(岩)粉和瓦斯(CH4，CO2)的現象，稱為煤與瓦斯突出。大量承壓狀態下的瓦斯從煤或圍岩裂縫中高速噴出的現象稱為瓦斯噴出。突出與噴出均是在地應力、瓦斯壓力綜合作用下產生的伴有聲響和猛烈應力釋放效應的現象。煤與瓦斯突出可摧毀井巷設施和通風系統，使井巷充滿瓦斯與煤粉，造成井下礦工窒息或被掩埋，甚至可引起井下火災或瓦斯爆炸。因此，煤與瓦斯突出是煤炭行業中的嚴重礦山地質災害。
1.煤與瓦斯突出的特徵及其影響因素
煤與瓦斯突出是地應力和瓦斯氣體體積膨脹力聯合作用的結果，通常以地應力為主，瓦斯膨脹力為輔。煤與瓦斯突出的基本特徵是固體煤塊(粉)在瓦斯氣流作用下發生遠距離快速運移，煤、碎塊和粉塵呈現分選性堆積，顆粒越小被拋得越遠。突出時有大量瓦斯(CH4或CO2)噴出，由於瓦斯壓力遠大於巷道內通風壓力，噴出的瓦斯通常逆風前進;煤與瓦斯突出具有明顯的動力效應，可搬運巨石、推翻礦車、毀壞設備、破壞井巷支護設施等。
發生突出的煤層具有瓦斯擴散速度快、濕度小，煤的力學強度低且變化大、透氣性差等特點，大多屬於遭構造作用嚴重破壞的「構造煤」。突出的次數和強度隨煤層厚度的增加而增多，突出最嚴重的煤層一般都是最厚的主採煤層。突出的時間多發生在爆破落煤的工序。
煤與瓦斯突出災害隨採掘深度的增加而增加，其主要影響因素有礦區的地質構造條件、地應力分布狀況、煤質軟硬程度、煤層產狀以及厚度和埋深等。一般說來，煤層埋深大，突出的次數多，強度也大。
此外，水力沖孔和震動放炮可使地應力作用下的高壓瓦斯煤體在人為控制下發生突出。
2.煤與瓦斯突出的預防措施
預防煤與瓦斯突出的技術措施主要有以下4種:
1)首先開采沒有突出危險或突出危險性較小的煤層。由於受采動影響，地應力以彈性潛能得以緩慢釋放，煤層因卸壓而膨脹變形，透氣性增大，或者因層間岩石移動形成裂隙與孔道，有突出危險的煤層中瓦斯緩慢排放而使瓦斯壓力和瓦斯含量明顯下降，從而避免或降低煤與瓦斯突出的危險。
2)在有突出危險的煤層內均勻布置鑽孔並預先抽放一定時間的瓦斯，以降低瓦斯壓力與瓦斯含量，並使地應力下降、煤層強度增加。
3)在工作面前方一定距離的煤體內，超前鑽探一定數量的大口徑鑽孔，使煤層內的瓦斯得以提前釋放。
4)利用封堵、引排、抽放等綜合方法處理洞穴內積存的瓦斯。
為防止煤與瓦斯突出造成嚴重危害，必須加強煤層頂板管理和地應力監測，加強職工安全教育。