地質災害在治理方面注意的問題
A. 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。
B. 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。
(2)地質災害在治理方面注意的問題擴展閱讀:
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。
C. 礦山地質災害治理措施
(一)地面沉降及塌陷的防治措施
西南地區礦山地面沉降和塌陷的治理措施,主要是採用避讓和填埋。
1)居民點搬遷;
2)房屋、建築物加固;
3)對重要建築群、道路及不適合搬遷的居民點、城鎮、工業區預留安全礦柱,劃定禁采邊界;
4)對已形成的沉陷區、裂縫進行綜合治理,宜農則農,宜林則林,宜牧則牧,因地制宜開展土地復墾工作。
(二)泥石流的防治措施
西南地區礦山泥石流主要分布在礦業開發程度較高的能源、金屬、非金屬礦山。如貴州務川汞礦區、汪家寨煤礦區、開陽磷礦區、四川瀘沽鐵礦區、石棉礦區、大樹硫鐵礦區、重慶獅子山煤礦區、雲南東川銅礦區、易門銅礦區、石缸河錫礦區等,主要措施是:
1.合理堆放廢渣,減少泥石流的發生幾率
礦山廢石廢渣排放,採取合理勘察選址、集中有序堆放;現有廢石、渣堆進行覆土,並植樹種草綠化,坡腳砌築擋土牆壩,防止廢石、渣滾落,坡面修築漿砌石護坡或進行其他固化措施,防止雨水沖刷;對佔用主要行洪通道如河谷、溝谷的廢石廢渣,進行清理或修建行洪渠或管道,保證洪水的順利通過,截斷泥石流形成的物源條件。
2.新建尾礦庫嚴格設計程序,防止新的泥石流產生
新建尾礦庫必須由國內有相應資質的專業單位按照國家相關規范進行選址、評估、勘察、設計、施工及監理。嚴禁無勘測、無設計、無監理進行施工。尾礦庫上游必須保證匯水面積小,下游無重要建築交通線、工礦企業、居民點等設施。壩體內各項設施齊全,並達到國家規定相應的防洪、抗震標准。正在使用的尾礦庫必須按照設計使用要求,進行壩體、庫內設施的監測維護、加固。壩面應隨壩體的逐步升高進行漿砌塊石固化或綠化,防止雨水沖刷。達到設計使用年限、設計庫容的尾礦庫,應立即停用,啟動閉庫程序,嚴禁超設計能力使用。同時,對已閉庫的尾礦庫和正在使用的尾礦庫,設專職人員對其進行監測,並制定相應的預警、應急防災措施,防止尾礦庫潰決事故而引發泥石流地質災害。
3.禁止亂挖濫采,隨意堆放棄渣,從源頭上防止泥石流的產生
在各礦區內禁止大礦小開、亂采濫挖、隨意棄置廢石、尾礦等現象,對地質環境造成極大破壞的個體私營礦點進行清理、關閉整頓,恢復礦業秩序,保護地質環境。
(三)崩塌、滑坡的防治措施
崩塌、滑坡是采礦工程活動易引發的地質災害。主要表現在煤礦、鋁土礦、磷礦、汞礦等能源、金屬、非金屬礦山。近年來,西南地區針對礦山開采引發的崩塌、滑坡地質災害採取的防治措施主要如下:
1)加強監測;
2)採用科學合理的開采布局,如:露采礦山嚴格按照設計的剝采比進行台階式開采,放緩采面、坡面,限制采面、坡面高度等;
3)對危險地段修建防護面,並採取削方減載、減少振動、坡腳堆載、抗滑樁支擋措施等。
防治對象主要針對威脅礦山企業自身工作面、采場的災害隱患點以及部分對周圍居民點存在較大威脅的隱患點。如重慶市天府礦務局一井矸石山治理工程位於天府鎮南1km東山腳下,20世紀50~80年代開採煤礦,傾倒棄渣厚5~30m,順坡向堆積,由於長年累月沖刷侵蝕,在岩面附近地下水富集、飽和形成滑帶,給坡下廠房、民舍帶來安全隱患。為防止地質災害的發生,治理工程內容如下:矸石山西側坡腳布9根1m×1m抗滑樁;在西側、西南側布設條石護坡擋牆、片石擋牆,支擋鬆散棄渣下滑;鋼筋格構砼,位於斜坡中上部,2.5m×2.5m格距,呈菱形展布護坡地梁;格構內植樹綠化;條石擋牆外側修排水溝,溝底寬600mm,高900mm,1∶0.25梯形放坡,抗滑樁外側溝底修底寬400mm,高900mm的截水溝;為方便群眾,治理環境,在條石擋牆外側修便道,以及運輸材料的通行便道。治理後,原有的矸石山邊坡得到穩定,潛在滑坡安全隱患得以消除,保證了坡下廠房和民舍的安全。
貴州省務川汞礦由於30多年的礦山開采,致使礦區發生了地面塌陷、地裂縫、滑坡、泥石流、尾礦庫壩坡失穩、滲漏、翻壩等環境地質問題,使礦區生態環境破壞、水環境惡化。務川汞礦山地質環境治理恢復工程有針對性地採取了下述治理措施:尾礦庫壩坡失穩的治理措施是設有反濾層的塊石壓坡工程、排滲井系統工程、排洪區工程及監測工程;地面塌陷、地裂縫的治理措施是塌陷坑填埋工程、監測系統及警示系統工程;同時對塌陷區、尾礦庫庫區及礦區的房前屋後進行了植樹種草綠化。
經過對務川汞礦礦山地質環境治理恢復工程使礦山環境地質問題得到改善,居民的生存質量得到提高。
D. 地質災害防治工作現狀及存在的主要問題
一、今年災情及我部防範工作情況
今年,我國氣候極端異常,部分地區前旱後雨,瞬時暴雨,持續強降雨,導致崩塌、滑坡、泥石流等地質災害多發頻發群發。1至6月,全國發生19522起,造成464人死亡和失蹤,直接經濟損失18.61億元,分別比去年同期增長932.3%、177.8%和190%。
國務院領導高度重視地質災害防範工作,今年上半年作出60多次重要批示,為我們工作指明了方向。我部堅決貫徹落實國務院領導批示精神,年初開始早研判、早部署、早檢查、早落實,採取多種手段嚴防嚴控。一是精心部署,先後8次召開全國和重要地區的汛期防範工作會議,多次發文和聯合相關部門發文,進行再動員、再部署、再落實。二是檢查督促,近百次派出由部領導和司局領導帶隊、相關部門參加的工作組檢查指導。三是強化應急,派出88名專家長期駐守18個重點省(區、市),指導排查、監測預警和群測群防等。多次啟動應急響應,在玉樹地震和關嶺滑坡等災害發生後,第一時間組織開展隱患排查,協助和指導防範次生災害。四是重點防範,把地震災區和三峽庫區作為重中之重,派出150名專家協助四川、青海、重慶、湖北四省(市)開展排查和巡查,並在全國范圍內部署開展人口密集地區、交通幹道和重要工程周邊災害點再排查。五是聯控聯防,加強與氣象、水利、鐵路、交通運輸、教育等部門的協作配合,發揮部門優勢,落實防災責任,提升防控能力。
通過以上工作,今年上半年地質災害防範取得了顯著成效。轉移受威脅群眾20多萬,成功避讓477起,避免人員傷亡14839人。僅6月一個月,全國共成功預報320起,避免人員傷亡11014人,避免直接經濟損失1.38億元,為歷年來單月最多。與2009年1至6月相比,今年同期地質災害發生數量增長了近10倍,而造成的人員死亡失蹤人數同比大幅減少。
重點地區防範工作取得了很大的成效,成功預報和避免多起重大地質災害。三峽庫區已連續7年未因地質災害導致人員傷亡。汶川地震災區2年多來,雖然地質災害多發頻發,但災民安置點未因地質災害導致人員傷亡,實現了主汛期地質災害無重大群死群傷的目標。玉樹地震災區隱患排查迅速完成,重要隱患均被嚴密監控或應急排危除險。
二、以往地質災害防治工作主要成效和存在問題
1998年政府機構改革,地質環境隊伍(工程地質隊、水文地質隊)作為地勘隊伍的組成部分連同地勘費一並下放地方。地質災害作為地質環境工作的一部分,是在機構改革之後的10年來逐步成為一項重要職能,越來越受到重視,三定規定我部的職能是組織、協調、指導、監督。近年來,地質災害防治工作經歷了調查、普查、工程治理從無到有的過程,初步形成了以地質災害調查為基礎,以三峽庫區、地震災區為重點的,少數隱患點實施專業隊伍監測,絕大多數採取群測群防監測,逐步開始重大隱患點工程治理的格局。
1、在山區縣地質災害調查基礎上形成了群測群防體系
從2003年至2008年,在地質災害易發區部署完成了1640個縣的地質災害調查與區劃工作,基於此項成果初步建立了以群測群防為主的地質災害監測網路體系。現在全國24萬處隱患點均已納入群測群防體系,有10萬群測群防員。實踐證明群測群防是我國地質災害防治工作的一大創舉,是在現行條件下最為有效的監測體系,創造了無數的奇跡,挽救了大量生命,取得了巨大成功。
1640個縣的調查評價程度很低,每個縣只安排20萬元經費,只能做一些地表肉眼觀察工作,基本查清了房前屋後小開小裂小縫,但對較遠距離的、具有隱蔽性的、比較復雜的地質災害隱患還沒有查清楚。群測群防體系不健全,主要依靠兼職,缺少必要的經濟待遇和設施配備。原因是地質災害多數分布在山區,大多數都是貧困縣,縣鄉政府在財政上都比較困難。
2、組建了部級和省級及三峽庫區地質災害監測機構
目前全國已形成了由1個國家級地質環境監測院、32個省級監測總站、233個市級監測分站和166個縣級監測站組成的全國地質環境監測體系。初步建立了三峽庫區滑坡崩塌專業監測網。在典型地區開展了突發性地質災害專業監測示範工作。
問題是全國地質災害行政管理人員太少,越到基層越少,絕大多數縣一個專職人員也沒有。香港的土木工程拓展署的土力工程處有700多人從事地質災害管理,我們全國都算上專職管理人員也不到他們的一半。市、縣級地質環境(地質災害)監測機構建立的還很不普遍,絕大多數市、縣沒有地質災害監測機構,現有的機構也還存在著人員少,技術人員更少的問題。經費普遍沒有保障,少數機構的經費納入財政預算,多數是自收自支,與其公益性服務機構性質很不相宜。
3、法規規章逐步完善,管理工作逐步加強
國務院於2003年頒布了《地質災害防治條例》。全國已有29個省(區、市)頒布了相關的地方性法規或規章。國務院先後發布《國家突發地質災害應急預案》和《全國地質災害防治「十一五」規劃》。各省(區、市)和大部分地質災害易發區的市、縣均發布實施了突發地質災害應急預案和地質災害防治規劃。2009年我部印發了《國土資源部突發地質災害應急響應工作方案》,建立了較為完善的地質災害應急響應機制。建立了部省兩級應急專家隊伍。2009年,在全國開展以縣(區、市)為對象的群測群防 「十有縣」 (有組織、有規劃、有經費、有預案、有制度、有宣傳、有預報、有監測、有手段、有警示)建設,已建成321個。在全國推進地質災害防治行政管理、事業支撐、應急處置、專家咨詢、中介服務「五條線」建設,努力提高地質災害防治能力和水平。2007年以來,在全國先後開展「農村地質災害防治知識萬村培訓行動」和「縣、鄉、村幹部國土資源法律知識宣傳教育培訓」,培訓基層幹部、監測人員和群眾、學生300多萬人。2010年,正在在全國開展針對基層國土所和群測群防員的地質災害防治評估、巡查、宣傳、預案和人員「五到位」宣傳培訓活動,培訓10萬人。
4、各相關部門的工作配合逐步加強
從2003年起,我部與氣象局合作開展地質災害氣象預警預報,截至2009年,國家、30個省(區、市)、223個市、1035個縣開展了這項工作。今年我部與氣象局又共同研究進一步提高預警預報的精度,聯合發文要求所有市、縣都要開展這項工作。我部與建設、交通、鐵道等部門聯控聯防,相關部門對建設工程區、交通幹道等的地質災害防治工作逐步加強。今年我部與交通部、鐵道部聯合發文,就汛期地質災害防治共同部署, 2次邀請10多個部委聯合召開視頻會議,共同開展汛期檢查,取得較好效果。
三、今後地質災害防治工作需要加強的工作和需要解決的問題
地質災害防治已經是中央領導高度重視、社會各界普遍關注、人民群眾充滿期盼的大事。我們一方面堅決貫徹落實國務院領導批示指示精神,加強應急響應和應急處置。一方面積極探索深化改革完善地質災害防災減災體系。
1、進一步開展地質災害調查、普查、排查等基礎工作
為建立完善的地質災害防災減災體系,必須加大基礎工作力度。全國應開展全面的地質災害調查,重點地區(300萬平方公里)詳查工作應加快進度,地震災區、三峽庫區等應做到普查,排查工作應納入基礎工作由專業隊伍承擔,並每隔一年排查一次,人員集中區附近2000米范圍要提高工作程度,部署一批必要的工程勘查。
2、建立市、縣地質災害(地質環境)監測機構
建立市、縣地質災害(地質環境)監測機構是必要的,地下水、地面沉降、地面塌陷、礦山地質環境、地質災害等都需要監測,各地的監測機構可以根據不同地區特點有所側重。監測機構承接地質災害調查、普查、排查等基礎工作成果,可以根據成果、根據群測群防員分布,劃定每個群測群防員的監測區域、監測隱患點、巡查路線等,使地調成果發揮作用。
3、以村支部書記、村長、村民小組長為主加強群測群防員隊伍
實踐證明村支部書記、村長和村民小組長擔當群測群防員是最合適人選,他們了解當地情況、熟悉村民、富有責任心。他們當群測群防員遇有災情險情最方便報告鄉鎮政府,立即就能使基層政府直接組織搶險救災。應該給這支群測群防員隊伍統一的經濟待遇,應由中央財政承擔他們的補助經費,這樣就能把群測群防的水平提高到現階段最高水平。
4、國家級和市、縣級地災防治指揮協調能力建設是當前應該加強的兩個重要環節
地質災害現在已經成為非常重要的自然災害,今年暴雨導致人員傷亡90%屬於地質災害。建議在國家層面成立國家地質災害防治指揮部,我部作為辦公室單位,組建地質災害防治應急中心。
地質災害防治關鍵在基層,而我們基層最為薄弱。要加強市、縣防災減災體系建設,形成中央出資由專業的地勘單位進行地質災害調查,成果由市、縣兩級地質災害(地質環境)監測機構承接,群測群防員使用,發現災情險情報告市縣、鄉政府應急處置的防災體系。
5、進一步加大重大地質災害治理資金投入
《地質災害防治條例》規定由中央和省級政府負責特大和重大地質災害治理,現在用於面上的治理資金中央每年出資僅9個億,與各地需求相比杯水車薪。如能增加到每年40個億治理進度會大大加快。三峽庫區、地震災區之所以防災工作做得好,與國家投入力度大是直接相關的。現在有些省級政府也出一些資金,但不普遍,也沒有形成制度。各省都應該每年有專項納入財政預算。市、縣兩級的地質災害(地質環境)監測機構的工作經費也應納入地方財政預算。
E. 地質災害防治措施的建議
地質災害總防治原則是「以防為主,防治結合,及時治理,因地制宜。」根據本工程特點及山西支幹線地質環境條件和地質災害發育的具體情況,提出地質災害的防治建議如下:
(一)地質災害防治分級
根據已有和潛在地質災害對擬建工程的危害程度及危險性,將評估區地質災害分為重點防治點(段)、次重點防治點(段)和一般防治點(段)。分述如下:
1.重點防治點(段)
(1)管線穿越的霍西煤田、東山煤田采空區、平遙祁縣地裂縫密集區、黃河、汾河砂土液化區,均作為地質災害重點防治地段,防治工作需在工程建設前進行。
(2)管線沿線穿越的不穩定斜坡,H1、H3、H19滑坡、B10崩塌要進行重點防治,防治工作需與工程建設同步進行。
(3)對運城盆地GL1地裂縫、臨汾盆地GL2、GL3地裂縫要進行重點防治,防治工作與工程建設同期進行。
2.次重點防治點(段)
(1)管線穿越的濕陷性黃土區、鹽漬土、軟土、人工堆積土分布區,泥石流(潛在泥石流),洪水沖蝕對管道有一定的危害,防治工作需與工程建設同步進行。
(2)對離管線較近、對管線有潛在威脅的不穩定斜坡、滑坡、崩塌等,防治工作可在工程建設後進行。
3.一般防治點(段)
對離管線較遠的地質災害點,作為一般防治點,防治工作可視工程情況而定。
表9-20 山西支幹線各站場地質災害危險性綜合評估一覽表
(二)地質災害防治措施
針對各種災種(包括潛在的地質災害)的特點、發展演化的過程和階段以及制約和誘發因素,提出防治對策與措施的建議如下:
1.采空塌陷和地裂縫
考慮到管線穿越的霍西煤田、東山煤田采空區地裂縫、塌陷災害發育,現狀和預測地質災害危險性均大,工程治理難度較大,建議管線避讓,重新踏勘選線。
建議在霍州—靈石段管線沿大運高速公路東側50m外穿越,該區段絕大部分地段未開采,可為管線留設保護煤柱,或部分利用高速公路留設的保護煤柱,另外遇到采空塌陷和地裂縫地質災害少,易於治理,但地形高差較大,不穩定斜坡較多。原管線長66km,改線後58.4km,較為經濟,改線方案見圖9-8。
太原東山煤田區,管線向西避讓穿越東山煤礦、長溝煤礦等采空區和人類活動密集區;向東避讓雖可減少採空區行走線路,同時也遇到了一些大型採石廠礦和其他問題。管線在工程勘察階段需重點勘察,並在工程建設前,對地裂縫、塌陷進行治理。該段宜全部採用抗變形結構鋪設管道,其方法是在輸油管道底部鋪設一定厚度的鋼筋混凝土層,必要時在管道兩邊加設鋼筋混凝土牆,形成鋼筋混凝土框,並在管道兩側預留一定的錯動空隙。
2.地裂縫
對運城盆地、臨汾盆地GL1、GL2、GL3地裂縫延伸方向可能涉及的地段,管道宜採用抗變形結構。並對其地裂縫設置變形觀測裝置,定期觀測。
平遙—祁縣地裂縫發育密集且規模大,地質災害危險性大,危害程度大,影響管線長同時威脅祁縣分輸站安全,採取一般治理工程效果不一定有效,建議管線避讓,重新選線。提議管線從平遙城西K380北上繞過地裂縫密集區後沿兩條裂縫間(GL11與GL12)穿越至K430處與原線相交,分輸站也設此地,可減少其危險性。原線路長50km,改線長度約51.3km,改線方案見圖9-18。為防患於未然該段管材及管道敷設均宜採用抗變形結構。並對GL4、GL7、GL10、GL12地裂縫設置變形觀測裝置,定期觀測。
3.不穩定斜坡
管線穿越不穩定斜坡較多,在施工開挖過程中首先要採取預防措施,防止坡體坍塌。①針對不同高度、不同坡度、不同岩性的坡體選擇安全坡比;②減少坡體前緣壓力,施工工程活動和材料堆放距離坡緣20m以上;③為管道砌築護體;④盡量不要大面積破壞原有坡體形態;⑤必要時削方減載處理。
4.滑坡、崩塌和岸邊坍塌
避讓管線穿越的H1、H3、H19滑坡,B10崩塌。對汾河岸邊坍塌地段要加大管道埋設深度,同時對岸邊進行砌護等措施。
5.泥石流和洪水沖蝕
(1)在管線經過的洪水沖溝和泥石流溝時,修建防沖蝕護坡等防護工程,應加大埋設的深度,同時要加保護層。
(2)在管道沿線應加強植樹種草,以利水土保持。
6.地面沉降
管線穿越介休地面沉降的邊緣地帶,為防止地面沉降引發的地裂縫危及管道,該段管材宜採用抗變形結構。
7.黃土濕陷
對於Ⅰ級、 Ⅱ級自重或非自重濕陷性黃土採取換土或強夯法處理。
對於m級自重或非自重濕陷性黃土應採取沖擊碾壓、土樁擠密法處理。同時做好坡面排水工作。
8.鹽漬土鹽脹與腐蝕
(1)首先在選輸油管材時,應選用抗腐蝕性強的管材,同時管外採用先進的防護層等抗腐蝕工藝。
(2)適當加大管道的埋設深度,設置隔離牆等。
(3)埋設管道的基槽回填前,底部應鋪設一定厚度的粗砂層,以隔斷有害毛細水上升通道。
9.地震液化
根據今後工程地質勘察資料提供的液化層的深度分別採取挖除液化層、加密法。如振動加密、砂樁擠密,強夯等措施。
圖9-18 管線繞避構造地裂縫改線方案圖
F. 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。
G. 我國環境地質及地質災害研究應注意的問題
我國為發展中國家,理所當然加速經濟建設的發展,增強國力是我們的奮斗目標。但與多數發達國家建設初期一樣,陷入先污染、後治理的誤區,走犧牲環境生態效益以獲取近期的經濟效益的彎路。越來越嚴重的環境污染和生態破壞所產生的負面影響,使人們開始重視環境保護必須和經濟建設並重,並把環境保護作為基本國策。國家已提出了跨世紀的環保目標:2000年要力爭使環境污染和生態破壞加劇的趨勢得到基本控制,部分城市和地區的環境質量有所改善;到2010年,要基本改變生態環境惡化的狀況,城市環境質量普遍有比較明顯的改善。「中國21世紀議程」已制定了中國21世紀人口、經濟、社會、環境和資源相互協調可持續發展的戰略計劃和政策,其中對能源、自然資源利用和保護、荒漠化防治、防災減災、大氣層保護、固體廢物無害化管理等都提出了具體的目標和要求。如2000年前,土地荒漠化治理面積由10%提高到30%,蔓延速度減少到每年1000km2等。總之這是一項十分艱巨的系統工程。要想實現這個目標,應重視注意以下幾個問題:
(1)增強全民的環保意識和開展地質災害防治科普宣傳教育。尤其是規劃、建設、開發部門和企業,必須注意資源開發、建設與環境的協調,即人地和諧,以促進我國經濟與社會的可持續發展。對國土資源的保護和管理的原則是:在保護中開發,在開發中保護。
(2)加強相應的法規建設和政策的制定。依法治國是根本。政府從宏觀上用政策加以引導,強化企業環境管理。現雖有環境保護法、大氣污染防治法、固體廢物污染環境防治法、水法、礦產資源法、土地管理法等,但還有待進一步完善和存在執法不嚴的問題。至於針對其它存在問題需立法的還不少。如地質災害防治法、自然資源保護法等。
(3)積極開展對重點經濟開發區,大江、大河、大湖流域,沿海經濟區(海岸帶)以及城市建設的環境地質和地質災害的調查評價和治理。1998年的長江特大洪水災害把重視流域生態地質環境保護的問題提上了日程。黃河、淮河以及洞庭湖等隱伏的地質災害及環保形勢十分嚴峻。目前正在長江三峽、黃河小浪底修建大壩,預測其下游地區地質環境的演變,包括水環境、水動力、沉積作用、庫岸穩定性、入海口三角洲的變遷等,都是重大的環境地質問題。
全球十大污染嚴重城市我國就佔了一半:北京、上海、廣州、西安、沈陽(據1987~1990年空氣懸浮物及SO2)。我國城市垃圾產生量每年約為1×108t,有200多個城市陷入垃圾包圍之中。抓住這些重點地區、地帶和城市,制定環境治理規劃和針對性的治理措施,有望改善我國環境質量的險惡形勢。
(4)開展環境地質基礎研究,依靠科技進步發展環境地質產業。廣泛採用現代高新技術,提高地質環境及地質災害的監測水平。地質災害的預報、預警系統,還有環境地質工程,從設計、技術到施工都要加強研究。
H. 地質災害防治設計中的幾個問題
根據鏈子崖黃臘石地質災害防治工作專家組在鏈子崖黃臘石地質災害防治工作中的經驗,對地質災害防治設計工作提出如下建議。
鏈子崖、黃臘石地質災害防治工作專家組,是國家科委牽頭、中央各部委和湖北省人民政府參加組成的防治工作領導小組的技術參謀班子(著者任專家組長),主要任務是向領導小組提出咨詢建議,進行技術把關。專家組自1989年4月成立以來,除日常工作外,召開過九次專家組會議,多次深入現場勘察,召開專門會議,審查工作計劃,討論重大技術問題,解決重大技術難關,提出重大技術建議,審查勘察、設計成果,做了大量工作,於1991年9月圓滿地完成了任務。
鏈子崖和黃臘石地質災害防治工作,不論就其規模、復雜性和難度,在國內外都是少有的。專家組在兩年的工作中遇到了許多新的和難度極大的問題,經過反復的討論,許多問題都取得了一致的認識,向領導小組提出了許多重大建議,有些問題是帶有很大的風險的,風險再大也得決策,專家組均作出了向領導小組提出決策性的意見。這一節就是專家組活動中的指導思想、重大和風險問題的決策依據及有關的經驗。
1.地質災害防治是一項地質工程
開展任何一項工作,不管自覺還是不自覺地,都存在有一個指導這項工作的指導思想和觀點。鏈子崖和黃臘石地質災害防治工作從一開始就有一個明確的指導思想和對這項工作認識的基本觀點。這個指導思想和基本觀點就是,鏈子崖和黃臘石兩處地質災害防治是一項地質工程。地質災害防治工程,從大的方面來說,是一項地質環境治理工程,從小的方面來說,是一項地質體改造工程,簡單地說可以稱為地質工程。這類工程不是土木工程,不是一般的建築工程,而是一項地質工程。這項工程的目的是塑造一個安全穩定的新的地質環境,保障人民安居樂業,保障國民經濟少受損失和國家經濟建設順利發展。要做到這一點,這項工程的建設必須緊緊地依靠地質,地質災害勘察成果的水平將決定這項工程的建設水平,也可以說地質是地質工程的基礎。這項地質體改造工程,從何處下手來作?要進行地質體改造,必須明確改造目的、改造對象、改造技術,這是非常關鍵的。如鏈子崖危岩體挖煤采空是變形產生的主要原因,我們就應該對采空區的應力條件、地質體強度進行改造;對黃臘石滑坡來說,滑坡體內的水是滑動的主要原因,那就應該改造滑坡體的水文地質條件和滑體的受力條件,這就叫做「對症下葯」。換一句話說,地質災害防治的地質體改造工作必須通過認真的勘測工作,查清地質災害產生的原因、活動機制、災害體的結構及其穩定條件,然後「對症下葯」地給出防治方案,進行技術設計和施工,才能奏效,這是非常關鍵的一環,一定要明確這一點。
地質工程有其特殊性,特殊就特殊在它是以地質體結構為建築材料,以地質體結構為建築結構,以地質環境為賦存條件建築環境的一項特殊的建築工程。它不像土木工程已經有幾百年的歷史,有豐富的經驗,有各種各樣的規程、規范可做參考;這方面的經驗是不多的,即使有了,因為地質體十分復雜,也不能生搬硬套。必須在查清地質體結構、地質災害產生的原因、機制以及地質災害體結構的基礎上,進行科學的分析,作出防治方案,再根據結構作用功能進行結構設計,方能成功。在這個過程中,必須有地質人員參加,也可以說,應該以地質人員為主來進行更好些。對這種工程來說,設計人員包打天下肯定是要失敗的。地質人員最有條件認識地質災害產生的原因、機制和地質災害體的結構,最有條件給出科學的防治方案,設計人員一般對地質災害產生的原因、機制和災害體的結構不容易搞清楚,給出的防治方案常常與地質實際不符,工程設計人員要想做好這項工作必須緊密地與地質人員合作,這個問題必須引起重視。
2.地質災害防治的特殊性
地質災害防治不同於一般的地質工程,它除了具有一般的地質工作的共同特性外,尚有其特殊性。其特殊性在於它是處於孕育成災過程中,有的剛具有發生變形跡象,有的處於變形發展過程中,有的則處於成災過程中;有的是初次發生,有的是災體復活,其類型繁多,成因各異,階段不同,狀態不一。這些特點在鏈子崖危岩體和黃臘石滑坡中都存在,鏈子崖危岩體和黃臘石滑坡,這兩者也存在很大的不同。鏈子崖危岩體系處於孕育滑坡過程中的變形階段,或者說,系處於蠕滑變形階段,尚未進入加速變形階段,它也可能變形速率逐漸減小,最後不發生滑動,也可能變形速率逐漸加大,進入加速變形階段,最後產生崩塌滑坡,形成大規模的地質災害,造成巨大的經濟損失,這在歷史上多次重復發生過。黃臘石滑坡系古滑坡復活,在歷史上是否重復發生過沒有記載,但它是一個滑坡群,互相牽連,問題也十分復雜。
鏈子崖危岩體變形已經歷了幾百年的歷史,黃臘石滑坡系1983年暴雨後地表開始出現裂縫,以後逐年發展。鏈子崖危岩體系位於基岩內、黃臘石滑坡系位於鬆散堆積層中。據現在已掌握的資料分析認為,鏈子崖危岩體系在挖煤采空區下沉變形誘發下,追蹤構造裂隙產生的裂縫,其前緣「五萬方」的險兆十分明顯;黃臘石滑坡,據已有的資料判斷,最可能是沿上滑面滑動,但還存在有一個沿潛伏的下滑動面滑動的可能性。各有各的特點,必須區別對待。
地質災害防治不是像地基、邊坡、隧道建築那樣的地質工程。地基、邊坡、隧道建築是在穩定的地質體上建築地質工程,工程地質勘察的目的是查清現狀的地質體組成成分、地質體結構,以及地質體賦存環境條件和地質體的物理力學性質資料,為地質工程結構設計提供基本資料。而地質災害防治工程是對不穩定的地質體進行改造,變不穩定的地質體為穩定的地質體。這就提出,地質災害勘察工作目的是查清地質災害產生的原因、運動機制、穩定狀況及地質災害體的結構和水文地質、工程地質條件,為地質災害防治提供基礎資料。
地質災害防治與一般的地質工程不同之處,在於它的研究工作內容是,通過地質體改造防治已經產生的或將要產生的地質災害,這項工作中最重要的是查清地質災害產生原因、運動機制、災害體的結構及穩定性條件,這是制定正確的防治方案和取得防治效果的關鍵所在。在證論過程中對鏈子崖危岩體變形原因是有很大爭論的,有的認為是剝蝕卸荷,地應力調整引起的;有的認為是崖腳強度不足產生傾倒變形;有的認為是挖煤采空區卸荷引起地面下沉造成的,等等。不同的產生原因就有不同的防治方案,如認為是崖邊卸荷產生的,就提出了錨固為主的防治方案;認為是采空區引起的,則提出了承重抗滑鍵為主的防治方案。對此進行了反復論證,比較一致的意見是地下采空區是鏈子崖危岩體變形的主要原因,崖邊卸荷是附加因素。據此,最後制定了承重抗滑鍵為主和崖邊錨固為輔的綜合治理方案。這就是有的放矢的原則。
防治決策必須考慮致災可能性,成災的經濟損失和防治效益。上面論述了鏈子崖危岩體和黃臘石滑坡防治是一項地質工程,還應該承認鏈子崖危岩體和黃臘石滑坡防治是一項防災工程,這也是地質災害防治的特殊性,它不是一般的地質工程,而是一項防災工程。防災工程就有一個該防不該防的問題,該防不該防的標準是什麼?主要是經濟效益,即投資和收益的關系問題。一般認為災害防治的效益可以取得1∶10,著者認為地質災害防治的效益可以達到1∶20以上,據此著者認為根據我國目前經濟實力,我國地質災害該防不該防的投資和收益的比值界限定為1∶20為宜。根據這一指標,我們來看看鏈子崖危岩體和黃臘石滑坡該不該防治?在立項申請報告時著者曾估算過鏈子崖危岩體如果不防治,如果僅前緣「五萬方」產生崩塌,不會造成堵江、礙航和斷航災害,沒有必要進行防治;如果250萬立方米變形體產生鹽池河式崩塌破壞,崩塌體一旦入江將可能造成堵江、礙航,甚至出現斷航的危險,如果產生這種情況,可能造成的經濟損失約為50~60億元人民幣,如果進行防治,防治投資約為1億元人民幣左右,防治效益大約為1∶50~1∶60左右,顯然是應該進行防治的,這是鏈子崖危岩體立項防治的主要依據。黃臘石滑坡防治的效益也是很大的,尤其是對保護巴東縣城免於滑坡發生時產生的涌浪襲擊具有重大意義。上述表明,除了經濟因素外,社會意義也很重要,這兩處地質災害如果不防治,一旦發生災害,將對人民生存和生活產生巨大的影響,甚至有可能引起社會動亂。顯然,進行防治是完全應該的,合理的,這就是該不該防治的決策依據,在地質災害防治時必須掌握這些特殊性。
3.不確定性問題的決策
一般來說,地質體是復雜的,地質災害勘察和測試結果或多或少都存在有一些不確定性成分,這些不確定性成分有的是隨機性的,有的是定向性的。隨機性的可以採用數理統計分析方法作出判斷;定向性的原則上不能簡單地用數理統計分析的方法進行判斷。不論情況如何,在利用這些資料時,不能就事論事,而應該進行綜合分析,權衡利弊地進行。為此,就需要選擇一種相應的方法進行判斷,專家經驗評判法或者稱為德爾菲法就是適合的方法,在鏈子崖和黃臘石地質災害防治方案論證中就利用了這種方法。這里存在一個影響程度大小問題,有的是對防治方案具有控製作用,有的是對技術設計有影響的。顯然,對防治方案具有控製作用的權比對技術設計具有影響作用的權要大得多。這就是說,防治方案正確與否是防治工作成敗的關鍵。因此,對防治方案具有控製作用的不確定性的地質因素的判斷決策尤為重要,必須認真對待,絕不能憑想像簡單從事。在鏈子崖和黃臘石地質災害防治方案論證中各存在一個對防治方案具有控製作用,爭議較大的問題,即鏈子崖危岩體是否存在整體滑動可能性和黃臘石滑坡是否存在深層滑動可能性問題,我們在解決這個問題中採用的判斷決策方法是專家經驗判斷法,即德爾菲法。
黃臘石滑坡是否存在深層滑動問題比較易於解決,黃臘石滑坡在地質勘探中發現在鬆散滑坡體滑動面下面的基岩內還存在有一個斷續分布的破裂面。有的專家認為這個面是構造成因的;有的專家認為這個破裂面是上部滑動的影響帶;有的專家認為黃臘石滑坡復活有可能沿著這個面滑動;有的專家認為不可能沿著這個面滑動,但大多數專家認為近期不會沿著這個面滑動,在地下水長期作用下,破裂帶物質軟化,沿著這個面滑動的可能性還是存在的,監測資料亦有跡象表明,目前黃臘石滑坡活動系沿著淺層滑動面滑動。另一方面,考慮到長江三峽工程在不久的將來即將建成,三峽水庫蓄水後水深和水面都將大大增大,黃臘石滑坡即使沿著深層破裂面滑動入江,也不會造成重大的地質災害。據此,長江三峽鏈子崖、黃臘石地質災害防治可行性研究階段,專家組根據多數專家的意見,作出的結論是:黃臘石滑坡防治主要考慮淺層滑動面,在防治中不要擾動深層破裂帶(包括防止地下水滲入)。
鏈子崖危岩體能否產生整體滑動問題爭議比較大,多次召開專家組和專家組擴大會議進行論證。長江三峽鏈子崖、黃臘石地質災害防治可行性研究階段,專家組根據多數專家的意見作出的結論是:「危岩體山體開裂變形有多方面因素,其中以挖煤采空占重要地位。T8~T12縫段危岩體的變形破壞方式,預測以崩塌為主,但不能排除在特殊不利的情況下發生較大規模滑移(即整體滑動)的可能性,防治原則應當是既防崩又防滑,……」其根據有如下幾點:
(1)T8~T12縫段後緣已經形成弧形拉裂縫;
(2)變形監測結果T8、T9及「五萬立方米」地段變形量和變形速率大體相近;
(3)1988年安裝監測點時工人聽到在T8縫附近地下產生岩體破裂聲,且聞到上溢的硫化氫氣體;
(4)近年來,1#洞內滲水量增多,地表黃泥通過T8、T9淋濾帶到1#洞內,證明T8和T9縫已與地下的1#洞連通;
(5)1#洞頂板及襯砌出現縱張裂縫;
(6)1#洞內觀測到的頂板下沉變形與采空區范圍相當;
(7)T8~T12包圍的危岩體內部已經存在著缺陷(微破裂面),岩體已經受到損傷,在外界因素作用下,損傷會不斷擴大,岩體強度將逐漸降低;
(8)中國科學院地質研究所三維有限元應力分析結果表明,采空區外到臨空岩壁間的未採掘的煤體寬度如果大於120m時將不產生塑性化,如果小於70m時,則未開采部分煤體將產生塑性化,即出現流動變形現象,一旦進入加速流變階段,即將導致產生大規模破壞。
(9)1#洞內變形監測結果表明,1991年以來,變形速率有加劇的跡象,這一現象必須引起高度重視。
(10)另據秭歸縣志記載:長江三峽鏈子崖崩塌存在有380~400年的周期,而鏈子崖危岩體目前也正處於此周期當中。
上述表明,T8~T12縫段產生大規模破壞的可能性是存在的,問題還在於產生大規模滑動破壞後能否成災,災害損失有多大。在三峽工程未建成前,產生大規模破壞時,產生礙航或斷航的可能性是完全存在,造成的損失是十分巨大的。三峽水庫蓄水後,如果產生大規模破壞時問題會怎麼樣?這也是必須認真考慮的。我們所指的大規模破壞或整個滑動系指250萬立方米規模的崩塌,這是立項防治的主要對象。三峽水庫的最高水位為175m,正常蓄水位為150m,枯水季節的低水位130m,河床標高約30m,且兵書寶劍峽峽谷出口處河谷狹窄。假設崩塌體入江後堆積坡角為40°,水庫蓄水後流速很小,帶走量很少。250萬立方米危岩體如果產生類似於鹽池河形式崩塌,假設崩塌體松脹系數為1.3,則鬆散堆積體積為325萬立方米,如果崩塌入江,在河床堆積高度可能超過130~140m,三峽水庫蓄水後,造成礙航,甚至斷航的可能性依然存在,即大規模成災的可能性依然存在。因此,在鏈子崖危岩體防治中必須考慮整體滑動的可能性,這就是長江三峽鏈子崖、黃臘石地質災害防治可行性研究階段專家組作出「鏈子崖危岩體整治不能排除整體滑動可能性」,且防治的主要對象為250萬立方米的依據。
上述表明,在地質災害防治工作中,對不確定性問題決策時,除應充分考慮地質現象外,還必須認真考慮成災可能性及可能造成的損失狀況,這是非常重要的,這也是地質災害防治的特殊性所在。
4.防治技術適宜性問題
防治目標和防治方案確定以後,防治技術選擇和設計將是防治效果和防治工程成敗的關鍵。
危岩體和滑坡防治主要原理是改變危岩體和滑坡體內的應力狀態和保持其強度,從理論上講,常用的技術原理為削頭、壓腳、排水。從具體技術措施來講,常用的有卸荷、支擋、錨固、地表排水、地下疏乾等。這些技術使用得當,會收到很好的效果;如果使用不當,將會出現事與願違的後果。在鏈子崖危岩體防治方案論證中,曾遇這樣的問題:為了防止煤層采空區頂板繼續下沉和煤層下沉引起鏈子崖危岩體整體滑動,在采空區設置承重抗滑鍵。承重的作用在於防止頂板繼續下沉,導致殘留煤柱繼續破壞和強度繼續降低;抗滑的作用在於防止殘留煤柱破壞導致抗剪強度降低,引起鏈子岩危岩體整體滑動。這是鏈子崖危岩體防治方案中的一個重要組成部分,是一個正確的防治方案。但在設計中採取了承重抗滑鍵布置方向與原採煤巷道方向直交,這就是說,施工時將要把巷道洞間的煤柱(壁)再挖掉一部分,這樣將使殘留的煤柱面積進一步減小,使采空區殘留煤柱的承重能力降低,有可能在施工過程中出現加速破壞的可能性,顯然,這一技術設計選擇是大有問題的。另一個例子是黃臘石滑坡防治方案中地面排水工程問題。黃臘石滑坡復活主要原因是大氣降水滲入滑坡體內,導致地下水位升高,滑坡體重量增大,孔隙水壓力增高,滑坡體失穩。很明顯,解決黃臘石滑坡復活的主要技術,是採用排水為主,具體地說就是採取地表排水和地下疏干相結合的技術。有一種設想是,只做地表排水就行了,這里同樣存在一個技術原理問題,地表排水的作用主要是排出大氣降水在地表形成的地面徑流。因此,在地表排水設計中必須包括地表整平,消除地面坑窪積水或設置支溝將窪地積水引出,防止或盡量減少大氣降水向滑坡體內入滲,而入滲的水量遠遠小於滑坡體疏干排水的能力,這是有效的,可是在大氣降水在地表形不成地表徑流的情況下,地表排水就無效了。這時如果大氣降水入滲量小於滑坡體的排水能力,也不至於引起地下水位上長,也不會有問題;如果大氣降水入滲量大於滑坡體的排水能力,將會引起地下水位上升,滑坡體重量增大,孔隙水壓力增高,也有導致滑坡復活的可能。因此,在選用地表排水為主的情況下,還必須配合採用地下疏干措施,在極為重要的地段還應該校核是否需要增加錨固措施,不能簡單地把地表排水看成是萬能的。上述表明,在進行危岩體和滑坡體防治技術選擇中必須認真考慮各項防治技術的原理、適用范圍、經濟造價和施工難度,不能簡單地拿來就用。
5.孕災體穩定性評價問題
這是地質災害防治中的重要問題之一,它是該防治和不該防治決策的重要依據之一。如果孕災體是穩定的或趨向於穩定的,那就沒有必要投資進行防治;如果是不穩定的,防治效益大於1∶20,那就有必要投資進行防治。如何評價孕災體的穩定性?目前常用的方法是採用數理分析,有的採用確定性模型進行數學力學計算,有的採用不確定性模型進行概率分析。這種分析中存在著一個很大的不確定性問題,就是分析計算中的模型選擇和參數取值。模型選擇牽扯到地質災害成因、機制和孕災體的結構,這個問題必須在詳細的地質研究基礎上,加上經驗判斷給出。如何根據已取得的資料給出合理的分析計算模型,這里存在著很大的不確定性問題,在解決這個問題上經驗是很重要的。例如鏈子崖危岩體的穩定性,許多人進行過計算分析,計算結果求得的安全系數有的高達3.7,有的達1.7,都是穩定的。實際上變形監測結果是,鏈子崖危岩體的變形與日俱增,不斷地在發展,這表明計算結果是不符合實際的。其原因除了力學模型選擇中存在著不確定因素外,還有一個重要因素,即參數選擇問題,選用的參數多數來自於試驗,部分地來自於經驗。試驗值的分散性是很大的,也就是說,取值中的不確定性是很大的;經驗也存在著很大不確定性,這與一個人的工作實踐經歷有很大的關系,經驗豐富的人給出的參數值可靠性就高一些,經驗欠缺的人給出的參數值的可靠性就差一些。以參數c、φ值為例,給高一些,計算結果得到的穩定性系數就高一些;如果給低一些,計算得出的穩定性系數就低一些,究竟哪個對?很難說。顯然,這個方法中的不確定性是很大的,用這個結果作依據決策該不該防治的理由是不充分的;用這個結果進行防治工程結構設計,是帶有很大的危險性的。這不能作為科學的決策依據,那麼這個問題該怎麼解決?著者認為最最重要的,也是最科學的方法是地質分析方法。
地質分析的依據是什麼?主要依據有兩個方面的資料,一個是災害體的外觀形態特徵,或者稱為地貌特徵;另一個是變形監測資料。這兩者結合起來是最最科學的,最可靠的,僅僅形態特徵資料有時也不一定靠得住。如山坡上出現一條裂縫,就說是滑坡引起的,實際上不一定,引起山坡產生變形的原因可以有很多,不一定都是滑坡。又如,山坡上常出現有馬刀樹,這也不一定就是滑坡,暴風也可以將樹吹歪,然後再長直,而形成馬刀形。外觀形態特徵分析絕不能簡單地採用一、兩個現象為依據,必須收集多方面資料進行綜合判斷,變形監測結果也是一樣,其中也存在意外情況,在採用這方面資料之前必須剔除意外資料,否則,其結果也是靠不住的。在地質分析中,不管是外觀形態特徵資料也好,監測資料也好,必須認真地進行分析,首先要去偽存真,然後再進行去粗取精,這樣才能得到科學的結論,這是非常重要的。
在穩定性判斷中還有一個方面的資料應該充分利用,這就是歷史資料。地質災害的發生發展常常具有周期性的規律,地質災害發生發展也存在著高低、急緩、起伏的過程,它和其他方面的自然作用一樣,具有作用活動的周期性。如大氣降水,有豐水年和枯水年。與豐水年相應地,則地質災害發展就活躍;與枯水年相應地,地質災害發展就減緩,甚至暫時休止,在這個時期變形監測結果可能是沒有活動跡象,這一點是非常重要的。前面談到過,秭歸縣志記載表明,長江三峽鏈子崖崩塌就有380~400年的周期,而從自然災害發展規律來說,目前正處於自然災害活躍時期。因此,鏈子崖危岩體變形近一個時期也比較明顯,監測結果表明,變形也一直在發展;而鏈子崖崩塌現在也正處於380~400年的周期當中,我們在評價鏈子崖危岩體穩定性時充分考慮了這些因素,最後才作出鏈子崖危岩體必須進行防治的結論。上述結果表明,地質災害穩定性評價必須充分採用地質分析和數理分析兩個方面的方法進行,而其中最重要的是地質分析。地質分析中又可分為:地質地貌特徵分析、變形監測分析和歷史分析等三個方面。地質災害穩定性評價必須採用地質地貌特徵分析、變形監測分析、歷史分析、數理分析和綜合分析的辦法才能得到可靠的結果。
6.安全系數選擇問題
安全系數取值幾乎可以說貫穿於整個地質災害防治過程中。在判斷地質災害體是否穩定時,要採用安全系數;評價防治工程的可靠度要用安全系數表徵;在結構設計時,進行作用力取值要採用安全系數;結構材料與構件強度取值要用安全系數,在施工工藝可靠性方面也要採用安全系數。這么多安全系數怎麼取用?在這個問題上有時有些混亂。在鏈子崖和黃臘石地質災害防治工作中由於各位專家採用的概念或所闡述的對象不同,在討論中涉及安全系數時常常各持己見,這也是地質災害防治與其他地質工程建築的一個不同之處,在這里,著者再談談這個問題。
在判斷地質災害體是否穩定時科學的評價指標是穩定性系數η,但有一些工程設計人員常常也用安全系數來表述,這也是無可非議的。安全系數除包含有穩定性因素外,還包含很多環境因素和社會因素,對地質災害評價來說,還是用穩定性系數表示為好。穩定性系數取值也存在著很大的不確定性,上面曾談到鏈子崖危岩體不少人對其穩定性系數進行過分析,得到的結果相差很大,其原因在於兩方面:一是計算模型選擇上;另一方面在於力學參數選取上,這兩方面都存在有不確定性。由此決定著在評價地質災害體穩定性時,穩定性系數指標取值就受這兩方面因素的控制。穩定性系數取值大小主要決定於計算模型選擇的可靠性和力學參數取值的可靠性上,這兩方面取值的可靠性,很大程度上決定於進行取值的專家的科學技術水平,也可以說是經驗水平。一般來說,比較有經驗的專家也只能有80%~90%的把握,即各自的可靠度最低也不能低於1.1~1.2。
地質災害的穩定性系數應該是力學模型的可靠度與力學參數的可靠度的乘積,由此看來,科學的穩定性系數η應該是1.1×1.1~1.2×1.2,即為1.21~1.44,不應該低於此值,具體取值時還要考慮防治工程的重要性和取值人的實踐經驗水平。
在評價防治工程的可靠度時用安全系數K表示是正確的。一般來說,這個安全系數K系由三個部分組成,即作用力取值安全系數K1,材料與構件強度取值安全系數K2及施工工藝安全系數K3組成,即K=K1×K2×K3。其中作用力安全系數K1影響因素與穩定性系數η相當,即可在1.21~1.44之間取值。材料與構件強度取值安全系數K2與材料和構件使用方法關系極大,如材料為單一的鋼材,安全系數可取1.05~1.1;鋼筋混凝土構件安全系數可取1.50~1.65;混凝土結構構件安全系數可在1.6~2.5之間取值。地質災害防治中所採用的構件和材料一般多為鋼筋混凝土構件,故安全系數一般取在1.5~1.65之間。施工工藝安全系數與施工方法技術水平有很大關系,這個系數是很難琢磨的,大體上在1.2~1.5之間。由此決定,防治工程安全系數K變化於1.21×1.5×1.2=2.2至1.44×1.65×1.5=3.65之間。鏈子崖危岩體防治可行性論證中作用力的安全系數選用中參照了各種規程規范和工程實例,選用值為1.35,這是比較合適的,其地方面的安全系數將在初步設計中進一步論證。
安全系數是極為復雜的,影響因素是變化多端的,不僅受地質因素影響,結構材料因素影響,施工工藝影響,還有環境因素影響。環境影響因素絕不可忽視,其中最主要的則為地下水的水質和大氣化學成分及溫度的影響,對這些因素的影響必須進行科學的論證。安全系數取低了,防治的安全度不足而蘊藏著隱患;安全系數取高了,造價太高,則又可能蘊藏著浪費,這個問題必須認真論證。
在結束本章論述時,簡要歸納一下,在地質災害防治設計中必須遵守的基本觀點,這些基本觀點有:
地質災害是威脅人類生活和生存,造成資源和財產損失的地質事件。地質災害防治是一項地質工程,它又與一般的土木工程和地質工程不同,它具有很大的特殊性。其特殊性在於地質災害防治工程是通過地質改造手段將已經產生破壞或即將產生破壞的不穩定性的地質災害體進行改造,達到穩定的和安全的地質環境,保障人類生存和美好的生活,簡單地說是一項防災工程。具體地來講,地質災害防治對象是已經產生破壞和即將產生破壞而處於不穩定的地質體,對其進行防治工作中最最重要的是必須查清地質災害產生的原因,活動機制和災害體的結構。在此基礎上才能作出正確的防治方案和防治工程結構設計,地質災害防治必須與經濟效益掛鉤,這是決策該不該立項防治的關鍵,也是防治投資額度決策的依據。一般來說,根據我國目前經濟實力,防治投資效益取1∶20作為立項防治依據為宜,穩定性分析和安全系數選取是地質災害防治中的兩個重要技術問題。穩定性分析必須以地質分析為基礎,參照數理分析,歷史分析進行綜合判斷。安全系數選取必須全面地分析地質的、結構的、施工工藝、環境條件、社會效益等方面的因素綜合分析選定。地質災害防治是一項巨型的系統工程,必須認真對待,只准成功,不能失敗,一旦失敗,其後果是極為嚴重的。
I. 災害治理工程要注意哪些關鍵點有什麼經驗可以說說
災害治理工程對災害的類型就像確定,針對不同的類型尋找不同的解決方案,還有就版是災害權治理你要怎麼治理,如何挑選合適的治理方案是一個關鍵因素,最後一個就是如何把預防災害治理理念貫穿到工程也是一個關鍵點,對於一個工程來說,我覺得前期的准備工作只要有責任心,就可以很好的解決,但是到了施工階段的時候就沒那麼簡單了,因為要管理的事情太多了,要監督要溝通,很麻煩如何進行遠程管理是關鍵,希望你們引起重視,因為及時跟進解決這塊是避免耽誤工期最好的方法,就是第一時間進行了解,第一時間做出決策,遠程高效協調管理,你可以去網路搜索下「手持式視頻通信設備」,可以滿足你們的需求!