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岩溶地质灾害评价

发布时间: 2021-01-24 13:10:46

1. 多地质灾害原因

1)、滑坡:主要分布在桂西、桂北、桂东南的层状碎屑岩出露地区。在调查的滑坡中,
以小型滑坡为主,约占80%,滑坡规模虽小,却往往会造成较大的经济损失。如1993年发生的
平乐县云盘岭滑坡,滑坡体积仅5.7万m3,却摧毁房屋6间,掩埋街道及公路,导致该县唯一进出
要道交通中断2个月,直接经济损失1200万元,间接经济损失6500万元,治理费用550万元。
2)、崩塌:在全区均有分布,山区公路边坡上多见。规模较大的主要分布于桂西、桂东、
桂东北、桂东南。石山区崩塌(落石)主要分布在连片石山区,如马山、都安、大化、东兰、
巴马、凤山、忻城等地,广西已调查的崩塌绝大多数为小型。据统计,体积小于2万m3的崩塌
占93%,2-20万m3的崩塌占6%,大于20万m3的崩塌占1%。发生于碳酸盐岩山区的岩质崩塌规模更
小,多在1000m3以下,但却造成伤亡人数较多。例如1990年6月9日发生的融安县浮石乡蒋村崩
塌,死亡15人,重伤6人,毁房15间,直接经济损失500万元。
3)、地面塌陷(岩溶地面塌陷、矿山采空区塌陷):主要分布在岩溶地区和矿山采空区。
岩溶塌陷多发生在岩溶强发育的岩溶平原、岩溶谷地、地下水浅埋(水位<10m)地区。桂林、
贺州、钟山、玉林、柳州、忻城等地岩溶地面塌陷十分普遍。岩溶塌陷的塌坑绝大多数为直径
小于5m的小型塌坑,深度在10m以内。塌坑多成群出现,分布范围多在1km2以内,最大塌陷群
在忻城县大塘乡金山村,塌陷群分布面积5.5km2。岩溶塌陷强发育区的塌坑密度达500-1000
个/
km2,如玉林铁路机务段,塌陷塌坑密度达740个/
km2。岩溶塌陷的75%为自然形成,25%
是人为诱发的;但在人类活动强烈的地区,人为诱发的塌陷占50%以上。广西的岩溶塌陷多发
生在干旱季节地下水位大幅度下降期,或旱季末、雨季来临时突降大暴雨而导致水位大幅度上
升时,以及强烈抽取地下水的岩溶地区。矿山采空区塌陷主要分布于南丹县、大新县、钟山县、
合山市等地下开采矿产资源地区。
4)、泥石流:全区调查过的有50多处,以沟道泥石流为主,主要分布在桂西、桂东北,
小型占60%,中型占20%,大型占20%。泥石流多发生在山势陡峻(坡度45o以上)的海相碎屑岩
和岩浆岩分布地区。泥石流在全区分布甚少,但其造成的损失较大,如1985年汛期桂北的资源
县、桂林的海洋山等地的泥石流,受灾面积1000km2,毁房3493间,死亡54人,直接经济损失
1.6亿元。
5)、海水入侵:主要分布在北海市海城区海角大道一带和侨港镇及涠洲岛南湾镇海边,至
今北海市海水入侵范围约4km2,入侵纵深距离最大达1200m(距海岸);涠洲岛海水入侵范围
较小,仅在南湾镇海边有几口水井水质变咸,不能饮用。
地质灾害都是在一定的动力诱发(破坏)下发生的。诱发动力有的是天然的,有的是人为的。据此,地质灾害也可按动力成因概分为自然地质灾害和人为地质灾害两大类。自然地质灾害发生的地点、规模和频度,受自然地质条件控制,不以人类历史的发展为转移;人为地质灾害受人类工程开发活动制约,常随社会经济发展而日益增多。

2. 岩溶塌陷地质灾害是怎么形成的

指在岩溶地区,因自身洞体扩大或者人为的因素,上顶板失稳,从而造成塌陷

3. 喀斯特地貌有哪些常发生的地质灾害

喀斯特地貌区,地表崎岖不平,多地震、滑坡、泥石流等地质灾害
1、村庄多数位于山脚山版坡下或灾害点权下游,滑坡、崩塌十分发育;
2、岩石裸露的山区。由于植被退化,岩石风化、节理、裂隙发育,导致岩石碎裂,山体(危岩)崩塌较发育;
3、各类采矿区。露天采石场不规范的开采方式,给崩塌的形成创造了条件。井下开采,由于地压影响和废碴、尾矿的随处堆放,常造成地面塌陷和泥石流等地质灾害的发生;
4、大、中型水库的环山渠道。由于渠道开挖时,破坏了山体的完整性,加上部分渠道年久失修,遇上连续降雨,土层水份饱和,塌岸、渗漏、溃决等,容易形成崩塌、滑坡、泥石流灾害,危及下游的公路、村庄及人民生命财产安全
5、倚山而建的各类建筑物。由于在山脚或山坡修建房屋,人为地促使山体边坡破坏,或在岩体断裂面上修建各类建筑物,加大主动岩体的重量,从而人为地引起滑坡的发生;
6、是城镇建设。由于历史原因,原城镇建设大多没有进行地质灾害危险性评估,房屋密集,加上大量抽取地下水,常形成地面塌陷、地裂缝等地质灾害

4. 喀斯特地貌易发生的地貌灾害

斯特地貌抄区,地表崎岖不平袭,多地震、滑坡、泥石流等地质灾害
1、村庄多数位于山脚山坡下或灾害点下游,滑坡、崩塌十分发育;
2、岩石裸露的山区。由于植被退化,岩石风化、节理、裂隙发育,导致岩石碎裂,山体(危岩)崩塌较发育;
3、各类采矿区。露天采石场不规范的开采方式,给崩塌的形成创造了条件。井下开采,由于地压影响和废碴、尾矿的随处堆放,常造成地面塌陷和泥石流等地质灾害的发生;
4、大、中型水库的环山渠道。由于渠道开挖时,破坏了山体的完整性,加上部分渠道年久失修,遇上连续降雨,土层水份饱和,塌岸、渗漏、溃决等,容易形成崩塌、滑坡、泥石流灾害,危及下游的公路、村庄及人民生命财产安全
5、倚山而建的各类建筑物。由于在山脚或山坡修建房屋,人为地促使山体边坡破坏,或在岩体断裂面上修建各类建筑物,加大主动岩体的重量,从而人为地引起滑坡的发生;
6、是城镇建设。由于历史原因,原城镇建设大多没有进行地质灾害危险性评估,房屋密集,加上大量抽取地下水,常形成地面塌陷、地裂缝等地质灾害

5.  唐山市岩溶塌陷灾害破坏损失评价

一、损失模型的建立

(一)期望损失费用与折价比

地质灾害损失模型是根据城市潜在的地质灾害的不确定性,用概率方法建立的数学模型。该模型用于估计地质灾害对不同用地类型可能产生的期望损失费用。灾害模型目前主要是对城市建设影响较大的地震、洪水、滑坡、塌陷进行构造。

地质灾害期望损失费用是对整个城市而言的,由多种地质灾害产生的,且假定各种地质灾害是平权的。因此,其损失可以线性求和。这样的假定,对于关联灾害的估计会产生一定偏差。但从长的历史时期和整个城市而言,这种假定对于简化估计依然是有益的,更深入一步的研究可以据此进行。

地质灾害的期望损失费用包括三项内容,即损失费用、研究与减缓费用和机会费用。如不考虑资源、水、环境的机会损失,不考虑灾害发生的集中机会时间与机会费用,实际上期望损失费用仅包括前面两项。研究与缓减费用通常属于当前费用;而损失费用是指地质灾害发生、发展整个过程必须支付的费用或接受的损失。由于地质灾害发生与否及其发生时间是不确定的,因此损失费用实际上是在灾害发生条件下不同时间费用的协调价值。

为了比较在未来不同时间的灾害损失费用,并换算成当前费用就需要引入一个参数——折价比(D),其值一般接近银行利率,D取值可直接引用经济统计的不变价格比率。

(二)建模原理

设灾害事件都对应一定的费用,并服从泊松分布(R.T.Laird,J.B.Perkins,1979)。灾害事件之间具有独立性,且事件的发生概率是一个不随时间改变的常数,那么在给定的∆t时间,灾害事件服从泊松分布。其发生概率P可用下式计算:

地质灾害灾情评估理论与实践

式中λ为灾害事件的重发概率。

由此还可推出,如果灾害事件在一个间隔时间t内服从泊松分布,由下一个事件在单位时间的概率便服从幂指数分布。其概率为:

P’=λ·e-λt

事件的重发间隔t’是λ的倒数,故已知t’时,便容易估算参数λ。

设X为时间t时每事件的费用,事件发生在t时的费用当前值为Xe-Dt,D为折价比,则第一次事件的期望费用便是时间t时事件当前费用与事件概率之积,有:

地质灾害灾情评估理论与实践

假定X为常数,则:

地质灾害灾情评估理论与实践

当假定X为线性增长,其增长系数为α,则:

地质灾害灾情评估理论与实践

考虑到灾后重建,损失可能重复发生,故应计算未来全部事件的期望费用。根据条件概率,设第一次事件在t1发生后,第二次事件接着发生的概率为:

P2=P12·P1

地质灾害灾情评估理论与实践

类推第n个事件的发生概率Pn为:

Pn=λn·e-λt

故n个事件的期望费用为:

地质灾害灾情评估理论与实践

当n→∞,n个无限事件以概率1发生。所以,所有将来带事件的期望费用为:

地质灾害灾情评估理论与实践

即当事件产生费用为常数X时,其期望费用为:

当事件产生费用线性增长时,其期望费用为:

二、岩溶塌陷灾害经济损失核算

根据专家评估和对所收集的资料进行整理,可得岩溶塌陷的重发周期以及不同分区场地条件下,各种用地类型的建筑及室内财产的损失率,重发周期Tr≈10年。建筑物及室内财产损失率见表13-12。

表13-12唐山市岩溶塌陷造成的建筑物及室内财产损失率qb与qc表

由公式Fri=α(Vbi·qbi+Vci·qci)/(D·Tr·Vbi)计算得出岩溶塌陷的期望费用,见表13-13。

式中:Fri——岩溶塌隐灾害期望损失费用;

Vbi——第i类用地建筑物本身价值/(万元/公顷);

qbi——第i类用地建筑损失率/%;

Vci——第i类用地室内财产价值/(万元/公顷);

qci——第i类用地室内财产损失率/%;

D——折价比,取0.1;

Tr——岩溶塌隐重发周期,取10a。

表13-13岩溶塌陷期望损失费用

图13-4唐山市岩溶塌陷期望损失计算单元图

A—严重塌陷区;B—潜在塌陷区;C—稳定区

本文进行损失估算是以易损性分析的130个单元为计算单元(图13-4),超出其范围的单元不计,而在其内的其它单元灾害的7种用地类型的期望损失费用均为0。

唐山市岩溶塌陷灾害7种不同用地类型的期望损失费用,结合唐山市7种用地类型的价值分布图求出各个场地单元的7种用地类型的灾害期望损失费用,亦即求出第j类用地类型第i号场地的各灾害损失费用Fij。

三、灾害损失费用分区

在分区前需要用柯卡莫哥洛夫检验方法检验场地灾害损失费用(R≤0场地外)是否符合正态分布。如果符合则用最大隶属原则;否则,就要用择近原则。下面就两种方法叙述如下:

(一)采用最大隶属原则

1.论域的确定

设论域为U,即影响因素集,由一个因子R(R>0)组成,评语集采用三级制,相应的评语代码为A、B、C,其实际意义见表13-14。

2.因子隶属函数U(R)

由于因子R符合正态分布,故因子的隶属函数可定义为

式中R为未知样本的指标值,Ri为已知样本指标期望值,

为已知样本值的方差,i为评语集代号,i=1,2,3。

表13-14地质灾害损失费用分区评语表

模型的建立。

下列三个表是全部场地灾害损失费用R中选出的较典型的高低费用数据,利用这些数据建立模型。

模型运算

设:U1、U2、U3是论域U上的三个模糊集合,U1(R)、U2(R)、U3(R)为三个相应的模糊隶属函数,R为U中的因子,由上述三个不同级别费用表可知,R1

R2

R3

于是对于任何一个因子R有:

高费用

中等费用

低费用

地质灾害灾情评估理论与实践

如果U1(R)一max(U1(R),U2(R),U3(R)),则认为R相对隶属于Ui(i=1,2,3)。

(二)利用择近原则

1.论域的确定

该方法论域的确定与方法(一)相同。

2.模型的建立

此步骤与最大隶属原则的模型建立相似,也是从全部场地的损失费用R(R>0)中选出较典型的数据来建立高低费用两个模型。所不同的是只需要两模型中的均值R1、R2代表两类费用。

图13-5唐山市R11用地类型岩溶塌陷期望损失分区图

1—低损失区(F=0~0.24%);2—中等损失区(F=0.24%~22.98%);3—高损失区(F=24.98%~45.78%)

3.模型的运算

设U1、U2是论域U上的两个模糊集合,R为U上的因子,如有:

—(R,Ui)=max(R,Ui)i=1,2

由R应归于模型Ui,其中(R,Ui)是表示R与模型Ui的贴近度,取

地质灾害灾情评估理论与实践

图13-6唐山市C3用地类型岩溶塌陷期望损失分区图

1—低损失区(F=0~0.47%);2—中等损失区(F=0.47%~11.42%);3—高损失区(F=11.42%~22.49%)

(R,Ui)越大,则表示R与Ui越贴近。

综上所述,可依场地灾害损失费用将规划区划为低损失费用区、中等损失费用区和高损失费用区。

(三)灾害损失费用分区

采用择近原则,对于每种用地类型,分别求出所有场地地质灾害损失费用F的最大值。如对第j类用地类型,可以得到最大值Fjmax。选择[0.5×Fjmax,Fjmax]区间内的场地为高灾害损失费用场地模型V1,求出期望损失费用值Fjmax;再选择[0,0.12×Fjmax]区间为低灾害损失费用场地模型V2,求出期望损失费用Fjmin;选择区间[0.015×Fjmin,0.45×Fjmin]为中等灾害损失费用场地模型V3,求出期望损失费用Fjmin。对全部130个场地求贴近度:

地质灾害灾情评估理论与实践

于是第j类用地条件下,当(Fij,V1)≥(Fij,V2)≥Fij,V3)时,第i号场地属高灾害损失费用场地;当(Fij,V1)≤(Fij,V2)≤(Fij,V3)时,第i号场地属于低灾害损失费用场地;此外,当(Fij,V2)最大时,第i号场地属于中等地质灾害损失费用场地。

利用数组NZ(i,j)表示场地灾害损失费用分区信息,存放在程序ULESBS输出的数据文件MAP.DAT里。NZ(i,j)表示第i类用地类型第j号场地灾害损失费用分区,其值意义如下:

(1)当NZ(i,j)=-1时,第i类用地第j号场地属于低灾害损失费用区;

(2)当NZ(i,j)=0时,第i类用地第j号场地属于中等灾害损失费用区;

(3)当NZ(i,j)=1时,第i类用地第j号场地属于高灾害损失费用区。

(四)绘制图件

利用上述方法、基本图件、各种参数,然后利用程序ULESBS绘制出唐山市各种用地类型地质灾害损失费用分区图(图13-5、13-6)。

6. 岩溶地区特有的地质灾害有哪些它们的主要危害是什么

岩溶地区特有的地质灾害为岩溶塌陷
岩溶塌陷是地面塌陷的一种,指在岩溶地区,下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞,因自身洞体扩大或在自然与人为因素影响下,顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。其地面表现形式是局部范围内的地表岩土体的开裂、不均匀下沉和突然陷落。

岩溶塌陷的危害主要有:
影响交通:岩溶塌陷对交通网络的正常运行会造成严重的影响,对公路、铁路的安全构成较大的威胁。
毁坏农田:发生于农田中的岩溶塌陷,会使作物被毁,粮食减产,给人民群众造成较大的危害;并且地面耕植土落入地下塌坑,造成了耕作面积的减少,未进行填埋或者由于塌坑规模太大而不便进行填埋的地方则无法继续进行农作物耕种。
破坏建筑:发生于建筑及人口密集区的岩溶塌陷,会造成房屋墙壁裂缝、屋内地面裂缝下沉,严重的直接导致建筑物倒塌。
沟通地表地下水系,污染地下水:由于近年来工业的发展,大部分河流等地表水体水质较差,岩溶塌陷发生后,揭穿了灰岩含水层顶板,沟通了地表水系与地下水系,使得地表水通过塌坑大量涌入岩溶含水层,加之岩溶裂隙、溶洞的连通性好,污水会在岩溶含水层中迅速扩散,污染岩溶地下水。
大规模的塌陷可引起地震效应。
希望对你有帮助。

7. 贵大的喀斯特环境与地质灾害防治实验室怎么样

贵州大学(Guizhou University),简称“贵大”,创始于1902年,位于中国贵州省贵阳市,是教育部与贵州省人民政府合作共建的国家“211工程”重点大学、贵州省属重点综合性大学,是“卓越法律人才教育培养计划”“卓越农林人才教育培养计划”和“卓越工程师教育培养计划”重点建设大学。[1] 2012年成为教育部“2011计划”协同创新中心牵头高校,入选教育部“中西部高校综合实力提升工程”成为教育部在西部地区重点建设的14所高水平大学之一,“中西部高校联盟”成员,中国最早创办的大学之一。由浙江大学对口支援贵州大学。[2]
贵州大学历经贵州大学堂、省立贵州大学、国立贵州农工学院、国立贵州大学等时期,1950年10月定名为贵州大学。与贵州农学院、贵州工业大学等院校合并,2012年12月,成为教育部与贵州省人民政府共建高校。2016年4月,被列为国家“一省一校”重点支持建设大学。
截止2016年7月[3] ,在校全日制本科学生46549人,全日制研究生7575人。下设39个学院,现有教职工3920人,其中,专任教师2364人,教授451人、副教授843人,具有博士学位701人、硕士学位987人。学校占地面积6117.67亩。图书馆现有馆藏纸质文献329余万册,中外文电子图书202余万册。

8. 岩溶塌陷评价预警

一、评价理论体系

针对以往区域岩溶塌陷灾害调查研究的基本问题,这里引用刘传正教授提出的“地质灾害递进分析的理论概念体系”,以枣庄市附近作为典型地段,用“发育度”、“潜势度”、“危险度”及“危害度”来表征该区岩溶塌陷的发育、发展和危害程度(图8-8)。

(一)岩溶塌陷灾害“发育度”

反映一个地区岩溶塌陷灾害的发育程度,是已发生地质灾害的空间数量与面积分布的综合表现(以单位面积点数来描述灾害现状)。

(二)岩溶塌陷灾害“潜势度”

是岩溶塌陷灾害孕育生成的条件组合或潜在能力的评价指标,代表着一个地区地质环境的特征,是反映地质灾害生成内因的一种综合表达(以地质环境要素组合描述)。

(三)岩溶塌陷灾害“危险度”

反映一个地区在一定时间内因某种诱发因素作用(自然或人为因素)导致地质灾害发生的可能性大小的量化表达,即地质灾害预警等级的量化表达,是描述一种或多种突发因素参与下,岩溶塌陷灾害发生的可能程度。

(四)岩溶塌陷灾害“危害度”

岩溶塌陷灾害发生过程及其结局对地质环境和人类社会的危害联系起来,是地质灾害空间自然属性和社会属性的综合表现,用以确定一个地区是否应进行地质灾害防治以及进行何等程度的防治,也反映了一个地区社会经济活动的易损性和综合抗灾能力,从而为制订科学的防灾规划提供依据,也作为确定预警等级和启动政府社会减灾应急反应机制的依据(描述岩溶塌陷灾害“危险度”对一个地区造成的危害程度)。

二、评价因子的选取

(一)岩溶塌陷灾害“发育度”(n)

岩溶塌陷的发育强度是根据岩溶塌陷密度系数n(单位为点/km2)来表达,按照表8-6标准,岩溶塌陷发育度可划分出中等发育区和弱发育区两类(图8-9)。其中十里泉、东王庄、丁(佟)庄—黄楼、付刘耀及良辛庄等5个地段为塌陷中等发育区(A2),多集中于供水水源地开采井附近及河道、坑塘等地形低洼处,塌陷密度系数n=10~100点/km2;上述几个地段外围碳酸盐岩分布区为塌陷弱发育区(A3),塌陷密度系数n<10点/km2

表8-6 岩溶塌陷强度划分标准

(据刘传正,2000)

图8-9 东王庄—良辛庄地区岩溶塌陷发育度示意图

(二)岩溶塌陷灾害“潜势度”

岩溶塌陷的发育、生成受地质环境条件的制约,其中岩溶地层和浅部岩溶发育程度、覆盖层的厚度和岩性与结构、地形地貌及距地表水距离等为产生岩溶塌陷的内孕因素,是岩溶塌陷灾害趋势预测的基础,可为灾害单因素预警或综合预警提供基础指标,具体量值是通过岩溶塌陷灾害基础因子与响应因子计算实现的。

计算公式采用综合指数模型可写成:

山东省地质环境问题研究

式中:Qi为第i单元的“潜势度”指数;j为评价因子;ai为第j评价因子在第i评价单元的赋值;bj为第j个评价因子的权重;m为评价单元数;n为评价因子数。

此时,地质环境要素组合为基础因子,而灾害的面积模数比作为灾害发生潜势的一种响应,也是基础因子的组成部分,反映地质环境的脆弱性,是灾害发生潜能的一种响应,即把“发育因子”也称“响应因子”。

因子选取与分级是否合理将关系到“潜势度”计算分区的准确性,合理的因子选择有利于把握其潜在发展趋势,不合理的选择势必导致错误的结果,并同时影响后续的计算正确性。合理性主要表现在因子与灾害之间关联性好,因子全面,各因子相互独立,且在研究区有不同层次等级。根据灾害因子分析,选取基础因子(岩性组合、第四系厚度与岩性、地形地貌)和响应因子(即发育因子———面积模数比)作为灾害“潜势度”的判别因子。

判别因子一般分为四级。各指标量值的赋值主要以调查资料的统计分析为基础,综合分析地质灾害与基础因子和响应因子的关系后对其进行分级。根据各因子与灾害分布的关系程度研究和专家经验确定各因子权重,最终形成潜势度判别因子指标量值及权重表。

(三)岩溶塌陷灾害“危险度”

“危险度”是在潜势度分析基础上叠加诱发因子进行的,选取地下水条件(地下水面与基岩面距离、地下水水位变幅和地下水径流强度)、降水条件和人为因素等因子。

同样采用综合指数模型:

山东省地质环境问题研究

式中:Wi为第i单元的“危险度”指数;j为评价因子;ai为第j评价因子在第i评价单元的赋值;bj为第j个评价因子的权重;m为评价单元数;p为评价因子数。

“危险度”判别因子选取原则是从地质环境的角度出发,既要充分考虑地质灾害发生形成的内在基本因素(地形地貌、岩性组合等),又要兼顾诱发其发生的外部因素,通常指大气降雨、人类工程活动(开采地下水)等。

根据研究区内地质灾害调查的实际资料及已有的工作经验,“危险度”计算需要的判别因子分为三大类:基础因子、响应因子和诱发因子。

诱发因子的赋值依据是根据研究区的地质灾害发生历史,特别是统计分析不同地段不同诱发因素的临界值范围。赋值范围分为4级,最高值为4,最小值取1。如遇多个诱发因子参与计算,权值根据诱发因素的相对重要性确定。

(四)岩溶塌陷“危害度”

“危害度”指地质灾害发生后对其影响区内各类承灾体的伤害或财产破坏损失程度,它是地质灾害社会属性的表现形式。

重点考虑灾害的强度与受灾体的易损性,并用量化指标表示为

山东省地质环境问题研究

式中:r1,r2,r3,……,rn是反映灾害危害的因素值。

岩溶塌陷灾害“危害度”与“危险度”、承灾体的易损性密切相关。承灾体易损性是一个难以确定的变量,它不仅与承灾体类型、结构功能等有关,而且与其所处的空间位置(离灾害体远近、灾害体的不同部位)有很大关系。

总体上,地质灾害对社会造成的破坏,表现为人员伤亡、价值损失,以及无法用货币衡量的环境破坏效应。

“危害度”单元评价模型一般写成:

山东省地质环境问题研究

式中:Ri为单元危害度;Wi为单元危险度;Vi为单元受灾体易损性指数。

实际计算“危害度”时常常很困难,主要是很难得到比较准确的数据。本次选取的易损因子为水源地的受损程度,即塌陷体距抽水井距离,距塌陷体远,地下水受塌陷下渗地表污水的影响较小,而距塌陷体近,受地表污水的下渗影响则大,受灾体的危害度则大,另外应考虑塌陷对当地人员的损害程度等因素。

在“危害度”大或较大的地区应实施岩溶塌陷治理工程,可避免岩溶塌陷灾害危及当地人民的生产、生活,以保护地质环境和经济社会良性发展。

由于各评价因子的发育程度与评价单元的相对位置不同,对各评价单元岩溶塌陷的影响程度也不尽相同。根据岩溶塌陷形成临界条件和影响因素分析,将岩溶塌陷发育度、潜势度、危险度和危害度的9个条件16种因子作为层次模糊评价因子(图8-10)。

图8-10 岩溶塌陷“四度”层次结构模型分析图

三、评价预警分区

(一)评价因子的等级划分及赋值

将9个条件16种因子的等级指标和赋值列于表8-7中。

评价因子分定性指标和定量指标两类。定性指标是离散性取值,其隶属函数为其相应指标所对应的级别;定量指标常常是连续性区间限值,各级别虽有界限值,但实际上往往呈过渡状态,对定量指标隶属函数的取值原则是取各级别界限值上、下值的中值作为各级别界限的过渡函数;其余定量指标区间值属于相应的级别。

(二)评价模型及评价指标值的采集

1.评价模型

采用层次模糊数学评价模型,将评价目标(A)划定评价集为

A={危害性小(a1),危害性中(a2),危害性较大(a3),危害性大(a4)}

相应的条件层(B)各评价指标对(A)的评价模糊子集为

山东省地质环境问题研究

山东省地质环境问题研究

相对应的因子层(C)评价指标对(A)评价模糊子集为

在所建立的模型中,基本层有9个评价指标,因子层有16个评价指标,则评价单元j所构成的相应模糊子集为

山东省地质环境问题研究

表8-7 枣庄市岩溶塌陷评价预警因子等级和赋值表

权重的确定,是判断矩阵的元素反映了研究者对影响因子之间相对重要性的认识。本次所选用的权重,均采用本地专家经验法和试算法确定,即先由专家经验确定一套试算权重初值,选择一些塌陷程度不同的实例单元进行权重反演,若相差太大时,则再对权值进行调整,直到调试合理后方可作为计算权值。由此得出各因子权值(表8-8)。各层指标权重的模糊子集W。

对于基本条件层:

对于因子层: ,则有

Wc={0.10000,0.02500,0.17500,0.10178,0.02545,0.01277,0.07000,0.08000,0.06576,0.03642,0.04782,0.10000,0.06750,0.02250,0.03500,0.03500}。

于是得到某评价单元j评价集的计算模型:

山东省地质环境问题研究

式中:a1,a2,a3,a4,分别为危害性小,危害性中,危害性较大,危害性大。

通过不同层次、不同影响因子的权重,以此来刻画各影响因素对岩溶塌陷产生的影响程度及影响因素之间的组合效应,然后在确定各因子隶属度的基础上进行多因子综合,得到各单元的岩溶塌陷预测结果。

表8-8 各评价因子权重分配表

2.评价指标值的采集

塌陷发育度由实际计算得出;岩溶地层是由评价点所处位置的实际地层确定,岩溶发育程度则根据钻孔资料、物探资料和地下水富水程度等来确定;土层厚度、地层岩性和结构由附近钻孔和调查所得;地下水面与基岩面的距离由基岩埋深与地下水水位计算求取,地下水水位变幅是由2003年枯丰水期水位计算所得,地下水径流强度则由预测点在地下水径流带的位置而定;距地表水体距离是实测值;大气降水是实际数据;距抽水井的距离是实测值,抽水强度由实际调查所得;地形变化由预测点所在的实际情况确定,塌陷发育程度依塌陷所在的塌陷发育度来确定;损失程度是根据《地质灾害防治条例》的要求界定。

(三)评价单元划分及层次模糊综合预测

利用计算机的栅格化功能,将工作区120km2划分为500m×500m的方格,共480个小方格作为评价单元,并通过GIS从属性库中读出每个评价单元的所有指标的实际值,确定各评价指标的隶属函数值,然后列出每个评价单元的隶属函数矩阵Cj,各预测因子的权重Wc,运用层次模糊判别原理建立的计算模型:

Aj=WcCj(j=1,2,3,…,480)

由此计算出每个单元的模糊评价集:

Aj={a1,a2,a3,a4}

按照隶属度最大原则,最大值则为该预测单元所对应的级别。

以上过程通过编制程序自动完成,并将评判结果存到预测单元的属性库中,最后根据计算结果,把相同隶属度的单元划分为同一级别,从而得出枣庄岩溶塌陷评价预警分区。

如在十里泉地段(十里泉北)的第341评价单元,实际取值为(100,三山子组白云岩,强烈发育,5.00,含砾粉质粘土,一元,低洼地,30.00,8.03,5,强,621,100,31900,3,1000)。

该评价点相应的模糊子集C341

山东省地质环境问题研究

因子层相对于目标层的权重值Wc={0.10000,0.02500,0.17500,0.10178,0.02545,0.01277,0.07000,0.08000,0.06576,0.03642,0.04782,0.10000,0.06750,0.02250,0.03500,0.03500},则目的层隶属函数计算结果为

A341=WcC341={0.10076,0.0000,0.37750,0.52174}

则a4>a3>a1>a2,即该评价单元属a4,为危害度大的级别。依此计算出全区480个评价单元的Aj值。

(四)评价分区

对于研究区北部的石炭-二叠系含煤地层区及东北角的变质岩分布区,面积为30.83km2,是非可溶岩分布区,不存在岩溶塌陷问题,可作为危害度小区(表8-9)。

在碳酸盐岩分布区岩溶塌陷评价结果分为危害度小区,面积28.80km2;

危害度中等区,面积27.06km2;

危害度较大区,面积28.48km2;

危害度大区,点状分布于十里泉、东王庄、丁(佟)庄和良辛庄等地段,面积分别为2.88km2、0.98km2、0.70km2和0.27km2

表8-9 枣庄岩溶塌陷评价预警分区表

9. 论述不良地质现象对工程建设有哪些影响

不良地质现象对工程建设会造成常见的崩塌、滑坡、泥石流、地基塌陷等影响。地球表面是由岩石构成的,但是由于岩石的风化和剥蚀等作用,可以使他们的抗压、抗拉、抗剪强度等力学性质发生改变,以致可能发生崩塌、滑坡、泥石流和岩溶等地质灾害,对人们正常的生产生活造成危害。

地质灾害不仅会造成巨大的经济损失,而且会危及人们的生命。不但增加工程费用,甚至会造成不必要的人员伤亡。因此,应分析产生这些地质灾害的原因,从根本上预防此类公路工程地质灾害的发生,保证工程的质量、进度和安全。

(9)岩溶地质灾害评价扩展阅读

防范措施:

1、滑坡:为了避免滑坡灾害,对滑坡进行防治时一般应对症下药,综合治理。常用的滑坡防治方法有:排截水工程、卸荷减载工程、坡面防护工程、支挡工程。

2、泥石流:防治主要有以下几种措施:封山育林,以保护汇水区和可能形成泥石流的地带;调节地表径流,沿坡修建导流堤;设置截挡建筑物,如堤、坝等,也可设置排洪道等。

3、岩溶:在岩溶地区修建公路,应该深刻了解岩溶发育的程度和岩溶形态的空间分布规律,以便充分利用某些可以利用的岩溶形态,避免或防治岩溶病害对路线布局和路基稳定造成的不良影响。这些经验可大体概括为疏导、跨越、加固、堵塞与钻孔充气、恢复水位等。

10. 地质灾害危险性现状评估

(一)采空地面塌陷

分布于应城支线末站附近的四里棚区岩盐矿和知府湾石膏矿,从20世纪90年代开始发生较大规模地面塌陷以来,已造成严重的危害。

应城岩盐矿水溶法采矿所产生的地面塌陷,对矿井安全造成重大的威胁,沉(塌)陷已造成3对采卤井报废、工厂停产、毁坏倒塌房屋近百余栋,直接经济损失2947万元。同时在周围农田里已有多处塌陷发生,故每年需给农民50万~60万元的补偿费用,历年累计已赔偿了500万元左右。至今塌陷仍在继续,逐年加剧,1999年1月22日出现了大面积地面建筑物垮塌,已造成四里棚街道办事处王家井采区倒塌民房38栋,职工住宅40套,办公楼一栋,车间两栋及变压器、采卤泵、输卤泵、配电柜和1000m输卤管、地下电缆、卤水储水池,15k V供电线路等严重损坏,危及 299人的生命财产安全,如范围进一步扩大,危害还将加剧。已造成经济损失约 1244×104元,潜在危害近亿元。

应城石膏矿的地面塌陷也造成了灾害,危及当地居民、房屋和农田等的安全。因此,可以认为,应城膏盐矿地面塌陷灾害危险性大。

(二)岩溶地面塌陷

在管线里程610~61 8km东南侧的湖北省境咸宁市官埠桥—北洪桥地段内,正好是复盖型岩溶区(隐伏岩溶),当地是咸宁市城区及近郊区,大量开采岩溶水。从1983年开始出现地面塌陷,随着岩溶水开采量不断增大,塌陷现象不断发展,先后发生5次较大规模塌陷,形成26个陷坑。目前已造成107国道11km水泥路面严重开裂,交通中断,附近工厂停产,供水井报废,并随时危及当地居民的安全。已造成经济损失约150万元,潜在危害近750万元。该岩溶塌陷地段目前处于较不稳定状态,因此现状危险性大。此外,在管线里程620~705km地段(咸宁—赤壁—临湘)分布有寒武、奥陶、石炭、二叠、三叠系的碳酸盐岩,上覆第四系中、上更新统土体,属覆盖型岩溶区,也具备岩溶地面塌陷的形成机制,应予以关注。

(三)岸崩

评估区内潜在岸崩段主要分布于管线里程371~377km的大悟河右岸;其次是管线穿越其他各河流的迎流顶冲段。其地质灾害危险性中等。

(四)膨胀土胀缩灾害

评估区由膨胀土胀缩变形引起的灾害,主要表现为对二层及其以下房屋的拉裂破坏和局部陡坎、沟坡的小型坍滑。由膨胀土地基胀缩变形引起的建筑变形破坏,变形以低层民房墙体拉裂为主。墙体裂缝随季节气候变化而变化,裂缝宽1~5cm不等,长1~5.5m,一般沿砖缝呈之字型开裂,具上宽下窄的特点。一般开裂多发生于门窗上下及山墙部位,裂缝多呈倒八字或垂直形态沿灰缝发展。同一区段的房屋紧邻浅沟,或扰动膨胀土地基上的建筑更易开裂,其变形幅度随基底压力和基础埋深的增加而减小。同一开裂外墙的变形幅度大于内墙,以角端最为敏感。建筑物开裂损坏时间一般在房屋建成后3~5年或更长时间,开裂多发生炎热干旱季节或久雨后长期干旱期间,雨季有合拢现象。

膨胀土构成的边坡稳定性较差,一般天然稳定坡角8°~15°,少有坡高大于2m的陡坎。上更新统分布区段地势低洼平缓,为主要农事耕作区,由于开挖路堑、沟渠、筑堤改变了原始形态,形成人工边坡。尤其是沟渠岸坡地段,经流水冲刷干湿反复交替,膨胀土裂隙进一步发育,致使水份更易进入土体,土体含水量逐渐增大而变软,强度逐渐降低,当土体强度降到难以维持平衡状态时,在降雨入渗及水流冲刷等因素诱发下,产生小型坍滑,一般规模小于100m3

由于评估区内膨胀土大多具弱膨胀潜势,所以此类地质灾害危险性小,局部属中等。

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