工程地质灾害
① 什么样的工程项目需要做地质灾害评估
根据《地质灾害条例》国务院394号令 在地质灾害易发区进行的建设项目需要做地质灾害危险性评估
② 举例说明工程地质条件喝工程地质灾害的区别
工程地质条件是一个综合地貌，地层，地质构造和地质灾害的判断评价。如某地是什么地貌，主要地层是啥，地质构造怎样。。。然后得出工程地质条件良好或较差。
而工程地质灾害特指某个灾害对象，如滑坡，泥石流等。
③ 站场工程地质灾害危险性综合评估
甘肃段沿线的兰州西固首站、定西分输泵站、张家川分输泵站和天水支线北道末站。地质灾害危险性综合评估结果列于表5-32中。
④ 地质灾害防治工程评价
(一)地质灾害防治工程评价的基本目的与内容
地质灾害防治工程有两种解释。广义上看，地质灾害防治工程包括:区域地质自然环境治理;直接性地质灾害的监测、预测、预报、预防和治理;地质灾害救灾以及减灾宣传、减灾法规等减灾管理工作。因此，广义的地质灾害防治是一项内容十分广泛的系统工程。与此相区别的是狭义的地质灾害防治工程。狭义的地质灾害防治工程是针对某一个地质灾害体或某一个较小范围内的某种地质灾害———一个危岩、滑坡、泥石流或一个地区的岩溶塌陷、地面沉降、地裂缝等所实施的以限制地质灾害活动和保护受灾体为目的的直接性防治措施。这些措施主要包括上面已经介绍的工程措施，以及监测、预测、预报等措施。
一般指的防治工程评价是对狭义的地质灾害防治工程的分析评价，是针对某一具体灾害对象防治措施的减灾效果和经济合理性进行分析评价。
地质灾害防治工程评价的目的就是实现地质灾害防治的最优化原则。地质灾害防治具有相对性特点，特别是对于我们这样一个幅员辽阔的大国，地质灾害分布十分广泛，不可能也没必要对所有的地质灾害都进行全面的预防和治理，尤其是在国家和社会财力还非常有限的情况下，只能选择少部分重点灾害进行专门防治。因此，这就需要通过防治工程评价，对比不同灾害防治项目的可能效益，在此基础上规划安排防治顺序，确定优先防治项目，以便使有限的防治资金最充分地发挥作用。
综合上述，地质灾害防治工程评价的基本内容和目的:分析地质灾害防治工程的科学性，评估地质灾害防治工程的经济效益，评价地质灾害防治工程的可行性和合理性，为地质灾害防治项目优选和方案优选提供依据。
(二)地质灾害防治工程评价方法
1.地质灾害防治工程的技术评价与经济评价
根据地质灾害防治工程评价内容，把它的评价方法相应地划分为两类。第一类是技术评价，即分析评价防治工程能否按照设计目标有效地扼制灾害活动或者保护受灾体;分析防治工程本身的结构、强度等是否符合规范或实际要求。技术评价主要是从自然科学角度综合分析防治工程的可靠程度，评价它的功能或效果。第二类是经济评价，即分析防治工程的经济效益，从经济学角度评价防治工程的合理性。技术评价和经济评价虽然都是防治工程评价不可缺少的方法，但由于不同地质灾害技术评价的方法相差较大，而且在已有的勘查和研究工作中，对大部分地质灾害防治工程已经形成了比较成熟的理论和方法，所以仅进行防治工程的经济评价分析。
2.地质灾害防治工程经济评价核心指标及其特点
地质灾害防治工程经济评价的核心指标是防灾经济效益。效益是指某种经济活动所获得的成效与所付出的代价之比。生产产品的产业活动(例如工业、农业)的效益是指产品的价值或利润与产品成本的比值。房屋等工程建筑效益指的是这些建筑的价值与建筑成本的比值。地质灾害防治工程既不是生产性工程，也不是商品性工程，它的价值和经济效益与一般工程具有不同的特点，主要有下列几点:①间接性特点;②潜在性特点;③长远性特点(张梁等，1998)。
3.地质灾害防治工程经济评价的基本要素
地质灾害防治工程经济评价的基本要素包括:灾害危害强度，即地质灾害对受灾体的威胁破坏程度;防灾度，即防治工程对灾害的可能防御程度;设防标准，即防治工程的设计防灾能力;防灾功能，即防治工程可能实现的消灾能力、对受灾体的防护能力，以及可能产生的其他作用;防灾收益，即用货币形式反映的防灾功能;防灾成本，亦称防灾投入，指防治工程所需要的材料、劳动等投入，在核算时可用货币反映。
4.地质灾害防治工程经济效益核算方法
主要有下列4种方法:地质灾害防治工程功能函数模型法;地质灾害防治工程经济效益评价模型法;地质灾害防治工程收益核算法;地质灾害防治工程成本核算法。
5.地质灾害防治工程优化分析
为了使有限的防治资金发挥最充分的减灾效果，需根据最优化原则选择防治项目和确定防治方案。所谓最优化原则，主要体现在3个方面，即具有充分的科学性，符合地质灾害防治特点和有关的规范、标准要求;在技术方法、财力、物力，以及施工条件等方面切实可行;获得最佳经济效益。
⑤ 工程建设与运营中的地质灾害减灾工程
按照《地质灾害防治条例》的要求，铁路、交通、水利、建设等部门实施的各项建设工程，要严格落实地质灾害治理工程的设计、施工、验收与主体工程的设计、施工、验收同时进行的“三同时”制度，结合“十一五”各相关行业的发展规划，对已建和在建的铁路、公路、水利水电工程、矿山工程和输油（气）管道工程等地质灾害隐患点编制专门的地质灾害防治规划，对地质灾害隐患点进行治理，确保建设工程区的地质灾害得到及时治理。
9.8.1 水利水电工程建设与运营中的地质灾害减灾工程
水利水电建设多位于山区，极易引发崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害；结合大江大河干（支）流水利枢纽工程建设开展地质灾害治理，使威胁水利水电建设和运营的地质灾害得到有效治理。
（1）近期（至2010年）
1）三峡库区崩塌、滑坡、泥石流地质灾害治理与搬迁避让减灾示范工程。
2）结合病险水库除险加固工作，对全国143座大型病险水库和543座重点中型病险水库的地质灾害进行有效治理。
（2）远期（2011～2020年）
南水北调中线工程滑坡、泥石流治理工程。
9.8.2 交通道路工程建设与运营中的地质灾害减灾工程
由交通、铁路主管部门组织对已建和在建的公路、铁路沿线地质灾害隐患点进行专项治理，对发现的地质灾害隐患点，结合本行业特点，编制本部门地质灾害防治规划，逐步开展工程治理。
1）青藏铁路（格尔木—拉萨）沿线崩塌、滑坡、泥石流的地质灾害治理。
2）国道219线改扩建工程（拉孜县查务乡—新藏区界）沿线崩塌、滑坡、泥石流地质灾害的治理。
3）国道108线成都—西安段沿线崩塌、滑坡、泥石流地质灾害治理。
4）川藏公路沿线崩塌、滑坡、泥石流地质灾害治理。
9.8.3 矿山工程建设与运营中的地质灾害减灾工程
建立国家级矿山地质灾害综合治理示范工程，实现矿山开发、土地复垦、综合整治、环境恢复相统一的矿产资源开发模式。
1）黑龙江省七台河煤矿，以采空塌陷为主的地质灾害综合治理示范工程。
2）辽宁抚顺煤矿，以露天采矿为主的地质灾害综合治理示范工程。
3）山西大同煤矿，以采空塌陷为主的地质灾害综合治理示范工程。
4）贵州开阳磷矿，以崩滑流为主的地质灾害综合治理示范工程。
9.8.4 油气能源工程建设与运营中的地质灾害减灾工程
1）西气东输管道沿线地质灾害治理工程。
2）宝成输油管道沿线地质灾害治理工程。
⑥ 地质灾害防治措施
对出现地质灾害前兆、可能造成人员伤亡或者重大财产损失的区域和地段，县级人民政府应当及时划定为地质灾害危险区，予以公告，并在地质灾害危险区的边界设置明显警示标志。 在地质灾害危险区内，禁止爆破、削坡、进行工程建设以及从事其他可能引发地质灾害的活动。 县级以上人民政府应当组织有关部门及时采取工程治理或者搬迁避让措施，保证地质灾害危险区内居民的生命和财产安全。
在地质灾害易发区内进行工程建设应当在可行性研究阶段进行地质灾害危险性评估，并将评估结果作为可行性研究报告的组成部分；可行性研究报告未包含地质灾害危险性评估结果的，不得批准其可行性研究报告。 编制地质灾害易发区内的城市总体规划、村庄和集镇规划时，应当对规划区进行地质灾害危险性评估。
《地质灾害防治条例》主要确立了如下三项原则： 一是"预防为主、避让与治理相结合，全面规划、突出重点"的原则； 二是"自然因素造成的地质灾害，由各级人民政府负责治理；人为因素引发的地质灾害，谁引发、谁治理"的原则； 三是地质灾害防治的"统一管理，分工协作"的原则；国务院国土资源主管部门负责全国地质灾害防治的组织、协调、指导和监管工作。国务院其他有关部门按照各自的职责负责有关的地质灾害防治工作
一是地质灾害调查制度。由国务院国土资源主管部门会同国务院建设、水利、铁路、交通等部门结合地质环境状况组织开展全国的地质灾害调查。县级以上地方人民政府国土资源主管部门会同同级建设、水利、铁路、交通等部门结合地质环境状况组织开展本主管区域的地质灾害调查，在调查的基础上编制相应的地质灾害防治规划。 二是地质灾害预报制度。预报内容主要包括地质灾害可能发生的时间、地点、成灾范围和影响程度等。地质灾害预报由县级以上人民政府国土资源主管部门会同气象主管机构发布。任何单位和个人不得擅自向社会发布地质灾害预报。 三是地质灾害易发区工程建设地质灾害危险性评估制度。在地质灾害易发区内进行工程建设应当在建设项目可行性研究阶段进行地质灾害危险性评估，并将评估结果作为可行性研究报告的组成部分；可行性研究报告未包含地质灾害危险性评估结果的，不得批准其可行性研究报告。 四是对从事地质灾害危险性评估的单位实行资质管理制度。从事地质灾害危险性评估的单位，必须经省级以上人民政府国土资源主管部门对其资质条件进行审查合格，并取得相应等级的资质证书后，方可在资质等级许可的范围内从事地质灾害危险性评估业务。 五是与建设工程配套实施的地质灾害治理工程的"三同时"制度。即经评估认为可能引发地质灾害或者可能遭受地质灾害危害的建设工程，应当配套建设地质灾害治理工程。地质灾害治理工程的设计、施工和验收应当与主体工程的设计、施工、验收同时进行。配套的地质灾害治理工程未经验收或者经验收不合格的，主体工程不得投入生产或者使用。
五项防灾措施
《地质灾害防治条例》还就地质灾害防治管理规定了各级人民政府必须采取的五项防灾措施： 一是，国家建立地质灾害监测网络和预警信息系统。 二是，县级以上地方人民政府要制定年度地质灾害防治方案并公布实施。 三是，县级以上人民政府要制定和公布突发性地质灾害的应急预案。 四是，县级以上人民政府可以根据地质灾害抢险救灾工作的需要成立地质灾害抢险救灾指挥机构，在本级人民政府的领导下，统一指挥和组织地质灾害的抢险救灾工作。 五是，地质灾害易发区的县、乡、村应当加强地质灾害的群测群防工作。
⑦ 地质灾害防治工程评价的基本方法
一、地质灾害防治工程评价的基本目的与内容
地质灾害防治工程有两种解释。从广义上看，地质灾害防治既包括：区域地质自然环境治理；直接性地质灾害的监测、预测、预报、预防和治理；还包括地质灾害救灾以及减灾宣传、减灾法规等减灾管理工作。从这个意义上说，地质灾害防治是一项内容十分广泛的系统工程。与此相区别的是狭义的地质灾害防治工程。狭义的防治是针对某一个地质灾害体或某一个较小范围内的某种地质灾害——如一个危岩、滑坡、泥石流或一个地区的岩溶塌陷、地面沉降、地裂缝等所实施的以限制地质灾害活动和保护受灾体为目的的直接性防治措施。这些措施主要包括上面已经介绍的工程措施，以及监测、预测、预报等措施。
广义的地质灾害防治工程不但包括的内容十分广泛，而且还常常涉及广泛的地区。为了更有效地减灾、防灾，促进地区经济或区域经济与资源、环境的协调发展，对此进行全面的分析评价，使其充分发挥作用，这无疑是非常必要的。但这种分析评价一般都需要结合地区或区域环境整治和经济发展进行综合研究。这种研究属于区域环境－经济研究范畴，不是本课题研究任务。这里所指的防治工程评价是对狭义的地质灾害防治工程的分析评价，是针对某一具体灾害对象防治措施的减灾效果和经济合理性进行分析评价。
地质灾害防治工程评价的目的就是实现地质灾害防治的最优化原则。如前所述，地质灾害防治具有相对性特点。特别是对于我们这样一个面积辽阔的大国，地质灾害分布十分广泛，不可能、也没必要对所有的地质灾害都进行全面的预防和治理；尤其是在国家和社会财力还非常有限的情况下，只能选择少部分重点灾害进行专门防治。因此，这就需要通过防治工程评价，对比不同灾害防治项目的可能效益，在此基础上规划安排防治顺序，确定优先防治项目，以便使有限的防治资金最充分的发挥作用。
地质灾害防治工程评价除了为确定防治项目提供直接依据外，对于已经选定的防治项目要取得充分的防治效果，同样有许多经济问题和技术问题需要进一步地分析、评定。对于某一地区的地质灾害可能有多种防治方法。因而首先应研究哪种或哪些方法最符合实际。它不但在措施上最为得力，而且经济效益最佳。这就需要进行技术分析和经济评价。此外，即使已经选择了防治措施，但是在工程设计中，按照哪一级设防标准设计工程规模，既能够有效地防治灾害，保护受灾体，又不致浪费资金，这也需要进行技术分析和经济评价。例如，不同情况下泥石流灾害的防治措施可以有很大不同。如果泥石流活动非常频繁，而危害对象仅仅是少数散居在山区的农户时，就不一定进行专门的工程防治，只需将这些农户搬迁，安置到安全地区即可；然后结合植树造林、水土保持进行环境治理，就可以收到既实现减灾，又避免花费大量资金的效果。如果泥石流危害铁路、公路安全，则应要根据实际情况采取不同的防治措施。如：局部改线，避开灾害威胁；实施防护工程，保护铁路、公路安全；治理泥石流，削弱其强度或导流至无交通设施分布地带。如果泥石流危害重要企业或城镇安全，就要实行包括生物工程、防护工程、治理工程在内的综合防治措施。各种工程的设计标准，既要安全有效，又要经济合理。因此，地质灾害防治工程评价不仅是选择防治项目的直接依据，而且也是项目防治方案优选的重要依据。
综合上述，地质灾害防治工程评价的基本内容和目的是：分析地质灾害防治工程的科学性，评估地质灾害防治工程的经济效益，评价地质灾害防治工程的可行性和合理性，为地质灾害防治项目优选和方案优选提供依据。
二、地质灾害防治工程评价方法
（一）地质灾害防治工程的技术评价与经济评价
根据地质灾害防治工程评价内容，把它的评价方法相应地划分为两类。一类是技术评价，即：分析评价防治工程能否按照设计目标有效地扼制灾害活动或者保护受灾体；分析防治工程本身的结构、强度等是否符合规范或实际要求。技术评价主要是从自然科学角度综合分析防治工程的可靠程度，评价它的功能或效果。第二类是经济评价，即分析防治工程的经济效益，从经济学角度评价防治工程的合理性。技术评价和经济评价虽然都是防治工程评价的不可缺少的方法，但由于不同地质灾害技术评价的方法相差较大，而且在已有的勘查和研究工作中，对大部分地质灾害防治工程已经形成了比较成熟的理论和方法，所以本课题仅进行防治工程的经济评价分析。
（二）地质灾害防治工程经济评价核心指标及其特点
地质灾害防治工程经济评价的核心指标是防灾经济效益F（X）。效益是指某种经济活动所获得的成效与所付出的代价之比。生产产品的产业活动（如工业、农业）的效益是指产品的价值或利润与产品成本的比值。房屋等工程建筑效益指的是这些建筑的价值与建筑成本的比值。地质灾害防治工程既不是生产性工程，也不是商品性工程。它的价值和经济效益与一般工程具有不同的特点。主要有下列几点：
1.间接性特点
在多种地质灾害防治工程中，只有少数措施能产生直接效益。如为了治理泥石流灾害实施生物工程，植树造林，在一定时期后可得到一定收益。但这种收益只是一种附带性的“副产品”。其主要效益是体现在保护了人民生命财产，减少了灾害损失。所以，灾害经济学属于守业经济学。防灾效益是通过“以负换正，减负为正、负负得正”的方式间接地反现出来。
2.潜在性特点
一般产品在投入使用以后，就为消费者所连续使用，其价值不间断地发挥作用。但地质灾害，特别是突发性地质灾害，并不是每时每刻都在进行。所以，一般地质灾害防治工程往往长时间地处于“待命”状态，只有灾害发生时，它才显出“英雄本色”，发挥其“养兵千日，用兵一时”的功能。
3.长远性特点
地质灾害防治工程一般具有较长的使用期限，少则几年，多则几十年或上百年。除了在工程寿命期内产生效益外，有的地质灾害经过一段时间的防治可基本消除。有的虽然没能完全根治，但通过一定防治后，使地质灾害防治地区的环境得到改善，走上了良性循环发展道路，逐步增强了防治地区自身的“免疫”功能，使地质灾害不断缓解，并最终消除。因此，其效益更是长远无期的。
（三）地质灾害防治工程经济评价的基本要素
地质灾害防治工程经济评价的基本要素包括：灾害危害强度（W（q）），即地质灾害对受灾体的威胁破坏程度；防灾度（F（s）），即防治工程对灾害的可能防御程度；设防标准（F（b），即防治工程的设计防灾能力；防灾功能（F（g）），即防治工程可能实现的消灾能力、对受灾体的防护能力以及可能产生的其它作用；防灾收益（F（y）），即用货币形式反映的防灾功能；防灾成本（F（c）），即亦称防灾投入，指防治工程所需要的材料、劳动等投入，在核算时可用货币反映。
（四）地质灾害防治工程经济效益核算方法
1.地质灾害防治工程功能函数模型
如前所述，地质灾害防治工程效益主要体现在减损作用，少数工程具有社会经济增殖功能。因此，分别用损失函数（L（s））和增殖函数（I（s））来反映：
地质灾害灾情评估理论与实践
（1）式表明，灾害损失（L）随防灾度（S）的增大而减小。它在对灾害无任何防治能力时，即S趋于0时，理论上灾害破坏作用将无限延长，灾害损失趋于极大值（无穷大）；当防灾度趋于100%（或实际应用中出现S＞1的高冗余度，即防治力度超过发灾潜力）时，灾害损失趋于零。
（2）式表明，防治工程的增殖作用（I）随防灾度（S）的增在而增大。但它并不是无限的，其最大值取决于防治工程所具有的最大增殖可容度。
L（S）和I（S）的代数和构成防治工程的防灾功能函数。即：
地质灾害灾情评估理论与实践
式中L（S）为负值。
图8-1和8-2反映了上述各种关系。
图8-1地质灾害防治工程投入与灾害损失关系
图8-2地质灾害防治工程投入与效益关系
2.地质灾害防治工程经济效益评价模型
地质灾害防治效益采用投入产出法进行计算。
一是纯收益法。即以产出与投入的差值反映防治工程的经济效益：
地质灾害灾情评估理论与实践
二是相对收益法。即以投入产出的比值（简称产投比）反映防治工程的经济效益：
地质灾害灾情评估理论与实践
式中：F（x）1和F（x）2——防治工程在有效期内获得的防治效益；
F（y）——防治工程在有效期内获得的各种收益；
F（c）——按一定防灾度和设防标准，规划设计的防治工程的成本投入。
3.地质灾害防治工程收益核算
如前所述，地质灾害防治工程收益主要表现为减灾收益，即实施防治工程后可能减少的灾害损失。采用下列几种方法进行核算。
（1）期望损失法减灾收益等于无防治条件下的灾害期望损失与防治条件下的期望损失之差。即：
地质灾害灾情评估理论与实践
式中：F（g）s——减灾收益；
S（Z）——无防治条件下灾害的期望损失；
S（F）——设计防治工程条件下灾害的期望损失。
其评价核算方法见本报告第七章。S（F）与S（Z）所不同的是在期望损失评价模型中，灾害活动概率（速率）、危害强度、危害范围等要素值需根据防治工程的设计目标确定。
（2）防灾度法根据防治工程设计目标所要达到的防灾度计算减灾收益。即
地质灾害灾情评估理论与实践
式中F（S）为防灾度。在这里指的是实施防治工程后使灾害经济损失减少的幅度（%）。
（3）比拟法同已经运行的同类防治工程进行比拟，概略地确定减灾收益。即：
地质灾害灾情评估理论与实践
式中：k为修正系数；F（y）s´为同类工程的减灾收益。
少数防治工程除主要取得减灾收益外，还附带有一定的增殖收益。对此，需根据收益性质进行核算。如农林牧产品收益可根据单位产品市场价核算。
防治工程的总收益为减灾收益与增殖收益的总和。
4.地质灾害防治工程成本核算
基本途径是采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，防治工程投入是一种动态投入。所以，简单地根据工程设计方案一次性地核算静态投入就不能与以期望损失为基础的减灾收益相匹配，因而得不到合理的防治效益。
防治工程的动态投入首先表现在防治工程投入运行后，会随着使用年限的延长而折旧坏损。因此，要么降低效能，影响防灾度；要么需要维修，以基本保持其功能。在通常情况下，防治工程要进行经常性维修，因而要将维修费用连同初始成本一并计入工程投入。即防治工程投入等于初始成本加上维修费用。维修费用除了采用影子工程法进行测算外，还可以按照初始成本的一定比例进行核算。其比例数值可根据防治工程的使用年限，大致按折旧率的50%确定。
在核算防治工程投入时，除了需要考虑运行中的维修费用外，还需要考虑防治费用的折现情况。之所以如此，是因为我们在核算防治效益时，可能出现有关的不同要素（期望损失减少值、初始成本、防治费用等）的预测时间年份不同，那么由于物价因素的影响，这些要素就不是“站在同一水平线上”，因而它们的可比性就将打折扣。基于这种情况，在核算防治工程投入时，需要根据利率变化进行贴现计算。其函数模型为：
地质灾害灾情评估理论与实践
式中：PVr——防治工程投入费用的贴现值；
r——年名义利率；
t——时间（a）。
在离散的情况下，上式为：
地质灾害灾情评估理论与实践
式中：i为年贴现利率。
（五）地质灾害防治工程优化分析
如前所述，为了使有限的防治资金发挥最充分的减灾效果，需根据最优化原则选择防治项目和确定防治方案。所谓最优化原则，主要体现在三个方面，即：具有充分的科学性，符合地质灾害防治特点和有关的规范、标准要求；在技术方法、财力、物力以及施工条件等方面切实可行；获得最佳经济效益。
防治工程的科学性、可行性主要通过技术分析进行评价。防治工程的经济效益则是根据以上提供的方法进行分析评价。为了根据防治工程经济评价结果，做好防治工程优选，对最优化理论和优选的基本方法进一步分析如下。
通常情况下，防治费用和防灾度（或减灾效果）互为消长关系。即防治投资增加，防治工程规模加大，防灾度提高，灾害损失下降。基于这种关系，为了有效地保护人民生命财产安全，当然是实施的防治工程越多、越可靠，减灾效果越充分。但这显然是不科学的，对于绝大多数地质灾害防治工程来说，不可能片面追求防治效果，而不顾防治投入的多少。在这一矛盾面前最科学的选择是实现防治效果与防治投入的最佳结合。
前面的图8-1和图8-2是根据多数实践结果绘制的地质灾害防治工程投入与灾害损失和防治收益的一般变化关系。它表明，随着防治工程投入的增加，虽然灾害损失减少，收益增加，但它们都不是线性关系。当防治投入达到一定规模后，灾害损失减少的幅度和防治收益增加的幅度会明显降低，这意味着在此之前所进行的防治投入获得的收益（产投差或产投比）明显，而后的防治投入获得的收益变小。因此，我们可以在对不同投资力度下防治工程经济效益分析的基础上，选择预期损失或防治效益转折部位O’的“临界”投入F（c）’作为最佳投入。依此确定相应的防灾度F（s）’及工程方案（图8-3）。
图8-3地质灾害防治工程优化投入示意图
当然，图8-3显示的是最理想的情况，实践中的情况可能要复杂得多。有时所谓“临界值”并不是一个点，而是一个区间，在这种情况下可采用该“临界段”的平均值或最高值选择防治方案。有时可能不存在“临界点”或“临界段”，在这种情况下只能根据不同设计方案的预期收益，直接分析对比后选择最优防治方案。
在分析评价同一项目最优防治工程的基础上，进一步对不同项目的最优方案进行分析对比，本着优中选优的原则，进行项目优选，编制防治规划，排列防治顺序。
⑧ 工程地质灾害
(1)工程地质灾害的类型
国家建设中特别是西部地区，经常遇到滑坡、溶洞、地面下沉、水库坝基漏水、软土变形、水土突涌、水下砂体运移、浅层天然气、岸带冲淤、砂土液化等工程地质问题，查清引起这些灾害的工程地质条件，制订防治、整治措施，需要工程地球物理探测技术。如南昆铁路沿线、长江三峡库区有很多滑坡需要治理，广西岩溶地区水库地下漏水问题等，都是工程地质灾害。
越来越突出的工程地质灾害问题不仅威胁到人民生命安全，而且严重地制约了国民经济的发展。崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害正随着矿产资源的开发而加剧，中国每年因此而损失约300亿元人民币。近10年来，中国由于崩塌、滑坡和泥石流造成了近万人死亡，全国400多个市、县、区、镇受到严重侵害。在全国铁路沿线分布的大中型滑坡达1000余处，平均每年中断交通运输44次，铁路沿线有泥石流沟1386条，受危害铁路达3000km以上;全国有近千座水电站及数百座水库受到崩塌、滑坡和泥石流灾害的严重威胁，仅云南省已毁坏水电站360座、水库50座。由于矿山采掘造成的压占、采空塌陷所损毁的土地面积超过3000hm2;全国共有16个省(区、市)的46个城市(地段)、县城出现地面沉降问题，总沉降面积达到48700km2;地裂缝出现在17个省(区、市)，总长超过346km。据统计，中国的地质灾害共有30种，除火山外，崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降等15种为主要灾害。专家认为，中国经济建设的高度发展和人口的急剧增加，对地质环境的破坏日趋严重，中国50%以上的地质灾害都与人为因素有关。中国地质灾害的成灾具有明显的方向性，地质灾害的损失与人口密度、经济发达的程度呈现出正比。我国目前有400个地质灾害重灾县(市)，占全国县(市)的20%。每年地质灾害(不包括地震)造成的直接经济损失占各种自然灾害造成损失的20%～25%，年平均死亡近千人，受伤近万人，经济损失难以估量。
(2)工程地质灾害的特点
我国工程地质灾害的基本特点是:种类繁多，破坏损失严重;分布零散而又十分广泛;防治周期特别长。1998年我国共发生不同规模的崩塌、滑坡和泥石流等突发事件约18万宗，造成1150人死亡，1万多人受伤，毁坏房屋50多万间，直接经济损失约15.9亿元。我国政府对地质灾害的危害问题处于极大关注，因此灾害评估得到越来越广泛的重视，研究内容也越来越广泛，研究的手段也越来越丰富。但是我国毕竟是一个发展中国家，由于财力和技术水平的限制，不可能对所有工程地质灾害进行全面治理，因而研究发展很不平衡，理论研究也非常薄弱，灾害评估没有得到充分的实践应用。
(3)工程地质灾害的危害
由矿石开采后形成的采空区的突然冒落与塌陷属于不连续下沉方式曾发生多起事故，造成人员和财产的重大损失。最早在世界上有报道，在1938年英国的一个锡矿山，由于采区冒顶产生冲击地压。1958年，德国维尔钾盐公司的台尔曼矿也曾发生采空区冒落。1960年1月20日在南非的科尔布鲁克诺斯(Coalbrook North)煤矿曾发生一起灾难性破坏，当时面积大约3km2左右的房柱法采空区突然陷落，造成了437人的死亡。1962年12月在南非远西兰德(FarWestRand)金矿区发生塌陷，当时一个三层的井下破碎硐室突然塌落掉进了一个下部渗坑，造成29人死亡。1970年9月25日，在穆福利拉矿区发生较严重的空区突然陷落，造成89人死亡，同时伴随约45000m3尾矿泥浆淹没了部分矿井。
我国工程地质灾害分布十分广泛，曾发生过多起地质灾害事故。崩塌灾害最典型的例子是湖北安远县盐池河磷矿山崩。盐池河磷矿区位于黄陵背斜东北翼，自1969年以来，在三面(东、西、北)临空的陡崖下开采磷矿石约60×104t，采空面积达6.6×104m2。由于采空了山脚地区，改变了山体的应力状态，引起山体开裂。终于在1980年6月3日凌晨发生大规模山崩。高100m的半壁山头顷刻崩塌，激起巨大气浪将矿务局建筑物席卷而起，直撞到对岸陡壁，撞得粉碎，近100×103m3的碎石堆积在500m×478m左右的范围内，将盐池河河谷填埋，形成一座高20～42m的堆石坝，掩埋(死亡)了284人及矿务局的所有建筑、机械设备。
据初步调查，全国有灾害性泥石流沟1.2万条，滑坡数万条，崩塌数千处。1949～1996年共发生“崩、滑、流”灾害4600次，其中造成严重损失达1001次。1983年3月在甘肃东乡族发生过一次特大的滑坡，下滑物体总体积达3000×104m3，埋没了苦顺和新庄两村和德勒村一部分，毁坏农田3000hm2，填埋水库一座，造成巨大损失。1985年6月，长江西陵峡新滩镇发生大岩崩，顷刻之间有300多年历史的新滩古城整个被覆没，滑坡体冲入长江中土石量约200×104m3，埋没房屋1000多间，击毁机帆船13艘，木船64只，直接损失1000多万元。由于湖北岩崩调查处预报及时，使1300多居民安全撤离无伤亡。
2010年8月，陕西省安康市普降大到暴雨，受强降雨影响，白河县四新、卡子、茅坪、构扒4个乡镇受灾严重，导致350户800余间房屋被淹，冲毁农田3000余亩，特别是公路、电力、水利、通信等基础设施严重受损。其中四新乡和茅坪镇南贫沟流域通信、电力全部中断，直接经济损失1200余万元。该区地质条件复杂，千枚岩等易滑地层分布较广，同时，随着近年来经济的迅速发展，导致了人类工程活动的加剧，如开山采石、开荒种田、劈山修路等，严重地扰乱了自然地质环境，加剧了该区地质灾害突发和群发。
⑨ 矿山与地下工程地质灾害
地下采矿和地下工程开挖，最基本的生产过程就是破碎和挖掘岩石与矿石，同时维护顶板和围岩稳定。如果对地下洞室不加以支撑维护，则洞室围岩在地应力的作用下发生变形或破坏，这种现象在采矿界称为地压显现。由地压造成的灾害，对矿井来说，主要表现为顶板下沉和垮落、底板隆起、岩壁垮帮、支架变形破坏、采场冒落、岩层错动、煤与瓦斯突出及岩爆等。因采空区处理不当而引起的大规模地压灾害在地面表现为地表开裂、地面下沉、建筑物倒塌、水源枯竭等。对于煤矿，尤其是露天煤矿，常常表现为滑坡、崩塌、倾倒等边坡失稳及其引起的地面变形破坏。而煤与瓦斯突出是高瓦斯煤矿开采过程中最常见、危害性最大的地压灾害。这里主要讨论危害大、发生频率高、分布范围广的冒顶垮帮、岩爆、煤与瓦斯突出。
(一)冒顶垮帮
1.冒顶垮帮的特征及其影响因素
地下洞室开挖后，由于卸荷回弹，应力和水分的重新分布常使围岩的性状发生很大变化。如果围岩岩体承受不了回弹应力或重新分布应力的作用，就会发生变形或破坏。围岩岩体变形及破坏的形式和特点，除与岩体内的初始应力状态和洞形有关外，主要取决于围岩的岩性和结构(表92)。
冒顶事故是对矿山工人人身安全威胁大且发生频率最高的矿山地质灾害之一。据不完全统计，我国各种矿山每年工伤死亡人数中有40%死于矿坑冒顶，死亡频率占各种矿山地质灾害之首。
表9-2 围岩的变形破坏形式及其与围岩岩体和结构的关系
续表
(据张倬元等，1994)
湖南锡矿山南矿的开采实践表明，当失去支撑能力的矿柱达到全采场矿柱60%左右时，采空区顶板就可能冒落。而一个采空区的冒落会在相邻采空区引起连锁反应，导致采场地压急剧增大，采场和巷道严重破坏，人员伤亡。美国、英国、日本等国金属矿山冒顶事故死亡人数均占井下事故死亡总人数的1/3～1/2，日本为40.7%，美国为30.2%，英国、俄罗斯、波兰和比利时等国约占30%～50%。
我国冶金矿山顶板冒落及其他地压灾害死亡人数占全部伤亡人数的25%～27%;大中型统配煤矿近年发生的重大死亡事故中，顶板冒落灾害占30%左右。
顶板冒落或侧壁垮帮的征兆有:顶板掉渣由小而大，由稀变密，裂隙数量增多、宽度加大，煤帮煤质在高压下变软，支架压坏、折断，瓦斯涌出量突然增多，淋水量增大等。
2.采空区处理方法
防止采空区大冒落的处理方法可归纳为“充填”、“崩落”、“支撑”、“封闭”8个字(隋鹏程，1998)。
1)充填法:采空场采矿开采完毕后，要及时用碎石、尾矿砂、水沙、混凝土等物质充填采空区，从而起到支撑顶板、减小其承受上覆岩土体压力的作用。如湖南锡矿山南矿在3次大冒落后，新采区地压剧增，地表不断沉陷，为保证安全，对采空区进行了全面充填处理，充填率达90.6%，使地压活动得以缓和。
2)崩落法:指利用深孔爆破的方法将采空区围岩崩落，充填采空区。
3)支撑法:以矿柱或支架等支撑采空区，防止其发生危险变形。
4)封闭法:常用来处理与主要矿体相距较远、围岩崩落后不会影响主矿体坑道和其他矿体开采的孤立小采空区。封闭这些小采空区的目的主要是防止围岩突然冒落时空气冲击波对人员和设备的危害。
为有效预防冒顶垮帮，还必须采取合理的开采方案，避免片面追求产量而采富弃贫，坚决杜绝开采保护矿柱的乱采行为;采用合理的设计方案，进行科学的顶板管理;根据围岩应力集中大小与分布形式，采用声发射监测技术及其他测定地应力方法，预测预报顶板来压的强度和时间，掌握地压规律，及时采取有效措施;制定科学合理的工作面作业规程、支护规程、采空区处理规程等。
(二)岩爆
岩爆又称冲击地压，是指承受强大地压的脆性煤、矿体或岩体，在其极限平衡状态受到破坏时向自由空间突然释放能量的动力现象，是一种采矿或隧道开挖活动诱发的地震。在煤矿、金属矿和各种人工隧道中均有发生。
岩爆发生时，岩石碎块或煤块等突然从围岩中弹出，抛出的岩块大小不等，大者直径可达几米甚至几十米，小者仅几厘米或更小。大型岩爆通常伴有强烈的气浪巨响，甚至使周围的岩体发生振动。岩爆可使洞室内的采矿设备和支护设施遭受毁坏，有时还造成人员伤亡。
1.岩爆的类型和特点
由于发生部位和释放能量的差异，岩爆表现为多种不同的类型，它们的特点也各不相同(张倬元等，1994)。
1)围岩表部岩石破裂引起的岩爆:在深埋隧道或其他类型地下洞室中发生的中小型岩爆多属这种类型。岩爆发生时常发出如机枪射击的噼噼啪啪响声，故被称为岩石射击。一般发生在新开挖的工作面附近，掘进爆破后2～3h，围岩表部岩石发生爆破声，同时有中间厚、边部薄的不规则片状岩块自洞壁围岩中弹出或剥落。这类岩爆多发生于表面平整、有硬质结核或软弱面的地方，且多平行于岩壁发生，事前无明显的预兆。
2)矿柱围岩破坏引起的岩爆:在埋深较大的矿坑中，由于围岩应力大，常常使矿柱或围岩发生破坏而引发岩爆。这类岩爆发生时通常伴有剧烈的气浪和巨响，甚至还伴有周围岩体的强烈振动，破坏力极大，对地下采掘工作常造成严重的危害，被称为矿山打击或冲击地压。在煤矿中，这类岩爆多发生于距坑道壁有一定距离的区域内。四川绵竹天池煤矿就曾多次发生此类岩爆，最大的一次将约20t的煤抛出20m以外。
3)断层错动引起的岩爆:当开挖的洞室或坑道与潜在的活动断层以较小的角度相交时，由于开挖使作用于断层面上的正应力较小，降低了断层面上的摩擦阻力，常引起断层突然活动而形成岩爆。这类岩爆一般发生在活动构造区的深矿井中，破坏性大，影响范围广。
2.岩爆的产生条件与发生机制
岩爆是洞室围岩突然释放大量潜能的剧烈的脆性破坏。从产生条件来看，高储能体的存在及其应力接近于岩体极限强度是产生岩爆的内在条件，而某些因素的触发则是岩爆产生的外因(张倬元等，1994)。
围岩内高储能体的形成必须具备两个条件:①岩体能够储聚较大的弹性应变能;②在岩体内部应力高度集中。弹性岩体具有最大的储能能力，受力变形时所能储聚的弹性应变能非常大，而塑性岩体则无储聚弹性应变能的能力。
从应力条件看，围岩内高应力集中区的形成首先需要有较高的原岩应力。但在构造应力高度集中的地区，岩爆也可以发生在浅部隧洞中，甚至有可能发生在地表的基坑或采石场中。
洞室围岩表部岩爆经常发生在如下一些高压力集中部位:因洞室开挖而形成的最大压应力集中区，围岩表部高变异应力及残余应力分布区以及由岩性条件决定的局部应力集中区，断层、软弱破碎岩墙或岩脉等软弱结构面附近形成的应力集中区。
对地下洞室造成破坏的岩爆主要有三种形式:岩体扩容、岩石突出和振动诱发冒落。岩体扩容是指由于岩石的破碎或结构失稳而使岩体体积增大的现象，如果扩容的幅度很大且过程较为猛烈，就会给洞室造成危害。当远处传来的扰动地震波能量较高时，可直接将洞室围岩碎块以非常快的速度(可达2～3m/s)弹射到洞室中而形成灾害，这就是以岩石突出形式发生的岩爆。振动诱发岩石冒落是当洞室顶部有松动岩块或存在软弱面时，在扰动地震波和巨大重力势能作用下发生垮落的现象。
3.岩爆的预测及防治
(1)岩爆的监测预报
对岩爆灾害的预测包括对岩爆发生强度、时间和地点的预测。由于地下工程开挖和岩爆现象本身的复杂性，岩爆的预测工作需要考虑地质条件、开挖情况以及扰动等许多因素。以往的岩爆记录是预测未来岩爆的重要参考资料。
岩爆的预测预报可以分为两个方面:①在试验室内测量煤岩或岩块的力学参数，依据弹性变形能量指数判断岩爆的发生几率和危险程度;②现场观测，即通过观测声响、震动，在掘进面上钻进时观察测量钻屑数量等进行预测预报。目前国内外常用的岩爆预测预报方法有钻屑法、地球物理法、位移测试法、水分法、温度变化法和统计方法等(张斌等，1999)。
1)钻屑法或岩心饼化率法:对于强度很高的岩石，若钻孔岩心取出后在地表发生饼化现象则表明地下存在较高的地应力，可根据一定厚度岩心中岩饼数量的相对大小来进行判断。在钻进过程中，还可借助钻孔中的爆裂声、摩擦声和卡钻现象等动力响应进行辅助判断。
2)地震波预测法:利用已发生岩爆(诱发地震)的信息来预测未来开挖过程中的岩爆，并建立岩爆次数、大小、分布及其与地应力场变化的关系，从而预报大中型岩爆的时空位置及数量和大小。此外，还可以利用单道地震仪对掌子面及前方岩体进行监测，如沿水平线每隔1 m逐点测试岩石弹性波速度，采用强度概念推测发生岩爆的可能性等。
3)声发射(A-E)法:声波发射A-E法即Acoustic-Emission方法。此方法的建立基于岩石临近破坏前有声发射这一实验检测结果，它是对岩爆孕育过程最直接的监测预报方法。其基本参数是能率和大事件数频度，二者在一定程度上可以反映岩体内部的破裂程度和应力增长速度。岩爆发生前通常有一个能量的积蓄期，这一时期是声发射平静期，可以视为发生岩爆的前兆。这种方法可望在现场对岩爆进行直接的定量定位监测，是一种具有很大发展前景的监测和预报方法。
岩爆预测是地下建筑工程地质勘查的重要任务之一，在总结已有的实践经验和研究成果的基础上，国内外学者目前已建立了一些可行的准则。挪威曾采用巴顿的方法，将岩石单轴抗压强度(Re)与地应力(σ1)的比值(α=Re/σ1)作为岩爆的判别准则:
1)当α=5～2.5时，有中等岩爆发生;
2)当α＜2.5时，有严重岩爆发生。
我国在一些工程实践中常采用巴顿法进行预测。例如贵州天生桥电站，根据巴顿法判断隧洞施工中可能有中等岩爆发生，工程开挖的实际情况证明预测基本成功(张倬元等，1994)。
此外，由于岩爆属于一种诱发地震，地震震级和发震时间的预报方法可用来预测岩爆的震级和发生概率。
(2)岩爆的防治
岩爆的防治问题虽然目前尚难彻底解决，但在实践中已摸索出一些较为有效的方法，根据开挖工程的实际情况，可采取不同的防治方法。
1)设计阶段的防治对策:
·洞轴线的选择:人们通常认为洞轴线方向应与最大主应力方向平行，以改善洞室结构的受力条件。然而，使洞室相对稳定的受力条件是围岩不产生拉应力、压应力均匀分布和切向压应力最小。在选择轴线方向时应多方面比较选择，以减少高地应力引发的不利因素。
·洞室断面形状选择:洞室断面形状一般有圆形、椭圆形、矩形和倒U形等。当断面的宽度高比等于侧压系数时，可综合考虑各种因素确定洞室断面形状。
2)施工阶段的防治对策:
·超前应力解除法:在高地应力区，洞室开挖后易产生超高应力集中。为了有效地消除应力集中现象，可采取预切槽法、表面爆破诱发法和超前钻孔应力解除法等提前释放地应力。在岩爆危险地带钻浅孔进行爆破，造成围岩表部松动带，可有效防止破坏性岩爆的发生。开采煤层时，首先开采无冲击地压或一般冲击地压的煤层，作为解放压力层。回采时，要用全面陷落法管理顶板，不要留煤柱;对不易冒落的顶板要采用深孔爆破法或强力高压注水法强制放顶。
·喷水或钻孔注水促进围岩软化:在洞室的易发生岩爆地段，爆破后立即向工作面新出露围岩喷水，既可降尘又可缓释围岩应力。因为注水使裂纹尖端能量降低，裂纹扩张传播的可能性减小，裂纹周围的热能转为地震能的效率随之降低。从而减少剧烈爆裂的危险性。
·选择合适的开挖方式:岩爆是高压力集中的结果，因此，开挖时可采取分步开挖的方式，人为地给围岩岩体提供一定的变形空间，使其内部的高应力得以缓慢降低，从而达到预防岩爆的目的。
·减少岩体暴露的时间和面积:在短进尺、多循环的施工作业过程中，应及时支护，以尽量减少岩体暴露的时间和面积，防止或减少岩爆发生。
·岩爆发生的处理措施:一旦发生岩爆，应彻底停机、躲避，对岩爆的发生情况进行详细观察并如实记录，仔细检查工作面、边墙或拱顶，及时处理、加固岩爆发生的地段。
3)合理选择围岩的支护加固措施:使开挖的洞室周边或前方掌子面的围岩岩体从单向应力状态变为三向应力状态，同时，围岩加固措施还具防止岩体弹射和塌落的作用。主要的支护加固措施有:①喷混凝土或钢纤维喷混凝土加固;②钢筋网喷混凝土加固;③周边锚杆加固;④格栅钢架加固;⑤必要时可采取超前支护。
(三)煤与瓦斯突出
在煤矿地下开采过程中，从煤(岩石)壁向采掘工作面瞬间突然喷出大量煤(岩)粉和瓦斯(CH4，CO2)的现象，称为煤与瓦斯突出。大量承压状态下的瓦斯从煤或围岩裂缝中高速喷出的现象称为瓦斯喷出。突出与喷出均是在地应力、瓦斯压力综合作用下产生的伴有声响和猛烈应力释放效应的现象。煤与瓦斯突出可摧毁井巷设施和通风系统，使井巷充满瓦斯与煤粉，造成井下矿工窒息或被掩埋，甚至可引起井下火灾或瓦斯爆炸。因此，煤与瓦斯突出是煤炭行业中的严重矿山地质灾害。
1.煤与瓦斯突出的特征及其影响因素
煤与瓦斯突出是地应力和瓦斯气体体积膨胀力联合作用的结果，通常以地应力为主，瓦斯膨胀力为辅。煤与瓦斯突出的基本特征是固体煤块(粉)在瓦斯气流作用下发生远距离快速运移，煤、碎块和粉尘呈现分选性堆积，颗粒越小被抛得越远。突出时有大量瓦斯(CH4或CO2)喷出，由于瓦斯压力远大于巷道内通风压力，喷出的瓦斯通常逆风前进;煤与瓦斯突出具有明显的动力效应，可搬运巨石、推翻矿车、毁坏设备、破坏井巷支护设施等。
发生突出的煤层具有瓦斯扩散速度快、湿度小，煤的力学强度低且变化大、透气性差等特点，大多属于遭构造作用严重破坏的“构造煤”。突出的次数和强度随煤层厚度的增加而增多，突出最严重的煤层一般都是最厚的主采煤层。突出的时间多发生在爆破落煤的工序。
煤与瓦斯突出灾害随采掘深度的增加而增加，其主要影响因素有矿区的地质构造条件、地应力分布状况、煤质软硬程度、煤层产状以及厚度和埋深等。一般说来，煤层埋深大，突出的次数多，强度也大。
此外，水力冲孔和震动放炮可使地应力作用下的高压瓦斯煤体在人为控制下发生突出。
2.煤与瓦斯突出的预防措施
预防煤与瓦斯突出的技术措施主要有以下4种:
1)首先开采没有突出危险或突出危险性较小的煤层。由于受采动影响，地应力以弹性潜能得以缓慢释放，煤层因卸压而膨胀变形，透气性增大，或者因层间岩石移动形成裂隙与孔道，有突出危险的煤层中瓦斯缓慢排放而使瓦斯压力和瓦斯含量明显下降，从而避免或降低煤与瓦斯突出的危险。
2)在有突出危险的煤层内均匀布置钻孔并预先抽放一定时间的瓦斯，以降低瓦斯压力与瓦斯含量，并使地应力下降、煤层强度增加。
3)在工作面前方一定距离的煤体内，超前钻探一定数量的大口径钻孔，使煤层内的瓦斯得以提前释放。
4)利用封堵、引排、抽放等综合方法处理洞穴内积存的瓦斯。
为防止煤与瓦斯突出造成严重危害，必须加强煤层顶板管理和地应力监测，加强职工安全教育。