c工程地质类比法

1. 地质灾害危险性现状评估

以定性分析为主，定量为辅的评估方法，按“技术要求”规定，根据评估区地质环境条件和已有取得资料，采用地质历史分析法、工程地质类比法和稳定状态，按大、中等、小三级（表5-14）对各类地质灾害危险性现状进行评估。

表5-14 地质灾害危险性分级表

（一）崩塌（危岩）

首先对其稳定性进行评价，之后结合危害对象进行灾害（危害）程度分级评价，在此基础上进行危险性分级，如稳定性好，危害程度轻，则危险性小，相反即为危险性大，介于二者之间为危险性中等。

1.稳定性评价

根据崩塌体所处的地质环境条件，重点依据变形迹象，并与以往同类崩塌发生条件进行类比，综合分析后判定其稳定性。评估区内崩塌大部分稳定性为较差至差，其中差的有19处，较差的有72处，好的有14处。差和较差者存在有再次滑塌的可能。

2.灾害（危害）程度分级评价

根据调查，区内已发生崩塌灾情均为一般级。现依据“基本要求”对崩塌危害程度进行分级评价，其中属于重的有1处，编号b117，位于清水县土门乡老坟村（天水支线38km附近）；该危岩体为黄土及下伏新近系泥岩组成的陡坡，由于人为开挖削坡形成，方量1.2×10⁴m³，坡下学校被危及，管道也在下方通过。中等的有5处，其余99处均为轻度危害。主要危害对象为农田和简易公路，少数危害居民、学校，同时为泥石流提供了松散固体物质。

3.危险性评价

结合稳定性和灾害（危害）程度结果，评价得出危险性大的有3处，分别位于张家川木河（b80）、清水县土门（b117）、北道区北部（b120）；中等的有 10处，主要分布于皋兰山、清水金集—北道等地；其余92处均为危险性小的。危险性大的前2处距管线较近。

（二）滑坡

对稳定性和危险性分别进行评价。

1.稳定性评价

按滑坡稳定性判别表（表5-15）进行评价，其中稳定性差的有7处，分别位于通渭碧玉、张家川木河、清水金集—北道；较差的有28处，分别位于兰州范家坪、马营—通渭、静宁仁大—秦安莲花、清水土门—天水北道等地；稳定性好的有23处。

现将2处典型滑坡的特征分析一下。

（1）下河里滑坡（h28）

位于张家川木河乡下河里村东侧。滑坡发育在木河上游北岸，沟谷较窄，谷地宽约 100～180m，呈“U”型，发育有一级阶地，高出河床3～5m，沟谷两侧为黄土丘陵，相对高差为80～100m。出露地层为新近系砂质泥岩并夹有灰绿色泥岩条带，出露段表层风化强烈，其上为马兰黄土，厚约30～50m，坡体有细小冲蚀沟槽和零星落水洞。

表5-15 滑坡稳定性判别表

该滑坡为黄土—泥岩滑坡，滑坡体长500m，宽300～350m，平均土体厚20m，约40×10⁴m³。滑距约100m，为一老滑坡，滑体下陡、上缓，坡度25°～40°，成因是地表水流侧蚀形成。目前该滑坡前缘因修路削坡，形成一定的临空面，局部已出现崩塌和浆砌护坡鼓胀开裂，极可能导致开挖段部分滑体复活。现场调查，推断复活体长约50～60m，宽约100～150m，推测滑体厚度5～10m。现状主要威胁对象为公路和农田，有再次发生的可能（图5-5）。管线滑坡体下方，距其前缘剪出口约40m。

图5-5 下河里滑坡示意剖面图

1.黄土 2.泥岩及砂质泥岩 3.黄土状土 4.滑坡堆积物 5.滑床及滑向 6.推测复活体滑床及滑向

（2）莲花城—郭家河滑坡群

位于清水河河谷北岸，共有5处，由巨型和大型老滑坡组成（图5-6），自西向东编号依次为：h127、h128、h129、h130、h131。相应的管道里程桩号283km～288km。该段相对高差120～180m，平均坡度30～35°，出露地层为新近系泥岩、第四系黄土、黄土状土，黄土厚约40～60m，披覆于谷坡及顶部，落水洞及冲蚀沟发育。

图5-6 莲花城—郭家河滑坡群平面分布图

5处滑坡均为黄土—泥岩滑坡，上覆第四系马兰黄土，下伏新近系泥岩夹砂质泥岩。滑坡后壁高约10～30m，滑坡形态清晰，坡体长300～500m不等，宽500～800m，推测平均厚度30～40m，主滑方向垂直清水河流向。由于本段所发育的滑坡全是老滑坡，滑坡体受水流冲蚀切割强烈，坡体表面树枝状冲沟十分发育，切割较深的冲沟两侧小型崩塌发育，部分滑坡后壁在黄土与泥岩接触处有泉水出露。滑坡群整体稳定，但组成物较松散，现状前缘受河流侧蚀和开挖削坡的影响，局部出现掉块和崩塌等轻微的变形迹象，可能导致前缘较陡段复活。目前受威胁的对象为村庄、公路。管线在该5处滑坡下方通过（图5-7）。

图5-7 h131滑坡示意剖面图

1.黄土 2.黄土状土及砂砾石 3.泥岩及砂质泥岩 4.滑坡堆积物 5.滑床及滑向 6.泉

2.危险性评价

据调查结果，区内已发生滑坡灾情从一般级到特大级都存在。危害程度严重的有3处，主要位于通渭碧玉等地；危害程度中等的有6处，主要位于秦安莲花、天水北道等地；其余49处属于危害程度轻的。主要危害农田、公路、零星住户，同时构成泥石流的松散补给物质。

根据滑坡稳定性和危害程度评判结果，评估区危险性大的滑坡有4处，分别位于范家坪—彭家大山（h3、h5）、通渭碧玉峡口（h49）、张家川木河（h28）；中等的有30处，分别位于兰州范家坪、静宁仁大—秦安莲花、清水土门～天水北道等地；危险性小的24处。

（三）泥石流

分泥石流灾情和现状危险性评估两部分。

1.泥石流灾情评估

区内已发生过多次灾害性泥石流，按表5-16分级标准进行灾情评估与分级，经调查后初步认为，评估区灾害程度中和轻的较多，特重程度的泥石流一般很少发生。由于无法取得准确的资料，只能从简单的走访中了解。

表5-16 地质灾害灾情与危害程度分级标准

2.泥石流现状危险性评估

按泥石流规模、易发性以及危害情况综合评估危险性。

（1）泥石流规模。

本次按一次最大冲出量划分（表5-17），计算方法采用径流折算法概算，经验公式为：

W_H=1000K·H.a.F.

式中：

W_H——一次最大冲出量（10⁴m³）;

K——系数，取0.1～0.5;

H——小时最大降水量（mm）;

a——系数，取0.73;

F——流域汇水面积（km²）；

——增流系数。

根据公式

＝（γ_c-10)/(y_h-y_c）计算求得，其中γ_。为泥石流重度（k N/m³），根据泥石流数量化评分直接查得，γ_h为泥沙颗粒重度（k N/m³），取26.5k N/m³。

计算得出区内一次最大冲出量介于0.1×10⁴m³～7.5×10⁴m³之间，其中属于小一型的16条，小二型的47条。

（2）泥石流易发性

主要依据已经作过的《县（市）地质灾害调查与区划》成果进行易发程度分区评价。在没有作过此项工作的地区，首先按表5-18进行泥石流易发程度分级评价，其中易发程度（严重程度）按表5-19进行量化。

区内共有泥石流沟57条，中易发性泥石流沟有21条，低易发32条，不易发者4条。

表5-17 评估区泥石流规模划分标准表

表5-18 泥石流易发程度分级表

（3）泥石流危害程度及危险性

评估区泥石流沟多属深切沟谷，而村庄一般均座落于沟谷较高地段，泥石流危害相对较轻，仅对靠近沟口的村庄、农田以及公路有轻微危害，但在城镇附近和人口集中的地方泥石流危害最大，往往对沟谷两侧及沟口设施形成大的威胁和危害，并诱发一些崩塌和滑坡发生，如通渭碧玉、秦安莲花城、张家川韩家硖等地。区内泥石流危害程度轻的有24条，危害程度中等的有33条。

表5-19 泥石流易发程度（严重程度）数量化表

根据泥石流的易发性、规模和危害程度，区内危险性大的泥石流沟有2条，位于燕麦庄（N8）和高崖（N9）；危险性中等的泥石流沟有31条，分别位于兰州小坪子、马营镇、莲花城、阎家店等地；危险性小的泥石流沟有24条。2条危险性大的泥石流沟距管线有一定距离，影响小。

（四）洪水冲蚀

洪水冲蚀强度东部大于西部，相应的危害性和威胁性也较大。通渭以西年降水量较低，属中易发区，除少数河沟外，主要对农田、道路的威胁大，危害程度较小～中等。通渭以东，年降水量较多，特别是局地性阵雨及暴雨突发频率较高，汛期洪峰流量大，来势猛，对居民区和道路构成威胁，危害程度中等。除上述危害外，由于水流的不断冲刷、浸泡和侧蚀作用，常引起沟岸坍塌，加剧了水土流失，据有关部门资料和本次调查情况，通渭以西侵蚀模数500～2000t/(km²·a），强侧蚀段坍岸速度0.1～0.5m/a，危害程度轻。通渭以东侵蚀模数小于2000～5000t/(km²·a），局部大于5000 t/(km²·a），危害程度中等。

依据调查成果，对评估区内洪水冲蚀灾情和危险性分别给予评估。

灾情评估依据表5-16分级标准进行，评价结果：属于轻度灾害的有4次，中等灾害的有5次，重灾害有2次（表5-20），表明本区洪水冲蚀危害一般为轻和中等，当遇降水多的年份或遇暴雨很可能造成较大的灾害损失。

表5-20 已发生主要洪水冲蚀灾害灾情一览表

易发性根据实地调查结果，并结合沟谷已发生洪水频次和降水量分布情况确定。评价结果：高易发1处、中易发者1处，低易发10处（表5-21）。

根据洪水冲蚀灾情和易发性结果，区内洪水冲蚀危险性小的有8处，中等的有4处（见表5-21）。

表5-21 评估区区洪水冲蚀沟现状危险性评估一览表

（五）地面塌陷

根据野外调查，评估区采空区目前仅有兰州西固人防工程、地下水位上升引起的地面塌陷，人防工程与管线距离＞1.5km，黄土丘陵区开挖窑洞引起的地面塌陷很少，其他地段不存在地面塌陷现象。所以评估区内地面塌陷危害小，危险性小。

（六）特殊岩土灾害

1.黄土湿陷和潜蚀

根据《湿陷性黄土地区建筑规范》，对黄土的湿陷类型及等级作了初步评价。丘陵区黄土为Ⅱ－Ⅳ级自重湿陷性土，属中等—很严重等级，河谷区黄土状土多为Ⅰ—Ⅱ级非自重湿陷性土，仅黄河、渭河二级阶地局部地段为Ⅱ级自重湿陷性土，属轻微—中等级。

黄土湿陷和潜蚀现象主要表现为陷穴、陷坑、落水洞和竖井等。多零星分布于地形低洼地带和陡岸处，规模均较小，落水洞一般深2～5m，洞口直径0.5～2.5m。目前主要危害公路、渠道和农田，另外，引起崩塌、滑坡和水土流失发生。在黄土丘陵和河谷地带对乡间公路危害较大，危险性中等，其余地段危害小，危险性小。

2.盐渍土的盐胀和腐蚀

盐渍土以硫酸—氯化物型为主，经收集资料分析，通渭以西0.0～1.0m段土壤平均含盐量为3.4%，最大可达 8%～15%左右，表层有弱胀缩性和腐蚀性；该类土现状分布面积很小，对农田等不具危害性，因此危害小，危险性小。对建筑基础工程有一定影响，但危害小，危险性小。

高矿度水分布区，矿化度1.7～3.2g/L,p H值1～8，氯离子和硫酸根离子含量大于500mg/L,对混凝土和钢结构有一定的腐蚀性，按《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）指标对比评价，评价区高矿化度水对混凝土具弱—中等结晶性侵蚀，小面积强腐蚀区位于黄河二级阶地后缘和葫芦河、牛谷河及关川河等地；对钢材的腐蚀性均为中等（表5-22）。

3.膨胀岩的胀缩

根据岩样分析结果，白垩系泥岩自由膨胀率（Fs）为20%～60%，蒙脱石含量8.17%～19.09%；页岩自由膨胀率（F_s）为40%～54.3%，蒙脱石含量8.94%～15.59%。

新近系泥岩自由膨胀率（F_s）为11%～59%，膨胀力（P_s)(4～25)k Pa，饱和吸水率（Wsa)9.9%～34.9%。

依据《岩土工程勘察规范》，按自由膨胀率（F_s）分类（表5-23）评价，本区膨胀岩在大部分地段具胀缩性，但均属弱膨胀潜势，主要危害是剥落、掉块造成农田、道路和水利设施等的掩埋，致灾现状轻微，危险性小。此外黄土自由膨胀率变化较大，现状危害轻微，危险性小。

表5-22 高矿化水对混凝土和钢结构腐蚀性评价结果表

表5-23 膨胀岩的膨胀潜势分类表

2. 地质工程问题

1.上池

上池位于高程570～620m的山顶洼地，除局部地带分布有砾岩外，主要为多次喷发形成的安山岩、凝灰岩及火山岩组成，岩体受卸荷影响，极为疏松。有正长岩和闪长岩脉穿插，池盆内断裂十分发育，除有F₃、F₁₁₈大断层外，沿不同岩性接触带都发生过不同程度的层间剪切错动破坏。节理很发育，将岩体切割成5～30cm不等的碎块。风化卸荷严重，岩体结构松弛，一般表现为碎裂夹泥。断层带及层间剪切破碎带物质一般由断层泥或泥夹碎屑组成，断层泥内蒙脱石含量达50%以上，亲水性强，抗剪强度低。岩体弹性波纵波速度一般为2000～3200m/s，岩体原位变形试验测得，严重破碎带岩体变形模量E₀=42～50MPa，泥质软化带E₀=15～30MPa，一般较好岩体E₀=110MPa左右，断层泥的抗剪强度φ=8°～12°，C=0.01～0.05MPa，破碎夹泥带（含强烈卸荷风化岩体）φ=26°～28°，C=0.01～0.02MPa。

断裂发育并强烈卸荷的地质环境，给上池工程带来下列严重地质工程缺陷：①池盆渗漏严重，需作全面防渗工程处理；②副坝坝基和防渗面板地基压缩变形大，可能产生不均匀变形，可能导致防渗面板破坏；③池盆边坡岩体变形失稳严重。

图5-10 上池卸荷带加固工程示意图

上池以1∶1.5的坡比开挖，一般挖深20～35m，最大达40～70m。池盆坡高为31m，池盆以上边坡高度为0～40m不等。沿池顶计算，开挖池坡总长约1135m，其中705m属于不稳定或潜在不稳定地段，占总长的67%。在开挖过程中，先后出现滑坡、坡体蠕动变形滑动三处，累计变形破坏地段长度达310m，最大滑坡体积达30万m³。为了确保池坡岩体的稳定，分别对滑坡和蠕动变形岩体进行了开挖减载、加抗滑桩、混凝土挡墙、预应力锚索加固、局部固结灌浆和帷幕灌浆进行防渗处理，防止渗透水浸泡外边坡岩体，产生外边坡失稳等（图5-10）。

2.引水压力管道

引水压力管道大部分位于蟒山卸荷带内。岩体卸荷松弛，风化严重，充填次生夹泥多，岩体质量极差，同时又有F₃ 和F₂₀两条规模较大的断层通过。由于断层构造岩（泥化带）隔水，使地下水形成阶梯状分布的水文地质结构（图5-9）。施工开挖过程中，经常发生突水塌方。其中引水洞挖至F₂₀断层带时，两条引水洞都产生了大体积的突水和塌方。通过断层带时，又产生了大塌方。其中2＃塌方冒顶通天（图5-11），位于F₂₀断层带内的1＃塌方也接近通天冒顶，塌方高度达20～30 余 m。通过鱼骨排梁顶棚超前支护（图5-12），超前固结灌浆，施工开挖又做全封闭式处理，方通过了该段破碎带岩体。在2＃压力管道导洞开挖过程中，曾经产生过三次大体积塌方和突水。第一次突水和塌方历时约半年之久，最初为碎屑流式突水，渐次变为块体塌方和涌水，零星掉块。塌方突水期最大日塌方量达450m³/d，突水时最大涌水量达35～40m³/d。塌穴高32m，直径14～17 m，总塌方量4000 m³。第二次塌方历时3个月，塌方仍由突水引起的。塌形与第一次塌方相似。塌穴高20 m，直径9～13 m，总塌方量约2500 m³。第三次塌方发生在斜洞扩挖过程中（导洞内），塌方量约为200 m³。三次塌方均采取混凝土回填塌穴和灌浆加固处理（图5-13），其塌方皆发生于F₂₀断层带及其影响带内。其余地段由于卸荷风化严重，岩体稳定性极差，不同规模的塌方屡屡发生。所以在高压管道斜井扩挖时，采取了厚度达20～30cm的系统喷锚加固（双网）。由于岩体软弱破碎，结构松弛，所以压力管道必须全部采用钢管衬砌承担内水压力。

图5-11 引水洞2＃塌方剖面图

图5-12 引水洞超前支护处理平面图

十三陵抽水蓄能电站建设实践经验表明，地质工程建设必须认真地对环境地应力进行研究。十三陵抽水蓄能电站蟒山卸荷带是一个重大的环境工程地质问题，对这个问题进行专门研究对认识建设场区的工程地质条件具有重要的意义。十三陵抽水蓄能电站蟒山卸荷带是十三陵抽水蓄能电站上池及引水压力管道稳定性的主要控制因素，对这个问题的发现大大提高了对十三陵抽水蓄能电站工程地质条件的认识水平，对其他工程的工程地质条件研究具有重要意义。

图5-13 压力管道塌方图

3. 其他工程地质问题

其他问题如地面沉降、海岸侵淤、地裂缝、滑塌、水侵蚀性等，也对黄河三角洲开发建设的工程地质有一定影响。

（1）地面沉降

黄河三角洲地质体物质组成主要是粉砂，且孔隙度较高，其形成期堆积速率快，造成地质体中含水量高。随着时间推移，在上覆沉积物挤压下，孔隙中水逐渐被挤压，造成地质体压缩，导致地面下沉。根据1988年在黄河海港地区实测，该地区压实下沉速率可达6cm/a。

近几十年来的人为活动也加剧了地面沉降的发展，如地基承载力不足引起的土体压缩，地下水、石油、卤水的开采所引起的含水层、储油层压缩等。

（2）海岸侵淤

黄河携带大量泥沙入海，导致河口处向海淤进；而黄河改道后，因失去泥沙的补给，在海潮动力和沿岸流的作用下，产生海岸侵蚀。

地面沉降引起的海平面相对上升又加剧了海岸侵蚀。

（3）地裂缝、滑塌

邻区发生强震时会产生地裂缝、滑塌。1969年7月18日渤海7.4级地震、1976年7月28日唐山7.8级地震时，黄河三角洲均有地裂缝发生，唐山地震时黄河北岸土堤在发生地裂缝的同时，产生滑塌及小范围沉降，使地面稳定性遭到破坏。1989年7月27日，广饶县遭到特大暴雨，沿淄河两岸的3个镇出现不同程度的地裂缝，多呈NE—SW走向，同淄河走向一致，深0.4～4.0m、宽0.2～3.0m，使公路断裂5处，房屋塌陷损坏十余间；1986年6月25日下午5时30分，广饶县花园前安村的西北池塘，其塘体长60m、宽25m、深1.5m，池塘水在半小时内全部漏光，塘底出现一条长40m、宽0.5m、深1.5m的突发性地裂缝。

（4）侵蚀性地下水

黄河三角洲位于滨海平原，两侧临海；尤其是东北部地区，为1855年黄河改道后新形成的陆地，地下水溶解性总固体较高，径流滞缓，含水层属弱含水层，因此，其地下水具有侵蚀性。区内浅层地下水有结晶性侵蚀和结晶分解复合侵蚀两种侵蚀类型，侵蚀性地下水的分布规律为：具有侵蚀性的地下水主要分布于近海地带，在濒海地段体现为强侵蚀，在向内陆无侵蚀区的过渡带内则分布有中等侵蚀和弱侵蚀性的地下水。

4. 什么是工程类比法

根据实践经验和工程地质条件对围岩进行分类，然后按不同围岩分类确定所需的版支护系统，这就权是所谓的工程类比法（engineering analogy method）。

工程类比法可以分为：直接对比法和间接类比法。直接对比法一般就围岩的强度和完整性、地下水影响程度、洞室埋深、坑道尺寸、地应力、施工方法等方面因素进行比较，将条件基本相同的已建隧道结构作为设计隧道的结构。目前使用的围岩分类法属于间接类比法，是将大量的同种已建隧道的围岩按主要划分指标进行归类并给出相应的设计参数，供拟建隧道设计时对照采用。由于隧道的地质情况复杂多变，坑道稳定与施工因素密切相关，加之计算模型的局限性，目前隧道结构设计仍需在很大程度上借助于工程类比法。

5. 地质历史分析法

地质历史分析法是根据勘查和其他方法所获得的资料，运用工程地质学等多学科知识对潜在崩塌体进行稳定性分析的一种方法。它包括变形史分析法、工程地质类比法、岩体稳定的结构分析法(含图解分析法)，以及其他一些分析方法。在分析中应体现相互有机联系原则、整体性原则、有序性原则和动态原则。

(一)岩体稳定的结构分析法

岩体稳定的结构分析法主要基于岩体结构及其特性，依据岩体中结构体之间相互依存、相互制约的关系，抓住主要结构面并根据结构面之间、结构面与临空面之间的组合关系，确定可能失稳的结构体的形态、规模与空间分布，同时判定不稳定块体可能移动的方向和破坏方式。

结构分析法主要采用图解分析法。图解分析法主要有边坡稳定摩擦圆法、玫瑰图法、赤平极射投影法、节理统计极点图与等密度图、平面投影法和实体比例投影法等。

(二)工程地质类比分析法

依据相似性原则将已经发生过的崩滑的地质体特征、形成条件、驱动力、崩塌类型和形成机理等先验实例与被勘查对象进行类比，分析其稳定性，其实质是把集成经验(理论)应用到条件相似的工程中去。

类比的相似性原则，包含下列方面:

(1)崩滑体岩体性质、主控结构面、岩土体结构、斜坡结构和崩滑体介质结构条件等的相似性。

(2)崩滑体赋存条件的相似性。

(3)动力因素的相似性。

(4)发育阶段的相似性等。

集成经验具有地域性和实践性，并与实践者的认知水平有关。为提高其水平，可建立崩塌地质灾害稳定性分析的专家系统，以供危险性评估使用。

(三)变形史分析法

变形史分析法主要依据崩塌发育规律中的发生周期性和阶段性特征，追溯潜在崩塌体的变形发育史，判定其现今所处阶段，进而分析其稳定性。分析内容包括:

(1)崩滑体发育的区域性规律，包括周期性、阶段性、时段性、动力因素及诱发因素的统一性。

(2)根据被勘查崩滑体的变形形迹和变形速率(监测资料)，分析崩滑体现今所处的发育阶段。

(3)调查了解其变形历史，包括访问和搜集地方志和有关的资料。

(四)地质综合分析

在上述各项分析的基础上，对被勘查的崩滑体的形体特征、地质构成、成灾条件、成灾动力、成灾因素、成灾机理、变形破坏形式和特征、失稳条件和机制等进行全面系统地整理、归纳，进而评价崩塌体现阶段的稳定性，并预测其发展趋势、评价其失稳的必要条件、相关因素、失稳的可能性和失稳的规模、方式、方向，预测失稳的时间。

6. 工程地质类比法是定性还是定量分析

1.定性研究：通过实验、详细的实地研究，对地质过程的形成机制进行分析，得出定性评价 2.定量评价：定性分析基础上，通过定量计算，进行定性与定量评价相结合的地质过程机制分析——定量评价。

7. 工程地质分析的基本方法有哪些

1.定性研究：通过实验、详细的实地研究，对地质过程的形成机制进行分析，得出定性评价
2.定量评价：定性分析基础上，通过定量计算，进行定性与定量评价相结合的地质过程机制分析——定量评价。

8. 工程地质形考作业1答案

1. 工程地质条件即（ ）