地质灾害治理排水设计规范
1. 地质灾害工程治理编制依据
滑坡防治工程勘查规范(DZ/T0218—2006)
滑坡防治工程设计与施工技术规范(Dz/102I9—专2006)
泥石流灾属害防治工程勘查规范(Dz/170220—2006)
崩塌\滑坡\泥石流监测规范(Dz/17022-2006)
地质灾害防治工程监理规范(Dz/10222—2006)
滑坡崩塌泥石流灾害详细调查规范(1:50000)
崩塌、滑坡、泥石流监测规程(Dz/T0223—2004)
滑坡、崩塌监测测量规范(Dz/T0227—2004)
地质灾害分类分级(试行_)(DZ0238—2004)
泥石流灾害防治工程设计规范(Dz/T0239—2004)
滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ/T0240—2004)
地质灾害防治工程监理规范(Dz/T024l-2004)
2. 请教你下,水土保持报告编制需要哪些资料、哪些规范
法律法规
⑴新《中华人民共和国水土保持法》
⑵《中华人民共和国水土保持法实施条例》(国务院1993第120号令)
⑶《土地复垦规定》(国务院1998年第19号令)
⑷《中华人民共和国防洪法》(国家主席令第88号,1998.1.1)
⑸《中华人民共和国环境保护法》(1989年12月)
⑹《中华人民共和国环境影响评价法》(2002年10月28日)
⑺《中华人民共和国土地管理法》(2004年8月第二次修正)
⑻《中华人民共和国河道管理条例》(1988年6月)
⑼《中华人民共和国森林法》(1998年4月修正)
⑽《地质灾害防治条例》(国务院第394号令)
⑾《xx省〈中华人民共和国水土保持法〉实施办法》
部委规章
⑴《企业投资项目核准暂行办法》(国家发展和改革委员会令第19号)
⑵《水利部关于修改部分水利行政许可规章的决定》(水利部第24号令)
⑶《水土保持生态环境监测网络管理办法》(水利部第12号令)
⑷《开发建设项目水土保持设施验收管理办法》(水利部2005年7月修改)
⑸《水利部关于修改开发建设项目水土保持方案编报审批管理规定》(水利部1995第5号令,2005年修改)
⑹《地质灾害防治管理办法》(国土资源部第4号令)
⑺《开发建设项目水土保持方案管理办法》(水利部、国家计委、国家环保局[1994]513号 1994年11月)
规范性文件
⑴《全国生态环境保护纲要》(国务院2000年11月16日)
⑵《国务院关于加强水土保持工作的通知》(国发[1993]5号)
还有就是你所在的省份的规范性文件
规范标准
《开发建设项目水土保持技术规范》(GB 50433-2008)
《开发建设项目水土流失防治标准》(GB 50434-2008)
《开发建设项目水土保持设施验收技术规程》(GB/T22490-2008)
《土地利用现状分类》(GB/T 21010—2007)
《水土保持综合治理技术规范》(GB/T16453.1-6 -2008)
《水土保持综合治理效益计算方法》(GB/T15774-2008)
《水土保持综合治理 规划通则》(GB/T 15772-2008)
《水土保持综合治理 验收规范》(GB/T 15773-2008)
《防洪标准》(GB 50201-94)
《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190-2007)
《水土保持监测技术规程》(SL 277-2002)
《水利水电工程制图标准水土保持图》(SL 73.6-2001)
《110~500kV架空送电线路设计技术规程》(DL/T 5092-1999)
《土地复垦技术标准(试行)》(1995年)
《公路排水设计规范》(JTJ018-97)
《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)
《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40-2002)
《造林技术规程》(GB/T15776-1995)
设计文件
《所在省份的水文手册》(xx省水利电力局水文总站)
《统计年鉴-2009》(xx省统计局 )
有些还需要行洪论证、地灾地勘报告and so on
3. 排水工程设计
排水工程设计应在滑坡或崩塌防治总体方案基础上,结合地质、水文地质条件及降水条件,制订地表排水、地下排水或二者相结合的方案。当地质条件和水文地质条件复杂时,排水工程对于滑坡或崩塌稳定系数的提高值可不作为设计依据,但可作为安全储备加以考虑。
(一)地表排水工程设计
1.地表排水工程
地表排水工程包括排水沟、截水沟、自然边沟、急流槽和跌水。
(1)排水沟
排水沟是指位于滑坡体或崩塌体上的地表排水设施,用于排泄滑坡体或崩塌体上由降水、泉水等转化的坡面水流或者由截水沟所排出的水流。
排水沟断面形状可为矩形、梯形、复合形及U形等。矩形、梯形断面的排水沟易于施工,维修清理方便,具有较大的水力半径和输移力,在设计时应优先考虑。当坡面较缓时,宜采用梯形排水沟;当坡面陡峻时,宜采用矩形排水沟。
改变排水沟的设置方向可以调整水流速度。一般来说,对于水流速度接近2m/s的排水沟,可以采用圆弧弯曲的方法来改变水流方向,圆弧半径不应小于3倍的排水沟宽度;对于流速大于2m/s的排水沟,可以采用增大圆弧半径来实现。为了不使水流溢出,也可通过留足出水高度或采用多级跌水来实现排水沟方向的改变。
(2)截水沟
当滑坡或崩塌体上方地表径流量较大时,应设置拦截地表径流的截水沟。截水沟应结合地形和地质条件沿等高线布置。如果滑坡体的界限基本明确,应在滑坡体的周界外设置截水沟。公路排水设计规范规定,截水沟坡度为(1∶1.0)~(1∶1.5),沟底宽度和沟的深度不宜小于0.5m。地质条件较差,有可能产生渗漏或变形时,应采取相应的防护措施。截水沟长度以200~500m为宜,超过500m时,可在中间适宜位置设置泄水口,由急流槽或急流管分流排引。截水沟的水流一般通过急流槽汇入排水沟、自然边沟中。
截水沟的断面形状一般为矩形或梯形。当自然斜坡较缓时,宜采用梯形截水沟;当山坡陡峭时,宜采用矩形排水沟。
对于多级挖方边坡,每级边坡的平台均设置平台截水沟,平台截水沟一般有两种设计:上凸式和下凹式。平台截水沟常通过急流槽将水引至自然边沟或截水沟中。
(3)自然边沟
自然边沟是指位于滑坡体或崩塌体下方坡脚处或公路边的已有排水设施,用于排泄排水沟、截水沟汇集的水流。
以往的设计,各级公路的边沟都习惯采用梯形(土质)和矩形(岩质)横断面。具体采用何种形式应按公路等级、所需排水设计流量、设置位置和土质或岩质选定。但对高速和一级公路,在行驶车辆偏离出路基时,梯形和矩形边沟容易造成较大的安全事故,宜采用浅三角形或碟形横断面;而流量大,过水断面相应较大时,为减少开挖量,可采用设有槽盖板的矩形横断面。
边沟纵坡坡度通常与路线纵坡坡度相同或相近。设计时纵坡坡度、出水口位置和沟壁的允许流速或冲刷防护,三者综合考虑,相互协调一致。
自然边沟一般宜通过急流槽与排水沟或自然水渠相接。
(4)急流槽
急流槽是集中排泄流水的重要设施,在滑坡或崩塌防治中,急流槽一般有3种类型:截水沟接排水沟的急流槽、截水沟接边沟的急流槽、排水沟接边沟的急流槽。
公路排水设计规范对急流槽作了以下规定:
1)急流槽可采用由浆砌片石或混凝土预制件铺砌的矩形横断面。浆砌片石急流槽的槽底厚度为0.2~0.4m,槽壁厚度0.3~0.4m,混凝土急流槽的厚度可为0.2~0.3m。槽顶应与两侧斜坡表面齐平。槽深最小0.2m,槽底宽最小0.25m,槽底每隔2.5~5.0m设置一个凸榫,嵌入坡体内0.3~0.5m,以免槽体顺坡下滑。
2)当急流槽纵坡坡度大于1∶1.5时,宜采用金属管,管径至少20cm。各节急流管用管桩锚固在坡体上,其接口应做防水联结,以免管内水流渗漏或冲刷坡面。
3)急流槽或急流管的进水口与沟渠泄水口之间做成喇叭口式联结,变宽段应有至少15cm的下凹,并做铺砌防护。急流槽或急流管的出水口处应做消能设施,可采用混凝土或石块铺筑的消力坪或消力池。
图2-1为典型的急流槽设计。
(5)跌水
跌水为人工排水沟的特殊形式,用于陡坡地段,沟底纵坡可达100%,是山区崩塌或滑坡防治中地表排水常见的结构物。因纵坡大、水流急、冲刷严重,故跌水必须用浆砌块石或水泥混凝土砌筑,且应埋设牢固。
图2-1 典型的急流槽设计(单位:cm)
在跌水的结构设计中,可采用单级跌水设计和多级跌水设计,如图2-2、图2-3所示。
2.地表排水工程的布设
对于滑坡体,地表排水工程一般由外围截水沟和地表排水沟组成。外围截水沟应设置在滑坡体后缘,远离周界裂缝5m以外的稳定斜坡坡面上,依地形而定,多呈环形;地表排水沟设置在滑坡体上,依地形而定,平面上呈“人”字形。地表排水沟与外围截水沟相连通或不连通均可。
图2-2 涵洞排水单级跌水
图2-3 等截面多级跌水
对于崩塌体,因其坡面较陡,故一般仅设置外围截水沟,而不设置地表排水沟。外围截水沟应设置在崩塌体可能发展的边界以外,远离边界5m以上的稳定斜坡坡面上,依地形而定,多呈环形。
外围截水沟和地表排水沟均要与坡脚边沟连接,使截排的地表水汇入自然边沟后流出滑坡或崩塌区。
3.设计径流量的确定
(1)计算公式
可根据中国水利科学院水文研究所提出的小汇水面积设计流量公式计算。计算公式为
地质灾害防治技术
式中:Qp为设计频率地表水汇流量(m3/s);Φ为径流系数;S为设计降雨强度(mm/h);F为汇水面积(km2);T为流域汇流时间(h);n为降雨强度衰减系数。
当缺乏必要的流域资料时,可按中国公路科学研究所提出的经验公式计算。即
当F≥3km2时,公式为
地质灾害防治技术
当F<3km2时,公式为
地质灾害防治技术
(2)参数取值
1)设计降雨强度(S)的计算公式及方法可参见《公路排水设计规范》(JTJ 018—97)。
2)汇水面积(F)由等高线确定。对于已治理过的滑坡或崩塌,必须考虑以前治理方法对汇水面积的影响。例如,在上游已设置截水沟,则由于截水沟的作用,使汇水面积增大,因此设计排水系统时,应按增大了的汇水面积考虑。
3)径流系数(Φ)为径流量与总降水量的比值,可按汇水范围内的地表种类由表2-1确定。当汇水范围内有多个地表种类时,应按各个地表种类的面积加权平均径流系数取值。
表2-1 径流系数(Φ)经验数值一览表
4.排水沟管的水力学计算
排水沟管的水力学计算的目的是根据设计径流量,确定沟管的断面尺寸,并复核其流速是否满足允许值。
(1)沟管水力半径
计算公式为
地质灾害防治技术
式中:R为水力半径(m);ω为过水断面面积(m2);X为过水断面中水与沟管相接触部分的周长(m)。
常用沟管水力半径和过水断面面积按表2-2确定。
表2-2 沟管水力半径和过水断面面积计算总表
续表
(2)沟管泄水能力
沟管的泄水能力计算公式如下:
地质灾害防治技术
式中:Q为设计的泄水能力(m3/s);v为平均流速(m/s);ω为过水断面面积(m2)。
上式中的平均流速(v)可按曼宁公式确定:
地质灾害防治技术
式中:v为平均流速(m/s);R为水力半径(m);I为排水沟管坡降,(‰);n为沟管壁的糙率,可按表2-3取值。
表2-3 沟管壁的糙率(n)经验值
(3)浅三角开沟泄水能力
浅三角开沟泄水能力修正计算公式如下:
地质灾害防治技术
式中:Q为设计的泄水能力(m3/s);i为浅三角开沟的横向坡降,(‰);I为浅三角开沟的纵向坡降,(‰);H为水深(m);n为沟管壁的糙率。
5.排水沟管的允许流速
《公路排水设计规范》(JTJ 018—97)对排水沟管的允许流速作下列规定:
1)明沟的最小允许流速为0.4m/s,暗沟和管的最小允许流速为0.75m/s。
2)管的最大允许流速:金属管为10m/s;非金属管为5m/s。
3)明沟的最大允许流速:在水深为0.4~1.0m时,按表2-4取用;其余按表2-4所列数值乘以表2-5中相应的修正系数。
表2-4 明沟的最大允许流速规定值
表2-5 明沟的最大允许流速修正系数
6.截排水沟的技术要求
1)截排水沟宜用浆砌片石或块石砌成,当地质条件较差时,如坡体松软段,可用毛石混凝土或素混凝土修建。砂浆的标号宜用M7.5—M10。对坚硬块石或片石砌筑的排水沟,可用比砌筑砂浆高1级标号的砂浆进行勾缝。毛石混凝土或素混凝土标号宜用C10—C15。
2)陡坡和缓坡段沟底及边墙应设伸缩缝,伸缩缝间距为10~15m。伸缩缝处的沟底应设齿前墙,伸缩缝内应设止水或反滤盲沟或同时采用。
3)当截排水沟断面变化时,应采用渐变段衔接,其长度可取水面宽度之差的5~20倍。当截排水沟通过裂缝时,应设置叠瓦式沟槽,可用土工合成材料或钢筋混凝土预制板制成。
4)截排水沟进出口平面布置宜采用喇叭口或“八”字形导流翼墙,导流翼墙长度可取设计水深的3~4倍。
5)截排水沟的安全超高不宜小于0.4m。对于弯曲段的凹岸,应考虑水位壅高的影响。
6)设计截排水沟的纵坡,应根据沟线、地形、地质以及与山洪沟连接条件等因素确定。当自然纵坡大于1∶20或局部高差较大时,可设置陡坡或跌水。陡坡或跌水进出口段应设导流翼墙,与上、下游沟渠护壁连接。梯形断面沟道多做成渐变收缩扭曲面;矩形断面沟道多做成“八”字形。
7)陡坡和缓坡连接剖面曲线应根据水力学计算确定,陡坡或跌水段下游应采用消能和防冲措施。当跌水高差在5m以内时宜采用单级跌水,跌水高差大于5m时宜采用多级跌水。
8)截排水沟弯曲段的弯曲半径,不得小于最小容许半径及沟底宽度的5倍。最小容许半径可按下式计算:
地质灾害防治技术
式中:Rmin为最小容许半径(m);v为沟道中水流流速(m/s);ω为过水断面面积(m2)。
(二)地下排水工程设计
用于崩塌和滑坡防治的地下排水工程多为渗沟、排水洞、排水孔、集水井。
1.渗沟
渗沟按作用的不同,可分为支撑渗沟、边坡渗沟和截水渗沟3种。
(1)支撑渗沟
适用于滑面埋深2~10m的滑坡体支撑,兼有排除和疏干滑坡体内地下水的作用。
支撑渗沟有主干渗沟和分支渗沟两种。主干渗沟平行于滑动方向,布设在地下水露头处。分支渗沟应根据坡面汇水情况合理布设,可与滑动方向成30°~40°交角,并可伸展到滑坡范围以外,以起拦截地下水的作用,如图2-4所示。
图2-4 支撑渗沟平面布置图
支撑渗沟的平面形状一般有“III”形和“YYY”形。渗沟横向间距视土质情况,可采用表2-6所列数据。
表2-6 渗沟横向间距
支撑渗沟的深度一般以不超过10m为宜,宽度一般采用2~4m,视渗沟深度、抗滑需要及便于施工等因素而定。
支撑渗沟的基底应埋入滑动面以下0.5m,并设置2%~4%的排水纵坡。当滑动面较陡时,可修筑成台阶,台阶宽度视实际需要而定,一般不小于2m,如图2-5所示。
(2)边坡渗沟
当滑坡前缘的路基边坡上有地下水均匀分布或坡面有湿地时,可修建边坡渗沟。边坡渗沟具有疏干和支撑边坡、拦截坡面径流和减轻坡面冲刷的作用。
边坡渗沟的平面形状一般有垂直的、分支的及拱形的。分支渗沟的主沟主要起支撑作用,而支沟则起疏干作用。分支渗沟可相互连接呈网状,如图2-6所示。拱形渗沟因拱部易变形,故不宜推广使用。
图2-5 支撑渗沟结构示意图
图2-6 网状边坡渗沟
图2-7 截水渗沟平面布置图
边坡渗沟的间距取决于地下水的分布、水量和边坡土质等因素,一般采用6~10m。边坡渗沟的深度一般不小于2m,宽度为1.5~2.0m。边坡渗沟的基底应设置于湿土层以下的稳定土层,并铺设防渗层。
(3)截水渗沟
截水渗沟垂直于地下水流向设置,用于拦截滑坡外围的地下水,防止地下水进入滑坡体内。截水渗沟一般修筑在滑坡体可能发展范围5m以外的稳定土体上,平面上呈环形或折线形,如图2-7所示。截水渗沟的深度一般不小于10m,断面大小不受流量控制,主要取决于施工方便。基底应埋入最低含水层下的不透水层,当其底部未埋入完整基岩时,应采用浆砌片石修筑沟槽。截水渗沟的迎水沟壁应设反滤层,背水沟壁设隔渗层。
为便于维修与疏通,在截水渗沟的直线段每隔30~50m或转弯、变坡处应设置检查井,如图2-8所示。检查井井壁应设置泄水孔,以排除附近的地下水。
2.排水洞
排水洞是人工开挖的隧洞,通常在隧洞的周围布置一定深度的排水孔,形成一个有效降低地下水位的排水系统。
排水洞一般平行于边坡走向布置,必要时可在其他方向布置支洞,穿过可能的阻水带,扩大排水范围。对于较高的边坡,通常在不同高程布置若干条排水洞,以最大限度地排泄地下水。
在土体和风化严重的岩体中开挖的隧洞需进行衬砌支护,宜采用全断面支护的形式,以防止排水洞的水通过洞底渗入边坡内。
图2-8 检查井(单位:cm)H—检查井深度;Φ—钢筋铁圈直径
3.排水孔
(1)排水孔的分类
排水孔是地下排水的一种重要方式,其优点是易于施工,且可以控制较大范围的地下水。排水孔通常可分为以下两种:
1)通过坡面(包括挡土墙面)打排水孔,以疏干地下水;
2)与地下排水廊道或抽水井相连,以增加排水范围。
(2)排水孔的布设要求
1)排水孔应具有足够大的直径,保证水流通畅,以达到降低地下水位的目的;
2)在坡面上一般以上仰角布设排水孔,坡度一般为3%~10%;
3)排水管应有足够的刚度和强度,防止孔壁坍塌;
4)排水管中一般布设有排水孔,并用起反滤作用的材料保护排水孔,以防堵塞;
5)在坚硬的岩体中布设的排水孔可不加任何保护而直接排水,但此类排水孔极易因孔壁坍塌而堵塞,缩短使用寿命。因此,排水孔中通常插入一定材质的排水管。按材质分,排水管通常可分为金属排水管、硬质排水管和透水软管3种。
4.集水井
当通过排水洞和排水孔汇集的地下水不能依靠重力自然排出坡体时,可以考虑采用集水井排水。在滑坡体外的相对稳定区域,选择地下水集中地带,设置直径大于3.5m的竖井,并在井壁上设置短的水平钻孔,一般为2~3层,使附近的地下水汇集到井中,采用水泵把水排至地表。
集水井的深度一般为15~30m。对于不稳定地段,集水井应达到比滑动面浅的部位;对于稳定的地段,集水井应达到基岩,并深入基岩2~3m。
4. 地质灾害治理工程设计和施工按照什么标准收费
全国的有水利部的,勘查设计收费标准!《水利建筑工程预算定额》《工程勘察设计收费标准》
四川省有专门的 勘查设计收费标准!《四川省地质灾害治理工程概预算标准》
5. 地质灾害防治设计中的几个问题
根据链子崖黄腊石地质灾害防治工作专家组在链子崖黄腊石地质灾害防治工作中的经验,对地质灾害防治设计工作提出如下建议。
链子崖、黄腊石地质灾害防治工作专家组,是国家科委牵头、中央各部委和湖北省人民政府参加组成的防治工作领导小组的技术参谋班子(著者任专家组长),主要任务是向领导小组提出咨询建议,进行技术把关。专家组自1989年4月成立以来,除日常工作外,召开过九次专家组会议,多次深入现场勘察,召开专门会议,审查工作计划,讨论重大技术问题,解决重大技术难关,提出重大技术建议,审查勘察、设计成果,做了大量工作,于1991年9月圆满地完成了任务。
链子崖和黄腊石地质灾害防治工作,不论就其规模、复杂性和难度,在国内外都是少有的。专家组在两年的工作中遇到了许多新的和难度极大的问题,经过反复的讨论,许多问题都取得了一致的认识,向领导小组提出了许多重大建议,有些问题是带有很大的风险的,风险再大也得决策,专家组均作出了向领导小组提出决策性的意见。这一节就是专家组活动中的指导思想、重大和风险问题的决策依据及有关的经验。
1.地质灾害防治是一项地质工程
开展任何一项工作,不管自觉还是不自觉地,都存在有一个指导这项工作的指导思想和观点。链子崖和黄腊石地质灾害防治工作从一开始就有一个明确的指导思想和对这项工作认识的基本观点。这个指导思想和基本观点就是,链子崖和黄腊石两处地质灾害防治是一项地质工程。地质灾害防治工程,从大的方面来说,是一项地质环境治理工程,从小的方面来说,是一项地质体改造工程,简单地说可以称为地质工程。这类工程不是土木工程,不是一般的建筑工程,而是一项地质工程。这项工程的目的是塑造一个安全稳定的新的地质环境,保障人民安居乐业,保障国民经济少受损失和国家经济建设顺利发展。要做到这一点,这项工程的建设必须紧紧地依靠地质,地质灾害勘察成果的水平将决定这项工程的建设水平,也可以说地质是地质工程的基础。这项地质体改造工程,从何处下手来作?要进行地质体改造,必须明确改造目的、改造对象、改造技术,这是非常关键的。如链子崖危岩体挖煤采空是变形产生的主要原因,我们就应该对采空区的应力条件、地质体强度进行改造;对黄腊石滑坡来说,滑坡体内的水是滑动的主要原因,那就应该改造滑坡体的水文地质条件和滑体的受力条件,这就叫做“对症下药”。换一句话说,地质灾害防治的地质体改造工作必须通过认真的勘测工作,查清地质灾害产生的原因、活动机制、灾害体的结构及其稳定条件,然后“对症下药”地给出防治方案,进行技术设计和施工,才能奏效,这是非常关键的一环,一定要明确这一点。
地质工程有其特殊性,特殊就特殊在它是以地质体结构为建筑材料,以地质体结构为建筑结构,以地质环境为赋存条件建筑环境的一项特殊的建筑工程。它不像土木工程已经有几百年的历史,有丰富的经验,有各种各样的规程、规范可做参考;这方面的经验是不多的,即使有了,因为地质体十分复杂,也不能生搬硬套。必须在查清地质体结构、地质灾害产生的原因、机制以及地质灾害体结构的基础上,进行科学的分析,作出防治方案,再根据结构作用功能进行结构设计,方能成功。在这个过程中,必须有地质人员参加,也可以说,应该以地质人员为主来进行更好些。对这种工程来说,设计人员包打天下肯定是要失败的。地质人员最有条件认识地质灾害产生的原因、机制和地质灾害体的结构,最有条件给出科学的防治方案,设计人员一般对地质灾害产生的原因、机制和灾害体的结构不容易搞清楚,给出的防治方案常常与地质实际不符,工程设计人员要想做好这项工作必须紧密地与地质人员合作,这个问题必须引起重视。
2.地质灾害防治的特殊性
地质灾害防治不同于一般的地质工程,它除了具有一般的地质工作的共同特性外,尚有其特殊性。其特殊性在于它是处于孕育成灾过程中,有的刚具有发生变形迹象,有的处于变形发展过程中,有的则处于成灾过程中;有的是初次发生,有的是灾体复活,其类型繁多,成因各异,阶段不同,状态不一。这些特点在链子崖危岩体和黄腊石滑坡中都存在,链子崖危岩体和黄腊石滑坡,这两者也存在很大的不同。链子崖危岩体系处于孕育滑坡过程中的变形阶段,或者说,系处于蠕滑变形阶段,尚未进入加速变形阶段,它也可能变形速率逐渐减小,最后不发生滑动,也可能变形速率逐渐加大,进入加速变形阶段,最后产生崩塌滑坡,形成大规模的地质灾害,造成巨大的经济损失,这在历史上多次重复发生过。黄腊石滑坡系古滑坡复活,在历史上是否重复发生过没有记载,但它是一个滑坡群,互相牵连,问题也十分复杂。
链子崖危岩体变形已经历了几百年的历史,黄腊石滑坡系1983年暴雨后地表开始出现裂缝,以后逐年发展。链子崖危岩体系位于基岩内、黄腊石滑坡系位于松散堆积层中。据现在已掌握的资料分析认为,链子崖危岩体系在挖煤采空区下沉变形诱发下,追踪构造裂隙产生的裂缝,其前缘“五万方”的险兆十分明显;黄腊石滑坡,据已有的资料判断,最可能是沿上滑面滑动,但还存在有一个沿潜伏的下滑动面滑动的可能性。各有各的特点,必须区别对待。
地质灾害防治不是像地基、边坡、隧道建筑那样的地质工程。地基、边坡、隧道建筑是在稳定的地质体上建筑地质工程,工程地质勘察的目的是查清现状的地质体组成成分、地质体结构,以及地质体赋存环境条件和地质体的物理力学性质资料,为地质工程结构设计提供基本资料。而地质灾害防治工程是对不稳定的地质体进行改造,变不稳定的地质体为稳定的地质体。这就提出,地质灾害勘察工作目的是查清地质灾害产生的原因、运动机制、稳定状况及地质灾害体的结构和水文地质、工程地质条件,为地质灾害防治提供基础资料。
地质灾害防治与一般的地质工程不同之处,在于它的研究工作内容是,通过地质体改造防治已经产生的或将要产生的地质灾害,这项工作中最重要的是查清地质灾害产生原因、运动机制、灾害体的结构及稳定性条件,这是制定正确的防治方案和取得防治效果的关键所在。在证论过程中对链子崖危岩体变形原因是有很大争论的,有的认为是剥蚀卸荷,地应力调整引起的;有的认为是崖脚强度不足产生倾倒变形;有的认为是挖煤采空区卸荷引起地面下沉造成的,等等。不同的产生原因就有不同的防治方案,如认为是崖边卸荷产生的,就提出了锚固为主的防治方案;认为是采空区引起的,则提出了承重抗滑键为主的防治方案。对此进行了反复论证,比较一致的意见是地下采空区是链子崖危岩体变形的主要原因,崖边卸荷是附加因素。据此,最后制定了承重抗滑键为主和崖边锚固为辅的综合治理方案。这就是有的放矢的原则。
防治决策必须考虑致灾可能性,成灾的经济损失和防治效益。上面论述了链子崖危岩体和黄腊石滑坡防治是一项地质工程,还应该承认链子崖危岩体和黄腊石滑坡防治是一项防灾工程,这也是地质灾害防治的特殊性,它不是一般的地质工程,而是一项防灾工程。防灾工程就有一个该防不该防的问题,该防不该防的标准是什么?主要是经济效益,即投资和收益的关系问题。一般认为灾害防治的效益可以取得1∶10,著者认为地质灾害防治的效益可以达到1∶20以上,据此著者认为根据我国目前经济实力,我国地质灾害该防不该防的投资和收益的比值界限定为1∶20为宜。根据这一指标,我们来看看链子崖危岩体和黄腊石滑坡该不该防治?在立项申请报告时著者曾估算过链子崖危岩体如果不防治,如果仅前缘“五万方”产生崩塌,不会造成堵江、碍航和断航灾害,没有必要进行防治;如果250万立方米变形体产生盐池河式崩塌破坏,崩塌体一旦入江将可能造成堵江、碍航,甚至出现断航的危险,如果产生这种情况,可能造成的经济损失约为50~60亿元人民币,如果进行防治,防治投资约为1亿元人民币左右,防治效益大约为1∶50~1∶60左右,显然是应该进行防治的,这是链子崖危岩体立项防治的主要依据。黄腊石滑坡防治的效益也是很大的,尤其是对保护巴东县城免于滑坡发生时产生的涌浪袭击具有重大意义。上述表明,除了经济因素外,社会意义也很重要,这两处地质灾害如果不防治,一旦发生灾害,将对人民生存和生活产生巨大的影响,甚至有可能引起社会动乱。显然,进行防治是完全应该的,合理的,这就是该不该防治的决策依据,在地质灾害防治时必须掌握这些特殊性。
3.不确定性问题的决策
一般来说,地质体是复杂的,地质灾害勘察和测试结果或多或少都存在有一些不确定性成分,这些不确定性成分有的是随机性的,有的是定向性的。随机性的可以采用数理统计分析方法作出判断;定向性的原则上不能简单地用数理统计分析的方法进行判断。不论情况如何,在利用这些资料时,不能就事论事,而应该进行综合分析,权衡利弊地进行。为此,就需要选择一种相应的方法进行判断,专家经验评判法或者称为德尔菲法就是适合的方法,在链子崖和黄腊石地质灾害防治方案论证中就利用了这种方法。这里存在一个影响程度大小问题,有的是对防治方案具有控制作用,有的是对技术设计有影响的。显然,对防治方案具有控制作用的权比对技术设计具有影响作用的权要大得多。这就是说,防治方案正确与否是防治工作成败的关键。因此,对防治方案具有控制作用的不确定性的地质因素的判断决策尤为重要,必须认真对待,绝不能凭想像简单从事。在链子崖和黄腊石地质灾害防治方案论证中各存在一个对防治方案具有控制作用,争议较大的问题,即链子崖危岩体是否存在整体滑动可能性和黄腊石滑坡是否存在深层滑动可能性问题,我们在解决这个问题中采用的判断决策方法是专家经验判断法,即德尔菲法。
黄腊石滑坡是否存在深层滑动问题比较易于解决,黄腊石滑坡在地质勘探中发现在松散滑坡体滑动面下面的基岩内还存在有一个断续分布的破裂面。有的专家认为这个面是构造成因的;有的专家认为这个破裂面是上部滑动的影响带;有的专家认为黄腊石滑坡复活有可能沿着这个面滑动;有的专家认为不可能沿着这个面滑动,但大多数专家认为近期不会沿着这个面滑动,在地下水长期作用下,破裂带物质软化,沿着这个面滑动的可能性还是存在的,监测资料亦有迹象表明,目前黄腊石滑坡活动系沿着浅层滑动面滑动。另一方面,考虑到长江三峡工程在不久的将来即将建成,三峡水库蓄水后水深和水面都将大大增大,黄腊石滑坡即使沿着深层破裂面滑动入江,也不会造成重大的地质灾害。据此,长江三峡链子崖、黄腊石地质灾害防治可行性研究阶段,专家组根据多数专家的意见,作出的结论是:黄腊石滑坡防治主要考虑浅层滑动面,在防治中不要扰动深层破裂带(包括防止地下水渗入)。
链子崖危岩体能否产生整体滑动问题争议比较大,多次召开专家组和专家组扩大会议进行论证。长江三峡链子崖、黄腊石地质灾害防治可行性研究阶段,专家组根据多数专家的意见作出的结论是:“危岩体山体开裂变形有多方面因素,其中以挖煤采空占重要地位。T8~T12缝段危岩体的变形破坏方式,预测以崩塌为主,但不能排除在特殊不利的情况下发生较大规模滑移(即整体滑动)的可能性,防治原则应当是既防崩又防滑,……”其根据有如下几点:
(1)T8~T12缝段后缘已经形成弧形拉裂缝;
(2)变形监测结果T8、T9及“五万立方米”地段变形量和变形速率大体相近;
(3)1988年安装监测点时工人听到在T8缝附近地下产生岩体破裂声,且闻到上溢的硫化氢气体;
(4)近年来,1#洞内渗水量增多,地表黄泥通过T8、T9淋滤带到1#洞内,证明T8和T9缝已与地下的1#洞连通;
(5)1#洞顶板及衬砌出现纵张裂缝;
(6)1#洞内观测到的顶板下沉变形与采空区范围相当;
(7)T8~T12包围的危岩体内部已经存在着缺陷(微破裂面),岩体已经受到损伤,在外界因素作用下,损伤会不断扩大,岩体强度将逐渐降低;
(8)中国科学院地质研究所三维有限元应力分析结果表明,采空区外到临空岩壁间的未采掘的煤体宽度如果大于120m时将不产生塑性化,如果小于70m时,则未开采部分煤体将产生塑性化,即出现流动变形现象,一旦进入加速流变阶段,即将导致产生大规模破坏。
(9)1#洞内变形监测结果表明,1991年以来,变形速率有加剧的迹象,这一现象必须引起高度重视。
(10)另据秭归县志记载:长江三峡链子崖崩塌存在有380~400年的周期,而链子崖危岩体目前也正处于此周期当中。
上述表明,T8~T12缝段产生大规模破坏的可能性是存在的,问题还在于产生大规模滑动破坏后能否成灾,灾害损失有多大。在三峡工程未建成前,产生大规模破坏时,产生碍航或断航的可能性是完全存在,造成的损失是十分巨大的。三峡水库蓄水后,如果产生大规模破坏时问题会怎么样?这也是必须认真考虑的。我们所指的大规模破坏或整个滑动系指250万立方米规模的崩塌,这是立项防治的主要对象。三峡水库的最高水位为175m,正常蓄水位为150m,枯水季节的低水位130m,河床标高约30m,且兵书宝剑峡峡谷出口处河谷狭窄。假设崩塌体入江后堆积坡角为40°,水库蓄水后流速很小,带走量很少。250万立方米危岩体如果产生类似于盐池河形式崩塌,假设崩塌体松胀系数为1.3,则松散堆积体积为325万立方米,如果崩塌入江,在河床堆积高度可能超过130~140m,三峡水库蓄水后,造成碍航,甚至断航的可能性依然存在,即大规模成灾的可能性依然存在。因此,在链子崖危岩体防治中必须考虑整体滑动的可能性,这就是长江三峡链子崖、黄腊石地质灾害防治可行性研究阶段专家组作出“链子崖危岩体整治不能排除整体滑动可能性”,且防治的主要对象为250万立方米的依据。
上述表明,在地质灾害防治工作中,对不确定性问题决策时,除应充分考虑地质现象外,还必须认真考虑成灾可能性及可能造成的损失状况,这是非常重要的,这也是地质灾害防治的特殊性所在。
4.防治技术适宜性问题
防治目标和防治方案确定以后,防治技术选择和设计将是防治效果和防治工程成败的关键。
危岩体和滑坡防治主要原理是改变危岩体和滑坡体内的应力状态和保持其强度,从理论上讲,常用的技术原理为削头、压脚、排水。从具体技术措施来讲,常用的有卸荷、支挡、锚固、地表排水、地下疏干等。这些技术使用得当,会收到很好的效果;如果使用不当,将会出现事与愿违的后果。在链子崖危岩体防治方案论证中,曾遇这样的问题:为了防止煤层采空区顶板继续下沉和煤层下沉引起链子崖危岩体整体滑动,在采空区设置承重抗滑键。承重的作用在于防止顶板继续下沉,导致残留煤柱继续破坏和强度继续降低;抗滑的作用在于防止残留煤柱破坏导致抗剪强度降低,引起链子岩危岩体整体滑动。这是链子崖危岩体防治方案中的一个重要组成部分,是一个正确的防治方案。但在设计中采取了承重抗滑键布置方向与原采煤巷道方向直交,这就是说,施工时将要把巷道洞间的煤柱(壁)再挖掉一部分,这样将使残留的煤柱面积进一步减小,使采空区残留煤柱的承重能力降低,有可能在施工过程中出现加速破坏的可能性,显然,这一技术设计选择是大有问题的。另一个例子是黄腊石滑坡防治方案中地面排水工程问题。黄腊石滑坡复活主要原因是大气降水渗入滑坡体内,导致地下水位升高,滑坡体重量增大,孔隙水压力增高,滑坡体失稳。很明显,解决黄腊石滑坡复活的主要技术,是采用排水为主,具体地说就是采取地表排水和地下疏干相结合的技术。有一种设想是,只做地表排水就行了,这里同样存在一个技术原理问题,地表排水的作用主要是排出大气降水在地表形成的地面径流。因此,在地表排水设计中必须包括地表整平,消除地面坑洼积水或设置支沟将洼地积水引出,防止或尽量减少大气降水向滑坡体内入渗,而入渗的水量远远小于滑坡体疏干排水的能力,这是有效的,可是在大气降水在地表形不成地表径流的情况下,地表排水就无效了。这时如果大气降水入渗量小于滑坡体的排水能力,也不至于引起地下水位上长,也不会有问题;如果大气降水入渗量大于滑坡体的排水能力,将会引起地下水位上升,滑坡体重量增大,孔隙水压力增高,也有导致滑坡复活的可能。因此,在选用地表排水为主的情况下,还必须配合采用地下疏干措施,在极为重要的地段还应该校核是否需要增加锚固措施,不能简单地把地表排水看成是万能的。上述表明,在进行危岩体和滑坡体防治技术选择中必须认真考虑各项防治技术的原理、适用范围、经济造价和施工难度,不能简单地拿来就用。
5.孕灾体稳定性评价问题
这是地质灾害防治中的重要问题之一,它是该防治和不该防治决策的重要依据之一。如果孕灾体是稳定的或趋向于稳定的,那就没有必要投资进行防治;如果是不稳定的,防治效益大于1∶20,那就有必要投资进行防治。如何评价孕灾体的稳定性?目前常用的方法是采用数理分析,有的采用确定性模型进行数学力学计算,有的采用不确定性模型进行概率分析。这种分析中存在着一个很大的不确定性问题,就是分析计算中的模型选择和参数取值。模型选择牵扯到地质灾害成因、机制和孕灾体的结构,这个问题必须在详细的地质研究基础上,加上经验判断给出。如何根据已取得的资料给出合理的分析计算模型,这里存在着很大的不确定性问题,在解决这个问题上经验是很重要的。例如链子崖危岩体的稳定性,许多人进行过计算分析,计算结果求得的安全系数有的高达3.7,有的达1.7,都是稳定的。实际上变形监测结果是,链子崖危岩体的变形与日俱增,不断地在发展,这表明计算结果是不符合实际的。其原因除了力学模型选择中存在着不确定因素外,还有一个重要因素,即参数选择问题,选用的参数多数来自于试验,部分地来自于经验。试验值的分散性是很大的,也就是说,取值中的不确定性是很大的;经验也存在着很大不确定性,这与一个人的工作实践经历有很大的关系,经验丰富的人给出的参数值可靠性就高一些,经验欠缺的人给出的参数值的可靠性就差一些。以参数c、φ值为例,给高一些,计算结果得到的稳定性系数就高一些;如果给低一些,计算得出的稳定性系数就低一些,究竟哪个对?很难说。显然,这个方法中的不确定性是很大的,用这个结果作依据决策该不该防治的理由是不充分的;用这个结果进行防治工程结构设计,是带有很大的危险性的。这不能作为科学的决策依据,那么这个问题该怎么解决?著者认为最最重要的,也是最科学的方法是地质分析方法。
地质分析的依据是什么?主要依据有两个方面的资料,一个是灾害体的外观形态特征,或者称为地貌特征;另一个是变形监测资料。这两者结合起来是最最科学的,最可靠的,仅仅形态特征资料有时也不一定靠得住。如山坡上出现一条裂缝,就说是滑坡引起的,实际上不一定,引起山坡产生变形的原因可以有很多,不一定都是滑坡。又如,山坡上常出现有马刀树,这也不一定就是滑坡,暴风也可以将树吹歪,然后再长直,而形成马刀形。外观形态特征分析绝不能简单地采用一、两个现象为依据,必须收集多方面资料进行综合判断,变形监测结果也是一样,其中也存在意外情况,在采用这方面资料之前必须剔除意外资料,否则,其结果也是靠不住的。在地质分析中,不管是外观形态特征资料也好,监测资料也好,必须认真地进行分析,首先要去伪存真,然后再进行去粗取精,这样才能得到科学的结论,这是非常重要的。
在稳定性判断中还有一个方面的资料应该充分利用,这就是历史资料。地质灾害的发生发展常常具有周期性的规律,地质灾害发生发展也存在着高低、急缓、起伏的过程,它和其他方面的自然作用一样,具有作用活动的周期性。如大气降水,有丰水年和枯水年。与丰水年相应地,则地质灾害发展就活跃;与枯水年相应地,地质灾害发展就减缓,甚至暂时休止,在这个时期变形监测结果可能是没有活动迹象,这一点是非常重要的。前面谈到过,秭归县志记载表明,长江三峡链子崖崩塌就有380~400年的周期,而从自然灾害发展规律来说,目前正处于自然灾害活跃时期。因此,链子崖危岩体变形近一个时期也比较明显,监测结果表明,变形也一直在发展;而链子崖崩塌现在也正处于380~400年的周期当中,我们在评价链子崖危岩体稳定性时充分考虑了这些因素,最后才作出链子崖危岩体必须进行防治的结论。上述结果表明,地质灾害稳定性评价必须充分采用地质分析和数理分析两个方面的方法进行,而其中最重要的是地质分析。地质分析中又可分为:地质地貌特征分析、变形监测分析和历史分析等三个方面。地质灾害稳定性评价必须采用地质地貌特征分析、变形监测分析、历史分析、数理分析和综合分析的办法才能得到可靠的结果。
6.安全系数选择问题
安全系数取值几乎可以说贯穿于整个地质灾害防治过程中。在判断地质灾害体是否稳定时,要采用安全系数;评价防治工程的可靠度要用安全系数表征;在结构设计时,进行作用力取值要采用安全系数;结构材料与构件强度取值要用安全系数,在施工工艺可靠性方面也要采用安全系数。这么多安全系数怎么取用?在这个问题上有时有些混乱。在链子崖和黄腊石地质灾害防治工作中由于各位专家采用的概念或所阐述的对象不同,在讨论中涉及安全系数时常常各持己见,这也是地质灾害防治与其他地质工程建筑的一个不同之处,在这里,著者再谈谈这个问题。
在判断地质灾害体是否稳定时科学的评价指标是稳定性系数η,但有一些工程设计人员常常也用安全系数来表述,这也是无可非议的。安全系数除包含有稳定性因素外,还包含很多环境因素和社会因素,对地质灾害评价来说,还是用稳定性系数表示为好。稳定性系数取值也存在着很大的不确定性,上面曾谈到链子崖危岩体不少人对其稳定性系数进行过分析,得到的结果相差很大,其原因在于两方面:一是计算模型选择上;另一方面在于力学参数选取上,这两方面都存在有不确定性。由此决定着在评价地质灾害体稳定性时,稳定性系数指标取值就受这两方面因素的控制。稳定性系数取值大小主要决定于计算模型选择的可靠性和力学参数取值的可靠性上,这两方面取值的可靠性,很大程度上决定于进行取值的专家的科学技术水平,也可以说是经验水平。一般来说,比较有经验的专家也只能有80%~90%的把握,即各自的可靠度最低也不能低于1.1~1.2。
地质灾害的稳定性系数应该是力学模型的可靠度与力学参数的可靠度的乘积,由此看来,科学的稳定性系数η应该是1.1×1.1~1.2×1.2,即为1.21~1.44,不应该低于此值,具体取值时还要考虑防治工程的重要性和取值人的实践经验水平。
在评价防治工程的可靠度时用安全系数K表示是正确的。一般来说,这个安全系数K系由三个部分组成,即作用力取值安全系数K1,材料与构件强度取值安全系数K2及施工工艺安全系数K3组成,即K=K1×K2×K3。其中作用力安全系数K1影响因素与稳定性系数η相当,即可在1.21~1.44之间取值。材料与构件强度取值安全系数K2与材料和构件使用方法关系极大,如材料为单一的钢材,安全系数可取1.05~1.1;钢筋混凝土构件安全系数可取1.50~1.65;混凝土结构构件安全系数可在1.6~2.5之间取值。地质灾害防治中所采用的构件和材料一般多为钢筋混凝土构件,故安全系数一般取在1.5~1.65之间。施工工艺安全系数与施工方法技术水平有很大关系,这个系数是很难琢磨的,大体上在1.2~1.5之间。由此决定,防治工程安全系数K变化于1.21×1.5×1.2=2.2至1.44×1.65×1.5=3.65之间。链子崖危岩体防治可行性论证中作用力的安全系数选用中参照了各种规程规范和工程实例,选用值为1.35,这是比较合适的,其地方面的安全系数将在初步设计中进一步论证。
安全系数是极为复杂的,影响因素是变化多端的,不仅受地质因素影响,结构材料因素影响,施工工艺影响,还有环境因素影响。环境影响因素绝不可忽视,其中最主要的则为地下水的水质和大气化学成分及温度的影响,对这些因素的影响必须进行科学的论证。安全系数取低了,防治的安全度不足而蕴藏着隐患;安全系数取高了,造价太高,则又可能蕴藏着浪费,这个问题必须认真论证。
在结束本章论述时,简要归纳一下,在地质灾害防治设计中必须遵守的基本观点,这些基本观点有:
地质灾害是威胁人类生活和生存,造成资源和财产损失的地质事件。地质灾害防治是一项地质工程,它又与一般的土木工程和地质工程不同,它具有很大的特殊性。其特殊性在于地质灾害防治工程是通过地质改造手段将已经产生破坏或即将产生破坏的不稳定性的地质灾害体进行改造,达到稳定的和安全的地质环境,保障人类生存和美好的生活,简单地说是一项防灾工程。具体地来讲,地质灾害防治对象是已经产生破坏和即将产生破坏而处于不稳定的地质体,对其进行防治工作中最最重要的是必须查清地质灾害产生的原因,活动机制和灾害体的结构。在此基础上才能作出正确的防治方案和防治工程结构设计,地质灾害防治必须与经济效益挂钩,这是决策该不该立项防治的关键,也是防治投资额度决策的依据。一般来说,根据我国目前经济实力,防治投资效益取1∶20作为立项防治依据为宜,稳定性分析和安全系数选取是地质灾害防治中的两个重要技术问题。稳定性分析必须以地质分析为基础,参照数理分析,历史分析进行综合判断。安全系数选取必须全面地分析地质的、结构的、施工工艺、环境条件、社会效益等方面的因素综合分析选定。地质灾害防治是一项巨型的系统工程,必须认真对待,只准成功,不能失败,一旦失败,其后果是极为严重的。
6. 怎么对地质灾害治理工程质量管理
滑坡防治工程勘来查规范(DZ/T0218—2006)滑坡防源治工程设计与施工技术规范(Dz/102I9—2006)泥石流灾害防治工程勘查规范(Dz/170220—2006)崩塌\滑坡\泥石流监测规范(Dz/17022-2006)地质灾害防治工程监理规范(Dz/10222—2006)滑坡崩塌泥石流灾害详细调查规范(1:50000)崩塌、滑坡、泥石流监测规程(Dz/T0223—2004)滑坡、崩塌监测测量规范(Dz/T0227—2004)地质灾害分类分级(试行_)(DZ0238—2004)泥石流灾害防治工程设计规范(Dz/T0239—2004)滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ/T0240—2004)地质灾害防治工程监理规范(Dz/T024l-2004)
7. 地质灾害防治措施
崩塌灾害防治的工程措施:
1、拦挡:对中、小型崩塌可修筑遮挡建筑物或拦截建筑物。拦截建筑物有落石平台、落石槽、拦石堤或拦石墙等,遮挡建筑物有明洞、棚洞等。
2、支撑与坡面防护:支撑是指对悬于上方、可能拉断坠落的悬臂状或拱桥状等危岩采用墩、柱、墙或其组合形式支撑加固,以达到治理危岩的目的。对危险块体连片分布,并存在软弱夹层或软弱结构面的危岩区,首先清除部分松动块体,修建条石护壁支撑墙保护斜坡坡面。
3、锚固:板状、柱状和倒锥状危岩体极易发生崩塌错落,利用预应力锚杆(索)可对其进行加固处理,防止崩塌的发生。锚固措施可使临空面附近的岩体裂缝宽度减小,提高岩体的完整性。
4、灌浆加固:固结灌浆可增强岩石完整性和岩体强度。一般先进行锚固,再逐段灌浆加固。
5、疏干岸坡与排水防渗:通过修建地表排水系统,将降雨产生的径流拦截汇集,利用排水沟排出坡外。对于滑坡体中的地下水,可利用排水孔将地下水排出,从而减小孔隙水压力、减低地下水对滑坡岩土体的软化作用。
滑坡灾害防治的工程措施
1、排除地表水和地下水:滑坡滑动多与地表水或地下水活动有关。因此在滑坡防治中往往要设法排除地表水和地下水,避免地表水渗入滑体,减少地表水对滑坡岩土体的冲蚀和地下水对滑体的浮托,提高滑带土的抗剪强度和滑坡的整体稳定性。
2、减重与加载:通过削方减载或填方加载方式来改变滑体的力学平衡条件,也可以达到治理滑坡的目的。但这种措施只有在滑坡的抗滑地段加载,主滑地段或牵引地段减重才有效果。
泥石流灾害防治的工程措施
1、跨越工程:在泥石流沟上方修筑桥梁、涵洞跨越避险工程,使泥石流有排泄通道,又能保证道路的畅通。
2、穿越工程:在泥石流下方修筑隧道、明硐和渡槽的穿越工程,使泥石流从上方排泄,下方交通不受影响。这是通过泥石流地区的又一种主要工程形式,对于隧道、明洞和渡槽设计的选择,总的原则是因地制宜。
3、防护工程:对泥石流地区的桥梁、隧道、路基及重要工程设施修筑护坡、挡墙、顺坝和丁坝等防护工程,从而抵御泥石流的冲刷、冲击、侧蚀和淤埋等危害。
4、排导工程:修筑导流堤、急流槽、束流堤等排导工程,改善泥石流流势、增大桥梁等建筑物的排泄能力。
5、拦挡工程:修筑拦砂坝、固床坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等拦挡工程,控制泥石流的固体物质和雨洪径流,削弱泥石流的流量、下泄量和能量,以减缓泥石流的冲刷、撞击和淤埋等危害。
(7)地质灾害治理排水设计规范扩展阅读:
诱发地质灾害的因素主要有:
1、采掘矿产资源不规范,预留矿柱少,造成采空坍塌,山体开裂,继而发生滑坡。
2、开挖边坡:指修建公路、依山建房等建设中,形成人工高陡边坡,造成滑坡。
3、山区水库与渠道渗漏,增加了浸润和软化作用导致滑坡泥石流发生。
4、其它破坏土质环境的活动如采石放炮,堆填加载、乱砍乱伐,也是导致发生地质灾害的致灾作用。
8. 地质灾害防治措施与防治原则
一、地质灾害防治途径与基本方法
如前所述,地质灾害的形成必须具备灾害体和受灾体。这两方面条件决定了成灾程度。因此,防治地质灾害的基本途径主要有两方面:第一,限制灾害源,消除或消弱灾害体活动能量,解除或缓解灾害活动威胁;第二,对受灾体采取防避保护措施,使其免受灾害破坏,或增强受灾体对灾害的抵御能力。
防治地质灾害的具体方法主要包括:
保护和治理区域地质自然环境,消弱灾害活动的基础条件。其基本措施是根据区域条件,科学地进行资源开发和工程建设活动,特别注意合理利用土地资源、水资源、生物资源,避免过度开发。在广大山区应广泛植树造林,治山治水,宜农则农,宜牧则牧,宜林则林,涵养水土,防治水土流失。在城镇和沿海地区,尤其注意合理开发利用地下水资源,量入为出,保持地下水动态平衡,防止地下水环境恶化,预防地面沉陷和海水入侵等活动。
加强地质灾害勘查。弄清地质灾害的分布情况与形成条件。合理制定城镇规划,选择工程建设场地,尽可能避开地质灾害危害区;对于必须在地质灾害危险区实施的工程建设,制定防灾规划,实施预防措施。
对重要受灾体实施专门性防治工程。为了保护城镇、企业和铁路、公路、桥梁、房屋等工程建设安全,应专门实施不同的防护工程、加固工程等。对不同防灾工程措施不一,将在下面进行专门论述。
加强灾害监测,有效地进行灾害预测预报。应根据需要及时疏散人口、财产、或采取其它措施,最大限度地减少灾害损失。
二、地质灾害防治措施
虽然各种地质灾害的防治途径基本相同,但具体措施不一。所以,无论是哪种地质灾害,都必须首先进行深入细致的勘查工作,以查清灾害体范围、性质、活动条件和受灾体类型、分布情况等。在勘查的基础上选择防治措施,并合理地设计工程规模,取得充分的减灾效果。
(一)崩塌(危岩)灾害防治措施
1.清除危岩
对规模小、危险程度高的危岩体可采用静态爆破或手工方法予以清除,消灭隐患。
2.部分削坡
对于规模较大的危岩体,难以全部清除其隐患。但可以在危岩体上部清除部分岩土体,降低临空面的高度,减小斜坡坡度和上部荷载,提高斜坡稳定性,从而降低危岩的危险程度或减少其它防治工程的工程量。
3.排水防渗
在危岩体及其周围地带,应修建地面排水系统和堵塞裂隙孔洞,以防治过量地表水进入危岩斜坡,从而提高危岩稳定程度,减少崩塌机会。
4.加固斜坡、改善危岩岩土结构,提高斜坡稳定程度
所采取的措施,其具体内容有:①灌浆加固,以增强岩体完整性,提高岩体强度。②采用支撑墩、支撑柱、支撑墙等支撑措施保护斜坡,防止坍落。③采用预应力锚杆或锚索等锚固措施加固危岩体,防止崩落。④软基加固,即在危岩或陡崖底部发育有泥岩等软弱岩层时,采用喷浆护壁等方法保护软基,防止强烈的风化作用和水体浸泡。如在软基发育部位已形成风化凹腔,应根据规模、形态,采用嵌补、支撑、喷浆护壁等方法保护加固;如凹腔内积水,应进行疏干,并采取措施防止继续浸水。
5.拦截
对于在雨季才发生活动的坠石、剥落或小型崩塌活动,可在岩石崩落滚动途中修建落石平台、落石槽、挡石墙等,以拦截落石,防止破坏建筑设施。
6.遮挡
为了防止小型崩塌对铁路等工程设施的破坏,可修建明硐、棚硐等对工程设施进行保护。
7.加强监测预报
(1)危岩体形变监测主要手段包括:通过地面观察、形变测量、地倾斜测量、综合自动监测等方法从外部监测危岩体位移、裂缝变形、地面倾斜等现象;采用钻孔倾斜测量、电测、声发射监测、地应力测量等方法从内部监测危岩体深部变形位移及应力变化情况。
(2)激发崩塌活动要素监测主要包括雨量监测、水文动态监测、地下水动态监测、地温场监测、地震监测等。
(3)综合分析与预测预报基本方法是分析斜坡稳定程度,建立危岩变形数值模型,确定崩塌活动的临界值。在条件允许时,应建立预警系统,进行有效的灾害预报。
8.躲避搬迁对于威胁严重,防治困难的建筑设施,应选址搬迁,避免受害。
(二)滑坡灾害防治措施
1.消除或减轻地表水、地下水对滑坡的诱发作用
(1)修建排水沟,拦截地表水,减少进入滑坡体的地表水量,并及时将滑坡体发育范围内的地表水排走,减轻地表水对斜坡的破坏。
(2)修建截水盲沟和支撑盲沟、开挖渗井或截水盲洞、敷设排水渗管、实施排水钻孔等,以拦截疏导地下水,减轻地下水对斜坡的破坏。
2.改善斜坡状况,增加滑坡平衡稳定条件
(1)在滑坡体上部削坡减重,在坡脚加填,改变斜坡外形,降低斜坡重心,提高滑坡稳定程度。
(2)修建抗滑垛、抗滑柱、抗滑墙、抗滑洞等支挡工程,阻止滑坡体滑动,提高斜坡稳定程度。
(3)实施锚固工程,“加固”滑坡,提高斜坡稳定程度。
(4)采用焙烧法、电渗排水法、灌浆法等物理方法或化学方法,改善滑坡体岩土性质,提高软弱岩土层强度,提高斜坡稳定程度。
3.加强监测预报
(1)滑坡体形变监测通过地面观察、形变测量、地倾斜测量、综合自动监测等方法监测裂缝变形、滑坡体水平位移、垂直形变以及滑坡体上树木、房屋等工程设施形变等情况。采用倾斜仪测量、短基线测量、地应力测量等监测滑坡体内部形变位移情况。
(2)激发滑坡活动的外界要素监测主要包括降水监测、水文动态监测、地下水动态监测、地震监测等。
(3)综合分析与预测预报方法与崩塌预测预报基本相同。
4.躲避搬迁
对于威胁严重,防治困难的工程建筑,应选址搬迁,避免灾害破坏。
(三)泥石流灾害防治措施
1.实施生物措施,保护水土,消弱泥石流活动的基本条件
基本方法是保护森林植被。禁止滥砍乱伐,合理耕牧,并且有计划地植树种草,以提高森林覆盖率和植被覆盖率,抑制水土流失,减缓泥石流活动。
2.实施工程措施,限制泥石流活动,保护耕地与工程设施
(1)拦挡工程修建谷坊、拦砂坝、格栅坝等,蓄水拦砂,减小泥石流流速、容重、规模,抬高局部沟段侵蚀基准,护床固坡,降低泥石流冲刷破坏能力,减轻沟床侵蚀。
(2)排导工程修建导流堤、急流槽、束流堤等,引水输砂,规范泥石流路径,防止漫流,降低泥石流流速,削弱泥石流冲击破坏能力。
(3)停淤工程根据泥石流发育地区地形条件,修建停淤场,将泥石流引入预定场所减速停淤,防止漫流。
(4)沟道整治工程采用固床砂坝、水泥砂浆砌石、石笼等方法保护泥石流沟坡,防止岸坡坍塌、滑移;在沟底进行铺砌或修建肋板稳固沟底,减少沟底冲刷。
(5)防护工程与错避工程对泥石流地区的铁路、公路、桥梁、隧道、房屋等工程设施,进行防护或错避,抵御或避开泥石流的危害。防护工程包括修建护坡、挡墙、顺坝、丁坝等。错避工程主要包括跨越式错避、穿过式错避等。跨越式错避是指修建桥梁,使工程设施凌架于泥石流沟上空,免受泥石流破坏。穿过式错避则是将工程设施置于泥石流沟地下,避开泥石流破坏。
3.监测预报
除利用遥感技术,结合气象资料分析,进行区域泥石流活动中长期预报外,主要是利用降雨预测进行泥石流活动的短期预报和临灾警报。此外,还可利用泥石流遥测地声警报器、泥石流超声波泥位警报器、地震式泥石流警报器等仪器直接监测泥石流活动,并进行短期预报和临灾警报。
4.躲避搬迁
对于威胁严重,难以防护的工程建筑,应选址搬迁,避免灾害破坏。
(四)岩溶塌陷灾害防治措施
1.控水措施
(1)地表水防水措施在塌陷区周围修建排水沟,防止地表水进入塌陷区,减少向地下的渗入量。在地势低洼、洪水严重的防治区围堤筑坝,防止洪水入侵灌入塌陷洞或岩溶孔洞。对塌陷区内严重淤塞的河道进行清理疏通,加速泄流,减少对岩溶水的渗漏补给。对严重漏水的河溪、库塘,铺底防漏或人工改道,减少地表水倒灌。对严重灌水的塌陷洞隙采用粘土或水泥灌注填实,减少地表水入渗倒灌。采用混凝土、氯丁橡胶、玻璃纤维涂料等封闭地面,增强地表土层强度,防止地表水冲刷入渗。
(2)地下水控水措施根据水资源条件规划地下水开采层位、开采强度、开采时间,合理开采地下水。必要时进行人工回灌,控制地下水动态,限制地下水位的频繁升降,并使动水位最低水位不低于基岩面,保持岩溶水承压状态。在地下水主要迳流带修建堵水帷幕,减少区域地下水补给,促使外围地下水位升高,防止塌陷向外围地带扩展。在矿区井下修建防水闸门,建立有效的排水系统,对水量较大的突水点进行注浆封闭,控制矿井突水、突泥,避免矿区地下水大排大放,防止地下水位和岩溶水压力的大起大落,控制地面塌陷活动。
2.加固措施
(1)挖填当孔洞规模和埋藏深度较小时,可清除岩溶上部覆盖层中的软弱土层和洞穴中的软弱充填物,回填碎石或混凝土,改善建筑场地条件,提高地基强度。
(2)强夯在土体厚度较小,地形平坦情况下,采用强夯砸实覆盖层,破坏土洞,提高土层强度。
(3)灌注填充在溶洞埋藏较深时,通过钻孔灌注水泥砂浆,填充岩溶孔洞,提高强度。
(4)钻孔充气钻孔深入到基岩面下溶蚀裂隙或溶洞的适当深度,破坏真空腔的岩溶封闭条件,减少发生塌陷的机会。
(5)采用锚固柱、栅栏柱,支撑建筑物,防止洞穴坍塌。
(6)跨盖采用梁式基础、拱形结构,或以刚性大的平板基础跨越、敷盖溶洞,避免塌陷危害。
3.监测预测
目前对岩溶塌陷还没有建立有效的预报方法,只能根据专门地质调查,查明岩溶分布情况和岩溶塌陷的活动规律,结合浅层地质雷达探测和地下水动态监测、水文动态监测、气象预报等方法,进行一般性预测。
(五)地裂缝灾害防治措施
1.控制人为因素对地裂缝活动的强化作用
主要是合理开采地下水,限制地下水位大幅度下降,从而控制地面沉降活动,防止地面沉降对地裂缝的促进活动。其次是在矿区井下开采时,根据实际情况,控制开采范围,增多、增大预留保安柱,防止矿井坍塌诱发地裂缝。
2.建筑设施避灾、防灾措施
(1)查明地裂缝发育带及潜在危害区,据以作好城镇发展规划和场地工程地质勘查,合理规划工程建筑物布局,使工程设施尽可能避开地裂缝危险带,特别是严格限制永久性建筑设施横跨地裂缝,一般避让宽度不少于4~10m。
(2)对于已建在地裂缝危害带内的工程设施,应根据具体情况采取加固措施进行加固。对于必须建在地裂缝危害带内的新的工程设施,应实施设防措施。如跨越地裂缝的地下管道工程,可采用外廊道隔离、内悬支座或内支座式管道活动软接头连结措施预防地裂缝的破坏。对于已受地裂缝严重破坏的工程设施,进行局部拆除或全部拆除,防止对整体建筑或相邻建筑造成更大规模破坏。
3.监测预测措施
通过地面勘查、地形变测量、断层位移测量以及音频大地电场测量、高分辨纵波反射测量等方法监测地裂缝活动发展情况,预测预报地裂缝发展方向、速率及可能危害范围。
(六)地面沉降灾害防治措施
1.控制人为活动对地面沉降的促进作用
(1)根据水资源条件,限制地下水开采量,防止地下水水位大幅度持续下降,控制地下水降落漏斗规模。
(2)根据地下水资源的分布情况,合理选择开采区,调整开采层和开采时间,避免开采地区、层位、时间过分集中。
(3)人工回灌地下水,补充地下水水量,提高地下水水位。
2.防护措施
地面沉降除有时会引起工程建筑不均匀沉降外,主要是因沉降区地面标高降低,导致积洪滞涝,海水扩侵等次生灾害。次生灾害可造成十分严重的破坏损失。针对这些次生灾害,采取的主要防护措施是修建或加高、加固防洪堤、防潮堤、防洪闸、防潮闸以及疏导河道,兴建排洪排涝工程等。
3.监测预测
基本方法是设置分层标、基岩标、孔隙水压力标、水准点、水动态监测网、水文观测点、海平面观测点等。定期进行水准测量;进行地下水开采量、地下水位、地下水压力、地下水水质监测及回灌监测;进行河流水位、流量监测;进行潮汐及海平面变化监测等。根据地面沉降活动条件和发展趋势,预测地面沉降速度、幅度、范围及可能危害。
(七)海水入侵灾害防治措施
1.控制人为活动对海水入侵活动的促进作用
(1)限制地下水开采量,防止地下水水位持续下降。使地下水位保持在海平面或地下咸水水位以上,并具有一定的水头压力。使其能维持滨海地区地下水与海水动力平衡,扼制海水入侵。
(2)利用回灌井、回灌廊道等实行人工回灌,补充地下水,提高滨海地区地下水水位。
(3)在发生海水入侵或容易诱发海水入侵的滨海地带,禁止挖砂,保护海岸,防治海岸侵蚀,削弱海水沿河上溯活动。规范晒盐、海产养殖,防止人为将大量海水抽引到陆地,减少海水补给源。
2.限制海水入侵的工程措施
(1)修建防潮闸,抑制海水沿河上溯活动。
(2)建造隔水墙或防渗围幕,阻断海水入侵通道,扼止海水扩侵。
3.监测预测
主要监测手段是建立地下水动态监测网,进行水位、水化学监测,必要时辅以海水水文动态监测。根据海水入侵活动机制和历史海水入侵规律,预测海水入侵速率、规模、危害范围。
(八)膨胀土胀缩灾害防治措施
主要包括避灾措施和防灾、治灾措施。
在进行城镇规划和建筑工程选址时,要进行充分的地质勘查,查明工程地质条件,弄清膨胀土的分布范围、发育厚度、埋藏深度以及膨胀土的物理力学性质;在此基础上合理规划建筑布局,使容易受害的建筑工程尽可能避开膨胀土发育区。在膨胀土分布面积比较大,难以选择非膨胀土工程场地时,尽可能选择地形简单、膨胀土胀缩性相对较弱、厚度较小而且地下水水位变化较小、容易排水,而且没有浅层滑坡和地裂缝的地段进行工程建筑,最大限度地减少膨胀土的危害。
在膨胀土发育区进行工程建筑时,应避免大挖大填,加宽建筑物四周散水,设置圈梁,敷设砂垫。铁路、公路施工避免深长路堑,多填少挖,路堤底部垫砂,路堑设置挡土墙,边坡植草铺砂。水利工程要快速施工,合理堆放弃土;必要时设置抗滑桩、挡土墙;渠道要合理选择渠坡坡角;穿过垅岗时使用涵管、隧洞。工程设施附近要修建排水设施,避免降雨、地表水、城镇废水等大量渗入地下。同时要合理开采地下水,保持地下水位相对稳定,避免地下水位大幅度地频繁升降,防止膨胀土反复胀缩。
对于已受膨胀土破坏的工程设施则视具体情况,采用加固、拆除重建等措施进行治理。
综合上述8种地质灾害的防治措施,基本可分为4个方面,即:削弱灾害活动强度措施;受灾体防护措施;监测预报措施;避灾措施。不同灾害的具体方法不同(表8-1)。
三、地质灾害防治基本原则
地质灾害防治的根本目标是取得最充分的减灾效果。然而要实现这个目的,必须遵照下列原则科学地规划、设计、实施防治工程。
(一)预防为主的原则
地质灾害虽然是一种不可避免和无法准确预测的自然现象。随着人类科学技术水平及社会生产力水平的不断发展,人类对地质灾害的认识水平逐渐提高,因此,在灾害面前拥有了越来越大的自主能力。这主要表现在两个方面:第一,在一定程度上可以减少灾害发生机会,削弱灾害活动强度;特别是对于那些主要因人为活动控制的地质灾害,可以通过调整人类活动基本扼制灾害的发展,防止或减少灾害的破坏损失。例如,可以通过人工改变斜坡形态、负荷,减少地表水入渗,加固斜坡等方法增强斜坡稳定程度,减少发生崩塌、滑坡发生的可能;可以通过限制地下水开采量,调整地下水开采层等方法,控制地下水水位,预防和限制地面沉降、海水入侵的发生与发展。第二,有效地进行灾害预测预报,及时避灾。在地面塌陷、地裂缝和膨胀土发育地区,尽可能使工程设施避开高危险区。对于崩塌、滑坡、泥石流等突发性灾害可进行综合监测,根据灾害发生的危险程度,及时疏散人口、财产,减少灾害损失。实践证明,适时采取预防措施是防止灾害破坏,减少灾害损失的最有效途径。
(二)防灾减灾的相对性、持续性原则
尽管人类对地质灾害的防治手段越来越丰富,防治技术越来越高超,但要想制止地质灾害的发生,或者是完全预测预报地质灾害,彻底防治地质灾害是不可能的;无论是现在,还是将来,对地质灾害的防治效果永远也不会达到百分之百。因此,任何时候人类所进行的防治工作都是相对的。基于这种现实,地质灾害的防治是一项长期的、艰巨的任务。为了促进社会经济的健康发展,地质灾害防治要长期持续地进行下去,在不同社会经济发展阶段,力求取得与之相应的减灾效果。
表8-1地质灾害主要防治措施
(三)全面规划与重点防治相结合的原则
地质灾害防治除了具有长期性特点外,还具有广泛性特点。因此,要取得充分的减灾效果,首先要做好防治规划,根据不同地区地质灾害发育情况和不同时期社会经济发展需要,提出地质灾害防治目标、防治对策与措施,从总体上指导地质灾害防治工作。
由于我国是一个发展中国家,目前科学技术水平和社会财力还都不高,因此,不可能对所有地质灾害进行全方位的彻底防治。在这种情况下,只能在全国和地区灾害防治规划指导下,一方面加强区域环境保护与治理,改善地质自然环境,削除或削弱地质灾害活动的背景条件;另一方面选择受地质灾害威胁强烈,破坏损失严重的城镇、交通干线、重要企业等实施重点防治,使有限的资金发挥最大的减灾效果,真正做到“好钢用在刀刃上”。
(四)防治地质灾害与其它社会经济活动相结合的原则
实践证明,地质灾害防治工作常常并不是孤立进行的,它与其它社会经济活动具有不同程度的联系。因此,把防治地质灾害措施与其它环境治理结合起来,并且把地质灾害防治纳入国家和地区社会经济规划,可以取得充分的效果。
首先,从宏观上看,地质灾害防治与土地资源开发、水资源开发、矿产资源开发、植被资源开发以及城镇建设、交通建设等具有直接关系。因此,地质灾害防治应该与这些活动有机地结合起来:一方面在这些活动中积极主动地进行相应地质灾害的防治工作;另一方面地质灾害的有效防治将促进这些活动的正常进行,二者取得相互促进的效果。另外,地质灾害防治不仅是中央政府的责任,而且是一种广泛的社会行为。因此,随着国家改革开放的深入和市场经济的发展,地方政府、企业以及个人在发展经济活动中,为了免受灾害损失,取得效益和利润,就应该将所涉及的地质灾害防治工作纳入经济活动之中,在市场经济利益驱使下开展防治工作。
(五)防治工程最优化原则
地质灾害防治工程一般需要比较巨大的投入。它所防治的对象是复杂的自然现象,所以地质灾害防治工程既是复杂的技术工作,又是复杂的经济工作。无论是哪个部门实施哪种防治工程都需要本着最优化原则审慎对待。最优化原则的核心就是实现科学性、可操作性与最小风险、最大效益的有机结合。
1.科学性
其科学性主要体现在:防治工程类型选择要有充分依据,符合地质灾害的减灾特点或受灾体的防护需要;防治工程设计要有针对性,符合国家有关标准和规范要求。
2.可操作性
其可操作性主要体现在:在目前技术水平条件下能顺利实施;在人力、物力、财力方面有充分保障;现场环境没有严重障碍。
3.最小风险
地质灾害防治工程是在对灾害评价基础上实施的。由于对灾害破坏损失认识的不彻底性,所以防治工程具有一定的风险。其主要表现在:防治工程不完全符合地质灾害成灾特点和受灾体防护需要;设防标准不完全符合灾害活动概率和成灾规模,因而导致防治工程部分失效、完全失效或者超标准运行;防治工程不符合施工标准,达不到预期功能或达不到使用年限。基于这种性质,在设计、实施防治工程时,要力求将风险程度降到最低程度。
4.最大效益
其主要表现是以尽可能少的人力、物力、财力和时间投入,取得最大、最长效的经济效益和社会效益、环境效益。