地质灾害施工难点
⑴ 地质灾害防治措施的建议
根据对地质灾害危险性的现状评估、预测评估结果,可以看出,评估区内单灾种评估以崩塌、滑坡、泥石流及洪水冲蚀等灾害比较严重且分布较广,其他灾种灾害相对较小且分布零星。综合评估也基本反映了这一规律。针对地质灾害危险性程度及分布特点,防治措施建议如下。
表5-31 甘肃段管线工程地质灾害危险性综合评估一览表
续表
表5-32 甘肃段站场工程地质灾害危险性综合评估一览表
1.崩塌灾害
一般采取远离的方式或避绕。难以避绕的岩质崩塌在施工前应削坡减载。
峡谷段的各类灾害建议采取浆砌块石护坡,也可采用隧道穿越的方式避绕灾害。
2.滑坡灾害
滑坡一般发育在黄土梁两侧斜坡中,梁顶基本无滑坡,管道应在梁顶通过。
一般采取远离滑坡的方式即可避绕。难以避绕的小型滑坡应削坡减载或进行工程防护。
峡谷段以避绕为主,不能避绕时,应进行工程防护。
小型滑坡可采用架空穿越。
3.泥石流灾害
泥石流沟与管道工程相交的地段,可以通过修建浆砌块石防冲槛减轻灾害。也可以采取加深埋设措施并夯实盖层予以处理。对切割较深的泥石流沟,亦可采取跨越避绕。
管道工程顺泥石流沟展布的东部地区,应尽量避开强冲刷一侧,选择沟谷阶地或台地布设管道工程,难以避绕时,应选择钢筋混凝土衬砌,在峡谷地带必要时也可采用隧道穿越的方式避绕灾害。
施工季节应避开雨季,防止施工人员伤亡和设备损失。
4.洪水冲蚀
修建浆砌块石防护,夯实盖层或修建浆砌盖层,在防止侧蚀的同时更应防止下切冲蚀。
修建防冲槛以减轻冲蚀灾害。
穿越河谷、沟谷、冲沟时应深埋或架空穿越。重要的是应保持水流通道畅通或施工疏通工程。
平行河谷、沟谷、冲沟时应尽可能避开遭侵蚀沟岸,选择在稳定性相对好的阶地或台地上,或以钢筋混凝土衬砌沟岸。
施工季节应避开雨季。
5.黄土湿陷灾害
自重湿陷性黄土,应采取换土或强夯法处理。夯实盖层以防水体渗入。
非自重湿陷性黄土采取冲击、碾压夯实的方法处理。
6.盐渍土盐胀及腐蚀灾害
置三合土防护层。
挖换土可有效降低盐渍土的盐胀及腐蚀灾害。
选择地形较高,水位埋深较大的地方避绕。或对管道进行防腐保护。
7.膨胀岩胀缩灾害
管道周围应有良好的排水条件,管道5m之内不宜灌溉。
修建钢筋水泥管道防护墙,增加结构刚度,另外可以增设沉降缝等进行防护。
⑵ 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。
⑶ 地质灾害施工中的防护措施
地质灾害定义:地质作用造成的灾害. 工程地质灾害:在工程建设阶段,由于工程本身直版接或间接的权作用而发生的地质灾害.有:滑坡斜坡上的岩土体沿某一界面发生剪切破坏向坡下运动的现象. 滑体沿滑动面作整体滑动的岩土体. 滑带滑体与滑床间的软弱岩土夹层. 滑床滑带下的不动岩土体. 危岩陡坡或悬崖上被裂隙分割可能失稳的岩体. 崩塌危岩体离开母岩下落的现象. 泥石流挟带大量泥沙、石块的间歇性洪流. 塌岸河流、水库岸坡在水动力作用下后退的现象
⑷ 地质灾害防治的工作步骤
1.查明地质灾害的特征及致灾的地质环境条件
地质灾害防治工程不同于一般建筑工程,它是控制地质作用和改造地质体的特殊工程。工程措施的选择、工程布置、结构设计和施工要求等都要以地质灾害的发育情况及其防治要求为依据,所以必须做好勘查工作,准确查明地质灾害的特征及致灾的地质环境条件,包括致灾地质作用的性质、原因、变形机制、边界、规模、活动状态、稳定状况、危险程度,以及所处的地质环境条件(如岩土体特性、地下水及降雨情况、地震情况等),并预测评价可能造成的危害(包括可能受灾的人、物或设施的位置、数量、规模、价值及可迁移程度等)。
2.确定地质灾害防治目标
地质灾害防治目标包括形象目标和安全目标。形象目标是指防治对象的部位、范围;安全目标是指经过工程防治所应达到的安全标准。明确防治目标是地质灾害防治工作的重要环节。
确定防治对象的范围,一般应以致灾地质作用的活动单元为界,作整体考虑,不宜随便切割取舍。但在总体范围内,则应视地质灾害险情的轻重缓急划分出重点与一般,或主要与次要的不同部位,并加以区别对待。
对于防治工程应达到的安全标准,应根据所欲保护的受灾对象的重要性及可撤离程度,国家的财力水平和有关的工程规范合理确定。关键是适度,既不能标准过低、治而无效,又不能过分追求高标准,浪费国家资金。但对一个防治对象的不同部位或不同影响方面,也可以区别对待。
3.经多方案比选确定防治工程方案
对任何一处地质灾害的防治,为达到稳定变形地质体和控制致灾地质作用的目的,常有多种工程方案可供选用。工程方案的选择是否合理常常影响到防治工程的效益。因此,必须进行多方案的慎重比选,从中选出最好的方案。方案比选的依据是地质有效性、技术可行性和经济合理性。所谓地质有效性,是指能有效地达到稳定变形地质体或控制致灾地质作用的目的,而又不会引起其他不良地质后果。所谓技术可行性,是指在技术方法、施工设备、材料及施工条件等方面不存在大的困难。经济合理性是指投资相对较低,较易承受。这三者要相互结合,综合考虑。对于重大地质灾害防治工程,需进行专门的可行性论证。
4.地质灾害防治工程的施工
选择合适的施工方法,既能顺利地完成本身的施工任务,又不至于因施工扰动而对变形地质体造成新的破坏。对每种新的或有破坏性的施工方法,采用之前都要进行方法(工艺)试验。
施工程序包括防治工程总体的阶段程序和具体防治工程单元的施工程序。每处防治工程的效果并不是都能一次性预见的,防治工程对变形地质体的长期扰动效应也不一定能很快暴露出来,有时需要通过局部或前期工程实践才能有把握地确定下一步工程的做法。所以,地质灾害防治工程的施工要分阶段进行,以便根据前期效果修改后期工程设计。在施工中遇到地质情况与设计所预计的不同或发生新的变化时,应及时修改设计,使施工设计或工程结构设计能适应新的地质情况。
5.地质灾害及其防治工程的监测
地质灾害的发展情况需要通过监测才能较准确地掌握,地质灾害防治工程的效果也需要通过监测对比才能反映出来。因此,必须重视和加强地质灾害监测工作,使之贯穿于地质灾害防治工作的始终。监测内容应根据地质灾害的性质及防治措施而定,监测方法以经济实用为原则。监测网一经建立,就要按预定计划持之以恒地监测,并及时整理、分析监测资料,定期进行动态评价,发现险情及时上报。
⑸ 山体滑坡地质灾害施工中有几个阶段
山体滑坡地质灾害施工中一般分为个阶段:
1、施工组织设计;
2、人员、设备、材料准备;
3、施工阶段:测量、清除、加固等;
4、竣工报告编写;
5、验收。
⑹ 关于地质灾害防治阶段问题
根据多年从事地质灾害防治工作的体会,地质灾害防治可以划分下面几个阶段:①地质灾害勘察阶段;②可行性研究阶段,地质灾害规模小时可与前阶段合并;③初步设计阶段;④施工图设计阶段,地质灾害规模小时可与前阶段合并;⑤施工阶段;⑥效果检查阶段。
(一)地质灾害勘察
地质灾害勘察是地质勘察的一种,它有其特殊性,其主要工作内容是查清灾情和成灾条件。灾情不仅是指现在已经发生的,更重要的是对将来可能发生灾情的预测。成灾条件不仅是要查清地质条件,也要查清水文、气象、地理、地震等条件。其他几个阶段的勘察内容和工程地质勘察内容一样。效果检查,是十分重要的一个阶段,地质工程和其他工程建设一样,必须进行效果检查。
目前,很多单位把地质灾害勘察按一般的勘察来进行。应该明确其特殊性,作为地质灾害勘察,是为地质灾害防治服务的。目前,这个工作的不足在于勘察中对地质灾害的研究不够,在勘察报告中对地质灾害的灾情论述不够。地质灾害勘察报告中应该论述的是要防治的孕灾体一旦成灾,可能造成的损失是多大。要进行灾情预测,这一点非常重要。
(二)地质灾害防治立项
地质灾害勘察必须提供地质灾害防治立项所需的资料,一般应从三个方面进行论证。
1.成灾可能性判断——稳定性分析
(1)宏观判断:根据地质、地貌形态、生物植被特征及其发展状况判断。这是非常重要的一个依据;
(2)勘察评价:通过计算分析给出稳定性系数,评价孕灾体的稳定性,这项工作不应该是纯理论的,必须充分地吸收经验资料,其结论必须与宏观分析、监测分析结果对照,综合分析判断;
(3)监测分析:这是极重要的依据,但是监测资料必须可靠。变形监测资料不仅可给出孕灾体的稳定性,而且还可以给出变形发展阶段,变形体结构特征,必要时可以采用钻孔倾斜仪进行监测,对地面裂缝进行专门监测。
2.防治效益分析
(1)经济效益:投资额与灾情评估额之比为经济效益,根据国内已进行的地质灾害防治经济效益分析,就我国目前的经济实力,著者认为立项防治的经济效益取1∶20较为合适。经济效益分析中的难点在于:灾情很难搞准。原因在于灾害发生影响范围及致灾时间很难预测准确。这也是地质灾害防治工作中没有解决好的一个问题。
(2)社会效益:有一些地质灾害如果发生的话,造成的经济损失并不大,但是名胜古迹遭破坏产生的后果十分严重,如都江堰二王庙斜坡如果产生破坏将对都江堰构成威胁。都江堰灌溉面积已超过1000万亩,不论经济效益和社会效益都很大。
(3)环境效益:环境效益常常与经济效益密切相关。环境效益论证必须与经济效益和社会效益论证相结合进行,环境效益中的经济效益和社会效益多数是间接的和远景的,但在效益分析中必须考虑这个方面,而且这是很重要的一个方面。
3.方针政策依据
在地质灾害防治立项决策中往往受投资制约,不可能对所有提出的符合上述条件的项目都给予资助立项,必须有所选择倾斜。立项认可后,才能考虑防治方法。地质灾害防治首先是决定防治方案。从大的方面来讲,防治是包括两个方面,一个是防;一个是治。
目前,我国对地质灾害的防治在世界上还是名列前茅的。1992年国务院拨款9000万元防治长江三峡链子崖危岩体和黄腊石滑坡,这在国际上是首屈一指的。而从1991年开始国家计委每年拨款5000万元专门用于地质灾害勘察和防治,现在已经立项勘察的防治工程70多项。链子崖危岩体、黄腊石滑坡、豆芽棚滑坡、乌江鸡冠岭崩塌已经拨款治理。实际上,中国地质灾害防治已经进入了一个新的阶段——工程防治实施阶段,这是令人鼓舞的历史阶段。
⑺ 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。
⑻ 地质灾害调查过程中,最困难的是什么为什么
地质灾害调查过程中,最困难的是位置较高的地质灾害开展调查。
因为,位置较高的通常植被的高覆盖率也使得从远处通过望远镜进行观察的方式无法实现,即使是普通的卫星或无人机拍摄影像数据也会因为植被覆盖而束手无策。为了获取不同类型的野外数据,地质工作者需要随身携带各种各样的装备,除了必带的“三大件”(地质锤、罗盘和放大镜)外,还随身挎着照相机、GPS、卷尺、标杆、记录本等等,身上的负重可想而知。除了负重徒步以外,地质工作者在野外还要在野外测量数据,这也是一个较为辛苦的过程。如测量大比例尺剖面时,必须得有人用卷尺一段一段地拉着测量,需要穿过荆棘密布的灌丛、淌过刺骨的河水、攀爬陡峭的山崖等等,随时都有潜在的危险相随。
地质灾害调查在工作量和工作强度上要小于地质灾害勘查。主要是将地质灾害体的发育过程及其稳定性认识置于首要地位。调查过程中应尽量收集该区域内水文、气象、地层及岩性资料,并利用简单、易携带的工具和仪器进行大致测量,以此确定地质体的特征、稳定状态和发展趋势,为划分地质灾害分区,论证地质灾害发生的危险性提供依据。
地质灾害主要是指崩塌(含危岩体)、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂缝等,它们是比较公认的因地壳表层地质结构的剧烈变化而产生的,且通常被认为是突发性的。