地质稳定性评价什么时间开始做
⑴ 地质灾害评估报告 地基稳定性评价 哪个在前
地质勘察报告是每个设计阶段都需要的;
地质灾害报告只有在“地质灾害易内发区内”建设容时才需要提供,由于归口国土部门,涉及部门利益,不是在“地质灾害易发区内”也常常被要求做地质灾害报告。按国务院令是在可研阶段,按编制办法可放在初设阶段,如果在“地质灾害易发区内”内建桥应该在可研阶段完成的,否则可以不做,或者在初设阶段补份报告、走下程序;
特大桥一般还要求提供地震安全性评价评价报告。
⑵ 地基稳定性评价
地基稳定性的评价,我觉得这个可能在设计方面吧,刚开始那个地基要牢固,要打的比较深一些
⑶ 区域地壳稳定性综合评价过程及结果分析
一、综合评价过程
1.计算单元的划分
根据研究精度要求,采用ArcGIS 9.2软件,按500 m×500 m的网格对研究区进行计算单元划分。在单元划分过程中,特别注意某些地质界线或影响带的边界,尽量做到单元边界与其一致(作为单元边界或将单元缩小),最终将研究区划分成1731703个计算单元。
图9-8 滇藏铁路沿线地质灾害易发程度分区图
2.权重的确定
根据前人推荐的地壳稳定性定量化评价指标权重分配方案(孙叶等,1998),并结合研究区的实际情况,分别对所选定的7项评价指标分配权重:
(1)断裂及其活动性的权重为0.20;
(2)地震活动性的权重为0.2;
(3)现今地应力集中程度的权重为0.15;
(4)地应变梯度的权重为0.11;
(5)地温的权重为0.12;
(6)岩性特征的权重为0.10;
(7)地质灾害的权重为0.12。
3.计算结果的归一化处理
采用ArcGIS9.2软件,统计每个单元各单因素的评分,再按上述权重值计算各单元的稳定性指数,即:地壳稳定性指数=断裂×0.2+地震×0.2+地应力×0.15+地壳活动速率×0.11+地温×0.12+岩土体特征×0.1+地质灾害×0.12。
采用上式计算出的各单元的稳定性指数值位于[2.49,8.73]之间(图9-9)。为了便于利用稳定性指数进行分级,将计算结果按式9-1进行归一化。其目的是使所有要素的评价结果均位于区间[0,10]之间。其计算公式为:
滇藏铁路沿线地壳稳定性及重大工程地质问题
式中:X1(i,j)——评价要素j的第i评价单元归一后的数值;
X(i,j)——评价要素j的第i评价单元的数值;
minx(i,j)——评价要素j的最小值;
maxx(i,j)——评价要素j的最大值。
图9-9 区域地壳稳定性计算结果
二、综合评价结果
根据归一化处理后的区域地壳稳定性指数,并结合研究区的具体地质特点,可以将区域地壳稳定性分为稳定、较稳定、较不稳定和不稳定4级,稳定区的指数范围为0~2.5,较稳定区指数范围为2.5~5,较不稳定区指数范围为2.5~7.2,不稳定区指数范围为7.2~10(表9-6)。根据各单元综合评价的稳定性指数和分级标准,得到滇藏铁路沿线及周边地区的地壳稳定性评价结果(图9-10)。评价结果显示,滇藏铁路沿线的滇西北区、藏东南区和藏南区不同稳定级别地块所占比例具有明显的差别(表9-7)。
表9-6 区域稳定性综合评价分级标准表
滇西北地区,不稳定区约15714 km2,占该区面积的18%,较不稳定区36926 km2,占该区面积的42%,较稳定区33056 km2,占该区面积的38%,稳定区2174 km2,占该区面积的2%。不稳定区主要分布在红河断裂带、程海断裂带、鹤庆-洱源断裂带、丽江-小金河断裂带、楚雄-南华断裂和怒江断裂带部分地段。较不稳定区主要分布在红河断裂以东的不稳定区外围和红河断裂以西的保山地块内,并受澜沧江断裂和怒江断裂带的控制。较稳定区分布在不同方向活动断裂所夹持的稳定地块上,如红河断裂与澜沧江断裂之间的NW向地块。稳定区仅分布于程海断裂以东和丽江-小金河断裂带以北地区,在稳定区没有活动断裂。滇藏铁路通过的地段均为不稳定区和较不稳定区。
藏东南地区,不稳定区约23980 km2,占该区面积的11%,较不稳定区104307 km2,占该区面积的46%,较稳定区85436 km2,占该区面积的38%,稳定区12194 km2,占该区面积的5%。不稳定区主要分布在巴塘断裂、理塘断裂、怒江断裂和八宿断裂交汇处、嘉黎断裂带通麦-察隅段和东喜马拉雅构造结周边断裂系。较不稳定区分布在巴塘断裂和理塘断裂所围限的三角地带、怒江断裂和八宿断裂交汇处和东喜马拉雅构造结周边断裂系周围。较稳定区分布在不同方向活动断裂所夹持的稳定地块上,在三江地区和巴塘断裂、理塘断裂围限块体内侧有大面积分布。稳定区在三江地区和理塘断裂东北有小面积分布。滇藏铁路通过的地段以较不稳定区和较稳定区为主,局部地段为不稳定区。
图9-10 滇藏铁路沿线区域地壳稳定性综合评价图
表9-7 滇藏铁路沿线区域地壳稳定性分区表
续表
藏南地区,不稳定区3817 km2,占该区面积的28%,较不稳定区21985 km2,占该区面积的18%,较稳定区60098 km2,占该区面积的50%,稳定区34160 km2,占该区面积的28%。不稳定区主要分布在亚东-谷露裂谷带和错那-沃卡裂谷带。较不稳定区分布在亚东-谷露裂谷带和错那-沃卡裂谷带的外围和EW向墨竹工卡-工布江达断裂带上。较稳定区分布在EW向断裂带和SN向断裂带及外侧。稳定区在藏南中部有大面积分布,断裂带之间的地块基本上都属于稳定区。滇藏铁路通过的地段以较稳定和稳定为主,局部地段为不稳定区。
总体而言,藏南区地壳稳定性最好,藏东南区次之,滇西北区稳定性最差。地壳稳定性分区及其与铁路的关系详见表9-7。
⑷ 崩塌稳定性评价
崩塌体稳定性评价是为崩塌成灾的可能性和危险性评价提供依据,为防灾抗灾和编制防治工程可行性报告提供依据。
1.稳定性评价的内容
(1)稳定性现状评价
在综合分析调查资料的基础上,对崩塌体(危岩体)在现有因素作用下的稳定性进行评价。
(2)稳定性预测评价
包括:①崩塌稳定性发展趋势及破坏产生时段的预测;②主要致灾外动力作用(暴雨、地震、库水位升降、人工振动及其叠加作用等)的致灾强度、灵敏度分析与概率预测;③崩塌方式、规模及运动特征预测;④派生灾害的预测。
2.稳定性评价的方法
崩塌稳定性评价的方法有地质分析、数理分析、概率分析、模型试验和模拟实验以及利用动态监测资料分析判断等。由于灾害地质体的复杂性和认识的局限性,仅仅采用某一种方法就下结论,是有很大风险的,应采用多种方法进行综合判断。这些方法中,地质分析、模拟试验为定性评价,但地质结构是地质灾害的主控因素,因此,地质分析是稳定性评价的基本方法,具有决策意义。
(1)地质历史分析法
根据调查获得的资料,运用工程地质学等多学科知识对崩塌体进行稳定性分析。方法有变形历史分析法、工程地质类比法、岩体稳定的结构分析法等,包含理论分析和类比分析。在分析中应确立地质灾害研究的系统观,即地质灾害系统内部的有机联系原则、整体性原则、有序性原则和动态原则。
1)岩体稳定的结构分析:分析主要结构面之间、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,判定不稳定块体可能移动的方向和破坏方式。主要采用图解分析,包括摩擦圆法、玫瑰图法、极射赤平投影法、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。
2)类比分析:根据相似性原则将已经发生过的崩塌体特征、成灾条件、成灾动力、成灾因素、成灾类型和成灾机制与被调查对象进行类比分析,评价其稳定性。
相似性具体包括:①崩塌体岩性、主控结构面、岩土体结构、斜坡结构等相似性;②崩塌体赋存条件相似性;③孕灾因素、动力因素相似性;④发育阶段相似性。
3)地质综合分析评价:在以上分析的基础上,根据灾害地质学的理论,对崩塌体的形态特征、地质结构、成灾条件、成灾动力、成灾因素、变形破坏形式和特征、失稳条件和机制等进行全面系统的分析,评价崩滑体现阶段的稳定性,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。
(2)数理分析法
常用的有极限平衡法、有限元法等。
3.稳定性评价的一般要求
1)查明可能失稳的地质体的边界条件和荷载条件:这是稳定性评价的重要前提。荷载条件包括自重力、静水压力、动水压力、扬压力、库水压力、浮托力、地震力、人工动力、地应力和工程荷载等。稳定性现状评价主要考虑已经产生并持续作用的荷载,预测评价则要考虑到可能发生的特殊荷载,如地震、暴雨、人工动力等。
2)重视监测资料的分析:变形监测资料直观地表征崩塌体的稳定性,在稳定性评价中具有决策意义。相关因素的监测资料则会加深对变形因素和变形机理的认识。
3)根据崩塌体的实际条件,合理地选取计算参数:应通过反演分析和地质类比分析,综合考虑,选取参数。
4)应力-应变分析中计算单元的划分,必须以地质单元为基础,保持与地质单元的一致。
5)应采用多种方法进行崩塌体的稳定性评价:至少采用两种方法,以相互补充、验证和综合评价。目前,使用数理分析获得的结果尚不能作唯一判据,只能提供参考。地质分析和动态监测资料仍是稳定性评价的基础。
评价方式的选择与工作阶段有关。初步调查阶段只需作地质分析,取得定性评价结果;详细调查就要采用地质分析与极限平衡分析相结合;可行性研究阶段就应采用多种方法进行评价,包括应力-应变分析。
4.稳定性评价应提交的成果
1)单项评价报告及附图,如有限元法、极限平衡法、模拟试验成果等。
2)综合分析报告,包括崩塌体稳定性现状评价、崩塌体发展趋势及稳定性预测、派生灾害的预测。报告附图为:①崩塌稳定性评价图;②崩塌运移堆体分布预测图;③其他图件。
⑸ 环境地质调查与评价
一、部署重点
完成环渤海、长江三角洲、珠江三角洲等重要经济区地质环境综合调查评价;完成武汉、长株潭、鄱阳湖等重要城市群以及全国县级以上城市环境地质综合调查;开展全国大型矿山环境详细调查;开展我国重大工程区特大断裂带调查。
二、部署建议
(一)全国重要经济区和城市群地质环境综合调查与区划
1.工作现状
自1999年以来,中国地质调查局组织开展了我国沿海地区地下水资源与环境地质调查评价、地面沉降调查与监测以及辽宁省海岸带、河北曹妃甸滨海地区海岸带、天津滨海新区海岸带等重点地区1:5万环境地质调查评价。组织开展了全国主要城市环境地质问题摸底调查,基本摸清了全国主要城市环境地质问题的基本状况,为进一步部署环境地质调查评价工作奠定了基础。完成长三角、京津冀、珠三角三大城市群中的上海、杭州、南京、北京、天津和广州等六个不同类型城市的城市地质调查试点工作。初步建立了城市地质调查技术方法体系,编制了城市地质调查技术要求和系列工作方法指南,总结了城市地质调查工作经验。
存在问题:我国重要经济区和城市群地区基础调查工作程度不高,不能全面满足区域经济社会发展需要;脆弱的地质环境已成为制约海岸带区域经济社会发展和重大工程建设的重要“瓶颈”;监测网络不健全,难以全面获得实时动态的监测数据;地质环境综合信息平台尚未建立,社会化服务能力有待提升。
2.工作目标
总体目标:完成我国重要经济区地质环境综合调查评价和重要城市三维立体填图,开展资源—环境承载力评价和地质环境功能区划,建立全国主要城市和重要经济区的地质环境综合监测体系和信息系统,为我国城市和重要经济区的规划、建设和管理提供基础支撑和高效服务。
“十二五”期间:完成13个城市群和国家重大工程规划区的1:25万区域地质环境综合调查评价和重点地区1:5万地质环境综合调查,初步构建重要经济区和城市群的地质环境综合监测体系,建立较完善的省会级城市三维地质信息系统。
“十三五”期间:完成地级城市和重要县级城镇的1:5万地质环境综合调查评价,建立较完善的城市和重要经济区地质环境综合监测网络,构建全国统一的主要城市和经济区地质信息平台,实现分级管理与服务。
3.工作任务
以7个国家级重要经济区、13个城市群和其他地级以上城市为重点,区域上开展1:25万地质环境综合调查评价,重点地区开展1:5万基础地质和水工环地质调查评价并建立三维地质模型,针对重大地质问题开展专题调查研究,建立地质环境综合监测体系和三维地质信息系统。
“十二五”期间:重点开展环渤海(包括辽宁沿海重要经济区)、长三角(包括苏北重要经济区)、珠三角、海峡西岸、北部湾等重要经济区、长江中游城市群和其他所有省会级城市,以及京津冀、山东半岛、辽中南、哈大齐、长吉图、成渝、中原、关中、呼包鄂、黄河上游(兰州西宁)、银川平原、天山北麓等13个城市群区的地质环境综合调查评价。
“十三五”期间:以地级城市和重要县级城镇为主,开展1:5万地质环境综合调查评价。大力推进城市和重要经济区地质环境综合监测体系建设。开发建立基于统一平台的城市和重要经济区的全国、区域、省级数据库和信息管理与发布系统。
(二)矿山地质环境调查与监测
1.工作现状
从2002年实施全国矿山地质环境调查以来,完成了以省为单元的全国矿山地质环境调查,共调查矿山113149个,基本上摸清了我国矿山地质环境问题。在此基础上完成了我国西北、西南、东北、华北、华东、中南6大片区矿山地质环境专项调查,摸清了6大片区矿山地质环境问题。针对不同的矿山地质环境问题开展了晋陕蒙能源基地、小秦岭金矿带、吉林辽源市等典型矿山地质环境调查。
存在的主要问题:矿山地质环境调查精度不够,不能满足新形势下加强矿山地质环境保护的需要;全国矿山地质环境动态监测尚未系统地开展。
2.工作目标
总体目标:全面完成我国84个重要矿产资源集中开发区和163个国家重点矿区矿山地质环境详细调查工作,建立完善的矿山地质环境动态监测平台,为矿山地质环境恢复治理规划编制和矿山地质环境管理提供基础技术支撑
“十二五”期间:初步完成重要矿产资源集中开发区和163个国家重点矿区1:5万~1:10万精度的矿山地质环境调查工作;开展重要矿产资源开采区内矿山环境问题突出的大型矿区、老矿区地质环境动态监测示范建设;初步建立国家级矿山地质环境动态监测平台。选择3处不同地区不同类型矿山,开展矿山地质环境恢复治理技术示范研究。
“十三五”期间:全面完成全国重要矿产资源集中开发区矿山地质环境调查评估工作;建立国家级矿山地质环境动态监测平台;选择3处不同地区不同类型矿山,开展矿山地质环境恢复治理技术示范研究。
3.工作任务
全国主要矿产资源集中开发区的矿山地质环境调查。重点查明区域内矿山地质环境问题类型、特征、分布、规模、危害程度。开展废弃无主矿山地质环境问题专题调查工作,详细查明废弃无主矿山的地质环境问题现状、形成历史及危害。调查应用技术以多波段、多时相和高分辨率遥感遥测技术为主,现场调查为辅。
建立国家级矿山地质环境动态监测平台。在矿产资源开采区内选择矿山地质环境问题突出的大中型矿区、老矿区开展监测示范,建立国家级矿山地质环境动态监测平台,开展长时间序列的矿山地质环境动态监测。建立并完成以矿山企业自主监测为主,地方和国家监测相结合的三级监测体系。
建立6处矿山地质环境恢复治理技术方法示范区。在全国范围内选择不同矿种、不同开采方式、不同矿山地质环境问题,开展矿山地质环境恢复治理技术方法示范研究。
“十二五”期间:重要矿产资源集中开发区地质环境调查。开展163个国家重点矿区、重要矿产资源集中开发区1:5万~1:10万矿山地质环境调查。区域内矿山环境问题突出的大中型老矿山和闭坑矿山做专门调查。
国家级矿山地质环境监测平台建设。开展矿山地质环境动态监测示范建设,建立国家级矿山地质环境动态监测平台,完成全国6个国家级矿山地质环境动态监测区建设。国家级监测网点部署在主要矿产资源开采区内矿山地质环境问题突出的大中型矿区、老矿区。
选择3处不同地区不同类型矿山,开展矿山地质环境恢复治理技术示范研究。
“十三五”期间:全面完成全国所有矿山地质环境调查评估工作。完善并维护全国矿山地质环境动态调查数据库,全面分析评价矿山地质环境发展趋势及其潜在的危害,发布我国主要矿产开发区环境地质现状分析报告。
全面完成矿山地质环境监测体系建设。监测示范的基础上推广以矿山企业监测为主、国家和地方监测为辅的全国矿山地质环境监测工作,全面建立国家、地方和矿山企业分级监测的矿山环境监测体系。
矿山地质环境恢复治理技术方法示范区建设。选择3处不同地区不同类型矿山,开展矿山地质环境恢复治理技术示范研究。
(三)主要活动断裂调查与区域稳定性评价
1.工作现状
大调查以来完成了一条西气东输线路、两条进藏铁路、两条南水北调工程线路和三个重大工程集中区的活动断裂调查与地壳稳定性评价。初步查明了重大工程场地活动断裂的空间展布、活动习性和现今地应力分布状态,并对其工程稳定性进行了评价,建立了6个地应力监测示范站,分多个层次对重大工程场地的地壳稳定性进行了评价,积累了在不同大地构造单元进行活动断裂调查和区域地壳稳定性评价的经验,为下一步工作的顺利开展奠定了良好的工作基础。
但是,活动断裂调查程度不够,全国400多条活动断裂,目前只有10%开展过工作;现今构造应力场调查精度低,尚未建立大型活动断裂和全国地应力数据库;地壳稳定性评价的行业标准有待建立,特别是与国家重大工程建设相关的地壳稳定性小区划标准需要逐步建立。
中国是第四系发育良好的国家,不仅有发育于海区和沿岸带的海相地层,而且有广布于内陆的黄土、红土、河湖相和冰川等陆相地层,在年代地层、岩石地层、生物地层及全球变化等诸方面均进行了较深入的研究,并取得了显著的成果。但在地层划分与对比、沉积特征、盆地和古湖演化的历史、区域古环境古地理和史前人类活动等方面都存在一系列的问题亟待解决。
2.工作目标
总体目标:完成中国6条主要活动断裂带详细调查,建立完善的地应力监测示范站,评估其未来50年或100年的发震能力。对典型第四系剖面运用年代地层学、生物地层学、岩石地层学、沉积地层学、磁性地层学等方法,建立代表地层单位剖面的对比序列和可靠的年代格架,通过元素地质化学、同位素地球化学、环境磁学、生物环境特征等综合对比,探讨地质环境背景。
“十二五”期间:基本完成中国南北向地震带南段龙门山—安宁河—小江断裂带、东昆仑断裂东段详细调查;建成50个地应力监测站;初步建成东昆仑断裂东段活动断裂综合监测系统,评估其未来50年或100年的发震能力,并评价其工程稳定性;完成基于GIS的京津唐地区地壳稳定性三维动态评价研究、西南“三江”梯级电站分布区地壳稳定性评价和川藏铁路区域地壳稳定性评价,为大型工程的规划和设计、地震预报和防灾减灾提供基础数据和决策依据。全面展开全国第四纪典型剖面的综合研究,主要包括中国北方的河湖相标准地层、南方红土地层地质调查和综合研究工作。
“十三五”期间:完成中国南北向地震带北段贺兰山—六盘山断裂带、秦岭北缘断裂西段和阿尔金断裂带调查;在连续监测的基础上,评估安宁河—小江断裂带未来50年的发震能力,评价东昆仑断裂东段未来50年的发震潜力;建成500个地应力监测站;建成中国活动断裂数据库;基本完成基于GIS的青藏高原和台湾海峡海底隧道稳定性评价,为大型工程的规划和设计、地震预报和防灾减灾提供基础数据和决策依据。完成主要第四纪地层格架的建立,进行有效的区域地层对比,建立完善的第四纪地层格架及人类演化的环境序列。
3.工作任务
中国主要活动构造区活动断裂调查。通过活动断裂和历史地震发震断裂带详细的地表破裂构造调查、微震台网监测、古地震研究、横跨断裂带地应力测量等,确定主要活动断裂带破裂分段行为、强震复发周期、迁移规律和地应力累积过程,分析相关活动断裂未来强震发展趋势;建立活动断裂新构造演化历史,确定断裂现今活动性及其对地震和次生地质灾害的控制意义。
中国主要活动构造带地应力测量与构造应力场监测。利用多种地应力测量和监测技术,在南北活动构造带、三江活动构造带和华北地区开展地应力测量与监测,查明不同构造单元的现今地应力分布状态,监测不同构造部位的地应力变化趋势。利用数值模拟技术研究中国大陆构造应力场的时空演化规律,为地质灾害防治和预报提供依据。
重要经济区和重大工程集中区地壳稳定性评价与区划。利用李四光“安全岛”理论,对强震区(带)进行地壳稳定性评价与小区划,在总体不稳定地区寻找相对稳定的场址,总结“安全岛”的厘定方法和技术流程。开展活动构造区地壳稳定性评价以及国土地质稳定性评价示范。以内外动力耦合为技术路线,开展地震灾害—次生地质灾害综合调查,在不同构造带调查和对比研究的基础上,探讨区域稳定评价的指标体系和评价标准。小区划示范,按50年超越概率10%探索区域稳定性评价和小区划的方法技术。
开展中国北方河湖相地层、黄土及南方红土的年代地层学、岩石地层学及生物地层学等方面的研究,探索相关的典型地层的成因、时代、地层、环境、旧石器文化等我国新生代地质与环境研究,探讨人类演化的地质环境背景。
“十二五”期间:活动断裂调查与监测:根据中国主要活动断裂带的区域分布特点,本项工作大致可以划分为3个区带进行部署:①南北向地震带活动断裂;②华北地区活动断裂调查;③青藏高原及邻区活动断裂调查。
主要开展安宁河—则木河—小江断裂带,同时开展东昆仑断裂东段1:5万活动断裂调查与监测20万平方千米。
地应力测量与监测:开展郯庐断裂1:5万活动断裂调查与监测10万平方千米。开展重点地区地应力监测,监测点主要布置在西南“三江”地区、南北向地震带和京津唐地区。建立50个地应力监测站。
重点地区地壳稳定性评价:开展1:10万京津唐地区地壳稳定性三维动态评价,1:50万西南“三江”梯级电站分布区地壳稳定性评价和1:10万川藏铁路地壳稳定性评价。
围绕中国北方黄土和河湖相地层、南方红土标准地层开展资料收集和地质调查研究,进行典型剖面的地层年代格架、沉积演化的综合研究。
“十三五”期间:活动断裂调查:开展贺兰山—六盘山断裂、阿尔金山1:5万活动断裂调查和秦岭北缘断裂西段1:5万活动断裂调查30万平方千米。同时,开展中国活动断裂数据库建设。
地应力测量与监测:开展重点地区地应力监测,监测点主要布置在青藏高原和华北地区,建立500个地应力监测站。
重点地区地壳稳定性评价:开展1:100万青藏高原地壳稳定性评价;台湾海峡海底隧道地壳稳定性评价。
总结我国第四系研究和人类文明起源研究的重大成果,建立我国完整的第四纪地层年代格架及沉积环境演化序列,重建古人类活动区域自然环境演变的历史。
(四)二氧化碳地质储存调查评价
1.工作现状
旨在减少温室气体排放的二氧化碳地质储存工程在许多发达国家已经进行了成功实践,我国作为二氧化碳第二大排放国,面临的碳减排压力很大,开展二氧化碳地质储存工作作为战略技术储备十分必要。二氧化碳地质储存是指将二氧化碳从集中排放源分离捕获,注入地下深部适宜地层内,长期储存或固化在地层中。
国土资源部于2009年启动了二氧化碳地质储存潜力评估及关键技术研究。通过初步分析评价已有资料,我国地质条件有利于开展二氧化碳地质储存,且潜力巨大,初步估算结果表明,我国24个主要沉积盆地深部的大厚度咸水含水层、46个含油气盆地和68个主要煤层区的深层地下空间,二氧化碳的地质储存潜力可达14540亿吨,能够满足未来数百年我国二氧化碳储存的需要。与发达国家相比,我国二氧化碳地质储存研究尚处于起步阶段。科技部也开展了一些基础研究项目。
在我国,二氧化碳地质储存还是地质工作的新领域,针对性的调查评价方法和技术要求还处在学习理解和探索研究阶段,与实施二氧化碳地质储存工程项目要求还有较大差距;关于二氧化碳地质储存条件和潜力的认识还属于笼统的推测和预测,难以作为国家决策的可靠依据。
2.工作目标
预期目标:整体评价我国二氧化碳地质储存潜力,筛选二氧化碳地质储存的战略远景区,圈定二氧化碳地质储存工程靶区,开展二氧化碳地质储存场地勘查,实施二氧化碳地质储存示范工程。为我国二氧化碳减排进行战略技术储备,争取我国国际谈判的话语权,拓展我国经济发展空间。
“十二五”期间:开展二氧化碳地质储存战略远景区1:5万调查,示范工程初见成效,二氧化碳地质储存调查评价方法、施工工艺及监测技术手段成熟。
“十三五”期间:根据我国实际需求和二氧化碳减排的国际形势,加快二氧化碳地质储存工程实施,使我国二氧化碳地质储存技术进入工业实用阶段,二氧化碳地质储存技术达到国际先进水平。
3.工作任务
以盆地(平原)为单元,以深部咸水含水层、油气田和无开采价值的煤田为重点,开展二氧化碳地质储存潜力区域调查评价,掌握我国二氧化碳地质储存潜力,筛选具有储存潜力的战略远景区,圈定二氧化碳地质储存工程靶区,实施详细地质勘查和储存示范工程。
一是对已有成果资料进行综合分析研究,开展我国二氧化碳地质储存潜力评估,编制全国1:400万二氧化碳地质储存潜力评价图。二是以经济发达、二氧化碳集中排放较多的盆地平原区为重点,系统开展二氧化碳地质储存条件调查评价,筛选出适合二氧化碳地质储存靶区。三是与有关单位和企业合作,选择有利靶区,开展储存场地勘查评价、风险评估和经济效益分析,实施二氧化碳地质储存示范工程,开展二氧化碳地质储存关键技术研究。
“十二五”期间:充分收集已有资料,补充适当的野外工作,开展全国二氧化碳地质储存潜力评价,编制1:400万潜力评价图;开展松辽盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、华北平原、河西走廊、柴达木盆地、塔里木盆地、吐哈盆地等主要平原盆地二氧化碳地质储存潜力1:25万调查评价,开展重点地区二氧化碳地质储存的1:5万调查评价,筛选出二氧化碳地质储存战略远景区和储存工程靶区,启动二氧化碳地质储存示范工程,推进二氧化碳地质储存工程的工业化应用。
“十三五”期间:完成河淮盆地、江汉盆地、南襄盆地、苏北盆地、四川盆地和海拉尔盆地等我国其余平原盆地为重点,系统开展1:25万二氧化碳地质储存潜力调查评价。在战略远景区内,开展1:5万储存场地勘查评价、实施二氧化碳地质储存示范工程5处,开展示范工程风险评估和经济效益分析。实现二氧化碳地质储存进入工业化实用阶段。
(五)全球气候变化地质调查与综合研究
1.工作现状
全球气候变化已成为近年来国际社会关注的焦点。1991年开始实施的国际地圈生物圈计划(IGBP)是以全球环境问题为对象的国际科学计划,全球气候变化(PAGES)是核心计划之一。2008年第33届国际地质大会展示了全球气候变化地质研究的最新成果,对于现代全球气候变化主因是自然过程还是人类活动影响提出了新的证据,但争论仍在继续。我国地质学家通过石笋、黄土、湖泊沉积以及青藏高原冰川冻土等的研究,在揭示第四纪全球古气候环境变化方面做出了重要贡献。1999年以来,国土资源部门充分利用航空遥感技术优势,开展了青藏高原冰川和雪线、北方地区荒漠化、西南岩溶石山地区石漠化、沿海海岸线等的区域性调查,评价了它们在过去几十年间的变化,分析了自然和人为活动因素的影响。
存在的主要问题:
(1)全球古气候变化研究在揭示长周期的气候变化规律及其动力机制等方面具有重要意义,但不能满足目前应对全球气候变化的要求,需把重点转向十年、百年尺度的现代全球气候变化地质调查研究。
(2)我国地质环境复杂多样,地质灾害点多面广,但针对现代全球气候变化的灾害与环境效应调查研究,无论在深度和广度上,都还很不够。
2.工作目标
总体目标:多方面获取全球气候变化的地质证据,揭示自然过程和近现代人类活动对全球气候变化的影响程度,预测未来50~100年全球气候变化趋势和可能产生的环境与灾害效应,从地学角度提出应对全球气候变化的对策措施。
“十二五”期间:在全球气候变化地质记录方面获取大量具有代表意义的原始数据和一批重要结论性认识,对全球气候变化的自然和人类活动影响做出初步评价;完成全球气候变化地质环境敏感区的灾害与环境效应调查研究,提出应对全球气候变化的战略对策。
“十三五”期间:显著提升我国全球气候变化地质调查研究水平,进入国际先进行列,为我国应对全球气候变化提供可靠的地学数据和坚实的基础支撑。
3.工作任务
以冰川冻土、石笋、湖泊沉积、河口三角洲沉积、风沙堆积物、珊瑚、海洋沉积物等为主要对象,利用现代高精度和高分辨率的测试技术和测年手段,以十年和百年尺度为重点,发现气候环境变化的记录和线索,找出全球气候变化的地质证据,重建海洋地质时期中的氧化还原事件和海洋的p H值和化学组分演化;建立Fe、Mo等同位素组成变化与区域环境变化的响应关系。建立若干新同位素体系的分析方法,完成不同地质与环境储库中同位素分布的调查,并在全球变化的研究应用中识别和提取若干新的同位素代用指标。以青藏高原及周缘、内陆干旱区、岩溶石山地区、沿海地区等重点,以对气候变化较敏感的环境地质问题和地质灾害为主要对象,在区域遥感解译(1:25万)的基础上,重点地区开展1:5万地面调查和高分辨率遥感解译。建立5~6处全球气候变化长期监测研究基地。
“十二五”期间:全球气候变化地质记录调查研究。在青藏高原及周缘地区(东缘、北缘和柴达木盆地),以湖泊和冰川沉积物等为主要对象,以全新世为重点,通过典型剖面样品的系统采集,建立不同沉积记录的时间标尺和古环境演化时间序列,识别古气候变化的长周期规律和灾害效应,分析古环境演化与全球气候变化的关系。在云贵高原和我国东部季风边缘区,分别以高分辨率石笋和现代湖泊沉积物为主要对象,通过同位素测年和环境指标测试等,在千年、百年、十年甚至年际尺度上,重建气候和环境变迁史,分析人类活动与自然因素的权重影响。在沿海地区,以珊瑚、海洋沉积物等为重点,调查千年以来,尤其是过去100年间在自然和人为因素作用下泥质和砂质海岸线的侵蚀淤积变化过程。判别珊瑚礁和海洋沉积物中营养元素的来源和生物地球化学循环,重建海洋地质时期中的氧化还原事件和海洋的p H值和化学组分演化;建立Fe、Mo等同位素组成变化与区域环境变化的响应关系。建立3~4处长期监测研究站。
全球气候变化的灾害与环境效应调查研究。在青藏高原、黄土高原与沙漠过渡带、南方裸露岩溶区和入海河口三角洲地区,以冰川冻土变化、荒漠化和石漠化的发展过程、海岸线侵蚀淤积变化等为重点,在区域性多期遥感影像解译(1:25万)的基础上,开展重点地区1:5万地面调查和高分辨率遥感解译,选择重点地段开展专项调查研究,评价研究气候变化的地质灾害和地质环境效应,预测其变化趋势。
全球气候变化综合研究。开展全球变化地质调查研究成果综合研究。跟进分析国内外最新研究成果,建立全方位、开放式的全球气候变化合作研究平台,开展地学领域全球变化的国际合作与对比研究。开展高精度、高分辨率分析测试技术和同位素测年技术的引进、研发和应用。举办一次大型全球气候变化地质对比国际研讨会。
“十三五”期间:继续开展不同地区全球气候变化地质记录调查研究,重点加强高精度、高分辨率的现代全球气候变化调查研究。完善已建长期监测研究基地,新建2~3处长期监测研究基地。
在青藏高原、西北干旱区、西南岩溶石山地区和东部沿海平原区,系统开展全球气候变化的地质灾害和地质环境效应调查,深化专题研究,评价自然和人类活动的影响程度,提出应对措施。
继续开展全球气候变化综合研究和战略研究。
⑹ 地质工程师得几年才能评,具体的评估办法是什么
地质工程师
职业概述:
地质工程师是指掌握并运用基础地质学、地球物理学、地球化学、水文地质学、工程地质学、地质工程等方面的基本理论知识,从事资源勘查、工程勘察、设计、施工、管理等领域的资源勘查与技术、经济评价以及对工程建设地质进行管理的高级工程技术人才。
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工作内容:
负责矿区地质工作,做好矿区查明资源量和保有地质资源量的统计工作;
根据矿区的设计和计划,组织进行地质、水文、测绘、物探等各种工作,并做好检查验收;
收集、整理并审查矿区的地质材料,监督指导采矿车间的地质技术工作;
编制矿山地质技术管理规范,指导并监督矿山地质人员按照矿山地质技术管理规范做好生产地质控制工作;
负责矿区或区域的地质资源情况,研究、掌握成矿规律及国内外地质科技动态,对矿产资源的评价和勘探作出近期安排设想和远景规划。
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职业要求:
教育培训: 地质学、采矿工程以及相关专业,大专以上学历。该职业资格共分三级:初级:地质技术员和地质助理工程师,中级:地质工程师,高级:地质高级工程师。
工作经验: 是一种相对的统称,主要工作是与地质有关,比如相同的同一证书的地质工程师:可能一个人只会做勘探地质,或只会做矿山地质,或只会做煤矿地质,或只对石油地质工作。关键是自己从事的工作矿种不同而精某一种矿产。当然,想转其它矿产也是可以办到的,因为地质学的基础是岩石和矿物,大家都有学。而且证书是相通用。只要自己会做好工作就可以。还要具有一定计算机应用水平,身体素质较好,适应野外工作和经常出差;具有良好的沟通协调能力和谈判能力。
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薪资行情:
一般情况下,月薪在2000~6000元,经验丰富的以及职业资格等级高的待遇非常优厚,年薪通常可以达0000万元。
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职业发展路径:
随着经验的积累以及知识量的增加,可以通过相关机构的认证,成为高级地质工程师;若在矿区,通常可以升职为矿里的领导力量;除此之外,也可以到研究所、矿业经济评估机构等工作,就业范围比较广。
职业资格:
该职业资格共分三级:助理地质工程师、地质工程师、高级地质工程师。
申报条件:(具备下列条件之一)
一、助理地质工程师:
1、本科以上或同等学力学生;
2、大专以上或同等学力应届毕业生并有相关实践经验者;
二、地质工程师:
1、已通过助理地质工程师资格认证者;
2、研究生以上或同等学力应届毕业生;
3、本科以上或同等学力并从事相关工作一年以上者;
4、大专以上或同等学力并从事相关工作两年以上者。
三、高级地质工程师:
1、已通过地质工程师资格认证者;
2、研究生以上或同等学力并从事相关工作一年以上者;
3、本科以上或同等学力并从事相关工作两年以上者;
4、大专以上或同等学力并从事相关工作三年以上者。
发证机构:
经职业技能鉴定、认证考试合格者,颁发加盖全国职业资格认证中心(JYPC)职业技能鉴定专用章钢印的《注册职业资格证书》。权威证书,全国通用。政府认可,企业欢迎。网上查询,就业首选。
考试时间:
每年统考四次,时间为4月、6月、10月和12月。具体考试日期、地点、方式,由考生所在地的考试机构或培训机构另行通知。
收费标准:
助理地质工程师:报名费10元、认证费130元、考试费200元,培训费1280元。合计1620元。
地质工程师:报名费10元、认证费160元、考试费240元、论文评审费200元,培训费1580元。合计2190元。
高级地质工程师:报名费10元、认证费260元、考试费400元、论文指导与答辩费700元,培训费1980元。合计3350元。
前几项费用,各地不得擅自变更。培训费用,各地可做适当调整。
⑺ 地壳稳定性评价原理和方法
地壳稳定性是地质环境的一个重要方面。重大工程建设必须进行地壳稳定性评价。关于地壳稳定性问题国内外有许多专家进行过研究。我国对这个问题研究作出突出贡献的专家有刘国昌、胡海涛、李兴唐等,刘国昌教授运用地质力学理论对我国许多重大工程建设区地壳稳定性作出过评价;胡海涛教授发展了李四光教授提出的安全岛理论;李兴唐教授吸收众家所长,发展形成了地壳稳定性综合评价理论和方法。他运用:①地壳结构与深断裂;②活动断裂和地壳第四纪升降速率;③叠加断裂角;④大地热流值;⑤布格异常梯度值;⑥地壳压强偏差值;⑦地壳应变能量;⑧地震最大震级;⑨地震基本烈度;⑩与地壳运动有关的地面形变等综合指标评判,将地壳稳定性划分为四级:Ⅰ.稳定区;Ⅱ.基本稳定区;Ⅲ.次稳定区;Ⅳ.不稳定区。这是对地壳稳定性评价的较全面的考虑。
著者认为表征地壳稳定性的最基本要素是断层活动性,这也是评价地壳稳定性的最基本工作。断层按其活动性可划分为活动断层和休止断层。活动断层又可分为现代活动断层和现在活动断层。现代活动断层又称为孕震构造,它可以诱发地震;现在活动断层存在有明显位移活动。这样一来,地壳稳定性问题实际上就包括两个问题,一个是地震震级和地震烈度预测;另外一个是断层活动性,现在活动断层判定。地震烈度怎么预测?它是受地壳结构控制,也就是构造活动性控制。为了进行地震烈度预测,国家地震局专门从事这方面研究工作。地震烈度确定高了,工程造价要翻几番,地震烈度确定低了,将来一旦出事将是毁灭性的。现在活动断层也是一个大问题,在工程中现在活动断层可以将工程错断,所以大家十分关心这个问题。在水电工程中经常遇到这样问题,为了一条活断层就把一个坝址给否定,刘家峡当年为了一条断层活动性争论的不可开交,有的说是活动断层,有的说不是活动断层;长江三峡高家冲断裂,也是有的人说是活动断裂,有的说不是活动断裂,争论的很厉害。这两条断层我都去看过后,认为这两条断层都是胶结的,高家冲断裂是被长英岩脉胶结的,没有活动的迹象。这个问题说起来容易,实际上不是那么好解决的,有的断层带没有被胶结,你能断定它就是活动的么,不一定。现在有一些技术可以帮助我们判断,如用氡气测量来了解判断。实际上滑坡体内的裂缝里也含有氡气,这里也有不确定性,怎么肯定就是现在活动断层?所以目前对这个问题也不那么容易确定。现在活动断层确定是一个重要问题,但是需要多方面做工作,根据大的地质背景判断,最好能有变形监测资料协助,才能作出比较可靠的结论。
上面所述,现代活断层研究的目的是:评价地震活动性,为工程设计提供场地烈度值;现在活动断层在论证工程布置位置上至关重要,避免工程位于现在活动断层带上,防止断层活动错断工程结构,引起工程破坏。
现代活动断层是指在一定时限之内产生过断层活动和地震活动的断层。现代活动断层的时限的分歧是很大的,众说纷纭。谭周地教授认为,现代活动断层的时限应按工程等级规模大小不同要求来定是适宜的。他建议:“中小型水利水电工程可对比工业民用建筑要求,只将全新世期间(1万~1.1万年)有过活动的断层定为现代活动断层(著者认为它是属于现在活动断层)。一般大型水利水电工程则以晚更新世晚期(距今5万年)作为现代活动断层下限。而大江大河上的大型工程则以晚更新世早期(距今约10万~13万年)作为下限。特大型和特别重要的工程则参照核电站要求,将距今50万年以来多次活动的断层定为现代活动断层,以更新世中期作为最新活动时期下限(著者赞同这个建议)”。现代活动断层研究内容主要是断层空间位置、断层长度L和活动位移错动量D。现在活动断层空间位置、活动位移速率与建筑物布置位置密切有关,为了防止建筑物免遭断层活动错动的破坏,建筑物布置应避开现在活动断层空间位置,为此应进行现在活动断层活动性监测研究。
现代活动断层活动引起的地震震级与现代活动断层长度L和活动位移错动量D有关,Slemmons(1977)给出了现代活动断层长度L与震级M之间相关方程式,即
地质工程学原理
式中a和b为常数和系数,表7-1给出的参考资料。
表7-1 震级——断层长度方程常数和系数表
表中:σ为标准方差;R为相关系数;L单位为km。
蒋溥给出了地震震级与地表断层位移错动量相关方程式为
地质工程学原理
这个方程的标准方差σ为0.50,相关系数R为0.47,D的单位为km。目前在工程实践中,特别是在工程设计中常用地震烈度值。庄乐和研究结果得到地震震中烈度与震级相关方程式为
地质工程学原理
式中:I0 为震中烈度,M为震级。此方程相关系数R=0.9946。距震中任一距离r处地震烈度为I:
地质工程学原理
式中h为震源深度,km。地震烈度I根据计算结果四舍五入取整数。
有了上列地震参数,可为地质工程设计提供依据,也可根据李兴唐提出的标准,可以给出地壳稳定性分级。李兴唐给出的地壳稳定分级与地震指标关系示于表7-2。在这个表中不仅给出了与地震有关的地震基本烈度和震级,而且给出了它们的建筑条件和相应的地震加速度值。是一种半定量-定量评价,适用于工程规划、设计使用。表中震级是按浅源地震(震源深度为10~45km)的相应地震烈度估算的。
表7-2 地壳稳定性分级与地震指标
☆ g为重力加速度。
⑻ 地质灾害稳定性及危害性评价
一、稳定性评价
根据近年来初步调研,对地质灾害稳定性评价工作尚未全面开展,地质灾害稳定性评价拟采用演变(成因)历史分析法进行定性评价。
1.地质灾害稳定性评价的原则
依据地质灾害体所处的地质环境、地质灾害的演变阶段和发展趋势、促进地质灾害演变的主导因素等方面,综合分析,预测其发展趋势,将地质灾害的稳定性分为稳定性差、稳定性较差、稳定性好三种情况。
2.地质灾害稳定性评价的判据
土体滑坡的稳定性评价判据:
(1)稳定性极差:①前缘临空且有发展趋势;②斜坡坡角较陡,坡角一般大于40度;③滑体前。后缘及两侧有明显的裂缝,形成了清晰的纵长形、长条形、圆椅形等滑坡周界;④滑坡对地表水和地下水影响敏感,其地质呈潮湿或半塑状;⑤滑坡面大部分已贯通;⑥树木、墓牌、工程建筑物等物体产生明显的倾斜、开裂等角变位或水平变位迹象。
(2)稳定性较差:①滑坡前缘具临空间;②斜坡坡角小于40度至30度;③滑坡前后缘可见断续裂缝;④滑面也基本贯通;⑤影响滑坡产生的主导因素仍然存在。
(3)稳定性尚可:①滑坡前缘临空高差小;②斜坡坡角小于30度;③滑坡上未见裂缝,植被较发育;④无影响滑坡产生的主导因素;⑤无明显的滑坡面。
岩质类地质灾害的稳定性评价判据
(1)稳定性极差:①前缘临空(一面至三面临空);②前缘壁坡角在70~90度或呈倒坡;③后缘有明显的裂缝,并仍在继续发展;④前缘时有滚石、掉块等活动现象;⑤促进岩体破坏的主导因素未消除。
(2)稳定性较差:①具临空面;②前缘壁坡角在40~70度;③后缘有裂缝发展;④前缘暂无危体;⑤促进岩体的主导因素未消除。
(3)稳定性尚可:①前缘临空高度小;②斜坡坡角平缓在20~30度;③后缘无裂缝;④无破坏岩体的主导因素。
二、隐患点稳定性评价
1.岩(土)体滑坡的稳定性评价和灾度评估
对目前已掌握了解,并存在隐患的岩(土)体滑坡210处进行初步的评判,结果其中稳定性极差的有10处,稳定性较差的有26处,稳定性尚可的174处。
(1)稳定性极差的10处,地质灾害隐患极端严重,基本处于非稳定状态,在外力的作用下短期极有可能形成灾害,但目前无法治理或治理成本远高于治理效果,应及时整体搬迁或部分搬迁,将涉及964人的生命及财产安全。
(2)稳定性较差,地质灾害隐患严重,在一定的诱发条件下将形成灾害,目前可通过治理或部分搬迁,采取“避”灾、“减”灾等防治措施,可减轻地质灾害危险性,这26处将涉及人口4075人。
(3)稳定性尚可的地质灾害隐患点,目前暂处于稳定状态,但在一定条件诱发下有可能形成灾害,必须通过加强监测以及投入一定的治理工程,才能确保一段时期内相对稳定,这类地质灾害隐患点有174处,将涉及人口在20000人以上。
2.崩塌(岩崩)的稳定性评价和灾度评估
崩塌地质灾害(隐患)点主要分布在交通沿线及高切坡的建房后侧。调查显示,丽水市交通干线金温铁路(丽水区段)、330国道线、省道丽浦线及丽龙线,目前发现隐患点15处,其中稳定性极差有5处,分别位于金温铁路缙云段1处、青田段2处、庆元县马蹄岙隧道口1处、丽浦线牛头岭1处;稳定性较差的有6处,稳定性尚可的4处;其余20处分布于各县(市)的灾害点。
本类隐患点都处于非稳定状态,在外力作用下可能随时发生,对交通运输及社会安定将带来极大的影响,经济损失将是巨大的。
三、矿产资源开采引发地质灾害及评价预测
矿产资源开发引起局部区域地应力不平衡,使地质构造遭受破坏,将可能引发地面沉降、塌陷、冒顶、边坡崩塌、地表水渗透、山体滑坡等地质灾害,此外采矿废石和尾矿不合理堆放,也将导致滑坡、泥石流等地质灾害。目前丽水市近年来由于矿产资源开发利用引发的地质灾害主要有5处(青田钼矿区、缙云仙都等条石采区、青田叶蜡石开采区、龙泉小梅萤石矿、庆元铅锌矿),已造成22人死亡(详见地质灾害现状一章)。可见,矿产资源开发而引发的地质灾害不可忽视,而且在丽水市有加重的趋势。
在丽水市矿山地质灾害影响最大的矿种是钼、凝灰岩,其次为铅锌、叶蜡石等。这里仅介绍钼矿山地质灾害情况。
钼矿开采在丽水市开采金属矿种中开采规模最大,也是经济效益最佳的矿种,本市钼矿山7家,而选矿厂有20余家,矿业产值占本市矿业总产值的四分之一。开采钼矿又相对集中在青田钼矿区,现以青田钼矿区为例,阐述矿山地质灾害情况:
青田钼矿建于20世纪60年代初期,经过近40年的建设,已成为省有色冶金工业重点建设矿山。但在90年代初期的民采潮的进入,不仅造成矿区大量矿产资源的浪费、污染环境,而且带来了严重的矿山安全隐患,由于无秩序、无规划开采、盗采安全矿柱等等违法采矿的事件,导致地质构造、地压力受力不均,在1995年、1996年矿区相继出现局部地段山体滑坡,5号矿区出现严重的渗水现象;1996年8月1日因尾矿库上游的乱采滥挖的采矿废石堵塞属矿库排洪道、溢流沟,加上尾矿库超量股段等人为因素,该尾矿坝塌坝,从而引发了泥石流的发生,将库内近100万方的尾矿荡然无存,瞬时间就把尾矿、矿废石以排山倒海之势汇入洪流之中,沿东源溪近20公里,泥沙所到之处全部夷平,冲毁大量农田、公路、工厂、村庄及水利设施,造成多人死亡,直接经济损失惨重。1998年11月29日凌晨2时又在5号矿区采空区发生塌陷、崩落,塌陷面积2500平方米,崩落土石方达1.5万方,使一座选矿厂被埋,直接经济损失180余万元。根据目前状况,该矿区地质灾害隐患不容乐观,尤其是5号矿脉采空区的塌陷、25号矿脉地表水渗透和地下水流向改变以及矿区采矿造成水土流失等地质灾害隐患将有加重的趋势。
此外,本市缙云县仙都-壶镇凝灰岩开采区、庆元县铅锌矿、青田叶蜡石矿等矿区同样存在着许多不良矿山地质灾害隐患。
⑼ 采空区地面稳定性评价
为保证土地复垦的有效性和重建房屋的长期安全,采空区沉降塌陷治理工程必须注意实施的时间,以防止仓促上马后治理工程再次失效。鉴于采空区各地点采动的时间和采动的类型不同,地面变形达到稳定状态的时间和稳定的程度也不同,治理时间的确定和工程方案的选择都有赖于稳定性评价。
(1)采空区地面稳定性的判别指标
由前文的地面沉降塌陷机理分析可知,采空区地面变形最显著、变形速率最大的时期是非充分采动阶段。地面开裂、错动等水平位移、垂直位移是该阶段明显的特征,其下沉量占变形总量的85%~90%。也就是说,地面上的某一点的变形绝大部分是处于非充分采动状态下完成的,一旦进入充分采动状态,则以垂直下沉为主,产生的新贡献已十分微小,仅占变形总量的10%左右。大量的研究表明,充分采动阶段变形缓慢,要达到理论上的最终稳定需要几十年甚至上百年的时间。
从土地整理或再建房屋的稳定性角度出发,没有必要追求最终稳定的达成,只要求近似稳定,即2000年国家煤炭工业局制定的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中规定的:连续6个月内地表各观测点累计下沉值小于30mm时,则认为地表已达到稳定状态。事实上,这种近似稳定既可出现在进入充分采动状态的各点,也可出现在非充分采动状态下的特定空间位置。在非充分采动状态下的某些点如果后续的采掘活动不再影响它原有的充分采动系数n1、n2,其变形不再受侧向条件变化的影响,仅仅是覆岩应力调整、传导所造成的。充分采动状态下的点,因为后续的采掘活动不会改变它的充分采动系数,n1、n2均等于1,其变形也是覆岩应力调整、传导的结果,与新的采掘活动无关。由此可见,维持n1、n2值不改变是该点趋于近似稳定的必要条件。这个前提无论对于非充分采动还是充分采动状态下的各地面点都是成立的。
上述规程中指出,当矿区无地面变形的实测资料时,可采用下面的公式推算地面变形所需总时间T:
煤矿山地质环境问题一体化治理研究
式中:T为地面变形时间,天;H为采深。
根据河南省焦作、鹤壁、平顶山、义马等矿区开采石炭、二叠系煤层所引起的地面变形资料,变形延续的总时间约在200~670天(0.55~1.83年),而公式(3.12)核算的结果为200~650天(0.55~1.78年),两者十分接近。应该指出的是,无论监测值还是计算值,上面所讲的时间T,是指地面开始变形到近似稳定所需时间,包括了剧烈变形的时段和趋于稳定所需时间。由于未考虑充分采动系数n1、n2为常量这一前提,显然是不合理的。这是因为n1、n2为时间的函数,地面变形连续变化时,不存在近似稳定的趋势,只有n1、n2均为定值,不随时间而变,才可出现趋向平衡稳定的态势。若n1<1、n2<1且n1、n2均为定值,即为非充分采动状态的近似稳定,这种稳定是暂时的。若此后n1、n2发生改变且小于1,近似的稳定态会破坏。只有当n1、n2均等于1,地面变形才趋向永久稳定。基于这一分析,我们认为,近似稳定所需时间要明显小于上述的T。作为一种保守的时间估计,可利用T作为判断标准。于是得到如下稳定性判据:
煤矿山地质环境问题一体化治理研究
式中:t指从开始变形到评价时刻所持续的时间段;T指从开始变形到进入充分采动状态满两年那一时刻所持续的时间段。
(2)地面稳定性分区
为了判断地面变形是否稳定,是暂时稳定还是永久性稳定,需要根据采掘的时间和充分采动系数n1、n2为定值时起算。
按稳定性程度不同,可分为三个区:
稳定区 指2007年底已进入充分采动状态满两年的那些点构成的区域。该区的所有地点可近似认为地面下沉已达充分采动的最大下沉值,地面变形不再进一步发育。
暂时稳定区 暂时稳定是指截止到2007年底,n1、n2<1但维持常量的时间已满两年的区域。该区的所有地点的下沉总量已达该采动条件的最大值,但小于n1、n2=1时的最大下沉值,地裂和错动现象已基本停止。
不稳定区 不稳定区又可分为Ⅰ区和Ⅱ区。Ⅰ区是指截止到2007年底处于非充分采动状态不满两年的那些区域,该区的各点正处于变形的活跃期,地面开裂、错动均较发育,沉降明显,地面十分不稳定;Ⅱ区是指截止到2007年进入充分采动状态不满两年的那些区域,该区中各点已度过了活跃期,开始趋向近似稳定,但尚未达到近似稳定,目前的地面变形以垂直下沉为主。
将2005年、2006年、2007年井巷结构图和采动条件类型分区图进行叠加,得到2007年底大峪沟矿地面稳定性的分区结果(图3.29)。
图3.29 大峪沟矿采空区地面稳定性评价分区图(2007年)