（环境工程专业论文）巢北平顶山及周边地区地质灾害危险性评价研究.pdf

巢北平顶山及周边地区地质灾害危险性评价研究 摘要 由于长时间大规模的开山采石，平顶山及其周边地区的地质环境受到严重 破坏，其地质环境的保护工作亟待展开。本研究以环境地质学、灾害地质学及 工程地质学等理论为指导，运用g p s 及计算机技术对研究区地质灾害危险性 进行调查。根据地质灾害危险性评估技术要求，建立了研究区地质灾害危 险性评价指标体系，并利用模糊综合评判方法对研究区滑坡地质灾害危险性进 行评估，认为研究区的滑坡地质灾害危险性属于中等危险等级。这一结论与实 际调查判断结果相一致。 综合评估认为：巢北地区的现状地质灾害较为发育，地质灾害危险性为中 等；马家山及13 3 高地的开采移动边坡位于断层附近，发生崩塌、滑坡等地质 灾害的可能性较大，危险性较大；区内矿山废石堆场引发滑坡、崩塌、泥石流 等地质灾害的可能性中等，危险性中等：其他地区引发地质灾害的可能性小， 危险性小。地质灾害危险性高度风险区域面积0 1 1 平方公里，约占研究区总 面积的4 。应采取工程治理措施防止地质灾害的发生及危害。 关键词：地质灾害；滑坡；模糊评价；危险性评估；平项山；巢湖 g e o l o g i c a ld i s a s t e r sr i s ka s s e s s m e n t i np i n g d i n g s h a na n d s u r r o u n d i n ga r e a ，n o r t ho fc h a o h uc i t y ，a n h u i a b s t r a c t b e c a u s eo ft h el o n g t i m ea n d l a r g e - s c a l e m i n i n g ，t h eg e o l o g i c a l e n v i r o n m e n to fp i n g d i n g s h a nm o u n t a i na n di t s s u r r o u n d i n ga r e ai ss e r i o u s l y d a m a g e d ，a n du r g e n t l yp r o t e c t e d t a k i n gt h e o r yo f t h ee n v i r o n m e n t a lg e o l o g y ，t h e d i s a s t e r sg e o l o g y 、 a n de n g i n e e r i n gg e o l o g ya sag u i d e ，g p sa n dc o m p u t e r t e c h n o l o g yt oi n v e s t i g a t eg e o l o g i c a lh a z a r d s b a s e do n t e c h n i c a lr e q u i r e m e n t s o fg e o l o g i c a lh a z a r da s s e s s m e n t ， a ne v a l u a t i o n 。i n d e xs y s t e mo fg e o l o g i c a l h a z a r d si sb u i l t t h ef u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o di s i n t r o d u c e dt o a s s e s st h er i s ko ft h el a n d s l i d e s ，a n dc o m et ot h ec o n c l u s i o ns y n t h e t i ct h a t t h e d a n g e rg r a d eo fl a n d s l i d eh a z a r d si nt h es t u d y i n ga r e ai sm i d d l e ，t ot h ea c t u a l s u r v e yr e s u l t s c o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n ts h o w ：g e o l o g i c a ld i s a s t e r si nn o r t h _ c h a o h uc i t y a r ei nf r o mo fam i d d l es e r i o u s n e s s t h em o b i l es l o p e so fm a j i a s h a na n d13 3 h e i g h t s n e a rt h ef a u l tp r o b a b l yl e a du p t o c o l l a p s e ，l a n d s l i d e s ，a n d o t h e r g e 0 1 0 9 i c a ld i s a s t e r s t h ep o s s i b i l i t ya n dd a n g e ro fg e o l o g i c a ld i s a s t e r sc a u s e db y t h em i n ew a s t er o c ky a r di nt h es t u d y i n ga r e ai ss u b j e c tt om e d i u m t h e r ei s a r e g i o no fo 11s q u a r ek i l o m e t e r sw h i c hh i g hr i s kg e o l o g i c a ld i s a s t e r si nt h i s a r e a s op r o t e c t i o nm e a s u r e ss h o u l db et a k e nt op r e v e n tt h eo c c u r r e n c eo fg e o l 0 9 1 c a i d js a s t e r s k e yw o r d s ：g e o l o g i c a ld i s a s t e r s ；l a n d s l i d e ；f u z z ye v a l u a t i o n ；r i s ka s s e s s m e n t ； p i n g d i n g s h a nh i l l ；c h a o h uc i t y 插图目录 图1 1矿山地质灾害危险性评估流程图8 图2 1研究区域位置图( 方框内为研究区) 9 图2 2平项山南侧远眺1 0 图2 3巢湖三叠系“金钉子”候选剖面。1 2 图3 1研究区及周边地层图( 阴影部分为研究区) 1 6 图3 2碳酸盐岩岩组2 0 图3 3碎屑岩岩组2 0 图3 4平顶山北泉水出露点2 2 图3 5平项山北泉水出露点2 3 图3 - 6矿山开采的污染和破坏2 3 图4 1h t c a d 土方计算软件计算演示2 5 图4 2 被严重破坏的山体2 7 图4 - 3 巢湖鱼龙化石2 7 图4 4 巢湖富营养化的水质2 8 图4 5马家山西北坡滑坡体j 2 9 图4 61 3 3 高地小滑坡体2 9 图4 7巢北平顶山及周边地区地质环境现状图3 l 图5 1层次分析法确定权重的工作程序3 8 插表目录 表2 1平顶山矿区范围拐点坐标一览表10 表2 2工作区附近矿山开采一览表1 1 表3 1巢湖市及周边地区1 5 3 7 2 0 0 7 8 年历次地震活动情况1 9 表4 1研究区采坑及规模一览2 5 表4 2 研究区域采坑数据统计2 6 表4 3研究区地质灾害综合信息表2 8 表4 4 研究区不稳定边坡调查统计表3 0 表4 5 地质环境条件复杂程度分类3 2 表5 1地质灾害危险性分级表3 4 表5 2 研究区地质灾害危险性评价指标( 对已有地质灾害) 3 4 表5 3 判断矩阵标度及其含义3 7 表5 4 确定权重的判断矩阵3 7 表5 5a h p 平均随机一致性指标值3 9 表5 - 6隶属度取值3 9 表5 7确定权重的判断矩阵4 1 表5 8 工程地质岩组指标量化评判标准4 2 表5 - 9 人类工程地质活动指标量评判标准4 2 表5 1 0 各个因素的指标量化评判结果4 2 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我 所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究 成果，也不包含为获得盒目曼工些盔堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明井表示谢意。 学位论文作者签名： 敏杉公 签字日期 学位论文版权使用授权书 争月矽日 本学位论文作者完全了解 佥月垦王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权盒艘王 些太堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 敏枷公 掷期叶乒月和日 ， 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 翩鹕：陛 签字蹶研月妒日 电话： 邮编： 致谢 在合肥工业大学学习已经接近三年，在这段时间里得到了许多老师、同学 的关心和帮助。从他们那里不仅学习到了丰富的专业知识，还获得了宝贵的人 生感悟，丰富了自己的人生阅历。在即将毕业离开合肥工业大学之际，我向所 有关心和帮助我的老师及同学们致以衷心的感谢和诚挚的祝福! 首先感谢恩师洪天求教授。在近三年的硕士研究生学习阶段里，导师渊博 的知识、一丝不苟的敬业精神、严谨的治学态度、正直的品格时刻在熏陶和激 励着我。两年多来，导师不仅在学习和科研上给予了悉心指导，在生活上也给 了亲人般的关怀和帮助，同时，在社会处事方法和原则上也给予了许多教诲。 更重要的是导师给了我信任和机会，使我有机会提高自己的能力，丰富了自己 的社会经验。正是在导师的信任、关怀和帮助下，我才能顺利完成学业! 贾志海老师在论文选题、现场地质调查等过程中也给予了许多帮助和支 持，李如忠老师在论文写作和定稿中给予了很多指导和帮助，在此一并表示诚 挚的谢意! 张利伟、管佳佳、甘信华、黄本柱、廖荣明、王伟、田辉、杨府梅等师兄 弟妹们也提供了宝贵的支持和帮助，在此一并表示感谢! 把我最诚挚的谢意送给一直关心和支持我的亲人，是他们的鼓励和支持， 促使我不断前进。同时，更要感谢颜善榜、颜善芝和孟庆荣等亲友一直默默给 予帮助和鼓励! 最后对本论文的评阅人和答辩委员们的帮助和指导表示感谢! 祝愿所有我认识的老师、亲友们身体健康，万事如意! 颜存奎 2 0 0 9 年4 月 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 在大规模的矿产资源开发利用过程中，不可避免地会扰动环境。可以说， 任何行业都没有像矿业这样搬运如此大量的物质和产生如此之多的废弃物。因 此，矿山环境问题一直受到国际社会的广泛关注。世界上矿业发达的国家如美 国、加拿大、澳大利亚、德国等，早在上世纪七十年代就十分重视矿山环境的 保护和治理，大部分西方国家均实行了比较严格的矿山环境保护和矿山环境评 估制度。尤其是近几十年来，随着联合国可持续发展战略的提出和实施，矿山 环境保护更是引起各国政府和矿业界的高度重视，加强了有关环保立法，并对 矿山企业实行履约保证金制度。 我国是一个矿业大国，2 0 0 0 年全国采选业生产值占g d p 的5 0 1 ，矿业产 值加上直接的下游产值，约占全国g d p 的3 0 。采矿业作为国民经济基础产 业，在开发利用矿产资源的同时，也给生态环境带来了一定的负面影响，造成 了环境污染、景观破坏和水土流失，诱发地质灾害等，导致一定范围内的自然 生态失衡，影响了人类生存的环境质量【z j 。 此外矿区还压占了大量的土地，截至2 0 0 3 年，全国部分省( 区) 由于矿 业开发而占用和破坏的土地共计5 6 0 6 6 5 平方公里，其中包括尾矿堆放占用土 地4 3 8 1 5 平方公里，露天采矿占用土地1 4 4 2 4 平方公里，采矿引起地面塌陷 2 4 4 7 1 3 平方公里。据统计，全国发生采矿塌陷灾害的城市近4 0 个，造成严重 破坏的城市达2 5 个【3 】。由此可见，随着经济的发展和矿物资源需求的增加， 矿区环境的修复与保护已成为经济社会健康、快速、可持续发展的重要内容。 对于矿区的开发主体来说，不仅需要思考如何使自己的开采行为与整个矿区的 经济、发展和资源赋存保持动态平衡，而且还是要考虑如何使自己的开采方式 与环境相协调。因此，矿区地质环境和地质灾害危险性评价研究对于落实科学 发展观，促进社会经济的持续健康发展有着重要的学术和实践价值【4 巧】。 1 2 地质灾害类型及其特征 所谓地质灾害是指各种( 天然的和人为的) 地质作用对人民生命财产和国 家建设事业( 人类的生存与发展) 造成的危害。崩塌、滑坡、泥石流、地面沉 降和地裂缝均属常见的地质灾害，而且随着人为因素的影响，其发生的频率越 来越高，危害也越来越大。鉴于此，对地质灾害的危害、成因及预防研究倍世 界各国受关注【7 j 。 1 2 1 崩塌 崩塌灾害是山区和矿区主要的自然灾害之一。它们常常给工农业生产以及人 民生命财产造成巨大损失，有的甚至带来毁灭性的灾难。形成崩塌的内在条件 8 1 有： ( 1 ) 岩土类型岩、土是产生崩塌的物质条件。一般而言，各类岩、土都 可以形成崩塌，但不同类型，所形成崩塌的规模大小不同。通常，岩性坚硬的 各类岩浆岩、变质岩及沉积岩类的碳酸盐岩、石英砂岩、砂砾岩、初具成岩性 质的黄土、结构密实的黄土等均可形成规模较大的崩塌，页岩、泥灰岩等互层 岩石及松散岩层等往往以小型坠落和剥落为主。 ( 2 ) 地质构造各种构造面，如节理、裂隙面、岩层界面、断层等对坡体 的切割、分离，为崩塌的形成提供脱离母体( 山体) 的边界条件。坡体中裂隙越 发育，越易产生崩塌。 ( 3 ) 地形地貌江、河、湖( 水库) 、沟的岸坡及各种山坡、铁路、公路 边坡、工程建筑物边坡及其各类人工边坡都是有利于崩塌产生的地貌部位，坡 度大于4 5 度的高陡斜坡、孤立山嘴或凹形陡坡均为崩塌形成的有利地形。 岩土类型、地质构造、地形地貌统称为地质条件，是形成崩塌的基本条件。 诱发崩塌的外界因素很多，主要有： ( 1 ) 地震地震引起坡体晃动，破坏坡体平衡，从而诱发崩塌。一般烈 度大于7 度以上的地震都会诱发大量崩塌。 ( 2 ) 融雪、降雨特别是大雨、暴雨和长时间的连续降雨，使地表水渗人坡 体，软化岩、土及其中软弱面，产生孔隙水压力等，从而诱发崩塌。 ( 3 ) 地表水的冲刷、浸泡。河流等地表水体不断地冲刷坡脚或浸泡坡脚、 削弱坡体支撑或软化岩、土，降低坡体强度，也能诱发崩塌。 ( 4 ) 不合理的人类活动。如开挖坡脚、地下采空、水库蓄水、泄水等改变 坡体原始平衡状态的人类活动都会诱发崩塌活动。 还有一些其他因素，如冻胀、昼夜温差变化等也会诱发崩塌。 1 2 2 滑坡 产生滑坡的主要条件：一是地质条件和地貌条件；二是内外营力和人为作 用的影响。滑坡的形成与以下因素有关【9 】： ( 1 ) 岩土类型岩、土体是产生滑坡的物质基础，通常各类岩、土都有可能 构成滑坡体。其中结构松软，抗剪强度和抗风化能力较低，在水的作用下其性 质易发生变化的岩、土，如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩、煤系地 层等及软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。 ( 2 ) 地质构造斜坡岩、土只有被各种构造面切割分离成不连续状态时， 才可能具备向下滑动的条件。同时，构造面又为降雨等进入斜坡提供了通道。 故各种节理、裂隙、层理面、岩性界面、断层发育的斜坡，特别是当平行和垂 直斜坡的陡倾构造面及顺坡缓倾的构造面发育时，最易发生滑坡。 ( 3 ) 地形地貌只有处于一定地貌部位、具备一定坡度的斜坡才可能发生 2 滑坡。一般来说，江、河、湖( 水库) 、海、沟的岸坡，前缘开阔的山坡，铁 路、公路和工程建筑物边坡等都是易发生滑坡的地貌部位。坡度大于10 度、 小于4 5 度、下陡中缓上陡的坡形是产生滑坡的有利地形。 ( 4 ) 水文地质条件地下水活动在滑坡形成中起着重要的作用。它的作用 主要表现在：软化岩、土，降低岩、土体强度，产生动水压力和孔隙水压力， 潜蚀岩、土，增大岩、土容重，对透水岩石产生浮托力等。尤其是对滑面( 带) 的软化作用和降低强度作用最突出。 除上述因素之外，在现今地壳活动的地区和人类工程活动频繁地区是滑坡 多发区。诱发滑坡的主要因素有：地震、降雨和融雪、地表水的冲刷和浸泡、 河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷；不合理的人类活动，如开挖坡脚、坡 体堆载、爆破、水库蓄( 泄) 水、矿山开采等都可诱发滑坡。此外，还有如海 啸、风暴潮、冻融等许多作用也可诱发滑坡。 1 2 3 泥石流 泥石流的形成必须同时具备以下3 个条件【1 0 】： ( 1 ) 地形地貌条件：在地形上具备山高沟深、地势陡峻、沟床纵坡降大、 流域形状便于水流汇集。在地貌上，泥石流形成的地貌一般可分为形成区，流 通区和堆积区三部分。上游形成区的地形多为三面环山、一面出口的瓢状或漏 斗状，周围山高坡陡、山体破碎、植被生长不良，这样的地形有利于水和碎屑 物质的集中；中游流通区的地形多为狭窄陡深的峡谷，谷床纵坡降大，使泥石 流能够迅猛直泻；下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶地，使碎 屑物有堆积场所。 ( 2 ) 松散物质来源条件：泥石流常发生于地质构造复杂、断裂褶皱发育、 新构造活动强烈、地震烈度较高的地区。地表岩层破碎，滑坡、崩塌、坠落等 不良地质现象的发育，为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源；另外，岩 层结构疏松软弱、易于风化、节理发育，或软硬相间的地层，因易受破坏，也 能为泥石流提供丰富的碎屑物来源；一些人类工程活动，如滥伐森林造成的水 土流失、开山采矿、采石弃渣等往往也为泥石流提供大量的物质来源。 ( 3 ) 水源条件：水既是泥石流的重要组成部分，又是泥石流的重要激发条 件和搬运介质( 动力来源) 。泥石流的水源来自暴雨、长时间的连续降雨、冰 雪融水和水库( 池) 溃决水体等。泥石流常常具有暴发突然、来势凶猛之特点， 并兼有崩塌、滑坡和洪水破坏的双重作用，其危害程度往往比单一的滑坡、崩 塌和洪水的危害更为广泛和严重。 泥石流对人类的危害具体表现在如下四个方面【l l 】： ( 1 ) 对居民点的危害：泥石流最常见的危害之一是冲进乡村、城镇，摧毁 房屋、工厂、企事业单位及其他场所、设施，淹没人畜，毁坏土地，甚至造成 村毁人亡的灾难。例如1 9 6 9 年8 月，云南大盈江流域弄漳区南拱泥石流使新 章金、老章金两村被毁，9 7 人丧生，经济损失近百万元。 ( 2 ) 对公路、铁路的危害：泥石流可直接埋没车站、铁路、公路、摧毁路 基、桥涵等设施，致使交通中断，还可引起正在运行的火车、汽车颠覆，造成 重大的人身伤亡事故。有时泥石流汇人河流，引起河道大幅度变迁，间接毁坏 公路、铁路及其他构筑物，甚至迫使道路改线，造成巨大经济损失。建国以来， 泥石流给我国铁路和公路造成了巨大的损失。 ( 3 ) 对水利、水电工程的危害：主要是冲毁水电站、引水渠道及过沟建筑 物，淤埋水电站尾水渠，并淤积水库、磨蚀坝面等。 ( 4 ) 对矿山的危害：主要是摧毁矿山及其设施，淤埋矿山坑道、伤害矿山 人员、造成停工停产，甚至使矿山报废。 1 2 4 地裂缝 裂缝的类型和成因，有以下凡类f 1 2 】： ( 1 ) 地震裂缝 各种地震引起地面的强烈震动，均可产生这类裂缝。 ( 2 ) 基底断裂活动裂缝由于基底断裂的长期蠕动，使岩体或上层逐渐开 裂，并显露于地表而成。 ( 3 ) 隐伏裂隙开启裂缝 发育隐伏裂隙的土体，在地表水或地下水的冲刷、 潜蚀作用下，裂隙中的物质被水带走，裂隙向上开启、贯通而成。 ( 4 ) 松散土体潜蚀裂缝由于地表水或地下水的冲刷、潜蚀、软化和液化 作用等，使松散土体中部分颗粒随水流失，土体开裂而成。 ( 5 ) 黄土湿陷裂缝因黄土地层受地表水或地下水的浸湿产生沉陷而成。 ( 6 ) 胀缩裂缝由于气候的干、湿变化，使膨胀土或淤泥质软土产生胀缩 变形发展而成。 ( 7 ) 地面沉陷裂缝因各类地面塌陷或过量开采地下水、矿山地下采空引 起地面沉降过程中的岩土体开裂而成。 ( 8 ) 滑坡裂缝 由于斜坡滑动造成地表开裂而成。 地裂缝活动使其周围一定范围内的地质体内产生形变场和应力场，进而通 过地基和基础作用于建筑物。由于地裂缝两侧出现的相对沉降差以及水平方向 的拉张的错动i 可使地表设施发生结构性破坏或建筑物地基的失稳。各种地裂 缝对人类的影响主要表现为破坏地表建筑物和其他人工设旅，危害居民生命财 产安全。给城市建设和人民生活造成了严重的危害。地裂缝所到之处道路变形、 交通不畅、地下输排水管道断裂、供水中断、污水横溢；楼房、车间、校舍、 民房错裂，围墙倒塌；文物古迹受损。 4 1 2 5 地面沉降 地面沉降又称为地面下沉或地陷。它是在人类工程经济活动影响下，由于 地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动( 或工 程地质现象) 。 我国出现的地面沉降的城市较多。按发生地面沉降的地质环境可分为三种 模式13 】： ( 1 ) 现代冲积平原模式，如我国的几大平原。 ( 2 ) 三角洲平原模式，尤其是在现代冲积三角洲平原地区，如长江三角洲 就属于这种类型。常州、无锡、苏州、嘉兴、肖山的地面沉降均发生在这种地 质环境中。 ( 3 ) 断陷盆地模式，它又可分为近海式和内陆式两类。近海式指滨海平原， 如宁波；而内陆式则为湖冲积平原，如西安市、大同市的地面沉降可作为代表。 不同地质环境模式的地面沉降具有不同的规律和特点，在研究方法和预测模型 方面也应有所不同。 另外，根据地面沉降发生的原因还可分为：1 ) 抽汲地下水引起的地面沉 降；2 ) 采掘固体矿产引起的地面沉降；3 ) 开采石油、天然气引起的地面沉降： 4 ) 抽汲卤水引起的地面沉降。 地面沉降所造成的破坏和影响是多方面的。其主要危害表现为地面标高损 失，继而造成雨季地表积水，防泄洪能力下降；沿海城市地底面积扩大、海堤 高度下降引起海水倒灌；海港建筑物破坏；地面运输线和地下管线扭曲断裂； 城市建筑物基础下沉脱空开裂等。严重危害人民群众生产和生活1 1 4 j6 1 。 1 2 6 边坡失稳 露天边坡失稳是矿山开采中典型的工程地质灾害潜在区域。是矿山开采 中，由于地下采空，地面及边坡开挖破坏了岩体固有的地应力平衡，影响了山 体、斜坡稳定，形成山体开裂、崩塌和滑坡地质灾害的现象。此外，矿山排放 出的大量矿渣、研石和尾矿堆积于山坡和谷低，也会引起露天边坡失稳，极易 诱发崩塌、滑坡。例如，我国最大的黄金生产地一秦岭西域沟金矿，由于数 万立方米的矿渣堆放于沟底，河道受阻，诱发崩塌、滑坡、泥石流，造成5 1 人丧生，生产生活设施遭到严重破坏【1 7 】。矿山开发引起的露天边坡失稳造成 的危害主要是对地表和耕地的破坏，以及对矿区和附近村庄生产生活设施的破 坏。 矿山边坡失稳取决于如下因素 1 8 - 2 0 】： ( 1 ) 矿山类型矿山类型不同，其开采后对环境所造成的影响不同。即便 是同一类型的矿山，由于其成矿类型和赋存方式等不同，埋藏条件不同，可供 开采的矿物成分及其比例不同，对环境的破坏及影响也不同。一般而言，重金 属矿山的开采、选矿、冶炼和尾矿排放等的环境影响远高于煤矿的开采活动。 而煤矿开采导致的地面塌陷等却高于其它矿山。 ( 2 ) 开采规模开采规模和环境破坏的程度之间存在着一定的关系。开采 规模愈大，要求的固定设备和厂房愈多，产生的噪声、废渣和废浆排放量愈大， 在一定时间内，受采矿影响的地表面积愈大，所造成的环境破坏也愈大。需要 指出的是，开采规模与环境破坏之间并不存在着一种简单的数字关系。在某些 情况下，提高产量会有助于全面地减轻对环境的破坏。例如，在总的矿石需求 量不变时，以扩大老矿山开采规模而不增加总数来满足市场的需要，可以减轻 矿业活动对环境的破坏。 ( 3 ) 环境敏感性矿山开采对环境的影响与其所处的环境有关。矿山所处 的位置、地形、气候不同，对环境的影响程度不同。矿山的具体位置在控制矿 业对环境破坏的性质和程度上具有极为重要的意义。当地的地形和气候特征对 环境变化影响极大，降水量、气温、湿度、风力和其他气候因素都会强烈影响 矿山污染向周围环境扩散。大气对排放废气、粉尘、噪声和空气振动起着支配 作用，而降水量则对排放废液的扩散有极为重要的影响。 ( 4 ) 开采方式开采方式和方法不同，对环境破坏的性质与程度不同。露 天开采成本较低，但往往占据大片土地，且其采掘规模较大，废石量较多，对 环境的破坏较为严重，若采用地下开采，一般比同种矿物的露天采掘影响小些， 通常可减轻景色干扰、噪声、空气冲击、地面振动、空气和水污染程度，而沉 陷则是各种地下开采的一个突出问题。 ( 5 ) 地质环境条件矿山开采导致的环境效应问题与矿产资源的埋深、采 厚、上露岩层坚硬程度及地形地貌等地质环境因素有关。地质环境条件影响着 开采的方式和开采的规模，决定了砰石、尾矿的产生量以及对地下和地表环境 的干扰和破坏程度。从而影响着固废排放、水环境等一系列的环境污染问题和 地面沉降、塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡、泥石流等一系列地质灾害问题。 1 3 地质灾害评价 矿山地质灾害危险性评估主要从保护地质环境的角度出发，本着可持续发 展的指导方针，通过对区域地质灾害调查和资料的综合研究，查明评估范围内 的地质环境条件，评价矿山地质灾害危险性和新建矿山的适宜性，进而论证矿 山开采的技术、经济与安全的合理性。其评估内容主要包括现状评估、预测评 估和综合评估三个环节。三个环节在内容上既相互联系又各有侧重，在认识流 程上是一个从己知到未知、从简单到复杂、从具体到综合的过程，最终的结论 和综合评估主要依据现状评估和预测评估结论而定【z 。 ( 1 ) 现状评估 现状评估是依照矿山开采项目特点、地质环境复杂程度要素及评估范围， 对已有地质灾害危险性进行评估，主要查明研究区已发生的地质灾害的分布， 6 分析地质灾害形成的地质环境条件、分布类型、规模、活动特征和主要诱发因 素与形成机制，对其稳定性进行初步判定，在此基础上对其危险性和对矿山工 程危害的范围与程度做出评估。 ( 2 ) 预测评估 预测评估是对矿山建设场地及可能危及矿山建设安全的邻近地区可能加 剧或诱发地质灾害的危险性做出评估；对矿山建设自身可能遭受已存在的地质 灾害隐患做出预测评估；对矿山建设中、建成后可能引发或加剧地质灾害的可 能性、危险性和危害程度做出评估。 ( 3 ) 综合评估 综合评估是在地质灾害危险性现状评估和预测评估的基础上，充分考虑研 究区地质环境条件的差异和潜在的地质灾害隐患点的分布、危险程度，综合地 评价地质灾害的危险程度。依据地质灾害危险性、防治难度和防治效益，对矿 山开采的适宜性作出评估，并提出防治矿山地质灾害和矿山地质环境保护与恢 复治理的措施及建议。综合评估的侧重点是在前两项评估的基础上，根据现有 和潜在的地质灾害成灾的可能性和成灾的严重性，对研究区( 或分地段、分矿 山工程部位) 地质灾害危险性进行综合评定【2 2 1 。 鉴于地质灾害的复杂性和偶然性较大，很难用一种定量的方法来评价其危 害性的大小，所以作者认为巢北平顶山周边矿山地质灾害危险性评估需要从多 方面考虑。既要结合当地的社会经济活动的强度，更要考虑当地的自然环境及 区域地质背景。矿山地质灾害危险性评估应遵循下列基本原则： ( 1 ) 危险性是针对事物或工作而言，应有可供量度的构成成分，即评价要 素。地质灾害危险性的评价因素包括地质环境、地质资源和人类活动的有关因 素。 ( 2 ) 地质灾害研究的主要目的是为促进人口、资源、环境三者之间的协调 发展，为社会经济稳定、持续发展服务，故对人口、资源、环境有不同的要求， 但又都是为人类服务的，应据此建立合理的评价标准。 ( 3 ) 评价某一个对象的危险性，在程序上应遵循由单因素到多因素，由局 部到整体的原则；先评价单因素对评价目的的适宜程度，再综合评价整体的适 宜程度。 ( 4 ) 对工程建设的地质灾害危险性应先评价地壳稳定性，然后论证表生地 质现象发育程度，再论证地质灾害危害程度，进行地质环境损益的经济评价， 论证工程建设的适宜性【2 3 乞5 | 。 在收集利用前人资料的基础上，本研究通过大量现场调查，利用相关评估 理论和方法进行综合分析研究。现场调查是以1 ：2 0 0 0 地形图作为底图，采用 高精度g p s 定位，对各灾害点进行现场实际测量，然后拍下照片及配上地质 环境条件及灾害类型、规模、影响等描述，并在底图上表明具体位置及范围。 7 结合植被发育情况、地形地貌条件、水文地质及工程地质条件和地质灾害发育 特征等对灾害点进行详细描述，再论证灾害形成的条件、发展趋势及对危害对 象的重要性和可能造成的损失等。 根据上述评估原则、内容及工作方法，结合同行业的工作思路与基本方法， 构建了本次矿山地质灾害危险性评估技术流程图( 图1 1 ) 【2 6 1 。 图1 1矿山地质灾害危险性评估流程图 在现状评估、预测评估的基础上，综合评价研究区地质灾害的破坏程度， 并根据当地社会及经济发展趋势，针对性的提出了防灾减灾对策。 1 4 选题来源研究目的 本研究依托安徽省国土资源厅基础地质调查项目：巢湖三叠系“金钉子” 候选剖面周边地质环境及其开发保护研究( 编号 2 0 0 6 1 4 9 ) ，以巢北平顶山及 其周边地区周边地质环境为对象，以该区主要的地质灾害类型研究为切入点， 运用地质灾害评价及预测方法，对巢北地质灾害的类型、分布、产生机制等进 行系统研究。以减少地质灾害的发生，最大可能地保护该区的地质环境为目的， 促进巢湖市经济与社会的可持续发展。 8 第二章巢北平顶山及其周边地区概况 2 1 地理位置及交通 矿区位于安徽省巢湖北部平顶山及其周边地区，具体位置为东经 1 1 7 0 4 9 ，4 0 ”1 1 7 。5 2 4 8 ”，北纬3 l 3 7 4 73 l 。4 0 + 3 ”( 图2 一l ，表2 一i ) ，研究区 面积约3 k i n 2 。 研究区西南临巢湖，东南为巢湖市区，区内最高峰平顶山海拔高程1 8 0 m ， 一般山区海拔高程5 0 2 0 0 m ，最低处海拔高程仅4 0 m 。 研究区变通便利，公路四通八达，巢湖市有干线连接合肥市、芜湖市、马 鞍山市、江苏省南京市以及邻县，大部分区、乡村都有支线相通。水运则以巢 湖为中心，可通往合肥及长江沿岸各城镇。此外，还有铁路、高等级公路贯穿 研究区内。 翻2 1 研究区域位置图( 方框内为研究区) 表2 1 平顶山及其周边拐点坐标览袁 拐点编号捐点编号 坐标坐标 xy 3 5 0 2 3 6 72 0 5 7 8 5 4 063 5 0 1 1 2 02 0 5 7 8 2 2 5 3 5 0 2 1 2 72 0 5 7 9 4 3 5 7 3 5 0 1 0 9 52 0 5 7 7 9 9 8 83 5 0 1 4 9 62 0 5 7 8 0 0 2 3 5 0 0 9 9 62 0 5 7 9 0 6 693 5 0 2 0 0 22 0 5 7 8 2 1 2 1 03 5 0 2 2 7 02 0 5 7 8 4 1 7 由于多年的开采，平顶山及其周边地区的地形地貌已经发生巨大变化，全 区山体完整性均受到大规模的破坏( 见图2 - 2 ) 。 图2 - 2 平顶山南侧远眺 2 2 矿产分布 研究区内分布主要矿种为石灰岩矿和粘土矿其中石灰岩矿分布广泛。石 灰岩是一种浅海相碳酸盐沉积物，主要化学成分为碳酸钙。碳酸钙加热到 1 0 0 0 1 2 0 0 ( 2 时分解成氧化钙和二氧化碳。石灰岩用途广泛，冶金工业用其作 冶炼生铁、钢、有色金属的熔剂；建材工业中它是制造水泥、石灰、石料的主 要原料；化工工业石灰岩中是制碱、电石、碳酸钙、碳酸钾的原料：在制糖业 和石油工业中可用其作净化剂。此外，石灰岩在玻璃制造、造纸、制革、染料、 陶瓷、印刷工业亦得到广泛应用”。”i 。研究区内石炭系，二叠系，三叠系的 灰岩分布广泛，厚度大、结构致密、性能好、易于开采，是区内主要非金属矿 产1 2 9 】。主要用于生产水泥及作为建筑石料。 目前平顶山及其周边地区共有石灰岩矿山2 0 座，各矿山基本情况见表2 2 。 表2 - 2研究区及周边矿山一览表 矿山名称申请人许可证号 l 嚣夕 巢湖市环城乡天桥石料厂黄远方3 4 2 6 010 3 3 0 0 9 50 0 0 6 8 巢湖市居巢区大姚立友砂岩矿姚立友 3 4 2 6 0 1 0 2 2 0 0 4 40 0 1 2 3 巢湖市居巢区环城前进石料厂差翌雾里巢区环城前3 4 2 6 0 1 0 3 3 0 0 7 5 0 0 1 3 3 进石料厂 巢湖市桥头矿山建材有限责任 萋塑塞雾拳! 山建材3 4 2 6 0 1 0 3 3 0 11 7 0 0 1 4 5 公司有限责任公司 巢湖市大姚石料厂丁成刚 3 4 2 6 0 1 0 3 2 q 0 4 0 0 0 1 4 7 巢湖市凤凰石料加工厂 1 巢- - 湖市凤凰石料加工 3 4 2 6 0 1 0 4 3 0 1 0 70 0 1 5 5 巢湖市居巢区夏阁大庙建材厂刘玉胜3 4 2 6 0 1 0 2 2 0 0 3 8 0 0 1 7 2 巢湖市夏阁镇山王石料厂苎竺市夏阁镇山王石3 4 2 6 0 1 0 4 2 0 0 7 8 0 0 1 8 3 料厂 巢湖市马鞍山建材石料厂 券塑市马鞍山建材石3 4 2 6 0 1 0 3 3 0 1 5 1 0 0 2 4 9 料厂 巢湖市环城石料厂巢湖市环城石料厂 3 4 2 6 0 1 0 4 3 0 0 6 3o 0 3 4 3 巢湖市水泥厂 巢湖市水泥厂3 4 2 6 0 1 0 4 3 0 0 7 6o 0 4 3 5 巢湖市公路局建材厂巢湖市公路局建材厂3 4 2 6 0 1 0 4 2 0 0 7 90 0 8 0 l 巢湖市柴火山石灰石矿北采区 安徽省巢湖苎亚水泥it 伺限r 圭贝伍1 厶_ k 司 3 4 2 6 0 0 0 11 0 0 0 10 11 安徽省巢铸水泥厂凤凰山石灰 安徽省巢铸水泥厂 3 4 2 6 0 0 0 3 2 0 0 0 20 1 8 3 石矿 安徽巢东水泥集团有限责任公 耋璧孝当泥集团有3 4 0 0 0 0 0 1 2 0 0 7 0 0 3 5 8 2 司柴火山砂岩矿 限责任公司 安徽巢东水泥集团有限责任公 安徽巢东当泥集团有it 司茨台山石灰石矿p r r 主贝1 i 工f ，厶z k 司 3 4 0 0 0 0 012 0 0 6 8 0 6 8 4 4 安徽省巢湖东风石灰石矿曹家 耋篓省巢湖东风石灰3 4 0 0 0 0 9 9 4 0 0 6 6 0 8 2 4 山矿石矿 安徽巢东水泥集团有限责任公 耋竺墨紊当泥集团有3 4 0 0 0 0 0 1 2 0 0 6 9 0 9 5 4 司马家山石灰石矿限责任公司 巢湖市大姚石料厂大姚联户砂 姚联户砂岩矿厂大2 6 0 1 0 2 2 0 0 1 20 0 1 9 3 岩矿 巢湖市柴火山石灰石矿南采区耋罄竺磬翌当亚水泥3 4 0 0 0 0 0 3 2 0 0 3 2 0 2 4 3 有限责任公司 合计 2 0 家 3 5 3 3 8 区内可采粘土矿仅发育在凤凰山西坡的高骊山组之中。该组由粉砂质粘土 岩、粘土岩、杂色页岩、泥灰岩等组成，粘土矿物在本组下部。矿体由灰黑、 灰红、浅黄、灰白色粘土岩组成。底部为含褐铁矿泥岩，顶板为紫红色泥岩。 该类型粘土矿可作为三级耐火材料，经实验也可作粗陶瓷原料f 3 0 3 4 】。 此外，区内孤峰组和殷坑组的泥、页岩可以开采用来垫路。 2 3 以往研究工作倚述 巢湖北部的地质研究具有悠久的历史，早在1 9 3 4 年，徐克勤就曾在巢湖 北部地区开展l ：5 万地质调查，并著有安徽巢县北部地质报告：李云祝于 j 9 5 3 年在该地区作过j ：i 万泥盆纪铁矿普查，并撰有安徽省巢县凤凰山一 岖嶂山铁矿评价报告；华东地质局巢湖地质从1 9 5 6 年曾作过l ：1 万煤田普 查，并提交有安徽含山巢县一怀宁一带煤田普查报告。 上个世纪5 0 年代以来，合肥工业大学地质系就将巢湖北部地区开辟为该 系野外教学实习基地。5 0 多年来该校师生在该教学基地不断进行深入的地质 研究，曾有过不少重要发现，并不断取得新的成果，为巢湖实习基地的建设奠 定了良好的基础。特别是2 0 世纪8 0 年代以后，先后又有中国石油大学、南京 大学、同济大学、中山大学、中国科技大学、中国矿业大学、华东师范大学、 西北大学、长安大学、西安石油大学等3 0 余所兄弟院校加入了巢湖地质实习 基地，进一步深化了对该区基础地质的认识，其中对于巢湖三叠系“金钉子” 候选剖面( 圈2 3 ) 的研究引起世界同行的高度关注。 图2 - 3巢湖二二叠系“金钉子”候选剖面 安徽省区域地质调查队于上世纪七、八十年代在本区开展了1 2 0 万和i 5 万区域地质调查工作，并分别提交了定远幅、合肥幅区域地质矿产调查报告和 巢县幅区地质矿产调查报告。这些报告对该区地层、构造等方面进行了较为详 细的叙述，为奉次工作提供了详细的地质基础资料。1 9 8 0 年安徽省地质矿产 局第二水文地质工程队完成了1 ：2 0 万台肥幅区域水文地质普查报告。该报告 对研究区水文地质、工程地质做了较全面的论述。 1 9 9 3 年安徽省地质环境监测总站、安徽省地质矿产局第二水文工程地质 队完成的安徽省环境地质调查对区内环境地质条件、地质灾害发生及发展情况 等作了概略论述。2 0 0 5 年安徽省地质环境监测总站提交的安徽省地貌图及说 明书，对本地区地形地貌进行了划分，对地貌形态及其成因作了论述。这些工 作为研究本地区的地质灾害形成及诱发因素提供了重要的背景资料【3 5 。3 6 】。 第三章巢北平项山及周边地区地质环境 3 1 气象水文 研究区属于亚热带湿润季风气候，四季分明，气候温和，雨量充沛，光 照充足。年平均气温1 6 0 摄氏度，炎热期在7 8 月份，平均气温2 7 7 摄氏度， 最高达3 9 6 摄氏度；寒冷期在每年的1 2 月至次年2 月份，平均气温2 3 摄氏 度，最低气温13 7 摄氏度。冰冻期多在一月，o 摄氏度一下的天数为3 8 天。 年平均日照数1 9 6 2 4 小时，年无霜期平均2 3 0 天。 年平均降水量1 0 9 8 8 毫米，年最大降水量1 9 8 8 4 毫米( 1 9 9 1 年) ，年最 小降雨量5 2 5 1 毫米( 1 9 7 8 年) 。3 天历时最大降水量2 9 0 2 毫米( 1 9 6 9 年7 月1 4 16 日) ，2 4 小时最大降水量2 16 3 毫米( 19 9 1 年8 月7 日) ，一小时最 大降水量6 5 3 毫米( 1 9 9 5 年6 月2 0 日) ，最长连续降水日为1 7 天( 1 9 9 6 年3 月1 4 3 0 日) 。全年降水量不均，多集中在梅雨季节，年平均入梅日期在6 月 18 日，出梅日期为7 月1 0 日，年间梅雨期最大降水量1 0 7 6 毫米，全年无雨 日2 4 3 天，年平均相对湿度7 6 。年最多雷暴天数为3 9 天( 多雷暴活动地区) ， 年最多风向e n e ( 东北偏东) ，年平均风速2 4 米每秒，年最多大风日为17 天 ( 19 8 7 年) 3 7 - 3 9 。 3 2 地形地貌 研究区在区域上位于江淮丘陵南部，按基本形态特征可分为低山丘陵和岗 坡地两大地貌类型，工作区位于低山丘陵区。该区山系走向北东向( 3 5 0 - - 4 0 0 ) ， 山体总体呈现北高南低，北部平项山最高标高l8 6 5 m ，南部马家山最高标高 15 8 6 m ，附近海拔标高一般为5 0 一1 8 0 m 左右。区内植被发育良好，主要为人 工林、次生灌丛和草地等。植被覆盖率达8 0 0 以上，由于工作区内有大量露 天开采矿山，随着矿山开采植被覆盖率逐年下降。 研究区及周围的山脊多由上泥盆统五通组石英砂砾岩组成，岩性十分坚 硬，难于风化，山谷下志留统高家边组粉砂质泥岩或上二叠统龙潭组煤系一下 三叠统殷坑组钙质泥、页岩组成。岩性松软、易破碎、易风化、故经剥蚀形成 沟谷。根据成因和形态，研究区地貌可概括为两种主要类型，即向斜山和次成 谷。 3 2 1 向斜山 平顶山主要为一典型的向斜山( 如图3 1 ) 。该向斜的枢纽总体沿n n e s s w 向延伸，向s s w 向倾伏。向斜核部由下中三叠统组成，二翼依次由二叠统、 石炭统、上泥盆统和志留统组成。向斜的东南翼缓，西北翼陡并局部倒转。在 1 4 向斜核部的平顶山采石场，下- 中三叠统内部次级褶