论岩土工程地质灾害防治技术及防治措施3

论岩土工程地质灾害防治技术及防治措施论岩土工程地质灾害防治技术及防治措施 摘要 近年来 随着我国各种资源开发和工程建设活动等人类工程活动的力度普 遍增大 给我国本就十分脆弱的地质环境带来了巨大的压力 地质灾害严重危害 到人民生命财产安全 破坏各种工程设施和社会财产 造成巨大经济损失 严 重影响到我国的可持续发展 据统计 我国地质灾害的频度和规模有逐年增加 的趋势 为此 本文就岩土工程与地质灾害的内涵 地质灾害的特征与危害以及 地质灾害防治工程的主要施工技术标准及防治措施进行了全面的阐述 关键词 岩土工程 地质灾害 防治措施 当今世界 保护环境 寻求最佳地利用环境已成为各国的重要目标 我国灾 害种类多 灾情严重 分布面积广 近些年来 随着我国国民经济的快速发展 各种资源开发和工程建设活动等人类工程活动的力度也普遍增大 给我国本就 十分脆弱的地质环境带来了巨大的压力 1 岩土工程与地质灾害的内涵 自 20 世纪 80 年代末 90 年代初 我国产生了一个新的学科 地质工程学 地质工程学 是研究与解决从规划到竣工乃至工程运行后效的全过程的与地质有 关的工程问题的科学 它把地质体乃至地质环境作为工程系统的组成部分来对 待 这显然符合大系统工程学的思想 它包含岩土工程和地质灾害防治工程两个方 面 但以后者对其特点的反映更为深刻 岩土工程是指工程建设中涉及岩土体的 开挖与加固 地质灾害防治工程是对自然或人为作用产生的有害地质现象进行防 范与防治 后者包含了更全面地对地质生态环境合理开发与管理的思想 地质灾害是指由于自然因素或者人为活动引发的危害人民生命财产安全或 使人类赖以生存和发展的环境 资源发生严重破坏的地质现象 地质灾害防治 条例 规定 地质灾害包括山体崩塌 滑坡 泥石流 地面塌陷 地裂缝 地面 沉降等灾害 在我国 大多数地质灾害现象都是人为因素引发的 据有关资料统计 近年来 我国每年因地质灾害造成的经济损失约占各种自然灾害的 1 4 至 1 5 因此 减少 或制止破坏生态环境行为 及时采取地质灾害预防和防治措施 按照以防为主 防治结合 全面规划 综合治理的原则进行 这是我国当前减少灾害损失的首 要途径 2 我国地质灾害的特征与危害 由于我国地理位置独特 地质构造复杂 地球生态环境多变 加之人口众多的 农业大国 经济较落后 承灾能力弱 所有这些叠加在一起 形成灾害类型多 分布 广 频度高 强度大 影响面宽 损失严重的格局 据资料统计分析 崩塌 滑坡 泥石流 地面塌陷 地面沉降 地裂缝等种 类的地质灾害在我国十分发育 其中崩塌 滑坡 泥石流的分布范围约占国土 面积的 50 其中以西南 西北地区最为严重 2 1 我国地震灾害分布如下 由图中可看到我国地震分布特点是东少西多 地质构造特点是以 105 E 为 界分为东西两部分 中国西部地区是世界上大陆地震最活跃 最强烈和最密集 的地区 环太平洋地震带对我国台湾及其附近海域影响最大 华北区 台湾地区地震多发的成因是该区处在亚欧板块与太平洋板块的交 界带 地壳活动强烈 西南地区地震 滑坡 泥石流多发的成因是由于印度洋 板块和亚欧板块的挤压碰撞 地质灾害可分两大类 第一类主要是由自然因素引起的地质环境问题 又称第 一环境问题 属自然地质灾害 这些灾害不以人类历史的发展为转移 第二类主要 是由人为活动引发的地质灾害 称第二环境问题 属人为地质灾害 这些灾害常随 社会经济的发展而日益增加 据地质灾害成因分析 全国 50 以上的地质灾害发生 的主要原因是人类行为 尤其是人类不合理地大量挖掘能源所造成的 2 2 滑坡 滑坡是指斜坡上的土体或岩体 受河流冲刷 地下水活动 地震 人工切坡 等因素的影响 沿着一定的软弱面或软弱带 整体地或分散地顺坡向下滑动的自然 现象 A 原斜坡剖面 D 滑坡后的剖面 E 滑动面 滑坡的诱因 1 地表水的冲刷 浸泡 2 降雨和融雪 3 地震 4 河流等地表水体对斜坡坡 脚的不断冲刷 5 开挖坡脚 6 蓄水排水 7 堆填加载 8 劈山放炮 乱砍乱伐 滑坡发生的规律 下列地带是滑坡的易发和多发地区 1 江 河 湖 水库 沟的岸坡地带 地 形高差大的峡谷地区 山区铁路 公路 工程建筑物的边坡等 2 地质构造带之 中 如断裂带 地震带等 3 易滑 坡 岩 土分布区 4 暴雨多发区及异常的强 降雨区 2 3 泥石流 泥石流是由于降水 暴雨 冰川 积雪融化水 产生在沟谷或山坡上的一种 挟带大量泥砂 石块和巨砾等固体物质的特殊洪流 是高浓度的固体和液体的混 合颗粒流 泥石流的诱因 1 不合理开挖 2 不合理的弃土 弃渣 弃石 3 滥伐乱垦 下图是我国滑坡 泥石流基本分布 2 4 崩塌 陡坡上被直立裂缝分割的岩土体 因根部空虚 折断压碎或局部移滑 失去稳 定 突然脱离母体向下倾倒 翻滚 堆积在坡脚 或沟谷 的地质现象称为崩塌 崩塌的诱因 1 采掘矿产资源 2 道路工程开挖边坡 3 水库蓄水与渠道渗漏 4 堆 弃 渣 填土 5 强烈振动 2 5 地面变形 在地质灾害研究中 把地面沉降 地面塌陷和地裂缝统称为地面变形地质灾害 它是 指在一定的自然条件和人为因素作用下 地下一定范围内的岩土体压缩 位移等活动 引起 的地面下沉 塌落 开裂 对工程设施 城乡环境以及人民生命财产造成危害的现象 地面 沉降 地面塌陷 地裂缝除共同表现为地壳表面形态发生严重破坏外 还有一些其他方面的 相似特征 在形成条件方面 虽然都受多种动力条件控制 但过量抽取地下水经常是它们形 成的重要原因 在分布特征方面 城镇 工厂 矿区 铁路沿线是这些灾害的多发区 造 成中国城镇地面塌陷原因有三 一是不合理地大量开采地下矿产资源引起的塌陷 二是表面岩溶活动引起的塌陷 三是大量抽取地下水引起地面下沉 地面塌陷发生的规律 1 岩溶强烈发育的纯可溶岩分布地带或沿其与非可溶岩的接触地带 2 沿 可溶岩中的断裂带或主要裂隙交汇破碎带 岩层剧烈转折 破碎的地带 3 松散 盖层较薄且以砂石为主 其底部粘性土层缺失或甚薄 一般不足 1 2 米 的 天窗 地段 4 岩溶地下水的主迳流带或岩溶管道上 5 具有潜水和岩溶水双层含水层 分布地带 6 岩溶地下水的排泄区 7 岩沉吟地下水位在基岩面上下频繁波动的 地带 或受排水影响强烈的降落漏斗中心及近侧地段 8 临近河 湖 塘地表水 体的近岸地带 9 岩溶地下水位埋藏较浅的低洼地带 2 6 人为地质灾害的危险性分析 人为地质灾害的危险性分析又称地质灾害灾变评价 在查清地质灾害活动 历史 形成条件 变化规律与发展趋势的基础上 进行危险性评价 主要是对地 质灾害活动程度和危害能力的分析评判 反映地质灾害活动程度的基本指标是 地质灾害的活动强度 或活动规模 活动频次 或地质灾害的发展速率 活动 范围以及延续时间等 不同地质灾害的具体指标不同 如崩塌 滑坡等地质灾 害活动程度指标为灾害体体积和一定时问内灾害发生的频次 地面沉降 海水 人侵等累进性地质灾害为灾害范围 强度 地面沉降的累计沉降量 海水入侵的 氯离子含量等 发展速率 反映地质灾害危害能力的基本标志是地质灾害事件 的危害范围与危害强度 对于一个地区来说 则是不同强度危害区的分布情况 地质灾害危险性分为历史灾害危险性和潜在灾害危险性 历史灾害危险性是指 已经发生的地质灾害的危险性 通过对历史灾害的调查分析确定 潜在灾害危险 性是指那些可能发生的地质灾害的危险性 在调查历史地质灾害规律和地质灾害 活动条件的基础上分析确定 通过地质灾害危险性评价 确定地质灾害活动参数 圈 定地质灾害危害范围 划分危害强度 编制地质灾害危险性分区图 其目的是为 评价地质灾害破坏损失程度以及规划 部署 实施地质灾害防治工作提供科学 依据 人工诱发地质灾害的特点如下 一是诱发速度快 在自然地质演化及气候变化过程中 岩体由相对稳定至不 稳定的变化 经历长时间过程 而人工因素诱发下 就大大地缩短了自然演化时间 加 速岩土体的岩性变化 而导致突变灾难的发生 并造成更大的损失 二是诱发灾害面广 自然地质灾害的发生 除了特大灾害之外 一般其危害性 有一定的局限性 在人工因素诱发下 其危害性就具有更大的影响面 例如由于生 物资源 森林的破坏 工程的大规模开挖 影响的是区域性环境恶化 诱发区 域性旱涝灾害 以至引发全球性荒漠化 人类活动产生的升温效应 对气候及地质 灾害诱发作用的影响也是全球性的 三是灾害损失巨大 除了地震之外 人工诱发的地质灾害所造成的损失是严重 的 随着经济建设的发展 人工诱发地质灾害所造成的损失 仍会不断增加 目前 估计地质灾害损失每年约 500 亿元 而受到威胁的就是这些数据的数倍至数百倍 1998 年洪灾损失 2000 多亿元 死亡 1432 人 其中不少损失是通过地质灾害而产 生的 3 地质灾害防治工程的主要施工技术标准及防治措施 3 1 主要的施工技术标准总结 地质灾害防治工程的最大特点是隐蔽性 如抗滑桩 复杂性 如抗滑桩 锚拉 挡板 冠梁 和多样性 防治滑坡可采用桩 亦可采用挡土墙 以地下工程施工为 工艺特点 因此与地基与基础工程和岩土工程具有十分相近或相同的工艺流程 施工工序和施工工法 涉及地质灾害防治工程施工的技术规范和标准主要有 1 地质灾害防治工程现行施工技术标准和规范 如 滑坡防治工程设计与施 工技术规范 DZ T0218 2006 2 各类工业与民用和市政工程建设项目的地基与基础 深基坑 高切坡 地基 处理 基础病害工程防治等所涉及的技术规范和标准均可参考使用 如 建筑地 基基础工程施工质量验收规范 GB50202 2002 3 各类水利水电工程的土石方 地基与基础和岩土工程所涉及的技术规范 和标准均可参考使用 如 水电水利工程预应力锚索施工规范 DL T5083 2004 4 各类交通建设中所涉及的边坡 滑坡 危岩 塌陷和沉降等工程防治的 相关技术标准和规范 如 公路隧道施工技术规范 JTJ042 94 3 2 地质灾害防治工程防治措施 3 2 1 做好防治工程设计 地质灾害防治工程设计 必须根据崩塌 滑坡 不稳定斜坡的成因机制 运 动模式 易发性及防治目标制定 1 根据致灾的成因确定主要防治途径 2 根据灾害的易发程度 防治目标确定防治工程的强度和工程量 3 2 2 地质灾害防治工程的主要工程措施 根据地质灾害防治工程勘查设计现行行业规范 三峡库区地质灾害防治工 程质量检验评定标准 等技术标准及资料分析 国内防治地质灾害的主要工程类 型有 排 截 水工程 支 拦 挡工程 加固工程 护坡工程 减载与压脚工程及 搬迁和避让等 3 2 3 地质灾害防治措施 总体来说措施有以下几点 l 工程防治措施 工程防治措施是防治地质灾害的重要组成部分 工程防治措施的适用条件及 方式 大多数房后切坡造成的小型土质滑坡 选用滑坡后缘地表排水 前缘支挡或 削方减载护坡等工程措施较为适应 对于中型以上滑坡 应根据工程地质勘察资料 选择工程防治措施 2 生物防治措施 生物防治措施是指植树造林 种草护坡及合理耕牧 它具有应用范围广 投 资省 能促进生态平衡 改善自然环境条件 防治作用持续时间长的特点 需较长时 间才能发挥其效益 根据调查区地质灾害特点和自然经济条件 泥石流区 地面塌陷区及水土流失 区应采取封山育林 退耕还林等防治措施 减少地质灾害的发生和经济损失 3 避让措施 雨天避让措施 对灾害隐患点和变形斜坡 采取雨天临时避让措施 各镇 在防灾预案的基础上编制安全转移预案 雨天对受威胁户一一作转移地点安排 应根据就近原则 转移地 接受户 不受地质灾害或其它灾害威胁的原则进行操 作 搬迁避让措施 对一些危险性大 危害性严重的地质灾害 防治费用超过 搬迁费用或再建房仍然受地质灾害威胁的 采用搬迁避让措施 调查区需搬迁避 让或已搬迁的灾点 针对几种我国常见地质灾害类别的防治措施 一 滑坡的防治 滑坡预防 1 避开已存在的新老滑坡 2 防止古老滑坡复活 1 不在滑坡上方作填方加载 不在其抗滑段作挖方削弱支撑力 2 不在滑坡体上设易渗水建筑物 3 严格管理生产生活用水不使其渗入滑体 4 设置必要的防滑措施 滑 坡 防 治 技 术 研 究 滑坡的识别 滑坡的勘察 平 断面测量 物探 钻探 坑洞探 监测 滑动面鉴定和连结 滑带土物理力学试验和参数选择 滑坡稳定性评价和发展趋势预测 滑坡动态监测 地面位移监测 地下位移和滑动面监测 地下水变化监测 应力监测 滑坡预报 宏观迹象预报 位移速度预报 预报理论和方法 滑坡防治技术 防治滑坡的原则 滑坡预报 滑坡治理 绕避 防止老滑坡复活 防止新滑坡恶化 地面排水 地下排水 减重 反压 支挡工程 滑带土改良 滑坡灾害与治理的经济评估 5 有条件时改水田为旱田 3 防止已变形滑坡大滑动造成灾害 1 停止施工 加强监测 防止灾害 2 加强地表排水 夯填地表裂缝 3 上部减重 前缘反压和排地下水常是有效措施 4 防止易滑坡地段发生滑坡 1 高边坡地质资料的勘察分析 地层岩性 坡体结构 易滑坡地层及其分布位置和性状 地下水分布及出露位置 2 可能发生的变形类型和规律分析 3 合理的坡形 坡率 坡高及加固措施设计 4 科学的施工方法和顺序 二 泥石流的预防 泥石流对铁路 公路和航道 农田 矿山的危害严重 泥石流形成的条件要有陡峭的 便于集水 堆积物的地形地貌 丰富的松散物质 短时间内有大量水源 基于以上特征防 治措施有 1 生物措施 恢复地表植被 迟滞洪水 避免地表侵蚀