摘要:近年來,隨著我國國民經濟的快速發展,各種資源開發和工程建設活動等人類工程活動的力度也普遍增大,給我國本就十分脆弱的地質環境帶來了巨大的壓力,地質災害的頻度和規模有逐年增加的趨勢。為此,本文作者就巖土工程與地質災害的內涵、地質災害的特征與危害以及地質災害防治工程的主要施工技術標準及防治措施進行了全面的闡述。
關鍵詞:巖土工程;地質災害;防治措施
1、巖土工程與地質災害的內涵
自20世紀80年代末,90年代初,我國產生了一個新的學科——地質工程學。地質工程學,是研究與解決從規劃到竣工乃至工程運行后效的全過程的與地質有關的工程問題的科學。它把地質體乃至地質環境作為工程系統的組成部分來對待,這顯然符合大系統工程學的思想,它包含巖土工程和地質災害防治工程兩個方面,但以后者對其特點的反映更為深刻。巖土工程是指工程建設中涉及巖土體的開挖與加固;地質災害防治工程是對自然或人為作用產生的有害地質現象進行防范與防治。后者包含了更全面地對地質生態環境合理開發與管理的思想。
地質災害是指由于自然因素或者人為活動引發的危害人民生命財產安全或使人類賴以生存和發展的環境、資源發生嚴重破壞的地質現象。《地質災害防治條例》規定,地質災害包括山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等災害。
在我國,大多數地質災害現象都是人為因素引發的,據有關資料統計,近年來我國每年因地質災害造成的經濟損失約占各種自然災害的1/4至1/5,因此,減少或制止破壞生態環境行為、及時采取地質災害預防和防治措施,是我國當前減少損失的首要途徑。
2、我國地質災害的特征與危害
由于我國地理位置獨特,地質構造復雜,地球生態環境多變,加之人口眾多的農業大國,經濟較落后,承災能力弱,所有這些疊加在一起,形成災害類型多、分布廣、頻度高、強度大、影響面寬、損失嚴重的格局。
據資料統計分析,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂縫等種類的地質災害在我國十分發育。其中崩塌、滑坡、泥石流的分布范圍約占國土面積的50%,其中以西南、西北地區最為嚴重。
地質災害可分兩大類:第一類主要是由自然因素引起的地質環境問題,又稱第一環境問題,屬自然地質災害;這些災害不以人類歷史的發展為轉移;第二類主要是由人為活動引發的地質災害,稱第二環境問題,屬人為地質災害。這些災害常隨社會經濟的發展而日益增加,據地質災害成因分析,全國50%以上的地質災害發生的主要原因是人類行為,尤其是人類不合理地大量挖掘能源所造成的。
2.1 滑坡
滑坡是指斜坡上的土體或巖體,受河流沖刷、地下水活動、地震、人工切坡等因素的影響,沿著一定的軟弱面或軟弱帶,整體地或分散地順坡向下滑動的自然現象。
滑坡的誘因:
(1)地震;(2)降雨和融雪;(3)地表水的沖刷、浸泡;(4)河流等地表水體對斜坡坡腳的不斷沖刷;(5)開挖坡腳;(6)蓄水排水;(7)堆填加載;(8)劈山放炮,亂砍亂伐。
滑坡發生的規律:
下列地帶是滑坡的易發和多發地區:(1)江、河、湖(水庫)、溝的岸坡地帶,地形高差大的峽谷地區,山區鐵路、公路、工程建筑物的邊坡等。(2)地質構造帶之中,如斷裂帶、地震帶等。(3)易滑(坡)巖、土分布區。(4)暴雨多發區及異常的強降雨區。
2.2 崩塌
陡坡上被直立裂縫分割的巖土體,因根部空虛,折斷壓碎或局部移滑,失去穩定,突然脫離母體向下傾倒、翻滾,堆積在坡腳(或溝谷)的地質現象稱為崩塌。
崩塌的誘因:
(1)采掘礦產資源;(2)道路工程開挖邊坡;(3)水庫蓄水與渠道滲漏;(4)堆(棄)渣填土;(5)強烈振動。
2.3 泥石流
泥石流是由于降水(暴雨、冰川、積雪融化水)產生在溝谷或山坡上的一種挾帶大量泥砂、石塊和巨礫等固體物質的特殊洪流,是高濃度的固體和液體的混合顆粒流。
泥石流的誘因:
(1)不合理開挖;(2)不合理的棄土、棄渣、棄石;(3)濫伐亂墾。
地面塌陷是指地表巖、土體在自然或人為因素作用下向下陷落,并在地面形成塌陷坑(洞)的一種動力地質現象。
2.4 地面變形
地面變形包括地面沉降、地面塌陷與地裂縫。目前中國發生地面沉降活動的城鎮有70多個,明顯成災的有30余個,最大沉降量已將近3m。這些城市有的孤立存在,有的密集成群相連形成廣闊的地面沉降帶(區)。造成中國城鎮地面塌陷原因有三:一是不合理地大量開采地下礦產資源引起的塌陷;二是表面巖溶活動引起的塌陷;三是大量抽取地下水引起地面下沉。
地面塌陷發生的規律:
(1)巖溶強烈發育的純可溶巖分布地帶或沿其與非可溶巖的接觸地帶;(2)沿可溶巖中的斷裂帶或主要裂隙交匯破碎帶,巖層劇烈轉折、破碎的地帶;(3)松散蓋層較薄且以砂石為主,其底部粘性土層缺失或甚薄(一般不足1-2米)的“天窗”地段;(4)巖溶地下水的主逕流帶或巖溶管道上;(5)具有潛水和巖溶水雙層含水層分布地帶;(6)巖溶地下水的排泄區;(7)巖沉吟地下水位在基巖面上下頻繁波動的地帶,或受排水影響強烈的降落漏斗中心及近側地段;(8)臨近河、湖、塘地表水體的近岸地帶;(9)巖溶地下水位埋藏較淺的低洼地帶。
2.5 人為地質災害的危險性分析
人為活動加劇或加速地質災害的發生所帶來的危害性大大超過正常狀態下產生的地質災害所帶來的損失。如:礦產資源的開發以及鐵道、公路等各種工程建設的開挖,亦經常加劇地質災害的發生,如:土壤侵蝕、地面塌陷與沉降、滑坡、巖爆、泥石流、荒漠化以及坑道涌水、瓦斯爆炸等災害。人工濫伐森林資源,也造成土壤侵蝕、滑坡和泥石流等災害,并導致洪災的加劇發生。人工爆破也會誘發巖溶塌陷、滑坡等災害的發生,還有可能引起連鎖性的巖溶塌陷。
人工誘發地質災害的特點如下:
一是誘發速度快。在自然地質演化及氣候變化過程中,巖體由相對穩定至不穩定的變化,經歷長時間過程。而人工因素誘發下,就大大地縮短了自然演化時間,加速巖土體的巖性變化,而導致突變災難的發生,并造成更大的損失。
二是誘發災害面廣。自然地質災害的發生,除了特大災害之外,一般其危害性有一定的局限性,在人工因素誘發下,其危害性就具有更大的影響面。例如由于生物資源———森林的破壞,工程的大規模開挖,影響的是區域性環境惡化,誘發區域性旱澇災害,以至引發全球性荒漠化。人類活動產生的升溫效應,對氣候及地質災害誘發作用的影響也是全球性的。
三是災害損失巨大,除了地震之外,人工誘發的地質災害所造成的損失是嚴重的。隨著經濟建設的發展,人工誘發地質災害所造成的損失,仍會不斷增加,目前估計地質災害損失每年約500億元,而受到威脅的就是這些數據的數倍至數百倍。1998年洪災損失2000多億元,死亡1432人,其中不少損失是通過地質災害而產生的。
3、地質災害防治工程的主要施工技術標準及防治措施
3.1 主要的施工技術標準總結
地質災害防治工程的最大特點是隱蔽性(如抗滑樁)、復雜性(如抗滑樁+錨拉+擋板+冠梁)和多樣性(防治滑坡可采用樁,亦可采用擋土墻),以地下工程施工為工藝特點,因此與地基與基礎工程和巖土工程具有十分相近或相同的工藝流程、施工工序和施工工法。涉及地質災害防治工程施工的技術規范和標準主要有:
(1)地質災害防治工程現行施工技術標準和規范,如《滑坡防治工程設計與施工技術規范》(DZ/T0218-2006);
(2)各類工業與民用和市政工程建設項目的地基與基礎、深基坑、高切坡、地基處理、基礎病害工程防治等所涉及的技術規范和標準均可參考使用,如《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》(GB50202-2002);
(3)各類水利水電工程的土石方、地基與基礎和巖土工程所涉及的技術規范和標準均可參考使用,如《水電水利工程預應力錨索施工規范》(DL/T5083-2004);
(4)各類交通建設中所涉及的邊坡、滑坡、危巖、塌陷和沉降等工程防治的相關技術標準和規范,如《公路隧道施工技術規范》)(JTJ042-94)。
3.2 地質災害防治工程防治措施
3.2.1 做好防治工程設計
地質災害防治工程設計,必須根據崩塌、滑坡、不穩定斜坡的成因機制、運動模式、易發性及防治目標制定。
(1)根據致災的成因確定主要防治途徑;
(2)根據災害的易發程度、防治目標確定防治工程的強度和工程量。
3.2.2 地質災害防治工程的主要工程措施
根據地質災害防治工程勘查設計現行行業規范,《三峽庫區地質災害防治工程質量檢驗評定標準》等技術標準及資料分析,國內防治地質災害的主要工程類型有:排(截)水工程、支(攔)擋工程、加固工程、護坡工程、減載與壓腳工程及搬遷和避讓等。
3.2.3 地質災害防治措施
(l)工程防治措施
工程防治措施是防治地質災害的重要組成部分,工程防治措施的適用條件及方式:大多數房后切坡造成的小型土質滑坡,選用滑坡后緣地表排水、前緣支擋或削方減載護坡等工程措施較為適應;對于中型以上滑坡,應根據工程地質勘察資料選擇工程防治措施。
(2)生物防治措施
生物防治措施是指植樹造林,種草護坡及合理耕牧。它具有應用范圍廣、投資省,能促進生態平衡,改善自然環境條件,防治作用持續時間長的特點,需較長時間才能發揮其效益。
根據調查區地質災害特點和自然經濟條件,泥石流區,地面塌陷區及水土流失區應采取封山育林,退耕還林等防治措施,減少地質災害的發生和經濟損失。
(3)避讓措施
①雨天避讓措施。對災害隱患點和變形斜坡,采取雨天臨時避讓措施,各鎮在防災預案的基礎上編制安全轉移預案,雨天對受威脅戶一一作轉移地點安排。應根據就近原則、轉移地(接受戶)不受地質災害或其它災害威脅的原則進行操作。
②搬遷避讓措施。對一些危險性大、危害性嚴重的地質災害,防治費用超過搬遷費用或再建房仍然受地質災害威脅的,采用搬遷避讓措施。調查區需搬遷避讓或已搬遷的災點。
4、結語
巖土工程地質災害防治工程是一項長期的工作,任重而道遠。隨著新技術、新方法、新材料在地質災害防治工程中應用,地質災害防治措施和施工技術必將邁向新的臺階。
參考文獻:
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[3]GB50021-2001巖土工程勘察規范[S].國家質檢總局(SBTS),2002
[4]地質工程手冊.中國知識出版社.2006
