张毅刘瑾王平波
(山西省地质环境监测中心,太原,030024)
摘要本文分析了山西省由自然因素形成的地质灾害和人为活动引发的地质灾害状况。针对水动力条件的改变是影响自然地质灾害变化的重要因素出发,根据未来13年降水量的变化预测了自然地质灾害的发展趋势;按照矿产资源开发总体规划、公路交通发展规划和水资源开发利用规划等预测了工程活动引发的滑坡崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等灾害发展趋势。
关键词地质灾害趋势预测山西
地质灾害是指各种与地质作用有关的危害,它给人民生命和财产造成了损害。地质灾害从其形成的动力条件可分为自然地质灾害与人为活动引发的地质灾害两大类。山西地处高原,地形高差大,地质条件复杂,降水量集中,形成崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝等地质灾害动力条件充分,属自然地质灾害易发区,历史上自然地质灾害具有点多面广的特点。山西是一个矿业开发大省,随着采矿深度和广度的增大,全省由采矿引起的地裂缝、地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流等人为地质灾害频繁发生,造成的经济损失与人员伤亡十分严重。另外,山西铁路、公路的修建,重要城市附近地下水的集中超量开采,也在一定程度上诱发了崩塌、滑坡、地裂缝、地面沉降等人为地质灾害的发生。据不完全统计,20世纪80年代以来山西各类地质灾害造成的直接经济损失达数10亿元,死亡人数超过2000人,受潜在地质灾害威胁的人员和财产数量惊人。近几年,虽然山西省有关部门在自然与人为地质灾害防治方面做了大量工作,取得了一定成效,但由于省内地质灾害种类多,分布广,各种地质灾害的成因机制、成灾规律、分布现状尚未完全查清,地质灾害依然是影响山西人民生命财产安全和阻碍省内国民经济发展的重要因素。控制和减轻地质灾害已经成为山西省面临的一个重要现实问题。有效保护和合理开发利用地质环境,防治地质灾害刻不容缓。
山西省地质灾害从灾害形成的动力条件来看,可分为自然因素形成的地质灾害与人为活动引发的地质灾害两大类。在地质环境条件相同的情况下,致灾动力条件的变化是决定自然地质灾害变化趋势的决定性因素,而人类工程活动及其产生的废弃物的堆放则是人为地质灾害发展变化的决定性因素。下面据此对全省自然与人为地质灾害的发展趋势作定性预测。
1山西自然地质灾害趋势预测
山西自然地质作用形成的灾害主要包括崩塌、滑坡、泥石流、构造型地裂缝、黄土湿陷型地裂缝等。从自然地质灾害造成的经济损失与人员伤亡情况来看,崩塌、滑坡、泥石流是主要的致灾体,其次是构造型地裂缝。因黄土湿陷型地裂缝造成的经济损失相对较小,且没有人员伤亡的记载。
自然地质灾害的形成都必须具备一定的地形地貌条件、地层岩性条件、地质构造条件与水动力条件。在上述条件中,对于自然地质灾害较为发育的任一地区,地形地貌、地层岩性、地质构造条件都是地质灾害产生的基础条件,其变化是缓慢的,只有水动力条件随降水强度的不同而发生变化。因此,水动力条件的变化对自然地质灾害的发展趋势起着十分重要的作用。
山西省自然地质灾害的研究表明,泥石流、滑坡、崩塌与降水量有着非常显著的正相关关系,连绵细雨过后突降暴雨或连续多年降水量偏大的年份,最易诱发这些地质灾害的发生;黄土湿陷型地裂缝与降水量也有着明显的正相关关系,大雨过后最易出现这些地质灾害。以原平市为例,在2001年进行的地质灾害调查与区划工作中,查出该区20世纪90年代共发生滑坡地质灾害8起,这8起滑坡地质灾害的形成时间集中分布在1995年(2起)与1996年(6起)的6、7、8月间。查阅原平市历年降水量资料,其多年(1954~2000年)平均降水量为436mm,1990~2000年降水量为250~700mm,而1995~1996年降水量为600~700mm,较多年平均降水量大多在250mm以上,为90年代的最大值。在这两年中,其6、7、8月降水量分别达到了120mm、250mm、290mm左右,较其他年份的月降水量大1倍以上。连续两年充沛的集中降水,导致了该区滑坡地质灾害的频繁发生。太原市1996年8月4日发生的特大泥石流地质灾害,也是在其上游太原西山、古交矿区遭遇百年不遇特大暴雨的条件下形成的。
山西位于大陆东岸的内陆。外缘有山脉环绕,因而受到海风的影响,形成较强的大陆性气候。同时由于受内蒙古冬季冷气团的袭击,北部比较寒冷,由此形成了山西冬季长而寒冷干燥且降水少,夏季短而炎热多雨,春季日温差大,风沙多且干旱严重,秋季短而天气温和的气候特点。山西省气候类型属于温带大陆性气候,四季变化明显,南北差异大,全省多年平均降水量为400~650mm之间。在全年总降水量中,春季占15%~20%,夏季占50%~75%,秋季占15%~30%,冬季占2%~3%。每年的7~9月份降水量高度集中。全省年降水量的分布有由东南向西北递减,山区大于盆地20%的特点。山西省降水量年际变化较大,常有连年少雨干旱现象,降水量有10~13年丰枯变化周期。山西上世纪90年代到目前降水量属偏枯年份,较80年代降水量减少约2.8%。进入21世纪以后,随着近十几年降水量偏枯周期的结束,在未来的13年中,山西将进入降水量偏丰周期,降水量会较前十几年有明显增大的趋势。在降水量增大,水动力条件增强等因素影响下,山西今后13年自然地质灾害的发生频率会随降水量的变化而逐渐增大。但由于近几年山西省加大了地质灾害的宣传力度和防治力度,地质灾害受灾区和隐患区人民群众的防灾减灾意识明显增强,虽然自然地质灾害的发生频率会逐渐增大,但由自然地质灾害造成的经济损失与人员伤亡会得到有效控制。
2山西人为地质灾害趋势预测
山西省人类工程活动诱发的崩塌、滑坡、泥石流、采空地裂缝、采空地面塌陷等灾害,主要活动包括矿山开采、修路切坡、建筑切坡等。在工矿企业密集分布区、城市居民密集居住区因过量抽取地下水,会诱发地面沉降、水位下降型地裂缝等人为地质灾害。从人为地质灾害造成的经济损失与人员伤亡情况来看,采空地裂缝、采空地面塌陷、采动滑坡、采动崩塌是主要的致灾体,过量抽取地下水诱发的地面沉降、地裂缝造成的经济损失也较大。而修路切坡、建筑切坡诱发的崩塌、滑坡等地质灾害造成的经济损失与人员伤亡相对较小。
人类工程活动诱发的人为地质灾害的种类、强度与当时国民经济发展水平、国家产业政策密切相关。在经济发展水平较低的20世纪70、80年代,山西中小矿山遍布,县乡级公路及国家一、二级公路的修建蓬勃开展,人类工程活动诱发的崩塌、滑坡、地裂缝、地面塌陷、泥石流等地质灾害具有点多面广,发生频率高,累计损失大等特点。进入90年代以后,公路建设进入高速公路时代。由于高速公路建设对选址、勘察、设计、施工、地质灾害防治等方面的要求较高,使得因修路切坡造成的地质灾害明显减少。目前,山西省尚无因修建高速公路诱发人为崩滑或高速公路受到人为地质灾害破坏的记载。山西省以煤矿为主的矿山开采在20世纪90年代以后进入了规范发展的时期。行政主管部门关停并毁了一大批违法小煤矿,使山西矿业秩序得到了根本好转。由私挖滥采、越界开采造成的地面塌陷、房屋损毁等人为地质灾害得到明显控制,以开采煤矿为主的矿山地质灾害由治理前的突发性、随意性转为在人们控制与预测范围内规律性的发生。由矿山开采诱发的人为地质灾害造成的损失明显减轻。
根据山西省公路交通发展规划与矿产资源总体规划,在今后13年的规划期内,山西公路交通建设仍以高速公路的建设为主,预计由修建高速公路诱发的人为地质灾害轻微,远小于低级别公路修建时诱发的人为地质灾害。
从矿产资源总体规划来看,山西省2005年近期规划目标主要为:矿产资源开发利用总量得到有效控制,煤炭开采总量控制在3.0亿t左右;矿业结构和布局得到调整、优化,煤炭工业通过由数量型向质量效益型转变、由生产初级产品为主向综合开发利用为主转变来提高整体素质,巩固煤炭工业基地地位,组建三大煤炭集团公司;继续关闭非法开采、矿井回采率低、威胁大矿安全、不具备安全生产条件、破坏生态环境和污染严重的小煤矿,使全省煤炭矿山缩减到3000个以内;调整矿山规模结构,形成以大、中型矿山为骨干,大中小协调发展的格局;矿产资源开发利用方式初步实现由粗放型向集约型转变,利用效率明显提高,乱采滥挖、破坏性开采基本消除;新建矿山开采规模与矿床储量规模基本适应,煤炭资源矿井回采率明显提高;矿山生态环境状况得到初步改善,矿山环境监督管理得到加强,不再新建对生态环境具有不可恢复利用的破坏性影响的矿产资源开采项目,开采矿产资源实行地质灾害防治保证金制度,矿山次生地质灾害发生率明显下降,矿山“三废”治理率明显提高,矿山生态环境恢复治理率达到20%,新增矿山土地复垦面积1.5万公顷。全省2010年远景目标为:矿产资源勘查、开发领域改革开放力度进一步加大,矿产资源利用方式和管理方式初步实现根本转变,基本形成适应社会主义市场经济要求的、具有竞争力的、以规模经营为主干的新型矿业经济体系。矿产资源开发利用结构和布局得到进一步调整和改善,资源利用效率进一步提高,矿产资源开发与生态环境保护协调发展,矿业生态环境进一步改善。从上述近期与远景规划目标来看,山西省矿业开发在保持总量基本不变的原则下,将逐步实现以大代小,形成以“大集团”规模经营为主干的新型矿业经济体系,并保持矿业开发与环境保护的协调发展。同时,山西省矿产资源总体规划中,还根据相应的法律法规、相关规划、维护国家战略利益、遵循自然规律和经济规律等原则,将山西省矿产资源进行了规划分区,共划分为鼓励开采区、限制开采区、禁止开采区和保护开采区四类。从矿业布局来看,随着大同、阳泉、汾西、太原西山等主要矿区煤炭资源的逐渐枯竭,沁水煤田北翼的寿阳、河东煤田的柳林、保德、河曲、偏关等地已成为山西煤炭大军开辟的第二战场,在这些地区正在陆续建设一批一期工程年产量即达60万~300万t的大中型矿井,有些矿井规划年产量达900万t(山西鲁能河曲电煤开发有限公司上榆泉—大塔矿区)。可以预见,随着这些大中型矿井的陆续投产,上述地区地质环境条件会急剧恶化,采煤诱发的地裂缝、地面塌陷、采动崩塌、采动滑坡、水资源破坏等人为地质灾害会大量发生。因此,规划期内,山西省除原有大同、朔州、轩岗、太原西山、阳泉、汾西、孝义、霍州、潞安、长治、晋城等已采区(有些已近采空)因采煤造成的地质灾害逐渐加重外,上述新采区将来也会诱发许多地质灾害。山西省由采矿诱发的人为地质灾害有加重的趋势。但由于这些大矿有着严密的生产规划与环境保护规划,其诱发的人为地质灾害都是矿山生产过程中不可避免的地质灾害,具有预见性与规划性,造成的损失相对较小。
随着采矿业的持续快速发展,山西省采矿废弃物的排放量逐年增加,堆放点越来越多。根据山西省部分地区《矿山尾矿、固体废料、土地复垦、地质环境保护调查整治报告》,山西省部分地区矿山尾矿及固体废料排放量如下(表1)、(表2):
表1山西省部分矿山尾矿排放量统计表
表2山西省主要矿区固体废弃物排放量表
另外,受国家煤炭产业政策及西部大开发政策驱动,近几年山西省新建了大批一期工程规模即达600~1200MW的大型火力发电厂,每个火力发电厂的灰渣年排放量达35万~70万m3,按全省已有和在建火力发电厂数量估算,全省火力发电厂年排灰渣总量在1000万m3以上。这些矿山尾矿、固体废料及电厂灰渣数量巨大,分布面广,且多分布在山区沟谷中,构成了山西省泥石流地质灾害的重要物源。在较大暴雨条件下,这些物质极易被冲出沟谷,形成泥石流地质灾害。因此,规划期内,山西遭受人类工程活动诱发的泥石流地质灾害破坏的危险性呈增高趋势。
根据调查,太原市娄烦县境内的尖山铁矿、朔州市的平朔露天矿、运城市的中条山有色金属公司、太原西山矿区、太原东山采石场等地在规划期内都有可能发生人为因素诱发的泥石流地质灾害。这些泥石流地质灾害一旦发生,造成的经济损失与人员伤亡将会十分严重。
山西因过量抽取地下水诱发的地面沉降、地裂缝等人为地质灾害主要分布在人口密集、工矿企业集中的大中城市,如太原、大同、临汾、榆次等地。其中以太原市地面沉降发生的时间最早,成灾范围及下沉量最大,造成的经济损失最大。太原市地面沉降因过量抽取地下水引发,地面沉降范围与深浅层地下水降落漏斗范围具有很好的吻合关系。地面沉降灾害一旦形成,在现有经济技术条件下难以恢复,只能以控制沉降范围与下沉量为主要防治目标。根据山西省水利部门规划,引黄工程南干线和太原市黄河水源供水工程的设计供水能力是依据现状太原供水区的缺水量和地下水超采量这两部分水量之和,再加上城市发展所增加的需水量确定的。因此,在引黄工程新水源通水的同时,太原市将根据不同地下水单元超采情况,关闭部分地下水开采井,以扭转供水区地下水超采局面,实现良性循环,满足生态环境与地下水资源的可持续发展,并保证引黄工程长期稳定运营。目前准备实施的调控方案为:2003年引黄供水后,重点取水户年开采量将由27335万m3减少为18407万m3,压缩地下水开采量8803万m3/a,占超采量的82%,其中盆地孔隙水4952万m3,岩溶水3743万m3。加上分散取水户的调控,届时太原市地下水的超采形势将得到有效控制,基本实现地下水采补平衡。到2005年引黄供水量增至80万m3/d时,再压缩开采量4309万m3/a,调控区地下水将得到恢复性涵养,进入良性循环状态。引黄北干线的大同市朔州市黄河水开始供水后,地下水保护方案与太原近似。在另一个超采严重的地区—运城地区,则结合禹门口、尊村提黄工程和浪店水源工程的建成、配套、供水,压缩区内工业、农业的地下水开采量0.8亿m3/a,占该区超采量的56%,替代以黄河水。因此,规划期内,山西以太原市、大同市为主的大城市的地面沉降灾害会得到控制,但中小城市随着城市化水平提高,工农业快速发展,用水量剧增,有可能使原有的地面沉降灾害加重或出现新的小范围地面沉降与地裂缝地质灾害。
岩土工程的地质灾害防治措施论文
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摘要:
经济发展使得各种资源开发及工程不断开展,不同地区地表都受到不同程度的破坏,导致地质灾害不断发生。因此,工程在实际建设中,需考虑到多方面因素要求,注重减少对的周围地质的破坏。地质灾害自身情况复杂,且容易出现突发情况,分布分散,威胁人们生命安全。岩土工程中,地质灾害对周围环境及人员影响最大,为避免地质灾害发生,以下对其防治方法措施详细分析,旨在为合理应对地质灾害奠定理论基础。
关键词 :
岩土工程;地质灾害;防治方法;实践;
我国国土辽阔、地势复杂,地质灾害发生严重,且地质灾害自身种类较多,容易对周围人们财产及生命安全造成严重影响[1]。为解决这一问题,需采取先进的防御措施,对地质灾害进行提前防治,针对岩土工程的真实情况,有针对性的采取防治措施,降低地质灾害发生几率。
1、地质灾害及其造成的影响
1.1地质灾害
我国地质灾害种类较多,但是经常发生的为泥石流、岩石滚落、地面塌陷等等,文章主要针对泥石流地质灾害、崩塌及滑坡等进行分析介绍。
1.2地质灾害特点及影响
1.2.1滑坡
滑坡主要是斜坡的岩土受到雨水冲刷,加之原本重力影响,导致岩石向下移动,形成灾害。若斜坡岩土没受到外界力的影响,则一般不会出现滑坡。发生滑坡危害的原因来说,如雨水冲刷、斜坡水土流失、斜坡植被过度开采等,都会导致滑坡发生。
1.2.2崩塌
岩土工程施工本身是对岩土进行施工操作,施工的过程中可能会导致部分岩土产生裂缝,导致岩土分为较多部分[2]。分裂后的岩土其自身较为空虚,崩塌会往往滚落堆积到底部。发生崩塌的原因主要是对矿产过度开采,或土木工程不合理开发、水库发生渗漏等,导致原本岩土受到破坏。
1.2.3泥石流
泥石流在我国属多发性地质灾害,对交通及附近经济发展造成严重影响,威胁附近居民生命安全。分析泥石流产生的原因,发现其主要是山区降水过多,导致泥沙和石块等固体伴随雨水形成含有大量泥沙的洪流。导致泥石流的原因较多,其中,对土体不合理开发,容易导致泥石流发生,岩土开发随意,导致岩土完整性及稳定性都受到较大影响,土体自身受到较大冲击,就会导致泥石流发生。最后山林滥砍滥伐,导致岩土失去固定依赖,更容易被雨水冲刷,容易引发泥石流。
2、岩土工程地质灾害防治技术分析
2.1滑坡防治
滑坡对周围交通安全、居民生命安全、财产安全的影响较大。对滑坡进行治理,可以在容易滑坡的位置的上方,采取清方减载、填土反压等方式,做好外部支持,同时以抗滑挡墙技术,避免滑坡发生后,对下方公路造成严重的阻塞影响[3]。采用抗滑挡墙,其施工布置灵活,不同山体、土坡都可迅速建设,施工简单。在早期我国铁路建设中,为避免滑坡对铁路造成严重影响,还采用抗滑桩技术,发现其滑坡治理效果一般,后采取地表排水及减方减载相结合的措施,采用多技术结合互补,建立滑坡治理体系,在治理中对地面、地下、立体排水等综合治理,发现治理效果突出,有效控制滑坡地质灾难出现。
2.2崩塌防治
崩塌本身灾难来临迅速,威胁较大。对崩塌防治,需对对应岩土仔细检查,看岩土是否不稳,若发现确实不稳定,应对岩土加固处理,避免岩土发生滑落,减少土体产生裂缝几率。相较于滑坡防治,对崩塌防治难度较低,治理简单。但是,就陡峻边坡崩塌治理而言,其裂缝和沿途结构组合及地质情况具有不确定性,无法以人为方式很好的预控制,受卸荷裂隙区扩张、扩展影响较大,裂缝分布较为集中的.区域,需对危险性岩土进行清理,之后采取锚杆加挂网喷护锚固方式实现对土体的加固保护,避免崩塌发生。
2.3生物措施
通过生物对地质灾害进行防治,防治环保,有利于促进生态和谐。例如,可采用植树造林、退耕还林方式进行防治,保持水土。通过植物种植的方式,确保水土稳定,若岩土受到外界强烈冲击,岩土仍然受到植物根系天然保护,不会发生滑坡、坍塌等地质灾害。此外,采取生物措施对一些地质灾害进行防治,其社会价值及经济价值突出,在保护环境的同时,可改善地区生态平衡。
但是,当下生物措施仍然存在一些不足,其生物措施发挥作用时间较长,植物需经过较长时间的种植,才能发挥自身真正作用。因此,在部分经常发生泥石流、坍塌、滑坡等地区,要结合当地情况,选择最合理的措施对地质灾害进行控制。同时,一些地区可采用封山育林的方式,对地质灾害进行有效防治,同时建设良好生态环境,减少地质灾害发生几率。
2.4泥石流防治
不同地质灾害中,泥石流造成的破坏范围最广、影响最大。在泥石流防治中,要重视周边的环境治理,还要全面治理当地岩土,管理部门结合生态工程,充分了解泥石流发生的现状,对区域化沟、坡全面检查治理,在经济迅速发展大环境下,对泥石流的治理按照上坡治理为主,对堆积区、沟谷区等依次治理。在实际遇到泥石流问题,不能按照理论死搬硬套,要具体问题具体分析,针对实际情况变化综合考量,发现某地区灾情严重,要预先建立防护林,对裸露的地表加固处理,稳固斜坡,提高岩土结构,避免侵蚀现象不断加剧。
要针对容易发生地质灾害区域的自然条件以多种措施配合,提高防治效果。在严重的地质灾害区域,可采取适当避让措施,减少地质灾害发生对人员造成不可挽回的影响。例如,在雨雪天气应适当避让山区公路,可能出现灾害的变形斜坡、工程隐患,在恶劣天气下远离那些区域,位于山脚位置的山村、城镇要制定好紧急转移措施,下雨天安排好居民转移。
3、结束语
综上所述,岩土工程地质灾害防治工作并不是一时可以完成的,要将眼光放长远,以新型材料、新型技术融入到地质灾害防治中去,完善地质灾害的防治措施。岩土工程施工中,需对现场环境仔细检查,了解施工中可能出现的地质灾害,了解不同地质灾害造成的安全风险,重视对不同的地质灾害的防护处理,有效避免灾害产生。
参考文献
[1]廖何森,崔茂才.岩土工程地质灾害防治技术及防治对策分析[J].世界有色金属,2017(5):223-224.
[2]王雷.岩土工程地质灾害防治技术的应用[J].四川水泥,2018(3):175-175.
[3]薛增荣.岩土工程地质灾害防治技术及防治措施[J].住宅与房地产,2017(5):213.
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当然可以写一篇小论文发表在一般期刊上。但是在构思写作时,必须避免写成勘察报告,应该在滑坡发生的机理或危险性等某方面作一些必要的分析和探讨。有勘察资料和区域地质资料,对潜在滑坡体进行稳定性分析,在资料方面还要做的就是收集一些近期的有关方面的好论文;如果进行危险性评价,还要收集地质灾害危险性评估规范,估算滑坡体的体积和滑落体的分布范围,收集滑落体影响(危害)到的工程、房屋和受危害的人数,估算直接经济损失,确定潜在滑坡的危险性等级。
难。这一权威的刊物审核比较难,通过率比较低,全国基本为百分之36.4,职称和学历都有要求。中国地质灾害与防治学报创刊于1991年,是经原国家科委正式批准,由中华人民共和国国土资源部主管,中国地质灾害研究会主办,中国地质调查局、国土资源部地质环境司、中国地质环境监测院、中国科学院力学研究所等9单位协办,反映地质灾害学科,并向国内外公开发行的学术性刊物。
还在审核中。《地质灾害与环境保护》季刊创刊于1990年,由成都理工大学主办,在市民投稿后,是需要经过审核期的,在若审核期通过了或者被刷下来了,都会有邮件进行通知的,若没有邮件则是因为还在审核中。《地质灾害与环境保护》杂志是地质灾害防治与地质环境,保护国家重点实验室主办的省级期刊,是一本具有一定知名度的季刊。
省级普通期刊,季刊,投稿难度大。主管单位:四川省教育厅 主办单位:成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室主编:黄润秋国际刊号ISSN:1006-4362国内刊号CN:51-1467/P《地质灾害与环境保护》创刊于1990年,由成都理工大学主办。 本刊主要刊登由地球内部动力和外动力以及不合理的人类工程活动引起的地质灾害,如滑坡、崩塌、岩溶塌陷、地裂缝、地面沉降、土壤沙漠化、海水入侵等地质灾害方面的治理与环境保护方面的研究成果。 主要栏目:地质灾害及治理、地质环境保护、技术与方法、岩土工程、理论研究。资料来源:学术资讯网希望我们的回答能够帮到你。
您好,中国地质大学第16组是一个多学科的研究小组,由研究生和博士生组成,主要从事地质学、地球物理学、地球化学、矿物学、矿床学、环境地质学、地质勘查、地质工程、地质资源开发、地质灾害防治等方面的研究。组内的成员以及研究方向都是多元化的,可以满足不同研究领域的需求。组内的成员们也积极参与各种学术活动,参与国内外学术会议,发表论文,参加科研项目,发表论文,参与科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科研项目,参加科
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论文题目: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,地质灾害的频度和规模有逐年增加的趋势。为此,本文作者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
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,是我国当前减少损失的首要途径。
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。
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。
2.1 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。
滑坡的诱因:
(1)地震;(2)降雨和融雪;(3)地表水的冲刷、浸泡;(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。
2.2 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。
2.3 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。
地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落,并在地面形成塌陷坑(洞)的一种动力地质现象。
2.4 地面变形
地面变形包括地面沉降、地面塌陷与地裂缝。目前中国发生地面沉降活动的城镇有70多个,明显成灾的有30余个,最大沉降量已将近3m。这些城市有的孤立存在,有的密集成群相连形成广阔的地面沉降带(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。
2.5 人为地质灾害的危险性分析
人为活动加剧或加速地质灾害的发生所带来的危害性大大超过正常状态下产生的地质灾害所带来的损失。如:矿产资源的开发以及铁道、公路等各种工程建设的开挖,亦经常加剧地质灾害的发生,如:土壤侵蚀、地面塌陷与沉降、滑坡、岩爆、泥石流、荒漠化以及坑道涌水、瓦斯爆炸等灾害。人工滥伐森林资源,也造成土壤侵蚀、滑坡和泥石流等灾害,并导致洪灾的加剧发生。人工爆破也会诱发岩溶塌陷、滑坡等灾害的发生,还有可能引起连锁性的岩溶塌陷。
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
(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
①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。
②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。
4、结语
岩土工程地质灾害防治工程是一项长期的工作,任重而道远。随着新技术、新方法、新材料在地质灾害防治工程中应用,地质灾害防治措施和施工技术必将迈向新的台阶。
参考文献:
[1]地质工程勘察、检验监测及设计施工与灾害防治技术实用手册.中国知识出版社.2007-11
[2]胡茂焱.地质灾害与防治技术.中国地质大学出版社.2005-9
[3]GB50021-2001岩土工程勘察规范[S].国家质检总局(SBTS),2002
[4]地质工程手册.中国知识出版社.2006
中国地质大学第16组是地质灾害防治研究室。地质灾害是指由于地质过程中发生的突发性、可预见性较差的自然灾害,造成的破坏性事件,包括地震、泥石流、崩塌、滑坡、岩溶、地裂缝、地面沉降等。
10.1.1 地质灾害形成机理与调查评价科技研究
(1)降雨诱发型滑坡和泥石流的形成机理
近30年来,降雨型滑坡研究是滑坡研究中的热点课题之一,其核心是通过研究降雨与滑坡的各种关系,预测可能的滑坡状态。据初步统计,全球至少有23个国家的学者对降雨型滑坡进行了不同程度的研究,美国、意大利、日本、英国、澳大利亚、新西兰以及中国香港和内地学者发表的研究论文较多。1984年后,中国香港政府加大了对降雨型滑坡的研究力度。除每年进行降雨滑坡的调查外,特别加强从更深层次上研究滑坡与降雨的关系,降雨滑坡分布发育规律,降雨入渗的水文地质模型,以及应用概率统计和其他数学方法建立更精确的滑坡—降雨关系。随着研究程度的深入,研究者一致认为香港火成岩风化层的非饱和土和残积土特有的性质控制着浅层降雨型滑坡的形成机理。研究结果表明,降雨型滑坡形成机理的本质在于雨水入渗斜坡后破坏了斜坡的应力平衡。因而,从理论上解释雨水入渗后斜坡应力的变化过程,以及雨水在斜坡中的渗透特性和渗透过程,是降雨型滑坡成因机理研究的关键。
(2)岩溶塌陷发育机理和判据研究
日本学者Nogushi(1970)、苏联学者Xоменко(1986)、美国学者Ralphj Hodek(1984)和Thom-as M.Tharp(1995)、俄罗斯学者Anikeev(1999)等,先后采用物理模型试验或数值分析的方法,系统研究了非黏性土潜蚀塌陷的过程。国外一些学者还尝试采用岩土工程离心机进行塌陷试验,如:Borms和Bennermark(1967),Marir(1984),Bertin(1978),Howell和Jenkins(1984),Sterling和Ronayne(1984),Craig(1990),Abdulla和Goodings(1996),运用离心机模拟塌陷破坏机理和导致塌陷的临界组合条件,重点研究了上覆在洞穴上方的弱固结砂层的塌陷破坏与洞穴开口大小、洞穴自身强度、弱固结砂层强度和厚度、上覆砂层的厚度,以及地表荷载的关系。
美国、意大利、英国开展的基于GIS技术的地质灾害的风险评价工作中,包含了岩溶塌陷危险性评价。
(3)区域滑坡和泥石流调查与危险性评价
早期的地质灾害空间预测主要依据野外调查与航空相片解译情况,由专家进行地质灾害敏感性判断和评价,故称之为专家评价法(Aleotti和Chowdhury,1999)。该方法评价结果精度取决于野外调查的详细程度和专家的知识与经验,评价中运用的隐含规则使结果分析与更新困难,而且不同调查者与专家得出的结果无法进行比较。
20世纪70年代,以美国加利福尼亚旧金山地区圣马提俄郡的滑坡敏感性图为代表,利用多参数图的加权(或不加权)叠加得到区域滑坡灾害预测图的方法得到大力推广。该方法的优点是克服了使用隐含规则的问题;缺点是权重的确定仍保持主观性,模型的推广应用有一定困难。
20世纪80年代,受统计回归分析和判别分析在石油运移与矿床预测中应用的启发,Carrara(1983)将多元统计分析预测方法引用到区域滑坡空间预测中,并使该技术在世界各国得到迅速发展与推广。如Haruyama和Kawakami(1984)利用数学统计理论对日本活火山地区降雨引发的滑坡灾害进行了危险度评价。Baeza和Corominas(1996)利用统计判别分析模型进行了浅层滑坡敏感性评估,其斜坡破坏的正确预测率达到96.4%,说明了统计预测的适用性。Carrara,Cardinali和Guzzetti等(1991)将统计模型与GIS结合,应用于意大利中部某小型汇水盆地的滑坡危险性评估,结果证明统计分析与GIS的综合使用是一种快速、可行、费用低的区域滑坡危险性评价与制图方法。
20世纪90年代以来,随着计算机技术和信息科学的高速发展,以处理和分析地理空间数据为主要特点,具有属性数据库与图形库动态连接功能的地理信息系统(GIS)技术得到了空前发展,其与定量化的地质灾害空间预测模型方法的结合也成为地质灾害研究的新领域。
Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl(1994)在哥伦比亚的麦德林(Medellin)地区分析滑坡、泥石流等斜坡不稳定性引起的区域地质灾害敏感性和土地及生命易损性的基础上,利用GIS技术将两者合成产生了风险评价分区图。Anbalagan和Bhawani Singh(1996)在Anbalagan(1992)关于山区滑坡灾害评估和区划制图研究的基础上,提出了风险评价制图的新方法——风险评价矩阵(RAM)。
Aleollt(2000)采用GIS技术对意大利北部阿尔卑斯山前缘的皮埃德蒙特(Piedmont)地区的滑坡、洪水、雪崩、山谷口堆积等灾害的危险性及综合风险进行了区划性制图研究。Michael-Leiba等(2000)在澳大利亚的一项城市发展规划项目的斜坡地质灾害研究中,把斜坡灾害的危险性、易损性、风险评价作为一体,以GIS软件为技术平台,分别采用平面和三维评价系统,对凯恩斯(Cairns)地区进行了斜坡地质灾害的危险性和风险区划研究。Ragozin(2000)从理论上研究了滑坡灾害风险评价中的危险性、易损性和风险性。提出了考虑危险性评估目标有效期限在内的单个滑坡灾害危险性指标,并用其主要控制因素的概率乘积表示;对于区域性滑坡灾害评估,用给定地区的面积、滑坡发生面积、滑坡数量和时间之间的关系建立定量模型。
10.1.2 监测预报技术方法研究
(1)诱发滑坡和泥石流的临界降雨量与气象预警研究
在诱发地质灾害的降雨临界值研究方面,各国学者用来确定降雨诱发滑坡临界值的方法很多,其不同点在于考虑的因素不同。Glade(1997)建立了确定诱发滑坡的降雨临界值的三个模型,并在新西兰的惠灵顿地区进行了验证。三个模型要求的基本数据为:日降雨量、滑坡发生日期和土体潜在日蒸发量(通过Thornthwaite method方法计算得到)。模型建立的前提是:①假设最大日降雨量的地区,蒸发量最小;②滑坡由最大降雨量诱发。这三个模型基本概括了当前确定诱发滑坡的降雨临界值的方法。
在对美国旧金山湾地区1986年2月12~21日的滑坡和泥石流灾害预警工作中,首先由美国地质调查局分析确定,通过当地电台、电视台以及美国国家气象中心的特别预报方式来进行预警。这次滑坡泥石流灾害的预警分为两个阶段:第一次是2月14日的6个小时灾害危险期,另一次是17~19日之间的60小时的灾害危险期。由于地质条件的复杂性和地形条件的变化,这两次预报主要是针对整个旧金山海湾地区,而不是某一个特定的滑坡灾害地点。根据滑坡泥石流灾害发生后的调查,10处滑坡泥石流灾害发生点有目击者能提供精确的时间,其中有8处滑坡泥石流所发生的时间与预警的时间段一致。
据研究,旧金山湾地区的6小时降雨量达到4英时(即101.6mm)时,就可能引发大面积泥石流。为了监测降雨期间地下水位的变化,他们还设置了若干个孔隙水压力计以观测斜坡中地下水位变化。旧金山海湾地区实时区域滑坡预警系统包括降雨与滑坡发生的经验和分析关系式,实时雨量监测数据,国家气象服务中心降雨预报以及滑坡易发区略图。
1984年开始,香港地区采用雷达图像解译小范围地质构造,用于确定滑坡发生的潜在区域。进而建立了用于滑坡灾害的降雨量监测网络,其中自动雨量计1999年由48个扩展为86个。将雨量资料定时传给管理部门。如预测24小时内降雨量达到175mm或60分钟内市区内雨量超过70mm,即认为达到滑坡预报阈值,即由政府发出通报。香港平均每年约发出三次山洪滑坡暴发警报。
(2)滑坡和泥石流灾害监测技术方法研究
对于滑坡和泥石流的监测,在美国、瑞士、意大利、日本、韩国等发达国家已经做了很多工作,特别是单体滑坡已经达到真正实时监测的阶段。监测内容包括地面位移、地裂缝、地下位移、地下水位(水压力)和水温、地声等。监测技术采用常规监测、自动观测、GPS和卫星通信等相结合(图10.1,10.2)。在我国的香港特别行政区,也建立了比较完善的基于降雨监测的地质灾害监测网络。
图10.1 使用太阳能无线遥控系统(左图)和变形计(右图)
图10.2 瑞士南部Canton Ticino地区的滑坡实时监测(据)
(3)地面沉降监测预测新技术新方法研究
在美国、荷兰、日本等发达国家,地下水水位往往与基岩标、分层标布设在同一孔内同时进行自动化监测(图10.3)。一是可以判明是否是由于过量抽取地下水所致,即地面沉降的形成原因;二是可以与监测到的地面沉降数据进行动态的耦合分析,得出地下水开采量(水位)与地面沉降量的相关关系;再通过水流模型可对地面沉降进行预报预测。同时,作为地下水位的实时监测数据,能够直接成为地下水资源管理的可靠依据。
图10.3 分层标自动监测系统及原理示意图(据Amelung等,1999)
在美国加利福尼亚州萨克拉门托,GPS测量已经取代了区域性的地面标高的水准测量。1986年在该区建了38个GPS监测站,1989年后达到了68个。采用严格的测量程序,其大地高程的精度可达到毫米级。我国上海经过近两年应用Ashtech Z12双频GPS信号接收机测定大地高程,于1999年也取得了大地高程精度达3mm的好成果。其优点是对于区域性地面沉降的大范围监测具有事半功倍的效果。
根据美国地调局资料,美国用于探测地面沉降的干涉合成孔径雷达(InSAR)技术还处于开发和试验之中(图10.4)。Gabriel等率先于1989年发表了《测绘大区微小高程变化:雷达干扰测量法》的文章。1993年,Massonet等利用雷达干扰测量法测绘了着陆器地震的地面形变场区。Van der Kooij等用太空飞船干涉卫星孔径雷达资料调查研究了荷兰格洛宁根(Groningen)天然气开采区的地面沉降问题。Marco等利用美国实验研究学会干涉卫星孔径雷达资料对美国贝尔瑞吉(Belridge)油田1992~1996年的地面沉降进行了详细的研究。由于这种探测技术的使用,地面沉降测量的精度已达毫米级,其探测结果能很好地处理成平面二维沉降等值线图。而且该方法可以省去常规水准标石测量的许多人力和物力的投入。因此,不能低估这一新技术的开发应用前景,在目前情况下可以参照国外成功的经验在我国进行试验。
(4)岩溶塌陷监测技术研究
美国学者Benson(1987)提出利用地质雷达进行监测预报的方法,并在美国北卡罗来纳州威尔明顿(Wilmington)西南部的一条军用铁路进行了试验,监测周期为半年,取得了良好的效果。2002年,在国土资源大调查项目的支持下,中国地质科学院岩溶地质研究所在广西桂林柘木镇建立了我国第一个岩溶塌陷灾害监测站,为深入系统地研究岩溶塌陷预测预报方法提供了良好的条件。
图10.4 合成孔径雷达干涉测量获得的内华达州拉斯维加斯谷地
(5)地质灾害监测预警信息传输处理与发布系统研究
发达国家和地区已经越来越重视地质灾害监测的信息化工作。例如美国、日本、意大利、法国和韩国等建立了地质灾害实时监测系统,在实际应用中可以做到实时预警。针对单种地质灾害开展监测预警方面的研究工作较多,多灾种的集成系统尚不多见。
10.1.3 地质灾害治理工程技术研究
(1)地质灾害防治理论
重视基于地质灾害形成机理的地质灾害防治理论研究。如日本针对温泉地区的滑坡特点,研究采用排气工程和地下水截水工程进行滑坡综合防护;法国针对降雨诱发的粘土滑坡采用虹吸排水技术;美国和日本在研究植被覆盖好的地区发生的浅层滑坡,开展采用调整植物类型的生物措施研究等。在地质灾害的防治工程中,普遍采用生物防护系统,注重生态环境保护,日本在滑坡治理中,抗滑桩和建筑地基结合,实现防治工程与土地开发利用相结合。
(2)地质灾害防治工程设计技术方法
国外对于复杂支挡结构设计技术、地下水排水技术设计,基于环境和景观设计的技术规程和实用的计算机软件开发等方面,都进行了大量研究,形成了比较配套的设计计算理论方法和产业化软件。如:美国开发了三维连续体的快速拉格朗日分析软件——FLAC3D,三维模拟离散元程序——3DEC;加拿大开发的地质工程问题和地质环境模拟分析的软件包——GEO-SLOPE Office(GEO-SLOPE Office 5.0 for Windows),已经广泛应用于世界上许多国家的滑坡等地质灾害防治工程设计,形成了模块化的设计软件和方法。
(3)地质灾害治理工程技术
在治理技术上,广泛应用土工织物、预应力复杂支挡结构、地下水排水技术。尤其以美国、西欧、日本和我国的香港特别行政区在地质灾害治理方面投入大,成就显著。如日本地附山滑坡治理工程,耗资达150亿日元(约15亿人民币),可算得上地质灾害防治工程的博物馆。
国外对崩塌和滑坡灾害治理的常见技术工程包括:①冲刷防护工程:防冲坝、沉积坝、护岸、防波坝、丁坝;②减重和反压工程;③地面排水工程:地面排水沟、防渗工程;④地下排水工程:地下排水沟、泄水洞、水平钻孔、集水井和虹吸排水工程;⑤地下截水工程:隔渗芯墙截水,灌浆截水,化学固化法截水;⑥支挡工程:挡土墙、格栅墙、抗滑桩、岩石锚杆;⑦排气工程:用于治理温泉地区的滑坡;⑧生物护坡技术和轻型网状防护系统结合用于崩塌和小型滑坡灾害的治理。
由于水是形成滑坡的重要诱发因素,地面排水工程和地下排水工程总是被首先考虑的治理技术,也是在大型滑坡防治中首选采用的治理技术。美国、日本、新西兰等国在滑坡治理中广泛应用地下排水工程技术,采用水平钻孔排水和排水井、排水隧洞联合排水技术治理滑坡。法国采用虹吸排水技术治理100多处降雨诱发的粘土滑坡。它是一个密封的聚氯乙烯管系统。该技术的最大优点是可以自流排水,降低滑坡的地下水位。
在支挡工程技术应用方面,研究应用大截面抗滑桩、锚索抗滑桩、锚索、小型钢架桩加锚索、微型桩群等多种支挡结构,并在锚索防腐技术、通用的计算方法、设计软件和技术标准方面取得明显进展。减重和反压工程是经济有效的防治滑坡的工程措施。英国Huchinson提出的“中性线”方法为减重和反压计算提供了理论依据。
近年来,发达国家在地质灾害防治工程实践中,在崩塌和小型滑坡灾害治理中应用轻型网状防护系统与生物护坡系统的配合技术,使防治工程进一步向轻型化和美观化方向发展。如SNS柔性支护系统和生物护坡系统,在欧洲许多国家应用比较普遍。
10.1.4 国际地质灾害防治科技研究发展趋势分析
地质灾害防治科技未来总体发展趋势是:重视地质灾害早期预测、预警能力建设,提高地质灾害领域防灾减灾科技水平和能力,建立3S(即:RS——遥感,GPS——全球定位系统和GIS——地理信息系统)技术平台,发展和建立区域地质灾害动态实时监测网站和预测预警信息系统,建立地质灾害信息系统平台和共享通道,提高地质灾害减灾防灾技术的支撑能力。
对地质灾害形成机理的深入研究一直是国际地质灾害研究的难点,而降雨型滑坡研究是滑坡研究中的热点课题之一,重点是研究诱发泥石流、浅层滑坡的临界降雨量随区域和气候变化而变化,揭示降雨与滑坡的各种关系,预测可能的滑坡状态。
应用GIS技术开展地质灾害的区域特征分析和灾情空间制图正成为热点。通过计算机高技术手段(GIS,GPS,RS等)将灾情分析与危险性评价、风险性预测有机结合起来,形成实时预警决策体系将成为灾害地质研究的一个重要趋势。
在各种监测技术方面,发达国家在加强各类地质灾害实时监测台站建设的同时,均十分重视高新技术的应用,高科技空间对地观测技术在地质灾害方面的应用研究也是发达国家的重要研究方向。各种更为先进的遥感探测系统的应用逐步深入,美国、法国、意大利和日本等国都将GPS、干涉雷达遥感在滑坡、地面沉降等动态调查和监测中的应用作为重点研究方向。
近年来,发达国家在地质灾害治理工程技术方面具有如下特点和发展趋势。
在防治理论上:重视基于地质灾害形成机理的地质灾害防治理论研究;注重防治工程与生态环境保护和土地利用结合;形成模块化的设计软件和方法,研究开发新的治理技术方法。
在灾害信息处理方面:各种高速的数值预报已逐步实现;高速、智能化、综合化的通信网络技术、分布式数据库技术和海量数据操作技术的发展,又使灾害通信、计算机网络和信息开发处理融为一体,形成了综合的灾害信息网络系统,使各种分散的灾害信息真正做到资源共享;人工智能、多媒体和三维模拟技术的发展,推动了灾害信息产品的应用和再加工。
一、内容概述
1.主要成果
通过1∶5万比例尺地质灾害详细调查工作,总结形成了一套滑坡、崩塌、泥石流地质灾害调查工作流程和技术方法体系。取得的主要成果包括:
1)总结及完善了地质灾害调查评价的技术路线,形成了一套野外和室内工作方法。针对黄土高原地区地质环境、地质灾害发育特征和分布规律,形成了一套从资料收集→遥感解译→野外核查→再次解译→野外调查→主要地质灾害点测绘→重大地质灾害点勘查的工作流程和各个环节的实施细则;室内工作形成了基于GIS的数据采集→空间属性数据库建立→评价指标体系选择→危险程度模型分析→地质灾害危险程度评价与区划的技术方法和工作流程。
2)研究了西北黄土高原区地质灾害发育规律及变形破坏模式。其滑坡平面形态典型、剪出口高,基本力学模式简单;崩塌规模小、危害大、变形模式多样(图1);不稳定斜坡坡度跨度大、坡型以直线型为主,潜在危害严重。
图1 黄土高原区崩塌破坏模式
3)研究了黄土滑坡的主控因素和诱发因素,认为沟谷发育期、坡体地质结构、坡体形态等对滑坡的形成、分布、规模和类型具有明显的控制作用,地下水和植被对滑坡形成具有一定的影响,人类工程活动和降水的双重作用是滑坡灾害最主要的引发因素(图2—图4)。
图2 宝塔区杜甫川沟谷发育分区
图3 降雨量与地质灾害发生频次关系
4)根据黄土地区斜坡特点,计算了工作区不同坡度区间、不同坡高区间、不同斜坡类型及不同坡向区间发生滑坡的概率(图5—图7),建立了基于坡度、坡高、坡型、坡向等参数的黄土滑坡区域危险性评价指标体系。
5)形成了定性与定量相结合的地质灾害易发程度及危险程度区划技术方法(图8—图10)。
6)规范和统一了西北黄土高原区地质灾害图的编制方法和图式图例,建立了基于MapGIS的地质灾害编图的图库字库,形成了一套地质灾害调查评价编图技术方法(图11)。
图4 人类活动改变斜坡原始坡度状态
图5 不同坡度区间发生滑坡的比例
图6 不同坡高区间发生滑坡的比例
图7 不同坡向区间发生滑坡的比例
图8 地质灾害点密度分布
图9 地质灾害易发性区划
图10 地质灾害危险性区划
7)采用高精度遥感影像图对调查区进行了地质灾害和地质环境解译,建立了地质灾害遥感解译标志和数据档案(图12)。
8)对陕西省特大型滑坡进行了专项调查及评价,研究了特大型滑坡的时空分布规律、发育特征、形成机理及风险级别(图13),形成了一套针对特大型滑坡调查与评价的技术方法。
9)开展了汶川地震灾区、玉树地震灾区、安康特大暴雨及灞桥滑坡等地质灾害应急调查,形成一套快速反应、高效的地质灾害应急排查技术方法。
图11 滑坡分布图编制的基本构成及层次
图12 基于ArcGIS的遥感解译平台
图13 不同风险级别特大型滑坡数量
图14 地质灾害信息系统
10)建立了基于ArcGIS的数据库及地质灾害信息系统(图14)。
2.技术特点
地质灾害调查评价技术路线见图15,其技术特点包含以下6个方面:
1)以已发生滑坡、崩塌、泥石流、潜在地质灾害隐患点及其形成的地质条件调查为核心,以遥感解译和野外核查为主要手段,对已发生的滑坡、崩塌、泥石流进行调查,开展滑坡、崩塌、泥石流易发程度区划;在遥感解译的基础上,以野外实地调查为主要手段,对潜在的滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害隐患点进行排查,并逐一对其危险程度和危害性进行评价。
2)以遥感调查为先导,并将遥感调查贯穿于详细调查工作的全过程。在遥感解译基础上,初步判断滑坡、崩塌、泥石流等的危险性,确定需要进一步核查和调查的已有地质灾害点,以及需要排查的基本具备成灾条件的地质灾害隐患地段或区域,划分重点调查区和一般调查区,指导野外调查;并将遥感解译—野外核查—再解译贯穿于调查工作的全过程。
3)调查区采用重点调查区与一般调查区相结合的方法。根据地质环境条件和地质灾害发育程度,将调查区划分为重点调查区与一般调查区,按照1∶1万比例尺草测、1∶5万比例尺正测、1∶5万比例尺简测3种主要的不同精度展开调查。
图15 地质灾害调查评价技术路线框架图
4)灾害点按野外核查、地面调查、测绘和勘查4个层次开展。对于未成灾或没有威胁对象,且规模小、发育特征不典型的滑坡、崩塌、泥石流自然地质现象,采用野外核查为主的方法;对于已成灾的已有地质灾害点或具有威胁对象的地质灾害隐患点,逐一进行现场调查;对于危险程度较大的地质灾害,进行大比例尺工程地质测绘;调查中发现的重大地质灾害隐患点,当地面调查和测绘工作仍不能解决问题时,对其实施控制性勘查。
5)采用点、线、面相结合,重视环境地质条件调查,以专业调查为主的方法:①地质灾害点调查,即对已有地质灾害点逐一进行现场调查;②沿线追踪调查,即沿着主干河流及其支流低地、交通线路及输油管线进行地质环境条件、滑坡、崩塌以及地质灾害隐患点追踪调查;③面上控制调查,即在地质灾害点较少地段,采用网格控制调查。
6)紧密与各级政府国土部门相结合,采用政府部门和当地群众共同参与的调查方法。一是充分了解地方政府部门对于地质灾害防治工作的需要,并将其需要贯穿于调查工作中,提高调查成果的实用性;二是在地方政府部门配合调查时,调查组实时将地质灾害隐患点移交给政府部门,政府部门及时实施避让、监测等防治措施;三是专业调查与群测群防相结合,提高群众地质灾害防治意识,完善群专结合的监测网络。
二、应用范围及应用实例
1.成果应用的范围及效果
西北黄土高原区地质灾害详细调查成果可作为减灾防灾和国民经济发展规划以及科学研究等的基础地质依据,对地质灾害防治具有重要的现实意义。
1)总结形成了一套滑坡、崩塌、泥石流地质灾害详细调查工作流程和技术方法体系,建立了延安市宝塔区地质灾害详细调查示范,为随后开展的地质灾害详细调查项目提供了技术示范。
2)揭示了调查区地质灾害发育的地质环境背景、地质灾害类型、发育特征与分布规律及形成机理,并以此为基础提出了防治对策。
3)完善了群测群防网络,建立了重要地质灾害隐患点防灾预案,为地方政府汛期地质灾害防治及编制防治规划提供了基础地质依据,被调查区内工程建设选址、地质灾害危险性评估等广泛应用。
4)编制的《编图指南》和示范图件为地质灾害编图提供了支撑,随后开展的地质灾害详细调查项目都以此为技术范例。
5)编写了国土资源部行业规范,即《滑坡崩塌泥石流灾害调查规范》。
6)为地质灾害监测预警及风险管理提供了基础数据。
7)开展了汶川地震灾区(图16)、玉树地震灾区(图17)、安康特大暴雨、榆林子洲滑坡、西安灞桥滑坡(图18)等地质灾害应急调查。同时开展了延安市和榆林市地质灾害汛期排查,向当地政府提出了应急处置建议。
8)基于地质灾害调查与评价发表了多篇论文,成果被多次引用,其中《延安市宝塔区崩滑地质灾害发育特征与分布规律初探》被引频次23次,《遥感技术在黄土高原区地质灾害详细调查中的应用》被引频次18次;同时通过中国地质大学(北京)、长安大学等高校研究生联合培养基地培养研究生多名。
图16 汶川地震灾区应急调查
图17 玉树地震灾区应急调查
图18 西安灞桥滑坡应急调查
9)此项地质灾害调查评价工作已纳入《国务院关于加强地质灾害防治工作的决定》,掀起了全国地质灾害调查评价工作高潮,推动了我国地质灾害调查评价工作进展。
2.应用前景
近年来,全国各地开展的地质灾害详细调查工作都以延安市宝塔区地质灾害详细调查为示范,起到了应有的示范作用,在地质灾害调查及防治工作中应用前景广阔。
三、推广转化方式
1.宣传报道
举办了“地质灾害防治知识万村培训”,向当地群众宣讲地质灾害防治知识(图19);提出的地质灾害应急调查处置建议在中央电视台新闻频道进行了报道(图20);同时在国土资源部网站、中国地质调查局网站及西安地质调查中心网站也多次就地质灾害调查评价技术方法进行了报道。
图19 地质灾害防治知识万村培训
图20 中央电视台报道
2.会议交流
1)举办了中国-挪威地质灾害研讨会,启动了“灌溉渗透诱发型黄土崩滑灾害机理研究”中挪国际合作研究项目。
2)承办了“第十届国际滑坡与工程边坡会议”、“2011年全国工程地质学术年会”、“国际首届地质灾害研究及管理新技术研讨会”等多次学术会议,并就“地质灾害调查评价技术方法”向与会代表进行了交流。
3.人员培训
项目负责人张茂省研究员分别在3 期全国性地质灾害详细调查培训班以及陕西、甘肃、青海、山西、河南、海南、吉林等省地质灾害详细调查培训班上授课,对地质灾害详细调查方法进行培训,并赴实地进行地质灾害调查技术指导,累计培训人员超过1000人次(图21)。
图21 张茂省研究员在为学员授课
技术依托单位:中国地质调查局西安地质调查中心
联系人:张茂省
通讯地址:陕西省西安市友谊东路438号
邮政编码:710054
联系电话:
电子邮件:
楼主!这个我就不知道了,你课一找相关的论文,看看是怎么一个格式和内容,集思广益吧!
当然可以写一篇小论文发表在一般期刊上。但是在构思写作时,必须避免写成勘察报告,应该在滑坡发生的机理或危险性等某方面作一些必要的分析和探讨。有勘察资料和区域地质资料,对潜在滑坡体进行稳定性分析,在资料方面还要做的就是收集一些近期的有关方面的好论文;如果进行危险性评价,还要收集地质灾害危险性评估规范,估算滑坡体的体积和滑落体的分布范围,收集滑落体影响(危害)到的工程、房屋和受危害的人数,估算直接经济损失,确定潜在滑坡的危险性等级。