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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
可持续发展与外部性问题近代以来的经济发展，主要是以市场制度为依托的发展。市场制度的有效性无疑已被近代的经济奇迹所证明了。然而，经过数百年的现代化过程，人们逐渐发现，经济赖以发展的资源在逐渐耗竭，人类与其它生物赖以生存的环境在不断恶化，这些都不能不和以市场制度为主的经济发展模式联系在一起。那么，在环境和可持续发展的问题上，市场出了什么错呢？在市场中，存在着许多经济主体，他们可能是个体农民，也可能是乡镇企业，也可能是国有企业或者政府部门。他们之间在进行交易，通过多次的交易，逐渐形成了多个市场的均衡价格。在任何一对交易者看来，他们达成的价格，恰恰落在自己的需求函数（或供给函数）曲线上。由于卖者的产品是用多种要素生产出来的，其中一些要素需要向别人购买，所以该产品的成本也是由交易决定的。经济学证明，在没有外部性的情况下，市场中的交易是有效率的。所谓外部性，是指一个人的行为，或两个人的交易所带来的成本或收益，对第二个或第三个人的成本或收益产生直接影响。或者说，一个人并没有承担或获得他自己行为所引起的所有成本或收益。在社会层次上看，所谓外部性，是指这样一种情境，即因为成本和收益不能在个人或组织间恰当地分配，以至人们宁肯放弃他们本来应该获得的利益（盛洪， 1996）。导致外部性有很多原因。一个重要的原因是，没有建立起有效的产权制度。比如，在一条河边上的造纸厂的产权有明确的归属，但这条河没有明确的归属；或者有名义上的归属，如归集体或国家，但产权的行使效率较低。当造纸厂将污水排入这条后，河里的鱼就无法生存。由于没有人拥有这条河（或不关心这条河），所以没有人因为鱼的损失而向造纸厂索赔。因此，造纸厂将不承担污染河导致的经济成本（这里暂时不考虑环境成本）。但河里没有了鱼，实实在在地就是社会的损失。因此，造纸厂的“个人成本”低于“社会成本”。它的成本曲线比真实成本向右下角移动了（如图1所示）。这导致造纸厂的均衡价格低于“真实价格”，而产量却高于“真实产量”。在极端情况下，从社会角度看，建立这个造纸厂也许是得不尝失。因为它给社会带来的“福利增量”（即比按真实成本生产多获得的“生产者剩余”和“消费者剩余”，）大约是BEE’C所包括的面积），几乎就是它给社会带来的损失（也大约等于BEE’C所包括的面积，即因污染而无法生存的鱼的市场价值）；况且由于成本低估导致资源过多地进入造纸业，使得社会失去了将这些资源配置到其它更有效的用途时所获得的利益。一条河没有明确的归属，可能是由于制度的或观念的原因，也可能是由于技术上的原因。在我国，前一种原因还是大量存在。因为我们刚刚从计划经济中走出来，国有企业的民营化还刚刚开始，人们还不习惯将一条河想象为私人所有。但在更多的情况下，河不是在乡村中的小河，可以在技术上由某些个人所有，而是很大的河，如长江，有上游、中游、下游，拥有一整条河在技术上是不可能的，分段拥有又不能互相不受影响。很大的湖，如太湖，滇池，等等，更进一步，海洋，以至说到极端，整个大气层，整个地球，就更不可能由私人拥有了。因此环境的不可分性，是外部性、从而是市场价格体系失灵的重要原因。然而，即使是人们知道破坏环境的现时成本，也还是无法摆脱外部性问题。因为对环境的损害，从时间上看，往往不是均衡的。在相当长时间内，环境被损害的程度的增长是缓慢的，但当超过一定的阀值后，损害程度就会迅速增长，但这时再补救已为时晚矣。所谓为时晚矣，是指对环境和可再生资源的破坏，有时具有不可逆性，或至少具有不对称性。不可逆，即是指不可恢复；如某种物种一旦灭绝，就不复存在；或一旦臭氧层的漏洞大过一程度，就永远无法修复。不对称，即是指很难恢复；如一旦将森林砍伐殆尽，虽然可以重新种植，却要经历很长时间、付出很大代价；又如由于过度捕捞，我国沿海的黄鱼曾一度绝迹，经过很多年以后才重新恢复过来。但是由于在达到临界点之前，人们不会将即将到来的供给的突然减少计算到与他人的讨价还价中，因而在市场中，没有一种价格信息会提醒人们节约使用该种资源。这是信息在时间上的不均匀导致的外部性问题。而这种时间上不均匀的信息，又会因为人们在空间上的分散，更不容易在灾难发生前知道。人们一般不会把以后的成本算在目前的账上，但一旦按以前的成本进行交易，就必然会将对环境或可再生资源的破坏推过阀值。再退一步，即使所有的人都真切地知道他们的行为将给环境带来的损害程度，也仍然无法阻止外部性问题的发生。这主要是因为人与人之间的利益并不一致。这里讲的人既可以是生活在同一时期的，又可以是不同时期的人。在同一时期的人中，任何个人或集团若要考虑环境或资源问题而自觉地约束自己，将环境成本或资源成本加到自己的生产成本中去，他或它将会在与同行的竞争中败北。因为那些没有考虑环境和资源的企业将会由于成本较低而具有竞争优势。
(一)旱灾——我国发生范围最广、频次高、持续时间最长的渐发性气象灾害。1.四个旱灾多发中心：华北、华南、西南和江淮地区2.不同区域的旱灾特点：（1）东北地区盛夏干旱，“三天一小干，五天一大旱”。由于降水相对稳定，旱灾频次相对较少。（2）华北地区春旱严重，有“春雨贵如油”的说法。旱灾频次居首位。（3）长江地区伏旱，有农谚“春旱不算旱，夏旱减一半”。 7月份雨带北移，受副热带高气压带控制，易发生旱灾，但是，台风雨经常可以缓解灾情。（4）华南地区夏秋旱。 （5）西南地区四季均可发生旱灾。总的说来，我国旱灾以春旱发生地域最广，频率最高，夏旱和秋旱次之。 3.旱涝关系（1）旱灾和涝灾在时间上交替：我国主要旱涝交替区有黄河流域、海河流域、长江中下游及珠江流域等地区 （2）旱灾和涝灾在空间上交错出现：即某一地带雨涝而另外大片地区干旱，即“这里不涝那里涝，这里不旱那里旱”的现象。4.我国农业旱灾灾情严重(二)台风灾害1.我国是世界上少数几个遭受台风影响最严重的国家之一。我国位于太平洋西岸，由于西太平洋台风具有向西北方向移动的特征，因此，我国极易遭受台风的袭击。2.台风发生的时间：主要为盛夏至秋初3.台风灾害的空间分布特点：沿海重、南方重。4.台风造成的损失:台风造成的损失约占全国自然灾害损失的15％--20％，其中沿海省区的台风灾情最重。(三)寒潮灾害1.发生时间：9月至次年5月每年春秋两季有两个寒潮高峰期，即3—4月和10～11月，前者更强。春秋季节爆发的寒潮对农作物的危害最大。 2.源地：北方大陆与冰雪洋面3.路径：偏西路径——经新疆和蒙古高原向日本海及东海北部移动；偏北路径——经蒙古高原向我国南方移动；东北路径——经日本海或我国东北向我国东部沿海侵入。4.我国山脉走向对寒潮的影响东西向山地，如天山、阴山、秦岭和南岭等，山体北侧冷空气堆积，灾害加剧；山体南侧相对温暖，灾害减弱。南北走向的山脉，形成冷空气的通道，使冷空气可以分流南下，影响到长江中下游地区和两广地区甚至海南岛。我国青藏高原的海拔高于寒潮天气系统的上界，因此很少受到寒潮影响。 5.影响地区：除青藏高原、滇南谷地外，全国大部分地区受到寒潮影响。发生频次高，东北地区最多，华北次之，再次为西北和长江流域，华南最少。6.各地灾害表现：北方主要表现为大风、降温、霜冻、暴风雪等；南方主要表现为降温、冻害、雨雪等(四)沙尘暴——华北地区春季影响很大的气象灾害 （1）概念：沙尘暴是沙暴和尘暴两者兼有的总称；是指强风把地面大量沙尘卷入空中、，使空气特别混浊，水平能见度低于1千米的天气现象。（2）发生与防治 ①沙尘暴发生时间：冬春季节②沙尘暴产生需要三个基本条件，一是大风——形成沙尘暴的动力条件；二是地面的沙尘物质——形成沙尘暴的物质条件；三是不稳定的空气状态和局部地区的热力条件。③防治沙尘暴最有效的人类行为是植树造林、种草，增加地表植被覆盖，这样可以减小风速，降低沙尘暴的动力条件，增加湿度，调节并改变局部地区的热力条件；可以减轻沙化，降低沙尘暴的物质来源条件。五)气象灾害多发区——华北地区1.最常发生的气象灾害：干旱、寒潮、沙尘暴、冰雹、干热风、霜冻等，其中干旱—沙尘暴和干旱—虫灾是主要的气象灾害。2.气象灾害多发的原因：各种因素共同作用下形成五、中国的生物灾害（一）农作物病虫害1．特点：种类多，危害大，灾情东部重于西部。2．危害：不仅造成农作物大面积减产，甚至绝收；还导致农产品大批量变质，造成严重的经济损失。3．对农作物危害最大的几种病虫害及其分布：（1）小麦锈病（包括条锈、叶锈和秆锈）——是中国发生范围最广、危害最严重的一类小麦病害，在各麦区均有发生。（2）水稻病害的分布与灾情（3）棉铃虫分布与灾情（二） 森林病虫害1．危害：导致林木生长量减少，森林枯死，不仅对我国森林工业造成极大损失，而且对森林生态功能造成严重破坏。2．导致森林病虫害多发的人为原因：主要是大量单一的人工林替代了种类多样性丰富的原始森林，使森林对有害生物的自控能力降低。3．主要害虫——松毛虫松毛虫发生频率的地区差异：常发区 海拔低于400米、平均气温25℃以上的地区偶发区 海拔400～500米、气温在10～25℃的地区 (三）蝗灾与鼠害——两种最广泛的生物灾害1．蝗灾：（1）危害最严重的爆发性生物灾害。其中，危害最严重、成灾率最高的是飞蝗，俗称“蚂蚱”。对农、林和牧业的破坏具有毁灭性。（2）主要种类及分布（3）蝗灾与旱涝的关系：旱灾与蝗灾经常链性发生，在干旱少雨年份，河湖水位降低，退水区域特别适宜雌蝗产卵，使得蝗虫数量激增。若前期干旱少雨，利于雌蝗产卵，而后期多雨又利于蝗虫幼虫成长，蝗灾就会爆发。2．鼠害（1）危害：老鼠不仅糟蹋粮食、破坏草原和危害林木，而且传播疾病，危害人体健康。我国鼠害发生面积广、种类多、危害大，对农、林、牧业造成的损失相当严重。（2）我国鼠害的地域差异显著 分布本区农业特点常见害鼠亚洲东部喜湿鼠类危害区包括东北、华北和西南区的大部、华东和华南的全部。本区自然条件优越，农业开发历史久远，是我国主要的农业区。褐家鼠、小家鼠等亚洲中部耐旱鼠类危害区包括我国西北区的大部、青藏高原大部，以及东北和华北区的边缘地带。本区降水量少、气候干旱。小家鼠、黄鼠等(四)生物入侵
