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論巖土工程地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)及防治措施
摘要:近年來,隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,各種資源開發(fā)和工程建設(shè)活動(dòng)等人類工程活動(dòng)的力度也普遍增大,給我國(guó)本就十分脆弱的地質(zhì)環(huán)境帶來了巨大的壓力,地質(zhì)災(zāi)害的頻度和規(guī)模有逐年增加的趨勢(shì)。為此,本文作者就巖土工程與地質(zhì)災(zāi)害的內(nèi)涵、地質(zhì)災(zāi)害的特征與危害以及地質(zhì)災(zāi)害防治工程的主要施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及防治措施進(jìn)行了全面的闡述。
關(guān)鍵詞:巖土工程;地質(zhì)災(zāi)害;防治措施
1、巖土工程與地質(zhì)災(zāi)害的內(nèi)涵
自20世紀(jì)80年代末,90年代初,我國(guó)產(chǎn)生了一個(gè)新的學(xué)科——地質(zhì)工程學(xué)。地質(zhì)工程學(xué),是研究與解決從規(guī)劃到竣工乃至工程運(yùn)行后效的全過程的與地質(zhì)有關(guān)的工程問題的科學(xué)。它把地質(zhì)體乃至地質(zhì)環(huán)境作為工程系統(tǒng)的組成部分來對(duì)待,這顯然符合大系統(tǒng)工程學(xué)的思想,它包含巖土工程和地質(zhì)災(zāi)害防治工程兩個(gè)方面,但以后者對(duì)其特點(diǎn)的反映更為深刻。巖土工程是指工程建設(shè)中涉及巖土體的開挖與加固;地質(zhì)災(zāi)害防治工程是對(duì)自然或人為作用產(chǎn)生的有害地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行防范與防治。后者包含了更全面地對(duì)地質(zhì)生態(tài)環(huán)境合理開發(fā)與管理的思想。
地質(zhì)災(zāi)害是指由于自然因素或者人為活動(dòng)引發(fā)的危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全或使人類賴以生存和發(fā)展的環(huán)境、資源發(fā)生嚴(yán)重破壞的地質(zhì)現(xiàn)象�！兜刭|(zhì)災(zāi)害防治條例》規(guī)定,地質(zhì)災(zāi)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(zāi)害。
在我國(guó),大多數(shù)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象都是人為因素引發(fā)的,據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),近年來我國(guó)每年因地質(zhì)災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失約占各種自然災(zāi)害的1/4至1/5,因此,減少或制止破壞生態(tài)環(huán)境行為、及時(shí)采取地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防和防治措施,是我國(guó)當(dāng)前減少損失的首要途徑。
2、我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害的特征與危害
由于我國(guó)地理位置獨(dú)特,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,地球生態(tài)環(huán)境多變,加之人口眾多的農(nóng)業(yè)大國(guó),經(jīng)濟(jì)較落后,承災(zāi)能力弱,所有這些疊加在一起,形成災(zāi)害類型多、分布廣、頻度高、強(qiáng)度大、影響面寬、損失嚴(yán)重的格局。
據(jù)資料統(tǒng)計(jì)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(zhì)災(zāi)害在我國(guó)十分發(fā)育。其中崩塌、滑坡、泥石流的分布范圍約占國(guó)土面積的50%,其中以西南、西北地區(qū)最為嚴(yán)重。
地質(zhì)災(zāi)害可分兩大類:第一類主要是由自然因素引起的地質(zhì)環(huán)境問題,又稱第一環(huán)境問題,屬自然地質(zhì)災(zāi)害;這些災(zāi)害不以人類歷史的發(fā)展為轉(zhuǎn)移;第二類主要是由人為活動(dòng)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害,稱第二環(huán)境問題,屬人為地質(zhì)災(zāi)害。這些災(zāi)害常隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而日益增加,據(jù)地質(zhì)災(zāi)害成因分析,全國(guó)50%以上的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)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(dòng)、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(dòng)的自然現(xiàn)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(duì)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(fā)生的規(guī)律:
下列地帶是滑坡的易發(fā)和多發(fā)地區(qū):(1)江、河、湖(水庫(kù))、溝的岸坡地帶,地形高差大的峽谷地區(qū),山區(qū)鐵路、公路、工程建筑物的邊坡等。(2)地質(zhì)構(gòu)造帶之中,如斷裂帶、地震帶等。(3)易滑(坡)巖、土分布區(qū)。(4)暴雨多發(fā)區(qū)及異常的強(qiáng)降雨區(qū)。
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(wěn)定,突然脫離母體向下傾倒、翻滾,堆積在坡腳(或溝谷)的地質(zhì)現(xiàn)象稱為崩塌。
崩塌的誘因:
(1)采掘礦產(chǎn)資源;(2)道路工程開挖邊坡;(3)水庫(kù)蓄水與渠道滲漏;(4)堆(棄)渣填土;(5)強(qiáng)烈振動(dòng)。
2.3 泥石流
泥石流是由于降水(暴雨、冰川、積雪融化水)產(chǎn)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(zhì)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(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)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(guó)發(fā)生地面沉降活動(dòng)的城鎮(zhèn)有70多個(gè),明顯成災(zāi)的有30余個(gè),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(qū))。造成中國(guó)城鎮(zhèn)地面塌陷原因有三:一是不合理地大量開采地下礦產(chǎn)資源引起的塌陷;二是表面巖溶活動(dòng)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(fā)生的規(guī)律:
(1)巖溶強(qiáng)烈發(fā)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(zhuǎn)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(qū);(7)巖沉吟地下水位在基巖面上下頻繁波動(dòng)的地帶,或受排水影響強(qiáng)烈的降落漏斗中心及近側(cè)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(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性分析
人為活動(dòng)加劇或加速地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生所帶來的危害性大大超過正常狀態(tài)下產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害所帶來的損失。如:礦產(chǎn)資源的開發(fā)以及鐵道、公路等各種工程建設(shè)的開挖,亦經(jīng)常加劇地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)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(zāi)害。人工濫伐森林資源,也造成土壤侵蝕、滑坡和泥石流等災(zāi)害,并導(dǎo)致洪災(zāi)的加劇發(fā)生。人工爆破也會(huì)誘發(fā)巖溶塌陷、滑坡等災(zāi)害的發(fā)生,還有可能引起連鎖性的巖溶塌陷。
人工誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)如下:
一是誘發(fā)速度快。在自然地質(zhì)演化及氣候變化過程中,巖體由相對(duì)穩(wěn)定至不穩(wěn)定的變化,經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間過程。而人工因素誘發(fā)下,就大大地縮短了自然演化時(shí)間,加速巖土體的巖性變化,而導(dǎo)致突變?yōu)碾y的發(fā)生,并造成更大的損失。
二是誘發(fā)災(zāi)害面廣。自然地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,除了特大災(zāi)害之外,一般其危害性有一定的局限性,在人工因素誘發(fā)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(guī)模開挖,影響的是區(qū)域性環(huán)境惡化,誘發(fā)區(qū)域性旱澇災(zāi)害,以至引發(fā)全球性荒漠化。人類活動(dòng)產(chǎn)生的升溫效應(yīng),對(duì)氣候及地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)作用的影響也是全球性的。
三是災(zāi)害損失巨大,除了地震之外,人工誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害所造成的損失是嚴(yán)重的。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,人工誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害所造成的損失,仍會(huì)不斷增加,目前估計(jì)地質(zhì)災(zāi)害損失每年約500億元,而受到威脅的就是這些數(shù)據(jù)的數(shù)倍至數(shù)百倍。1998年洪災(zāi)損失2000多億元,死亡1432人,其中不少損失是通過地質(zhì)災(zāi)害而產(chǎn)生的。
3、地質(zhì)災(zāi)害防治工程的主要施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及防治措施
3.1 主要的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)
地質(zhì)災(zāi)害防治工程的最大特點(diǎn)是隱蔽性(如抗滑樁)、復(fù)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(diǎn),因此與地基與基礎(chǔ)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(zhì)災(zāi)害防治工程施工的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)主要有:
(1)地質(zhì)災(zāi)害防治工程現(xiàn)行施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,如《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ/T0218-2006);
(2)各類工業(yè)與民用和市政工程建設(shè)項(xiàng)目的地基與基礎(chǔ)、深基坑、高切坡、地基處理、基礎(chǔ)病害工程防治等所涉及的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)均可參考使用,如《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50202-2002);
(3)各類水利水電工程的土石方、地基與基礎(chǔ)和巖土工程所涉及的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)均可參考使用,如《水電水利工程預(yù)應(yīng)力錨索施工規(guī)范》(DL/T5083-2004);
(4)各類交通建設(shè)中所涉及的邊坡、滑坡、危巖、塌陷和沉降等工程防治的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,如《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》)(JTJ042-94)。
3.2 地質(zhì)災(zāi)害防治工程防治措施
3.2.1 做好防治工程設(shè)計(jì)
地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì),必須根據(jù)崩塌、滑坡、不穩(wěn)定斜坡的成因機(jī)制、運(yùn)動(dòng)模式、易發(fā)性及防治目標(biāo)制定。
(1)根據(jù)致災(zāi)的成因確定主要防治途徑;
(2)根據(jù)災(zāi)害的易發(fā)程度、防治目標(biāo)確定防治工程的強(qiáng)度和工程量。
3.2.2 地質(zhì)災(zāi)害防治工程的主要工程措施
根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查設(shè)計(jì)現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范,《三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及資料分析,國(guó)內(nèi)防治地質(zhì)災(zāi)害的主要工程類型有:排(截)水工程、支(攔)擋工程、加固工程、護(hù)坡工程、減載與壓腳工程及搬遷和避讓等。
3.2.3 地質(zhì)災(zāi)害防治措施
(l)工程防治措施
工程防治措施是防治地質(zhì)災(zāi)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(shù)房后切坡造成的小型土質(zhì)滑坡,選用滑坡后緣地表排水、前緣支擋或削方減載護(hù)坡等工程措施較為適應(yīng);對(duì)于中型以上滑坡,應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)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(hù)坡及合理耕牧。它具有應(yīng)用范圍廣、投資省,能促進(jìn)生態(tài)平衡,改善自然環(huán)境條件,防治作用持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn),需較長(zhǎng)時(shí)間才能發(fā)揮其效益。
根據(jù)調(diào)查區(qū)地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)和自然經(jīng)濟(jì)條件,泥石流區(qū),地面塌陷區(qū)及水土流失區(qū)應(yīng)采取封山育林,退耕還林等防治措施,減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和經(jīng)濟(jì)損失。
(3)避讓措施
①雨天避讓措施。對(duì)災(zāi)害隱患點(diǎn)和變形斜坡,采取雨天臨時(shí)避讓措施,各鎮(zhèn)在防災(zāi)預(yù)案的基礎(chǔ)上編制安全轉(zhuǎn)移預(yù)案,雨天對(duì)受威脅戶一一作轉(zhuǎn)移地點(diǎn)安排。應(yīng)根據(jù)就近原則、轉(zhuǎn)移地(接受戶)不受地質(zhì)災(zāi)害或其它災(zāi)害威脅的原則進(jìn)行操作。
②搬遷避讓措施。對(duì)一些危險(xiǎn)性大、危害性嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害,防治費(fèi)用超過搬遷費(fèi)用或再建房仍然受地質(zhì)災(zāi)害威脅的,采用搬遷避讓措施。調(diào)查區(qū)需搬遷避讓或已搬遷的災(zāi)點(diǎn)。
4、結(jié)語
巖土工程地質(zhì)災(zāi)害防治工程是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作,任重而道遠(yuǎn)。隨著新技術(shù)、新方法、新材料在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中應(yīng)用,地質(zhì)災(zāi)害防治措施和施工技術(shù)必將邁向新的臺(tái)階。
參考文獻(xiàn):
[1]地質(zhì)工程勘察、檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)及設(shè)計(jì)施工與災(zāi)害防治技術(shù)實(shí)用手冊(cè).中國(guó)知識(shí)出版社.2007-11
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[3]GB50021-2001巖土工程勘察規(guī)范[S].國(guó)家質(zhì)檢總局(SBTS),2002
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