地質災害危險性評估中的水文地質問題探討

王希龍，范曉天，林 琳，黃智海，李東川

1.吉林省水文地質調查所，吉林 長春 130012;2.吉林省地礦勘察設計研究院，吉林 長春 130021

地質災害危險性評估中的水文地質問題探討

王希龍1，范曉天1，林 琳2，黃智海1，李東川1

1.吉林省水文地質調查所，吉林 長春 130012;2.吉林省地礦勘察設計研究院，吉林 長春 130021

地質災害危險性評估，是建設大中型或重要項目必須進行的前期重要工作，是對建筑場地地質環境條件、區域地質概況的適宜程度進行的綜合論證。其中現狀評估和預測評估中的水文地質問題對項目建設具有十分重要的影響。本文闡述的內容對工程建設項目進行的地質災害危險性評估具有一定的指導作用。

地質災害；水文地質；現狀評估；預測評估；防治措施

0 引言

各類大中型或重要建設項目的擬建場地，在項目進行宏觀設計的前期按相關規定都必須對擬建場地進行地災評估，以此作為對建設項目安全運行的一項保障措施，擬建場地隱患的致災地質作用和擬建場區潛在的致災地質體，都將成為調查、評估、評價的重點研究對象。地災評估作為一門繼承、發展中的科學，牽涉的學科種類較多，使其成為多項科研成果組合的專業技術。水文地質已成為地災評估項目中不可缺少的章節，在地災評估實施中發揮著重要作用。本文從實際工作需要，討論建設項目地質災害危險性評估中的水文地質工作內容，使地災評估成果更據合理性、科學性。

1 地下水對地質災害的影響

地下水具有資源和環境因子兩大特性，對地質災害有顯著影響主要包括地下水的理化作用、靜水壓力和動水壓力作用及浮托力作用等。

1．1 地下水的軟化作用

巖土體斜坡的軟弱面，在地下水的浸泡下巖土體結構遭到破壞，發生崩解、軟化、泥化現象，使抗剪強度降低；地下水在巖土體中流動時，要對巖土體發生潛蝕作用，也使巖土體強度降低。這些都降低了斜坡的穩定性，易發生崩塌、滑坡、塌陷等災害。

1．2 靜水壓力

由不透水巖層組成的巖質斜坡或土坡，滑體及滑床不透水，滑面相對透水。斜坡中的張裂隙或節理因降雨或地下水活動使其充水，則裂隙將承受靜水壓力v的作用（圖1），其大小（取單寬坡體）為：

式中：h為裂隙水的水頭高；ρw為水的密度；g為重力加速度。

在陡傾裂隙充水時，滑面也充水，滑面也將承受靜水壓力的作用，這個靜水壓力一般稱為浮托力

圖 1 靜水壓力對斜坡穩定性影響Fig.1 Hydrostatic pressure effect to the stability of slope

式中：l為滑面長度；其他符號同前。

這兩個靜水壓力對斜坡穩定是不利的，前者使斜坡受到一個向著臨空面的側向推力，即增大了下滑力；后者浮托力減小了滑面上的有效壓力，降低了滑體的抗滑力。雨季時一些斜坡產生崩塌或滑坡，往往都與裂隙靜水壓力的作用有關。

1．3 動水壓力

如果斜坡巖土體是透水的，地下水在其中滲流時，由于水力梯度作用，就會對斜坡產生動水壓力D，其方向與滲流方向一致(圖2)，指向臨空面，因而對斜坡穩定是不利的。動水壓力D大小為：

式中：I為水力坡度；A為縱剖面上滑體在地下水潛水面以下部分的面積。

圖 2 動水壓力對斜坡穩性影響Fig.2 Hydrodynamic pressure effect to the stability of slope

在河谷地帶當洪水過后河水位迅速下降時，岸坡內可產生較大的動水壓力，往往使之失穩。同樣，當水庫水位急劇下降時，庫岸也會由于很大的動水壓力而致失穩。

1．4 浮托力

處于水下的透水斜坡，將承受浮托力的作用，使坡體的有效重量減輕，對斜坡穩定不利。一些由松散堆積物組成的庫岸的水庫，當蓄水時岸坡發生變形破壞，原因之一就是浮托力的作用。

當為軟弱巖層及松散巖層時，地下水開采或疏干會降低地下水水位，增加土體的有效壓力，則會產生地面沉降或塌陷、地裂縫等。

2 地質災害危險性評估工作前期應重點調查分析的水文地質問題

承擔地質災害危險性評估工作前期（簽訂合同前），應對于承擔的建設項目場地、自然地理、地質環境、水文地質條件有一個宏觀的了解和認識。應重點分析、研究以下內容：

(1)規劃、擬建建設項目的規模、用途、建筑物類別、建筑體的形體特征、建筑體的實際位置，建設項目的規劃占地面積、各建筑體在擬建場地的平面展布情況，擬采用的高程、選用的基礎類型等；

(2)建設項目場地的區域地質、水文地質條件及氣象、水文特征等；

(3)擬建場地已有建筑概況，采用的基礎類型及最大埋深，地面以下現有、在建、廢棄建筑項目的概況等；

(4)擬建場地建設項目施工—竣工期間，對區域地質環境產生的影響及可能改變水文地質條件的因素；

(5)特殊建設項目對場區水文地質條件的要求；

(6)擬定評估工作的周期、時限、評估級別；

(7)建設場地目前的水文地質現狀等情況；

(8)建設場地周邊是否有遺留的水文地質問題存在；

(9)建設場地周圍是否有工業或民用供水井、供水管線、污水井、下水井、廢棄井等；

(10)建設場地或周圍的再建項目，可能對地表水體或地下水產生的直接或間接影響。

3 地質災害危險性現狀評估

擬建場地地質災害危險性現狀評估，是在取得建設場地項目立項論證文檔及充分收集建設場地及附近地區相關地質環境條件與地質災害等有關資料基礎上，進行野外實地調查工作。主要根據區域地質條件，對地貌成因類型、地層結構、巖土體空間分布特征、地質災害現狀，對建設項目有影響的水文、工程地質條件和人為活動對地質環境產生的影響進行調查。根據采取不同手段取得的資料、成果，對擬建場區的建設項目適宜性作出準確的評估，并對水文地質現狀給出指導性結論。

3．1 地質災害的宏觀定性評價

在擬建建設場地范圍影響區域內，對場區與建設項目相關的地質災害內容給出宏觀的定性評價。

(1)擬建場地處于的流域、區段、地表水對擬建場區的階段性影響程度；

(2)擬建場地自然地理及水文地質條件；

(3)擬建場地含水層分布特征；

(4)地下水的開發利用歷史、現狀；

(5)地下水的補給、徑流、排泄條件、地下水與地表水的水力聯系等；

(6)擬建場區污水、雨水的積散狀況；

(7)人為活動影響造成的水文地質條件現狀；

(8)綜合因素促成建設場地和相關條件改變促成的水文地質現狀。

3．2 根據建設場地現狀進行微觀定量評價

(1)擬建場地，上層滯水和承壓水情況；地下水位埋深和水頭高度、初見水位及動態變化等情況；

(2)擬建場地地下水與地表水的水力聯系、補排關系、地表水和地下水的流向，水力坡度；

(3)建筑體預計基礎開挖深度內揭露含水層組的情況，含水層組的顆粒級配，水流和振動液化的可能性；

(4)特殊類型的含水層組特征、性質；

(5)地表水體的季節性變化；

(6)含水層組的狀態變化對巖土體穩定性的影響；

(7)綜合因素對水文地質現狀的影響。

4 地質災害危險性預測評估

擬建建設場區地質災害危險性預測評估，是在熟悉擬建建設工程情況和取得野外調查必要成果的基礎上，根據掌握的區域地質資料，結合當地自然地理條件和地貌特征以及區域相關經驗，預測建設場區自然因素和工程建設可能引發、可能潛在的地質災害進行預測評估。

(1)處于流域中、下游的擬建場地應預測罕見水害發生時的直接沖、淹和沖淹后誘發的崩塌、滑坡、泥石流等地質災害問題，給出定性—定量的評估。

(2)預測擬建場地細顆粒含水層組，在建設項目周期及竣工后是否潛在各種作用誘發的液化問題，評估其危害程度。

(3)預測地表水及地下水的間接作用造成擬建場地或外圍各類不穩定土體的變形或位移而影響建筑物的穩定性。預測可能發生的時間、影響范圍及規模。當地下水位較高及不透水巖土體時，斜坡穩定性要考慮地下水靜水壓力的作用。

(4)預測擬建場區施工過程中的降水、排水、回灌對相鄰建筑體、人防工程、地下采空區、場區存在的欠固結土、人工堆砌的假山、填土場附近的水利工程可能產生的地面塌陷、沉降及涌水滑坡危害等做出評判。對可能發生的時間、范圍、規模給出定性—定量的評估。

(5)對擬建場地的軟弱（淤泥質土、粉砂等）下臥層在長期人為的地表水或地下水的作用下，造成蠕變而導致的地質災害做出預測。

(6)對于未來水文地質的作用可能誘發的建設場地擬建建筑物、相鄰建筑物和地基土受到影響問題，做出預測評估，推測其影響程度。

5 地質災害危險性綜合評估及適宜性評價

根據地質災害現狀評估和預測評估結果，充分考慮評估區水文地質條件中潛在的地質災害隱患，確定未來的危害程度，提出量化的定性指標。再根據地質災害危害程度的大小，防治的難易程度來判定建設用地的適宜性，并做出科學分級。對適宜性差的場區，重點明確水文地質因素危害的程度，指出防治中的注意事項，強調具體的防治措施，指明加大防治力度應有的側重。對基本適宜的場區，應采取適當的治理措施，指出需要改善的地質條件和環境條件等。對適宜的場區，指出易于處理的不當之處，滿足建設項目的地質環境質量要求。

除此之外，還要根據建設場區所處的地理位置、地貌單元特點、人為改造地質環境條件的程度，指出地下水與地表水在相關的區域危害因素。并根據其存在的問題提出治理方案和防治措施。

6 結論

擬建項目的建設規模或重要性達到三級以上的項目，應在項目的規劃、論證后，對擬建場地建設項目的適宜性做出評估和判定，以此確保建設項目的安全運行。擬建場地地質災害危險性評估、判定、預測等手段得出的結論，是多學科的成果組合，水文地質方面的內容是其中的重要工作，在相關規范、規程的指導下，確定可行的工作程序和方法。在調查、分析、評估和論證的條件下，采用 規范用語，正確反映相關評估內容，并根據建設場地的不同，建設項目的不同，宏觀的指出問題所在和預防重點；微觀給出治理、防治措施和注意事項，有針對性的做好各項相關地質災害危險性評估工作。目前地質災害評估成果僅在合格（60分）這個底線上徘徊，那么，如何將成果的適用性、預測能力達到一定的高度，給出經濟、科學的評估結論和建議，才是我們所追求的。更好的為擬建項目的安全建設、安全生產提供技術上的支撐，是我們應盡的義務。而地災評估中的水文地質研究對地質災害危險性評估項目的完善起到至關重要的作用。因此，地質評估中應大力加強水文地質研究工作。

[1] 《供水水文地質手冊》編寫組.供水水文地質手冊[M].北京∶地質出版社，1983, 653-656.

[2] 吉林省國土資源廳.礦山地質環境保護與恢復治理方案編制培訓班教材[Z]. 2013.

[3] 孟吉澤，徐 晗，艾云峰,等.地質災害評估中的工程地質問題探討[J] 吉林地質，2012，（4）.

[4] GB11/T893-2012,地質災害危險性評估技術規范[S].

Hydrogeological problems in geological hazard assessment

WANG Xi-long1, FAN Xiao-tian1, LIN Lin2, HUANG Zhi-hai1, LI Dong-chuan1
1. Hydrogeologic Survey of Jilin Province, Changchun 130012, Jilin, China; 2. Institute of Geologic and Mineral Resources Exploration and Design of Jilin Province, Changchun 130021, Jilin, China

Geological hazard assessment is an important preliminary work, which must be carried out in construction of large and medium-sized or important projects, is a comprehensive demonstration of suitability of the construction site geological conditions, regional geological survey. The hydrogeological problems in current situation assessment and forecast evaluation have an important inf uence on the project construction. This paper has certain guiding role on the geological hazard assessment of construction project.

geological hazard; hydrogeology; current situation assessment; forecast evaluation; controlling measure

P641.69

A

2014-12-05;

2015-06-09

王希龍（1982—），男，吉林長春人，吉林省水文地質調查所助理工程師.

1001—2427（2015）02 - 104 -3