淺談地質(zhì)災(zāi)害危險性評估在工程上的意義

常 琳,王振華

(1.西安工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院,陜西 西安 710021；2.中國電力工程顧問集團西北電力設(shè)計院,陜西 西安 710075)

0 前 言

為落實以人為本方針,應(yīng)確保區(qū)內(nèi)各工程建設(shè)不遭受地質(zhì)災(zāi)害的危害,防止人員生命財產(chǎn)安全受到威脅,保障建設(shè)工程正常運行,進而加速當?shù)氐陌l(fā)展,為地方經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。為有效避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,應(yīng)對工程項目所在位置做出地質(zhì)災(zāi)害危險性評估,提前預(yù)防,防止地質(zhì)災(zāi)害對工程建設(shè)造成影響。

預(yù)測的結(jié)果能反映工程建設(shè)中可能引起、加重地質(zhì)災(zāi)害的可能性,對工程建設(shè)有指導(dǎo)意義。

本文以安塞區(qū)高橋鎮(zhèn)采出水回注站建設(shè)為例對其進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估,根據(jù)實際情況提出可行的防治措施和建議,解決實際問題,確保建設(shè)項目和人民生命財產(chǎn)的安全。

1 工程概況

1.1 基本概況

安塞區(qū)位于延安市北部、延河上游。安塞區(qū)高橋鎮(zhèn)采出水回注站建設(shè)項目,位于安塞區(qū)高橋鎮(zhèn)曹村境內(nèi),項目區(qū)位于山頂平緩區(qū),屬黃土梁峁地貌,巖性多樣,巖土體結(jié)構(gòu)中等,工程性質(zhì)較好,場地地質(zhì)環(huán)境條件的復(fù)雜程度屬于中等類型。

安塞區(qū)高橋鎮(zhèn)采出水回注站建設(shè)項目占地1.0812公頃,項目區(qū)占地為天然牧草地。采出水站總規(guī)模200 m3/d。新建300 m3沉降出油罐2具,40 m3緩沖水罐2具,污泥池1座,20 m3污油罐1具,采出水一體化集成裝置2套,回注井1口,值班房、閥組間、防雨棚各1個。

根據(jù)規(guī)劃設(shè)計擬建場地占地面積約為2 702 m2;按《地質(zhì)災(zāi)害危險性評估規(guī)范》(DZ/T 0286—2015)[1]中的要求,根據(jù)擬建場地的地形地貌、地質(zhì)環(huán)境條件,結(jié)合治理工程的特點,確定評估范圍在征地范圍的基礎(chǔ)上各向外延伸50 m,評估區(qū)面積約為10 287 m2,調(diào)查區(qū)在評估范圍的基礎(chǔ)上向外延伸100 m,調(diào)查區(qū)面積約為38 601 m2。

1.2 工程地質(zhì)概況

工程地處地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū),區(qū)域地質(zhì)背景中等,地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜,境內(nèi)溝壑縱橫,川道窄長,遍布梁峁,全縣平均溝壑密度4.7 km/km2,相對高差基本大于50 m,地面坡度8°～35°,地形起伏變化較大,土壤侵蝕模數(shù)1.02×104t/km2·a,水土流失的面積占總面積的96.7%,是黃河中游水土流失重點縣之一。地震基本烈度Ⅳ度,地震動峰值加速度0.05 g;地層巖性巖相變化小,巖土體結(jié)構(gòu)簡單,工程性質(zhì)較差;地質(zhì)構(gòu)造簡單,無褶皺、斷裂、裂隙發(fā)育;區(qū)內(nèi)含水層為第四系沖洪積層孔隙水和黃土裂隙孔隙水,水文地質(zhì)條件良好[2-4];地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育強烈,危害嚴重;人類活動一般,對地質(zhì)環(huán)境影響、破壞較小。安塞縣地貌見圖1。

圖1 安塞縣地貌圖

1.3 環(huán)境條件

安塞縣是暖溫帶半干旱大陸性季風氣候。水、旱、風、雹、蟲、凍等自然災(zāi)害頻發(fā),有西北內(nèi)陸黃土高原氣候的典型特征。據(jù)安塞縣氣象局降水資料,全縣多年平均降水量502.9 mm(此為1977年～2002年的年平均值),多數(shù)集中于7～9月,且降水量最多可占全年降水量的60%,并多暴雨可引發(fā)群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)歷史洪水調(diào)查資料,安塞縣為暴雨洪澇災(zāi)害多發(fā)區(qū)。

1.4 巖土類型及工程地質(zhì)性質(zhì)

調(diào)查區(qū)內(nèi)巖土體可分成堅硬-半堅硬層狀沉積巖類與松散巖類兩類,各巖土體工程地質(zhì)特征分述如下。

1)堅硬-半堅硬層狀沉積巖類。由侏羅系中統(tǒng)砂巖,薄層的泥和泥巖互層構(gòu)成。根據(jù)場地巖土工程勘察報告,砂巖的摩擦系數(shù)f=0.63～0.70,內(nèi)聚力C=1.08～2.52 MPa,軟化系數(shù)0.39～0.55;泥巖的摩擦系數(shù)f=0.60,內(nèi)聚力C=0.51～0.83 MPa,軟化系數(shù)小于0.30;在飽和條件下,力學(xué)強度顯著降低,表明該類巖石易受地下水影響,軟化性強,抗水、抗風化能力和抗凍性均較弱。

2)松散巖類。第四系上更新統(tǒng)黃土分布于黃土梁峁頂部,顆粒成份多為粉粒,礦物的成份主要是石英、長石和小量黏土礦物。具有較大孔隙,結(jié)構(gòu)疏松,垂直節(jié)理發(fā)育厲害,土體一般呈堅硬狀態(tài),為中壓縮性土,屬濕陷性黃土,內(nèi)摩擦角Φ=15.5°～26°,內(nèi)聚力C=28～39 kPa,力學(xué)強度隨著天然含水量的增加而大幅度降低。

第四系下、中更新統(tǒng)黃土為區(qū)內(nèi)黃土梁峁的主體部分,底部埋有多層古土壤和鈣質(zhì)結(jié)核層。其顆粒成份中黏粒含量較上更新統(tǒng)黃土明顯增高,多大于20%。土體一般呈堅硬至硬塑狀態(tài),為中低壓縮性土,屬非濕陷性黃土,抗剪強度較高,內(nèi)摩擦角Φ=16.0°～34.2°,內(nèi)聚力C=12～73 kPa,但是在飽和條件下,非濕陷性黃土的抗剪強度大幅度降低。

第四系全新統(tǒng)黃土狀土分布于沿河灣一級階地區(qū),顆粒主要成份為粉粒,結(jié)構(gòu)較疏松,有大孔隙,垂直節(jié)理十分發(fā)育,土體一般呈堅硬狀態(tài),為中壓縮性土,屬濕陷性黃土,工程性質(zhì)較好。

1.5 地下水動態(tài)特征

勘察期間,測量得出地下水靜水位埋深均為5.00～7.50 m,相應(yīng)標高1 066.05～1 067.11 m,屬第四系松散孔隙潛水,賦存于③層圓礫及以下諸層中。該水主要受大氣降水及延河支流補給,隨地形向延河支流的方向排泄。伴隨季節(jié)更替,水位發(fā)生變化,變幅約為1.50 m。

1.6 人類活動對地質(zhì)環(huán)境影響

人類工程經(jīng)濟活動是地質(zhì)災(zāi)害的主要誘發(fā)因素之一。擬建工程場地內(nèi)人類工程活動相對少,主要表現(xiàn)在全區(qū)建設(shè)的車輛。所以,人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境的影響較小。

2 地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

2.1 地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估

經(jīng)實地調(diào)查,擬建場地人類工程活動較弱,場地內(nèi)地勢起伏不大,場地邊側(cè)坡體坡度較緩(如圖2),發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地裂縫、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害的可能性小?，F(xiàn)狀評估結(jié)果認為,擬建場地地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度為弱發(fā)育,地質(zhì)災(zāi)害危險性小。

圖2 場地邊側(cè)坡度較緩山梁

2.2 地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估

地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估包括擬建工程過程中及建設(shè)后可能引發(fā)新地質(zhì)災(zāi)害的危險性預(yù)測評估、建設(shè)過程中加劇已有地質(zhì)災(zāi)害的危險性預(yù)測評估以及擬建工程自身可能遭受已存在地質(zhì)災(zāi)害的危險性預(yù)測評估幾個方面。

1)工程建設(shè)中期后期可能引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估。工程建設(shè)過程中,平整場地在對邊坡沒有及時處理時,在強降雨的情況下,場地邊側(cè)可能引發(fā)滑坡的可能性較大,其危險性中等。場區(qū)地勢平坦,基礎(chǔ)開挖深度小,預(yù)測評估場區(qū)可能引發(fā)崩塌的地質(zhì)災(zāi)害可能性小,其危險性小。

評估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀未發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害及隱患,預(yù)測評估各項工程建設(shè)加劇地質(zhì)災(zāi)害的可能性小,危險性小。

2)工程建設(shè)自身可能遭受的已存在地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估。評估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀尚沒有發(fā)現(xiàn)存在地質(zhì)災(zāi)害和隱患,故各項工程建設(shè)遭受已有地質(zhì)災(zāi)害的可能性小,危險性小。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估

地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估是在對評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評估和預(yù)測評估結(jié)果的基礎(chǔ)上,加上建設(shè)工程性質(zhì)特點和地質(zhì)環(huán)境因素,進行的建設(shè)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估。

本次地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估采取定性分析的方法,主要根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度和致災(zāi)危險性大小綜合分析判定,以擬建工程能夠造成或加強的地質(zhì)災(zāi)害為主體,同時配合評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件和地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀發(fā)育情況進行綜合評估。

2.4 地質(zhì)災(zāi)害危險性評估結(jié)果

結(jié)合評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估和預(yù)測評估的結(jié)果,該工程后面的建設(shè)過程中,發(fā)生滑坡的可能性較大,故工程評估區(qū)為危險性中等區(qū)。

3 防治措施建議

地質(zhì)災(zāi)害的防治原則是:預(yù)防為主,及時治理。根據(jù)工程的重要性及時制定具體整治方案。針對擬建場地可能形成的地質(zhì)災(zāi)害及不良工程地質(zhì)問題,提出以下防治措施建議。

1)針對擬建場地邊側(cè)的黃土坡,要設(shè)置必要的防護措施或進行生態(tài)護坡,防止水土流失,減少滑坡可能性,避免地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時對建設(shè)工程造成危害。

2)針對建設(shè)場地做好排水設(shè)施,以保證基礎(chǔ)設(shè)施的安全建設(shè)。

3)在施工和運營過程中定期進行地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測,采取一系列行之有效的監(jiān)測預(yù)警措施,發(fā)現(xiàn)問題及時預(yù)警,確保安全施工和運營。

4)工程建設(shè)場地產(chǎn)生的廢棄土渣,應(yīng)集中處理,避免堆放于坡面上,形成不穩(wěn)定斜坡。

5)經(jīng)過對延安地區(qū)近幾年水文氣象資料的分析,該地區(qū)

未來年降水量可能會出現(xiàn)增加趨勢,尤其是暴雨頻率和強度有可能增加,所以建議該項目應(yīng)做好周邊邊坡排水及防護措施,以減少水土流失和地質(zhì)災(zāi)害防洪[3-5]。

4 結(jié) 論

在工程建設(shè)前進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估可以在確定出能夠?qū)е碌刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要因素的前提下,提前采取防治措施,防治地質(zhì)災(zāi)害。并可針對各區(qū)段地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)狀及預(yù)測評估結(jié)果,統(tǒng)一制定工程治理的具體規(guī)劃,按輕重緩急適時治理,更加具有合理性、針對性地防治工程所在地地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。對于威脅重要區(qū)段的地質(zhì)災(zāi)害,采用可靠的整治措施,對于臨時工程或一般工程,采用比較簡單的防治措施。提前制定好防治方案有利于降低評估區(qū)內(nèi)各工程建設(shè)設(shè)施受地質(zhì)災(zāi)害危害的可能性,確保建設(shè)工程正常運行,避免人員安全問題和財產(chǎn)損失問題。

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