淮北市泉山路學校地質災害危險性分析

摘要：為保護地質環境和防治地質災害重復發生，減少因不合理的工程活動引發的地質災害給人民生命財產造成損失，根據地質災害防治條例對淮北市泉山路學校建設工程項目建設場地范圍內工程建設可能引發、加劇引發和本身有可能遭受的各類地質災害的危害程度分別進行預測分析；在現狀分析和預測分析的基礎上，綜合分析建設場地地質災害危險程度，分區劃分危險等級，并結合泉山路學校建設工程的特點，提出地質災害防治措施。

關鍵詞：地質災害類型；危險性；泉山路學校

1.概況

1.1基本概況

淮北市泉山路學校建設用地位于淮北市泉山路東、桓譚路北，項目區周邊路網發達，市區道路可連接省道202、合徐高速等，另建設用地西北側有淮阜鐵路，交通非常便利。

建設工程主要是小學教學樓2棟，中學教學樓1棟，中學實驗樓1棟，多媒體教室樓2棟，行政樓1棟，綜合樓1棟。各建筑設計均為框架結構，獨立基礎，基礎埋深約為1m。

工程總建筑面積為16528m2，其中最大單項建筑面積為7000m2。工程占地總面積26561.7m2（約40畝），容積率0.62。

1.2人類工程活動對地質環境的影響

淮北市泉山路學校建設項目范圍內人類活動以居民建房和交通道路建設為主，對地質環境的影響一般。項目區內居民生活用水主要抽取松散層淺層地下水，用水量少對地質環境影響較小。

對自然地質環境有影響的主要是相城煤礦地下采煤活動，煤層的開采在地面形成地面塌陷。

據《相城煤礦礦井閉坑地質報告》資料，項目區及鄰近下方為相城煤礦的采煤區，共有3、4、5煤層三個煤層的開采活動，分別在1962年～2000年之間開采，開采范圍-500m～-250m水平。各煤層的采掘情況詳見表1。

其中，3煤層采煤深度為400m，均為局部可采的薄煤層；4煤層開采的最大深度為430m，煤厚1.23m，結構較復雜；5煤層開采的最大深度為450m，煤層厚度2.25m，為簡單結構煤層。

據調查了解，該礦山至上世紀90年代末，塌陷面積已達266.67hm2，塌陷深度最大5m左右，塌陷地段大部分常年積水，積水深度2m左右。

根據《淮北礦區地表移動規律研究報告》資料，淮北礦區的穩沉時間最長為5年。相城煤礦在項目區范圍內及鄰近的開采3、4、5煤層，分別在1962年～2000年之間開采，地表移動影響到整個項目區，移動變形的前兩個階段（初始期、活躍期）已經過去，目前項目區已經進入到穩沉階段（衰退期），地表移動已基本停止，塌陷地段經過回填，已復墾建設為居民區。現在的地表高程接近于塌陷發生前的高程。

2.地質災害危險性現狀分析和預測分析

2.1地質災害危險性現狀

淮北泉山路學校建設場地位于泉山路東、桓譚路北側。經野外調查：項目區及周邊居民區、道路等未發現因軟土變形災害而產生的墻體開裂、道路開裂現象，主要為在工程建設時采取了挖除、地基處理或樁基礎等防治措施；項目區附近無大強度開采地下水的集中水源地，淺部松散層地下水開采主要為人民生活所需，由于開采量和用水量均小，對項目區無影響，不會誘發地面沉降類地質災害。

受原相城煤礦開采活動的影響，項目區已經發生過采空塌陷地質災害。目前項目區已經進入到穩沉階段，塌陷地段經過回填，已復墾建設為居民區，房屋暫未發現基礎下沉、墻體開裂等現象。現在的地表高程接近于塌陷發生前的高程，該區已穩沉。

項目區下伏基巖淺部沒有寒武系和奧陶系碳酸鹽類可溶巖分布，沒有發現巖溶地面塌陷；城市供水以開采深部奧陶系巖溶水為主，項目區附近地下水開采井少，主要開采區由于距離較遠，其對項目區影響較小。

綜上所述，現狀條件下，項目區內無崩塌、滑坡、泥石流和巖溶地面塌陷等地質災害發生，現狀為地質災害中等發育。

2.2地質災害危險性預測

2.2.1工程建設引發或加劇地質災害危險性預測

根據項目區地質環境背景資料分析，項目區地貌為沖洪積裙，地形較平坦，地貌標高為31.70m～34.39m，回填土下巖性為第四系淤泥質粘土、粉質粘土、粘土等。項目區建設小學教學樓2棟（5F、43.5m×7.2m），中學教學樓1棟（5F、43.5m×7.2m），中學實驗樓1棟（5F、43.5m×19m），多媒體教室樓2棟（3F、13.2m×9m），行政樓1棟（5F、10.2m×18m），綜合樓1棟（4F、24m×19.8m），多層建筑為磚混結構，天然地基，地基基礎為條形基礎，深度約1m，需進行一定規模的基坑開挖。由于淤泥質粘土、粉質粘土、粘土，結構較松散，一般在基坑開挖深度較深時有可能引起基坑邊坡崩塌災害。因該工程開挖深度不大，若引發崩塌，規模也不大，預測可能發生的一次垮塌量一般小于100m3；基坑邊坡垮塌總量也不會超過500m3。故預測建設工程引發基坑邊坡崩塌地質災害危害小，危險性小。

2.2.2建設工程本身可能遭受地質災害危險性預測評估

據地質環境條件和人類工程活動，項目區內不具備發生滑坡、泥石流等地質災害的地質環境條件。工程建設可能遭受軟土變形、采空塌陷地質災害的危害。現將建設工程可能遭受地質災害危險性的預測分述如下：

（1）軟土變形地質災害

項目區內，回填土下普遍分布一層較為穩定的淤泥質粘土（軟土），厚度0.7m～2.9m，呈褐黃、灰褐色，流塑狀態，含有氧化鐵、植物根、少量有機質等。中偏高壓縮性。天然含水量w=43.2%～49.8%，平均值47.0%；孔隙比e=1.332～ 1.450，平均值1.394；液限ωL=41.4%～44.8%，平均值42.0%；承載力特征值70kPa。

該層土天然含水量大于液限，孔隙比大于1，屬軟土，根據軟土的工程性質、在區內的分布特征、結合建筑物的結構，進行綜合分析研究判定，場地內分布的軟土層將對工程建設產生不同程度的不良影響。主要表現在建筑物基礎及道路等的不均勻沉降。

故擬建建設工程可能遭受軟土變形地質災害，其危害程度中等，危險性中等。

（2）采空塌陷地質災害

項目區位于原相城煤礦3、4、5煤層的采空區上方。其開采活動分別在1962年～2000年之間，采空塌陷已回填、復墾多年，現已建設成居民區。

本區地層∠15°～25°，依照國家煤炭工業局2000年6月頒布的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》，其開采地表移動的持續時間可按下式計算：

T總=2.5H0（單位：天）式中：H0—采深，m

取該礦項目區所在工作面的最大采深：3煤層最大開采深度為400m，4煤層最大開采深度為430m，5煤層最大開采深度為450m。

則可以按經驗公式估算項目區地表移動時間為：

3煤層T總=2.5×400=1000天（2.7年）

4煤層T總=2.5×430=1075天（2.9年）

5煤層T總=2.5×450=1125天（3.1年）

相城煤礦已于2000年2月開采結束并關閉，項目區內及相鄰地段下方各煤層的開采結束時間視為礦井關閉時間，則沉降時間至2014年2月17日計，已達5127天（14年），因此按經驗公式估算項目區地表移動已基本進入衰退期（穩沉階段）。

根據淮北礦區地表移動規律研究成果分析，選取概率積分預計方法進行地表移動變形預計，選取預計參數，本項目區之后，鑒于老采空區巖石固結引起地表殘余移動變形情況進行了計算，結果為：

最大殘余下沉330mm，最大殘余傾斜1.5mm/m，最大殘余曲率0.02（10-3/m）；最大殘余水平移動80.0mm/m，最大殘余水平變形0.6mm/m。（圖1、圖2）

故項目區建設工程可能遭受采空區地面塌陷地質災害，其危害程度中等，危險性中等。

3.地質災害危險性綜合分區及防治措施

3.1地質災害危險性綜合分區

根據項目區地質災害危險性的分級標準，結合項目區地質災害類型，將項目區綜合項目區為一個區，即基坑崩塌、軟土變形、采空塌陷地質災害危險性中等區。

現狀分析表明，地質災害不發育；預測分析表明，泉山路學校項目建設過程中進行基坑開挖，可能引發基坑崩塌地質災害，一般基坑開挖深度1.0m，預測可能發生的一次垮塌量一般小于100m3；基坑邊坡垮塌總量也不會超過500m3。

項目區內淤泥質粘土厚度為0.7m～2.9m，分布普遍，平均孔隙比e=1.394，平均天然含水量W0=47.0%，平均液限W1=42.0%，屬軟土。現狀地質災害不發育。

項目區位于原相城煤礦3、4、5煤層的采空區上方。其開采活動分別在1962年～2000年之間，采空塌陷已經達到了穩沉狀態。采空塌陷已回填、復墾多年，現已建設成居民區。預計地表殘余變形量分別為最大殘余下沉330mm，最大殘余傾斜1.5mm/m，最大殘余曲率0.02（10-3/m）。

經綜合評估，項目區主要為基坑崩塌、軟土變形、采空塌陷地質災害，地質災害危險性中等。

3.2防治措施

地質災害的防治，應堅持以防為主，防治結合，全面規劃與重點防治相結合的原則，以達到保護地質環境和防災、減災之目的。

3.2.1基坑邊坡崩塌防治措施

在工程建設過程中，當開挖基坑時，可考慮采用放坡形式開挖，同時應進行邊坡水平位移觀測，當坡頂出現裂縫時，應及時采取支護措施護坡，防止基坑邊坡過陡引發崩塌災害。

3.2.2軟土變形防治措施

（1）根據軟土的厚底、深度，結合工程情況，工程建設時對軟土可予以挖除。

（2）進行設計施工時，結合工程的結構類型、對地基的要求等，一般可采用換填墊層、堆載預壓法等進行一定的處理。

3.2.3采空區塌陷防治措施

（1）在建筑工程設計時，要考慮地面下沉（不均勻下沉）因素，在結構上采取適當的工程措施，加強建筑的抗變形能力。在建筑物布局上，盡可能將建筑物長軸方向平行于地面下沉等值線的方向。

（2）建議在工程建設的同時，在有采空塌陷的位置設立地表移動長期觀測站，定期進行監測。

4.結語

本次預測分析工作在充分收集項目區各類有關資料的基礎上，投入實地調查及室內綜合分析研究，基本查明了項目區地質環境條件、地質災害類型、危害程度及危險性等級；對地質災害的危害進行了現狀評估、預測及綜合評價。建議在工程建設中嚴格按照工程設計進行施工；學校及附近應合理科學開采地下水，以防止地下水位大幅下降或地下水位劇烈波動而對地質環境產生不利影響；加強擬建場區內的地質環境保護，以確保工程建設的順利進行及工程建成后的良好運行。

參考文獻：

[1]安徽省地礦局區調隊《安徽省區域地質志》1987年.

[2]安徽省地礦局區調隊《1∶50×10⁴安徽省區域地質志》1987年.

[3]安徽省地質環境監測總站《1∶10×10⁴安徽省淮北市水文地質調查報告》1997年.

[4]淮北礦業集團勘探工程公司《淮北礦業集團公司相城礦閉坑報告》2002年.

[5]《地質災害危險性評估技術要求》（試行）[S].

[6]《地質災害分類分級》[S].

[7]《工程地質手冊》（第四版）[S].