汪 濤

（湖南省地質礦產勘查開發局四O 七地質隊，湖南 懷化 418000）

礦山開采在地質與經濟發展上非常重要，在礦山實際開采中，水工環容易收到地質災害侵襲。一旦水工環受到災害影響，對礦區資源開采有巨大影響[1]。近年來，我國水工環地質研究已經取得顯著發展，使這一項目逐漸成為實際改革的一項主要內容，不過與西方發達國家相比，我國這一研究仍舊存在不足，那就是礦山水工環中礦產資源沒有最大化應用。水工環地質災害一旦處理不當，會對我國地質地貌產生巨大影響，嚴重時甚至會引發自然災害，對人與自然的安全造成巨大威脅。在生態文明建設發展之下，水工環地質研究符合可持續發展戰略需求，能夠實現地質資源合理化分配[2]，對未來建設完整的水工環地質體系具有重要發展意義。

1 水工環地質技術概況

現階段在地質災害的防治工作當中，針對水工環地質技術的運用情況非常良好，該項目技術主要是運用先進的科學技術，對地質結構狀況進行詳細的分析和勘查，通過對該項目技術的應用，可以有效的了解各種地質災害的成因，經過治理后，最大限度上降低自然災害對人們的正常生活以及生命財產所產生的影響。針對當前階段，我國在該項工作的發展形勢上進行分析，其中水工環地質技術的運用范圍上正在不斷擴張，并且在地質災害的防治工作當中，所表現出的優勢也越來越明顯，由此可見，水工環技術在未來的地質災害工作中的運用前景較好。

我國國土遼闊，在部分地區中會經常出現不同類型的地質災害，其中，地質災害主要分為：崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地表面裂縫以及不穩定斜坡等，這些地質災害對礦山工程施工以及周圍人們的生命財產安全造成嚴重的影響，因此，相關工作人員需要針對不同類型的地質災害進行科學的分析和了解。針對地質災害所表現出來的特征以及生產的具體原因進行深度分析，通過對水工環地質技術的有效運用，實現了地質災害防治工作的高效化開展。

2 地質工程施工中水工環特征

2.1 水文地質特征

水文地質特征主要在水質、地質填圖、試驗，以及勘查等方面進行分析，通過對水工環區域長期動態觀測，了解區域內綜合性水文地質，展開專門性水文地質調查[3]。多數礦區周圍存在地下水位，而地表亦存在水體，分為季節性河流與常年性河流兩種。礦山區域地表水體流暢發展，一般情況下，水工環地下水資源豐富，水流量在汛期較大。按照流量大小，較小溪流逐漸與較大溪流合并為一，最終流出礦區外，成為水工環區域內的常年性河流。年降雨量的大小與水工環區域的汛期時間有關。汛期多在第二季度與三季度，這時地下水的主流向由南向北，季節性河水流向與其相同。在分析過水工環地下水位之后，可以發現水工環水文地質特征與礦山的種類有關，按地理位置劃分，因為季節性河流與常年性河流存在的原因，水工環區域由南到北均為大氣降水，為水工環礦山區域地下水的流通提供了優質渠道。

2.2 環境地質特征

通過對水工環實地采集數據，能夠發現礦山的生產和安全與汛期水位升降程度有關。水工環礦區內地形較陡，汛期容易出現大量積水，而使礦區出現坍塌現象。在對水工環地質工程施工時，需要對區域內環境地質特征進行初步斷定，在確定礦山區域不會產生放射性污染之后，才對礦區進行地質施工。在具體施工時，開挖揭露地表礦體后，崩落巖石呈碎塊狀，在地表松散地段，容易產生局部小塊崩塌現象[4]。在環境災害角度上看，在平地領域上存在較多礦山區域，礦山區域劃分與礦山下水位流動有關。地質災害的形成與地質條件和采礦方式有關，它們之間的關聯如下表1 所示。

表1 地質災害關系表

在礦區板塊運動上，延續了原有構造運動特征之后，由于受到原構造控制，衍生出了新的運動形式，分別為水工環板塊褶皺、斷裂及升降，板塊運動之后，引發水工環礦山區域地震。

2.3 工程地質特征

根據礦山工程地質特征，對工程地質填圖、現場實驗、長期觀測、工程地質勘查，以及室內分析試驗等方面逐步分析。水工環區域多存在變質巖，這種巖石屬性結構主要為綠泥片巖、太古界絹云片巖、變質礫巖、千枚巖、絹云石英片巖，以及石英巖組成。在劃分工程地質區時，根據巖石屬性不同劃分水工環礦山區域構造。巖體質量分級可以為工程施工打下基礎，依據地質的不同對工程地質巖組與巖體質量分級進行匯總，并表示在下表2中。

表2 工程地質巖組與巖體質量分級

水工環區域構造包括中山、高中山、高原不穩定區，在這之中，最活躍的新構造運動為高原不穩定區運動，此區域多為變質礫巖類，穩定性較差，而且地質變化程度較高，均在7 級以上[5]。變質礫巖類硬度較低，不易出現斜坡失穩，此巖石斜坡較大，在陡坡地段極易發生崩塌現象。

3 地質工程施工中水工環結構形成機理

3.1 水工環模型設計

為深入研究地質工程施工中水工環結構形成機理，特此設計出一個水工環模型。在此模型中，勘察水工環場地西面接近垂直的陡巖壁。設定主要巖體為白云巖，巖層呈厚層狀。在施工過程中采用高比例的地形圖，使用半儀器實地測繪水工環區域內裂縫位置。水工環場地北面山體呈陡崖狀，陡崖走向接近垂直，整個山體的工程剖面見圖1。

圖1 水工環礦區山體工程剖面圖

由于此模型地形深切，斜坡與陡巖巖性不一，而且谷底與坡頂高度相差較大。從形成機理上看，此處屬傾倒一崩塌地質模式，容易引起山體崩塌。不過在崩塌失穩時，可以令坡腳某一點為轉點，使整個水工環發生轉動性。

水工環發生轉動之后，崩塌在斜坡上的落石形成巖堆。在此模型中，設定此時巖堆為平衡狀態，根據項目的活動過程而使巖堆位置與松散程度發生改變。通過勘探水工環模型場地，發現在改變坡度急緩程度時，巖堆表層極易產生滑動現象。模型內巖堆為松散狀態時，內部具有較大孔隙。因為基巖是軟質巖類，會受到風化程度的影響。而場地內巖堆主要附著于基巖斜坡，依據水位的改變，能夠減小接觸面上的摩阻力。在工程推動中，巖堆將產生滑移現象，使水工環模型發生改變。

3.2 水工環機理說明

水工環模型設計后模型隨巖堆滑移而改變，對水工環形成機理進一步說明。在模型較低位置，水工環坡地年平均含水率最高；在模型較高位置，水工環坡地月平均含水率最高。特別是在汛期時，水工環區域在模型中心處存在暫時飽和區，在強降雨過程中，此區域內的土地表層水分狀態能夠達到飽和狀態，當降水量持續三天不下降時，水工環能夠達到過飽和狀態。水工環區域內土地形成與坡地巖土水分特征曲線受質地息息相關，因此，可以根據坡地巖土水分特征曲線分析水工環形成機理。在探究過程中，為測定坡地不同深度下巖土水分，選用不同巖土深度下巖土為研究對象，采用SPSS 統計軟件對判定系數進行推導。根據判定系數匯總，對水工環巖土不同深度水分特征曲線進行繪制，巖土不同深度水分特征曲線如圖2 所示。

圖2 巖土不同深度水分特征曲線圖

由圖2 可以看出，水工環不同深度的巖土存在不同水吸力，且在不同判定系數下，水工環各處水吸力差異較大。設水工環巖土為單一且均勻的介質，那么巖土不同深度水分特征曲線圖應為一條曲線。可經過模型設計與推導，發現圖2 為多條曲線。表明水工環巖土不是單一且均勻介質，由復雜介質構成，從而形成水工環。

4 結束語

水工環地質研究是一項綜合性工程，與國家經濟發展與人與自然的和諧相處密切相關。生態建設理念的提出，使水工環研究更加符合當今社會的發展，在把水工環研究融入到采礦工程之后，能夠大幅度將生態發展理念貫徹執行。受到環境因素的制約，我國水工環地質工作陷入瓶頸，對人類生產與生活產生了負面影響。通過對水工環特征及其結構形成機理研究與說明，對水工環地質有了明確了解，從水工環地質結構與機理入手，革新傳統思想的基礎上，對采礦施工技術進一步加強，從而提高資源開采和利用，使生態環境較大避免了污染問題，以此推動我國水工環地質研究的發展與進步。