水工環地質技術在地質災害防治工程中的應用研究

盧雁鵬

（江西省地質局第九地質大隊（原江西省核工業地質局二六三大隊），江西 吉安 343000）

地質災害的發生將對周圍環境造成極大損害，甚至可能造成安全事故，為降低地質災害的不利影響，可借助水工環地質技術展開災害防治，掌握地質災害實際數據，在真實客觀的實測數據支持下，制定高質量地質災害防治方案，降低地質災害對環境的威脅。水工環地質技術是一種全面且綜合的地質勘探手段，可準確化得出地質結構變化情況，能夠為地質災害防治工程的順利進行奠定基礎。

1 水工環地質技術與地質災害防治間的關系

地質構造特征與自然地質災害間存在緊密關聯，可借助水工環地質技術了解自然災害的發生條件，以此為基礎進行自然災害預防。地質災害不僅可破壞地質結構，還可影響周圍水文結構及環境，在應用水工環地質技術時，應做好測量分析與分層勘探，明確水工環地質與自然災害間的聯系，并依據該聯系展開地質災害防治。水工環地質技術可明確不同地區內的地形地貌條件及地質構造，當自然地質災害發生后，可通過分析受災地區地質構造及地形地貌，明確地質災害發生的原因，并提出針對性防治措施，借助水工環地質技術了解地質演變過程，反映地質災害誘發因素，為地質災害防治工程提供依據[1]。

2 地質災害防治工程中水工環地質技術的應用方向

地質災害防治工程中水工環地質技術的應用方向如圖1所示，水工環地質勘探結果可為地震、裂縫、泥石流地質災害防治工程提供實測數據支持。

圖1 地質災害防治工程中水工環地質技術的應用方向

2.1 地震災害防治中的應用

地震災害影響范圍廣、危害程度高，在地震災害防治工程中，應結合水工環地質技術勘測結果制定應急與防治方案。水工環地質技術在地震災害防治中的最大應用表現在預警效果上，借助水工環地質勘探結果分析特定范圍區域內是否存在地震隱患，并探討特定行為是否可增大地震災害發生概率，并對潛在地震災害展開預測。以礦山開采為例，可運用水工環地質技術明確礦山巖體結構與采空區，結合礦山開采計劃預測地震波的產生時間及傳播路線，以此得出礦山采空區形狀與埋深，獲得高分辨率采空區剖面圖，繼而準確描述出礦山采空區實際特征，并根據礦山整體情況，盡可能降低礦山開采行為對地質結構的影響，降低地震災害發生概率[2]。水工環地質技術在礦山開采作業中具有指導性作用，幫助相關人員制定具有可行性的探測計劃，使礦山地震災害防治方案更符合工程實際。水工環地質技術可精確得出特定區域的巖體構造及地質結構，結合當地區域規劃情況預測地質結構與巖體構造的未來變化趨勢，分析發生地震災害的概率，明確地震災害誘因，以誘因為依據采取地震災害預防措施。

2.2 裂縫災害防治中的應用

地質構造沉降可引發裂縫問題，嚴重破壞環境結構，在裂縫災害防治工作中，可運用水工環地質技術明確特定區域內的水文情況及巖體組成情況，測量地下水位，借助專業儀器設備測量特定區域地下水實際水深，同時，根據巖體構造分析引發沉降裂縫的可能，判斷沉降裂縫產生位置。地下水抽取是引發地面沉降的主要原因之一，受到有效應力及水層壓實影響而產生沉降問題，上方巖體因地下水文變化而產生裂縫，因此為預防沉降裂縫，應運用水工環地質技術測量地下水文情況，分析水位變化趨勢，判斷引發沉降裂縫的可能。在水工環地質技術實際應用期間，應結合地下水所處位置與埋深設置測水口，水位測量設備分別連接指示表與探頭，兩者運用鋼尺連接，到探頭觸及水面時，指示表將發生變化，此時可根據鋼尺刻度讀出水位深度，繼而精準判斷該區域內是否會發生地質沉降問題，沉降程度是否可引發裂縫災害，并根據水工環地質技術實測數據制定沉降裂縫預防策略[3]。在長期礦山開采作業作用下，地質結構發生極大變化，同時導致地下水位出現沉降隱患，提升了礦山裂縫出現概率，給礦山開采作業造成安全隱患，因此，雖水工環地質技術可應用在不同領域的地質災害防治作業中，但其在礦山開采作業中的作用最大，可真實反映出地下水位因礦山開采行為產生的變化，便于預防沉降裂縫的出現，強化區域內沉降裂縫防治管控。

2.3 泥石流災害防治中的應用

泥石流溝谷是區域范圍內流域形態及地貌條件的特殊反映，多在高山環抱、山間盆地中出現，同時泥石流溝谷兩側山勢陡峭，溝床順直，縱坡梯度大，極易產生流通區，為泥石流的擴散提供地形條件，而泥石流錐形擴散期間，不同規格的石塊及枝條混入其中，在一定程度上加強了泥石流災害程度。為更好地借助水工環地質技術提升泥石流地質災害防治效果，應注意提升水工環地質調查有效性。①注意收集當地降雨強度及冰雪融化情況，以此更加準確地得出地下水活動數據；②分析區域范圍內是否存在泥石流溝谷地形，并調查地質構造及地層巖性，判斷區域范圍內是否存在不良地質；③運用水工環地質技術調查泥石流溝谷的彎曲度、坡度及發育情況，劃分泥石流流通區、形成區及堆積區，繪制影響面積；④明確泥石流形成區的水源類型，判斷泥石流危害程度；⑤調查溝床坡度，分析溝谷兩側山勢穩定性及坡度；⑥調查區域范圍內泥石流歷史，分析泥石流產生原因，判斷泥石流發生頻率；⑦調查區域范圍內一切人為活動，如開礦、修路等，并分析各類人為活動引發泥石流的概率[4]。經上述步驟后可得出與泥石流相關的數據信息，為泥石流地質災害防治工作提供依據。

3 基于水工環地質技術的地質災害防治方法

3.1 實地勘察

在地質災害防治工程中應用水工環地質技術時，應將實際勘察作為第一步，以勘察區域的地質結構及地理位置為依據，分析地質災害區域的巖體分布特征及地形地貌特征，并進行地質測繪工作。宏觀性分析勘察區域，根據地質災害發生情況選擇地質勘察點，以50m2為單位劃分地質單元，需確保各地質單元內至少有三個地質勘察點，應用水工環物探勘測法監測地質勘察點，及時掌握地質勘測情況[5]。若某地質單元存在坍塌跡象，應結合坍塌程度增加勘察點，以此提升地質構造分析深度。運用物探勘測法完成數據收集后，應關注不同地質勘察點間的連續關系，同時為確保勘查安全性，需運用遠程監測方式至少收集五組勘查數據，保障數據連續性。應用水工環地質技術進行實地勘察時，應將勘察區域周邊居民居住情況進行收集，提升數據可靠性與全面性。

3.2 定量分析

完成實地勘察后，需對所得數據進行定量分析，根據自然地質災害發生特征，分析勘察區域內是否存在潛在地質災害，借助極限平衡算法，明確地質穩定性，公式如下：

式（1）中，T-地質穩定系數；b-粘聚力標準數值（kPB）；H-破壞面與地質災害中心之間的垂直距離（m）；h-破壞面兩點最長距離（m）；W-地質標準強度（kPB）。以某地質災害地區為例，選取4組地質勘察點，結合式（1）展開地質穩定性分析，具體如表1所示。

表1 某地質災害地區地質穩定性分析

根據表1結果可知，自然狀態下的地質穩定性較強，此時地質荷載能力優異，地質結構與周邊巖體處于穩定狀態，為后續地質災害評級與災害治理工作提供方向。

3.3 災害評級

在水工環地質勘探基礎上完成數據定量分析后，應評定地質災害等級，明確地質環境復雜度，劃分周邊建筑物，根據水工環地質技術調查情況分析災害防治規模，在此基礎上，依據國家地質災害等級劃分標準（具體如表2）展開災害評級，根據受災面積與劃分災害等級，為后續地質災害防治工作奠定基礎[6]。

表2 國家地質災害等級劃分標準

以表2為依據劃分地質災害等級后更易明確災害程度及重要性，地質災害防治工程可根據災害等級采取不同措施，使地質災害防治更具針對性。

4 結語

綜上所述，水工環地質技術為地質災害防治工程的基礎及開展依據，主要應用在地震災害防治、滑坡災害防治、泥石流災害防治工作中，借助水工環地質技術真實反映地質變化情況，經實地勘察后獲得真實地質數據，對實測數據展開定量分析，結合地震、沉降裂縫、泥石流災害特征進行評級，以此完成水工環地質技術應用過程，為地質災害防治工程提供方向。