水工環地質災害的問題與防治對策研究

袁偉航

（湖南省煤田地質局水工環地質勘探隊，湖南 長沙 410000）

隨著社會經濟的不斷發展，中國現代基礎設施建設的發展步伐逐漸加快，在高強度人類活動、極端氣候等條件下，地質災害多發已成為新常態。近年來，我國的地質災害頻發，對當地居民的生存和發展環境造成了嚴重破壞。中國地質災害調查監測技術的不斷完善，可以科學合理地分析各種地質災害的致災機制，并建立相應的地質災害預警機制和解決方案，這對地質災害的發生具有良好的預防作用。

1 水工環地質環境研究意義

十八大以來出臺的一系列重大戰略和改革措施，對地質工作提出了新要求，要建立高效科學的自然災害防治體系，提高全社會自然災害防治能力。我國繼續加強對環境綜合管理的重視，促進戰略優化，通過擴大生態文明建設，人們越來越意識到保護生態環境的重要性。就當前的水文環境和地質作業而言，必須對其進行不斷的優化和升級，以滿足現代社會建設和發展的需要。隨著當前經濟全球化進程的迅速發展，水工環地質工作的范圍不斷擴大。為了促進經濟社會的可持續發展，有必要致力于水工環地質調查，加強水工環地質研究，不斷加強相關理論研究。充分利用先進技術的作用，突破領域界限，加強對水電和環境地質災害的分析研究，明確解決思路和方法，對各層進行水工環地質調查提高工作的科學性和系統性，為可持續發展奠定堅實的基礎[1]。

2 水工環地質災害問題

（1）崩塌、滑坡、泥石流。我國發生崩塌、滑坡和泥石流災害平均每年接近3萬起，其中不乏特、重大型災害，平均每年近800人因災死亡或失蹤，造成直接經濟損失超過40億元。崩塌多為高陡邊坡上的巖土體完全脫離母體后，以滾動、跳動、墜落的等為主的移動現象與過程，該類災害具有下落速度快、發生突然，垂直位移大于水平位移的特點。江、河、湖（水庫）、溝的岸坡及各種山坡、鐵路、公路邊坡、工程建筑物邊坡及其各類人工邊坡都是有利崩塌產生的地貌部位，坡度大于45度的高陡斜坡、孤立山嘴或凹形陡坡均為崩塌形成的有利地形。

滑坡的形成與氣象水文、地層巖性、地質構造、地形地貌、外營力改造和人類工程活動等因素密切相關。松散土體和高陡的斜坡是形成滑坡的內因，河流沖刷及淘蝕是產生滑坡的外因，人類工程活動和降雨是發生滑坡的主要誘發因素。地下水進入滑坡體增加了滑體的重量，滑帶土在地下水的浸潤下抗剪強度降低；地下水位上升產生的靜水壓力對上覆不透水層產生浮托力，降低了有效正壓力和摩擦阻力；地下水與周圍巖體長期作用改變巖土的性質和強度，從而引發滑坡。

泥石流大都形成于溝谷和坡地，由于暴雨或冰湖、水庫等潰決而在溝谷或坡面產生的一種攜帶有大量泥砂、石塊等固體物質的特殊洪流，是一種危害性極強的地質災害。泥石流災害具有突然爆發、歷時短暫和破壞力強大的特點，是各種自然因素和人類工程活動因素共同作用的產物。隨著現代化的不斷發展，工程建設對山區結構變化的影響逐漸增強。此外，中國地形的60%以上是山區和丘陵地帶，在這種地形條件下，有利于崩塌、滑坡、泥石流等斜坡類地質災害的發生[2]。

（2）地面塌陷災害。這種地質災害的形成，主要是由于人類工程活動或自然因素的變化而引起的向下陷落，并在地面形成塌陷坑洞而造成地質災害的現象或過程。地面塌陷的原因有很多，主要為人類地下采礦活動、地下水的過度開采、溶蝕現象等。地下資源的過度開采導致了該區地質構造的變化，造成了巖土層的崩塌或流失。這些地質災害的原因與表層土壤的結構變化，工程學活動和其他自然因素有關，這些變化導致表層部分塌陷。地面塌陷災害通常發生在喀斯特地區。工程項目的建設以及工農業的發展，將通過收集開采大量的砂、石，直接改變山體的結構和破壞地表的結構。巖石和土壤資源的開采將破壞地質結構并導致坍塌。未來的中國礦產業本身并不全面，執行技術是落后的。礦產開采僅關注經濟利益，而忽視環境保護，從而導致頻繁的山崩。礦產工業中的后治理概念似乎與現代建筑和開發標準不一致。政府應加強監管，培養更多的水工環地質學家，并領導礦業和環境治理的共同發展。

（3）地裂縫。地裂縫是指巖體或土體中直達地表的現狀開裂，它可以是現今構造活動在地面產生的地表破裂，也可以是人類工程經濟活動對地質環境的一種強烈反應。形成地裂縫的原因復雜多樣，主要有地殼活動、水的作用、和人類工程活動，地面沉降裂縫通常伴隨著地面塌陷、地面沉降等同時發生。此外還有地震活動、斷裂活動、水體的沖刷、斜坡滑動等也是產生地裂縫的原因。

（4）地面沉降。地面沉降是指在自然因素和人為因素的影響下發生的幅度較大、速度較大的地表高程垂直下降的現象。主要發生在沉積盆地和沿海平原地區工業發達城市和油氣開采區。其特點是涉及范圍廣，下沉速度緩慢，往往不易被察覺。某些城市長期超采地下水造成地面沉降的面積較大，并且具有不可逆性的特點，即使是采用人工回灌地下水的方法，也難以使地面高程回復到原來的標高。近年來，在軟土等不良工程土體較發育的地區，由于人類工程活動造成的基礎不均勻沉降現象成為了影響大型工程建設的主要原因之一，因此地面沉降對于建筑物、城市建設的危害極大。

3 現階段我國水工環地質災害防治對策

（1）崩塌、滑坡、泥石流的防治對策。崩塌災害具有高速運動、高沖擊性、反復致災、隨機性和難以預測性等特點。治理過程必須遵循標本皆治、生物措施與工程措施相結合。最大限度的降低危巖失穩的誘發因素。崩塌防治措施可分為防止崩塌發生的主動防護和避免造成危害的被動防護。目前而言主要防治措施有修建攔擋建筑物、支撐與坡面防護、錨固、注漿、排水防滲、削坡清除、避讓等。近幾年來，全新的SNS柔性攔石網防護技術在崩塌落石防護中得到了廣泛應用。

滑坡的防治較崩塌更為復雜，防治原則一般以長期防御為主，防御工程與應急搶險工程相結合；生物工程措施與工程措施相結合；治標和治本相結合。大中型滑坡一般以搬遷避讓為主，對不能進行搬遷避讓的才進行工程治理。滑坡治理的只要措施有“砍頭”、“壓腳”、“捆腰”三項措施。“砍頭”就是利用爆破、開挖等手段消減滑坡上部的重量；“壓腳”就是對滑坡體下部、前緣進行反壓，加大坡腳的抗滑阻力；“捆腰”就是利用錨固、注漿、抗滑樁等手段鎖定下滑坡體。具體措施有：排除地表水與地下水、減重與加載、抗滑擋土墻、抗滑樁、護坡工程、避讓等。滑坡作為一種常見地質災害，其產生的地質條件、影響因素、運動機理復雜多變、預測預報困難、治理費用巨大，一直以來都是最值得研究和探討的工程地質問題之一。

泥石流的爆發具有流速快、流量大、破壞力強、爆發突然和預見性小等特點。泥石流爆發將直接影響交通，降低救援效率并增加死亡率。防治方案以抑制泥石流發生為主、以疏導泥石流過境為主、以避讓泥石流危害為主的方案。主要工程措施有蓄飲水工程、固坡工程、攔擋工程、停淤工程、排導工程以及生物措施、行政管理措施等。

（2）地面塌陷的防治對策。造成地面倒塌的原因很多，引發這種災難具有周期性，連續性和可重復性等許多特征，當地面塌陷發生時，它對房屋建筑和道路設施的破壞具有很大影響。在施工過程中，對此類災害的預防和處理過程應嚴格遵守預防為主原則和補充原則，在發現地面裂縫或地面變形后，應及時預防地面裂縫的進一步發生，并引起更為嚴重的問題，采取有效治理措施。在地面塌陷發生之前，必須創建科學合理的布局，繞過河流，安裝堤壩，科學地控制地下水流入量和流入量，并建立完整的監測網絡。河流進行改造并采取有效的防泄漏措施，以確保河道中沒有滲水問題，科學控制水以加強工程，并采取非工程措施來應對塌陷災害。如果災害不嚴重，例如加強對災區的調查研究，根據調查數據采取合理的預防措施，對災區的建筑物進行搬遷，避免在災區進行開發建設，則應首先加以處理。應對環境惡化地區進行調查，對礦區進行全面的安全評估，并應進一步加強地質調查，以確保合理的采礦和治理。

（3）地裂縫的防治對策。地面裂縫災害防治的原則是要避免為主。在實際的預防和控制中，有必要加強調查和測試方法，以合理確定建筑物與地面裂縫之間的安全距離。可以采用適當的加固方法，局部去除方法和特殊的地基處理方法來處理地面裂縫與建筑物損壞。為了應對局部微裂縫地表裂縫的災害，有必要加強居民區和流域規劃，加強對經常發生地裂縫的區域的檢查，并及時進行處理，以免產生下陷。做好回填和壓縮現有地面裂縫的工作，做好防水工作，避免地面裂縫的復活。通常，干砂可用于填充細小，直的地面裂縫。對于沒有大裂縫的洞穴和接縫壁上的大浮雕，可以進行多次注漿。在發生地裂縫的情況下，尤其是一些舊的礦區，可以采用回填開采的方法來控制和消除隱患，其重點是地裂縫的性質及其形成的原因，主動控制裂紋尤為重要。通常在沉降池邊緣使用灌漿。根據實際情況，仍在處理各種處理措施，例如根據開采的地面裂縫建立地下儲水庫。

（4）地面沉降的防治對策。通過對全區所有地下水進行統一規劃和管理，避免盲目開采地下水，定制化、完善管理機制。通過長期有效地實施開采計劃，逐步調整水資源結構，逐步減少對水資源的利用。通過城市建設項目危險性評價，對危害嚴重的地下水建設項目進行評價和審計。建設工程負荷大、增加地面附加沉降的工程和可能發生沉降的工程直接取消。路基軟土處理措施。對于分布式軟土路基，根據軟土地基的分布特性和特點，有必要對路基穩定性和路基沉降進行檢測，并采取相應的軟基處理措施。根據樁基礎周圍的樁荷載，考慮軟土路段的負摩阻力效應，可以同時進行橋臺軟土地基和軟土地基的處理措施。為了保證某一地區地質環境的穩定，必須對含水層進行恢復和人工補給處理。要控制地下水開采，調整礦井布局、開采層位和開采時間，科學實施地下水開采，積極普及地下水補給，及時補充地下水來源，調節水位，保持儲量平衡。地下水動態監測工作是防治地質災害的有效措施，監測得到的信息可作為地下水資源開發利用的參考依據，在地下水動態監測中，在原有監測網的基礎上，進一步加密監測站，優化監測網調整，修復受損監測井，優化監測站和調整，從而提高周邊地區監測服務水平，建立地下水信息管理系統，動態管理地下水資源，實現在線監測。

（5）綜合防治對策。堅持以防為主，防、抗、救相結合；堅持常態減災、非常態救災相統一。從注重災后救助向災前預防轉變；從應對單一災種向綜合減災轉變；從減輕災害損失向減輕災害風險轉變。要建立高效科學的自然災害防治體系，提高全社會自然災害防治能力。科學劃定地質災害危險區域，認真制定防災減災規劃，明確防災責任人、預警信號、疏散路線和臨時安置地點。實施以搬遷為主、搬遷與治理相結合的地質災害綜合治理工程，基本消除重要區域和周邊設施的地質災害隱患。

4 今后地質災害調查的幾點思考

地質災害調查需要采用先進的技術手段（高精度遙感、無人機等），建立基于高精度遙感的地質災害自動識別技術；地質災害評價要以成災模式及風險分析為基礎，編制地質災害成災風險圖，為當地政府服務；對專業隊伍的地質災害防治知識培訓，加強基于成災模式防災宣傳；技術層面的調查評價與行政層面的風險管控進行有機融合，使自然資源部防治規劃、地質調查評價成果及地方行政管理三者有機串聯，實現地質災害風險源頭管控的目的。

5 結語

綜上所述，由于中國是水工環保護領域中地質災害頻發的國家，如何更好地減少各種地質災害對公眾生活環境的威脅，已成為社會各領域普遍關注的問題。在這方面，有關部門將加強對水動力和環境地質災害的研究，以建立完整的地質災害預警和探測系統，并應對各種類型的地質災害。有必要提供實用的預防和控制措施確保人們財產和生命安全的目標。