陜北地區重要型建設工程場地地質災害危險性評估

摘 要：【目的】對陜北地區遭受以崩塌、滑坡為主的地質災害隱患及壓覆礦產資源等多因素耦合作用下的大型場地建設項目進行危險性評價。【方法】以府谷縣某大型光伏發電建設工程危險性評估項目為依托，闡述了在陜北地區進行危險性評估工作的方法、內容，總結了該區典型地質災害形成發育的常見影響因素、成因及防控措施。【結果】初步查明壓覆區域滑坡、崩塌災害受地形地貌、地層巖性、降雨及人為因素等共同影響；采空塌陷的影響因素為地震、地下水位變化和采礦活動，此區域以采礦活動為主。【結論】綜合考慮以上因素和項目的特殊性，針對滑坡、崩塌地質災害應采取避讓措施；針對采空塌陷區應采取長期監測措施。研究結果對指導該區域工程建設危險性評估工作具有一定現實意義。

關鍵詞：光伏發電；黃土地區；危險性評估；采空塌陷；地質災害防控

中圖分類號：P694" " " 文獻標志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2024）22-0095-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.22.020

Risk Assessment of Geological Hazards in Important Construction Engineering Sites in Northern Shaanxi Region

Abstract： [Purposes] The risk assessment of large-scale site construction projects in northern Shaanxi province is currently conducted considering the combined impact of various factors， including geological hazards such as collapse and landslide， as well as overlying mineral resources. [Methods] This paper presents the methods and contents of risk assessment work based on a large photovoltaic power generation construction project in Fugu County， describing common influencing factors， causes， and prevention measures for typical geological disasters in the area. [Findings] It is preliminarily found that the landslide and collapse disasters in the overburden area are affected by topography， lithology， rainfall and human factors. The influencing factors of mining collapse are earthquake， groundwater level change and mining activities， which are mainly mining activities in this area. [Conclusions] Considering these factors and the project's specific characteristics， avoidance measures for geological disasters like landslides and collapses should be implemented while long-term monitoring measures are taken for cave-ins. The research results have certain practical significance for guiding the risk assessment of engineering construction in this area.

Keywords： photovoltaic power generation; loess area; risk assessment; mining collapse; geological disaster prevention and control

0 引言

陜北地區地處黃土高原北部，總面積為8.3×104 km2，占陜西省總面積的40%，區內廣泛分布第四系黃土、黃土狀土及風積沙過渡型黃土，黃土堆積厚度大，結構疏松，水土流失嚴重，溝壑縱橫，地形破碎［1-2］。因獨特的地理位置條件，光伏發電在陜北地區大力發展，促進了當前能源結構改善、自然生態環境的保護和經濟可持續發展目標的達成。選擇正確高效的風險識別與評價方法，輔助風險管理人員避免風險的發生是光伏發電工程項目成功的核心點［3］。在危險性評估方面，唐忠鳳等［4］結合風電場選址特殊地質環境條件及項目建設特點，確定評估對象和地質災害類型，開展地質災害危險性評估，提出針對性的防治措施。熊光東等［5］開展了陜北地區光伏發電與采煤沉陷區的綜合治理分析，根據光伏布置優化了沉陷區治理與利用方案。高懿瓊等［6］針對保德礦區開展研究，提出了濕陷性黃土對管道影響的評價方法。

當前，關于陜北地區受崩塌、滑坡為主的地質災害及壓覆礦產資源等多因素耦合作用影響的大型場地建設項目的危險性評價的研究尚有欠缺。本研究基于榆林市府谷縣某光伏發電重要建設工程地質災害危險性評估項目，闡述陜北地區重要建設項目危險性評估工作內容、影響因素分析及防控措施，對該區多因素耦合作用下的評估項目具有借鑒意義。

1 評估工作概述

1.1 評估工作流程

地質災害危險性評估工作首先是在對擬評估對象初步分析的基礎上，確定評估級別及范圍，編制相應工作大綱；其次在充分搜集和利用既有資料的基礎上，結合評估區主要地質災害特征，進行必要的野外調查，經綜合分析研究，進行地質災害危險性評估。地質災害評估工作流程如圖1所示。

1.2" 評估方法

基礎資料收集。野外調查前，收集了工作區區域地質、環境地質、災害地質、工程地質和建設項目的相關資料，以及府谷縣氣象、水文等有關資料，了解區內地質環境條件和建設工程概況。

InSAR變形監測。SBAS-InSAR（差分干涉測量短基線集時序分析技術）［7］利用雷達向目標區域發射微波，接收目標反射的回波，得到同一目標區域成像的SAR復圖像對，若復圖像對之間存在相干條件，SAR復圖像對共軛相乘可以得到干涉圖，根據干涉圖的相位值，得出兩次成像中微波的路程差，從而計算出目標地區的地形、地貌及表面的微小變化，實現了遙感技術對地表變化的幾何測量，提高評估結果的準確性。

野外調查。野外調查手圖采用相應比例尺地形圖做手圖，調查點用GPS衛星定位儀定位，典型的地形地貌、巖土體、斜坡結構等景觀進行數碼拍照。調查方法采用追蹤法，調查主要內容包括：地形地貌、地層巖性、水文地質條件、人類工程活動、地質災害隱患。

資料匯總分析。在綜合分析研究既有資料和實地調查資料的基礎上，進行地質災害危險性現狀評估、預測評估及綜合評估，并提出相應的防治工程措施和建議。

2 項目概況

該項目位于陜西省榆林市府谷縣，建設工程規模為250兆瓦，項目為大型電力工程重要建設工程。建設工程主要包括：光伏發電區、220 kV升壓站、集電線路及場內道路。項目規劃總用地面積為6.41 km2，場址范圍均為采煤回填（堆渣）區，填齡約5～15年，現為深厚填土層，填料主要以黃土為主，含大量礫砂、煤矸石等，回填方式為車運自然堆填，多整平成臺階狀。

2.1 評估內容

評估范圍及復雜程度。根據建設工程征地范圍、工程特點及重要性，結合建設工程周邊的地質環境條件、地質災害的影響范圍等綜合確定對場地、集電線路、場區道路等均外延100 m，斜坡邊緣以第一斜坡帶為界，相互重疊區域取大值。評估區地質環境條件復雜程度屬于復雜類型。本項目地質災害危險性評估分級屬于一級評估。

評估地質災害類型與特征。本次評估項目區以黃土梁崗區為主，區內巖體主要為層狀堅硬—半堅硬砂泥巖互層碎屑巖類和層狀較軟弱砂質黏土碎屑巖類；土體以成因、顆粒組分與工程地質特征分為兩類：黃土、砂性土。項目區在以降水沖刷、風化剝蝕為主的自然作用及以地下采煤、挖運填埋為主的人類工程活動共同影響下，邊坡穩定性大大降低，故根據場地周邊邊坡不同類型地質災害發育情況，可分為以下幾種類型地質災害。

①滑坡。項目區典型滑坡類型主要包括堆積層滑坡（黃土-基巖滑坡）與土質滑坡兩類。在滑坡規模方面，以中、小型為主；在滑面深度方面，均為淺層或中層滑動；發育特征方面，滑坡周界清晰，圈椅狀明顯，后緣張拉裂縫發育，錯臺分布，滑坡均出現不同程度滑動，處于欠穩定狀態。區內兩種類型代表性剖面如圖2所示。

滑坡的形成主要受到以下因素影響［8］。地形地貌：滑坡地處黃土梁邊部的陡坎上，坡頂至坡腳高差較大，臨空環境為滑坡提供了滑動空間；地層巖性：滑坡發育區地層為黃土或亞黏土，土體結構較破碎，具有濕陷性，強度低，亞黏土易軟化和泥化，遇水后易軟化滑動形成滑動面；降雨影響：連續性降雨、強降雨條件下，雨水下滲，土體遇水后力學性能降低，土體穩定性變差，沿下伏基巖面滑動，形成滑坡；人為因素：人類生產工程活動使得原本穩定的坡體受到擾動，加之地下采礦活動形成采空塌陷，使得坡體產生塌陷裂縫，雨水沿裂縫入滲，坡體重度增加，黏聚力降低，加速滑坡發育。

該區域的地形地貌、地層巖性等條件為滑坡發生發育提供了基礎因素，而人類工程活動為最活躍因素，對其他因素具有極大的加速促進作用。

②崩塌。項目區典型崩塌均為土質崩塌，在崩塌規模上，以大中型崩塌為主，這一特征主要是黃土梁峁區受人類切坡修路影響造成崩塌寬度增大；在發育高度上，均屬于中位崩塌，多分布于15～50 m坡體；在崩塌破壞類型方面：以傾倒式、滑移式為主，其中傾倒式崩塌多見于黃土地層，滑移式崩塌多見于軟硬相間地層，少數為黃土、黏土地層。崩塌典型剖面如圖3所示。

崩塌形成的主要原因與滑坡相似，人類生產工程活動為影響崩塌發生發育最活躍的因素。一方面，長距離的切坡修路改變了坡體形態，形成了陡立面，為崩塌發生提供了基礎地形條件；另一方面，在降雨、裂隙發育等在生產工程活動的加速作用下直接引發崩塌災害。

③采空塌陷。項目區內采空塌陷較為發育，塌陷規模方面：均以大中型為主；變形破壞方面：表現為地面裂縫發育，居民房屋開裂，路面下陷等。項目區內采空塌陷平均變形速率如圖4所示。由圖4可知，評估區內2019年1月至2022年2月平均變形速率為-40～-10 mm/a，區內地表變形主要為采空塌陷引起。項目區采空塌陷的誘發因素主要為人為因素與自然因素，自然因素主要為地震、地下水位變化，人為因素為采礦。其中采礦為采空塌陷的最主要誘發因素。

2.2 現狀評估

項目區對于典型滑坡、崩塌及采空塌陷現狀評估影響因子與結果見表1。

2.3 地質災害危險性預測評估

地質災害危險性預測評估包括工程建設引發新地質災害危險性預測評估及建設工程遭受地質災害危險性預測評估兩個方面。本項目各工程建設引發地質災害及建設工程遭受地質災害危險性預測評估見表2。

本項目中各擬建工程均位于地形較平坦區域，工程建設過程中不存在大面積開挖、回填，對周邊擾動小，引發地質災害的可能性小，危險性小。擬建工程遭受滑坡、崩塌及不穩定斜坡地質災害的可能性小，危害程度小，危險性小。

2.4 綜合分區評估及防控措施

2.4.1 綜合分區評估。本次地質災害危險性綜合評估主要依據地質災害危險性現狀評估和預測評估結果，充分考慮評估區地質環境條件的差異和潛在地質災害隱患點的類型、分布、活動強度、影響范圍、對建設工程的危害程度，以及潛在危險性的大小，確定判別區段危險性的定性指標。全區作三級劃分。

根據以上指標，將評估區劃分危險性大、中、小3個等級19個區段。其中11個危險性大區總面積5.89 km2，占評估區總面積的21.33%；7個危險性中等區總面積21.67 km2，占評估區總面積的78.49%；1個危險性小區總面積0.05 km2，占評估區總面積的0.18%。

2.4.2 防控措施建議。地質災害的防治應遵循“以防為主，避讓與防治相結合”的原則，制定方案要突出重點，防治措施要針對性強、有實效。根據工作經驗，對于場地類防治措施主要包括：應避則避、工程治理、長期監測等。針對陜北地區，也應堅持以上原則和措施。本項目針對滑坡、滑坡災害則應采取避讓措施；針對采空塌陷則應采取長期監測措施。

3 結論

本研究基于陜北地區某大型重要工程場地地質災害危險性評估項目，闡述了陜北地區地質災害危險性評估的工程方法、評估內容、影響評估結果的因素及防治防控措施。結論如下。

①陜北地區地質災害危險性評估常用方法包括：區域地質資料、現場調查及綜合分析等方法，但不可忽視的是，InSAR變形監測方式是可有效查明評估區地質災害發育程度、地表變形情況的良好方式，需加強此方法的推廣應用。

②評估過程中，不僅需加強地表地質災害的調查及穩定性分析，壓覆礦產資源也是不可忽略的重要評價對象之一，在采煤過程中極有可能形成采空塌陷而影響評估區地表沉降。

③現狀及預測評估針對不同災種具有不同的判別標準，但均與地質災害體的發育程度、危害程度和誘發因素密切相關。影響崩塌、滑坡形成發育的穩定性是多種因素綜合作用的結果，其中人類生產工程活動是引發崩塌、滑坡及采空塌陷等地質災害的最活躍因素。

④場地類防治措施主要包括：應避則避、工程治理、長期監測等。結合陜北地區地質災害發育特點及規律，針對大中型滑坡、崩塌災害由于其危害性、危險性及突發性，則應采取避讓措施；針對采空塌陷則應采取長期監測措施。

參考文獻：

［1］杜少少，洪勃，王力，等. 陜北黃土地層地貌特征及工程特性綜述［J］.中國地質調查，2018，5（ 6） ： 83- 89.

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［3］郭蓉.陜北地區某光伏并網發電工程項目風險分析及評價研究［D］. 西安：西安建筑科技大學，2020.

［4］唐忠鳳， 陳安. 山區風電場地質災害危險性評估技術分析［J］. 資源信息與工程， 2023， 38（5）：43-48.

［5］熊光東， 宋培柱， 譚紹鑫， 等. 陜北地區光伏發電與采煤沉陷區的綜合治理分析［J］. 中國資源綜合利用， 2023， 41（12）：219-227.

［6］高懿瓊，駱正山，畢傲睿，等.濕陷性黃土區長輸管道耦合協調危險性評價［J］.災害學，2020，35（4）： 20-23.

［7］樊昱初，呂義清，楊娜. 基于 SABS-InSAR的保德礦區地表形變監測與分析［J］.科學技術與工程，2024，24（3）： 941-951.

［8］王念秦， 張倬元. 黃土滑坡災害研究［M］. 蘭州：蘭州大學出版社， 2005.