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1 地质灾害概述
矿山地质灾害是地质灾害的一个重要分支,目前,我国矿山地质灾害具有种类多,分布广,影响大,潜在灾害隐患突出,且煤炭矿山重于非煤矿山,金属矿山重于非金属矿山;矿山地质灾害的类型与矿山规模、开采方式、矿产类型及所处地域息息相关。合理有效地利用资源、保护矿山环境、加强监测与信息化管理、防止矿山地质灾害才能实现矿业可持续发展战略的保障。随着社会的进步,环境被逐渐破坏,地质灾害时常发生。地质灾害其实就是在自然或者人为因素的作用下形成的,对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用(现象)。地质灾害的发生有两方面的原因:首先是由于不可抗力的自然因素造成的,其次是人为建设活动引发的,如兴建水利工程、架桥、修路引发的地质灾害(滑坡、塌陷等)。
2.矿山地质灾害的主要类型
2.1岩土体变形灾害
矿山地面和采空区塌陷地面塌陷主要发生在地下以井巷开采的矿山。在矿山采空区,若保留矿柱不足,或因矿柱受损而失去支撑能力,就会造成地面塌陷。特别是那些矿体埋藏较浅,产状较平缓的矿区(如煤矿),地面塌陷的现象更为常见。矿体埋藏相对较深的地下开采矿山,如果不能及时回填和崩落采空区,当其达到一定规模就会产生大面积塌陷。此外,在岩溶分布区,还会因矿山排水疏于而导致溶洞上方地面塌陷。地面塌陷不仅破坏可耕地资源、建筑物,毁坏道路、水库,还可直接导致矿山某些地下巷道的塌毁,或使大气降水和地表水沿塌陷裂缝灌入坑内,造成淹井事故,直至停工停产。
采矿场边坡失稳、滑坡与岩崩主要原因是不合理开采如采剥失调、边坡角度过陡等造成,这种灾害多发生在露天开采的非金属矿山和建材矿山。坑内岩爆坑内岩爆又称矿山冲击,这是因矿坑周边和顶底板围岩,在受到强大的地壳应力作用而被强烈压缩,一旦因采掘挖空出现自由面,即有可能产生岩石地应力的骤然释放,导致岩石大量破裂成碎块,并向坑内大量喷射、爆散,给矿山带来危害和灾难。采矿诱发地震因采矿活动而诱发的地震,震源浅、危害大,小震级的地震即可导致井下和地表的严重破环。场库失稳场库失稳主要是由于尾矿坝溃决崩塌继而形成泥石流造成的危害。尾矿坝崩坝事故常给矿区居民生命财产带来巨大危害,同时也给环境造成巨大破坏和污染。
2.2地下水位改变引起的灾害
矿坑突水涌水这是最常见的矿山灾害,突发性强、规模大,后果严重。生产过程中常因对矿坑涌水量估计不足,采掘过程中打穿老窿,贯穿透水断层,骤遇蓄水溶洞或暗河,导致地下水或地面水大量涌入,造成井巷被淹、人员伤亡灾难。坑内溃沙涌泥这是常与矿坑突水相伴而生的灾害。当采掘过程中骤遇蓄水溶洞,常见溶洞中充填的泥沙和岩屑伴随地下水一起涌入,另外一些透水断层和地裂缝也常会使浅部第四纪沉积物随下漏的地表径流涌入坑内。其结果是使坑道被泥沙阻塞,机器、人员被泥沙所埋,严重时甚至会使矿山遭受毁灭性的打击。环境污染环境污染是矿山灾害的另一种重要形式。因采矿、选矿产生的“三废”物质,由于未经有效处理就被排放到江河湖海中,造成环境污染公害事件。采矿还会造成水土流失、土地砂化、盐渍化、地下水断流等。
2.3矿体内因引起的灾害
瓦斯爆炸和矿坑火灾这种灾害最常见于煤矿。由于通风不良,使瓦斯积聚发生爆炸,造成井下作业人员伤亡,矿井被毁;矿坑火灾除见于煤矿外,也见于一些硫化矿床。因硫化物氧化生热,在热量聚积到一定程度时则发生自燃,引发矿山火灾。矿山火灾的危害极大,而且还严重损耗地下矿产资源,如有的煤矿在地下已燃烧上百年,其资源损耗量十分巨大,使当地气候发生改变,农作物和树木大量死亡,田地荒芜,环境严重恶化。地热随着开采深度加大,地热危害不断加剧。我国已有许多矿山开采深度达到800m以下,矿山因含硫量高,开采深度又大,地温非常高。矿山地热灾害导致矿工劳动环境恶劣,严重影响了有关矿山的正常生产。
3 矿山地质灾害的防护
3.1建立完善的运行系统。建立完善的运行系统,对不符合安全或设施不健全的不允许其私自采矿。在我国,小的矿井众多,有许多并不具有开采煤矿的资质,没有政府的允许就私自采矿,并对矿区的安全设施较低,内有建立健全的安全系统,并私自采井,对地质灾害影响较大。
3.2加强对采矿人才的培训。对开采人员的培训较低,没有合理的进行开采。只有合理设计边坡参数,加强边坡监测,做好挡墙稳固边坡,开挖后如果出现开裂变形,应有专门的工程地质勘察。来进行合理的开采,应严禁越界开采,减少人为扰动,做好植被保护和水土保持。这样才能保护我们的环境。
3.3建立系统化的防护措施。有计划的进行开采。为防止水土流失和恢复植被和景观,矿山须规划进行矿山复垦工作,以恢复矿山生态功能。在矿山开采的过程中,要严禁开采弃渣切勿胡乱堆放,必须统一堆放到开采境界线以外的矿山弃渣场内,在开采过程中,有计划地将弃渣回填到采空区。弃渣场经处理后,再敷表土、植草种树来保证环境。
关键词:煤矿,地质灾害,防治
近年来随着国家经济建设的发展,对矿产资源的需求与日俱增,不同规模的矿山都在进行开发,其中小型矿山占很大比例。矿山开采为国家带来了很大的经济效益的同时,也引发了很多地质灾害,主要表现在崩塌、滑坡、地面沉陷(矿山采空区沉陷)及泥石流等方面。因此,对矿区进行地质灾害的有效预测并根据矿山开采的实际情况提出相应防治措施,在尽最大努力避免和减轻地质灾害造成的损失的同时,更能维护矿区的正常作业、人身和财产安全。
1矿区开采现状及地质背景
1.1矿区开采现状
从解放前至二十世纪九十年代间一直进行生产,采空区大面积存在,标高+30米以上已采空,后因某种原因而停止开采,。
该矿山设计开采方式为斜井片盘开拓方式,设计采区回采率80%,主要利用现有两条井筒,一条为主井、一条为副井,主竖井井口标高为+65.69m,井底标高-60m,主要用于提升煤炭、提矸、升降材料和人员、进新鲜风灯;副竖井井口标高为+65.4m,井底标高为-40.0m,为回风井。
该井田为斜井片盘开拓方式,主井设提升绞车设备,主要担负提升煤炭、升降材料设备、进新鲜风流。副井井筒为总回风井。矿井通风方式为中央并列抽出式通风。该矿正在做生产准备,对批准可采的3个煤层赋存情况和地质储量,依据以前和现已掌握的地质资料情况,对井田地质储量和煤层情况基本清楚,本次矿井设计生产能力为1.0万吨/年。采煤方法设计为走向长壁和短壁后退式开采,采用打眼放炮、人工攉煤、木支架,全部跨落管理顶板,井下人力推车,绞车提升,机械通风。
1.2地质背景
该矿区内主要的出露地层有石炭系本溪组、太原组和第四系。
矿区范围的北部边缘有一条逆断层,走向近东西向,倾向北,倾角60°~70°断裂性质为压扭性,破碎宽度在10m以上。
矿区内岩浆岩不发育,没有发现较大岩浆岩侵入体,局部可见煌斑岩穿插地层间,而规模小,对煤层开采影响较小。
评估区域内断裂构造较发育,地质构造条件较复杂。
1.3地震
根据国家地震局出版的第四代1/400万《中国地震动峰值加速度、地震动反应谱特征周期区划图》,该矿区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,地震基本烈度为Ⅵ度。
2地质灾害及其特征
该矿区开采时间较早,且企业性质由国企到私营的变换,历经多次开采,地下开采情况复杂,采空区大面积存在,标高+30米以上已采空,现场调查未发现明显的塌陷、沉陷反映,但随时间的推移,依然是安全的隐患。
根据现场调查,该矿自建矿以来未发生过井巷坍塌冒顶和矿坑突水等灾害,但该矿区为烟台煤田的老矿区,开采活动强烈,老窑的存在不容忽视,在开采过程中应给与高度重视。
3地质灾害发展趋势预测
3.1 矿井突水:
由于该矿区开采时间较长,历经多次复采、残采,井下情况复杂,其内部可能积水蓄水,本矿在生产过程中,井下涌水量较大,最大涌水量可达12.0m3/h,断裂构造比较发育,若疏于防范、局部遇到断裂带,可能会引发、加剧矿井突水的可能性大,易发程度高,直接威胁矿工安全。
该矿区矿体间距为3-6米,,在开采下部矿体时,若不小心打穿顶板,使上部煤层开采留下的老窑积水涌出,可能引发矿井突水事故,威胁矿工生命安全和生产设备的安全,在开采时应给与高度重视,其危险性中等。
该煤矿采空区顶板为第四系松散岩类透水性良好,在雨季,大气降水易通过地表进入采空区内,造成采空区积水,通过渗透作用进入矿井小,从而加大矿井的涌水量,若排水不及时或受其他因素影响,也有可能引发矿井突水灾害,其危险性中等。
3.2 井巷坍塌、冒顶:
井巷坍塌、冒顶一般是由地质条件、生产技术条件、组织管理等多方面的主观和客观因素综合作用的结果。
地质条件:矿山开采煤层属于缓倾斜煤层,层数较多,开采厚度较小,煤层顶、底板泥岩、泥质细砂岩,岩层完整性一般,强度较低,稳定性较差,受地压影响,易发生局部坍塌、冒顶。
采矿条件:主要采用走向长壁法,顶板管理为自然冒落,势必导致井巷坍塌、冒顶,特别是复采和残采,加剧地面变形,容易导致地面塌(沉)陷。
生产管理方面:如果支护不及时、支护间距不合理,支护材料强度低,矿工安全意识淡薄,则更容易造成井巷坍塌、冒顶事故。
综上所述,预测矿山开采可能引发、加剧井巷坍塌、冒顶事故,主要是危害井巷内人员、设备等安全,危险性中等。
3.3 地面塌(沉)陷、地裂缝:
根据本矿条件,开采垂深约120m,开采厚度一般在1.2~2.5m,地表风化岩石移动角 为45°,基岩段岩石移动角为75°,根据公式W0=m·η·cosα,经计算其最大沉降值可达0.85米。采空区顺岩层倾向倾斜向下,开采和残采结果将全部形成采空区,其距离地表垂高范围为80~130m,结合矿床开拓,地下采空区累计开采高度最大约3.2m。煤层顶板随开采工作面的推进而自然冒落,进而形成采空区的垂直“三带”和上覆岩层的移动变形。采空结果随着时间的推移,煤层顶板将出现冒落带、裂隙发育带,其煤层顶板稳定性较差,在岩层自重压力和复采情况下,可能引发、加剧地面塌(沉)陷地质灾害,并伴随有地裂缝的产生。
地面移动和变形与采深采厚比有关:本矿山地面标高50~90m,开采深度-60m标高,这样,本矿山已经形成采空区的覆岩厚度为110~150m,开采高度按3.2米估计,a、在覆岩厚度小于96米的条件下,即H/m
该矿区开采时间久,地下开采情况复杂,根据记录,该矿区附近有过乱采乱掘,也不排除有老的采空区,进而可能引发、加剧地面塌(沉)陷、地裂缝地质灾害,威胁矿工的生命安全、设备的安全和地面建筑物的安全,其危险性中等。
4、地质灾害防治措施
4.1 对地面塌(沉)陷、地裂缝地质灾害的防治措施
(1)矿山开采时应及时做好支护,确保人员在巷道的安全。
(2)对采空区定期回填,减少地面下沉,留设保安矿柱以防地面塌(沉)陷。
(3)对地面陷坑、地裂缝进行回填,防治地表水流入井下,软化岩土体,降低岩土体的稳定性。
(4)矿山建设过程中和结束后应建立地面塌(沉)陷、地面沉陷等灾害观测点,了解地面沉陷速率,闭坑后应在地表设置危险标志,以确保人身、财产安全。
4.2 对井巷坍塌、冒顶地质灾害的防治措施
(1)加强掘进工作面的顶板管理,重视井巷的支护与维修工作。
(2)做好顶板鉴定与分级管理工作。
(3)加强对顶板松石的检查和处理。
(4)坚持必要的制度,如“敲帮问顶”制度,支架验收制度、岗位责任制度,防止麻痹大意。
(5)向井下工作人员普及井巷坍塌、冒顶前兆知识,发现问题及时处理。
(6)工作面顶板松软或破碎、过断层、过老窿或冒顶区以及托顶开采时必须制定安全措施,实行短壁式开采和后退开采,是复采矿山的一项安全措施。
(7)严格执行作业规程,操规程,严禁违章作业。
4.3 对矿井突水地质灾害的防治措施
(1)开采掘进过程中要做到探采结合,特别是对老采空区的监测,若遇到断裂构造和老窑积水,应先放后采,加强防护。
(2)开采掘进时,时刻注意顶底板的稳定性和完整性,下部煤层开采时,避免上部煤层采空区的滞留水进入,威胁矿工和设备的安全。
(3)增加排水设备,以备应急,对井下工人进行避险培训。
(4)矿井正常涌水量为8m3/h,最大涌水量为12.0m3/h,必须做好矿井水的监测及排水工作,防止水患发生,确保矿井安全生产。
参考文献
[1]张祖培.国际地质工程与地质灾害新技术研讨.国际学术动态,武汉,2007.
【关键词】地质灾害;滑坡;崩塌;泥石流
1 台儿庄露天采石场开采现状
枣庄市台儿庄区境内有正在生产的采石场36家,废弃采石场10余家,需治理面积约15万平方米,主要分布在台儿庄区南部丘陵地区,影响范围广,如此数量的废弃矿山若单靠自然的力量来恢复成原来的地貌,起码要几十年甚至上百年的时间。即使投入大量的人力物力财力要在短期内完成治理也非一件轻而易举的事。
2 台儿庄区山石资源矿区地质条件
2.1 土层。主要是第四系残坡积及冲洪积层,分布于矿区山坡表层及山间沟谷洼地等地段,岩性由砂砾石、粘性土等组成,。
2.2 灰岩。台儿庄区内出露岩石地层主要为寒武系至奥陶系九龙群的豹皮灰岩或鲕状灰岩,岩层较厚,构造致密,岩性稳定性较好,属硬质岩类工程地质岩组,岩石力学强度较高;无构造破坏,稳固性好,工程地质条件较好。
2.3 构造
台儿庄区地质构造简单,无岩浆岩。
3 矿山开采可能会引发的地质灾害
目前前全区生在及废弃的采石场,根据环境地质条件,在开采过程中会造成地质环境条件改变,会影响到边坡稳定性,因此而引发的地质灾害有:滑坡、崩塌、泥石流等等。
3.1 崩塌、滑坡。滑坡活动受多种因素影响,主要发生在雨季。而软硬相间岩层,由于差异风化,坚硬岩体突出,由结构面切割或重力蠕变,坚硬岩体就会产生的崩塌、落石。地质构造发育使完整岩石被分割成割裂体,割裂体在诱发因素下失稳而形成崩塌,因此构造越发育,岩体越破碎,越易产生崩塌、落石。人为影响主要是开挖坡脚、改变应力场,使坡体内积存的弹性应变能释放而造成应力重新分布,岩体产生卸荷裂隙,它们多张开且平行于边坡面,并使原有裂隙扩展和张开,由其所切割的岩体,可能失稳而形成崩塌、滑坡。
3.2 泥石流。泥石流的形成条件:(1)具有松散物质来源即矿山剥离表土和产生的废石堆存位置不对,如在矿山采场下方及矿山简易公路旁都有松散堆积的废石、废土,且这些松散堆积物都位于堆土场所在的沟谷上游,极易引起泥石流;(2)由于区内各采石场地形地貌属丘陵地貌,区内沟谷较发育,易于汇集地表水顺沟谷流走;(3)虽然矿区内无较大地表水体,但区内雨季多集中在4~9月,降雨强度大,若区内遇特大暴雨、洪水时,堆填土区的废土、废石会随同水体形成泥石流,主要对公路、居民、民房、矿山生产设备及人员和农作物造成威胁。
4 防治措施
矿山必须严格按照采矿规范,对露天矿床自上而下逐层剥离开采,禁止从下掏采;矿山应该加强采空区的管理,在采空区下方设立警示牌,避免上部作业时人员和设备进入采空区;邻近采空区边缘作业时候,应该加强监护,确保人员和设备的安全;矿区爆破最小抵抗线正对区外附近公路,爆破作业时候尽量多打眼,少装药,采取分段毫秒延期爆破,降低爆破振动,维持边坡稳定性。必须对露天矿边坡进行经常性的检查和维护,以保证边坡稳定,防止灾害发生。最好建立一支边坡维护专业队伍,加强检查维修。
4.1 滑坡和崩塌的治理措施。
在开采活动中密切注意滑坡、崩塌等地质灾害发生的前兆。当发生下列现象时要及时停止开采,进行治理。(1)当坡后缘裂缝急剧扩大,并不断出现新的裂缝,滑坡体后部(上部)快速下挫,四周岩土体疏松;(2)坡体前缘出现放射状裂缝,岩土体隆起,前缘底部出现泉眼,水色浑浊;(3)滑坡体上面的树木出现歪斜,动物出现惊恐等异常现象时要密切注意滑坡现象的发生;(4)当开采坡面后部出现裂缝;前缘掉块、土体滚落、小崩小塌不断发生时;(5)坡面出现新的破裂变形、甚至小面积土石剥落;岩质崩塌体偶尔发生撕裂摩擦错碎声时要密切注意崩塌现象的发生。
在开采时采场要设置截排水系统,坡顶及两侧应设截水沟,坡面设置排水暗沟等,防止雨水、泉水流入采场冲刷边坡;在临近边坡进行爆破时,宜采用预裂和减震爆破法,减少单孔装药量而增大孔数,减少每次延时爆破的炮孔数,以防止因为露天爆破作业而破坏边坡的稳定性;按照开采设计要求保留安全平台和清扫平台,宽度不能小于4米,及时清理危岩体和浮石;在矿山开采过程中,应加强边坡的变形监测。
4.2 泥石流的治理措施。开采过程中要积极采取预防措施,
根据客观事实,选择好治理方案,在具体实施泥石流的防治时,宜采取坡面、沟道兼顾,统筹治理的综合治理方案。。通过山体水流截流的方法引走上游的水在坡上采取拦挡护坡等,减少了泥石流固体物质,控制了泥石流规模,改变了泥石流体的性质,从而控制泥石流的危害。同时保护、恢复森林植被和科学利用土地资源,减少水土流失,恢复流域内生态环境,改善地表汇流条件,进而抑制泥石流活动。
必须采取生物措施与工程措施相结合,方能取得较好的治理效果。做法主要是:
4.2.1 开采中的废石堆放高度、坡度应达到相关安全规定的要求,其坡度一般不超过45度,在堆土场的下方要修筑挡土墙,其长度在15m以上,高度3米以上,厚度不小于1.5米,采用片石、砂浆混凝土砌筑,混凝土强度为C25。
4.2.2 废石场周边应开挖防排水沟,疏导山洪流向平地,防止山洪直冲废石场,而引发泥石流。掘洪沟深度和宽度均不能低于0.5m。
4.2.3 废土排放,每往上堆放一层时都必须采用推土机来回碾压、夯实,以增强废土的稳定性。对泥石流沟实行严格的封禁,禁止在流域内开荒种地、放牧、采石、采矿等一切有可能引起水土流失和山体失稳的各种人类活动。
4.2.4 因地制宜,植树种草,迅速恢复植被。如在流域上游营造水源涵养林,中游营造水土保持林,下游营造各种防护林。
4.2.5 调整农业生产结构,增加农民收入,解决农村能源问题。如陡坡退耕还林,坡改梯,不稳定的山体上水田改为旱地,大力发展经济林和薪炭林。
关键词 公路工程;软土路基;沉降;观测;控制
中图分类号G210 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)101-0152-02
调查显示,目前全国遭受地面沉降灾害的城市超过50个,分布于北京、天津、河北、山西、内蒙古、广东等20个省区市的公路,全国累计地面沉降量超过200毫米的地区达到7.9万平方公里,并且有进一步扩大的趋势。之所以出现如此严重的地面沉降,主要是地质和技术、人为等因素。本文根据作者从事十多年公路现场施工的所见所闻,具体探讨下公路工程路基地面沉降灾害及其防治措施。
1 公路工程路基地面沉降的灾害原因
在公路车辆运行中,公路工程的路基沉降除了给公路形成破坏以外,更直接的影响就是经济损失与造成交通安全事故发生人员伤亡。造成路基沉降的主要原因有下:
1)路基地基地质条件变化大,局部存在深厚软土、溶洞、孔洞等自然因素,造成路基不均匀沉降;
2)勘察与设计原因,地质勘察不明、不细,设计软基处理方式不合理,造成路基局部工后沉降过大造成路基沉陷;
3)施工原因,施工的软基处理质量不保证,没有达到设计预期,造成路基工后沉降严重;
4)监测监控原因,监测技术不过关,监测人员责任心不强,监测数据造假、不真实,沉降未稳定或软土地基已破坏造成路基工后沉降严重。
我们知道,路基施工完成后,必然有工后整体沉降,但沉降不均匀,会造成路面的破坏,从而影响路面的使用质量,引起路面平整度、标高指标变化,而且甚至会引起路面开裂、网裂、坑洞等病害。
2 公路工程路基地面沉降的防治要求
从设计阶段开始高度重视路基的设计质量,首先由勘察单位对特殊地基进行详细勘察,将数据及结构提交给设计单位,设计单位根据地基条件,进行计算、分析,合理采用软基处理方式。对应桥头及涵洞两端路基要采取复合地基形式,对于溶洞、地下孔洞等要采取灌注砼及注浆的处理方式,从技术上全部保证路基的质量,防止出现路基沉陷、不均匀沉降等病害。
加强路基施工质量的监控,严格按照设计要求进行施工,特别是软基处理施工,严防偷工减料,严格按照程序组织施工,完工后进行检测及验收。
加强路基施工过程中、完工后的监测监控,发现不稳定现象,要及时采取措施,确保路基稳定。
3公路工程路基地面沉降灾害的防治措施
3.1 加强沉降的动态监测
沉降观测是指导路基施工、确保公路整体质量的有效手段之一。因沉降观测是根据施工进度逐步观测的,为加快施工进度和观测的方便,在距公路中心两侧5Om~300m范围之内设一些水准点,水准点间距应≤200m,减小视距,提高观测精度。施工单位每填筑1层观测1次,若相邻2层的填筑间隔时间超过7 d,中间高应加测,测高于观测时间的间隔不大于3 d。如果发现有异常沉降,则每2 d观测1次或每天1次。这些水准点也可作为工后沉降永久性观测点,确定路基使用时的稳定性。
3.2 建立沉降条例管理体系
当前各地将以法律形式,对因抽取地下水和工程建设活动等引起的地面沉降的监测、防治及其相关监督管理活动作出规范。有关部门制定城乡规划时,需要编制地面沉降防治规划,划定地面沉降易发区和重点防治区,制定地面沉降年度控制目标、地面沉降监控方案、地下水开采和回灌方案以及地面沉降监测设施和回灌井的建设及维护方案。对于路基沉降,有关部门和单位也组建了相应管理体系,收集观测数据,建立数据库,对数据进行定期整理及分析,存在异常及时采取措施处理,确保道路地面不发生异常沉陷。
3.3 严格沉降管理的流程
路堤填土的压实不能代替土体的固结,而土体固结过程中产生沉降,沉降速率随时间递减,累积沉降量随时间增加,因而,高填方路堤应设沉降预留超高,且开工先施工高填方段,留足填土固结时间。严格控制高路堤填筑料,控制其最大粒径、强度,填筑层厚度要与土质和碾压机械相适应,控制碾压时含水量、碾压遍数和压实度。高填方路堤受水浸泡部分应采用水稳性及透水性好的填料,其边坡如设计无特殊要求时,不宜陡于1:2.0。对软弱土地基,应注意观察地基孔隙水压力情况,根据孔隙水压确定填筑速度;除对软基进行必要处理外,从原地面以上1-2m高度范围内不得填筑细粒土。高填方路堤应严格按设计边坡度填筑,路堤两侧必须做足,不得贴补帮宽;路堤两侧超填宽度一般控制在30cm~50cm,逐层填压密实,然后削坡整形。地基应按规范进行场地清理,并碾压至设计要求的地基承载压实度,当地基承载力不符合设计要求时,应进行基底改善加固处理。高填方路堤应按相关规范要求进行特殊设计,进行路堤稳定性、地基承载力和沉降量验算。比如某某施工公路公司严格过程管理,组织设计、施工、监理单位全面排查隧道衬砌开裂、掉块、空洞、渗漏水等质量隐患;对检测有疑问的区域,采用钻孔、取芯等人工检查方法进行验证;逐工点核查高陡边坡、隧道边仰坡及路基两侧基坑施工情况,及时消除安全隐患。同时,该公司严格落实整改责任,建立信息报送、统计分析、跟踪督办制度。他们指定专人,对专项整治发现的问题建立台账,分类梳理,制订专项整治方案,明确责任单位、责任人和整改时限。保证对存在的问题分析到位、整改到位,确保隧道、路基工程质量安全。
3.4 创新沉降施工的技术管理
我们知道,我国很多公路修建在软土上与戈壁地区,戈壁地区由于长期受风沙侵蚀,施工面临多项难点。戈壁路基填料特性施工技术对高速铁路路基戈壁填料特性、填筑技术、沉降规律、结构耐久性进行了探索研究;通过对戈壁填料特性室内及现场试验研究,确定了戈壁填料的压实和组成特性;通过填筑试验,确定了合理的戈壁填料施工工艺;通过对戈壁填料路基数值分析计算,研究了戈壁填料路基的应力场、变形场的分布规律,并与现场实测戈壁填料路基的沉降规律进行了对比分析;通过测试强风段戈壁路基结构抵抗风沙侵蚀能力,对戈壁路基的耐久性规律进行了研究并提出了有效的防护措施。该技术通过采用室内试验、现场测试、原型测试和数值分析相结合的方法,首次提出戈壁地区路基填料综合含水率概念,通过归纳分析出计算公式,合理评价了戈壁土填料的实际含水量并指导路基填料填筑。该技术填补了戈壁地区长期风沙侵蚀条件下戈壁填料施工技术研究的空白,属国内首创,达到国内领先水平。
总之,公路工程路基地面沉降观测与控制对施工质量与进度的保证和施工效益的取得有着重要意义,也将促进我国公路建设与安全运行的可持续发展。
参考文献
[1]乔京生,步启军,马卫华,等.变刚度复合地基的可行性研究[J].铁道建筑,2006,10(5):49-52.
[2]陈龙珠,梁发云,丁屹.变刚度复合地基处理的有限元分析[J].工业建筑,2011,33(11):18-20.
[3]宰金珉,梅国雄.泊松曲线的特征及其在沉降预测中的应用[J].重庆建筑大学学报,2011,23(1):30-35.
[4]GB50202-2002,建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].
[5]JTJ 017-96,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].
Key words: GIS;geological disaster;temporal and spatial distribution
中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2015)17-0198-03
0 引言
随着自然环境与人类活动变化,近20年来全国各地地质灾害频繁发生,问题日渐突出,已严重影响到当地人民群众的生命财产安全,制约着地方经济建设和社会的良性发展,地质灾害的预测和防治工作逐渐成关系民生和社会发展的重要保证。在GIS技术日新月异的今天,已被广泛应用于社会发展的各个方面,在地质灾害调查与防治、地质环境变化研究、地质灾害评价和地质灾害监测等方面同样发挥着极其重要的意义。借助GIS技术,能够在一定程度上解决传统地质灾害分析评价方法的一些不足,并能较明显地提高分析评价的效率和精度[1]。利用GIS技术的空间分析功能,能够更好地反映出地质灾害的空间分布情况,结合其他辅助数据,在一定条件下能总结出地质灾害发生发展规律,对于地质灾害应急抢险、地质灾害防治经费规划、地质灾害的分级定位有着重要的意义。
文章以綦江县地质灾害现状为例,主要运用GIS的空间分析方法,统计分析方法,分析了1990年~2010年年间綦江县所发生地质灾害的类型、时空分布、规模(包含危害分级)、成因等基本特征进行了全面的分析,初步建立起地质灾害发生发展在空间、时间及简单地质条件上的相对关系。初步划定了地质灾害影响区及危险区,以供管理部门参考。
1 研究区概况与数据
研究区位于重庆市西南部的綦江县境内,地处四川盆地与云贵高原的结合部,东经106°22′~106°56′,北纬28°27′~29°11′,县境东西宽48km,南北长82km,幅员面积为2182km2,地形从北向南逐渐攀升,地表破碎程度大,地形复杂,最低海拔210m,最高海拔1850m,相对高差1640m。綦江县属亚热带湿润季风气候,年平均降水量达1092mm,主要集中在5至9月,也是地质灾害多发时节。
綦江县境内地表出露岩层为侏罗系、三叠系、二叠系沉积岩,包括:蓬莱镇组(J3p)、遂宁组(J3sn)、沙溪庙组(J2s)等地层,綦江县大部地区覆盖厚度不等的第四系土层,北部和中部大部分地区出露侏罗系岩层,南部多出露三叠系岩层,少量地区出露二叠系岩层。
研究采用地质灾害数据为綦江县1990年~2010年地质灾害普查数据[2],共计611处;高精度DEM数据,分辨率为5m;綦江县1:5万地层岩性图;綦江县1:20万地质构造图。
2 研究方法
2.1 地质灾害类型及危害等级划分
綦江县地质灾害包括滑坡、危岩、地裂缝和不稳定斜坡等四种类型,611处,灾害点密度达0.28处/km2。根据地质灾害危害分级标准(表1),对全县地质灾害进行分级统计,得到地质灾害基本类型及危害分级(表2)。綦江县地质灾害危害等级主要为小型,特大型地质灾害点仅2处,中型占35处。
2.2 地质灾害空间数据重建
以綦江县1:1万DEM(Digital Elevation Model,DEM)数据为基础,利用ArcGIS 9.3的Spatial Analyst功能模块,提取綦江县坡度数据,面状灾害点采用面域内所有栅格的高程数据的平均值,坡度同理取平均,赋值给每一个地质灾害隐患点,分类重建地质灾害数据库。利用綦江县地质构造矢量数据生成与DEM数据相同分辨率的栅格数据,用于空间数据分析。将地层岩性的矢量数据生成与DEM数据相同分辨率的栅格数据,用于空间数据分析。所有涉及地理坐标的数据,均统一到Gauss Kruger投影,西安80大地坐标系。
2.3 空间地理数据分析
建立地质灾害发生发展的时间序列,通过各时间点地质灾害的统计分析,得出灾害发生和发展的时间特征。通过GIS的叠加分析功能,利用地质灾害空间数据库中各属性数据层叠加,得到各地质灾害点的其它自然属性。
3 结果与分析
3.1 地质灾害生成环境
地质灾害形成的环境条件,有其形成的内部条件和外部条件。发生滑坡或失稳的内部条件是由于斜坡坡体本身具备的有利于滑坡发生的地质、地貌条件;外部条件则是各种作用在斜坡体上的,促使内部条件发挥作用,下滑与抗滑矛盾激化,从而导致斜坡坡体发生滑动的外界因素。危岩则是由其内部不利结构面或组合结构面和外部风化、暴雨等因素共同造成的。
3.2 时间分布特征
依据綦江县境内已发生或发现的611处地质灾害的时间统计,2000年以前共发生73处,占总数的11.9%;从2001年至2010年的十年间发生或发现538处,占总数的88.1%,其中2009年发生169处,占总数的27.7%,其余年份年均发生或发现41处,介于20~68处之间,占总数的60.4%。按月统计表明,地质灾害主要发生于降雨较多的5~8月份,共发生538处,占总数的88.1%,其中以6月份和8月份最盛,分别发生209处和184处,总数的34.2%和30.1%。(图1)。
可见,该研究区地质灾害在时间分布上季节性特征非常明显,在汛期当降雨时间较长并多次伴随连续大暴雨时,区内地表破碎岩体或土体饱水,其岩土体抗剪强度大大降低,原本处于极限平衡状态的斜坡变形体随之触发激活,从而产生大量的灾害。
3.3 空间分布特征
3.3.1 不均匀性
綦江县所辖的20个镇、街道中,按地质灾害分布个数以石角镇最多,达68处,其次是永新镇和横山镇,各有57处,中锋镇和安稳镇最少,各有9处,其余街镇街道则有14-51处不等。
3.3.2 条带性
区内的条形背斜翼部低山山麓带为古剑山北麓、赢山东西麓,这些地带是由夹关组、须家河组坚硬的长石石英砂岩和软弱的珍珠冲组、自流井组泥岩、粘土岩构成的单面山,由于差异风化作用使斜坡呈陡-缓-陡形式,具有地质灾害发生有利的空间条件。地质灾害受低山延伸方向控制,总体上呈北北东向条带状平行排列分布,发育于坡面切割强烈、地形中陡(坡度20~30°),植被相对稀疏的部位,以崩坡积土质滑坡为主,其次是危岩崩塌。
3.3.3 山地性
据现有资料分析,区内多数地质灾害发生于切割强烈、坡陡、相对高差大的中低山区,而处于向斜丘陵区的街镇由于地形高差起伏小,地质灾害分布少,仅在纵向溪流沟谷有零星分布,具有明显的山地性。
3.3.4 相对集中性
三角-三江-中峰-永新-打通-石壕沿线多年平均降雨量都在1100mm以上,高于全县多年平均降雨量,是綦江县的多雨区和暴雨区;横山镇、石角镇、永新镇、郭扶镇等街镇、街道地势起伏较大,地质构造较为强烈,以上区域地质灾害分布密度较高。
3.4 地质灾害地层岩性的关系
从表3中可以看出,蓬莱镇组(J3p)、沙溪庙组(J2s)地层发生地质灾害在180处以上,总数占到了全县地质灾害发生数的69%,其中主要以滑坡灾害为主,占全县滑坡灾害发生数的71%;遂宁组(J3sn)共计发生地质灾害104处,以滑坡灾害为主,其余出露地层中发生的地质灾害仅占全县地质灾害发生数的14%,可以初步判断,地质灾害在蓬莱镇组(J3p)、遂宁组(J3sn)、沙溪庙组(J2s)易发性较高,其它出露地层具有一定的随机性。
4 结论与建议
文章通过GIS的研究方法,结合1990年至2010年綦江县地质灾害普查资料、DEM数据和地层岩性数据分析了綦江县地质灾害时空分布特征,得出以下结论,并提出了必要的建议: