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清澗縣位于陜西省北部,榆林東南部與延安交界處及無定河、黃河交匯處。屬陜北黃土高原丘陵溝壑區,是陜西省地質災害多發縣之一。寨溝小學崩塌位于清澗縣寬州鎮東門灣村,寨溝小學崩塌南側坡面人為破壞輕微,坡度較緩,基本保持原地形,北側坡面形成較陡的土坡,在遇連續降雨的情況下,坡面很容易發生滑塌,直接威脅12家住戶36孔窯洞的安全。
2自然地理及地質條件
清澗縣屬暖溫帶大陸性季風氣候區。治理區地下水位埋深大,隱患點范圍內未見地下水出露,工程不考慮其影響。治理區受降雨影響較大,在雨季,降水下滲和產生地面徑流,對坡體的穩定性產生較大危害。治理點位于縣境西北部,屬黃土峁梁狀丘陵溝谷區。擬治理工程滑坡體均為第四系黃土,出露基巖為三疊系上統永坪組。黃土層根據出露情況,依次為:中更新統黃土層(離石黃土Q3eol)、上更新統黃土層(馬蘭黃土Q3eol)、全新統(Q4)。
3地質災害現狀
根據現場踏勘,該滑坡為小型黃土崩塌。在強降雨、凍融及其它外力等條件下,發生再次崩塌的可能性較大,直接威脅道路過往車輛行人、小學45名教師和學生的安危,危險性較大。崩塌形成的原因主要有以下幾點:
3.1地形條件由于本區地處陜北黃土高原丘陵溝壑區,地形破碎、梁峁起伏、下部沖溝常年沖刷坡腳,邊坡高差大。坡面較徒,坡度大于45°,為崩塌形成創造了良好的地形條件。
3.2土體結構條件高陡邊坡的物質主要為第四系中上更新統黃土組成。黃土在干燥情況下,強度較高,壁立性好,遇到連陰雨或暴雨,土體穩定性差。
3.3降水降水是地質災害發生的主導誘發因素。長時間的降雨入滲使土體抗剪強度大幅度降低,易濕陷變形和崩解抗剪強度降低。降水是引起本處崩塌的主要原因。
3.4人類工程活動人類在進行道路改擴建時大量開挖坡腳,使土體的完整性受到破壞而松動。對該地區的穩定性進行分析結果如下:據《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001),榆林地區抗震設防烈度Ⅵ度,設計基本地震加速度值為0.05g,本次設計不考慮地震作用。
3.4.1邊坡安全系數根據《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001),按次要工程,取邊坡安全系數Fs為1.15。
3.4.2巖土物理力學性質根據我公司在榆林南部黃土地區的工作經驗,參考臨近場地的工程地質資料,設計對場地松散土的物理力學參數取值如下:(1)馬蘭黃土(Q3):天然重度γ=18.2g/cm3粘聚力C=35kpa內摩擦角φ=27°(2)離石黃土(Q2):天然重度γ=19.6g/cm3粘聚力C=50kpa內摩擦角φ=30°
4工程治理方案
4.1工程設計
4.1.1削坡卸載工程由于該邊坡高度大于45°,采用分級開挖的方法,在平臺上削坡卸載。根據坡高,北部坡分3級設2個平臺進行,南部和西部坡分2級設1個平臺進行,平臺寬1.2m,刷方坡面坡比取1:0.85。共開挖土方911m3。
4.1.2護坡工程對坡腳刷漿砌石護坡,刷坡高度為5m,刷坡厚度為0.3m。共需漿砌石26m3。
4.1.3排水方案排水方案分為截水渠、平臺截水渠兩種。截水渠布置在滑坡體的外部,不讓坡體外部雨水進入坡體,同時,收集平臺截水渠的水,排入下部溝道;平臺截水渠布置在削坡平臺上,每個平臺布置一條橫線截水渠,收集削坡坡面水,匯入排水渠中。排水渠:根據實際地形,北面高南面低,在北部坡面一端沿坡體走向設置排水渠,用漿砌石砌筑。截水渠長度為36m,漿砌石20m3。平臺截水渠設置:在削坡平臺的內側,用漿砌石砌筑,坡降取1:100。向兩邊排水渠排水,平臺截水渠長度為26m,漿砌石14m3。截水渠總長度為62m,開挖土方量56m3,漿砌石34m3。
4.1.4植物防護方案在每個削坡坡面上種植檸條、紫穗槐等根系發達、耐旱的灌木,既可起到穩坡固坡的作用,又可美化環境和工程效果。株間距1.5m×1.5m,共約100株,工程驗收前要保證100%的成活率。
4.2施工方法及放線根據場地地形地貌條件,削方按自上而下、自后向前的順序進行,放線時以邊坡坡腳與操場西側水平面為施工定位線,施工放線應保證定位線的施放準確,自定位線向上按設計坡度及臺階刷方并校核上邊界。
5工程實施效果評價
5.1環境影響評價本次治理工作中,其主要的機械設備有混凝土攪拌機、鉆機、挖掘機、發電機等,這些設備在施工過程中,發出聲音的強度較低,不致于達到噪聲污染的程度。本次施工過程中的混凝土制作過程中產生揚塵,對大氣環境不會產生多少影響。施工過程中所排放的廢水不含有任何有毒有害的物質,不含有任何超標因子。
5.2經濟效益評價本工程項目建設區環境質量現狀良好,工程的實施可以完全消除崩塌地質災害對村民及居民安全的威脅,保障人民生命財產安全。
5.3社會效益評價地質災害治理項目的實施,清澗縣下甘里鋪鄉梨家灣村的地質環境將會得到明顯的改善,使得村民能夠安居樂業。
6項目風險分析與控制
6.1項目風險分析按照本項目風險產生的原因及其性質分類如下:(1)管理風險:項目實施單位在管理制度、管理經驗等方面的不足,導致管理不善,成本增加,故存在管理不善的風險。(2)經濟風險:一是資金到位不及時,導致工期延長;二是資金使用不合理,開支與災害治理無關的費用,或專項資金挪作他用;三是受市場因素影響,價格上漲,人工、材料費增加。以上因素均會導致工程造價增加。(3)技術風險:一些新技術條件的不成熟及地質災害治理的復雜性,均會造成技術風險。
6.2項目風險控制為了使項目能更快更好的實施,使項目風險降到最低,對于上述的項目風險就要進行科學合理的控制。(1)管理風險控制:組建地質災害治理領導小組,依法對項目實施組織管理,并聘請項目監理單位對工程進行監理,嚴格按要求執行,確保工程質量。(2)經濟風險控制:資金到位后,設立專門的資金管理賬戶,對項目經費實行專款專用。(3)技術風險控制:參考同類地質災害治理的技術方法,確保設計方案在實際、安全、經濟可靠的情況下進行實施。
7建議
地質鉆探機組是煤田地質勘察鉆探中重要的組成部分,其工作質量直接影響著勘測數據的真實性。煤田地質鉆探過程中要有質量管理體系做好保障。根據標準體系開展工作,這樣能夠滿足質量管理體系要求。因此,在作業中,根據質量手冊及施工程序文件需求進行工作,這樣才可以更好的保障工作順利執行。這個過程中,最關鍵的是進行質量管理,做好質量控制過程,這樣才能滿足地質勘探需求。當質量管理目的逐漸提升時,才能更好開展工作。實施質量管理工作,最根本的內容就是做好地質勘探工作,使得施工過程安全可靠。
1.1鉆探的施工特點
所謂金剛石繩索取芯鉆進是在直徑較大的鉆桿中置入芯管,它是勘探的主要步驟之一。隨著勘探的深入,巖芯會逐漸進入取芯管中。對該取芯管進行提取,將鉆桿中的底孔再放入其中,持續鉆進。基于取出巖芯過程,可以進一步了解地下的地質情況,同時可以了解煤層的埋深深度。筆者認為,煤田地質勘探施工主要有以下幾方面的特點:第一,鉆機施工往往以單機作業為主,而對質量管理期間以扎根機組為主。第二,鉆探作業施工使用的機組非常多,例如:液壓鉆機、變量泵,金剛石繩索取芯鉆具等等,而且整個過程也比較復雜。進行施工時,需嚴格按照相關標準進行操作,以達到提高施工質量的目的。第三,施工過程中應先于勘探部位的上方搭設鉆塔,并在鉆機絞車的輔助下實現控制升降。這些施工輔助設備,對于開展施工有重要影響,這是保障機組質量的一大體現。在開展施工過程中,需要認真落實質量控制和管理工作。
1.2地質鉆探質量管理
基于質量基礎下,強調人的主觀能動性,在ISO9000質量保證體系標準中,已經明確的指出,進行施工時,應該將質量放置在第一位。需要在以人為本基礎上開展工作,人的安全意識、質量意識在施工中要體現出來。根據質量管理體系開展工作,這是保障工作前提和基礎。因此,在工作進行時,每個部門技術人員相互配合,相互監督。同時嚴格按照地質編錄、現場協調、報告編制等相關流程進行操作。工作人員明確了自身責任之后,這樣才能更好的開展工作。員工開展工作,自身具備敬業精神,作業中嚴格要求自己,關注每個質量點。企業可以鼓勵員工深入學習,參加培訓,保障每個員工持證上崗。這樣可以更好的把握新工藝、新方法,從而使得施工技能有所保障。
2勘探施工質量控制
2.1質量控制原則
相關部門應根據石油勘探現狀、影響因素等,了解勘探期間存在的問題,并提出具體的解決措施。本文對鉆探項目質量的影響因素進行深入探討,從現狀著手分析,從而進行正面評價。這個評價過程應該包含全方面的評價,相關的影響因素以及對嚴重程度分析。這樣可以更加明確的看出質量事故斗爭重點,在明確出現的問題時,如何采取有效措施進行應對。質量控制表現在多個方面,例如:人身安全,還應對其安全影響因素進行分析。進入鉆探生產環節時,每個崗位人員應該嚴格做好質量控制工作,每個崗位都有明確的責任制,這是開展勘探工作必不可缺少的重要組成部分。因此,需要讓廣大職員明白,生產經營活動過程中,必須滿足質量法律以及技術的要求,在生產過程中則需滿足規范化和標準化需求,這樣才可以更好的保障鉆探工作質量。
2.2質量控制的實施
鉆探的實質是流水作業,任何一個環節均可能對整體安全質量造成影響。因此,必須提高技術人員的專業素質,先對勘探的地質條件進行分析,從整個場地地質都有詳細研究。記錄人員對地質數據做好記錄工作,嚴格檢查鉆孔進尺,施工期間再對其進行復查。技術人員進行核查期間,必須先對巖土的照片進行分析,核實野外描述。此外,還應及時加強對室內圖片的核實。實驗室人員工作核心是對巖芯質量進行提取,做好質量檢測工作,將數據及時反饋到野外部門中,每個部門在工作中相互合作,相互配合。同時,還應加強對施工現場的控制,提高各工種之間的配合度。
2.3質量控制的持續改進
質量檢查是一個強化管理監督過程,這是一個重要步驟。機組質量小組應該從施工管理上,從對設備的改造上做好自身工作。需要對施工質量、鉆孔深度以及取芯的過程進行全面了解。從打分評價中對工程進行管理,對存在的薄弱環節應該及時提出整改意見。這樣可以做好定性的質量檢查工作,從而提升質量評估效益。這些工作最關鍵的部分是基于機組做好鉆探工作。鉆探機組需要基于實際檢查中發現的問題進行分析,提出針對性意見,進入排查環節時,需要做到舉一反三,作好復查工作。同時,還應按照自查、整改相結合的程序進行評價。做好施工設備維護工作,提升設備使用周期。另外,定期對勘探設備進行維護,了解施工現象存在的安全隱患,及時進行整改,提高施工安全性,這樣就可以更好的提升質量管理目的,提升施工質量。改進鉆探產品質量,可以更加完善管理體系,使得鉆探工作得以順利進行。當工作承諾并且履行工作,當做出承諾之后就應該積極推動,使得員工明確質量管理重要性,在工作中可以嚴格要求自己,可以明確自身職責。這樣對煤田工程施工有推動作用,責任落實下去了,每個人都肩負起自身責任,這樣開展工作會更加順暢。
3結語
作為一項系統化工程,公路設計涉及多個專業,因此,相關企業必須重視各個環節之間的聯系性,特別是在施工圖紙設計環節。在施工設計中作為公路工程施工的基礎環節,路基設計的科學性、有效性將對其安全性起到關鍵性的作用,并對整個道路結構起到重要影響作用。在設計路基時,為達到施工相關規范,必須確保其測繪數據信息的準確性,這也離不開精確的地質勘查數據。同時,還要按照實際施工現場的地形地貌、地質結構、巖石類型等地質勘查信息進行公路設計。在設計中相關部門必須將地質勘查數據作為設計工作開展實施的重要依據,做一個全面、系統化的分析,才能確保公路設計的合理性、可行性。
二、地質勘查工作在公路工程設計中的概況
地質勘查工作在公路設計中主要通過一些綜合勘察技術與方式勘探公路沿線的地質條件并對其進行分析和探究。其主要技術為工程地質調繪、探坑、螺紋鉆、原位測試、鉆探、室內試驗等,在選擇、應用地質勘查中必須對其有效性和適應性加以重視,確保勘察提交資料的完整性與精確性,能最大限度滿足設計不同環節對勘察工作深度的要求。
(一)地質調繪
地質調繪必須結合路線和沿線工程,并通過相應的遙感解譯和勘探技術進行。主要勘察地形地貌的成因、類型及分布情況等,還可以勘察巖層的產狀,地質規劃勘察設計院有限責任公司從事公路地質勘查和巖土工程設計工作。的構造類型等。
(二)地質勘探
作為公路工程地質勘查的主要手段,勘探是進行深度地質資料獲取的重要技術。目前公路工程設計中最常用的地質勘探方式有以下幾種:第一,挖探,主要包括兩種:坑探、槽探。開挖的探坑、探槽深度必須控制在地下水位以下,并遵循公路工程地質勘探的需求對其長度、斷面進行確定。在資料提取中主要包括巖性描述、斷面圖等。第二,鉆探,作為地質深度資料獲取的另一種技術,鉆探必須對其鉆進的回次長度進行嚴格控制,確保其低于巖芯管長度。并對巖芯采取率進行有效控制,在地層構造較為簡單時,其勘探方式還可以選用一些簡單的手段,如小螺紋鉆、洛陽鏟等。第三,物探,地球物理勘探是以各類巖、土物理性質的差別為前提,為對地下地質情況進行判斷,可以通過對天然或人工物理場變化觀測的方式進行。目前公路工程設計地質勘探中最常見的方式為:電法勘探、地震法勘探、聲波勘探等。物探成果解釋必須相比一些勘探資料,并進行綜合分析。
(三)試驗
作為公路工程地質勘查的重要內容,試驗主要是定量評價巖土的工程性質,從而得出巖土的相應參數。目前公路工程設計地質勘查中主要分為二種試驗,為原位測試、室內試驗。原位測試主要的試驗項目內容含有補充標準貫入試驗、靜力觸探、動力觸探等。室內試驗通常都包含各個類型巖石物理力學試驗、土工試驗等。確保其各項試驗與國家相關指標相符合。
三、地質勘查工作在公路工程設計中的作用
(一)勘察路線工程地質
主要對路線方案、布設相關的地質情況進行勘察。應根據施工現場的實際情況進行路線方案的選擇,通常情況下都會選擇良好地質情況的方案,著重對復雜地形地貌路線進行勘察,有效控制其方案及布設的地質情況,并對路線的最終方案與布設進行確定。
(二)勘察路基、路面工程地質
在初期勘察及測量定位環節,必須按照相應的路線,認真勘察中線兩邊規定范圍內的工程地質情況,為設計路基路面及施工提供強有力的保障。
(三)勘察橋涵工程地質
在橋涵基礎工程設計中根據各個階段勘探深度要求的不同,初期勘探與詳細勘探施工中,必須進行相關的地質勘探作業。首先調查各個方案的合理性,根據路線、橋梁設計的實際情況,選擇良好地質情況的橋梁位置;其次對橋梁位置進行選擇后,必須對其地質進行認真勘察,這樣可以為設計橋梁及相關工程進行提供準確地質資料。
(四)勘察隧道工程地質
在公路設計中對路線方案選擇影響最多的就是隧道施工,隧道地質勘查中,如勘察數據不準確,將對路線布設控制點造成極大的影響。目前勘察隧道地質中必須做好兩點,選擇隧道方案和位置,主要包含對比隧道和展線、明挖的地質情況;還要詳細勘察隧道洞口和洞身的具體情況。
(五)勘察天然筑路材料工程地質
勘察筑路材料的主要目的就是對沿線所有材料對在沿線分布的天然筑路材料、工業廢料進行最大限度地開發、改造及利用。根據各個階段勘察深度的不同,可以為公路設計各個階段的施工提供可靠的依據。
四、地質勘查工作在公路工程設計中的要點分析
(一)準備工作
在實施公路工程設計地質勘查工作前期,必須和實際勘察工作相結合,進行實地公路沿線的觀測,并進行勘察方案的詳細制定。制定勘察方案時,必須對項目設計圖紙、地質情況、水文狀況等施條件進行充分考慮,并遵循相關部門提供的勘察技術要求及其他施工要求進行勘察方式、技術的合理選擇,確保布置工作量的合理性。
(二)可行性研究工程地質勘查
在對已有地質資料充分收集的前提下進行可行性研究階段工程地質勘查工作,這個環節主要工作內容為地質資料調查,進行有效的工程地質勘查作業,其勘察重點地質為復雜性地質或不良地質,如特殊性巖石區等,對其路線控制點、路線走向、選擇工程方案等進行研究和分析,以此降低對施工路段的影響,進而優化路線設計方案。
(三)初勘與詳勘
必須遵循現行相應勘察方案進行勘察工作的實施,按照勘察材料對勘察施工中的方案進行及時調整。室內試驗時,應根據施工要求對土樣、水樣的試驗項目進行選擇,對各個地層構造及其物理力學特性進行統計、分析。
(四)準確評估地質災害
目前,水利工程報告不完善是主要存在的問題,原因來自各方面:原因一前期工作經費不夠;二改擴建工程地質勘查資料不完善;三勘察任務不明確內容不詳盡;四勘查方法不合理;五地質勘察力度不足。因為地質勘查工作進行不全面,無法為工程再建設項目提供原有資料。
2地質勘察的具體工作要求和方法
對于水利工程的地質勘察階段可以分為四個它們分別是:規劃———研究———設計———施工,在地質勘查時必須保證各階段工作和設計要求相適應,每個階段的地質勘察任務必須嚴格按照合同進行,要明確設計意圖,清楚設計階段和各項技術指標的要求,熟悉施工圖紙,如果即將在野外進行勘察活動時,對前往地區的地質考察非常必要,收集資料和分析地形做好準備工作,為了進一步的了解當地自然條件必須結合實際的設計,編制出工程地質勘察總綱領。
2.1工程地質勘察大綱內容
工程地質大綱的內容應包括以下內容:(1)進行勘察的主要目的、現場的工程情況和勘查主要的階段;(2)了解所要勘察地方的工作條件、地形和地質情況;(3)熟知勘察工作的內容使用方法和完成的工程量;(4)規定確定的計劃進度和竣工時間;(5)預算所需經費;(6)書寫勘察資料;(7)包含地質勘察工程繪制布置示意圖。在制定勘察總綱領時可根據實際的地質變化做出相應的調整。
2.2工程地質勘察的施工要求
工程地質勘察的施工要求首先是地質測繪的進行,根據勘察階段設定工程地質測繪的比例尺,也可以根據建設項目的特點和地點選取合適的比例;不論選取哪種比例尺,都必須有勘探點或者露頭觀察點表示在工程測繪的過程中。工程地質在測繪時可參考人造衛星、航空測量和地面攝像片遙感資料對地質解釋,解釋的結果可根據野外審核和檢驗。在水利工程的地質勘探過程中,保持適宜的巖土物性和場地地形,選擇適合的物探方法和應用物探技術。像常見的坑、洞、孔、井常被這些勘探工程綜合利用。在每次的施工前應對各類鉆孔進行施工程序設計和鉆孔的專業設計,并按原來設計的要求進行施工。巖土試驗將原位測試和室內試驗相結合所使用的。通常室內試驗是土工試驗的基礎,輔助為原位測試。室內試驗以及原位測試在巖土試驗的眼中都是一樣的重要。不同試樣和原位測試點應該擁有地質代表性。
2.3工程地質勘察的編制程序
(1)對收集到的外業和試驗資料進行核實統計。這項工作的開展總是在外業進行完開始,在勘察前需要對各個資料進行檢查是否完善,尤其是實驗資料,可依據這些資料繪制測量結果表、勘探點(鉆孔)平面位置圖和勘察工作量統計表。(2)參考土工試驗和原位測試的相關資料,修正地質資料。這些工作的開展很重要很重要,在工作中卻是常常被工作人員遺忘。因此,實驗資料和野外定名出現不對應的現象,還出現了原位測試和砂土狀態的實驗資料不符合的結果,像一些野外定名為黏土的,實驗結果塑性指數不大于17;此外,野外定名是細砂的,根據實驗資料顯示是中砂的,它的顆粒含量以每顆0.25~0.5mm顆粒到達含量的50%以上;還有野外名為可塑性黏性土的,它的實驗液性指數不于0;野外名為稍密狀況的砂性土,砂性土的貫入擊數標準不大于10,野外定為淤泥或者名為淤泥質土的,實驗結果的孔隙比不到1;對于那些野外名為硬塑性黏性土的,小于18擊數。綜上所述產生這些矛盾是由于野外分層深度和定名具有不準確性,還有個原因是試驗資料具有不真實性,面對這樣的情況應該找出問題,及時的改正,讓實驗資料和巖土定名的數據結果達到一致。(3)描述鉆孔工程地質概況繪制綜合柱狀圖。(4)對巖土地質層劃分,繪制分層統計表,對數理統計。地基巖土的分層的適合性直接影響著評價好壞。所以這個工作需要按原因類型、地質年限、巖土特性、風化程度、狀態、力學特征進行全面的考慮,合理的規劃每個巖土層,根據數據繪制分層統計表,其中包含每個巖土層的埋藏條件和分布狀態的統計表,實驗測試和原位測試的物理力學統計表等。最后進行試驗資料的統計整理,計算分層承載力。(5)繪制工程地質剖面圖以及相關的專門圖件。(6)書寫文字報告,為了減少重復率就得按照以上的順序進行,避免出錯,提升工作效率是保證質量的大前提。對于勘察場規模大的場地或者地貌地質復雜的場地而言,可以采取有針對性的進行勘察例如分區勘察,最后做出評價。對于完整的工程地質勘察報告的書寫,它是由五部分組成,分別為正文、附表、附圖、附照和插表。而對地質勘察要書寫的文字部分應包括該區域的地質情況、地質條件和地貌條件,還有地質勘察的結論和實施的意見建議等都是其中需要書寫的部分。另外,為了使報告更具有真實性,相應的加入一些和勘探有關的圖表數據等都會幫助提升內容的價值。
3結束語
1.1工程概況擬建人防工程項目位于貴陽市,除公園路為地下一層外,其余均為地下兩層。工程建成后總建筑面積約42×104m2,將成為目前國內建筑規模較大的單建式平戰結合人防工程;除中山路道路寬度為16m外,其余道路寬度都為26m,工程主于道路以下,出入口位于道路兩側人行道上。工程施工采用蓋挖逆作法。
1.2地質概況評估區大地構造單元屬揚子準地臺黔北臺隆貴陽北東向復雜構造變形區之貴陽向斜,區內無斷層通過,受褶皺作用影響,區內地層產狀變化較大,向斜西翼地層傾向94°~118°,傾角24°~36°,向斜東翼地層傾向171°~226°,傾角20°~32°,向斜核部傾向近南,傾角20°。區內主要發育三疊系下統安順組(T1a)白云巖、溶塌角礫巖、中統花溪組(T2h)白云巖、砂屑白云巖及第四系紅粘土、人工填土。
2地質災害危險性預測
建設工程區由于受城市現代化建設影響,建設區內地形平坦,巖石類型主要為碳酸鹽巖,無大斷裂構造通過,屬于區域地殼基本穩定區。因此,評估工作主要從區內地質、褶皺、水文地質、工程地質條件以及氣候條件、工程特征、施工條件等對工程建設可能引發或遭受的地質災害進行預測分析。現將常見的幾種地質災害類型簡述如下。
2.1隱伏巖溶塌陷區內地下人防工程施工過程中所經地層及巖石類型主要為三疊系下統安順組(T1a)及中統花溪組(T2h),其巖性為白云巖。施工區主要處于貴陽向斜軸部,為深部巖溶易發育地段。巖溶發育深度集中在地面以下10~30m、50~70m、80~90m、110~150m等。結合鄒成杰、李茂秋對深部巖溶的劃分方案,區內屬河谷—向斜盆地型深巖溶,但因建設區地下水位分布較淺,所以隱伏巖溶地面塌陷是施工過程中主要災種之一。擬建工程采用9m×8m的柱網,溶洞頂板承受的壓力有人防工程結構自重、水壓力、土壓力等靜荷載以及人防頂板上的車輛輪壓荷載、層間樓板上的使用荷載等活荷載,地震荷載下結構的動力影響,結構頂板處的主應力最大。建設工程處于貴陽向斜軸部,隱伏小斷層較發育,受之影響巖石節理、裂隙發育,這加劇了巖溶的發育,易導致巖溶地面塌陷。以往水文地質資料也顯示,巖溶水鉆孔單位涌水量0.1~3.4L/(s•m)。在自然條件下,由于區內地下水活動的交替變化比較強烈,溶洞頂板較薄,并覆蓋第四系土層,這也進一步增加了塌陷的可能性。在附加壓力(主要為靜荷載和活荷載)的作用下,產生隱伏巖溶塌陷的可能性更大。預測工程建設引發或遭受巖溶地面塌陷的可能性大,地質災害發生后造成的危害程度大,危險性大。
2.2基坑突水及隧道涌水[11]地下人防工程建設過程中經過地段的地下水類型主要為碳酸鹽巖巖溶水,局部為孔隙水、裂隙水。地下水水位埋深較淺,一般小于10m。根據區域水文地質資料分析結果,泉水、地下河流量一般10~20L/s,枯季地下水徑流模數4.42~9.48L/(s•km2)。地下人防工程屬淺埋隧道,且所有路段均為強含水層,地下水涌水將對工程施工造成威脅。預測基坑突水及隧道涌水的可能性較大,危害性中等—大。地下人防工程穿過貫城河(中華路地下人防工程)、市西河(瑞金路地下人防工程)及隱伏斷層帶時,隧道基坑突水及隧道涌水的可能性及危險程度更大。
2.3疏干排水引發地面塌陷已有資料記載,老城區曾發生過多次抽水引起巖溶地面塌陷事件。如1973年,貴州博物館地基塌陷;1973年、1978年湘雅村塌陷;2001年中華北路噴水池塌陷等。地下人防工程頂板無明顯隔水層,全路段均為碳酸鹽巖強含水層,且區內地下水位埋深淺,隧道內大面積的排水,將有可能改變區內地下水徑流場及滲流場,地下水水位以基坑為中心呈漏斗狀向四周擴散,從而導致地下水水位下降,靜態水平衡遭受破壞,水壓力大幅度消減,地基可能因承載力不足而產生不均勻沉降。尤其建設工程區為巖溶發育區,易形成局部地面塌陷。塌陷區范圍可根據抽水影響半徑確定。隧道抽水影響半徑涉及含水層包括第四系人工填土、粘土及白云巖,地表以下0.5~2m基本為鋼筋混凝土,白云巖巖體溶洞、裂隙等發育不均勻,對滲透系數取加權平均值后,可近似認為含水層屬均質各項同性。計算時假設隧道底板標高為0m,采用含水層底板標高為-800m,依上述假設條件,隧道涌水量預測采用抽水影響半徑公式按式(1)進行概算。R=2SHK(1)式中:R——抽水影響半徑,m;S——設計水位降深,m,取坑底至靜止水位標高的距離;H——取含水層底板至靜止水位的距離,m;K——滲透系數,m/d;式中各參數取經驗數值(概數)為:K=0.2m/d,S=10m,H=800m,代入各參數計算得R=253m。另外,可以根據影響半徑的經驗數值及評估路段巖層性質、單位涌水量來確定影響半徑,《貴州省貴陽市城市供水水文地質勘察報告》(1∶5萬)區域地質資料顯示,巖溶水鉆孔單位涌水量一般0.1~3.4L/(s•m),取值約1.7L/(s•m)。對照表1,大概可確定區內抽水影響半徑R=255m,最小可小于10m,最大可大于500m。地下人防工程屬淺埋隧道,預測疏干排水引發影響半徑范圍(R)內地面塌陷的可能性較大,危害性中等。鄰近未采用樁基的老式建筑、道路等遭受工程建設中抽排水引發的巖溶塌陷危害的可能很大。
2.4圍巖失穩人防工程均采用地下開挖,相當于采用隧道通過,所經路段地層巖性主要為三疊系碳酸鹽巖及部分第四系地層。第四系地層厚一般1~8m,巖性主要為白云巖,呈弱—中等風化,屬于脆性圍巖。區內局部可能發育隱伏小斷層,斷層帶及其影響范圍內巖石裂隙發育、穩定性差,加之工程施工破壞巖石的完整性,從而易沿裂面產生應力集中(尤其是產狀較平緩不大于30°的裂隙),導致頂板坍塌、掉塊。因此,認為工程施工中容易發生的災害主要為隧道頂板塌落、掉塊、坍塌及地下人行通道進出口開挖邊坡失穩。其發生的可能性大,危害程度大,危險性大。
2.5小結綜上所述,貴陽市地下人防工程建設引發和遭受地質災害主要為隱伏巖溶地面塌陷,其可能性大,危害程度大,危險性大;其次為基坑突水及隧道涌水,其可能性大,危險性和危害程度中等—大。其最大的威脅除了地下水以外,其次就是土層的坍塌、滑塌和滑坡、地面塌陷問題。其中地面塌陷的形成方式主要有以下2種:①隧道施工直接導致上覆地層失穩破壞形成的地面塌陷;②隧道施工導致地層中不良地質體(以隱伏巖溶、地下水為代表)破壞,進而引發的地面塌陷。
3探討
通過對貴陽市地下人防工程地質災害進行危險預測評估,其主要引發和遭受的災種為隱伏巖溶地面塌陷、基坑突水及隧道涌水、疏干排水引發地面塌陷、隧道圍巖失穩,其中隱伏巖溶地面塌陷的危害性最大。今后在巖溶地區從事地下人防工程建設及地質災害危險性評估工作時,應首先了解和掌握巖溶特性及形成機制,針對不同地區、不同地質構造類型等特征,選取相應的評估方法和對策,以使評估工作更有成效,以避免地質災害的發生,保證人民的人身和財產安全。貴陽市地下人防工程地質災害危險性評估工作及評估對策可為上述工作的有效開展提供重要借鑒。如果在地震易發區、斷裂活動區、構造發育區、沙土液化區、厚層軟土區等,應根據實際的地質、構造、水文地質、工程地質條件以及氣候條件、工程特征、施工條件等進行單獨評估。其中,隧道圍巖失穩、基坑突水及隧道涌水、疏干排水引發地面塌陷這3種災害是地下人防工程最常見的。巖溶塌陷主要是發生在碳酸鹽巖地區。
4總結