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在巖土工程中，地下水對巖土結(jié)構(gòu)和建筑物的作用和影響已經(jīng)成為最需要考量的問題，對地下水對巖土結(jié)構(gòu)和建筑物的作用和影響進(jìn)行重點預(yù)測，并根據(jù)相關(guān)評價結(jié)果，制定切實可行措施，對工程項目順利實施有重要意義?？辈煸u價內(nèi)容主要包括勘察目的、地下水埋藏情況、水位變化情況、場地穩(wěn)定性、地下水對建筑材料的腐蝕情況等等。
1.2水文地質(zhì)勘察要與建筑物地基類型結(jié)合
水文地質(zhì)勘察需要與建筑物地基類型緊密結(jié)合，查明地質(zhì)水文情況，可以為建筑物地基選擇提供最準(zhǔn)確地質(zhì)資料?？辈靸?nèi)容評價主要包括水文地質(zhì)歷史情況、地下水成因類型、巖土性質(zhì)、巖土風(fēng)化程度、巖土物理力學(xué)性質(zhì)等，還要將巖土、水文和建筑物三者因素進(jìn)行對比分析，形成完善的評價體系。要在具體操作中判定和明確場地是不是存在地震斷裂的地質(zhì)情況、場地有沒有斷裂活動，周圍有沒有其他不良的地質(zhì)作用。通過多元評價，為工程提供全面水文地質(zhì)評價報告。
1.3地下水對工程建設(shè)的作用和影響
地下水對工程的作用和影響呈現(xiàn)多元性，需要從不同角度展開具體評價。首先是對埋藏在地下水水位以下的建筑物基礎(chǔ)和砼內(nèi)鋼筋的腐蝕情況進(jìn)行評價；其次是地下水對選用的軟質(zhì)巖石、殘積土、膨脹土等基礎(chǔ)持力層形成的軟化情況進(jìn)行評價；再就是地下水對地基基礎(chǔ)范圍內(nèi)存在的粉細(xì)砂、粉土產(chǎn)生的潛蝕、流砂、管涌的可能性進(jìn)行評價；在地下水水位以下開挖基坑，需要進(jìn)行富水性和滲透性試驗，要對人工降水可能引起的土體沉降、邊坡失穩(wěn)等情況進(jìn)行評估。
2巖土主要水理性質(zhì)和具體測試方法
根據(jù)地下水在巖土中的存在方式可以分為：結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種形式。所謂巖土的水理性質(zhì)，是指巖土和地下水相互作用產(chǎn)生的物理性質(zhì)。根據(jù)地下水存在的方式具體分析其物理性質(zhì)，對制定科學(xué)測試方法有積極作用。
2.1巖土的軟化性
巖土的軟化性，是指巖土在地下水作用下發(fā)生了力學(xué)強度降低的變化，一般情況要用軟化系數(shù)進(jìn)行表示，根據(jù)軟化系數(shù)可以判斷巖土的耐水浸、耐風(fēng)化的能力。如果在巖土層中存在較多容易被軟化的巖層，地下水對其產(chǎn)生的軟化作用就會更為顯著。在粘性土壤、泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖等地質(zhì)條件下，都存在軟化特性。在地下水作用時，也容易產(chǎn)生較多軟化層，對建筑工程的影響自然呈現(xiàn)顯性。
2.2巖土的透水性
巖土都有透水性，自然水在重力作用下，穿過巖土下沉。巖土性質(zhì)有差異，其透水性也表現(xiàn)出個體差異。松散巖土的顆粒加大，透水性較好；如果顆粒很細(xì)小，其透水性就差。巖土透水性用滲透系數(shù)來表示。巖土透水性大小，對巖土產(chǎn)生的軟化作用自然不同，進(jìn)而對工程建設(shè)產(chǎn)生直接影響。巖土的滲透系數(shù)需要通過抽水試驗獲得。
2.3巖土的崩解性
巖土在地下水作用下，土粒連接被破壞，很容易造成土體崩散和解體等現(xiàn)象。巖土崩解系數(shù)高低，與巖土的顆粒成分、礦物質(zhì)和結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。如果是水云母、高嶺土為主的殘積土，大多會以散開方式崩解，如果是石英為主的殘積土，則會以裂開的形式崩解。厘清巖土崩解方式，可以針對性地制定防范措施。
2.4巖土的脹縮性
巖土在地下水浸透下，會吸收眾多水分，土體增大，而失水后，土體又會縮小。這是由于巖土的顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚了，而水分失去后，顆粒表面就會變薄。如果巖土發(fā)生大幅度脹縮，就會形成地裂、基坑隆起等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工程基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。對巖土的脹縮性進(jìn)行測量時，需要針對如下指標(biāo)：膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數(shù)等。
2.5巖土的給水性
所謂給水性，是指巖土在地下水重力作用下從孔隙裂縫中自由流出水分的性能。測量巖土給水指數(shù)，對巖土穩(wěn)定性做出科學(xué)推斷。給水性以給水度進(jìn)行標(biāo)識，需要進(jìn)行相關(guān)試驗才能測定。
3水文地質(zhì)問題對工程造成的危害分析
3.1地下水活動產(chǎn)生的壓力形成的危害
地下水活動會產(chǎn)生一定的壓力，對巖土形成的危害也不容小視。地下水活動是自然現(xiàn)象，在天然情況下，地下水活動產(chǎn)生的壓力不會造成多么嚴(yán)重的地質(zhì)裂變現(xiàn)象，但在人工作用下，由于工程施工打破了地下水活動的平衡狀態(tài)，地下水活動會形成比較大的壓力，對巖土工程的危害也就顯示出來。在地下水活動作用下，巖土中的粉土、粉細(xì)砂等，在地下水活動中很容易形成流砂、管涌、基坑突涌等情況，給工程施工造成嚴(yán)重的影響。
3.2地下水水位變化引發(fā)巖土縮漲變形
地下水水位處于周期性變化之中，對巖土形成的物理作用也是非常顯著的。地下水水位變化，可以促使巖土結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻脹縮，甚至?xí)纬傻亓眩瑢?dǎo)致地基較淺建筑物出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。如果地下水水位發(fā)生大幅度變化，還會導(dǎo)致巖土脹縮幅度提升，對工程施工造成嚴(yán)重影響。在工程施工時，要注意對地下水具體情況進(jìn)行勘察，盡量減少在地下水變動比較大的地帶進(jìn)行施工。地下水水位變化雖然有一定規(guī)律，但也存在很多例外情況，在針對地下水水位變化勘察時，要注意地下水水位變化的多種可能性。通常情況下，如果地下水水位在建筑基礎(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi)，不管是上升還是下降，都會造成建筑物的基礎(chǔ)失去穩(wěn)定性。地下水水位上升，建筑物基礎(chǔ)地基的土質(zhì)就會發(fā)生軟化現(xiàn)象，自然會導(dǎo)致建筑物發(fā)生沉降和變形。如果地下水水位下降，壓縮層巖土的自重力就會增加，也會導(dǎo)致建筑物發(fā)生沉降或變形。地下水發(fā)生頻繁升降，對巖土工程造成的危害更為嚴(yán)重。地下水水位變化能夠引起巖土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生脹縮變形等現(xiàn)象，當(dāng)?shù)叵滤殿l率加大，巖土產(chǎn)生的脹縮幅度也會不斷加大，有可能形成地裂等劇烈地質(zhì)現(xiàn)象，很容易造成建筑物的坍塌。由于地下水水位升降過于頻繁，也會促使巖土中鐵、鋁等成分的流失，土壤發(fā)生內(nèi)質(zhì)變化，土質(zhì)變松、含水量孔隙增多，其承載力自然降低，也會對工程基礎(chǔ)造成嚴(yán)重威脅。工程水文地質(zhì)勘察中，要了解和明確基坑開挖對周圍多種自然因素的影響，主要是巖性、承壓性、含水層類型等。
2地質(zhì)環(huán)境。從廣義上講，地質(zhì)環(huán)境就是指巖石、水以及大氣等物質(zhì)所構(gòu)成的體系，那么從狹義來說，則是巖石團(tuán)與其所產(chǎn)生的風(fēng)化物，地球在不斷變化和運動過程中，其地質(zhì)環(huán)境也是在不斷更改的，因此，地質(zhì)環(huán)境，就是地球演化的結(jié)果，巖石團(tuán)與水圈以及大氣圈等進(jìn)行作用，相互交換能量，從而形成了目前人們所看到的地質(zhì)環(huán)境。它們是最后一次造山運動與冰期后形成的。地質(zhì)環(huán)境是再一個相對開放的環(huán)境中發(fā)生的，其中會有水圈，生物圈以及大氣圈等進(jìn)行參與，各個圈層的相互作用與影響，形成了最終的地質(zhì)環(huán)境。所以說，從地質(zhì)環(huán)境中能夠分析出地質(zhì)運動的規(guī)律，從而對可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，減少損失。
二、地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系
通過對地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境之間的關(guān)系，能夠看出，想要有效控制地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，首先就是要對地質(zhì)環(huán)境的規(guī)律進(jìn)行全面分析和掌握，只有建立在這個基礎(chǔ)之上，制定防治措施，才能夠取得更好的治理效果，具體分析如下：
1地質(zhì)災(zāi)害總是發(fā)育在一定的地質(zhì)環(huán)境中。地質(zhì)環(huán)境是地球自身運動與人類活動的相互作用的結(jié)果，而地質(zhì)環(huán)境在不斷演變過程中，會帶來不同程度的地質(zhì)災(zāi)害，尤其是在近些年來，我國的地質(zhì)環(huán)境變化比較快速，人類改造自然的速度以及強度都在增加，追求經(jīng)濟效益的腳步越來越快，因此，地質(zhì)環(huán)境的變化速度，也超過人們的想象，并超出了環(huán)境本身所能承擔(dān)的范圍，這樣的結(jié)果，就是地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生必然是在一定的地質(zhì)環(huán)境中，它不可能脫離地質(zhì)環(huán)境而獨立存在，地形、地貌以及地質(zhì)構(gòu)造一起構(gòu)成了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生的條件，它們的變化以及相互作用，成為了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的誘因。
2地質(zhì)災(zāi)害影響地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣。按環(huán)境學(xué)的定義，所謂環(huán)境質(zhì)量一般是指：“在一個具體的環(huán)境內(nèi)，環(huán)境的總體或環(huán)境的某些要素，對人類的生存和繁衍以及社會經(jīng)濟發(fā)展的適宜程度。”對地質(zhì)環(huán)境而言，環(huán)境質(zhì)量就是指構(gòu)成地質(zhì)環(huán)境的各要素對人類的生存和發(fā)展的適宜程度。如前所述，如果地質(zhì)環(huán)境的改變超過了地質(zhì)環(huán)境的自適應(yīng)能力，就會產(chǎn)生某種地質(zhì)災(zāi)害。從地質(zhì)災(zāi)害的危害程度來看，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生給人類社會的發(fā)展造成難以估量的損失。在中國這樣一個地域遼闊、地質(zhì)條件復(fù)雜、氣候因素繁多的國家，每年地質(zhì)災(zāi)害造成的損失是以百億元計的?？傮w來說，地質(zhì)災(zāi)害的影響主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面影響人類的生命財產(chǎn)安全，另一方面是間接地影響整個人類經(jīng)濟與社會的健康發(fā)展。從地質(zhì)環(huán)境保護(hù)角度來說，地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生與發(fā)展，影響了反映地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的地質(zhì)環(huán)境各要素對人類生存和發(fā)展的適宜程度。地質(zhì)災(zāi)害越嚴(yán)重，發(fā)展速度越快，危險性越大，對地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的影響也就越大。
三、地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)
地質(zhì)災(zāi)害，是因為自然地質(zhì)的變化、作用，或者是人為因素導(dǎo)致的地質(zhì)環(huán)境惡化，從而對人類的生命以及財產(chǎn)造成的損失，人們稱之為地質(zhì)災(zāi)害。地質(zhì)災(zāi)害，來自于自然，可以說，是一種不可抗的災(zāi)害，預(yù)測以及治理都相對困難，一旦災(zāi)害發(fā)生，所帶來的后果也是十分嚴(yán)重的，所以，我國政府在這個方面一直重視，但是因為經(jīng)濟基礎(chǔ)以及技術(shù)水平的制約，目前為止，也不能對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行全面的防預(yù)。面對大自然的力量，人類所能做的就是盡最大的努力，減少災(zāi)害所帶來的損失，全面分析地質(zhì)環(huán)境，對其各種運動規(guī)律都分析掌握透徹，這樣就能夠?qū)赡艹霈F(xiàn)的災(zāi)害有所預(yù)測，并有針對性的制定相關(guān)防治措施，地質(zhì)災(zāi)害的種類有很多，其中比較常見的為地質(zhì)災(zāi)害為：崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面塌陷、地面沉降等等。
2地質(zhì)環(huán)境
從廣義上講，地質(zhì)環(huán)境就是指巖石、水以及大氣等物質(zhì)所構(gòu)成的體系，那么從狹義來說，則是巖石團(tuán)與其所產(chǎn)生的風(fēng)化物，地球在不斷變化和運動過程中，其地質(zhì)環(huán)境也是在不斷更改的，因此，地質(zhì)環(huán)境，就是地球演化的結(jié)果，巖石團(tuán)與水圈以及大氣圈等進(jìn)行作用，相互交換能量，從而形成了目前人們所看到的地質(zhì)環(huán)境。它們是最后一次造山運動與冰期后形成的。地質(zhì)環(huán)境是在一個相對開放的環(huán)境中發(fā)生的，其中會有水圈，生物圈以及大氣圈等進(jìn)行參與，各個圈層的相互作用與影響，形成了最終的地質(zhì)環(huán)境。所以說，從地質(zhì)環(huán)境中能夠分析出地質(zhì)運動的規(guī)律，從而對可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，減少損失。
二、地質(zhì)災(zāi)害防治中地質(zhì)環(huán)境的利用
研究通過對地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境之間的關(guān)系，能夠看出，想要有效控制地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，首先就是要對地質(zhì)環(huán)境的規(guī)律進(jìn)行全面分析和掌握，只有建立在這個基礎(chǔ)之上，制定防治措施，才能夠取得更好的治理效果，具體分析如下：
1地質(zhì)災(zāi)害總是發(fā)生
在一定的地質(zhì)環(huán)境中地質(zhì)環(huán)境是地球自身運動與人類活動的相互作用的結(jié)果，而地質(zhì)環(huán)境在不斷演變過程中，會帶來不同程度的地質(zhì)災(zāi)害，尤其是在近些年來，我國的地質(zhì)環(huán)境變化比較快速，人類改造自然的速度以及強度都在增加，追去經(jīng)濟效益的腳步越來越快，因此，地質(zhì)環(huán)境的變化速度，也超過人們的想象，并超出了環(huán)境本身所能承擔(dān)的范圍，這樣的結(jié)果，就是地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生必然是在一定的地質(zhì)環(huán)境中，它不可能脫離地質(zhì)環(huán)境而獨立存在，地形、地貌以及地質(zhì)構(gòu)造儀器構(gòu)成了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生的條件，它們的變化以及相互作用，成為了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的誘因。
2地質(zhì)災(zāi)害影響地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣
按環(huán)境學(xué)的定義，所謂環(huán)境質(zhì)量一般是指：“在一個具體的環(huán)境內(nèi)，環(huán)境的總體或環(huán)境的某些要素，對人類的生存和繁衍以及社會經(jīng)濟發(fā)展的適宜程度?！睂Φ刭|(zhì)環(huán)境而言，環(huán)境質(zhì)量就是指構(gòu)成地質(zhì)環(huán)境的各要素對人類的生存和發(fā)展的適宜程度。如前所述，如果地質(zhì)環(huán)境的改變超過了地質(zhì)環(huán)境的自適應(yīng)能力，就會產(chǎn)生某種地質(zhì)災(zāi)害。從地質(zhì)災(zāi)害的危害程度來看，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生給人類社會的發(fā)展造成難以估量的損失。在中國這樣一個地域遼闊、地質(zhì)條件復(fù)雜、氣候因素繁多的國家，每年地質(zhì)災(zāi)害造成的損失是以百億元計的?？傮w來說，地質(zhì)災(zāi)害的影響主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面影響人類的生命財產(chǎn)安全，另一方面是間接地影響整個人類經(jīng)濟與社會的健康發(fā)展。從地質(zhì)環(huán)境保護(hù)角度來說，地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生與發(fā)展，影響了反映地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的地質(zhì)環(huán)境各要素對人類生存和發(fā)展的適宜程度。地質(zhì)災(zāi)害越嚴(yán)重，發(fā)展速度越快，危險性越大，對地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的影響也就越大。
三、地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)
進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的綜合防治，必然要遵循地質(zhì)環(huán)境發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，在災(zāi)害發(fā)生之前，采取可續(xù)的防預(yù)措施，減少其發(fā)生的幾率，或者是在災(zāi)害發(fā)生之后，在第一時間內(nèi)采取治理措施，減少災(zāi)害所造成的損失，這兩者就是人們常說的“防”與“治”。只有采取防治結(jié)合的手段，才能受到更好的治理效果。防止受災(zāi)對象與致災(zāi)作用遭遇的方法也有兩種，一是防止將擬建工程設(shè)施（含居民點）放進(jìn)有致災(zāi)作用存在或有其發(fā)生危險的危險區(qū)，這是“避”；二是將已處于致災(zāi)作用威脅之下的人、物、設(shè)施撤離危險區(qū)，這是“撤”。
1北流市地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀
北流市近年來地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生比較頻繁，各鎮(zhèn)不同程度受到災(zāi)害威脅，災(zāi)情較為嚴(yán)重，災(zāi)害經(jīng)濟損失較大。如西埌鎮(zhèn)西沖村大竹根泥石流（BL-049），造成死亡14人，毀房40間，直接經(jīng)濟損失27萬元；塘岸鎮(zhèn)金城村紅日巖崩塌（BL-348），造成4人死亡；新圩鎮(zhèn)覃沖村旺廟腳滑坡（BL-035）造成5人死亡；大里鎮(zhèn)冠塘村佛子沖滑坡（BL-029）造成4人死亡，毀房30間，直接經(jīng)濟損失20萬元；大里鎮(zhèn)林垌村斗田肚滑坡（BL-026）造成3人死亡，毀房15間，直接經(jīng)濟損失10萬元；民樂鎮(zhèn)石垌村文魁田滑坡（BL-062）造成5人死亡，3人受傷，毀房30間，直接經(jīng)濟損失20萬元；民樂鎮(zhèn)蘿村村黃嶺山滑坡（BL-055）造成2人死亡，3人受傷，毀房30間，毀田30畝，迫遷6戶，直接經(jīng)濟損失200萬元；六麻鎮(zhèn)六美村根竹滑坡（BL-209）造成3人死亡，毀房8間，直接經(jīng)濟損失5萬元。
2北流市常見地質(zhì)災(zāi)害及防治措施
據(jù)調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果，北流市地質(zhì)災(zāi)害主要以人為引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害為主，災(zāi)害種類有滑坡、泥石流、地面塌陷等。
2.1滑坡
2.1.1滑坡影響因素滑坡形成的影響因素是多方面的，但主要的影響因素是：
①人類工程活動：人類工程活動對滑坡形成的影響主要表現(xiàn)為：a建房削坡：北流市是一個以山地為主的市，山地面積約占全市總面積的85%，因此廣大農(nóng)村農(nóng)民建房多于坡腳挖坡修建，一般形成高5～20m，坡度將近直立的邊坡，使邊坡上土體處于臨空狀，在降雨作用下極易產(chǎn)生滑坡。前述滑坡多與該活動有關(guān)。b修筑公路：在修筑公路過程中，普遍高角度切坡，形成高邊坡，導(dǎo)致邊坡巖體結(jié)構(gòu)受到破壞，巖體，加速巖石風(fēng)化，巖石力學(xué)強度體降低，加上坡體臨空，支擋、護(hù)坡措施失當(dāng)，邊坡失穩(wěn)。如北流市至容縣一級公路滑坡。
可見，人為工程活動強度與滑坡形成關(guān)系密切，是滑坡形成的主要影響因素之一。
②降雨：北流市降水充沛，降雨量集中在5～8月份，根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，滑坡大多在豐水期時發(fā)生，其中7～8月滑坡發(fā)生的頻率最高，發(fā)生滑坡159處，占滑坡總數(shù)的91.9%。而降雨量少的1、2、3、4、9、10、11、12月份，滑坡極少發(fā)生，有的月份甚至沒有發(fā)生。滑坡數(shù)量與多年月平均降雨量、時間關(guān)系見圖1－1。
2.1.2滑坡防治措施滑坡的防治要貫徹“及早發(fā)現(xiàn)，預(yù)防為主；查明情況，綜合治理；力求根治，不留后患”的原則結(jié)合邊坡失穩(wěn)的因素和滑坡形成的內(nèi)外部條件，治理滑坡可以從以下兩個大的方面著手：
①消除和減輕地表水和地下水的危害滑坡的發(fā)生常和水的作用有密切的關(guān)系，水的作用，往往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和減輕水對邊坡的危害尤其重要，其目的是：降低孔隙水壓力和動水壓力，防止巖土體的軟化及溶蝕分解，消除或減小水的沖刷和浪擊作用。具體做法有：防止地表水進(jìn)入滑坡區(qū)，可在滑坡邊界修截水溝；在滑坡區(qū)內(nèi)，可在坡面修筑排水溝。在覆蓋層上可用漿砌片石或人造植被鋪蓋，防止地表水下滲。對于巖質(zhì)邊坡還可用噴混凝土護(hù)面或掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土。排除地下水的措施很多，應(yīng)根據(jù)邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征和水文地質(zhì)條件加以選擇。常用的方法有：a水平鉆孔疏干；b垂直孔排水；c豎井抽水；d隧洞疏干；e支撐盲溝。
②改善邊坡巖土體的力學(xué)強度通過一定的工程技術(shù)措施，改善邊坡巖土體的力學(xué)強度，提高其抗滑力，減小滑動力。
常用的措施有：a削坡減載；用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩(wěn)定性。削坡設(shè)計應(yīng)盡量削減不穩(wěn)定巖土體的高度，而阻滑部分巖土體不應(yīng)削減。此法并不總是最經(jīng)濟、最有效的措施，要在施工前作經(jīng)濟技術(shù)比較。b邊坡人工加固；常用的方法有：修筑擋土墻、護(hù)墻等支擋不穩(wěn)定巖體；鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程；預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索，適用于加固有裂隙或軟弱結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡；固結(jié)灌漿或電化學(xué)加固法加強邊坡巖體或土體的強度；SNS邊坡柔性防護(hù)技術(shù)等。
2.2泥石流
2.2.1泥石流的形成條件泥石流的形成需要豐富的固體物源、充足的水源和有利的地形，因此，泥石流的形成受地形條件、地質(zhì)條件、水文氣象條件的控制。
①地形條件泥石流形成區(qū)地形多為三面環(huán)山一個出口的瓢狀或漏斗狀，地勢陡峻，溝床縱坡大，地形上有利于水和碎屑物質(zhì)的集中。堆積區(qū)的地形較平坦開闊，利于碎屑物質(zhì)的堆積。
②地質(zhì)條件a地質(zhì)構(gòu)造：地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層褶皺發(fā)育，造成巖石破碎，巖石風(fēng)化強烈，為泥石流提供了物質(zhì)條件。b地層巖性：地層是泥石流松散固體物質(zhì)的物源。區(qū)內(nèi)花崗巖表層風(fēng)化強烈，上部第四系殘坡積層松散，遇水極易崩解，產(chǎn)生滑坡、崩塌，為區(qū)內(nèi)泥石流的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)，如大竹根泥石流。
③水文氣象條件水是泥石流的組成部分，又是搬運介質(zhì)的基本動力。泥石流的形成與短時間內(nèi)突然性的大量流水密切相關(guān)。同時降水入滲軟化巖土體，引發(fā)巖土體的滑坡、崩塌。2.2.2泥石流防治措施按照“以防為主、防治結(jié)合、全面規(guī)劃、綜合治理”的原則，根據(jù)滑坡泥石流發(fā)生的規(guī)律和活動強度，全面規(guī)劃，采取遠(yuǎn)近結(jié)合，工程措施與生物措施相結(jié)合等方式，進(jìn)行綜合防治。近期目標(biāo)是：嚴(yán)禁亂砍濫伐、亂采亂挖、亂堆亂倒等不良行為；遠(yuǎn)期目標(biāo)是：對從事地面和地下資源開發(fā)的單位和個人，嚴(yán)格執(zhí)行“三同時”制度，認(rèn)真落實水土保持治理措施，盡量減少植被破壞，減少人為水土流失。
2.3巖溶地面塌陷
2.3.1巖溶地面塌陷的形成條件和影響因素巖溶洞隙的存在，一定厚度的覆蓋層和地下水活動是塌陷形成的必要條件。多種外界動力因素的作用，影響著土洞的產(chǎn)生、發(fā)育和塌坑的形成。
①必要條件
a巖溶巖溶洞隙是巖溶塌陷賴以產(chǎn)生的基礎(chǔ)，它為塌陷產(chǎn)生提供了物質(zhì)運移空間。質(zhì)純灰?guī)r巖組易被溶蝕，在淺層部位可形成連通性好的洞隙網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在不純灰?guī)r和白云巖巖組的局部地段，由于構(gòu)造影響和地下水逕流條件較好，巖體洞隙也很發(fā)育，亦可形成塌陷。
b松散履蓋土層調(diào)查區(qū)的第四系土層具有一個特點：厚度小、松散、欠固結(jié)、孔隙度大、強度低、含砂量大、易崩解，因此其抗?jié)撐g、抗崩解、抗塌能力弱。
c地下水活動地下水活動是形成巖溶地面塌陷的一種極為重要的又十分活躍的因素，能產(chǎn)生多方面的作用和效應(yīng)：
A改變土的容重，增加土層的有效重量，改變土的塑性狀態(tài)和力學(xué)強度。
B水位下降可發(fā)生滲流潛蝕作用。
C水位急降引起洞隙中負(fù)壓力產(chǎn)生吸蝕作用，帶走洞隙充填物，加速土洞垌壁土體的剝蝕和崩解，同時加強滲流潛蝕，作用在土洞頂板，成為附加致塌力。
②動力因素
a降雨其效應(yīng)為使土層增重和降低土體強度。
b抽汲地下水其效應(yīng)主要是產(chǎn)生滲流潛蝕，開采地下水使地下水位頻繁波動，造成地下溶洞中的充填物被淘空，當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r，對巖溶空腔上的土層產(chǎn)生反吸作用，誘發(fā)地面塌陷。
③荷載與振動荷載與振動使地面變形，土洞頂板變形下陷誘發(fā)地面塌陷。
2.3.2巖溶地面塌陷防治措施巖溶塌陷的防治措施包括控水措施、工程加固措施和非工程性的防治措施。
①控水措施
a地表水防水措施：防地表水進(jìn)入塌陷區(qū)，可以：清理疏通河道，加速泄流，減少滲漏；對漏水的河、庫、塘鋪底防漏或人工改道；嚴(yán)重漏水的洞穴用粘土、水泥灌注填實。
b地下水控水措施根據(jù)水資源條件，規(guī)劃地下水開采層位、開采強度、開采時間，合理開采地下水，加強動態(tài)監(jiān)測。危險地段對巖溶通道進(jìn)行局部注漿或帷幕灌漿處理。
②工程加固措施
a清除填堵法：用于相對較淺的塌坑、土洞。
b跨越法：用于較深大的塌坑、土洞。
c強夯法：用于消除土體厚度小，地形平坦的土洞；
d鉆孔充氣法：設(shè)置通風(fēng)調(diào)壓裝置，破壞巖溶封閉條件，減小沖爆塌陷發(fā)生的機會。
e灌注填充法：用于埋深較深的溶洞。
f深基礎(chǔ)法：用于深度較大，不易跨越的土洞，常用樁基工程。
g旋噴加固法：淺部用旋噴樁形成一“硬殼層”，（厚10～20m即可），其上再設(shè)筏板基礎(chǔ)。
③非工程性的防治措施
a開展巖溶地面塌陷的風(fēng)險評價。
b開展巖溶地面塌陷的試驗研究，找出臨界條件。
本次研究工作收集了武山礦區(qū)詳勘報告以及大量剖面圖、平面圖、水文地質(zhì)圖等圖件，讀取鉆孔數(shù)據(jù)資料169個。在對資料進(jìn)行整理后發(fā)現(xiàn)，建立該礦區(qū)水文地質(zhì)模型存在如下困難：①巖體穿越泥盆系到三疊系所有地層，在GMS中建模存在一定難度；②鉆孔分布不均，主要是探礦鉆孔，分布在礦體附近；③礦區(qū)南部缺少鉆孔控制，僅有的少量鉆孔且深度也不夠。
解決方案
在GMS中，建立Solid模型一般采用“horizon”方法，“horizon”指的Solid實體中出現(xiàn)的每個地層上界面，自下而上依次編號，故在層序正常地層中應(yīng)用廣泛。而研究區(qū)中心出現(xiàn)大型侵入巖（γ），使原有的正常層序地層被打亂。針對這種情況，將武山巖體（γ）假設(shè)為某一沉積地層，厚度在沒有巖體出現(xiàn)的地方湮滅，以這種方式嘗試在有巖體出現(xiàn)地方建立水文地質(zhì)模型的可行性?？紤]到Q覆蓋了所有地層以及巖體，定義其horizonID為最上層8，而武山巖體穿越除了Q以外的其他沉積地層，將其horizonID設(shè)置為7，其余地層的horizonID自老至新依次設(shè)置為1～6，按照這種horizonID設(shè)置再按步驟建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。另外，根據(jù)現(xiàn)有資料，在深入研究礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地層厚度及展布的基礎(chǔ)上，依據(jù)剖面圖、地質(zhì)圖等資料，虛擬鉆孔78個，從而解決鉆孔分布不均以及深度不夠的問題。圖1為武山礦區(qū)分布的247個鉆孔。
建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型
井田所在區(qū)域內(nèi)華池、洛河組地層位于第四系地層之下，侏羅系地層之上，厚度達(dá)600m之多，均為軟巖或較軟巖，遇水軟化作用明顯。華池組(K1h)巖性為灰綠、紫紅、黃灰色中―細(xì)粒砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，呈互層狀，局部泥巖具溶蝕的小孔洞，孔隙率大，伏于第四系地層之下，井田內(nèi)厚度220m左右，埋深約200m，與下伏洛河組地層為整合接觸［7］;洛河組(K1l)巖性為紫紅、棕紅色沙漠相中―粗粒長石石英砂巖、灰質(zhì)砂巖、含礫砂巖、礫巖和泥巖以及泥質(zhì)粉砂巖組成，發(fā)育大型直線型斜層理和水平層理，孔隙率較大且連通性較好、膠結(jié)性差、結(jié)構(gòu)疏松，地下水賦存條件較好，井田范圍內(nèi)厚度400m左右，是井田內(nèi)最發(fā)育的一套含水巖組［8］。
華池、洛河組承壓含水層分析
1.工程地質(zhì)學(xué)科的爭議
教科書對工程地質(zhì)學(xué)的三種定義：①工程地質(zhì)學(xué)是研究與工程有關(guān)的地質(zhì)問題的科學(xué)；②工程地質(zhì)學(xué)是研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境相互作用的科學(xué)；③工程地質(zhì)學(xué)是研究人類工程建設(shè)活動與自然地質(zhì)環(huán)境相互作用和相互影響的一門地質(zhì)科學(xué)。
從以上三種定義的實質(zhì)中均不難看出，工程地質(zhì)學(xué)強調(diào)的工程和地質(zhì)的關(guān)系，研究的是人類工程活動與自然地質(zhì)環(huán)境的相互作用。但是，近年來工程地質(zhì)學(xué)科卻正在經(jīng)歷著前所未有的挑戰(zhàn)，工程地質(zhì)學(xué)被異名為巖土工程學(xué)，工程地質(zhì)勘察被稱之為巖土工程勘察。工程界有此呼聲，學(xué)術(shù)界有此呼應(yīng)，一些大專院校也紛紛效仿，甚至工程地質(zhì)這個專業(yè)在高校也被取消了。一時間，似乎工程地質(zhì)已經(jīng)成了守舊傳統(tǒng)，巖土工程才是先進(jìn)時髦的，才是可以適應(yīng)市場經(jīng)濟并與國際接軌的。這是近年來分歧最大的爭議。
這些年來工程地質(zhì)勘察的不景氣以及市場競爭的不規(guī)范化，工程地質(zhì)勘察隊伍增加了巖土工程的業(yè)務(wù)是完全必要的，但將巖土工程作為工程地質(zhì)的救世主，則值得商榷了。
根據(jù)筆者的理解，巖土工程是一項工程應(yīng)用技術(shù)，是針對地質(zhì)體的工程缺陷實施的工程措施而進(jìn)行的一系列設(shè)計和施工過程的總稱。巖土工程的任務(wù)是“處理”地質(zhì)體的工程缺陷,使之滿足工程建筑物對地基的工程要求，因此又有“巖土工程處理技術(shù)”的別名，說明巖土工程的確是一項實實在在的工程技術(shù)。確立工程地質(zhì)學(xué)是一門獨立的學(xué)科，盡管也僅僅是本世紀(jì)初的事，并不象數(shù)學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)等等著名學(xué)科那樣歷史悠久，然而，之所以將工程地質(zhì)定義在“學(xué)科”這樣的高度上，是因為她具備學(xué)科的一些基本特性和基本理論，這就是地質(zhì)學(xué)的基本特性和基本理論，換句話說，工程地質(zhì)學(xué)的基本理論就是地質(zhì)學(xué)(當(dāng)然更包括數(shù)學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等等)，因此，又將工程地質(zhì)學(xué)界定為地質(zhì)學(xué)的一個分支學(xué)科或應(yīng)用學(xué)科，這是符合實際的。工程地質(zhì)學(xué)的最新定義也是較為全面的：研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境相互作用的科學(xué)。顯然，工程地質(zhì)與巖土工程盡管有相似之處，但也有天地之別。如果將巖土工程界定為工程地質(zhì)學(xué)科的一個分支，好象還說得過去；而反過來用巖土工程來代替工程地質(zhì)，則實在有些牽強附會。
1997年6月20-27日，國際工程地質(zhì)學(xué)會在希臘召開了一次學(xué)術(shù)討論會，會上決定將本學(xué)會名稱改為：國際工程地質(zhì)學(xué)與環(huán)境學(xué)會。我國組團(tuán)15人參加，王思敬任團(tuán)長。隨后國內(nèi)也有人提出工程地質(zhì)學(xué)會改名，以便與國際接軌，但一直未獲通過。在近幾年的中國地質(zhì)學(xué)會工程地質(zhì)專委會會議上，學(xué)科和學(xué)會更名問題的交鋒一直也沒有停止過。我國工程地質(zhì)界的前輩專家學(xué)者們多數(shù)也不同意更名，認(rèn)為如此嚴(yán)肅的基礎(chǔ)性應(yīng)用性學(xué)科，沒有必要放棄自己的傳統(tǒng)風(fēng)格，我國的工程建設(shè)任務(wù)十分繁重，工程地質(zhì)學(xué)科的研究和發(fā)展前景仍然是艱巨和光明的。
2.工程地質(zhì)工作的任務(wù)
在工程建設(shè)中，工程地質(zhì)工作的任務(wù)十分繁重，也異常艱巨，主要任務(wù)是：①選址，選擇在地質(zhì)條件上相對最優(yōu)的工程建筑地區(qū)或場地；②評價，闡明工程建筑區(qū)或場地的工程地質(zhì)條件，進(jìn)行定性和定量的工程地質(zhì)評價，準(zhǔn)確界定工程地質(zhì)問題；③預(yù)測工程建筑物興建和運用過程中地質(zhì)條件的可能變化，為研究改善和防治工程地質(zhì)缺陷的措施提供依據(jù)；④調(diào)查工程建筑物所需的天然建筑材料等。
3.工程地質(zhì)專業(yè)的尷尬
工程地質(zhì)專業(yè)是工程建設(shè)的基礎(chǔ)性專業(yè)，沒有這個專業(yè)，一切工程建設(shè)均將成為空中樓閣，這是常識性問題，我們在這里反復(fù)強調(diào)好象有些多于。然而，現(xiàn)實確讓這一基礎(chǔ)性專業(yè)處于一個十分尷尬的境地，主要表現(xiàn)在：
①工程地質(zhì)專業(yè)本身的特殊性、復(fù)雜性和實踐性；
②專業(yè)不景氣，社會地位和經(jīng)濟地位與工程地質(zhì)專業(yè)不相適應(yīng)，工作環(huán)境、工作條件的局限，擇業(yè)行為中的浮躁動機，專業(yè)本身的局限性；
③規(guī)程規(guī)范存在的問題；
④工程地質(zhì)勘察技術(shù)的局限性；
⑤相關(guān)專業(yè)對工程地質(zhì)專業(yè)的輕視；
⑥長官意志，某些決策者對工程地質(zhì)專業(yè)的無知或輕視；
⑦世人對工程地質(zhì)專業(yè)的不了解與不理解。
4.在工程建設(shè)中的地質(zhì)教訓(xùn)
由于地質(zhì)問題而嚴(yán)重影響工程建設(shè)的實例太多，教訓(xùn)太深刻，順手拈來幾個實例：
①云南漫灣水電站左壩肩順層滑坡和建材問題；
②貴州天生橋二級水電站廠址、隧洞等問題；
③貴州東風(fēng)水電站右壩肩和帷幕線上的巖溶問題；
④烏江彭水水利樞紐前期工作重復(fù)問題；
⑤雅礱江錦屏二級水電站巖溶地下水問題；
⑥軟弱夾層的遺漏對工程建設(shè)的重大影響，葛州壩、西津溢洪道等。
5.工程地質(zhì)在工程建設(shè)中的決定性作用
任何地質(zhì)條件下都可以建工程，對嗎？這個問題也是這些年來工程界的一個熱門話題，筆者認(rèn)為答案是否定的。
①陜西東莊水庫灰?guī)r壩址滲漏嚴(yán)重不能建壩；
②小浪底滑坡性質(zhì)界定對設(shè)計的影響；
③天生橋二級水電站移民區(qū)是否滑坡對移民安置的影響；
④堤防工程中的堤基垂直防滲引起的環(huán)境地質(zhì)問題，有時可能是決定性的；
⑤地質(zhì)邊界條件和地質(zhì)參數(shù)對工程設(shè)計的影響。
6.相關(guān)學(xué)科在工程地質(zhì)中的應(yīng)用
①系統(tǒng)工程在工程地質(zhì)中的應(yīng)用；
②計算機技術(shù)在工程地質(zhì)中的應(yīng)用；
③遙感、物探、GPS等；
④水工設(shè)計施工與工程地質(zhì)的關(guān)系。
清晰的工程概念是地質(zhì)師所必需的。潘家錚院士對地質(zhì)師的要求：應(yīng)該有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)水工建筑物的基本設(shè)計理論，計算方法，以及地基缺陷的影響，各種處理的措施，各種成功和失敗的經(jīng)驗；最好補一些數(shù)學(xué)、力學(xué)、水力學(xué)、巖土力學(xué)、巖石試驗、有限元分析和計算機應(yīng)用等方面的基礎(chǔ)課。五十年代初，由于我國水利水電工程地質(zhì)專業(yè)人才奇缺，一批設(shè)計師改行從事工程地質(zhì)專業(yè)的學(xué)習(xí)和工作，后來大都成為工程地質(zhì)專業(yè)的優(yōu)秀專家。實踐證明，地質(zhì)師的工程概念清晰，地質(zhì)工作會得心應(yīng)手；反之則可能事倍功半。
7.工程地質(zhì)要面對現(xiàn)實著眼未來
汪恕誠部長最近講話強調(diào)：不能老修改設(shè)計，因為搞招投標(biāo)尤其是國際合同，修改設(shè)計就意味著被索賠。修改一個設(shè)計，似乎節(jié)省了某一個工程量，而索賠量比這個還大，大量修改設(shè)計怎么得了？汪部長的這段講話似乎在批評設(shè)計，實則是水利水電工程地質(zhì)的一個千載難逢的新的契機。
如何理解汪部長的這段話？我們認(rèn)為首先要搞清楚為什么修改設(shè)計，水利工程因為地質(zhì)問題而修改設(shè)計的可以舉出若干例子來。
修改設(shè)計往往賴地質(zhì)，我們當(dāng)然可以理直氣壯地說：前期地質(zhì)工作投入不夠，工程地質(zhì)條件不清楚，地質(zhì)基礎(chǔ)資料不準(zhǔn)確，工程地質(zhì)分析出力不夠或分析工作的深度不到家，工程地質(zhì)問題的界定不明確或界定有錯誤，學(xué)術(shù)技術(shù)問題得不到廣泛的討論和爭論，工程地質(zhì)問題的真理有時往往掌握在少數(shù)人手里。
按照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn),包括礦體分布范圍、礦產(chǎn)規(guī)模大小、礦質(zhì)形態(tài)變化以及鐵礦構(gòu)造的難易程度等將鐵礦類型劃分為四類。在完成類型劃分后,依據(jù)不同的類型使用不同的工程密度設(shè)置工程,以此圈定礦體進(jìn)而控制鐵礦的變化。在我國的鐵礦分布中,第一類型的鐵礦主要是由變質(zhì)沉積而形成的,如蒙庫鐵礦;還有的是由于海相沉積而形成的,比如龐家堡鐵礦。第二類型的鐵礦有由于巖漿作用產(chǎn)生的鐵質(zhì),比如攀枝花鐵礦,另外,以梅山、大頂鐵礦為代表的形態(tài)比較簡單的鐵礦也屬于第二類型。第三類鐵礦形成原因較為復(fù)雜,是由陸相火山巖作用形成的鐵礦床,比如大冶鐵礦。第四類鐵礦因其規(guī)模較小、形態(tài)復(fù)雜且礦石質(zhì)量與數(shù)量不穩(wěn)定的特點而單獨成為一大類型。
1.2工程密度
在進(jìn)行鐵礦勘探時,依據(jù)經(jīng)濟的原則對鐵礦控制礦體,最為基礎(chǔ)的一步是確定工程密度。當(dāng)前,我國常使用的鐵礦勘探確定方法包括:經(jīng)驗法、類比法、精度分析法以及地質(zhì)對比法、資料對比法。隨著科技的不斷進(jìn)步與應(yīng)用,梳理分析法正逐步成為廣泛應(yīng)用的新的確定礦床的方法之一,除此之外,地質(zhì)對比法也是常用的確定探礦工程密度的方法。
2地質(zhì)勘探深度
鐵礦具體的勘探深度以及勘探程度要遵照礦山建設(shè)的實際要求來確定。就目前我國的勘探及建設(shè)實例來說,鐵礦勘探深度一般控制在1000m以內(nèi),對于深度超過1000m的勘探礦體要以特殊技術(shù)控制其儲量,以為將來的遠(yuǎn)景規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支持。對于難度較高的大型鐵礦礦床勘探來說,一般采用分階段的方式進(jìn)行,以避免全面開采而導(dǎo)致浪費現(xiàn)象的出現(xiàn)。
3地質(zhì)勘探技術(shù)要求
為保證鐵礦地質(zhì)研究的可靠性及真實性,使用的各項地質(zhì)勘探技術(shù)必須嚴(yán)格遵照相關(guān)勘探規(guī)范,以促使勘探質(zhì)量有據(jù)可循,進(jìn)而達(dá)到規(guī)定要求,比如對地質(zhì)圖的比例尺要求,必須使用國家測地坐標(biāo)的規(guī)范比例尺,除此之外,鐵礦探礦工程必須依據(jù)礦體形狀以及具體的地形、地質(zhì)條件使用。鐵礦石的質(zhì)量是鐵礦質(zhì)量最為關(guān)鍵的影響因素,因此,鐵礦勘探的最主要目標(biāo)就是要采集最為可靠的礦體標(biāo)本以確定鐵礦質(zhì)量,為此必須最大限度穿切礦體,以保證礦石樣本的科學(xué)性,保證礦石化驗的真實性。
3.1基本分析
礦石中的鐵含量是鐵礦質(zhì)量的最為關(guān)鍵的部分,為保證化驗結(jié)果的真實可靠,必須對鐵礦石實地取樣。一般樣長在1～2m為佳,采樣方法常使用1/2劈心發(fā)法,采集規(guī)格一般為10cm×3cm?；镜幕灧治鲰椖繛槿F,但當(dāng)樣本中含有較高含量的硫化鐵或者硅酸鐵時,應(yīng)做磁性鐵實驗。除此之外,對于礦石中含有的伴生成分,要依據(jù)含量變化及具體的要求具體分析。
3.2組合分析
所謂組合分析是指在查明礦石基本成分的基礎(chǔ)上,對礦石中的伴生成分進(jìn)行具體分析的過程,組合樣重量一般為100g到200g,分析方法包括光譜全分析和化學(xué)全分析兩種。
3.3光譜全分析
采用光譜全分析的方法是為了了解礦石中的化學(xué)成分及其含量,以確定礦石的不同類型?；瘜W(xué)全分析方法是為了全面了解礦石類型中的主要組成元素及其元素成分,進(jìn)而以此為依據(jù)確定鐵礦石的不同性質(zhì)及特點,化學(xué)全分析是以光譜全分析為基礎(chǔ)的。
3.4物相分析
物相分析方法是利用礦石中含有的化學(xué)成分,以此確定礦石中鐵含量的分析方法,為確定鐵礦石的自然分帶提供最為真實的數(shù)據(jù)支持。物相分析方法一般應(yīng)用于分析磁性鐵、硫化鐵以及碳酸鐵等類型。
3.5單礦物分析
單礦物分析是為了分析出礦石中含有的礦物化學(xué)成分,以確定鐵礦石中的鐵含量以及分布情況,為鐵礦冶煉工藝的選擇提供依據(jù),較為容易分析出的單礦物重量一般在2～20g。為保證礦石的利用性能,確定礦石冶煉的工藝流程,必須選取試驗樣進(jìn)行可選性試驗或者流程試驗。一般情況下,選礦試驗基本由勘探單位負(fù)責(zé),半工業(yè)試驗則有工業(yè)部門與勘探單位協(xié)助完成,工業(yè)試驗則主要有工業(yè)部門單獨完成。
4水文地質(zhì)勘探技術(shù)要求
地質(zhì)水文條件對于鐵礦的開發(fā)影響尤為顯著,在礦產(chǎn)開發(fā)的各個階段都要對地質(zhì)水文的詳細(xì)變化情況了解清楚。不但要進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查,開展水文觀測工作,還要詳細(xì)部署礦區(qū)水文及地質(zhì)勘查工作。主要的地質(zhì)水文工作是在研究掌握區(qū)域水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,查明導(dǎo)致鐵礦礦床充水的具體原因,了解地質(zhì)復(fù)雜的原因以及復(fù)雜程度,進(jìn)而為保證鐵礦開發(fā)的安全性全面掌握礦區(qū)含水層的富水性。除此之外,通過專門的試驗,取得真實可靠的數(shù)據(jù),為礦床開發(fā)開拓方案的實行提供數(shù)據(jù)支持。要依據(jù)礦區(qū)地質(zhì)的復(fù)雜程度,分析礦床的地質(zhì)類型,以便進(jìn)一步開展鐵礦地質(zhì)勘探工作。對礦產(chǎn)開發(fā)可能引起的環(huán)境問題做出正確的預(yù)測,以最大程度降低礦產(chǎn)開發(fā)的阻撓因素影響。
2煤礦地質(zhì)測量在煤礦生產(chǎn)中的工作方法
2.1了解煤礦開采的地理狀況
地測部門要對于煤礦開采作業(yè)的設(shè)計、施工、財會等部門提供的地質(zhì)、測量材料進(jìn)行分析，根據(jù)煤礦開采作業(yè)的情況給煤礦作業(yè)帶來較為準(zhǔn)確的指導(dǎo)，而且煤礦的開采要集中在地理測量中，才能保障其生產(chǎn)作業(yè)具有安全性。地理情況不是表面看到的現(xiàn)象，而是根據(jù)其內(nèi)部的構(gòu)造原理和結(jié)構(gòu)特點來判斷是否具有安全性和可靠性，所以在煤礦的地質(zhì)測量中首先掌握地理情況才是進(jìn)行地質(zhì)測量工作的首要方法，周圍的建筑特點、地表承受力度、水文情況、山勢結(jié)構(gòu)等地理情況一定要進(jìn)行及時的排查，全面的落實煤礦開采的地理情況。
2.2應(yīng)用地質(zhì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行方案設(shè)計
由于地質(zhì)性質(zhì)的差異，開采方案的設(shè)計一定要根據(jù)地測部門提供的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，然后制定科學(xué)合理的開采方案，遵循地質(zhì)變化規(guī)律，根據(jù)自然狀況的客觀條件，進(jìn)行與之相適應(yīng)的開采活動。這樣能夠避免生產(chǎn)過程中安全事故的發(fā)生，減少意外礦難給工作人員生命和煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益帶來的雙重?fù)p害。另外，每種開采方案都要有相應(yīng)的礦難應(yīng)急預(yù)案，應(yīng)急預(yù)案應(yīng)該由三部分組成，一是該地質(zhì)開采過程中技術(shù)設(shè)備引發(fā)問題的應(yīng)對方案，二是所提供的地質(zhì)測量數(shù)據(jù)失誤引發(fā)問題的對應(yīng)方案，三是任何安全事故發(fā)生后相關(guān)工作人員的逃脫方案。
2.3提高地質(zhì)測量工作地位，增強工作安全意識
由于地質(zhì)測量工作開展過程中涉及到的范圍非常廣泛，并且其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度要求比較高，所以地測人員的工作任務(wù)非常艱巨，但是煤礦生產(chǎn)企業(yè)常常將關(guān)注焦點放在開采過程當(dāng)中，而忽視地質(zhì)測量部門的作用。有的煤礦將地測的準(zhǔn)備工作僅僅當(dāng)做是例行公事，但是實際上地測數(shù)據(jù)貫穿于整個生產(chǎn)當(dāng)中，對于煤礦開采的安全性至關(guān)重要，因此，要提高地質(zhì)測量部門在煤礦開采作業(yè)過程中的地位，引起相關(guān)部門的高度重視。由于從事煤礦開采作業(yè)的相關(guān)人員的平均學(xué)歷不是非常高，對于地質(zhì)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)流程以及生產(chǎn)流程的重視程度不夠，這就使得由于人為操作失誤導(dǎo)致的礦井安全問題時常出現(xiàn)，這些問題完全可以通過提高相關(guān)從業(yè)人員的安全意識來解決。
2降水引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的特征
地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與氣象因素有很大的關(guān)系，降水在甘肅引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害具有以下特征。
2.1突發(fā)性特征局地強對流天氣形成的短時強降水強度大，歷時短，覆蓋面積較小?？尚纬赏话l(fā)性崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害。尤其是泥石流災(zāi)害，往往形成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。典型的如舟曲8.8特大泥石流災(zāi)害，距離縣城15km的東山站記錄的小時降水量達(dá)77.3mm，過程降水量達(dá)96.6mm，造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟損失［14］。
2.2群發(fā)性特征區(qū)域性的暴雨往往是誘發(fā)滑坡、泥石流的主要因素。據(jù)調(diào)查和統(tǒng)計，5月下旬～9月上旬，為甘肅大暴雨或暴雨發(fā)生期，其中7月上旬～8月中旬，為大暴雨或特大暴雨集中期，同時也是崩滑流的集中發(fā)生期。如2013年隴東南部“7•25”群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，天水、平?jīng)?、慶陽等地區(qū)形成了滑坡、泥石流數(shù)量近千次。
2.3滯后性特征大型滑坡一般出現(xiàn)在降雨過程后期，甚至降雨結(jié)束后數(shù)天。典型的如天水珍珠溝滑坡，在經(jīng)歷了2013年4次強降水過程后在2013年12月21日發(fā)生大規(guī)模滑動。
3地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警模型研究
3.1研究思路從理論上講，地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警指標(biāo)應(yīng)全面考慮前期巖土體含水量、未來降水以及實時降水情況。但目前準(zhǔn)確獲取前期巖土體含水量還不具備條件。因此要解決問題必須從宏觀上結(jié)合地質(zhì)環(huán)境條件和氣象條件綜合分析研究，建立適合的模型，得出有效的地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警指標(biāo)。目前國內(nèi)采用的地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警多是把崩滑流災(zāi)害考慮在一起，但實際情況是泥石流的激發(fā)雨量比滑坡小，且往往為短歷時強降雨。因此考慮地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警的實際需求，本次將分別建立泥石流和滑坡的預(yù)警模型，并考慮如前期降水、新近強震、地面高程等關(guān)鍵影響因素。
3.2滑坡預(yù)警指標(biāo)和模型
3.2.1滑坡與降水關(guān)系據(jù)統(tǒng)計降雨類型的滑坡約占滑坡總數(shù)的70%，同時調(diào)查表明95%的降雨型滑坡發(fā)生于雨季［17］。對1967～2010年80個氣象站逐日降水量資料與滑坡災(zāi)害的關(guān)系分析表明，滑坡與雨型、前期降水等具有顯著關(guān)系，根據(jù)甘肅實際降雨可歸類為連陰雨型、暴雨(雷暴)、前期—暴雨型、持續(xù)暴雨型(表1)。根據(jù)對汶川地震、岷縣漳縣6.6級地震研究表明，地震烈度大于6度區(qū)時，各種雨型對應(yīng)的滑坡臨界雨量呈顯著下降趨勢，降幅可達(dá)20%～50%［18－19］。例如2013年7月25日，岷縣漳縣地震災(zāi)區(qū)烈度Ⅵ度區(qū)范圍內(nèi)降雨量僅30mm，就出現(xiàn)了大量的小型滑坡，對搶險救災(zāi)造成了嚴(yán)重的影響。
3.2.2滑坡預(yù)警模型構(gòu)建前述分析表明，滑坡與雨型、過程等有著直接的關(guān)系。根據(jù)歷史滑坡災(zāi)害資料、降雨資料和災(zāi)害易發(fā)度綜合統(tǒng)計分析，并借鑒國內(nèi)外研究應(yīng)用成果，建立基于綜合有效累積降雨量的滑坡24h趨勢預(yù)警模型和基于實時雨量的滑坡實時預(yù)警模型。(1)滑坡24h趨勢預(yù)警模型基于綜合有效累積降雨量，并考慮地震影響，建立滑坡24h趨勢預(yù)警模型。式中:RL為綜合有效累計雨量，Ri為前i天實測雨量，包括當(dāng)日最新實況雨量(i=0－4)，RF為24h預(yù)報雨量。a為前期降雨影響時間衰減系數(shù)，一般取0.5～0.8，b為地震烈度修正系數(shù)，取1.25～2.0。對應(yīng)不同的災(zāi)害預(yù)警等級和災(zāi)害易發(fā)度等級，兩者共同確定某一綜合有效累積雨量值為該易發(fā)區(qū)內(nèi)該預(yù)警等級的指標(biāo)臨界值，具體數(shù)值可根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。(2)基于實時雨量的滑坡預(yù)警模型目前甘肅省氣象、水利、國土等部門建設(shè)的雨量計接近4000處，網(wǎng)格密度5～30km2，基本可以滿足滑坡實時監(jiān)測預(yù)警。因此綜合考慮不同雨型特征，建立基于實時監(jiān)測的區(qū)域滑坡預(yù)警模型。采用臨界雨量系數(shù)來表征。公式(6)適用于1h、3h、6h暴雨雨量計算;公式(7)適用于12h和24h暴雨雨量計算。
3.2.3滑坡氣象預(yù)警等級劃分根據(jù)全國統(tǒng)一的地質(zhì)災(zāi)害氣象等級，將甘肅省地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警等級劃分為4個等級(表2)，當(dāng)預(yù)報出現(xiàn)1～3級地質(zhì)災(zāi)害時，對外預(yù)報或預(yù)警。
3.3泥石流預(yù)警指標(biāo)和方法
3.3.1泥石流與降水的關(guān)系分析對甘肅東部武都北峪河、舟曲三眼峪溝、天水市樺林溝、羅峪溝等典型泥石流的22組成災(zāi)過程研究表明:泥石流發(fā)生時的10min雨強最小值為8.3mm，最大值為24mm，說明災(zāi)害性泥石流的暴雨初始雨強是非常大的;泥石流發(fā)生的時間大都集中在一場降雨的前期，主要集中于3h之內(nèi)，3h雨量達(dá)到了過程雨量的45%～100%(表3)。進(jìn)一步研究表明，降水量與降水歷時呈指數(shù)相關(guān)(圖3，表4)，相關(guān)系數(shù)在0.89～0.99，說明引發(fā)泥石流的降水過程具備一定的規(guī)律性，四條典型泥石流發(fā)生的10min雨量差別不同，在圖3上基本重復(fù)，而隨著時間的增加則出現(xiàn)自南而北、自西向東雨量不斷增大的趨勢。
3.3.2泥石流臨界雨量確定根據(jù)省內(nèi)各地資料狀況，選用歷年積累的泥石流災(zāi)害調(diào)查資料、實測大暴雨資料和歷史洪水調(diào)查資料，優(yōu)先選擇資料較為充足完善的地方，依據(jù)上述典型泥石流研究方法，采用內(nèi)插法計算全省不同時段泥石流臨界雨量值。
3.3.3泥石流實時預(yù)警模型泥石流的發(fā)生和雨強有很強的關(guān)聯(lián)性，因此當(dāng)預(yù)警判據(jù)中的臨界雨量達(dá)到下限時，已開始產(chǎn)生泥石流，當(dāng)30min降雨達(dá)到臨界雨量時，則可能暴發(fā)大規(guī)模的泥石流;根據(jù)牛最榮［21］等研究，同一流域內(nèi)各時段暴雨和高程具有密切關(guān)系，暴雨雨量隨高程增高而增大，并呈直線相關(guān)。因此基于泥石流暴發(fā)的雨強特征，建立基于臨界雨量和實時雨量為參照的泥石流預(yù)警模型，該模型考慮高程對暴雨雨量的影響。
3.3.4泥石流預(yù)警等級劃分參照滑坡預(yù)警等級，泥石流預(yù)警等級仍設(shè)定為四級，當(dāng)1/6h、1/2h、1h、3h臨界雨量系數(shù)符合表8的規(guī)定時，分別對應(yīng)于藍(lán)色、黃色、橙色、紅色預(yù)警(表8)。
4預(yù)警模型檢驗
2013年甘肅省連續(xù)遭受強降水、暴雨襲擊，從5月14日開發(fā)預(yù)警信息，直到9月24日結(jié)束，省級地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警平臺共122次地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警產(chǎn)品(因降雨范圍、強度發(fā)生變化而有34個降雨日一天內(nèi)了兩次預(yù)警信息)，其中紅色預(yù)警信息(Ⅰ級)9次、橙色預(yù)警信息(Ⅱ級)37次，黃色預(yù)警信息(Ⅲ級)68次、藍(lán)色預(yù)警信息(Ⅳ級)8次。成功預(yù)報367起地質(zhì)災(zāi)害(圖2)，轉(zhuǎn)移安置145868名群眾，114363.9萬元財產(chǎn)及時的進(jìn)行了避讓，有效的保護(hù)了人民群眾生命財產(chǎn)安全。本年度是首次采用24h預(yù)報、臨災(zāi)(2～6h)預(yù)報，預(yù)警信息量是多年平均量的150%，地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域成功預(yù)報率達(dá)22.82%。典型案例如天水6.20、甘肅東部7.25(包含岷縣漳縣地震災(zāi)區(qū))(圖4)、文縣8.7等強降水過程引發(fā)的群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害。
1.2海水入侵海水入侵主要分布在長興島北部、東部和南部的島岸。嚴(yán)重海水入侵區(qū)分布在東井子附近島岸，海水入侵面積約774hm2，最大海水入侵距離為2．4km。表層水樣分析結(jié)果顯示，東井子附近地下水總礦化度達(dá)3426．2mg／L，氯離子含量1018．5mg／L。輕度海水入侵區(qū)順長興島的北部、東部和南部島岸分布，面積共約4940hm2，其中北側(cè)最大入侵距離為5km，南部海水入侵距離相對較小，最大為2．3km，西部東山村附近島岸的海水入侵面積約477hm2，距離最大為1．3km。
1.3海岸侵蝕海岸侵蝕災(zāi)害主要分布在長興島西部的砂質(zhì)海岸。小礁附近侵蝕海岸順岸長度約1．4km，發(fā)育0．5m左右的侵蝕陡坎，但不發(fā)育灘肩，岸灘物質(zhì)以中粗砂為主，含大量的礫石，磨圓較差。王家窩棚附近侵蝕海岸順岸長度約1．0km，北部砂質(zhì)海岸原有的約80m的防浪墻已被破壞，海灘物質(zhì)粗化嚴(yán)重，以礫石質(zhì)粗砂為主，夾大量的磨圓極差的礫石。南部砂質(zhì)海岸岸灘物質(zhì)侵蝕程度相對較弱，但同樣存在物質(zhì)粗化的現(xiàn)狀，岸灘物質(zhì)以細(xì)中砂為主，含大量的磨圓中－差的礫石。
1.4滑坡滑坡在長興島北端西北島村附近海岸發(fā)育，滑坡體沿岸長度約170m，陡崖坡度大于80°，崖下有房屋，房屋距離崩塌最大距離10m，最近處僅距離2m，無其他防護(hù)措施，危險級別較高。
1.5地質(zhì)災(zāi)害綜合特征長興島共發(fā)育崩塌、海水入侵、海岸侵蝕和滑坡4種典型災(zāi)害類型。崩塌災(zāi)害發(fā)育13處，主要分布在北部和西部的基巖海岸，海島陸域采石場。海水入侵災(zāi)害分布在長興島島岸，累計面積約62．9km2。海岸侵蝕發(fā)育兩處，累計長度約2．4km，分布在長興島島西部和北部的岬灣砂質(zhì)海岸。滑坡災(zāi)害發(fā)育1處，位于長興島北端的西北島（圖2）。
2地質(zhì)災(zāi)害防治區(qū)劃
基于長興島海岸侵蝕、崩塌、滑坡和海水入侵4種典型海島地質(zhì)災(zāi)害的特征分析，繪制了長興島地質(zhì)災(zāi)害防治區(qū)劃圖。全島劃分為4個災(zāi)害防治區(qū)，包括東山至丁家圈海水入侵防治區(qū)、大礁至西北島海岸災(zāi)害綜合防治區(qū)、鮑魚肚子至西八岔溝海水入侵防治區(qū)和高腦山—地藏庵村—東升村長興島中部海島崩塌防治區(qū)。東山至丁家圈海水入侵防治區(qū)內(nèi)發(fā)育的災(zāi)害是海水入侵，區(qū)內(nèi)嚴(yán)格禁止審批圍海養(yǎng)殖池塘，引導(dǎo)、轉(zhuǎn)移近岸圍海養(yǎng)殖工程，減輕海水入侵災(zāi)情。大礁至西北島海岸災(zāi)害綜合防治區(qū)內(nèi)發(fā)育的災(zāi)害包括海岸侵蝕、海岸崩塌和滑坡，區(qū)內(nèi)嚴(yán)格禁止濱岸、濱海采砂，開展沙灘修復(fù)與養(yǎng)護(hù)，遏制海岸侵蝕進(jìn)一步加劇，加固裂隙發(fā)育的海蝕崖，種植根系發(fā)達(dá)的植被，減緩、防止海岸崩塌、滑坡災(zāi)害的發(fā)生。鮑魚肚子至西八岔溝海水入侵防治區(qū)內(nèi)發(fā)育的災(zāi)害是海水入侵，且是長興島最為嚴(yán)重的海水入侵區(qū)，區(qū)內(nèi)嚴(yán)格限制地下水開采，引導(dǎo)海岸圍海養(yǎng)殖工程向淺海轉(zhuǎn)產(chǎn)、轉(zhuǎn)移。高腦山—地藏庵村—東升村長興島中部海島崩塌防治區(qū)內(nèi)發(fā)育的災(zāi)害是崩塌，加強區(qū)內(nèi)采石場的管理，積極開展廢棄采石場的綠地修復(fù)工程。
