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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇地質災害治理工程設計,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
[中圖分類號] P5 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-3-207-2
0 前言
我國的地質地貌情況、地域廣闊、氣候條件、空間性等隨著經緯度的變化差異頗大。近年來,我國地質災害的爆發頻率和爆發強度都有上升趨勢,如何針對地震、山體滑坡、泥石流等嚴重危害人民生命財產的地質情況進行治理,是地質工作者的工作重點。下面本文通過筆者參與相關工程的經驗,對地質災害治理工程設計階段和施工階段的重點、難點、側重點等描述,希望能帶給廣大地質工作人員一定的借鑒。
1 地質災害的相關概念
地質災害是指在自然或者人為因素的作用下形成的,對人類生命財產、環境造成破壞和損失的地質作用(現象)。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、水土流失、土地沙漠化及沼澤化、土壤鹽堿化,以及地震、火山、地熱害等。其本質是在地球內動力、外動力或人為地質動力作用下,地球發生異常能量釋放、物質運動、巖土體變形位移以及環境異常變化等。
地質災害的治理是指在地質災害現象發生之后,對災區通過相關的工程治理,來達到恢復生產生活正常秩序的過程。
2 地質災害治理工程的設計階段重點難點
地質災害治理工程的設計階段一般可分為三個階段:可行性方案論證階段、初步設計階段、施工組織設計階段。在可行性方案論證階段,相關設計人員要嚴格結合現場以及當地的地質水文條件、人文條件、經濟狀況等,同時在進行可行性方案研究論證的過程中還應該保證方案的適應性,符合治理要求。初步設計階段主要是通過對現場的勘察,進行多方案的設計。施工組織方案設計階段主要是通過對初步設計方案的篩選修正,最后形成一套完全符合當地地質條件要求的加固效果和企業經濟效益最大化兩者統一的一套方案進行施工組織設計。
在地質災害治理工程的設計階段,相關人員主要應用現場設計、反饋設計、監控設計、計算分析、綜合分析設計、代償設計和計算機輔助設計等設計方法的結合。例如,廣西某地發生嚴重山體滑坡,相關施工人員在進行治理工程時發現,該山體較為脆弱,巖體較破碎,如果采用一次反饋設計方案,由于在進一步加固施工過程中,可能對巖體、土體造成二次擾動。進而形成二次地質災害的發生,所以相關施工人員通過計算機輔助設計進行二次反饋設計,甚至多次反饋設計,以防止地質災害的再次發生。
在地質災害治理工程的設計階段,相關設計工作人員應該把握如下幾個原則:
(1)地質原則。在對地質災害治理工程的設計階段,相關設計人員應該充分考查當地地質情況,設計主要目的是增強破壞部位和其他部位的自然地基穩定性為主。盡量減少在治理工程的相關過程中對土體、巖體的擾動。
(2)經濟原則。地質災害治理工程,就是為了恢復人們的正常生產生活秩序。盡管相關資料表明,地質災害治理工程的回報超過投資的十倍。但是,在設計階段相關設計人員應該盡量減少工程投資,達到經濟最優原則。
技術原則。首先設計階段應該保證能滿足地質加固目的,在此基礎上應該采用較為簡單的施工工藝和施工方法,達到縮短工期等目的。
(3)目標原則。在進行地質災害治理工程設計過程中,應該保證相關工程具有針對性,針對不同的地質災害發生效果和原因進行設計。同時目標性也指在設計階段應該針對部分建筑部分地質等關鍵部位進行設計加固。
(4)優化原則。在設計階段,設計人員應該從整體到細部進行設計方案優化工作,達到方案最優目的。
環境原則。在設計過程中,不得存在破壞環境或以環境換治理的情況出現。
3 地質災害治理工程的施工階段重點難點
當今社會對地質災害的治理工程主要有以下幾種工程類型:排(截)水工程、支(攔)擋工程、加周工程、護坡工程、減載與壓腳工程、搬遷和避讓工程。各種工程類型適用于不同的地質災害類型。但是在各種治理工程、防護工程等施工過程中都要遵循相應的技術規范來執行。例如,《滑坡防治工程設計與施工技術規》DZ/T0218—2006)、《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》(GB50202-2002)等。部分治理工程主要用在其他道路橋梁施工領域、工民建施工領域等等,所以也可參考相應其他方面的規范進行施工治理。
地質災害治理工程施工過程中存在相應安全問題是施工階段的最重點。安全問題和相應安全措施如下:
(1)建立安全機構、制定安全規范。相關項目負責人員應該在項目部中成立安全檢查機構,制定相應的安全規范,通過日常檢查、安全教育等措施來有效保證施工過程中人員、器械的安全問題。
(2)探查工作。對地質災害地區的治理,因為發生過地質災害,所以當地的地質情況較差,地質環境較為脆弱,極有可能在施工過程中發生二次地質災害造成危險。所以在相應的施工過程中應該做好事先探查工作,合理規避地質脆弱點或者加固脆弱點。
(3)人員選擇。在相應地質災害治理工程施工過程中,應該選擇專業性較強的施工團隊。避免人員質量的參差不齊,導致施工安全性下降。
(4)實行安全教育和安全責任制。對相應施工人員進行定期和不定期的安全教育,充分培養員工們的安全意識。同時可以進行相關安全責任制度,加強相關施工人員的安全意識。
(5)嚴格控制分包商資質。在施工過程出現分包情況時,應該嚴格審查相應分包商資質,同時對分包商的施工質量進行檢查。
(6)對安全問題進行定期檢查和不定期抽查。在施工過程中,應該由安全機構進行定期的安全檢查和不定期的安全抽查,以保證施工過程中的安全。對于出現問題的施工部分和相關人員要進行嚴厲的懲罰,杜絕安全隱患的產生。
地質災害治理工程施工過程的質量問題也是施工階段的重點之一。地質災害治理工程是一項龐大而又系統的工程。在施工過程中,設計相關施工問題較為專業性、技術性。對工程的質量把握是施工過程中的難點問題。相關技術人員應該做到以下幾點:
(7)提高技術人員的相關專業素質。由于施工過程中涉及巖土工程、地質工程、結構工程等相對復雜的技術。相關施工企業應該加強技術人員的專業素質,進行定期培訓。同時在培訓過程中應當加入相應知識,達到培養綜合性、復合型、專業型為一體的技術人員。
(8)嚴格把握材料、器械質量。治理過程工程量較大、施工較為繁瑣復雜,會采用很多施工材料和施工器械,相關技術人員在對材料和器械的檢查上應該投入較大力度。
(9)生產過程中嚴格進行質量檢查。相關質量部門應該對施工過程中重要環節、重要結構進行多次數的仔細檢查,確保工程質量。
(10)工程結束后進行系統驗收,建立長效觀察機制,經常性養護。
4小結
地質災害治理工程是一項具有長期性、復雜性、系統性特點的工程。從設計到施工都有復雜的步驟和相應技術規范的要求,同時保證相關工程經濟效益也是重點。在多方面要求下,打造優秀的地質災害治理工程是極為重要且困難的。本文通過對設計階段的方法、原則描述以及施工階段安全問題、質量問題的敘述,詳細的解析了地質災害治理工程中的重點難點,希望能為相關工作人員提供參考。希望相關人員能合理解決或規避相應重點難點,打造優秀的地質災害治理工程項目。
參考文獻
[1] 劉傳正.地質災害防治工程設計的基本問題[J].水文地質工程地質,1995, (5):67-68.
[2] 岳鵬;赫念學;黃勝東.淺談地質災害治理工程設計及施工[J].建材與裝飾-地質勘察測繪(電子版),2012, (22):18-19.
一、地質災害治理設計原則
地質災害治理必須從實際出發,緊密結合管道工程的實際情況和總體要求,將地災治理任務納入管道工程總體設計計劃,與管道施工建設、生態環境保護與區域環境治理相結合,實現“社會、經濟、生態”三大效益相統一。同時充分考慮災害點的地質特征,在保證管道及施工人員、設備安全的基礎上,力求治理工程的技術可行、經濟合理。針對中緬管道工程沿線地質災害發育的特點,按照《中緬油氣管道(國內段)地質災害防治研究報告》的技術要求,首先基于線路微調,進行避繞,明確地災體與管道的相對關系,依據“防治結合”的原則開展工作。防的總體思路是:安全第一,預防為主,避為上策;治的總體思路是:結合避繞,能不動則不動,必須動則少動,保證安全。管道工程地質災害的整體設計思路是用最簡單、最直接的防護手段安全通過地災危險區。無論何種災害體,管道線路避繞都是優選方案,無法避繞時,采取必要的工程治理措施。地質災害體對管道工程的危害分為2類:①對管道本體的危害,②對人員、設備安全的威脅。地質災害治理工程需要全面考慮與建設相關的、對地災有影響的因素,如掃線、管溝開挖施工作業對災害體的誘發作用,地災設計必須明確地災防治方案的施工與管道掃線、施工的時間先后順序。對管道施工受到地形條件限制的難點地段,重點分析同溝敷設段施工方案,根據施工組織設計方案,優化地質災害施工圖設計,針對地災易發段的特點,對施工掃線、施工機具擺放、管溝開挖、營地建設等提出相應建議。對管高橫坡敷設地段,尤其是巖層順層橫坡地段,以不擾動、少擾動坡腳、反壓坡腳為原則進行施工。地災設計不可預見的因素很多,應該根據施工方法,結合氣候影響、人為擾動情況進行動態設計。中緬管道沿線雨量充沛、山高坡陡,極易形成地質災害,管道施工、運行難度大。地質災害治理施工方案應該與氣象條件、水工保護和水土保持相結合,做好施工應急預案,進行動態設計。
二、地質災害治理工程初步設計特點
地質災害治理初步設計階段的設計特點:①以避讓優先,避大治小,避重治輕;②不能僅治理地質災害,而要重點關注危害管道的因素;③從對管道危害最輕的部位通過;④盡量減少對災害體的擾動;⑤對已知地質災害進行永久根治,不留后患。各種地質災害治理工程初步設計特點各有不同。(1)滑坡。線路優化、進行避讓。無法避讓時從滑坡后緣滑體厚度較薄處通過,以較少的治理工程量滿足管道的安全要求,杜絕從滑體中前部滑體厚度較大處經過。管道上、下山坡段遇滑坡而不能完全規避時,管道應縱向正穿滑坡體,盡量避免斜穿,減少對滑坡體的擾動。此外,明確地災治理施工與管道施工的先后順序。(2)泥石流。避免管道從泥石流溝中經過,當不能完全避開泥石流溝時,則從泥石流堆積區通過,且適當加大管道埋深。當管道穿越小型泥石流溝(或活動性沖溝)時,選擇基巖埋深淺的位置且使管道埋于基巖內。(3)崩塌。管道線路應避開危巖、危石發育的陡崖、厚大的松散堆積體。當不能完全避開時,則從地形相對較緩且易攔擋落石、滾石的堆積區通過,并避開危石滾落沖擊破壞區。(4)巖溶。管道線路應該首先避開地表塌陷坑發育地區或者地表巖溶漏斗、溶槽、溶坑發育地區。對于地表巖溶現象不發肓而勘察發現的巖溶,管道以垂直巖溶帶通過。對于淺層干溶洞,以碎石回填。對于巖溶向下延伸較大的溶洞,無論是否有水皆不宜填塞溶洞,亦不宜采用灌漿、灌混凝土的方法處理溶洞。對于該類溶洞,當跨度較小兩壁較完整時,以樓板形式覆蓋;當兩壁完整性較差且跨度較大時,則以梁跨形式穿過。
三、地質災害治理工程施工圖審點
地質災害防治工程設計文件及圖紙審查工作首先以貫徹初步設計的理念為基礎,以現行標準規范、法律法規為依據,以避讓方式優先進行管道優化,以管道與地質災害體的空間關系為根基,對施工圖階段的設計文件和圖紙進行全面審查。各類地質災害設計的審點不同。滑坡治理工程的審點:①滑坡范圍、規模是否己查清。滑動面(帶)判別是否合理,力學參數取值是否準確;②影響滑坡穩定的主要因素是否清楚;③滑坡的力學類型及地質模型、宏觀穩定性評價是否正確,穩定性系數計算和剩余下滑力(推力)計算是否正確;④管道線路是否有優化和避讓空間;⑤選擇的支擋方式是否合理,支擋位置是否可行;⑥支擋參數的取值是否合理,設計選擇工況是否合理,設計計算方法是否正確,計算結果是否準確;⑦支擋工程量是否恰當,支擋工程與管道施工的先后順序及結合方法是否合理。崩塌治理工程的審點:①危巖、危石分布范圍;②崩塌落石范圍,危險區域是否己查清;③危巖(危石)崩落路徑分析是否合理,落石滾落速度計算及沖擊破壞的沖擊力計算方法是否合理、計算結果是否正確;④攔擋防護方案是否可行,攔擋設置工程位置是否有效,工程量是否合理恰當;⑤攔擋工程是否與自然地形有效結合,是否與管道施工、管道運營有效結合;⑥崩塌堆積體會否產生滑動及其對管道的危害。泥石流治理工程的審點:①泥石流的形成區、流通區、堆積區是否已查清;②管道經過斷面的地質結構和巖土特征;③泥石流的流速、沖刷深度,尤其是管道通過處的泥石流沖刷深度和建議管道埋深;④對管道形成破壞力的各種因素分析是否透徹,防護措施是否得當;⑤泥石流溝與大溝的關系,尤其是泥石流堆積擠占大溝時則使大溝變窄,大溝流速加大,沖刷深度加大,沖切側蝕能力增強,該情況下管道防護設計是否加強。巖溶治理工程的審點:①巖溶延伸方向、規模大小是否已查清,巖溶與管道的空間關系等;②溶洞壁、洞頂巖性及其完整程度,溶洞的穩定性評價是否正確;③治理設計方案是否合理可行,以及治理后對周圍環境的影響;④設計計算是否正確,治理工程量是否合理。
四、結論
針對中緬油氣管道沿線不良地質作用發育的特點,對管道工程沿線的滑坡、崩塌、泥石流、巖溶塌陷等地質災害開展了專項勘察評價,并有針對性地進行了災害點防治設計工作,提出了將地質災害納入油氣管道總體設計文件中的設計原則和油氣管道工程地質災害“防治結合”的工作思路,在施工圖階段針對每個地質災害類型的特點進行針對性的審查,確保了設計圖紙的合理性,既保證了管道施工期間設備人員的安全,也保證了管道在運營期間的安全。
作者:沈茂丁王峰徐文毅單位:國石油天然氣管道工程有限公司
[關鍵詞]地質災害 治理工程 施工質量 監督 管理 研究
[中圖分類號] P694 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-3-310-1
0前言
現代工業的發展及各個產業的擴張,許多行業在生產的過程中,都會給環境帶來較大的破壞及影響,使得環境質量越來越差,近年來出現的霧霾即是環境惡化的集中體現。而許多地質特殊的地區則會出現嚴重的地質災害,給當地人們的生命財產安全帶來了極大的威脅。當地對于地質災害的治理需要較大的投入,對于經濟建設事業有較大的影響,造成了地區經濟發展的瓶頸。地質災害治理工程是關系到民生的重要項目,但是在多種因素的影響下,也會出現一系列的工程質量問題,限制了災害治理的效果,需要引起相關部門的高度重視。
1準備階段的質量控制
1.1前期工作
自然災害非為較多的種類,各個類型的災害對人們生活的影響也有著較大的區別。某些較為嚴重的地質災害在現代的經濟條件及技術條件下,對其的治理并不能達到預期的效果,或者沒有治理的價值。因此在開展地質災害治理工程前,需要在站在一定的高度上,遵循輕重緩急有序、充分利用有限資金的原則,評估治理項目的必要性、所需的經濟條件、技術水平、社會效益,并對于工程的可行性進行全面的論證,優化審查體系,保障能夠合理的篩選工程治理項目。地質災害治理工程的前期工作中,工作重點一般集中于審查并評估該類工程需要投入的資金成本、技術操作的可行性、治理工程最終受到的效果,包括經濟效益、社會效益、環境效益等。該項工作是否能夠落實到位,對于整個治理工程的質量有著最為直接及深遠的影響。在研究項目可行性的過程中,需要進行許多工作,如進行一定范圍的野外調查,全面收集基礎資料等,并按照國家規定的內容及深度標準,結合工程各個面的實際情況進行論證評價,主要內容有治理的必要性、技術的可操作性、經濟效益性、環境可行性、社會效益性等,做到綜合把握經濟形勢、技術條件及環境效益[1]。
1.2施工準備
施工準備階段的質量管理是強化審查工作,并將評估的重點集中于該階段工程勘察結果的可靠性。勘察單位需要先出示勘察結果,包括工程各個環節的圖件,并具有詳細的文字說明。勘察的成果必須達到國家的相關標準、規范及各類規程。由于勘察結果是評價地質災害治理效果、工程概算編制的基礎性工作,直接關系到治理工程技術方案的確定、質量控制和最終效益評估的正確性。勘察單位在進行各項活動時,流程是否符合規定,操作是否合理等均需要進行嚴格的審查,如收集原始資料、現場踏勘、制定勘察綱要、結構處理等。準備階段質量控制措施的主要內容包括評價工程勘察的內容、審查成果質量及設計方案,各個重點工作的具體內容有著較大的區別。評價勘察內容和成果質量主要是判斷勘察單位是否按照合同的協議內容完成相關勘察任務。對于審查勘察成果是否達到了國家或者行業的要求,國家規定的強制性標準、規范及規程等,需要重點審查。在陳察與評價設計方案是,需要遵循先進性、適應性、安全性、可行性等原則。治理工程運用的先進技術方式、高新的施工設備及成熟的施工工藝等,保障先進性及施工的安全性;全面把握當地的具體情況,包括人員條件、經濟條件、技術水平、自然條件等[2]。
2施工階段的質量控制
施工階段的質量管理控制的重點在于合同的管理。雙方均需要根據簽定的合同文件中規定的內容開展對治理工程項目,并對其施工進度、工程質量、成本投資等方面進行控制和管理。治理工程進行時,可以采取委托專業監理公司的形式,對工程項目進行專業化的監督管理,達到保障投資效益及社會效益的目標,有效的把握工程進度,控制成本消耗,提升工程建設質量;還可以采用委托具有專業素質的咨詢工程師的形式,對合同管理的事務進行協助,尤其是在執行合同中出現合同變更、索賠等情況時,其對于工程質量有著重要的影響。為了及時發現工程中存在的問題,達到良好的治理效果,還需要委托具有獨立資格的咨詢機構對治理工程的各個方面進行動態跟蹤及評價,包括技術水平、經濟情況、環境狀態、管理水平等,及時找出問題出現的原因,制定相應的對策和措施[3]。
3竣工驗收階段的質量控制
在地質災害治理工程建設全部結束后,需要進行嚴格的竣工驗收活動。首先由上級主管部門抽調專業的人員組成驗收工作組,該類人員包括勘察單位人員、設計單位人員、施工單位人員、監理單位人員等,全面審查治理工程的各個環節,并需要審閱各項背景資料,查看監理日志,現場考察工程治理效果,最后作出合理的評價,包括工程設計、實際施工、工程進度、成本消耗等,將上述信息制作成信息完整、全面的竣工驗收報告。該階段的質量控制工作主要是對治理工程的整體進行評價,包括設計工作質量、施工質量、設備質量等,本質上是總結已經結束的治理工程,也能夠為后期的治理工作帶好頭,積累經驗,具有十分重要的作用,需要引起相關部門的重視[4]。
4總結
地質災害的治理是一項系統的工程,要保障該類工程的質量,并達到良好的治理效果就需要實施有效的質量監督管理措施。質量控制措施需要貫穿與整個工程項目的始終,包括準備階段、施工階段及竣工驗收階段。根據各階段的工作內容、性質、特點、重點等,科學制定質量管理目標及有針對新過的質量監控措施,各個環節做好了各項質量控制措施,才能提高整個工程項目的質量,避免出現顧此失彼的現象,偏重于一個環節或者方面,而影響到其他環節,限制了災害治理工程的效果。
參考文獻
[1]陳紹清.談地質災害治理工程施工質量驗收標準體系建設[J].探礦工程(巖土鉆掘工程).2008(05):63-65.
[2]江鴻彬.初論地質災害治理工程施工監理中的質量控制[J].中國地質災害與防治學報.2009(01):140-142.
關鍵詞:峽谷山區;地質災害;危害性;防災減災
中圖分類號:F407.1 文獻標識碼:A 文章編號:
1、峽谷山區地質災害的類型分析
峽谷山區地質災害可說是災難性的,如何減少峽谷山區地質災害對社會與經濟的沖擊,是各國政府所關心的重要課題。要有效地減少災害的損失,需了解災害發生的機理并進行分類,國內外峽谷山區地質災害的分類法相當多,我國則是將峽谷山區災害分為崩塌、滑坡與泥石流三大類,而各國也有不同的分類方法,其中最常用的分類法是Vames在1978年提出的,Vames將峽谷山區災害利用其運動型式與邊坡材料不同加以區分,其中運動型式分為墜落(fall)、傾翻(topple)、滑動(slide)、流動(flow)、側向擴展(1ateral spread)與復合型(complex);而材料則分為巖石(rock)、巖屑(debris)與土質(soil)。一般來說墜落和傾翻屬于崩塌的范疇,而滑坡與泥石流的運動型式分別為滑動與流動,下面簡要說明峽谷山區災害常見運動型式的特性。
墜落:巖塊或土體受重力、風化與水滲入等因素影響,由懸崖或陡坡驟然墜落、跳動及滾動至下方斜坡,墜落主要發生在多裂隙、節理的高陡斜坡或河岸侵蝕側,若落石發生在道路旁則會造成交通中斷甚至傷及人車,典型的落石如圖l所示。
傾翻:通常發生在不連續面(裂隙、節理、層面)的傾向與坡面的傾向相反的逆向巖坡,此不連續面受重力或裂隙中的水壓力作用而張裂,受到擾動而向下、向外翻倒,邊坡傾翻的照片如圖2所示。
滑動:主要可分為旋轉滑動(rotational slide)與平面滑動(translational slide)兩種,這是斜坡最常見的破壞模式。旋轉滑動多發生在較均質的土坡或破碎的巖坡,滑動面類似圓弧狀;平面滑動的滑動面則近似平面,此平面一般為不連續面(如層面、節理面、斷層與土巖界面等),巖坡的楔型破壞(wedge failure)也是平面滑動的一種,上述這些邊坡的滑動主要是巖土的剪切破壞造成。圖3為巖土界面間產生平面滑動的照片。
流動;斜坡的土體或巖體破壞情形如流體一般,流動速度可以是很緩慢的蠕變(creep)或是快速的泥石流。蠕變是因坡體的剪應力足夠產生永久變形但未達到抗剪強度所造成,由于速度緩慢,盡管時間久后會造成工程設施損壞,通常不致影響人類生命安全,但有時蠕變可能會由于風化作用等因素從緩變轉換成突變,這種蠕變破壞可能會引發較嚴重的災害,因此斜坡的蠕變要注意是否有突變的可能,以避免蠕變從緩慢的流動轉換為快速的滑動或流動而造成災害。與蠕變相比,泥石流則非常危險,它是土、石和水的混合體受重力作用而流動,這種流動依其發生機理主要可分為水力型與土力型兩種,水力型泥石流與水流運動有關,水流帶動溪流的推移質與懸移質進而形成泥石流;土力型泥石流與巖土體內超靜孔隙水壓的增長有關,當超靜孔隙水壓增大到某一值時,使土體產生流滑(或廣義液化)并進而引發泥石流。流動的泥石流有如流動的混凝土,由于其爆發突然且夾帶巨石,因此破壞力驚人,泥石流依據組成材料不同可分為泥流、黏性泥石流、稀性泥石流與水石流,不同類型的泥石流的特性也不相同,這意味著所采用的防災減災策略需根據不同的條件采用合適的減災策略。由圖4可以看出泥石流的破壞力。
側向擴展:與其他斜坡破壞型式不同,側向擴展多發生在較平緩的土坡或河道邊的平地(若發生在河邊的側向擴展常稱為崩岸)。其主要發生原因一是下層土產生液化(地震或人工振動)或塑性流動,使上層巖土體開裂并依次倒下或滑下,一是高靈敏土(quick clay)或分散性土的流滑現象,因此側向擴展常是一種復合式的邊坡破壞。側向擴展的研究相當少,特別是崩岸的啟動與停止,它不僅與土力學中的水土作用下崩塌與滑動問題有關,也涉及到河流含沙量、水流特性等泥沙運動學和水力學問題,因此仍有待進一步進行多學科交叉的研究,以減少崩岸所造成的損失。圖5為發生在長江的崩岸。
事實上,自然界的斜坡破壞型式很少是單一型式,多屬于兩種破壞型式以上的組合(復合型)。以泥石流為例,通常在泥石流溪流上游發生處及兩岸有許多崩塌與滑坡,這些崩塌與滑坡所攜帶的巖、土提供泥石流的土石材料,存在合適的溪流坡度與足夠的降雨時,便會爆發泥石流。
因此斜谷山區災害的機理相當復雜,需累積相當的經驗才能判斷出致災的主因,進而做出合適地減災措施的決策。
圖l墮落的落石 圖2巖石傾翻
圖3平面滑動破壞 圖4泥石流圖 5長江崩岸
2 地質災害防治工作的思考
如上所示,峽谷山區地質災害可說是災難性的且類型很多成因復雜,因此要經濟有效地進行地質災害防治工作需多方面(諸如學界、工程界、公眾與政府等)的相互協調與整合,以下就地質災害防治相關學科的整合研究、地質災害防治工程生命周期設計理念、信息共享平臺的建立與地質災害防治專責機構的重要性等方面進行討論,通過這些討論來說明峽谷山區地質災害防災減災工作的未來發展方向。
(1) 地質災害防治相關學科的整合研究
地質災害防治工作可說是社會學科、自然學科與工程學科的整合應用,因此可說是龐大的系統工程,即使僅從工程角度來看,地質災害防治工作也涉及到很多的學科。以巖土工程中的管涌破壞來說,巖土工程學可以利用達西定律描述土中水的滲流,利用水力坡降來決定土體是否發生滲透破壞,但一旦產生管涌,則必須考慮數管據道內的水力學與泥沙運動學特性來決定管涌是否繼續擴展或穩定,因此要較好的描述管涌等滲透破壞的過程則需進行土力學、水力學與泥沙運動學的學科交叉研究。
同樣地,由于強降雨是造成峽谷山區災害的重要原因之一,因此通過雨量來進行峽谷山區災害預警基準的研究也是減少災害損失的重要途徑,但要較好的應用雨量預警基準則需進行巖土工程學與氣象學的整合研究。然而在進行整合研究不可避免的受到各學科發展不足的限制,因此需了解這些限制才能有效地將其應用在實際的地質災害防治工作上。
(2)地質災害治理工程生命周期設計理念
關鍵詞: 掌子面危巖清理;掌子面綠化;礦山地質環境
中圖分類號:TU45 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)07-0135-02
0 引言
河北省滿城縣建筑用白云巖露天礦山,因采礦活動形成的掌子面均為高陡巖質邊坡,邊坡高度一般在20m~100m,邊坡角度一般在45°~75°,邊坡上一般未留開采平臺,多為一坡到底。礦山爆破開采在掌子面表層均遺留了厚薄不一、大小不等的危巖體,易發生崩塌或掉塊,而未受爆破震動影響的巖層其穩固性好,巖石堅硬。
掌子面治理工程一般首先必須進行危巖清理工作,其次是對掌子面實施開槽種植池、穴或種植臺階等進而實施植被綠化重建工作。由于掌子面巖層巖石堅硬,工作面高且狹窄,在掌子面上開鑿種植池或種植臺階十分困難,但掌子面與周邊環境極不協調且存在崩塌地質災害隱患,是礦山地質環境治理工程必須重點治理的區域。因此,掌子面治理工程既是礦山地質環境治理工程的治理難點又是治理工程的重點,選擇有效、合理的治理方法與技術十分重要。本文根據工程實踐,對相關礦山地質環境掌子面治理工作方法與技術進行總結,對取得的成功經驗及工程中存在的實際問題進行分析和闡述,與業內同行進行探討,并提出作者建議。
1 掌子面危巖清理
掌子面危巖清理的目的包括兩個方面,一是盡可能消除掌子面易發生崩塌或掉塊所產生的地質災害隱患,另一方面是保證掌子面及掌子面下部采礦平臺生態重建工程施工安全,能否達到預期的清理效果,與選擇的清理方法和采用的清理技術有直接關系。
1.1 危巖清理方法與技術 掌子面危巖清理主要包括兩個方面:一是清理殘存在掌子面巖坎、巖腔或裂縫中的塊石和碎石;二是清理受爆破震動影響或被裂隙切割形成的危巖體。河北省滿城縣礦山地質環境治理工程設計一般根據掌子面的高度、危巖體數量和規模大小、坡面和坡頂松散物情況,綜合考慮確定了清危方法和工藝。一般根據危巖實際情況,掌子面巖坎、巖腔或裂縫中的塊石和碎石,設計多采用蜘蛛俠人工清理方法,主要工具為撬杠和鍬鎬;受爆破震動影響或被裂隙切割形成的危巖體,因需清理量大,設計多采用搭設綜合腳手架人工清理方法,主要工具為撬杠和千斤頂。
1.2 危巖清理工作存在的問題及建議 人工結合機械手段清理危巖的方法,優點是投入少,相對比較安全;缺點是坡面的大塊石、受爆破震動及裂隙切割形成的危巖體,因其體積大、需清理量大,很難徹底清除,致使部分地段仍留有安全隱患。因此,為徹底消除掌子面崩塌地質災害隱患,對人工無法有效清除的較為集中的危巖體,建議在設計之初即聘請具有相關資質的單位編寫爆破專項設計,在確保安全的前提下采取淺孔爆破法實施危巖清理工作,對公路、村莊周邊,爆破法可能影響交通運輸及村民安全的區域建議利用膨脹水泥實施危巖清理工作。對坡面殘留的人工無法清除的孤立大體積塊石,建議采用掛網噴漿等方式進行加固。
2 掌子面綠化
掌子面綠化工程一般分掌子面頂部、掌子面和掌子面底部三個區域,其中掌子面頂部和底部綠化工程方法技術比較成熟,掌子面綠化工程方法技術則在不斷的探索與完善之中。
2.1 掌子面頂部綠化方法與技術 河北省滿城縣礦山地質環境治理工程設計掌子面頂部綠化方法技術,一般是在掌子面坡頂距離掌子面1.0m處開挖寬度50cm、深度60cm的種植槽,回填底土和肥土后在種植槽內每延米栽植3年生爬山虎幼苗3棵,利用爬山虎耐旱、耐貧瘠、速生、固土能力強、攀爬力強的特性,短期內達到有效遮擋掌子面上部區域的目的。
掌子面頂部綠化種植槽開挖設計多采用人工與手持式風鉆相結合的方法,回填土多采用人工搬運和小型升降機搬運人工回填的方法,爬山虎澆水養護則多采用滴灌的方法。實踐證明,只要嚴格按照設計采取上述綠化方法技術進行掌子面頂部綠化,均可取得良好的治理效果。
2.2 掌子面底部綠化方法與技術 河北省滿城縣礦山地質環境治理工程設計掌子面底部綠化方法與技術,一般是在掌子面底部坡積裙下方采用干砌石砌筑寬度50cm、深度60的種植池,回填底土和肥土后在種植池內每延米栽植3年生爬山虎幼苗3棵,利用爬山虎耐旱、耐貧瘠、速生、固土能力強、攀爬力強的特性,短期內達到有效遮擋掌子面底部區域的目的。
掌子面底部綠化種植池砌筑及回填土多采用人工方法,爬山虎澆水養護則多采用滴灌的方法。實踐證明,只要嚴格按照設計采取上述綠化方法技術進行掌子面底部綠化,一般可以取得良好的治理效果。但工程部分部位亦可能發生因雨水沖刷造成種植池內回填土流失進而造成爬山虎面積性枯萎死亡的現象。因此,掌子面底部綠化種植池采用干砌石砌筑的設計欠妥,建議對干砌石砌筑的種植池進行M10砂漿勾縫,或采用漿砌法進行砌筑。
2.3 掌子面綠化方法與技術 河北省滿城縣礦山地質環境治理工程,設計掌子面綠化方法與技術一般有以下幾種,歸納總結如下:
①局部生態袋綠化。掌子面局部生態袋綠化是指利用掌子面上有利于土壤儲存,并能為植物生長提供穩定生長條件的巖腔、較大裂縫和巖坎,采用生態袋綠化技術對掌子面進行的局部綠化。以京昆高速沿線(保定段)礦山環境治理一期項目A包為代表工程,設計要求在掌子面上容土體積不小于0.8m3的巖腔、較大裂縫、巖坎中碼放生態袋,并使其牢固在掌子面上。生態袋綠化厚度50cm,其中基層30cm,表層20cm。裝袋基材一般由泥碳土50%、種植土20%、草纖維8%、木屑(或谷糠、蘑菇肥)12%、保水劑5%、粘合劑1%、速效緩釋肥2%組成。生態袋表層為拌和種子的基材,每立方基材拌和植物種子100g~125g(按種子用量20g~25g/m2計算),由草(含草花)及灌木種子組成,其中前者60%,后者40%。草(含草花)種子一般選擇狗尾草、虎尾草、阿爾泰紫菀、蒼耳、節節草、鵝冠草、白草等,灌木選擇胡芝子、黃刺梅、酸棗等耐旱耐高溫的植物。生態袋穩固之后,再在生態袋上栽植荊條或爬山虎幼苗。
工程實踐表明,局部生態袋綠化方法的優點是需投入的人力物力較少,缺點是采用此技術需要掌子面上有足夠的巖腔、較大裂縫或巖坎,綠化覆蓋率一般僅可達到10%左右。在高陡掌子面上放置生態袋,施工非常困難,且放置的生態袋日久天長易老化破裂,雨天易造成水土流失,致使局部生態袋綠化工程失敗。
②機械法開鑿種植池或種植臺階綠化。以滿城縣抱陽山風景區白云巖礦采石場治理恢復工程施工項目為代表工程,設計掌子面綠化工程為在掌子面上利用鑿巖設備鑿取種植池,“品”字形布置,種植池間距2m,行距不大于12m,種植池長、寬、深基本規格為1m×1m×1m,然后在種植池內覆土種植爬山虎。
以京昆高速沿線(保定段)礦山地質環境治理恢復施工A包為代表工程,設計掌子面綠化工程為在掌子面上利用鑿巖設備等距(6m)開鑿種植臺階,開鑿臺階寬度一般0.6m,高一般0.8m,臺階上砌筑種植池,外緣用M10水泥砂漿砌筑水泥磚池壁,壁厚0.12m,高度0.4m,然后在種植池內覆土,前后栽植爬山虎兩排,每延米栽植爬山虎幼苗5棵,以達到垂直綠化的目的。
工程實踐表明,在高陡掌子面上利用鑿巖設備開鑿種植池或種植臺階,因巖石堅硬、施工空間狹小,施工十分困難,最終雖能取得一定的綠化效果,但存在諸多不確定性。筆者認為,屬較保守(回避爆破施工方案)、較理想化(對施工方法的困難程度估計不足)設計方案,實際施工很難達到預期的設計效果。因此,建議掌子面綠化方法技術設計充分尊重鑿巖機開槽種植池或種植臺階困難極大的客觀事實,在設計之初即聘請具有相關資質的單位實地勘查工程區各掌子面的實際情況,經爆破專家論證,對爆破施工不存在安全隱患的掌子面,盡量采取爆破手段進行種植池或種植臺階開鑿。爆破法臺階開鑿可根據掌子面的實際情況,15m開鑿一個臺階,開鑿后掌子面各臺階邊坡角度保持在500以下,種植平臺寬度3m~5m。完成種植臺階開鑿后在各種植平臺靠臺邊緣1.0m的位置砌筑漿砌塊石擋墻,墻高0.6m,墻寬0.4m,回填肥土后前后種植爬山虎各一排,以達到全面綠化掌子面的目的。對于爆破手段確有可能影響周邊公路、村莊安全的掌子面,掌子面頂部區域可采取在掌子面頂部種植爬山虎的方式進行遮擋,掌子面底部區域可采取在掌子面底部種植爬山虎結合在采礦平臺上種植高大喬木的方式進行遮擋,掌子面中部則可利用高大廣告牌或采用M10砂漿抹面后書寫宣傳標語的方式進行遮擋,既可達到美化礦山環境的目的,又可起到招商、宣傳黨的政策的目的。
③鉆孔洞穴綠化。為探索更為有效、可行的掌子面綠化方法與技術,有關單位技術人員提出了鉆孔洞穴的掌子面綠化方案,具體方法是利用普通的打孔設備在掌子面上實施鉆孔作業(鉆孔間距1m、深度0.6m),在鉆孔中回填肥土后種植爬山虎。鉆孔洞穴綠化法僅在某掌子面下部區域實施了小面積實驗,由于實驗工程位于掌子面底部,便于澆水養護,爬山虎成活率可達95%以上,綠化面積可達40%以上。如采用鉆孔洞穴法綠化掌子面,由于掌子面均為高陡邊坡,實際施工時需搭設人工腳手架,施工難度較大,掌子面上部綠化工程澆水養護亦有一定難度,能否達到實驗工程這樣的綠化效果,尚有待工程檢驗。
3 結論
礦山地質環境保護與恢復治理工程在全國仍處于初步探索階段,河北省滿城縣建筑用白云巖礦開采后遺留的礦山地質環境問題復雜多樣,特別是高陡掌子面的治理,難度巨大。尚需廣大業內同行不斷總結完善,以創新、拓展掌子面治理的新方法、新技術,使礦山地質環境掌子面治理工程達到更好的治理效果。
本文觀點只代表作者個人的經驗總結和粗淺認識,其中難免有錯謬之處,敬請業內專家和同仁批評指正。
參考文獻:
[1]DZ/T 0223-2011,礦山地質環境保護與恢復治理方案編制規范[S].
關鍵詞:地質災害,崩滑地質,治理方案
Abstract: in recent years, with the rapid development of city construction, effects of human engineering activities on geological environment is more and more big,breaking the original address environment to a certain extent, the phenomenon of frequent geological disasters.Geological disaster is not only a serious threat to ourlives, and caused huge property losses to the state.Therefore, the accurate geological data directly affects the construction safety of building, without a clear, clearunderstanding of geological conditions, safety controlcannot be truly construction. It is impossible to disasterand take corresponding measures to solve.
Keywords: geological disaster, landslide, control scheme
中圖分類號:P694 文獻標識碼:A
1引言
地質災害是指在自然或者人為因素的作用下形成的,對人類生命財產、環境造成破壞和損失的地質作用。文章主要結合某地區地質災害中的崩滑事故介紹應急處理方案。崩滑做為地質災害治理項目,應急治理工程的目的是為了提高邊坡的穩定性,確保坡體下方居民的生命和財產安全。具體工作任務是對以下工程措施進行設計:
1.對邊坡進行削方減載;
2.修建重力式擋土墻;
3.設置截排水工程。
2設計指導思想
基本按照地質災害防治的有關法規、規范為依據,優化設計方案,有針對性地精心設計工程措施,做到安全可靠和經濟合理。指導思想為:
1.從總體方案設計入手,劃分各個工程進行設計,做到防治工程單個效果好,總體又連貫協調一致。
2.以已有研究成果和經驗為基礎,認真分析研究崩滑的形成機制,對防治工程措施分析比較和選擇,優化設計方案。保證工程措施的有效性、合理性和安全性。
3.參照現有國家、部門和行業技術規范、規定和技術標準進行設計,做到防治工程方案與城市規劃、環境保護相結合,創建綠色工程。
3防治目標、原則
1.防治目標
通過崩滑地質災害治理工程,提高坡體的穩定性,為城區居民創造安全穩定的居住環境。
2.設計原則
(1)防治工程設計以安全可靠、技術可行、經濟合理、施工簡便為原則;
(2)防治工程應盡量減少對自然坡體的擾動以及對當地居民生產、生活的影響和干擾;
(3)生物工程要符合當地植物生長條件和環境;
(4)防治工程方案要與城市規劃、環境保護相結合,創建綠色工程;
(5)在確保安全可靠的前提下,防治工程應力求措施工藝簡單,易于就地取材,降低工程投資,提高投資效益。
4崩滑地質災害成因分析
本次崩滑主要發生在古滑坡體的前緣,地層結構為厚層全風化泥巖及黃土,古滑坡體處于暫時穩定狀態。多年來,由于村民建房多次開挖坡腳,坡體多次發生崩滑。本次崩滑災害發生的原因主要是六層樓在建設過程中,對建設場區南側古滑坡前緣坡腳進行了開挖,由于人工切坡使坡體形成角度大于60°,高66m的臨空面,留下了災害隱患。在風化剝蝕、雨水沖刷、浸潤膨脹等因素的作用下,使全風化泥巖的結構遭到破壞,更加支離破碎,小型坍塌時有發發生崩滑地質災害的誘發因素。自今年9月下旬以來,連續陰雨持續近半個月,總降雨量達95mm,雨水沿黃土中裂隙滲入浸潤下部的全風化泥巖,使其抗剪強度及穩定程度降低,加速了巖體的崩塌、分解,最終導致高陡臨空面發生崩滑,并牽引東側斜坡失穩變形,發生崩滑災害。因此,持續大量降水是發生崩滑地質災害的誘發因素。
5 治理工程處置方案
1.削坡減載工程
對崩滑體邊坡進行開挖,將邊坡放緩。東部邊坡最大高度約70m,開挖土方回填于坡體下方后,邊坡高度將降低。因此擬將邊坡分為七級邊坡:上部邊坡高度8~10m,坡率為1:1,邊坡平臺寬5m;下部邊坡高10m,坡率1:0.75,邊坡平臺寬5m。西部邊坡最大高度66m,擬將邊坡分為七級邊坡:上部邊坡高度8~10m,坡率為1:1,邊坡平臺寬5m;下部邊坡高10m,坡率1:0.75,邊坡平臺寬5m。
2.回填碾壓工程
將削坡減載開挖的土石方量,分臺階回填到種子公司所在的沖溝中,在回填過程中,進行分層碾壓,壓實密度不小于80%。沖溝下部回填2m高,在距離種子公司舊辦公樓前墻30m處設一擋土墻,擋土墻基礎埋置深度1m,地面以上高5.0m;擋土墻以上回填土邊坡坡率取1:1.5,分2~3級臺階,臺階平臺寬5~8m,臺階高5m。
3.擋土墻工程
1號擋土墻
在西部最下面一層邊坡下設置1號俯斜式抗滑擋墻,以提高西側坡體的穩定性,防止崩塌掉塊。
俯斜式抗滑擋墻埋入地下2.5m,地面以上5.0m,底寬5.0m,頂寬1m底面坡率1:0.1,擋墻墻面坡率1:0.33,擋墻墻背坡率1:0.2,采用M7.5漿砌片石,表面用M10砂漿進行勾縫;每10m設置一道伸縮縫,伸縮縫寬20mm;擋土墻墻體上設兩排φ100mmPVC排水管,間距2.0m,底部一排
距地面500mm;排水管外側低,里側高,坡度為1:0.1。在擋土墻墻背排水管管口周圍設置500×500mm的反濾層,反濾層下方設防滲層。
2號擋土墻
對項目區東側種子公司院后面沖溝中的回填土下部設置2號擋土墻,靠排水溝側用漿砌石護坡。
擋土墻埋入地下1.0m,地面以上5.0m,底寬4.0m,頂寬1m,擋土墻墻面坡率1:0.25,擋墻墻背坡率1:0.35,采用M7.5漿砌片石,表面用M10砂漿進行勾縫;每10m設置一道伸縮縫,伸縮縫寬20mm;擋土墻墻體上設一排φ100mmPVC排水管,間距2.0m,距地面500mm;排水管外側低,里側高,坡度為1:0.1。在擋土墻墻背排水管管口一帶沿擋土墻設置一條500×500mm的反濾層,反濾層呈兩側高,向中部排水溝傾斜;反濾層下方設防滲層。
漿砌石護坡厚500mm,采用M7.5漿砌片石,表面用M10砂漿進行勾縫;每10m設置一道伸縮縫,伸縮縫寬20mm;漿砌石護坡體上設兩排φ100mmPVC排水管,間距2.0m,底部一排距地面500~1000mm;排水管外側低,里側高,坡度為1:0.1。在漿砌石護坡內側排水管管口周圍設置500×500mm的反濾層,反濾層下方設防滲層。
4.截排水工程
在坡體后部及邊坡平臺上設置截排水溝,將坡面上的雨水排出坡體外。排水溝呈梯形,過水斷面開口寬500mm,底寬300mm,深500mm。用M7.5漿砌片石襯砌,用M10水泥砂漿勾縫,漿砌片石厚300mm。
在東面種子公司院后面沖溝中進行土石方回填后,中部要沿沖溝留出排水溝,排水溝岸坡用M7.5漿砌石進行襯砌護坡。排水溝呈梯形,過水斷面開口寬2.0m,底寬1.0m,深1.0m。用M7.5漿砌片石襯砌,用M10水泥砂漿勾縫,漿砌片石厚300mm。
5.生物工程
設計原則
1.生物工程設計主要考慮土地功能和不同地形地貌、地質環境,而采用不同的方案。
2.不斷增加樹種、充分利用各種植物的生長習性和優勢。
3.高、中、低植物間種,先種高喬木,后種中、低灌木和花草類。
4.美化環境、季節性原則,不但做到春有綠色,夏有花香,還要考慮秋有色彩,冬有景致。
生物工程
對治理后的邊坡及其平臺,進行植樹綠化。一方面可以減小水土流失,另一方面可以美化環境。根據梅花溝泥石流溝流域治理的經驗,采取的生物工程措施主要是以喬木松樹、椿樹等高形樹木和經濟林為主,以高中低喬灌間作,低灌以紫碎槐、檸條為主。樹苗行距為5m,株距為3m。
7結束語
綜上所述,有效預防地質災害工程是一項長期的工作,任重而道遠。合理有效的利用資源,保護生態環境,采取合理的措施防止建筑工程地質災害,從而實現環境的可持續發展。對此,要求我們在工程建設期間和建成后,應加強監測,做好預測、預警和預報工作。對地質災害防治工作提出新的要求,新的科技、方法、材料等在工程中的應用,必將有效的控制與預防,使地質災害工作邁向新的臺階。
參考文獻:
關鍵詞:地質災害; 礦山地質; 災害預防
中圖分類號:TD8 文獻標識碼:A
中國是一個礦業生產大國,黑色煤炭、鋼鐵、有色金屬、稀土等產量均位于世界產出量的前列。而且隨著工業迅猛快讀的發展,礦產資源以及礦產品的需求量及消耗量也越來越大,而采掘業的發展使礦產資源的開發力度、廣度和深度也越來越大。目前國內礦石開采從品位較富、埋藏較淺,易采易選、交通方便的礦床已優先開采。但礦床開采的趨勢趨于深部復雜地層即便如此也達不到當今礦產品需求關系的平衡。因此礦產違章開采,亂采盜采的現象層出不窮。從而導致在礦石開采過程中疏忽披露,為及時按照有關規程開采,治理,從而導致地質災害頻發。礦山在開采資源的同時,不僅有誘發崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等突變性地質災害的可能,而且有誘發地面沉降、土壤荒漠化、水環境惡化、生態環境惡化等緩變性地質災害的可能性的發生。本文就礦山地質災害以及如何預防進行說明。
一、要想預防地質災害的發生就必須要先了解什么是地質災害地質災害是指地質災害是指在自然或者人為因素的作用下形成的,對人類生命財產、環境造成破壞和損失的地質作用(現象)。 自然科學界的定義簡稱地災。以地質動力活動或地質環境異常變化為主要成因的自然災害。在地球內動力、外動力或人為地質動力作用下,地球發生異常能量釋放、物質運動、巖土體變形位移以及環境異常變化等,危害人類生命財產、生活與經濟活動或破壞人類賴以生存與發展的資源、環境的現象或過程。不良地質現象通常叫做地質災害,是指自然地質作用和人類活動造成的惡化地質環境,降低了環境質量,直接或間接危害人類安全,并給社會和經濟建設造成損失的地質事件。地質災害是指,在自然或者人為因素的作用下形成的,對人類生命財產、環境造成破壞和損失的地質作用(現象)。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面沉降、地面塌陷、巖爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤層自燃、黃土濕陷、巖土膨脹、砂土液化,土地凍融、水土流失、土地沙漠化及沼澤化、土壤鹽堿化,以及地震、火山、地熱害等。
二、礦山地質環境治理的基本原則
1、以人為本、預防為主、防災減災
由于所有的地質災害,直接或間接的對礦山職工和礦區居民的生命財產安全構成威脅,因此“治病需以防病為主”不能等到真正地質災害發生了,矛盾激化了,才亡羊補牢。地質災害防止工作要從預防做起,由防控災,防災減災的原則,對正在開采的礦山以及廢棄礦山、閉坑礦山進行監測預防,從而減少甚至避免地質災害的發生。因此礦山環境治理首先要保證礦區免遭礦山開發誘發的各種地質災害的危害,達到防災減災的目的。從礦山開發設計時就應考慮到地質災害治理方面工作。
2、因害設防、綜合治理、減少損失
針對礦山地質環境破壞的特點、方式、分布及危害程度,抓住重點和主要關鍵環節,因地制宜、因害設防,可適當采用攔、排、護、整、填、植等方面的綜合治理措施對礦山環境進行治理。治理原則目的為降低已發生地質災害影響面,減少地質災害發生所造成的國家、人民財產損失。條件允許情況下可以在地質災害發生后穩定后,對地質災害發生區域進行綠地回復,植物配置等綠化處理。
3、注重效益、分清主次、分期實施、有序進行
礦山地質環境治理工程、礦山開采過程中必須在遵守生態社會效益優先,獲取最大的經濟效益的前提下。進行逐級實施。并要區別開不同的礦山所存在的地質環境問題,采取不同方式方法實施治理措施。同時礦山自身根據資金情況、礦山地質所存在的環境問題危害的大小、輕重緩急,分期、分階段進行治理。做到邊生產邊治理,生產治理兩不誤同時進行的工作原則,力爭做到礦山開采完畢后,治理工作也相應結束或者接近尾聲。避免由于礦山開采已久未進行治理所造成的遺留問題,增大防治治理難度。如遼寧撫順西露天礦,目前存在的大面積山體滑坡問題,已很難治理,甚至無法治理。因此礦山治理工作要引以為戒,要認識到早防早治,早治好治的重要性。
4、地災防治要做到工程與生物雙方法相結合
在礦山環境治理過程中只有將工程方法與生物種植緊密結合,才能達到礦山環境治理的最終目標。真正意義上的達到一勞永逸。因此就要求地災治理人員,要科學的運用各種工程方法、生物方法對所在礦山地災進行綜合性治理工作。但其缺點是前期投資稍大,但此種方法可以一勞永逸避免重新治理,總體上節約了治理成本以及人力物力的動用。此方法所治理的礦上,不進能控制住地災的發生,而且在某些程度上可以改善小范圍內的氣候環境,應廣泛應用于礦山環境治理中。
三、礦山地質環境治理具體措施
以地下采空區為例,進行論述。
地下采空區和礦山疏干排水導致地面沉陷、形成地裂縫,會影響到地面的農田和建筑物。采空區的定義是是地下固體礦床開采后的空間及其圍巖失穩而產生位移、開裂、破碎垮落,上覆巖層整體下沉、彎曲并引起的地表變形和破壞,在地面上常可見到圓形塌陷坑及平行于地下開采巷道的地裂縫。由于疏干排放地下水,改變了地下水流的自然滲流、徑流條件,水浮力消失,水的潛蝕作用使充填物流失,形成空洞,在真空吸蝕力和重力作用下也可造成塌陷。對采空區的治理主要是為了預防與控制地表殘余沉陷的發生。此類方法可細分為3種:
1、全部充填采空區支撐覆巖,以徹底消除地基沉陷隱患。充填法可以分為: 干石充填法、尾砂充填法、膠結充填法、注漿充填、水力充填和風力充填等。其中,以注漿法應用最廣泛、效果最好;但此種方法的費用過高,某些大型礦山不適合此方法,如本溪彩屯采空區,深度在地下500米左右,如果采用全部充填法來處理的話,則不適合,而且造價非常高。因此建議采取其他方法處理。因此此方法適合采空面積較小區域,或者建筑物下溶洞區域處理。
2、局部支撐覆巖或地面構筑物,減小采空區空間跨度,防止頂板垮落。常用的方法有注漿柱、井下砌墩柱和大直徑鉆孔樁柱或直接采用樁基法等,此種方法適合面積較大,且留有支柱的采空區進行實施。特點工作量相對較小,是全部充填的1/10-1/20左右。適合大面積采空區處理。
3、注漿加固和強化采空區圍巖結構,充填采動覆巖斷裂帶和彎曲帶巖土體離層、裂縫,使之形成一個剛度大、整體性好的巖板構有效抵抗老采空區塌陷向上發展使地表只產生相對均衡的沉陷以保證地表構筑物的安全,此方法適合沿江、沿海地區采空區的處理。
[關鍵字]滑坡 地質勘察 防治措施
[中圖分類號] P62 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-3-121-1
滑坡是斜坡巖土體由于某一滑移面上的剪應力超過了該面的抗剪強度而導致的沿著貫通的剪切破壞面所發生的滑移地質現象。滑坡作為主要的地質災害之一,常常給工農業生產及人類生命財產造成巨大損失,甚至達到毀滅性的程度。
1 滑坡產生條件及分類
1.1 滑坡產生條件
滑坡的產生主要分兩大方面:地質和地貌條件;內外動力和人為因素。地質條件主要指巖土的類型和地質構造條件,各類巖土的抗剪強度和抗風化能力不同,如黃土、片巖及軟硬相間的巖層所構成的斜坡易發生滑坡災害。地質構造條件主要是指斜坡的巖土體在各構造面呈不連續態,在雨水、重力等作用下,易發生滑坡。地貌條件,如超過一定坡度的斜坡才可能發生滑坡。一般而言,坡度在10~45度,下陡中緩上陡、上部成環狀的坡形容易發生滑坡。
2 滑坡的地質勘察
滑坡的地質勘察是有效進行滑坡防治的前提,地質勘察工作的總體要求是:通過地質調查與測繪、地質鉆探、挖探、物探、地下水觀測等各種調查和勘探手段,查明滑坡的要素、規模、空間分布范圍、成因、性質、類型、水文地質特征、穩定狀態與危害程度等,為防治工程的設計打下基礎。按照時間順序可將勘察工作分成三個階段:滑坡可行研究勘察、滑坡初步設計勘察和滑坡施工圖設計勘察。
2.1 滑坡可行研究勘察
可行性研究階段勘察主要目的在于論證滑坡的存在,圈定滑坡邊界、評估滑坡防治的必要性和可能性,并提出滑坡防治意見。該階段應收集水文地質、地貌、氣象、地震及當地滑坡經驗等背景資料。地質測繪范圍包括滑坡堆積體或潛在滑移體區域、后緣、危害區及滑坡堆積體或潛在滑移體匯水區。進行必要的勘探及測試,了解滑坡體厚度、滑帶埋深、物質組成、結構特征及巖土體物理力學性質。
2.2 滑坡初步設計勘察
該階段勘察目的是論述滑坡防治工程類型、場地布設,為優化治理工程方案提供工程地質和巖土力學依據。其勘察范圍包括滑坡堆積體或潛在滑移區域、后緣與危害區,并根據實際情況擴大范圍。要求查明滑體、滑動面及水層的情況,如厚度、物質組成、結構特性、空間分布特征、水層類型、透水性等。主要采取的手段有鉆探、挖探、物探和水文地質勘察等。
鉆探主要針對大中型滑坡,主要目的在于弄清滑坡體的范圍、厚度和物質組成三個方面。通過對巖土試樣的物理學試驗,查明與滑坡相關的地下水含水層數、分布、來源、動態及各含水層的水力聯系等。滑坡主軸剖面是滑坡運動速度和推力最大的斷面,鉆探的位置應該布置在剖面的前緣、中部及后緣。在測繪之后難以確定滑坡兩側邊界時,應適當的在滑坡邊界外布置勘探口,以確定護坡范圍。
挖探可直接觀察到地質、描述巖性、了解滑動帶寬度和延伸方向,確定滑坡邊界。對于性質較為復雜的大型滑坡,要求在適當位置布置適量的探井和探硐,觀察滑坡內部結構特點、鑒定滑坡物質組成等。同時取樣進行物理力學試樣或進行原位剪切試驗。
物探的手段電法勘探、地質雷達、聲波探測、電視測井等。電視測井主要利用電視技術將鉆孔內的地質現象反映在電視屏幕上,共勘探人員分析。
水文地質勘察主要針對的是滑坡地下水的情況,進行必要的水文地質試驗和鉆孔水文地質觀測,以確定含水層的滲透系數、水位高度、流向、流速等數據。
2.3 滑坡施工圖設計勘察
在前兩步的基礎上,針對滑坡治理工程現場或軸線地基展開,為滑坡治理工程設計、施工提供詳細的工程地質資料和巖土體物理力學性質指標參數,對治理工程的措施、結構型式、埋置深度及施工過程提出地質意見。
3 滑坡的防治措施
滑坡防治措施的選擇是根據前期測繪和勘察資料選取。滑坡災害防治工程,通過兩種途徑實現:減小滑坡下滑力或消除下滑因素和增大滑坡抗滑力或增加抗滑因素。
滑坡產生過程是重力勢能釋放的過程,該措施則是通過減小滑坡產生區上部的物質重量或增加產生區底部物質,常稱之為砍頭壓腳;在坡度方面,通過減低坡度,消方減載達到防治目的。該法技術上簡單易行、防治效果好,故被廣泛使用,尤其適合于厚度大、主滑段和牽引段滑面較陡的滑坡體,但是該法的實施要求先準確的判定主滑、牽引和抗滑段的位置。
3.1 排水
滑坡事故多發生在暴雨季節、江河湖庫水位漲落段、異常地下水位段,因而水是滑坡產生的主要誘因之一,所以針對水的防治主要包括地表水的排放和地下排水。地表水的治理以攔截和旁引為原則,將截留水引向天然河流后溝渠。滑體表面水截水溝要求修建成樹枝狀,分為主溝和支溝。主溝盡量與滑坡方向一致,支溝與滑坡方向成30~45度斜交。地表排水技術簡單易行、加固效果好且工程造價低,被廣泛使用。而地下排水防治工程能有效降低孔隙水壓,增加有效正應力從而提高抗滑能力,尤其在大型滑坡的治理,深部大規模的排水往往是首選,但是相應的工程施工技術要求提高了很多。
3.2 支擋
支擋主要包括抗滑擋墻、抗滑樁、預應力錨桿、錨索樁、微型樁群及抗滑明洞等。抗滑擋墻是修建在滑坡底腳、用以抵擋砌石、混凝土及鋼筋混凝土結構,可提高滑坡整體安全性,防止坡腳的局部崩塌,以防邊坡的惡化。該法不適合大型滑坡,受到工程量及高度的限制,對滑坡的安全系數提高作用不大;抗滑樁適合于中、深層滑坡,與抗滑墻形成互補。
3.3 改良滑帶土體
實際工程中有時會遇到一些軟基和由軟土構成的邊坡,此時可采用物理或化學方法加以彌補,主要是改變土體的性質,提供坡體的穩定性,使用到的方法有電滲法、焙燒法、灌漿法及離子交換法等。改良滑帶土體的方法都較為復雜,尚處于研究階段,遠沒達到實際應用的階段,有待繼續研究開發。
4 結語
隨著城市發展和鐵路、高速公路等建設越來越多,滑坡的勘察與防治工程也越來越多。隨著科學技術的發展,必將為快速準確的進行地質勘察及有效的采取防治措施提供可能。
參考文獻
[1]覃慶忠,陸億干.滑坡的地質勘察與防治的工程措施[J].科技信息,2009,(7):255.
關鍵詞:小秦嶺金礦區;泥石流;發生機理研究;治理措施
中圖分類號:P642.23
文獻標識碼:A
文章編號:1674-9944(2010)08-0135-04
1 引言
河南小秦嶺金礦區位于靈寶市西部,與陜西華陰、洛南接壤,包括靈寶市朱陽、豫靈、故縣和陽平4鄉鎮大部,東西長45km,南北寬10~17km,面積約600km2,是我國第二大黃金產區,由于采礦剝離的廢石和棄渣堆放不合理,在暴雨或連續降雨條件誘發下,歷史上曾多次發生嚴重的泥石流地質災害,造成了生命財產的重大損失。雖然近年來中央和地方政府加大了對該地區礦山地質環境治理的力度,但潛在的地質災害點(處)還十分嚴重,治理任務任重道遠。為此,筆者根據近年來參與的部分項目和掌握的有關資料,對該地區泥石流的發生機理進行了分析研究,對近年來已實施治理工程項目措施進行了總結和評價,同時提出了今后治理項目優化措施的一些建議。
2 礦區泥石流危害及發生機理分析
2.1 泥石流危害的特征
河南小秦嶺金礦區泥石流主要分布于中低山區,具有暴發突然、運動速度快、能量大的特點,其破壞性非常強,對人民生命財產造成極大的危害,危害程度一般為重大級、特大級。其發育特征為溝谷深切,溝床縱坡比降大,固體物質以開礦廢渣為主,廢石直徑0.1~0.3m,大小混雜,磨圓度差,多呈棱角狀,遇雨、暴雨、洪水挾帶礦渣廢石形成泥石流。1994年7月11日位于豫陜交界處的大西峪溝暴發泥石流,造成51人死亡,礦區全部停產,經濟損失巨大;1996年8月,小秦嶺地區連降暴雨,大西峪、文峪溝引發泥石流,沖毀礦區公路13km、通訊線路3km,直接經濟損失690萬元;1998年7月文峪金礦發生泥石流災害,毀壞礦區公路16km,橋梁涵洞10多處,變壓器、空壓機等大型機械設備數臺,供電、通訊中斷,經濟損失473萬元。2000年8月,文峪、西峪、大湖峪相繼發生泥石流,沖毀公路,礦山停產,經濟損失慘重。
2.2 潛在泥石流發生機理分析
2.2.1 豐富的松散礦渣物質來源
據調查[1],泥石流災害高易發區溝谷內礦渣堆積總量達1444.41×104t以上,尾礦1571.02萬t。經調查和現場試驗,礦區礦渣堆工程地質特征包括礦區礦渣堆積體的物質成份主要由采礦剝離的圍巖廢石和貧礦碎屑構成,巖性以混合花崗巖、片麻巖、灰綠巖、石英脈巖等母巖碎屑為主。礦渣堆積體塊度以4~8cm及小于4cm為主,占70.12%,8~15cm占13.09%,15~30cm占10.07%,大于30cm的占5.72%。礦渣堆松散系數為1.27~1.70。礦渣堆物理力學性質為抗剪強度低,內摩擦角為35°,內聚為0.5kPa。礦渣堆坡度一般在35~42°之間,具有結構松散、含沙石多,含土量少,持水能力差、透水能力強、抗剪強度底等特征。這些散亂堆放的礦渣,在強降雨的作用下,極易直接進入河道成為泥石流的物源。其中需重點防治的10條泥石流溝涉及威脅人口10余萬人,潛在經濟損失2.4億元。
2.2.2 地形地貌因素
河南小秦嶺金礦區泥石流災害高易發區分布于西峪、大湖峪、棗鄉峪、武家山及蒼珠峪、楊砦峪、朱家峪一帶的小秦嶺中山地區,海拔高程多數在1000m以上,最高2413.8m(老鴉岔腦)。以深、陡、窄V型溝谷為,主泥石流溝谷縱坡降比為8%~25%,溝坡坡度為32~60°,其支溝縱坡降比為15.6%~58.4%。分水嶺至出山口最大相對高差達900m。其地形地貌,具備發育泥石流的基本條件,主要泥石流溝的詳細情況見表1。
表1 主要泥石流溝基本情況
潛在泥石流
溝名匯水面積
/km2相對高差
/m山坡坡度
/°植被覆蓋率
/%主溝縱坡
/‰廢礦渣貯量
/104m3 km2
陽平鎮大湖峪西峪16.74120040~60601833.38
豫靈鎮文峪西峪12.50810535514511.25
豫靈鎮大西峪8.80120051501097.60
朱陽鎮蒼珠峪3.808203230~6033818.52
朱陽鎮朱家峪4.419353230~601872.63
朱陽鎮楊砦峪6.2510253230~602362.11
故縣鎮棗鄉峪43.00164040~60551265.67
朱陽鎮槍馬峪3.8224040~608020866.20
朱陽鎮白樺峪4.5036940~608011959.65
2.2.3 水文氣象因素
河南小秦嶺金礦區區域洪水主要為自然降雨,據靈寶市氣象站1956~2000年氣象資料,該地區年平均降水量720mm,年最大降水量984.7mm(1958年),最小降水量為318.7mm(1997年),年內降水量多集中在7、8、9三個月,占全年降水量的60%,并具有夏季多暴雨特點,最大時每小時降雨量93.2mm(1960年7月22日)。為預測該地區暴雨誘發泥石流災害的可能性,筆者按30年一遇降雨強度對礦區10條河道流域泥石流發生量進行了計算。
(1)洪水總量計算。[2]每條泥石流溝洪水總量計算,按照水科院水文所計算洪峰流量公式進行計算:
Q.m=0.278ψSτnF(1)
式中:ψ=1-μSτn,τ=0.278LmJ1/3Q.m1/4.
Q.m為設計洪峰流量(m3/s);ψ為洪峰徑流系數;τ為洪峰匯流時間(h);F為流域面積(km2);L為主溝長度(km);J為主溝平均坡度(%);S為設計最大1h雨量平均強度(mm);n為設計暴雨遞減系數;μ為平均入滲率(mm/h);m為匯流參數。
根據靈寶市歷年降水資料,按30年一遇洪水頻率24h最大降水量均值H.24p=65mm,由《河南省暴雨參數圖集》(河南省水文局編制)提供的當地暴雨遞減指數n.1=0.55、n.2=0.75、Cv=0.45、Cs=3.5Cv。暴雨徑流系數為0.7,匯流參數0.8。經計算,10條主要泥石流溝洪水總量計算結果見表2。
表2河南小秦嶺金礦區主要泥石流溝洪水總量計算結果表
泥石流溝名稱設計洪峰流量
Qm/m3•s-1
泥石流溝名稱設計洪峰流量
Qm/m3•s-1
陽平鎮大湖峪西峪95.00朱陽鎮楊砦峪47.00
豫靈鎮文峪西峪71.00故縣鎮棗鄉峪116.00
豫靈鎮大西峪16.00朱陽鎮槍馬峪60.42
朱陽鎮蒼珠峪63.00朱陽鎮白樺峪58.21
朱陽鎮朱家峪24.00
(2)泥石流峰值流量計算[3]。
Q.c=(1+φ)Q.p•D.c(2)
φ=(γ.c-γ.w)/(γ.H-γ.C)
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式中Q.c表示頻率為P的泥石流洪峰值流量(m3/s);Qp表示頻率為P的暴雨流水設計流量(m3/s);φ為泥石流泥砂修正系數;γ.c為泥石流重度(t/m3);γ.w為清水的重度(t/m3);γ.H為泥石流中固體物質比重(t/m3);D.c為泥石流堵塞系數。
(3)一次泥石流過程總量和固體物質總量計算。
Q=0.264TQc=KTQc(3)
Q.H=Q(γ.c-γ.w)/(γ.H-γ.w)
式中Q為一次泥石流過程總量(m3);K=0264,當F
表3 河南小秦嶺金礦區主要泥石流溝總量及輸砂量總量預測
泥石流
名稱陽平鎮大湖峪西峪出口豫靈鎮文峪西峪出口豫靈鎮大西峪
出口朱陽鎮蒼珠
峪出口朱陽鎮朱家
峪出口朱陽鎮楊砦
峪出口朱陽鎮槍馬
峪出口朱陽鎮白樺
峪出口故縣鎮棗鄉
峪出口
q/m331388.2123458.5628250.27111235.4242375.4046422.3943937.4242330.3138326.66
q.H/m36717.085020.136045.5623804.389068.349934.3958436.7756294.318201.91
通過以上分析和計算,礦區大量不合理堆放在溝谷中及溝谷兩側坡體上的松散礦渣,在強降雨條件下極有可能發生較大規模的泥石流。
3 泥石流的防治措施
河南小秦嶺金礦區泥石流以礦山廢渣、廢石、棄土為物源的泥石流為主,包括溝谷形泥石流和坡面泥石流二類。泥石流的防治措施多種多樣,設計時應從山地環境特點和泥石流演化發展規律出發,貫徹綜合治理的原則,整個泥石流溝域全面規劃,突出重點,工程措施和生物措施相結合。
3.1 清理礦渣疏通河道
清理占據溝谷的礦渣、消除泥石流固體物質的補給來源,疏浚礦區的排水通道,保證礦區行洪排水安全,該手段是一種較為經濟的工程措施。
2010年8月 綠 色 科 技
第8期
3.2 攔擋工程
攔擋工程措施主要是利用重力式漿砌石擋渣墻和重力式實體攔擋壩。重力式漿砌石擋渣墻,即在礦渣邊坡前緣砌筑攔渣擋墻,其目的是將礦渣堆就地攔擋固化,減少在暴雨作用下,泥石流的發生和起動,避免礦渣成為泥石流物源。措施功能特點包括簡單易行,對材料要求不高,可以在礦渣堆就地取材。防護效果持久、穩定。
重力式實體攔擋壩[4],即在同一河段修筑一系列的攔擋壩,一般不少于3座,其功能包括攔截水沙,改變輸水輸沙條件,調節下泄水量;利用回淤效應,穩定斜坡和溝谷;降低河床溝坡降,減緩泥石流流速,抑制上游河段縱、橫向侵蝕,調節泥石流流向。
3.3 排水工程
小秦嶺金礦區的開礦棄渣基本上是就地堆放在坑口兩側的山坡上或溝谷河道內,經過日積月累形成了許多棄渣堆積體。這些礦渣堆積體在暴雨作用下極易跨塌進而形成泥石流災害。為防止暴雨沖刷礦渣堆積體,通常在礦渣堆積體邊界以外修筑截水溝和排水溝,并與礦區排水系統相連接。
3.4 坡面防護處理
為有效降低坡面的水力侵蝕,防治水土流失,一般采用干砌石或漿砌石護坡措施。石料以片石為主,其結構主要由腳槽、坡面、封頂三部分組成[5]。其中腳槽主要用于阻止砌石坡面下滑,起到穩定坡面的作用。干砌石厚度一般不小于30cm,其下設不小于10cm厚的碎石或砂礫墊層。漿砌石護坡采用M7.5砂漿砌筑,坡面設置瀉水孔,間距2~3m,瀉水孔局部范圍內設反濾層,以防淤塞。較長較高的坡面還應設置伸縮縫和分級設置馬道。
3.5 礦渣堆坡面植被恢復
3.5.1 緩坡覆土
通過工程措施實現渣體的穩定控制后再實施植被恢復。對于坡度較陡的礦渣坡,應在砌石擋渣墻前采取削坡措施將陡坡挖緩,使總坡比控制在1.0∶1.0~1.0∶1.5。然后進行覆土,厚度為25cm,土壤要使用理化性質較好的腐熟土。覆土宜于9月中、下旬進行,春季覆土播種。
3.5.2 植被品種選擇
應優先采用適應環境能力強,適合當地生長的鄉土樹種和草種,或景觀設計所需的樹種和草種。①草本類:如高羊茅、貓尾草,此類型植物屬冷季型草,根系發達,耐寒抗旱,較耐瘠薄,適應能力強;②藤本類:如葛藤、爬山虎、五葉地錦,均屬多年生木質藤本,利用其攀援、纏繞,蔓延生長和觸地生根的特性,能迅速形成龐大的網狀植物體,加強吸收、抗旱能力,同時對廢棄地坡面進行固定,緩解雨水沖刷,有利于其他植物進一步定居,且葛藤是豆科植物,具固氮作用,更適合在該區種植;③灌木類:如珍珠梅、紫穗槐、荊條。珍珠梅和荊條是小秦嶺礦區石渣坡分布最廣泛的灌木品種,種子易采集,適生性強。紫穗槐則是一種非常耐旱、耐貧瘠豆科植物,不僅根部有大量根瘤,能固氮滿足自身氮的需要,而且粗壯的主根、側根,有利于向深處生長,對渣坡的固定作用強;④喬木類:如旱柳、山毛桃、側柏、刺槐,以上4種喬木品種都屬于該區鄉土樹種,尤以旱柳和刺槐效果最好,二者是最耐干旱、瘠薄的先鋒喬木樹種,在石渣坡的閉坑較早的渣坡上,常見自然分布。[6]
4 治理效果評價及治理措施改進建議
4.1 治理效果評價
自2004年以來河南省級財政和中央財政投入6000余萬元,在靈寶市地質礦產局牽頭組織下對礦區9條泥石流溝谷進行了整治(見表4)。這些項目根據立地條件差異,采取了不同的技術組合模式進行了治理,取得了較好治理效果。
表4 河南小秦嶺金礦區泥石流治理項目
項目名稱資金來源及金額治理技術組合模式
靈寶黃金股份有限公司鑫礦區礦山地質環境綜合治理中央財政/700萬元清理礦渣疏通河道+擋渣墻+排水渠+尾礦庫覆土綠化
小秦嶺金礦區老鴉岔金礦礦山地質環境綜合治理中央財政/300萬元清理礦渣疏通河道+擋渣壩+排水渠
靈寶小秦嶺礦區朱家峪楊寨峪礦山環境治理工程中央財政/600萬元清理礦渣疏通河道+擋渣墻+排水渠
靈寶小秦嶺金礦區大湖峪王家峪礦山環境治理項目河南省級財政/400萬元清理礦渣疏通河道+擋渣壩+擋渣墻+排水渠
靈寶市五畝鄉水泥巖礦山環境治理工程河南省級財政/150萬元崩塌體清除+排水渠+擋渣墻
靈寶小秦嶺礦區文峪溝礦山環境治理工程河南省級財政/500萬元清理礦渣疏通河道+擋渣墻+道路修復+塊石護坡
寶小秦嶺金礦區大西峪溝礦山環境治理項目河南省級財政/400萬元清理礦渣疏通河道+擋渣墻+擋渣壩+塊石護坡+排水渠
靈寶樊岔即金礦礦山環境治理項目中央財政/100萬元清理礦渣疏通河道+擋渣墻+排水渠
小秦嶺槍馬峪白樺峪黑馬峪礦區礦山環境治理工程中央財政/1200萬元清理礦渣疏通河道+擋渣墻+排水渠
4.2 治理措施改進建議
總結近年來河南小秦嶺金礦區已實施治理項目來看,治理項目使用的工程措施較多,生物防護技術應用較少,人工痕跡太多,影響了與周遍環境的和諧,建議在今后的治理項目中在保證工程安全的前提下,采取工程與生物相結合的綜合措施,避免太多的人工痕跡,使治理后的工程與礦區周遍的生態環境相協調、相融合。
參考文獻:
[1] 河南省國土資源科學研究院.靈寶市地質災害防治規劃(2005-2015年)[R].鄭州:河南省國土資源科學研究院,2004.
[2] 河南省水文地質工程地質勘察院.靈寶黃金股份有限公司鑫礦區礦山地質環境綜合治理工程設計書[R].鄭州:河南省水文地質工程地質勘察院,2006.
[3] DZ/T O220-2006,泥石流災害防治工程勘查規范[S].北京:中國標準出版社,2006.
[4] DZ/T O239-2004,泥石流災害防治工程設計規范[S].北京:中國標準出版社,2004.
[5] 趙方瑩,孫保平.礦山生態植被恢復技術[M].北京:中國林業出版社,2009.
關鍵詞:低山區;高縱比降;泥(水)石流;災害治理;設計;施工;建議
0背景資料
茶一村位于溫州市永嘉縣西溪鄉北西面深山區,西與麗水市的青田縣隔山為界,北、西、南三面環山,只有東面一條鄉村公路沿著溪溝與外界相連。茶一村是革命老區,目前全村人口為1700人,年人均收入僅850元,是永嘉縣重點扶持的貧困村。村莊周邊溪流及沖溝發育,平均縱比降達400‰以上,屬于典型的溝谷型泥(水)石流溝,溝口村莊座落在古泥石流臺地上,而1號、2號主溪溝又正好穿村而過(圖1a),每年臺風暴雨季節其溝源陡坡地帶常激發滑坡、泥石流或高容重的水石流,對茶一村造成嚴重危害。1996年7月爆發的大規模泥石流,沖毀民房45間,水泥橋3座,沖毀和塌壓耕地174畝,道路和防洪工程多被沖毀(圖1b),造成直接經濟損失高達200多萬元。該區的泥石流災害嚴重影響到居民和社會安寧,限制了經濟發展和農村建設,災害治理迫在眉睫。
1工程概況
1.1自然地貌及氣象水文特征
治理區三面環山,最低海拔250m,平均縱比降大于400‰,呈低山高縱比降地貌。溪溝溝谷呈“V”字形,溝底寬多在2~5m之間。下游溝口平緩地帶沿泥石流堆積和坡洪積層中發育,多呈“U”字形。茶一村民房大多于下游沿溝而建(見圖1a),擠占溝道現象嚴重。溝谷表面形態漏斗狀,極有利于降雨的匯集,暴雨時,溪流水位常常形成暴漲暴落的水文特征。溪溝中游溝谷附近大部分地段被當地百姓改造成農田和旱地,呈階梯分布,地表。
茶一村屬北亞熱帶季風氣候區,多年平均降雨量1702.2mm,年平均暴雨次數(日降雨量≥100mm)為8~14次,占全年降雨量的59~72%。暴雨主要集中在7、8、9三個月的臺風季節。
1.2現場工程地質和水文地質
治理區內出露地層為燕山晚期第一階段的侵入巖、上侏羅統西山頭組流紋質玻屑晶屑凝灰巖、花崗巖巖脈及第四系地層(殘坡積和泥石流堆積物)。區內地下水類型分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水,前者主要賦存于殘坡積層中和泥石流松散堆積物中,后者主要賦存于巖石的構造裂隙和風化裂隙中,主要接受大氣降水入滲補給。
2治理設計
2.1總體思路
結合該區實際,總體治理設計思路是:采用攔砂壩結構形式,共分四座壩,其中1號溪
溝由三座(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)壩攔擋,相當于二級防護,詳見圖2。
圖2治理工程平面布置圖
2.2設計要點
(1)主要結構物的功能及作用。
Ⅰ壩:在1號溪溝干流段設置,起到攔蓄Ⅲ壩庫容不夠溢出的泥石流作用。
Ⅱ壩:在1-1#支溝中游處設置,溝道兩側谷坡發生滑坡或坡面泥石流時,進行攔蓄,避免其啟動Ⅱ壩下方溝道中物源。
Ⅲ壩:在1-2#支溝中游由陡變緩地段設置,上游存在一彎道,避開泥石流的直沖作用,充分發揮彎道的消能作用。
Ⅳ壩:在2號溪溝中游斷面最窄處設置,上游存在一彎道,充分發揮彎道的消能和增加庫容的作用。
護岸工程:在Ⅰ、Ⅳ壩下游地段修建漿砌塊石護岸,有效增加安全儲備。
(2)攔砂壩結構類型。采用漿砌塊石的實體重力壩,壩體上設涵洞和泄水孔,其目的一是在汛期快速排除清水,以便減輕壩體瞬時壓力;二是減小回淤體中地下水的飽和水程度,減輕壩體的持久壓力。攔砂壩的基礎應座落在中風化基巖之上,壩基如果坐落在松散層上,應在其底部墊30cmC25混凝土土。兩側壩肩做成臺階式,壩肩應進入強~中風化基巖不小于0.5m或其表層松散覆蓋層(殘坡積或泥石流堆積物)不小于2.0m。
(3)攔砂壩設計參數。在保證攔砂壩穩定性的前提下,盡量增加壩的高度,攔砂壩最大壩高為10m。為了避免從壩頂下落的石塊撞擊壩腳,攔砂壩背水坡取1:0.1。壩頂寬3m,迎水坡坡度取1:0.4。詳見表1。
表1、攔砂壩防護工程設計參數一覽表
(4)攔砂壩溢流口。根據泥石流流量和流速確定高度,盡量采取較寬的斷面,以降低泥深和單寬流量,在根據泥石流中巨石直徑的大小確定寬度,以巨石直徑的1.5~2倍確定寬度。
(5)涵洞和泄水孔。壩底設涵洞,涵洞頂部用現澆鋼筋混凝土板覆蓋;泄水孔位正方形,長、寬為0.2m。涵洞過流量設計主要考慮:一是盡量使其過流量滿足設計清水流量以減輕壩體的靜水壓力;二是涵洞過流量不得大于下游村莊中溝道最窄處過流量,避免泥石流發生時其能通過涵洞而在下游村莊溝道中堆積造成危害。
2.3攔砂壩穩定性分析
2.3.1攔砂壩的受力狀態。作用在壩體的力有以下幾種:
(1)G1為壩體自重,G1=v×γ1。式中:v-壩體的體積;γ1-壩體比重,取值2.6t/m3。
(2)G2為堆積物重力,計算公式同上,其中泥石流堆積物比重<γ2,取值2.1t/m3。
(3)P1為泥砂壓力;
(4)P2為泥石流體的沖壓力,其公式同前,其中建筑物與泥石流沖壓力方向的夾角,攔砂壩可視為矩形建筑物,建筑物的圓度系數取1.33。
設計中未考慮靜水壓力和地基場壓力,這是因為壩體中設有涵洞及泄水洞,泥石流體中的水分能夠迅速排出。
2.3.2穩定性分析。穩定性分析,理論上按以下三種情況設想:
1)泥砂全部淤滿后的工作狀態,這時泥石流從壩頂通過,無沖壓力,只有自重、土壓力、淤積物重力。
2)泥砂淤積到距壩頂只差沖擊力作用高度后,發生50年一遇的泥石流頂部受沖擊力作用,這時作用于壩體上的力有自重、淤積物重力、土壓力和沖擊力。
3)空庫狀態發生50年一遇的泥石流時,作用于壩體的力有自重、泥石流沖擊力。
結合實際情況以第3種情況下進行穩定性分析。
(1)抗滑分析。攔砂壩抗滑穩定要求滿足下式:K滑=(f?N)/P>1.3。式中:N-作用于壩體垂直于地面的力的總和;P-水平力總和;f-摩擦系數,泥石流堆積物0.5。
(2)抗傾分析。K傾=M1/ M2>1.6。式中:M1-穩定力矩總和;M2-傾覆力矩總和。
計算結果見表2,可知各壩體穩定性皆滿足規范要求。
表2、壩體穩定性計算
3治理施工
3.1建筑材料要求、取材及運輸
修建攔砂壩的壩身材料采用強度不低于MU30,塊石大致方正;砂漿材料采用M15水泥漿,其中石料采取就近原則獲取。Ⅰ壩和Ⅱ壩石料取用壩上的塊石、巨石,不足部分從Ⅲ壩上游開采取得。Ⅲ壩附近溝底及兩側基巖出露,在上游溝道中進行開采取石。Ⅳ攔砂壩修建時直接取用溝中大量的塊石、巨石。
受治理區的地形及交通條件限制,大型機械和運輸車輛很難直接到達治理工程點,所需水泥、砂石材料只能到達村口,然后利用騾子和人工二次搬運到施工地點。石料從Ⅲ壩上游開采獲取,并通過索道運輸到Ⅰ壩和Ⅱ壩,運輸距離超過300m。
3.2基礎和壩肩開挖
按設計要求,壩基和兩端壩肩均需嵌入中風化基巖中,嵌入深度均為50cm。施工方法:采用人工風鎬鑿除和挖機開挖。
3.3漿砌工程施工要點
(1)先施工上游攔砂壩,其次是下游攔砂壩。
(2)攔砂壩采取塊石漿砌。采取M10水泥砂漿砌筑塊石,砌筑時先鋪設砂漿后砌筑,石塊分層臥砌,上下錯縫,內外搭砌。砌筑過程所有的石塊坐落在新拌的砂漿上,砂漿飽滿。
(3)泄水孔內采用C25混凝土抹面,涵洞左右兩側及底部用C25混凝土抹面,厚度30mm。
(4)溢流口及攔砂壩表面用C25混凝土勾縫,壩頂用C25混凝土壓頂,厚度5cm,拐角修成弧形。
(5)涵洞四周為漿砌塊石;蓋板現場澆筑;配筋使用HRB335鋼筋,混凝土采用C25,保護層厚度3cm。
(6)護岸采用塊石漿砌。石材強度不小于MU30,采用M10水泥砂漿砌筑,砌筑時,砂漿飽滿。表面用C25混凝土勾縫,護岸墻用C25混凝土克頂,厚度5cm,拐角修成圓弧形。墻面留設泄水孔,孔徑φ75,間距2.0m,梅花形布置。
3.4施工中遇到的問題及解決措施
(1)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ壩壩肩中風化基巖開挖作業難度很大,設計變更采取小錨桿錨固。錨桿采用Ф25螺紋鋼筋,間距1m,梅花形布置,長4.5m,深入巖體2.5m,外端2m(即進入壩體),錨桿鉆孔孔徑ø42,普通快硬水泥藥卷粘結。
(2)Ⅰ壩壩肩設計進入表層松散覆蓋層(殘坡積或泥石流堆積物)不小于2.0m,現場開挖后壩肩附近表層松散覆蓋層存在坍塌現象,設計變更在土壩肩上游設置翼墻,防止水流對壩肩直接沖刷破壞。
4治理效果
工程建設后(見圖3),可攔住壩上游的物源,避免讓其進入下游溝道引發泥石流,保證下游及溝口村莊的安全,解除了人們的恐慌心理,也消除了當地的干部、群眾的后顧之憂,使茶一村村民安居樂業,促進了生產和社會的穩定,取得了良好的社會、環境和經濟效益。
圖3茶一村低山高縱比降溝谷型泥石流治理后實景
5幾點建議
作為山區,發生泥(水)石流災害是不可避免的,事后人們往往采取一些攔擋措施,這也只是亡羊補牢,解一時之需。欲徹底消除或減輕泥(水)石流對人們的傷害和威脅,國內外大量實踐表明,最好的辦法是從源頭上根治――綜合治理,才是最好的措施,實現山區生態效益、經濟效益、民生效益和社會效益的有機結合。
(1)采用土建工程與生物工程相結合的綜合措施,將泥(水)石流災害所造成的損失降低到最小程度。 (2)政府在農村建設規劃中,尤其是村莊建設,要重視山洪泥石流的防災減災工作,要防止和躲避山洪,注意選址、預警、避險的非工程措施。對山區居民修建房屋等設施,要加強管理和審批,從源頭上降低和減小山洪泥石流災害的威脅和危害。
(3)加快危險區居民的搬遷工作。回避和搬遷措施是減少泥(水)石流危險區人員傷亡最經濟和最有效的措施之一。泥(水)石流發生地多在山高坡陡、生態環境脆弱、人口稀少、自然條件較差的山區或低山區,對這些有居民居住的泥(水)石流易發點進行防治,工程難度大、投資大、收效小。如果當地政府能夠結合扶貧工作,進行生態移民和搬遷工作,一定能達到事半功倍的效果。 (4)開展山洪泥石流災害的隱患排查工作,收集山洪泥石流災害資料,建立山洪泥石流災害資料庫、信息庫。 (5)完善和加強山區泥(水)石流災害危險的監測與預報。對威脅和危害居民點的滑坡,開展監測工作,當滑坡活動加劇時,及時通知當地居民撤離危險區,確保人身安全。 (6)對傍河、傍溝、傍山坡的居民要重點做好宣傳教育工作,增加干部群眾防災意識,克服麻痹思想,防止由于麻痹思想造成山洪泥石流災害的更大損失。
參考文獻:
[1]《永嘉縣西溪鄉茶一村泥石流勘查暨治理工程設計》浙江省第十一地質大隊(2008年);
[2]《泥石流災害防治工程勘查規范》(DZ/T0220-2006);
[3]《地質災害防治條例》(國務院第394號)。
關鍵詞: 勘察,現狀,對策,信息化
Abstract: along with the further improvement of China's economic system, especially to join WTO since, our country geotechnical engineering market preliminary form, engineering survey industry gradually becomes rapid and healthy development. Because at present our country geotechnical engineering market have not very standard, there are still some industry is worth thinking and the problems faced. The paper analyzes the present situation of engineering investigation of industry, and puts forward the development ideas and countermeasures.
Keywords: survey, present situation, the countermeasures, information
中圖分類號:F407.1文獻標識碼:A 文章編號:
1 巖土工程勘察行業發展的三個階段
第一個階段為建國初期至上世紀70年代末,稱為起步階段。建國初期,我國參照前蘇聯模式,在國務院各部門、各地區陸續建立了勘察單位,有一部分是獨立的,但更多的是附屬在設計院內,作為設計院下屬的二級單位。其主要業務是為設計配套服務,提供設計需要的勘察資料。
第二個階段為上世紀80年代初至本世紀初,稱為快速發展階段。改革開放后,特別是上世紀80年代中期以后,我國的工程勘察行業無論是在體制改革、業務領域,還是在技術進步上,都有了顯著的發展。在體制改革方面,絕大多數勘察單位逐步脫離設計院,并由事業單位改制為企業單位,工程勘察市場初步形成。在業務領域方面,從以工程勘察為主要專業的工程地質勘察向巖土工程轉化,從原來單一的工程勘察擴展到包括巖土工程勘察、巖土工程設計、巖土工程監測檢測、巖土工程治理、巖土工程監理與巖土工程咨詢五個方面;業務范圍有了很大拓展,對工程建設起到的作用也越來越大,工程勘察得到了國家建設主管部門和建筑行業的公認。在技術進步方面,計算機技術在工程勘察中的應用程度越來越高,計算機輔助制圖也廣泛應用于工程勘察成果制作。
本世紀初至今為工程勘察行業發展的第三階段。隨著工程勘察行業進一步發展,為適應我國加入WTO后與國際接軌的需要,以及國家建設主管部門的政策要求,工程勘察行業面臨著一個新的發展階段,其發展方向和趨勢也將面臨新的調整,以適應社會市場發展的需要。
2 工程勘察行業現狀與面臨的挑戰
2.1工程勘察行業現狀
(1)勘察行業發展態勢良好,經濟效益、社會效益顯著提高
通過多年的發展,工程勘察單位逐步由過去的由國家統管、缺乏活力的事業單位轉變為適應市場經濟的自主經營、自負盈虧的企業法人和市場主體。許多勘察單位在激烈的市場競爭中,以市場為主體、以顧客為中心,以優質服務贏得發展,經濟效益、社會效益顯著提高。
(2)科學進步推動行業發展,工程勘察單位逐步向技術密集型、科技型企業轉變
1999年,國務院轉發建設部等部門/關于工程勘察設計單位體制改革若干意見的通知(國發辦[1999]101號文),要求勘察設計單位由事業性質改為科技型企業,使之成為適應市場要求的法人實體和市場主體。按照國務院、行業管理部門的要求,工程勘察單位逐步實行了勞技分離,改制成為知識密集型、技術密集型企業。部分勘察單位向現代科技型企業轉變,研發費用投入逐年提高,取得一批具有自主知識產權的科技成果,有的單位獲得了高新技術企業認定。
(3)拓寬了服務領域,初步形成了巖土工程勘察、設計、施工、檢測監測、監理與咨詢全過程巖土工程服務體系
在行業主管部門的政策引導下,工程勘察單位通過多年的努力,從單一的工程地質勘察,逐步發展成為具有巖土工程勘察、巖土工程設計、巖土工程治理、巖土工程檢測監測、巖土工程監理與咨詢等全過程、全方位服務體系的綜合性勘察單位,服務領域、服務對象、服務能力有了明顯的提升和增強。部分勘察單位結合市場需要,以及行業發展的要求,逐步開展地質災害和環境影響評價等業務,并取得了市場準入資格。
2.2工程勘察行業面臨的挑戰
(1)部分工程勘察單位體制改革不徹底,市場競爭力不強
工程勘察單位體制改革是一項系統工程。雖然一些單位在體制轉換過程中進行了有益的探索,有的改成了股份制公司,但是總體而言,我國的工程勘察體制還不完善,大多數單位依然停留在/一院兩制0階段,這種體制結構與西方發達國家普遍采用的私有或股份制有較大的差異。在經營模式上,絕大部分工程勘察單位還是大而全、小而全的綜合院,專業院所寥寥無幾。在管理模式上,還是呈松散管理型,管理效率不高。在服務功能上,大多數還是局限在工程勘察這個主業上,與國外公司從前期策劃、可行性研究、招投標、造價咨詢到工程勘察及后期服務,可提供全過程、全方位服務的項目管理服務有較大差距。
(2)工程勘察市場尚不健全,市場行為有待進一步規范
目前,我國工程勘察市場發育水平還不高,市場體制尚需進一步健全,市場行為有待進一步規范,主要表現在以下幾個方面:
一是市場競爭日趨激烈,導致工程勘察收費偏低。目前很多地區除了少數政府重點工程、市政工程的勘察收費能達到2002版工程勘察收費標準的50%~70%,其他絕大多數勘察項目仍然執行1992版收費標準。新版收費標準難以實施,制約了工程勘察單位科技開發和新技術推廣應用,不利于優秀人才的培養和引進,在很大程度上影響了整個工程勘察行業的可持續發展。二是工程勘察招投標有待進一步規范,主要表現在評標方法不合適,評審質量不高;招投標成本過大,與項目收益不匹配;招投標過程無法實施全程監控;設計方案知識產權得不到有效保護,挫傷了投標單位的積極性等等。三是建設單位的市場行為得不到有效控制。
(3)工程勘察行業信息化發展的現狀
一是工程勘察單位每年在信息化建設上的累計投入,占總體經營收入比例較小,這表明目前工程勘察單位對信息化建設的推進力度不大。
二是工程勘察單位的計算機輔助工程勘察的開發能力不強;室內外測試和試驗數據的自動采集和處理應用不廣;僅有15%的工程勘察單位建立了工程勘察信息系統;只有極少數單位建立了地基基礎與上部結構協同分析計算系統和地下結構浮力分析系統等大型數值分析系統。
3 工程勘察行業發展對策
3.1工程勘察單位發展對策
(1)立足服務領域,開展城市基礎勘察工作
工程勘察單位要緊緊圍繞工程建設和城市發展,開展工程勘察基礎研究工作。目前勘察行業已步入市場化軌道,工程勘察單位的發展與市場緊密相連。我們在做好為工程建設服務的市場化工程勘察項目的同時,還有為城市規劃、建設和發展服務的基礎性、前期性勘察工作需要開展。因此,我們要立足服務領域,在多年積累的工程勘察資料的基礎上,開展主城區以外的城市基礎勘察工作,為城市規劃、大型項目選址、工程可行性研究、地質災害防治、城市防災減災等提供基礎資料和決策依據。
(2)加快工程勘察信息化建設步伐,增強工程勘察單位核心競爭力
工程勘察信息系統是工程勘察專業信息化建設的主要內容,是計算機技術在工程勘察專業應用的重要表現。工程勘察單位幾十年以來積累了豐富的勘察資料,建立工程勘察信息系統對這些信息進行科學管理,必將產生巨大的經濟效益和社會效益。工程勘察信息系統可以為城市規劃、工程可行性研究、重大項目選址、地質災害防治、城市防災減災、工程勘察招投標提供基礎資料,可為不同階段勘察工作提供參考資料,可提高工作效率、有效節約資金。
(3)拓展業務范圍,開展地質災害勘查與評估等工作
工程勘察單位應立足于工程勘察業,擴大巖土工程設計、治理、檢測監測、監理與咨詢業,拓展地質災害危險性評估,地質災害治理工程勘查、設計、治理等領域。2003年國務院頒布的5地質災害防治條例6(國務院令第394號)規定,在地質災害易發區內進行工程建設,應當在可行性研究階段進行地質災害危險性評估;編制地質災害易發區內的城市總體規劃、村莊、集鎮規劃時,應當對規劃區域內進行地質災害危險性評估。
(4)加強人才管理,提高市場競爭力
市場的競爭,其實質就是人才的競爭、科技的競爭。要想在激烈的市場競爭中立于不敗之地,就要重視科技、重視人才,就要加強科技開發與研究。只有這樣,才能把握工程勘察的主動權,增強市場競爭力,推動工程勘察技術進步、促進社會生產力發展。
3.2行業管理部門需加強的工作
(1)嚴格資質管理,把好行業準入關
一是嚴格資質審批,合理控制工程勘察單位數量。二是嚴格市場準入清出制度,進一步加大監督和查處的力度,建立不良企業名單,實行動態管理。
(2)加大監督力度,規范建設單位市場行為
對建設單位的監督和規范,首先要強化對建設單位執行法定程序的監督;依法規范建設單位的招投標行為,嚴肅查處規避招標和不執行招投標程序的行為;建立完善建設單位的市場信用約束機制,解決建設單位惡性壓價、拖欠工程款等行為。
(3)發揮有形市場作用,規范工程勘察招投標
工程勘察招投標應嚴格按照工程勘察招投標管理辦法執行,注重考察投標方技術實力、工程業績,審查投標人資格、資質,限制入圍單位數量。
【關鍵詞】矸石場滑坡 地質特征 預防治理措施 盤江月亮田煤礦
1 矸石場概況
貴州盤江月亮田煤礦位于盤縣(紅果) 北北東方向約25km,距斷江鎮8 km。該矸石場位于其月亮田煤礦北東側的半山之高處斜坡地帶,地理坐標:東經104°29′27″-104°31′33″,北緯25°55′00″- 25°56′13″。占地面積約326畝,其中:老矸石場占地面積約60畝,新矸石場占地面積約70畝,擬征地擴容面積約196畝。堆填高度一般60-90m左右,堆填量500萬m3以上。矸石場曾經發現了兩處歷史滑坡和一處小型泥石流,隨著各種工程地質條件的變化,將具有繼續產生滑坡和泥石流的可能性。矸石場南西側下游500m之內密集分布有月亮田煤礦的主井、風井、矸石運輸系統及設備、機修車間、磚廠、瓦斯儲藏罐等有關工業重要建筑,以及密集居民村寨、水柏鐵路、拖長江、公路等,與密集重要建筑物集群距離特近(見圖1)。
2 矸石滑坡的可能性預測
矸石場南邊高邊坡垂高為50多米,斜長100多米,北邊高邊坡垂高為60多米, 斜長120多米 ,西側邊坡高90米,斜長280米,現有的邊坡高度和安全坡度多已經超過安全限度。西邊的簡易擋墻現在已被淹沒或破壞,矸石場在大氣降水產生的地表水流和矸石場排水的共同作用下,成為矸石堆體中地下水穩定的補給水源,對矸石場的松散堆積產生了強大的靜水壓力和動水壓力。矸石場的攔碴壩和擋墻多被淹沒,矸石堆為隨便堆積而成,引發矸石場矸石滑坡的可能性大。矸石場隨著礦山持續開采矸石場還將繼續堆填,隨著堆體高度增加,邊坡的穩定性越來越差,失穩趨勢越來越明顯加劇、引發矸石場矸石滑坡、滑塌的可能性大。并在強降水和山洪的作用下,同時引發泥石流地質災害危害的可能性也大,可形成滑坡一泥石流災害鏈,影響范圍將可達數百米。因此,該矸石場邊坡穩定性差,呈不斷發展的趨勢;它將影響到矸石堆場南西邊所有工業與民用建筑的安全,形成地質災害隱患;煤矸石中含有部分危害元素,還會進一步污染環境。
3 滑坡地質特征概述
該礦區主要的地質災害是矸石大壩滑坡(PH2),滑區位于矸石場南西側,滑坡體面積約5000m2,(南西長約100m,東西寬約50m),滑坡方量約5萬m3,總體滑動向南西。滑坡體后緣高程1600.0m左右,滑坡體前緣高程1560.0m左右,形成高差將近40.0米,滑坡體前緣滑動鼓丘明顯,隆起高度5-10m,滑體軸向方向約為SW245度。滑體中裂縫發育特征明顯,滑體邊界裂縫發育明顯,滑體裂縫呈波狀起伏,滑坡體為人工堆積物(煤礦矸石和洗煤粘土及煤泥、淤泥等),最大堆積高度5-10m,滑坡前矸石場呈緩坡臺階狀堆積,平臺間堆積坡角一般10-45度。滑坡后,除滑坡壁坡角較陡(45度左右)外,其他各階均遭破壞,從滑坡壁坡角至滑坡體前緣,總體坡度30度左右。原始地貌為平緩山坡,地面坡度10-20度左右,地表物質組成為第四系粘土層,厚度0-10m。上部已經形成大面積的矸石山(見圖1)。 。
4滑坡形成的主要因素
①巖性疏松、斜坡坡度較陡是本區滑坡形成的重要條件。
②存在軟弱結構面,尤其是順坡結構面對滑坡形成十分有利。
③節理裂隙發育、巖性破碎地段,既是基巖滑坡形成的重要條件,也有助于加速風化,形成松散層,有利于疏松層滑坡的形成。
④水的作用極其重要,是誘發滑坡的最主要因素。
⑤人類工程活動影響,使山體斜坡變陡、堆積層加載增厚或與基巖接觸面,前緣臨空,在其它因素配合下,容易誘發滑坡或導致已有滑坡復活。
5 矸石場滑坡預防治理措施
①建議開展矸石堆南西邊坡滑坡的勘查工作,評價其穩定性及相關參數,為矸石堆場滑坡治理工程設計和施工提供依據。
②在矸石堆場南西邊坡滑坡的前沿的地形狹窄處選擇利用地形修建一道攔渣大壩,從而形成足夠適宜的庫容,達到消除或防范滑坡的作用。
③對矸石堆場西邊的高邊坡放緩矸石場邊坡,進行削方放坡與卸載,使邊坡高度和安全坡度均不超過安全限度,嚴格控制矸石堆場的堆放高度,從而消除或減緩滑坡、泥石流。
④在矸石堆積物W及SW側地段,修建有效的擋土墻,防治堆渣體邊坡產生滑坡和泥石流地質災害發生。
⑤在矸石堆放過程中,必須對各矸石堆放工程中形成的高陡臨時軟弱邊坡進行夯實,修建擋土墻、攔矸防災大壩,結合削方放坡等切實可靠的防治措施。
⑥合理規劃煤礦井下開采范圍,留好矸石堆場的保安煤柱,消除地質災害隱患。
⑦加強地質災害的預防、預警、監測及防治工作。