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摘 要当今世界,各种岩土工程灾害已经成为危及人们生存与社会发展的一个严重问题。结合对岩土工程灾害问题进行了分析,重点评述了一些有关岩土工程灾害的主要类型及其发育规律,最后,介绍了一些防治对策,从而减少岩土工程灾害造成的危害。
关键词岩土工程;灾害;防治措施
中图分类号X43文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)041-0201-01
我國地质复杂,气候多样,人口众多,工程地质活动频繁,岩土工程灾害事故发生频繁,且种类繁多,如山体崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂缝、膨胀土,等等。据初步的调查估计,我国每年因岩土工程灾害造成的直接经济损失多达数十亿元。目前,国内岩土工程界还没有一个防灾的前期预测咨询系统,各级政府部门,消防部门、医疗部门、城市规划等部门决策依据只是建立在专家的经验基础之上。
1灾害的主要类型
1)水土流失。水土流失主要与岩石类型、植被覆盖率、地形地貌、大气降雨及人类工程活动有关。岩石性质是决定水土流失的重要内在因素。植被是减少表层岩土被降雨直接冲刷的面积,减弱表流对岩土侵蚀强度的重要因素。地形是直接影响水土流失的重要条件。而坡地水流速度直接受地形坡度的控制,坡度越大,水流速度越大,水土流失越严重。降雨对水土流失的影响,不仅与降雨量有关,更主要是决定于降雨强度,一般降雨量多,降雨强度大,水土流失越严重。
人类工程活动,也是形成水土流失的一个非常重要的外在因素。调研结果表明,毁林开荒、森林过量采伐、矿产资源乱挖乱采,均会导致严重的水土流失。
2)地面塌陷。地面塌陷有岩溶地面塌陷和非岩溶地面塌陷。前者的形成主要与地质构造、岩溶发育程度、地下水动力条件、第四系岩性与厚度密切相关。一般在断裂带和背斜轴部张裂隙发育,岩石破碎,岩溶发育。岩溶越发育,地下水补给条件越好,水量越丰富,越利于地面塌陷的发生。特别是第四系厚度薄或第四系沉积物含砂量较高时,进行抽、排、放水时,更有利于地面塌陷的发生和发展。非岩溶地面塌陷主要是采矿形成地下空洞或人防工程质量差而引起的。
3)滑坡。这些灾害事故的发生,主要是自然的原因,但人们如果在事故发生之前,就对这类事故有充分的防备,那么灾害事故所造成的社会破坏会少得多。联合国秘书长安南指出:“我们人类必须由反应文化转变为预防文化”。对于岩土工程灾害研究,我们有必要采用“问题发现型”方法,其实质是从岩土工程系统内部出发,研究造成岩土灾害事故的各构成要素之间存在的联系。查出可能导致事故发生各种危险因素及其发生途径,把灾害事故的发生可能性降低到最小限度。主要表现在:①在活动性断裂带内较发育;②许多滑坡的滑动方向与构造面倾向基本一致,表明岩层或断层面向边坡内部倾斜,边坡稳定性好,反之则稳定性差;尤其是当边坡角大于岩层、断层倾角并有软弱夹层或岩层裂隙发育时,稳定性更差;③新构造运动强烈地区,滑坡较发育。
4)崩塌。崩塌的发生与地质构造、地形地貌、大气降雨及人类工程活动密切相关。崩塌与地质构造的密切关系,主要表现为:①崩塌在深大断裂带内较发育;②多数崩塌体的方向与构造面倾向基本一致;③新构造活动地区,崩塌较发育。地形地貌是控制崩塌的重要因素。
5)瓦斯爆炸。瓦斯爆炸决定于瓦斯含量,也即瓦斯含量(浓度)要达到某一数值时才能发生。而瓦斯含量主要与地层的含煤量、岩石和煤层的孔隙度、煤层厚度、煤的变质程度以及所受的压力成正比,与地温、地层和煤层的湿度成反比,同时与地质构造也有密切关系。一般封闭条件较好的构造部位,瓦斯含量较高,反之不易保存,含量就低。地下水的活动对煤层瓦斯含量也有很大影响,一般地下水活动强烈的地区,瓦斯含量较低。
6)地震。地震以构造地震为主,主要受活动性断裂控制。
2发育规律
1)地域性规律。地质环境条件的不同,反映为岩土工程灾害类型的差异。
2)相关性规律。主要指气候相关性,如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷和水土流失都与降水密切相关;而岩土工程灾害的类型、发育程度都和地貌特征、岩土类型密切相关。
3)诱发性规律。人类不规范的经济和工程活动是引发或加重岩土工程灾害的直接因素。
4)多发性和群发性规律。外生岩土工程灾害一般较分散,多发而不集中造成特大灾害,不易引起社会的重视;另一方面,由于岩土工程灾害因素之间有共生、伴生、因果、诱发的关系,而导致各种岩土工程灾害成群出现,连续发生,使灾情扩大。
5)缓变性和突发性规律。岩土工程灾害的发生是地质环境异常恶化的表现,不稳定因素的积累一般是较长期、缓慢的过程,而某些诱发因素,如集中的强降水等又常造成突发性灾害。
3灾害预报
需要指出的是,从国内外的整个研究来看,现今有关滑坡预测预报研究仍存在许多不足:①对长期以来边坡研究积累的大理现场资料和实战经验缺乏系统研究,真正操作性强、能普遍推广应用的预测预报系统没有建立;②人类工程活动密集区的滑坡预测,难以做到时空预测预报相结合,而这恰恰是最重要的;③对研究人员来说,滑坡体相关力学参数还是一灰色问题,难以结合大量的相关信息进行滑坡实体综合预报,因此,预报的准确性如何在多数情况下难有保障;④滑坡的应用预测应是强调定性、定量综合集成的智能学预测方法,这方面的研究还在起步阶段;⑤滑坡的监测预报技术手段仍然有待进一步发掘、研究与改善。纵观国内外有关滑坡预报的情况,可以肯定的是,今后一段时期,现代数理科学一些新理论在滑坡预报研究的综合应用进一步深化;以遗传算法、模糊逻辑和神经网络为代表的计算智能科学理论在滑坡预报研究中的必将做出更多创新性贡献;智能集成预报与“3S”监测预报技术手段,将是今后预报应用研究发展的两个最有力的武器。
4防治措施
加强岩土工程灾害的科学研究、地质环境的调查、评价和岩土工程灾害预测预报,特别是地质环境和人类活动的互馈作用研究;规范资源开发和工程活动,促进环境、经济和社会的可持续发展,建立人地协调的关系;采用地质工程措施和地质生态恢复相结合的治理方法,重塑人地和谐、优美的人类生存环境;加强普及宣传工作,使广大群众懂得如何防治岩土工程灾害,化被动治灾、救灾为主动防灾,以减少岩土工程灾害造成的危害。①坚持植树造林,不断增加国土的植被覆盖率,大搞植树造林,增加国土植被覆盖率,是保护环境与避免或减少水土流失的重要途径;②坚持矿产资源开发与环境治理相结合,坚持“谁开发,谁治理”的原则;③加强岩土工程灾害的监测、研究与防治;④道路、水利、厂矿工程建设要避开不稳定地段。
关键词岩土工程;灾害;防治措施
中图分类号X43文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)041-0201-01
我國地质复杂,气候多样,人口众多,工程地质活动频繁,岩土工程灾害事故发生频繁,且种类繁多,如山体崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂缝、膨胀土,等等。据初步的调查估计,我国每年因岩土工程灾害造成的直接经济损失多达数十亿元。目前,国内岩土工程界还没有一个防灾的前期预测咨询系统,各级政府部门,消防部门、医疗部门、城市规划等部门决策依据只是建立在专家的经验基础之上。
1灾害的主要类型
1)水土流失。水土流失主要与岩石类型、植被覆盖率、地形地貌、大气降雨及人类工程活动有关。岩石性质是决定水土流失的重要内在因素。植被是减少表层岩土被降雨直接冲刷的面积,减弱表流对岩土侵蚀强度的重要因素。地形是直接影响水土流失的重要条件。而坡地水流速度直接受地形坡度的控制,坡度越大,水流速度越大,水土流失越严重。降雨对水土流失的影响,不仅与降雨量有关,更主要是决定于降雨强度,一般降雨量多,降雨强度大,水土流失越严重。
人类工程活动,也是形成水土流失的一个非常重要的外在因素。调研结果表明,毁林开荒、森林过量采伐、矿产资源乱挖乱采,均会导致严重的水土流失。
2)地面塌陷。地面塌陷有岩溶地面塌陷和非岩溶地面塌陷。前者的形成主要与地质构造、岩溶发育程度、地下水动力条件、第四系岩性与厚度密切相关。一般在断裂带和背斜轴部张裂隙发育,岩石破碎,岩溶发育。岩溶越发育,地下水补给条件越好,水量越丰富,越利于地面塌陷的发生。特别是第四系厚度薄或第四系沉积物含砂量较高时,进行抽、排、放水时,更有利于地面塌陷的发生和发展。非岩溶地面塌陷主要是采矿形成地下空洞或人防工程质量差而引起的。
3)滑坡。这些灾害事故的发生,主要是自然的原因,但人们如果在事故发生之前,就对这类事故有充分的防备,那么灾害事故所造成的社会破坏会少得多。联合国秘书长安南指出:“我们人类必须由反应文化转变为预防文化”。对于岩土工程灾害研究,我们有必要采用“问题发现型”方法,其实质是从岩土工程系统内部出发,研究造成岩土灾害事故的各构成要素之间存在的联系。查出可能导致事故发生各种危险因素及其发生途径,把灾害事故的发生可能性降低到最小限度。主要表现在:①在活动性断裂带内较发育;②许多滑坡的滑动方向与构造面倾向基本一致,表明岩层或断层面向边坡内部倾斜,边坡稳定性好,反之则稳定性差;尤其是当边坡角大于岩层、断层倾角并有软弱夹层或岩层裂隙发育时,稳定性更差;③新构造运动强烈地区,滑坡较发育。
4)崩塌。崩塌的发生与地质构造、地形地貌、大气降雨及人类工程活动密切相关。崩塌与地质构造的密切关系,主要表现为:①崩塌在深大断裂带内较发育;②多数崩塌体的方向与构造面倾向基本一致;③新构造活动地区,崩塌较发育。地形地貌是控制崩塌的重要因素。
5)瓦斯爆炸。瓦斯爆炸决定于瓦斯含量,也即瓦斯含量(浓度)要达到某一数值时才能发生。而瓦斯含量主要与地层的含煤量、岩石和煤层的孔隙度、煤层厚度、煤的变质程度以及所受的压力成正比,与地温、地层和煤层的湿度成反比,同时与地质构造也有密切关系。一般封闭条件较好的构造部位,瓦斯含量较高,反之不易保存,含量就低。地下水的活动对煤层瓦斯含量也有很大影响,一般地下水活动强烈的地区,瓦斯含量较低。
6)地震。地震以构造地震为主,主要受活动性断裂控制。
2发育规律
1)地域性规律。地质环境条件的不同,反映为岩土工程灾害类型的差异。
2)相关性规律。主要指气候相关性,如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷和水土流失都与降水密切相关;而岩土工程灾害的类型、发育程度都和地貌特征、岩土类型密切相关。
3)诱发性规律。人类不规范的经济和工程活动是引发或加重岩土工程灾害的直接因素。
4)多发性和群发性规律。外生岩土工程灾害一般较分散,多发而不集中造成特大灾害,不易引起社会的重视;另一方面,由于岩土工程灾害因素之间有共生、伴生、因果、诱发的关系,而导致各种岩土工程灾害成群出现,连续发生,使灾情扩大。
5)缓变性和突发性规律。岩土工程灾害的发生是地质环境异常恶化的表现,不稳定因素的积累一般是较长期、缓慢的过程,而某些诱发因素,如集中的强降水等又常造成突发性灾害。
3灾害预报
需要指出的是,从国内外的整个研究来看,现今有关滑坡预测预报研究仍存在许多不足:①对长期以来边坡研究积累的大理现场资料和实战经验缺乏系统研究,真正操作性强、能普遍推广应用的预测预报系统没有建立;②人类工程活动密集区的滑坡预测,难以做到时空预测预报相结合,而这恰恰是最重要的;③对研究人员来说,滑坡体相关力学参数还是一灰色问题,难以结合大量的相关信息进行滑坡实体综合预报,因此,预报的准确性如何在多数情况下难有保障;④滑坡的应用预测应是强调定性、定量综合集成的智能学预测方法,这方面的研究还在起步阶段;⑤滑坡的监测预报技术手段仍然有待进一步发掘、研究与改善。纵观国内外有关滑坡预报的情况,可以肯定的是,今后一段时期,现代数理科学一些新理论在滑坡预报研究的综合应用进一步深化;以遗传算法、模糊逻辑和神经网络为代表的计算智能科学理论在滑坡预报研究中的必将做出更多创新性贡献;智能集成预报与“3S”监测预报技术手段,将是今后预报应用研究发展的两个最有力的武器。
4防治措施
加强岩土工程灾害的科学研究、地质环境的调查、评价和岩土工程灾害预测预报,特别是地质环境和人类活动的互馈作用研究;规范资源开发和工程活动,促进环境、经济和社会的可持续发展,建立人地协调的关系;采用地质工程措施和地质生态恢复相结合的治理方法,重塑人地和谐、优美的人类生存环境;加强普及宣传工作,使广大群众懂得如何防治岩土工程灾害,化被动治灾、救灾为主动防灾,以减少岩土工程灾害造成的危害。①坚持植树造林,不断增加国土的植被覆盖率,大搞植树造林,增加国土植被覆盖率,是保护环境与避免或减少水土流失的重要途径;②坚持矿产资源开发与环境治理相结合,坚持“谁开发,谁治理”的原则;③加强岩土工程灾害的监测、研究与防治;④道路、水利、厂矿工程建设要避开不稳定地段。