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[摘要]本文阐述了河北省平山县赵家沟村西沟的地质环境条件,分析了其地质灾害易发程度与危害性,最后做出了一定的防治措施,这对泥石流灾害的治理具有一定的参考意义。
[关键词]泥石流 地质灾害 防治措施
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-9-215-2
1地质灾害现狀
1.1区域概况
平山县赵家沟村所处区域属温带大陆性季风气候。四季分明,冬季寒冷少雪,春季干燥多风,夏季炎热多雨,秋季晴朗少云。年平均气温12.8℃,极端最高气温42.1℃,最低气温-26.5℃。降水量变化较大,年内分布不均,多年平均降水量560.3mm,年最大降水量1209mm(1996年),降雨多集中在7~9月份,占全年降水量的80%以上,且常常发生大暴雨,最大日降雨量76mm(1999年);年际呈大周期性变化,丰水年是枯水年降水量3~4倍,特丰水年降雨量1200多毫米,特枯水年降水量不足300毫米。出露地层主要有太古界(Ar)阜平群和第四系。阜平群主要岩性有含磁铁黑云母斜长片麻岩、含磁铁角闪二长片麻岩、黑云母二长片麻岩、花岗片麻岩、变粒岩及石英岩等。第四系沉积均分布斜坡及坡麓地带,岩性为粉土,厚度1~2m。构造较为发育,主要为褶曲,断裂次之。沟的中部及顶部褶曲尤为发育。据县志记载,历史上本区未发生过破坏性地震。根据《中国地震动参数区划图》(CB18306—2001),本工作区的地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期分为0.45s。
1.2工作区概况
平山县北冶乡赵家沟村西沟(图1)处于三面环山的沟谷中,其出口正对207国道。地形总体趋势北高南低,海拔标高710m~730m,相对高差20m,山坡坡度一般在25°~45°,为侵蚀构造中低山区。
2地质灾害易发程度与危害性分析
2.1地质环境或地质灾害产生原因
地质环境或地质灾害产生原因有两个:一是自然原因,本区分布地层为太古界阜平群各类片麻岩,浅部风化作用强烈,风化裂隙、节理裂隙发育,风化后浅部多呈土状,粒状和碎块状,这些散体堆积于斜坡地带,还有裂隙将岩体分割成近陡立的柱状、板状体;裂隙倾角与临空面基本一致,容易造成倾倒或崩塌;二是露天开采矿山,北部沟谷中分布有超贫磁铁矿,自2004年开始,由于矿山的无序开采,原有地形地貌及植被遭到了严重破坏,并产生了大量的尾矿及废渣,多堆积于山谷中和山坡脚。据初步调查,沟口堆积有尾矿堆平均长约100m,宽约15m,高约20m,总方量约30000m3。此外,还有沿山坡脚及低洼地段堆放的零散弃渣。
2.2可能引发地质环境或地质灾害问题
该区易爆发局部性泥石流。据调查,该沟汇水面积较大,矿山开采产生的尾矿及弃渣均较松散,随意堆放在沟谷内及两侧坡地上,加之太古界变质岩节理裂隙 发育,风化破碎,形成一定数量的碎石,这些均可成为泥石流形成的充足物源。同时因采矿,植被受到严重的破坏,沟谷和斜坡地形坡度又陡,如遇暴雨或连续降雨,极易引发泥石流,泥石流灾害危险性较大[1,2]。
2.3恶化地质环境或地质灾害危险性
地面环境遭受严重破坏,包括地貌景观和植被破坏,使得该区自然景观与周围环境不协调,影响了当地居民的生存环境。
水土流失,使山区村民有限土地和种植粮食作物产量降低,严重地制约当地经济发展。
沟谷下游为207国道,强降雨引发泥石流,危害性较大。该处曾于2006年8月发生过一次泥石流,废石、弃渣淤积道路,导致道路一度瘫痪,压车严重。
为了给当地群众创造一个良好的生产、生活环境,创造一个和谐的社会,必须对上述地质灾害进行治理。
3防治措施
对该可能诱发地质灾害的治理,以预防为主,避让与治理相结合,全面规划,突出重点,综合治理。
3.1预防措施
通过野外实地踏勘,区内地质灾害潜在危险较大,应加强监测与防治工作。坚持以人为本,以防为主,防治结合的原则。加强教育和培训工作,增强人们对地质灾害预防知识和监测技能。完善群策群防体系,并落实到位,加强区内生态环境保护,杜绝私挖滥采现象;修建沟道防治体系,主要以防水、防土为主,组织专人进行监测工作,一旦发生险情,及时通知,保证过往车辆、行人的安全。要不断加强生物工程治理工作,保护环境,减少水土流失。
3.2前期应急治理工程
泥石流灾害工程防治是泥石流灾害最根本、最重要的手段,北冶乡赵家沟村西沟危险程度高、危害严重,须通过生物、工程防治对其进行综合治理,前期应急治理工程的目的是导水固砂,降低一般降水年份条件下的泥石流灾害发生的可能性,保证207国道的通畅[3]。
3.2.1综合治理工程
(1)开展泥石流区的专门性地质调查研究,查明泥石流沟固体物源、水源和地形等形成条件的特征和发展趋势,划分各泥石流沟的危险程度。编制泥石流危险程度区划和防治区划,拟定相应防治方案[4]。
(2)进行比例尺1:1000的地形测量和1:2000的工程地质测绘工作,面积0.01km2。
(3)对泥石流沟进行全流域工程地质勘察,主要查明沟内松散土层的分布、厚度,大漂砾直径,土层下伏岩层的埋藏深度、岩性和物理力学指标。
(4)通过植树种草,对已破坏的山坡植被和耕地进行恢复。树间距视树种而异,一般可以选纵横树距2.0-3.0m。树种选择要充分考虑适合当地条件的耐旱、耐寒、耐热的树种。例如:侧柏、刺槐、臭椿、野皂角、黄连木等;或选择经济树种:花椒、核桃、柿子、楸子、山杏、黑枣树等。
(5)建浆砌石拦渣坝
考虑到尾矿和废渣大面积零散堆积,拟在沟口建一座浆砌石拦渣坝,中心地理坐标:东经113°40′56.1″,北纬38°17′03.6″。坝长35m,底宽5.4m,顶宽2.5m,高5m,内坡直立,外坡坡角60°(图2)。同时在内坡依次铺设碎石、石子和细沙,各厚30cm,再用细沙将内坡填满成斜坡状,以起到消能和过滤的作用。在距离坝基0.5m和2.0m的高度上各布设一排泄水孔,每隔4m一个,第一排设置9个,第二排设置8个(图3)。 (6)泄洪道
在主沟东侧山坡上,距坝肩2m以外挖一排泄洪道,宽2m,沿山坡自然下降,到大坝处比坝顶低0.5m,此泄洪道为泄洪和道路两用。
(7)尾礦的削坡、清顶、回填
尾矿大面积堆积,需要削坡、清顶和回填。
3.2.2前期应急治理工程
受经济条件和时间的制约,可分两步进行,即前期应急治理工程和综合治理工程。前期应急治理工程包括修建一座浆砌石拦渣坝和泄洪道,尾矿的削坡、清顶和回填。
施工方法及要求:
(1)浆砌石拦渣坝用块石修筑,石料上下面大致平整,无尖角,长度≥0.5m,厚度≥0.2m。内坡直立,外坡呈60°平面。使用普通硅酸盐水泥32.5(现行标准)。
(2)排水孔向下游微倾斜,保持5°左右的倾角,排水管用钢筋混凝土管,内径为130mm。
(3)坝基要建在坚硬基岩上,坝的两端顶到山坡坚硬基岩为止。
4结论与建议
4.1结论
(1)平山县北冶乡赵家沟村西沟在强降雨或连续降水的情况下,易引发地质灾害。由于沟口正冲207国道,严重威胁过往车辆和行人的通畅和生命安全,急需治理;
(2)该沟泥石流灾害必须通过生物、工程防治等综合治理工程才能得到根治;
(3)受经济条件和时间的制约,治理工程应在雨季之前完成,只有加强预防,全面治理,才能达到防灾、减灾的预期效果。
4.2建议
(1)平山县北冶乡赵家沟村西沟泥石流灾害危险性大,加上民采矿山的无序开采和尾矿及废渣的随意堆放,更加剧了灾害发生的可能性。前期应急治理工程采用排水固砂工程,可降低泥石流灾害发生的可能性,但决不是一劳永逸,对该沟必须进行长期监测和综合治理;
(2)建议加强对沟内矿山的管理和监测工作,避免地形地貌及植被破坏,减少泥石流发生的物质来源;
(3)建议按照相关法规及规范要求,做好勘察、设计及施工工作。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部.GB50021-2001,岩土工程勘察规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2]汪胜.成昆铁路马厂沟泥石流的构造环境探讨[J].路基工程,2005,(4):21-23.
[3]陈廷方,崔鹏,汪建中.川藏公路改建中的泥石流灾害防治对策[J].路基工程,2006,(2):125-127.
[4]詹景春,江华,成天才.山区泥石流发育地段的河岸冲刷防护设计[J].路基工程,2006,(1):101-102.
[关键词]泥石流 地质灾害 防治措施
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-9-215-2
1地质灾害现狀
1.1区域概况
平山县赵家沟村所处区域属温带大陆性季风气候。四季分明,冬季寒冷少雪,春季干燥多风,夏季炎热多雨,秋季晴朗少云。年平均气温12.8℃,极端最高气温42.1℃,最低气温-26.5℃。降水量变化较大,年内分布不均,多年平均降水量560.3mm,年最大降水量1209mm(1996年),降雨多集中在7~9月份,占全年降水量的80%以上,且常常发生大暴雨,最大日降雨量76mm(1999年);年际呈大周期性变化,丰水年是枯水年降水量3~4倍,特丰水年降雨量1200多毫米,特枯水年降水量不足300毫米。出露地层主要有太古界(Ar)阜平群和第四系。阜平群主要岩性有含磁铁黑云母斜长片麻岩、含磁铁角闪二长片麻岩、黑云母二长片麻岩、花岗片麻岩、变粒岩及石英岩等。第四系沉积均分布斜坡及坡麓地带,岩性为粉土,厚度1~2m。构造较为发育,主要为褶曲,断裂次之。沟的中部及顶部褶曲尤为发育。据县志记载,历史上本区未发生过破坏性地震。根据《中国地震动参数区划图》(CB18306—2001),本工作区的地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期分为0.45s。
1.2工作区概况
平山县北冶乡赵家沟村西沟(图1)处于三面环山的沟谷中,其出口正对207国道。地形总体趋势北高南低,海拔标高710m~730m,相对高差20m,山坡坡度一般在25°~45°,为侵蚀构造中低山区。
2地质灾害易发程度与危害性分析
2.1地质环境或地质灾害产生原因
地质环境或地质灾害产生原因有两个:一是自然原因,本区分布地层为太古界阜平群各类片麻岩,浅部风化作用强烈,风化裂隙、节理裂隙发育,风化后浅部多呈土状,粒状和碎块状,这些散体堆积于斜坡地带,还有裂隙将岩体分割成近陡立的柱状、板状体;裂隙倾角与临空面基本一致,容易造成倾倒或崩塌;二是露天开采矿山,北部沟谷中分布有超贫磁铁矿,自2004年开始,由于矿山的无序开采,原有地形地貌及植被遭到了严重破坏,并产生了大量的尾矿及废渣,多堆积于山谷中和山坡脚。据初步调查,沟口堆积有尾矿堆平均长约100m,宽约15m,高约20m,总方量约30000m3。此外,还有沿山坡脚及低洼地段堆放的零散弃渣。
2.2可能引发地质环境或地质灾害问题
该区易爆发局部性泥石流。据调查,该沟汇水面积较大,矿山开采产生的尾矿及弃渣均较松散,随意堆放在沟谷内及两侧坡地上,加之太古界变质岩节理裂隙 发育,风化破碎,形成一定数量的碎石,这些均可成为泥石流形成的充足物源。同时因采矿,植被受到严重的破坏,沟谷和斜坡地形坡度又陡,如遇暴雨或连续降雨,极易引发泥石流,泥石流灾害危险性较大[1,2]。
2.3恶化地质环境或地质灾害危险性
地面环境遭受严重破坏,包括地貌景观和植被破坏,使得该区自然景观与周围环境不协调,影响了当地居民的生存环境。
水土流失,使山区村民有限土地和种植粮食作物产量降低,严重地制约当地经济发展。
沟谷下游为207国道,强降雨引发泥石流,危害性较大。该处曾于2006年8月发生过一次泥石流,废石、弃渣淤积道路,导致道路一度瘫痪,压车严重。
为了给当地群众创造一个良好的生产、生活环境,创造一个和谐的社会,必须对上述地质灾害进行治理。
3防治措施
对该可能诱发地质灾害的治理,以预防为主,避让与治理相结合,全面规划,突出重点,综合治理。
3.1预防措施
通过野外实地踏勘,区内地质灾害潜在危险较大,应加强监测与防治工作。坚持以人为本,以防为主,防治结合的原则。加强教育和培训工作,增强人们对地质灾害预防知识和监测技能。完善群策群防体系,并落实到位,加强区内生态环境保护,杜绝私挖滥采现象;修建沟道防治体系,主要以防水、防土为主,组织专人进行监测工作,一旦发生险情,及时通知,保证过往车辆、行人的安全。要不断加强生物工程治理工作,保护环境,减少水土流失。
3.2前期应急治理工程
泥石流灾害工程防治是泥石流灾害最根本、最重要的手段,北冶乡赵家沟村西沟危险程度高、危害严重,须通过生物、工程防治对其进行综合治理,前期应急治理工程的目的是导水固砂,降低一般降水年份条件下的泥石流灾害发生的可能性,保证207国道的通畅[3]。
3.2.1综合治理工程
(1)开展泥石流区的专门性地质调查研究,查明泥石流沟固体物源、水源和地形等形成条件的特征和发展趋势,划分各泥石流沟的危险程度。编制泥石流危险程度区划和防治区划,拟定相应防治方案[4]。
(2)进行比例尺1:1000的地形测量和1:2000的工程地质测绘工作,面积0.01km2。
(3)对泥石流沟进行全流域工程地质勘察,主要查明沟内松散土层的分布、厚度,大漂砾直径,土层下伏岩层的埋藏深度、岩性和物理力学指标。
(4)通过植树种草,对已破坏的山坡植被和耕地进行恢复。树间距视树种而异,一般可以选纵横树距2.0-3.0m。树种选择要充分考虑适合当地条件的耐旱、耐寒、耐热的树种。例如:侧柏、刺槐、臭椿、野皂角、黄连木等;或选择经济树种:花椒、核桃、柿子、楸子、山杏、黑枣树等。
(5)建浆砌石拦渣坝
考虑到尾矿和废渣大面积零散堆积,拟在沟口建一座浆砌石拦渣坝,中心地理坐标:东经113°40′56.1″,北纬38°17′03.6″。坝长35m,底宽5.4m,顶宽2.5m,高5m,内坡直立,外坡坡角60°(图2)。同时在内坡依次铺设碎石、石子和细沙,各厚30cm,再用细沙将内坡填满成斜坡状,以起到消能和过滤的作用。在距离坝基0.5m和2.0m的高度上各布设一排泄水孔,每隔4m一个,第一排设置9个,第二排设置8个(图3)。 (6)泄洪道
在主沟东侧山坡上,距坝肩2m以外挖一排泄洪道,宽2m,沿山坡自然下降,到大坝处比坝顶低0.5m,此泄洪道为泄洪和道路两用。
(7)尾礦的削坡、清顶、回填
尾矿大面积堆积,需要削坡、清顶和回填。
3.2.2前期应急治理工程
受经济条件和时间的制约,可分两步进行,即前期应急治理工程和综合治理工程。前期应急治理工程包括修建一座浆砌石拦渣坝和泄洪道,尾矿的削坡、清顶和回填。
施工方法及要求:
(1)浆砌石拦渣坝用块石修筑,石料上下面大致平整,无尖角,长度≥0.5m,厚度≥0.2m。内坡直立,外坡呈60°平面。使用普通硅酸盐水泥32.5(现行标准)。
(2)排水孔向下游微倾斜,保持5°左右的倾角,排水管用钢筋混凝土管,内径为130mm。
(3)坝基要建在坚硬基岩上,坝的两端顶到山坡坚硬基岩为止。
4结论与建议
4.1结论
(1)平山县北冶乡赵家沟村西沟在强降雨或连续降水的情况下,易引发地质灾害。由于沟口正冲207国道,严重威胁过往车辆和行人的通畅和生命安全,急需治理;
(2)该沟泥石流灾害必须通过生物、工程防治等综合治理工程才能得到根治;
(3)受经济条件和时间的制约,治理工程应在雨季之前完成,只有加强预防,全面治理,才能达到防灾、减灾的预期效果。
4.2建议
(1)平山县北冶乡赵家沟村西沟泥石流灾害危险性大,加上民采矿山的无序开采和尾矿及废渣的随意堆放,更加剧了灾害发生的可能性。前期应急治理工程采用排水固砂工程,可降低泥石流灾害发生的可能性,但决不是一劳永逸,对该沟必须进行长期监测和综合治理;
(2)建议加强对沟内矿山的管理和监测工作,避免地形地貌及植被破坏,减少泥石流发生的物质来源;
(3)建议按照相关法规及规范要求,做好勘察、设计及施工工作。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部.GB50021-2001,岩土工程勘察规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2]汪胜.成昆铁路马厂沟泥石流的构造环境探讨[J].路基工程,2005,(4):21-23.
[3]陈廷方,崔鹏,汪建中.川藏公路改建中的泥石流灾害防治对策[J].路基工程,2006,(2):125-127.
[4]詹景春,江华,成天才.山区泥石流发育地段的河岸冲刷防护设计[J].路基工程,2006,(1):101-102.