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摘要：地质灾害是人类历史上影响人类生产和生活的重大灾害之一。滑坡、泥石流以及地震等地质灾害都与水有着颇深的渊源。在进行隧道、铁路以及水库施工时，必须考虑到当地水文工程状况，做好排水工程的施工。本文正是基于此探讨了地质灾害治理中排水工程的问题，提出了地质灾害治理过程中关于排水的若干措施。
关键词：地质灾害；治理；排水工程；措施
中图分类号： S276 文献标识码： A
1 前言
我国是世界上地质环境脆弱、地质灾害多发的国家之一。山地、高原、丘陵占我国土地面积的三分之二。而复杂的地质条件造成了地质构造运动和地震活动的频繁。滑坡、泥石流、地震等地质灾害都与水有着千丝万缕的联系。而隧道、铁路以及水库等施工也必须要考虑到水文环境的影响。例如，秦岭隧道地区隧道跨越我国长江、黄河两大水系，表现出复杂多变的地下水流系统。而各系统的地下水主要以补给地表沟水和泉水形式进行天然的排泄，而由于人工开挖又引起了地下水的人工排泄。又比如，在发生地震的地质灾害时，降水将会该灾害区域的道路受损，影响救援工作。而滑坡、泥石流等地质灾害的发生会引起坍塌事故，直接造成人民生命财产的安全。而伴有雨水的滑坡、泥石流将使得灾害的影响程度加剧。因而，在地质灾害的治理中，排水问题应当作为首当其冲考虑的问题。基于此，本文先研究地下水、降水与地质灾害之间的关系。进而，在此基础上提出了地质灾害治理过程中的排水措施。
2 地下水、降水与地质灾害之间的关系
2.1 地下水与相关地质灾害的相互关系
地下水与地质灾害之间的影响最明显的体现在于隧道铁路的施工。隧道中伴随着突水而容易产生其它形式的灾害地质问题，例如塌方、岩爆、岩溶塌陷、瓦斯爆炸以及有害气体、地震等问题。隧道洞出现大量的涌水和反复抽排水容易引起塌方。熔岩洞穴对隧道工程的稳定造成了一定的威胁。由于坑道排水可能引起洞穴上覆土层的塌陷灾害。长时间的这种做法会导致建筑物突发性破坏以及地表水枯竭等一系列的环境问题。因而，在施工过程中还需要充分考虑各方面的原因，做出综合的治理决策。而由于地下水上涌导致的泥屑流则常常发生于被封闭的饱和松软围岩、侵入岩接触带而引发极具破坏力的地质灾害。例如，我国大秦线隧道曾发生两次泥屑流，淹没坑道，造成了极大的损失。而在相对封闭构造的煤系地层，瓦斯极具氧化并产生冲击波，造成在灾害性的破坏。
2.2 降水与地质灾害
对湖南省地区符合筛选条件的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害进行统计约有5857处。统计结果如图1所示。
图1 湖南省历年发生滑坡、坍塌、泥石流地质灾害的统计结果
从图中可以看出，发生活泼、坍塌和泥石流地质灾害最多的年份几种在1998年到2006年。而根据湖南省气候中心提供的年度降水情况，湖南省的年度平均降水量为1402.4mm。而1998年降水量为1383mm，2006年为1454mm。1998年到2006年的年降水量呈现增长趋势。也就是说对应年份的灾害发生量明显高于其他年份。这充分说明了降水严重影响了地质灾害发生的频率。而对于导致滑坡、坍塌和泥石流等地质灾害发生的降水情况分析，一般存在以下两种情况。其一，突然性的短时高强度降水，也就是由于暴雨或者特大暴雨引起的地质灾害。其二是长时间过程中的降水，也就是长时间的中雨、大雨天气引发的地质灾害。
2.3 降水引发坍塌、滑坡和泥石流地质灾害的成因
首先，降水对滑坡变形及稳定有着极为不利的影响。雨水下渗，增大了坡体的重量，产生动静水压力。同时，雨水渗入岩体，粘土矿物的水化作用降低了粘着力，降低了摩擦系统，导致滑坡程度加剧。其次，大量的崩塌数据显示，陡峭的滑坡地形是形成坍塌的必要前提。坡体的结构面中的填充物在水的浸泡下，岩土体的、值减小，从而造成了不稳定岩体和稳定岩体之间的侧向摩擦力迅速减小，应力集中区的结构面首先被破坏，最终极限平衡状态的斜坡体遭到破坏，造成災害。最后，由于降水加剧了泥石流形成的三个条件，即陡峭便于集水、集物的地形地貌，丰富松散的固体物质，短时间的大量来水。这就使得，在形成泥石流的外部条件后，泥石流的发生为前期有效降水量和短时强降水共同作用的结果。短时间的具有一定强度的降水使得固体松散物质渗入的水量来不及排出，加上周围降水汇集的作用，形成泥石流。
3 地质灾害治理中的排水措施
3.1 隧道工程中的排水措施
对于上述秦岭地段，分析提出以下几点防治措施：第一，响炮后尽快的向洞壁和掌子面喷水，以降低岩爆的剧烈程度。第二，对洞壁进行喷钢纤维混凝土施工，配打缓冲锚钢筋网进行防护，第三，挖掘采用短进尺，多循环，从而改善围岩的应力状态。再次基础上，安装必须选择在涌水量较小的枯水期进行。钢网的透水面积、空隙大小以及孔径都应有收集到的涌水材料经计算确定。同时，为了减少涌水钢网的冲击力，钢网需要设计成宝塔形，其塔顶的角度也需要计算确定。张俊峰[1]等人结合贵州水柏铁路何家寨岩溶涌水涌砂及地表塌陷灾害提出了几点处理措施。即依照“排堵结合，限量排放，因地制宜，综合治理”的十六字方针，对地表塌陷坑做处理，并且使用浆切片石铺设漏水沟槽，减少洞内的渗水压力。
3.2 排水洞在滑坡地质灾害治理中的优化
通过对降水和地下水影响滑坡作用的模式研究可以发现，研究加速排除滑坡中水体的方法，不仅仅有利于提高滑坡的稳定性，还可以降低纯粹的加固抗滑工程方案引起的经济开支，即大大节省成本。在各种排水方法中，排水洞的排水效率最高。经研究知道，排水洞系统的选择与滑坡的工程地质和水文地质条件有关。根据当前我国滑坡治理的现状，可以将排水洞分为截水帷幕与集水廊道两类形式。其中，截水帷幕式排水洞是每隔一定间距从地表向排水洞钻探集水孔或集水井，形成从排水洞的洞顶贯穿到坡体表面的截水帷幕，从而将坡体中的地下水导入排水洞中去。而集水廊道式排水洞则是在在排水洞内向围岩钻设放射状仰斜集水孔，把排水洞周围岩土体中的地下水导入排水洞中。为此，排水洞的定义遵循非饱和渗流的基本微分方程，即假定在非饱和区不考虑水和介质的压缩性。渗流场满足方程。其中，，它用来表示在毛细压强水头变化一个单位时，单位体积土体含水量的变化。
在最优排水洞位置的选择时，采用图2所示的高陡边坡模型，利用商业软件GeoStudio分析其渗流，并利用Slope/W模块做稳定系数分析。
图2 高陡边坡模型示意图
在Seep/W模块中使用公式进行拟合。根据该公式进行拟合的结果如图3所示。
图3 拟合结果的水土特征曲线图
最终，根据各种材料渗透性的差别，研究在不同渗透性能下以及排水点在不同渗透土层中分布对坡体整体稳定性的影响下，排水洞的设置地点选取。
4 结论
地下水以及降水对于地质灾害的影响不可忽略。本文从研究地下水和降水与地质灾害之间的关系着手，分析了水在地质灾害中的影响。进而，提出了在隧道铁路施工中的排水措施，以及在滑坡地质灾害中排水洞的设置方法。在实际的工程项目中，还应该注意滑坡内部微观机理的研究以及在地震作用下滑坡形变破坏规律的探讨，从而提出更加合理的防治措施和防灾方法。
参考文献：
[1]张俊峰，卿三惠.岩溶隧道涌水涌砂及地表塌陷灾害防治[J].路基工程.2004(05)
[2]廖红建，姬建，曾静.考虑饱和-非饱和渗流作用的土质边坡稳定性分析[J].岩土力学.2008(12)
[3]邓宏艳，王成华.非线性组合模型在库岸边坡地下水位预测中的应用[J].土木建筑与环境工程.2010(01)
关键词：地质灾害；治理；排水工程；措施
中图分类号： S276 文献标识码： A
1 前言
我国是世界上地质环境脆弱、地质灾害多发的国家之一。山地、高原、丘陵占我国土地面积的三分之二。而复杂的地质条件造成了地质构造运动和地震活动的频繁。滑坡、泥石流、地震等地质灾害都与水有着千丝万缕的联系。而隧道、铁路以及水库等施工也必须要考虑到水文环境的影响。例如，秦岭隧道地区隧道跨越我国长江、黄河两大水系，表现出复杂多变的地下水流系统。而各系统的地下水主要以补给地表沟水和泉水形式进行天然的排泄，而由于人工开挖又引起了地下水的人工排泄。又比如，在发生地震的地质灾害时，降水将会该灾害区域的道路受损，影响救援工作。而滑坡、泥石流等地质灾害的发生会引起坍塌事故，直接造成人民生命财产的安全。而伴有雨水的滑坡、泥石流将使得灾害的影响程度加剧。因而，在地质灾害的治理中，排水问题应当作为首当其冲考虑的问题。基于此，本文先研究地下水、降水与地质灾害之间的关系。进而，在此基础上提出了地质灾害治理过程中的排水措施。
2 地下水、降水与地质灾害之间的关系
2.1 地下水与相关地质灾害的相互关系
地下水与地质灾害之间的影响最明显的体现在于隧道铁路的施工。隧道中伴随着突水而容易产生其它形式的灾害地质问题，例如塌方、岩爆、岩溶塌陷、瓦斯爆炸以及有害气体、地震等问题。隧道洞出现大量的涌水和反复抽排水容易引起塌方。熔岩洞穴对隧道工程的稳定造成了一定的威胁。由于坑道排水可能引起洞穴上覆土层的塌陷灾害。长时间的这种做法会导致建筑物突发性破坏以及地表水枯竭等一系列的环境问题。因而，在施工过程中还需要充分考虑各方面的原因，做出综合的治理决策。而由于地下水上涌导致的泥屑流则常常发生于被封闭的饱和松软围岩、侵入岩接触带而引发极具破坏力的地质灾害。例如，我国大秦线隧道曾发生两次泥屑流，淹没坑道，造成了极大的损失。而在相对封闭构造的煤系地层，瓦斯极具氧化并产生冲击波，造成在灾害性的破坏。
2.2 降水与地质灾害
对湖南省地区符合筛选条件的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害进行统计约有5857处。统计结果如图1所示。
图1 湖南省历年发生滑坡、坍塌、泥石流地质灾害的统计结果
从图中可以看出，发生活泼、坍塌和泥石流地质灾害最多的年份几种在1998年到2006年。而根据湖南省气候中心提供的年度降水情况，湖南省的年度平均降水量为1402.4mm。而1998年降水量为1383mm，2006年为1454mm。1998年到2006年的年降水量呈现增长趋势。也就是说对应年份的灾害发生量明显高于其他年份。这充分说明了降水严重影响了地质灾害发生的频率。而对于导致滑坡、坍塌和泥石流等地质灾害发生的降水情况分析，一般存在以下两种情况。其一，突然性的短时高强度降水，也就是由于暴雨或者特大暴雨引起的地质灾害。其二是长时间过程中的降水，也就是长时间的中雨、大雨天气引发的地质灾害。
2.3 降水引发坍塌、滑坡和泥石流地质灾害的成因
首先，降水对滑坡变形及稳定有着极为不利的影响。雨水下渗，增大了坡体的重量，产生动静水压力。同时，雨水渗入岩体，粘土矿物的水化作用降低了粘着力，降低了摩擦系统，导致滑坡程度加剧。其次，大量的崩塌数据显示，陡峭的滑坡地形是形成坍塌的必要前提。坡体的结构面中的填充物在水的浸泡下，岩土体的、值减小，从而造成了不稳定岩体和稳定岩体之间的侧向摩擦力迅速减小，应力集中区的结构面首先被破坏，最终极限平衡状态的斜坡体遭到破坏，造成災害。最后，由于降水加剧了泥石流形成的三个条件，即陡峭便于集水、集物的地形地貌，丰富松散的固体物质，短时间的大量来水。这就使得，在形成泥石流的外部条件后，泥石流的发生为前期有效降水量和短时强降水共同作用的结果。短时间的具有一定强度的降水使得固体松散物质渗入的水量来不及排出，加上周围降水汇集的作用，形成泥石流。
3 地质灾害治理中的排水措施
3.1 隧道工程中的排水措施
对于上述秦岭地段，分析提出以下几点防治措施：第一，响炮后尽快的向洞壁和掌子面喷水，以降低岩爆的剧烈程度。第二，对洞壁进行喷钢纤维混凝土施工，配打缓冲锚钢筋网进行防护，第三，挖掘采用短进尺，多循环，从而改善围岩的应力状态。再次基础上，安装必须选择在涌水量较小的枯水期进行。钢网的透水面积、空隙大小以及孔径都应有收集到的涌水材料经计算确定。同时，为了减少涌水钢网的冲击力，钢网需要设计成宝塔形，其塔顶的角度也需要计算确定。张俊峰[1]等人结合贵州水柏铁路何家寨岩溶涌水涌砂及地表塌陷灾害提出了几点处理措施。即依照“排堵结合，限量排放，因地制宜，综合治理”的十六字方针，对地表塌陷坑做处理，并且使用浆切片石铺设漏水沟槽，减少洞内的渗水压力。
3.2 排水洞在滑坡地质灾害治理中的优化
通过对降水和地下水影响滑坡作用的模式研究可以发现，研究加速排除滑坡中水体的方法，不仅仅有利于提高滑坡的稳定性，还可以降低纯粹的加固抗滑工程方案引起的经济开支，即大大节省成本。在各种排水方法中，排水洞的排水效率最高。经研究知道，排水洞系统的选择与滑坡的工程地质和水文地质条件有关。根据当前我国滑坡治理的现状，可以将排水洞分为截水帷幕与集水廊道两类形式。其中，截水帷幕式排水洞是每隔一定间距从地表向排水洞钻探集水孔或集水井，形成从排水洞的洞顶贯穿到坡体表面的截水帷幕，从而将坡体中的地下水导入排水洞中去。而集水廊道式排水洞则是在在排水洞内向围岩钻设放射状仰斜集水孔，把排水洞周围岩土体中的地下水导入排水洞中。为此，排水洞的定义遵循非饱和渗流的基本微分方程，即假定在非饱和区不考虑水和介质的压缩性。渗流场满足方程。其中，，它用来表示在毛细压强水头变化一个单位时，单位体积土体含水量的变化。
在最优排水洞位置的选择时，采用图2所示的高陡边坡模型，利用商业软件GeoStudio分析其渗流，并利用Slope/W模块做稳定系数分析。
图2 高陡边坡模型示意图
在Seep/W模块中使用公式进行拟合。根据该公式进行拟合的结果如图3所示。
图3 拟合结果的水土特征曲线图
最终，根据各种材料渗透性的差别，研究在不同渗透性能下以及排水点在不同渗透土层中分布对坡体整体稳定性的影响下，排水洞的设置地点选取。
4 结论
地下水以及降水对于地质灾害的影响不可忽略。本文从研究地下水和降水与地质灾害之间的关系着手，分析了水在地质灾害中的影响。进而，提出了在隧道铁路施工中的排水措施，以及在滑坡地质灾害中排水洞的设置方法。在实际的工程项目中，还应该注意滑坡内部微观机理的研究以及在地震作用下滑坡形变破坏规律的探讨，从而提出更加合理的防治措施和防灾方法。
参考文献：
[1]张俊峰，卿三惠.岩溶隧道涌水涌砂及地表塌陷灾害防治[J].路基工程.2004(05)
[2]廖红建，姬建，曾静.考虑饱和-非饱和渗流作用的土质边坡稳定性分析[J].岩土力学.2008(12)
[3]邓宏艳，王成华.非线性组合模型在库岸边坡地下水位预测中的应用[J].土木建筑与环境工程.2010(01)