工程地質災害設計
⑴ 地質災害治理設計需要什麼資質要求
地質災害防治工程屬於工業工程,建築工程施工總承包資質分為特級、一級、二級、三級。根據工程規模和資金不同,所需資質也不同。
一級資質
可承擔單項合同額 3000 萬元以上的下列建築工程的施工:
(1)高度 200 米以下的工業、民用建築工程;
(2)高度 240 米以下的構築物工程。
二級資質
可承擔下列建築工程的施工:
(1)高度 100 米以下的工業、民用建築工程;
(2)高度 120 米以下的構築物工程;
(3)建築面積 4 萬平方米以下的單體工業、民用建築工程;
(4)單跨跨度 39 米以下的建築工程。
三級資質
可承擔下列建築工程的施工:
(1)高度 50 米以下的工業、民用建築工程;
(2)高度 70 米以下的構築物工程;
(3)建築面積 1.2 萬平方米以下的單體工業、民用建築工程;
(4)單跨跨度 27 米以下的建築工程。
(1)工程地質災害設計擴展閱讀:
影響或控制地質災害形成與發展的基礎環境和總體條件。它與地質災害形成條件既存在密切聯系又有一定區別。地質災害形成條件指的是造成地質災害的直接因素;地質災害背景指的是控制和影響地質災害的更高層次的基礎條件。地質災害背景由兩個系列組成:
①以地球動力活動為核心的自然背景;
②以人口、經濟、社會發展水平為核心的社會經濟背景。地質災害背景雖然不能直接決定一個具體災害事件的發生和發展,但從宏觀上控制了一個地區一種或多種地質災害的成災程度和變化的總體趨勢。因此研究地質災害背景條件是進行地質災害宏觀評價的重要內容
地質災害勘查不同於一般建築地基的岩土工程勘察,其特點至少包括如下幾方面。
(1)重視區域地質環境條件的調查,井從區域因素中尋找地質災害體的形成演化過程和主要作用因素。
(2)充分認識災害體的地質結構,從其結構出發研究其穩定性;
(3)重視變形原因的分析,並把它與外界誘發因素相聯系,研究主要誘發因素的作用特點與強度(靈敏度)。
(4)穩定性評價和防治工程設計參數有較大的不唯一性,霄表現為較強的離散性,應根據災害個體的特點與作用因素綜合確定,進行多狀態的模擬計算。
(5)目前尚未研究出具有昔適性的穩定性計算方法(也許並不存在),現有的方法都有較多的假定條件。
(6)勘查階段結束不等於勘查工作結束,後續的工作如監測或施工開挖常常能補充、修改勘查階段的認識,甚至完全改變以前的結論。因此,地質災害的勘查有者延續性特點,即使是非常認真詳細的工作,也不能過於希望畢其功於一役。
(7)地質災害勘查方法選擇是強讕應用經驗與技巧,尋求以最少的工作量和最低的投資,獲得最佳的勘查效果;
(8)勘查工作量確定的最基本原則是能夠查明地質體的形態結構特徵和變形破壞的作用因襄t滿足穩定性評價對有關參數的需求,而不拘於一般的勘察規程。
在此前提下,勘查工作量越少越好,使用的勘查方法越少越好,勘查設備越簡單越好,勘查周期越短越好。一般而言,勘查工作量依據地質災害體的規模、復雜程度和勘查技術方法的效果綜合確定。
(9)勘查隊伍是實現勘查目標、選擇合理勘查方法和優化勘查工作量的關鍵。從事地質災害勘查的工作實體應在地質技術^才,勘查設備和室內分析試驗等方面具備條件,井擁有相應的資質證書。
⑵ 地質災害與建築規劃設計(建築初步設計)
城市規劃設計要為安全減災服務 城市是一龐大復雜系統,一般的城市規劃往往成為專業規劃師們的「專利」。現實工作中,規劃師、建築師根據自身有限的自然地理資料、社會經濟資料、現狀歷史資料等信息,描繪著指導城市建設的藍圖。2004年啟動的《北京城市總體規劃》(2002~2020年)修編突出了一系列重點內容,其中專家所多年呼籲的防災減災綜合規劃已成為其中重要子課題。
結合北京市的情況,現就城市綜合減災規劃問題進行了一番研究,發表此文,不僅僅為完善綜合減災的規劃論,更是為有效地引導規劃設計中的安全減災服務。
安全量化評估是綜合減災規劃的基礎
中國城市安全減災評價的最大不足是缺少定性與定量相結合的評價體系。安全城市是一個多功能、多層次、多目標的評價對象,影響其評價的相關因素很多。一般地看,科學性、規范性、全面性、動態性、重點性、快速性構成了城市綜合減災的基本能力指標,它們僅僅代表城市安全發展的演變趨勢。但綜合減災的最主要指標涵義不可缺少城市安全管理文明指標、城市經濟備災能力指標、城市災害管理協調度指標、城市人居服務及社會保障指標等內容。安全城市作為一個現代的「進化」的概念,反映了城市現代化的理想目標。
城市應急事件較城市安全的含義更集中也更嚴格,因此其評價量化指標就要更多地體現其有效性,其中城市災害的社會預警機制及系統建立意義實在。城市災害的應急處理機制實際上是一種信息處理體系,它將各警要素的變化信息輸入裝置內,經過加工處理提供出城市系統有效的警度值,應急標準的質量體現是:⑴獲取應急信息的完整性;⑵應急信息運行的暢通性;⑶應急機構設置的系統優化合理性等。從現代城市綜合減災管理出發,災難能夠定義為對現實文化結構的顛覆。災難不同於應急狀態及危機,它實際上僅僅在應急狀況和危機中表現出前兆,所以災難是對應急狀況和危機長期錯誤的處理所產生的不可逆轉的後果。
城市綜合減災規劃的基本問題
2002年7月,由中國城市規劃學會等單位編著的《城市規劃讀本》第三章節十節「城市規劃與防災減災」中指出:城市綜合防災主要有兩層意義:一是對自然災害與人為災害,原生災害和次生災害,要全面規劃,制定綜合對策;二是對災害發生後的各項救災、減災等措施要統籌安排,體現出綜合性的策略。城市綜合減災規劃編制要體現如下要點:
⑴全力體現綜合減災觀。這里的綜合是指多學科參與和規劃內容拓展兩大側面。城市綜合減災規劃不再局限於物質規劃,要改變其原有的方式,規劃內容不單是單一災種,還要涉及整體性的考慮,不是以綜合減災的學科代替單一災種規劃,而是使綜合規劃與單一災種規劃統一並協調。
⑵綜合減災規劃的內容是開展城市綜合減災危害性與城市可持續發展制約關系的分析的前提,進而確定城市各類災害分布空間,在此基礎上編制綜合災變區劃圖、綜合災度區劃圖。進一步給出城市發展對防災有利和不利的場地,建設綠化帶、公園和避難場地的布局構想等。
⑶綜合減災旅遊安全規劃。為了既能保證遊客的安全,又能保護景區的安全,對景區的遊人數量要予以合理的限制,如某旅遊區當遊人超過1萬人時亮黃牌,達到1.5萬人亮紅牌,一旦達到紅牌標准,遊客立即停止進入,景區安全減災規劃一定要堅持生命安全與生態安全的雙重性。
⑷綜合減災規劃的創新點。它從全面的災害事故的「市情」入手,第一次體現大安全觀的規劃,不僅有對歷史災情的回溯與歸納,更多地分析城市現狀及揭示未來的災情規律,重點防禦突發事件及巨災。
在原有各單一災種評價指標基礎上,第一次從綜合減災評價標准入手,通過綜合量化分析,給出不同綜合災度下的城市綜合減災規劃量化對策,體現了綜合與個體減災的優化策略。
城市綜合減災的基本內容
城市綜合減災規劃是一種城市安全的公共管理和公共政策,它具有公共物品屬性。規劃是社會再分配的重要手段之一,規劃「圖紙」上的每一根「線條」的背後都代表城市安全與人類安全的目標追求。下面列出城市綜合減災思想指導下的各單一災種減災規劃,從中也滲透了綜合減災內容。
⑴城市消防規劃;⑵城市防震減災規劃;⑶城市地質災害減災規劃;⑷城市水安全規劃;⑸城市氣象減災規劃;⑹城市生命線防災規劃;⑺地下空間與防空防災規劃;⑻應急交通規劃;⑼安全生產與安全生活規劃;⑽森林安全防災規劃;⑾城市救災規劃;⑿城市防疫規劃;⒀綜合減災思路下應對不同災變的避險場所規劃要求;⒁城市避險場所規定研究的防災規劃內容。
⑶ 地質災害治理工程設計需要
需上階段及前期資料,以便作為地質災害治理工程設計的基礎資料來輸入
前期災害評估報告及其批復意見等文字資料
相應地形圖、地質圖等圖紙資料。
⑷ 地質災害防治工程設計提綱
地質災害防治工程設計提綱主要包括下面幾個方面的內容。
(一)前言
主要介紹地質災害治理的任務依據———主管機關文件、文號;設計任務書及合同文號等;治理目標或目的與任務;治理的范圍、地質災害所處地區的自然地理概況、交通及社會經濟狀況;前人的工作成果與本次設計工作經過等。
(二)地質環境條件
主要介紹地質災害點及其周圍(或編圖范圍內)氣象水文、地層與岩漿岩、地質構造、地震與地殼穩定性、岩土體類型及其工程地質特性、水文地質條件、地質災害發育情況、人類工程活動對地質環境的影響等。
(三)地質災害的基本特徵及防治現狀
主要介紹地質災害的性質、類型、范圍、規模、機理、運動特徵、穩定性和發展趨勢,以及地質災害防治現狀、存在問題等。
(四)地質災害防治工程設計
主要介紹設計的標准和設計的依據;設計方案及其比選;按最終確定的方案進行設計(包括防治工程的平面布置、結構構造、穩定性驗算、質量檢驗等);監測點的布設與監測內容、方法、手段、程序、時間、異常情況的處理等。
(五)地質災害防治工程的施工
主要介紹設計工程的施工方法、施工工藝技術要求及固定設備購置清單(名稱、規格型號及數量)、施工順序,以及施工的注意事項等。
(六)設計工作量及經費預算
根據防治工程的布置計算工作量,並按當地工程單價進行經費預算。
設計的附圖主要包括:地質災害防治工程平面布置圖、地質災害防治縱剖面圖、地質災害防治工程各單項工程斷面圖或施工圖。
上述設計提綱反映的是地質災害治理設計的基本內容,具體編制時可根據不同的地質災害種類、防治工作目的與任務、防治工作階段等,進行相應的增減。
⑸ 地質災害治理設計內容
1.崩塌、滑坡、泥石流災害防治
中國是崩塌、滑坡、泥石流災害十分嚴重的國家之一,在全國,除了上海及個別省區外,均不同程度地受到崩塌、滑坡、泥石流的危害。斜貫中國中部的川滇山地、鄂西山地、秦嶺、黃土高原、燕山山地、遼東山地等是受災最為嚴重的地區,西部和西北部的阿爾泰山、天山、祁連山、青藏高原部分地區,也是崩塌、滑坡、泥石流災害的多發、易發地區。已有資料表明,崩塌、滑坡、泥石流是我國常見地質災害中分布最為廣泛、影響最大的災種,全國共發育特大型崩塌51處、滑坡140處、泥石流149處;大型崩塌3000多處、滑坡2000多處、泥石流2000多處;中小型崩塌、滑坡、泥石流達40多萬處。全國有350多個縣的上萬個村莊、100多個大型工廠、55座大型礦山、3000km以上的鐵路受崩塌、滑坡、泥石流的嚴重危害。
作為地質災害的主要災種,崩塌、滑坡、泥石流具有突發性強,分布范圍廣,具有一定的隱蔽性,每年都造成巨大的經濟損失和人員傷亡,已成為國民經濟建設及社會發展的嚴重製約因素。據統計,因崩塌、滑坡或泥石流災害造成的損失約占常見地質災害損失的70%~80%。國土資源部2008年發布的《全國地質災害防治「十一五」規劃》中劃分的16個地質災害重點防治區中,除珠江三角洲地面沉降地面塌陷重點防治區、長江三角洲地面沉降重點防治區、華北平原地面沉降重點防治區以外,其餘13個重點防治區均要求對崩塌、滑坡或泥石流災害進行重點防治。
根據我國地質災害發育特點,以及地質災害防治工作重點,本著教學為生產服務的宗旨,本教材在安排地質災害治理設計案例時,擬以崩塌、滑坡、泥石流災害的防治案例作為學生實訓的基本要求,要求學生通過本課程的學習,能運用所學的地質災害防治基本理論、方法、手段,進行崩塌、滑坡、泥石流災害的治理工程設計。
2.其他地質災害防治
我國地質災害發育具有地區之間的差異性,表現為地勢階梯特徵明顯:第一階梯(海拔4000m以上),凍融、泥流等災害發育;第二階梯(海拔為1000~2000m)與第一階梯過渡地帶,以崩塌、滑坡、泥石流等災害為主;東部廣大平原、盆地為第三階梯,地面沉降、地面塌陷、淤積等災害為主。
考慮到我國地質災害發育的上述地域性差異,有的學生畢業後可能在非滑坡、泥石流高發區工作,因此,在安排地質災害治理技術實習時,可作如下調整:
1)針對我國第一階梯地質災害發育特點,凍融災害屬於特殊土災害問題,特殊土災害在《地基處理》課程的教學中,對各種地基處理方法的設計進行了較詳盡的介紹,可供參考。
2)針對我國第二階梯的地質災害發育特點,即以地面沉降、塌陷、淤積等災害為主,由於地面沉降災害的防治重在預防、治理難度大、且效果並不明顯,實際工作中對於地面沉降的治理任務較少,因此,為適應第二階梯廣大地域的地質災害防治工作需要,有必要考慮的實訓主要是地面塌陷的治理。各院校在安排實訓時,可以根據實際需要,另行考慮是否增加地面塌陷治理設計的實訓。
⑹ 地質災害治理設計平面一般主要包括哪些內容
高清在線電影FDL。
礦山地質環境現狀評估圖
H.2.1圖面主要反映評價區的地質環境條件、存在的礦山地質環境問題等。內容包括:
a)地理要素:包括主要地形等高線、控制點;地表水系、水庫、湖泊的分布;重要城鎮、村莊、工礦企業;干線公路、鐵路、重要管線;人文景觀、地質遺跡、供水水源地、岩溶泉域等各類保護區。
b)地質環境條件要素:包括礦區地貌分區、地層岩性(產狀)、主要地質構造、水文地質要素(如井、泉分布)等。
c)礦區范圍與工程布局:露采境界、礦區范圍、采區布置、地下開采主要巷道的布置等。
d)主要礦山地質環境問題:采空區、地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡、含水層破壞、地形地貌景觀破壞、土地資源破壞等的分布、規模;采礦固體廢棄物堆放位置與規模;已治理的礦山地質環境問題類型及范圍等。
f)現狀評估結果:用普染色表示礦山地質環境影響程度分級,參見附錄K3。當單要素評估結果有重疊時,採取就高不就低原則編圖。若圖面信息量大,可另附單要素評估圖。
H.2.2平面圖上應附綜合地層柱狀圖、綜合地質剖面圖等鑲圖;可根據需要附專門性鑲圖,如礦體底板等值線圖、降水等值線圖、全新世活動斷裂與地震震中分布圖、評估區周圍礦山分布圖、地下水等水位線圖等。
H.2.3可用鑲表說明礦山地質環境問題類型、編號、地理位置、分布范圍與規模、影響程度、形成時間、防治情況等。
H.2.4常用圖例參照附錄K,其他圖例參照GB958。
H.3礦山地質環境影響預測評估圖
H.3.1圖面主要反映采礦活動對評估區地質環境可能造成的影響。內容包括:
a)地理要素:包括主要地形等高線、控制點;地表水系、水庫、湖泊的分布;重要城鎮、村莊、工礦企業;干線公路、鐵路、重要管線;人文景觀、地質遺跡、供水水源地、岩溶泉域等各類保護區。
b)預測評估:用普染色表示礦山地質環境影響程度分級,參見附錄K3。當單要素評估結果有重疊時,採取就高不就低原則編圖。若圖面信息量大,可另附單要素評估圖。
H.3.2對重點區域(由采礦引發地質環境問題突出的區域)可以在圖面上插入鑲圖進一步說明,如完整的泥石流溝、重要地質災害隱患點、地下水疏干范圍等。鑲圖比例尺視具體情況而定。
H.3.3可用鑲表對礦山地質環境影響預測評估結果加以說明,如潛在礦山地質環境問題類型、編號、地理位置、分布范圍與規模、影響程度、防治難度分級等。
H.3.4 常用圖例參附錄K,其他圖例參照GB958。
H.4礦山地質環境保護與治理恢復部署圖
H.4.1圖面主要反映礦山地質環境保護與治理恢復責任范圍分區、工作部署等。內容包括:
a)地理要素:包括主要地形等高線、控制點;地表水系、水庫、湖泊的分布;重要城鎮、村莊、工礦企業;干線公路、鐵路、重要管線;人文景觀、地質遺跡、供水水源地、岩溶泉域等各類保護區。
b)礦山地質環境保護與治理恢復分區:用普染色表示不同的防治區域。
c)工程部署:主要防治、監測工作的布置、措施與手段等。
H.4.2鑲圖:可根據需要對防治區內的主要工程部署、防治工程措施與手段等插入放大比例尺的專門性鑲圖。
H.4.3鑲表:用鑲表對礦山地質環境保護與治理恢復分區加以說明,包括分區名稱、編號、分布、面積;主要礦山地質環境問題類型和影響程度、防治措施、手段、進度安排。
H.4.4 常用圖例參照附錄K,其他圖例參照GB958。
以上是規范裡面原文,但是現實編寫過程中可以根據不同的礦山情況有所調整
⑺ 地質災害防治設計中的幾個問題
根據鏈子崖黃臘石地質災害防治工作專家組在鏈子崖黃臘石地質災害防治工作中的經驗,對地質災害防治設計工作提出如下建議。
鏈子崖、黃臘石地質災害防治工作專家組,是國家科委牽頭、中央各部委和湖北省人民政府參加組成的防治工作領導小組的技術參謀班子(著者任專家組長),主要任務是向領導小組提出咨詢建議,進行技術把關。專家組自1989年4月成立以來,除日常工作外,召開過九次專家組會議,多次深入現場勘察,召開專門會議,審查工作計劃,討論重大技術問題,解決重大技術難關,提出重大技術建議,審查勘察、設計成果,做了大量工作,於1991年9月圓滿地完成了任務。
鏈子崖和黃臘石地質災害防治工作,不論就其規模、復雜性和難度,在國內外都是少有的。專家組在兩年的工作中遇到了許多新的和難度極大的問題,經過反復的討論,許多問題都取得了一致的認識,向領導小組提出了許多重大建議,有些問題是帶有很大的風險的,風險再大也得決策,專家組均作出了向領導小組提出決策性的意見。這一節就是專家組活動中的指導思想、重大和風險問題的決策依據及有關的經驗。
1.地質災害防治是一項地質工程
開展任何一項工作,不管自覺還是不自覺地,都存在有一個指導這項工作的指導思想和觀點。鏈子崖和黃臘石地質災害防治工作從一開始就有一個明確的指導思想和對這項工作認識的基本觀點。這個指導思想和基本觀點就是,鏈子崖和黃臘石兩處地質災害防治是一項地質工程。地質災害防治工程,從大的方面來說,是一項地質環境治理工程,從小的方面來說,是一項地質體改造工程,簡單地說可以稱為地質工程。這類工程不是土木工程,不是一般的建築工程,而是一項地質工程。這項工程的目的是塑造一個安全穩定的新的地質環境,保障人民安居樂業,保障國民經濟少受損失和國家經濟建設順利發展。要做到這一點,這項工程的建設必須緊緊地依靠地質,地質災害勘察成果的水平將決定這項工程的建設水平,也可以說地質是地質工程的基礎。這項地質體改造工程,從何處下手來作?要進行地質體改造,必須明確改造目的、改造對象、改造技術,這是非常關鍵的。如鏈子崖危岩體挖煤采空是變形產生的主要原因,我們就應該對采空區的應力條件、地質體強度進行改造;對黃臘石滑坡來說,滑坡體內的水是滑動的主要原因,那就應該改造滑坡體的水文地質條件和滑體的受力條件,這就叫做「對症下葯」。換一句話說,地質災害防治的地質體改造工作必須通過認真的勘測工作,查清地質災害產生的原因、活動機制、災害體的結構及其穩定條件,然後「對症下葯」地給出防治方案,進行技術設計和施工,才能奏效,這是非常關鍵的一環,一定要明確這一點。
地質工程有其特殊性,特殊就特殊在它是以地質體結構為建築材料,以地質體結構為建築結構,以地質環境為賦存條件建築環境的一項特殊的建築工程。它不像土木工程已經有幾百年的歷史,有豐富的經驗,有各種各樣的規程、規范可做參考;這方面的經驗是不多的,即使有了,因為地質體十分復雜,也不能生搬硬套。必須在查清地質體結構、地質災害產生的原因、機制以及地質災害體結構的基礎上,進行科學的分析,作出防治方案,再根據結構作用功能進行結構設計,方能成功。在這個過程中,必須有地質人員參加,也可以說,應該以地質人員為主來進行更好些。對這種工程來說,設計人員包打天下肯定是要失敗的。地質人員最有條件認識地質災害產生的原因、機制和地質災害體的結構,最有條件給出科學的防治方案,設計人員一般對地質災害產生的原因、機制和災害體的結構不容易搞清楚,給出的防治方案常常與地質實際不符,工程設計人員要想做好這項工作必須緊密地與地質人員合作,這個問題必須引起重視。
2.地質災害防治的特殊性
地質災害防治不同於一般的地質工程,它除了具有一般的地質工作的共同特性外,尚有其特殊性。其特殊性在於它是處於孕育成災過程中,有的剛具有發生變形跡象,有的處於變形發展過程中,有的則處於成災過程中;有的是初次發生,有的是災體復活,其類型繁多,成因各異,階段不同,狀態不一。這些特點在鏈子崖危岩體和黃臘石滑坡中都存在,鏈子崖危岩體和黃臘石滑坡,這兩者也存在很大的不同。鏈子崖危岩體系處於孕育滑坡過程中的變形階段,或者說,系處於蠕滑變形階段,尚未進入加速變形階段,它也可能變形速率逐漸減小,最後不發生滑動,也可能變形速率逐漸加大,進入加速變形階段,最後產生崩塌滑坡,形成大規模的地質災害,造成巨大的經濟損失,這在歷史上多次重復發生過。黃臘石滑坡系古滑坡復活,在歷史上是否重復發生過沒有記載,但它是一個滑坡群,互相牽連,問題也十分復雜。
鏈子崖危岩體變形已經歷了幾百年的歷史,黃臘石滑坡系1983年暴雨後地表開始出現裂縫,以後逐年發展。鏈子崖危岩體系位於基岩內、黃臘石滑坡系位於鬆散堆積層中。據現在已掌握的資料分析認為,鏈子崖危岩體系在挖煤采空區下沉變形誘發下,追蹤構造裂隙產生的裂縫,其前緣「五萬方」的險兆十分明顯;黃臘石滑坡,據已有的資料判斷,最可能是沿上滑面滑動,但還存在有一個沿潛伏的下滑動面滑動的可能性。各有各的特點,必須區別對待。
地質災害防治不是像地基、邊坡、隧道建築那樣的地質工程。地基、邊坡、隧道建築是在穩定的地質體上建築地質工程,工程地質勘察的目的是查清現狀的地質體組成成分、地質體結構,以及地質體賦存環境條件和地質體的物理力學性質資料,為地質工程結構設計提供基本資料。而地質災害防治工程是對不穩定的地質體進行改造,變不穩定的地質體為穩定的地質體。這就提出,地質災害勘察工作目的是查清地質災害產生的原因、運動機制、穩定狀況及地質災害體的結構和水文地質、工程地質條件,為地質災害防治提供基礎資料。
地質災害防治與一般的地質工程不同之處,在於它的研究工作內容是,通過地質體改造防治已經產生的或將要產生的地質災害,這項工作中最重要的是查清地質災害產生原因、運動機制、災害體的結構及穩定性條件,這是制定正確的防治方案和取得防治效果的關鍵所在。在證論過程中對鏈子崖危岩體變形原因是有很大爭論的,有的認為是剝蝕卸荷,地應力調整引起的;有的認為是崖腳強度不足產生傾倒變形;有的認為是挖煤采空區卸荷引起地面下沉造成的,等等。不同的產生原因就有不同的防治方案,如認為是崖邊卸荷產生的,就提出了錨固為主的防治方案;認為是采空區引起的,則提出了承重抗滑鍵為主的防治方案。對此進行了反復論證,比較一致的意見是地下采空區是鏈子崖危岩體變形的主要原因,崖邊卸荷是附加因素。據此,最後制定了承重抗滑鍵為主和崖邊錨固為輔的綜合治理方案。這就是有的放矢的原則。
防治決策必須考慮致災可能性,成災的經濟損失和防治效益。上面論述了鏈子崖危岩體和黃臘石滑坡防治是一項地質工程,還應該承認鏈子崖危岩體和黃臘石滑坡防治是一項防災工程,這也是地質災害防治的特殊性,它不是一般的地質工程,而是一項防災工程。防災工程就有一個該防不該防的問題,該防不該防的標準是什麼?主要是經濟效益,即投資和收益的關系問題。一般認為災害防治的效益可以取得1∶10,著者認為地質災害防治的效益可以達到1∶20以上,據此著者認為根據我國目前經濟實力,我國地質災害該防不該防的投資和收益的比值界限定為1∶20為宜。根據這一指標,我們來看看鏈子崖危岩體和黃臘石滑坡該不該防治?在立項申請報告時著者曾估算過鏈子崖危岩體如果不防治,如果僅前緣「五萬方」產生崩塌,不會造成堵江、礙航和斷航災害,沒有必要進行防治;如果250萬立方米變形體產生鹽池河式崩塌破壞,崩塌體一旦入江將可能造成堵江、礙航,甚至出現斷航的危險,如果產生這種情況,可能造成的經濟損失約為50~60億元人民幣,如果進行防治,防治投資約為1億元人民幣左右,防治效益大約為1∶50~1∶60左右,顯然是應該進行防治的,這是鏈子崖危岩體立項防治的主要依據。黃臘石滑坡防治的效益也是很大的,尤其是對保護巴東縣城免於滑坡發生時產生的涌浪襲擊具有重大意義。上述表明,除了經濟因素外,社會意義也很重要,這兩處地質災害如果不防治,一旦發生災害,將對人民生存和生活產生巨大的影響,甚至有可能引起社會動亂。顯然,進行防治是完全應該的,合理的,這就是該不該防治的決策依據,在地質災害防治時必須掌握這些特殊性。
3.不確定性問題的決策
一般來說,地質體是復雜的,地質災害勘察和測試結果或多或少都存在有一些不確定性成分,這些不確定性成分有的是隨機性的,有的是定向性的。隨機性的可以採用數理統計分析方法作出判斷;定向性的原則上不能簡單地用數理統計分析的方法進行判斷。不論情況如何,在利用這些資料時,不能就事論事,而應該進行綜合分析,權衡利弊地進行。為此,就需要選擇一種相應的方法進行判斷,專家經驗評判法或者稱為德爾菲法就是適合的方法,在鏈子崖和黃臘石地質災害防治方案論證中就利用了這種方法。這里存在一個影響程度大小問題,有的是對防治方案具有控製作用,有的是對技術設計有影響的。顯然,對防治方案具有控製作用的權比對技術設計具有影響作用的權要大得多。這就是說,防治方案正確與否是防治工作成敗的關鍵。因此,對防治方案具有控製作用的不確定性的地質因素的判斷決策尤為重要,必須認真對待,絕不能憑想像簡單從事。在鏈子崖和黃臘石地質災害防治方案論證中各存在一個對防治方案具有控製作用,爭議較大的問題,即鏈子崖危岩體是否存在整體滑動可能性和黃臘石滑坡是否存在深層滑動可能性問題,我們在解決這個問題中採用的判斷決策方法是專家經驗判斷法,即德爾菲法。
黃臘石滑坡是否存在深層滑動問題比較易於解決,黃臘石滑坡在地質勘探中發現在鬆散滑坡體滑動面下面的基岩內還存在有一個斷續分布的破裂面。有的專家認為這個面是構造成因的;有的專家認為這個破裂面是上部滑動的影響帶;有的專家認為黃臘石滑坡復活有可能沿著這個面滑動;有的專家認為不可能沿著這個面滑動,但大多數專家認為近期不會沿著這個面滑動,在地下水長期作用下,破裂帶物質軟化,沿著這個面滑動的可能性還是存在的,監測資料亦有跡象表明,目前黃臘石滑坡活動系沿著淺層滑動面滑動。另一方面,考慮到長江三峽工程在不久的將來即將建成,三峽水庫蓄水後水深和水面都將大大增大,黃臘石滑坡即使沿著深層破裂面滑動入江,也不會造成重大的地質災害。據此,長江三峽鏈子崖、黃臘石地質災害防治可行性研究階段,專家組根據多數專家的意見,作出的結論是:黃臘石滑坡防治主要考慮淺層滑動面,在防治中不要擾動深層破裂帶(包括防止地下水滲入)。
鏈子崖危岩體能否產生整體滑動問題爭議比較大,多次召開專家組和專家組擴大會議進行論證。長江三峽鏈子崖、黃臘石地質災害防治可行性研究階段,專家組根據多數專家的意見作出的結論是:「危岩體山體開裂變形有多方面因素,其中以挖煤采空占重要地位。T8~T12縫段危岩體的變形破壞方式,預測以崩塌為主,但不能排除在特殊不利的情況下發生較大規模滑移(即整體滑動)的可能性,防治原則應當是既防崩又防滑,……」其根據有如下幾點:
(1)T8~T12縫段後緣已經形成弧形拉裂縫;
(2)變形監測結果T8、T9及「五萬立方米」地段變形量和變形速率大體相近;
(3)1988年安裝監測點時工人聽到在T8縫附近地下產生岩體破裂聲,且聞到上溢的硫化氫氣體;
(4)近年來,1#洞內滲水量增多,地表黃泥通過T8、T9淋濾帶到1#洞內,證明T8和T9縫已與地下的1#洞連通;
(5)1#洞頂板及襯砌出現縱張裂縫;
(6)1#洞內觀測到的頂板下沉變形與采空區范圍相當;
(7)T8~T12包圍的危岩體內部已經存在著缺陷(微破裂面),岩體已經受到損傷,在外界因素作用下,損傷會不斷擴大,岩體強度將逐漸降低;
(8)中國科學院地質研究所三維有限元應力分析結果表明,采空區外到臨空岩壁間的未採掘的煤體寬度如果大於120m時將不產生塑性化,如果小於70m時,則未開采部分煤體將產生塑性化,即出現流動變形現象,一旦進入加速流變階段,即將導致產生大規模破壞。
(9)1#洞內變形監測結果表明,1991年以來,變形速率有加劇的跡象,這一現象必須引起高度重視。
(10)另據秭歸縣志記載:長江三峽鏈子崖崩塌存在有380~400年的周期,而鏈子崖危岩體目前也正處於此周期當中。
上述表明,T8~T12縫段產生大規模破壞的可能性是存在的,問題還在於產生大規模滑動破壞後能否成災,災害損失有多大。在三峽工程未建成前,產生大規模破壞時,產生礙航或斷航的可能性是完全存在,造成的損失是十分巨大的。三峽水庫蓄水後,如果產生大規模破壞時問題會怎麼樣?這也是必須認真考慮的。我們所指的大規模破壞或整個滑動系指250萬立方米規模的崩塌,這是立項防治的主要對象。三峽水庫的最高水位為175m,正常蓄水位為150m,枯水季節的低水位130m,河床標高約30m,且兵書寶劍峽峽谷出口處河谷狹窄。假設崩塌體入江後堆積坡角為40°,水庫蓄水後流速很小,帶走量很少。250萬立方米危岩體如果產生類似於鹽池河形式崩塌,假設崩塌體松脹系數為1.3,則鬆散堆積體積為325萬立方米,如果崩塌入江,在河床堆積高度可能超過130~140m,三峽水庫蓄水後,造成礙航,甚至斷航的可能性依然存在,即大規模成災的可能性依然存在。因此,在鏈子崖危岩體防治中必須考慮整體滑動的可能性,這就是長江三峽鏈子崖、黃臘石地質災害防治可行性研究階段專家組作出「鏈子崖危岩體整治不能排除整體滑動可能性」,且防治的主要對象為250萬立方米的依據。
上述表明,在地質災害防治工作中,對不確定性問題決策時,除應充分考慮地質現象外,還必須認真考慮成災可能性及可能造成的損失狀況,這是非常重要的,這也是地質災害防治的特殊性所在。
4.防治技術適宜性問題
防治目標和防治方案確定以後,防治技術選擇和設計將是防治效果和防治工程成敗的關鍵。
危岩體和滑坡防治主要原理是改變危岩體和滑坡體內的應力狀態和保持其強度,從理論上講,常用的技術原理為削頭、壓腳、排水。從具體技術措施來講,常用的有卸荷、支擋、錨固、地表排水、地下疏乾等。這些技術使用得當,會收到很好的效果;如果使用不當,將會出現事與願違的後果。在鏈子崖危岩體防治方案論證中,曾遇這樣的問題:為了防止煤層采空區頂板繼續下沉和煤層下沉引起鏈子崖危岩體整體滑動,在采空區設置承重抗滑鍵。承重的作用在於防止頂板繼續下沉,導致殘留煤柱繼續破壞和強度繼續降低;抗滑的作用在於防止殘留煤柱破壞導致抗剪強度降低,引起鏈子岩危岩體整體滑動。這是鏈子崖危岩體防治方案中的一個重要組成部分,是一個正確的防治方案。但在設計中採取了承重抗滑鍵布置方向與原採煤巷道方向直交,這就是說,施工時將要把巷道洞間的煤柱(壁)再挖掉一部分,這樣將使殘留的煤柱面積進一步減小,使采空區殘留煤柱的承重能力降低,有可能在施工過程中出現加速破壞的可能性,顯然,這一技術設計選擇是大有問題的。另一個例子是黃臘石滑坡防治方案中地面排水工程問題。黃臘石滑坡復活主要原因是大氣降水滲入滑坡體內,導致地下水位升高,滑坡體重量增大,孔隙水壓力增高,滑坡體失穩。很明顯,解決黃臘石滑坡復活的主要技術,是採用排水為主,具體地說就是採取地表排水和地下疏干相結合的技術。有一種設想是,只做地表排水就行了,這里同樣存在一個技術原理問題,地表排水的作用主要是排出大氣降水在地表形成的地面徑流。因此,在地表排水設計中必須包括地表整平,消除地面坑窪積水或設置支溝將窪地積水引出,防止或盡量減少大氣降水向滑坡體內入滲,而入滲的水量遠遠小於滑坡體疏干排水的能力,這是有效的,可是在大氣降水在地表形不成地表徑流的情況下,地表排水就無效了。這時如果大氣降水入滲量小於滑坡體的排水能力,也不至於引起地下水位上長,也不會有問題;如果大氣降水入滲量大於滑坡體的排水能力,將會引起地下水位上升,滑坡體重量增大,孔隙水壓力增高,也有導致滑坡復活的可能。因此,在選用地表排水為主的情況下,還必須配合採用地下疏干措施,在極為重要的地段還應該校核是否需要增加錨固措施,不能簡單地把地表排水看成是萬能的。上述表明,在進行危岩體和滑坡體防治技術選擇中必須認真考慮各項防治技術的原理、適用范圍、經濟造價和施工難度,不能簡單地拿來就用。
5.孕災體穩定性評價問題
這是地質災害防治中的重要問題之一,它是該防治和不該防治決策的重要依據之一。如果孕災體是穩定的或趨向於穩定的,那就沒有必要投資進行防治;如果是不穩定的,防治效益大於1∶20,那就有必要投資進行防治。如何評價孕災體的穩定性?目前常用的方法是採用數理分析,有的採用確定性模型進行數學力學計算,有的採用不確定性模型進行概率分析。這種分析中存在著一個很大的不確定性問題,就是分析計算中的模型選擇和參數取值。模型選擇牽扯到地質災害成因、機制和孕災體的結構,這個問題必須在詳細的地質研究基礎上,加上經驗判斷給出。如何根據已取得的資料給出合理的分析計算模型,這里存在著很大的不確定性問題,在解決這個問題上經驗是很重要的。例如鏈子崖危岩體的穩定性,許多人進行過計算分析,計算結果求得的安全系數有的高達3.7,有的達1.7,都是穩定的。實際上變形監測結果是,鏈子崖危岩體的變形與日俱增,不斷地在發展,這表明計算結果是不符合實際的。其原因除了力學模型選擇中存在著不確定因素外,還有一個重要因素,即參數選擇問題,選用的參數多數來自於試驗,部分地來自於經驗。試驗值的分散性是很大的,也就是說,取值中的不確定性是很大的;經驗也存在著很大不確定性,這與一個人的工作實踐經歷有很大的關系,經驗豐富的人給出的參數值可靠性就高一些,經驗欠缺的人給出的參數值的可靠性就差一些。以參數c、φ值為例,給高一些,計算結果得到的穩定性系數就高一些;如果給低一些,計算得出的穩定性系數就低一些,究竟哪個對?很難說。顯然,這個方法中的不確定性是很大的,用這個結果作依據決策該不該防治的理由是不充分的;用這個結果進行防治工程結構設計,是帶有很大的危險性的。這不能作為科學的決策依據,那麼這個問題該怎麼解決?著者認為最最重要的,也是最科學的方法是地質分析方法。
地質分析的依據是什麼?主要依據有兩個方面的資料,一個是災害體的外觀形態特徵,或者稱為地貌特徵;另一個是變形監測資料。這兩者結合起來是最最科學的,最可靠的,僅僅形態特徵資料有時也不一定靠得住。如山坡上出現一條裂縫,就說是滑坡引起的,實際上不一定,引起山坡產生變形的原因可以有很多,不一定都是滑坡。又如,山坡上常出現有馬刀樹,這也不一定就是滑坡,暴風也可以將樹吹歪,然後再長直,而形成馬刀形。外觀形態特徵分析絕不能簡單地採用一、兩個現象為依據,必須收集多方面資料進行綜合判斷,變形監測結果也是一樣,其中也存在意外情況,在採用這方面資料之前必須剔除意外資料,否則,其結果也是靠不住的。在地質分析中,不管是外觀形態特徵資料也好,監測資料也好,必須認真地進行分析,首先要去偽存真,然後再進行去粗取精,這樣才能得到科學的結論,這是非常重要的。
在穩定性判斷中還有一個方面的資料應該充分利用,這就是歷史資料。地質災害的發生發展常常具有周期性的規律,地質災害發生發展也存在著高低、急緩、起伏的過程,它和其他方面的自然作用一樣,具有作用活動的周期性。如大氣降水,有豐水年和枯水年。與豐水年相應地,則地質災害發展就活躍;與枯水年相應地,地質災害發展就減緩,甚至暫時休止,在這個時期變形監測結果可能是沒有活動跡象,這一點是非常重要的。前面談到過,秭歸縣志記載表明,長江三峽鏈子崖崩塌就有380~400年的周期,而從自然災害發展規律來說,目前正處於自然災害活躍時期。因此,鏈子崖危岩體變形近一個時期也比較明顯,監測結果表明,變形也一直在發展;而鏈子崖崩塌現在也正處於380~400年的周期當中,我們在評價鏈子崖危岩體穩定性時充分考慮了這些因素,最後才作出鏈子崖危岩體必須進行防治的結論。上述結果表明,地質災害穩定性評價必須充分採用地質分析和數理分析兩個方面的方法進行,而其中最重要的是地質分析。地質分析中又可分為:地質地貌特徵分析、變形監測分析和歷史分析等三個方面。地質災害穩定性評價必須採用地質地貌特徵分析、變形監測分析、歷史分析、數理分析和綜合分析的辦法才能得到可靠的結果。
6.安全系數選擇問題
安全系數取值幾乎可以說貫穿於整個地質災害防治過程中。在判斷地質災害體是否穩定時,要採用安全系數;評價防治工程的可靠度要用安全系數表徵;在結構設計時,進行作用力取值要採用安全系數;結構材料與構件強度取值要用安全系數,在施工工藝可靠性方面也要採用安全系數。這么多安全系數怎麼取用?在這個問題上有時有些混亂。在鏈子崖和黃臘石地質災害防治工作中由於各位專家採用的概念或所闡述的對象不同,在討論中涉及安全系數時常常各持己見,這也是地質災害防治與其他地質工程建築的一個不同之處,在這里,著者再談談這個問題。
在判斷地質災害體是否穩定時科學的評價指標是穩定性系數η,但有一些工程設計人員常常也用安全系數來表述,這也是無可非議的。安全系數除包含有穩定性因素外,還包含很多環境因素和社會因素,對地質災害評價來說,還是用穩定性系數表示為好。穩定性系數取值也存在著很大的不確定性,上面曾談到鏈子崖危岩體不少人對其穩定性系數進行過分析,得到的結果相差很大,其原因在於兩方面:一是計算模型選擇上;另一方面在於力學參數選取上,這兩方面都存在有不確定性。由此決定著在評價地質災害體穩定性時,穩定性系數指標取值就受這兩方面因素的控制。穩定性系數取值大小主要決定於計算模型選擇的可靠性和力學參數取值的可靠性上,這兩方面取值的可靠性,很大程度上決定於進行取值的專家的科學技術水平,也可以說是經驗水平。一般來說,比較有經驗的專家也只能有80%~90%的把握,即各自的可靠度最低也不能低於1.1~1.2。
地質災害的穩定性系數應該是力學模型的可靠度與力學參數的可靠度的乘積,由此看來,科學的穩定性系數η應該是1.1×1.1~1.2×1.2,即為1.21~1.44,不應該低於此值,具體取值時還要考慮防治工程的重要性和取值人的實踐經驗水平。
在評價防治工程的可靠度時用安全系數K表示是正確的。一般來說,這個安全系數K系由三個部分組成,即作用力取值安全系數K1,材料與構件強度取值安全系數K2及施工工藝安全系數K3組成,即K=K1×K2×K3。其中作用力安全系數K1影響因素與穩定性系數η相當,即可在1.21~1.44之間取值。材料與構件強度取值安全系數K2與材料和構件使用方法關系極大,如材料為單一的鋼材,安全系數可取1.05~1.1;鋼筋混凝土構件安全系數可取1.50~1.65;混凝土結構構件安全系數可在1.6~2.5之間取值。地質災害防治中所採用的構件和材料一般多為鋼筋混凝土構件,故安全系數一般取在1.5~1.65之間。施工工藝安全系數與施工方法技術水平有很大關系,這個系數是很難琢磨的,大體上在1.2~1.5之間。由此決定,防治工程安全系數K變化於1.21×1.5×1.2=2.2至1.44×1.65×1.5=3.65之間。鏈子崖危岩體防治可行性論證中作用力的安全系數選用中參照了各種規程規范和工程實例,選用值為1.35,這是比較合適的,其地方面的安全系數將在初步設計中進一步論證。
安全系數是極為復雜的,影響因素是變化多端的,不僅受地質因素影響,結構材料因素影響,施工工藝影響,還有環境因素影響。環境影響因素絕不可忽視,其中最主要的則為地下水的水質和大氣化學成分及溫度的影響,對這些因素的影響必須進行科學的論證。安全系數取低了,防治的安全度不足而蘊藏著隱患;安全系數取高了,造價太高,則又可能蘊藏著浪費,這個問題必須認真論證。
在結束本章論述時,簡要歸納一下,在地質災害防治設計中必須遵守的基本觀點,這些基本觀點有:
地質災害是威脅人類生活和生存,造成資源和財產損失的地質事件。地質災害防治是一項地質工程,它又與一般的土木工程和地質工程不同,它具有很大的特殊性。其特殊性在於地質災害防治工程是通過地質改造手段將已經產生破壞或即將產生破壞的不穩定性的地質災害體進行改造,達到穩定的和安全的地質環境,保障人類生存和美好的生活,簡單地說是一項防災工程。具體地來講,地質災害防治對象是已經產生破壞和即將產生破壞而處於不穩定的地質體,對其進行防治工作中最最重要的是必須查清地質災害產生的原因,活動機制和災害體的結構。在此基礎上才能作出正確的防治方案和防治工程結構設計,地質災害防治必須與經濟效益掛鉤,這是決策該不該立項防治的關鍵,也是防治投資額度決策的依據。一般來說,根據我國目前經濟實力,防治投資效益取1∶20作為立項防治依據為宜,穩定性分析和安全系數選取是地質災害防治中的兩個重要技術問題。穩定性分析必須以地質分析為基礎,參照數理分析,歷史分析進行綜合判斷。安全系數選取必須全面地分析地質的、結構的、施工工藝、環境條件、社會效益等方面的因素綜合分析選定。地質災害防治是一項巨型的系統工程,必須認真對待,只准成功,不能失敗,一旦失敗,其後果是極為嚴重的。
⑻ 地質災害治理工程設計方案
1。綠化 2。設立觀測點 3。做好觀測記錄