地質災害危險性評估技術應用探析

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摘要：本文在珠海市某擋潮閘規劃用地地質環境調查的基礎上，應用地質災害危險性評估技術，對項目進行地質災害危險性評估，并提出了防治措施。

關鍵詞：地質災害危險性評估；地質環境

1.工程概況

該項目為內港擋潮閘項目，工程組成包括泄水閘、通航孔、泵站以及根據航運需要設置的船閘，工程等別為I等，工程規模為大型，主要建筑物級別為1級，屬重要建設項目，地質環境條件復雜程度為復雜，評估等級為一級。

2.地質環境條件

2.1區域地質背景

區域構造中等發育，以東北向斷裂為主，破碎帶多見硅化現象，部分見石英脈、酸性巖脈充填，對評估區穩定性影響中等。區域地層與巖石復雜程度中等，區域地殼穩定性為基本穩定。總體評價區域地質背景條件中等。

2.2氣象水文

評估區屬南亞熱帶季風氣候，區內氣象水文條件較差，主要氣象水文災害有臺風、暴雨等。氣象災害會造成地表水位、地下水位的變化，從而改變評估區的地質環境條件，易發生岸坡崩塌、滑坡等地質災害；地表水系發育增加了工程施工難度，同時增加了工程成本。氣象和水文條件變化是評估區內致災作用的誘發因素。

2.3地形地貌

評估區地貌類型主要為內港河道和三角洲灘地平原，地形起伏變化不大。評估區地形地貌條件較為簡單，對擬建工程影響也不大。地形地貌條件是致災作用的從屬地質環境因素。

2.4地層與巖石

評估區內出露地層較少，主要為第四系，地層巖石復雜程度為中等，下覆基巖為燕山三期侵入巖，地層巖性條件對工程建設影響中等。

2.5地質構造

評估區受地質構造的影響小，地質構造條件簡單，新構造運動主要區域沉降。綜合評定地質構造條件對工程建設影響小。

2.6巖土類型及工程地質條件

擋潮閘地基巖土體工程地質分層較多，力學性質離散性較大，軟土層廣泛分布。引起評估區地質災害主要的不良工程地質問題有軟土的低強度和飽和砂土液化問題。軟土層在地震作用下易發生不均勻沉降，砂性土層液化等級為輕微—中等。綜合評價場地工程地質條件復雜程度為復雜。工程地質條件是區內地質災害致災作用的主導因素。

2.7水文地質條件

評估區淺層地下水水位埋深較淺，對擋潮壩地基具有濕潤軟化作用，據地表水和地下水樣水質分析試驗結果，地表水和地下水對砼結構物具有微腐蝕性，對砼中的鋼筋有中等腐蝕性。水文地質條件為中等。水文地質條件是區內地質災害致災作用的從屬因素。

2.8人類工程活動對地質環境的影響

評估區內人類工程活動頻率中等，大部分地區為城區道路和住宅寫字樓，但逐步開展建設的工程活動將擴大破壞土地范圍和原有的地質環境條件。因此，人類工程活動對地質環境的影響程度為中等。人類工程活動是區內地質災害致災作用的激發因素。

3.地質災害危險性現狀評估

根據野外調查，現狀評估區未見崩塌/滑坡和地面沉降等地質災害現象，評估區現狀地質災害不發育。

4.地質災害危險性預測評估

根據評估區地質環境條件及評估項目的類型、規模、施工方式，預測工程建設引發、遭受的地質災害類型主要是崩塌/滑坡和地面沉降。4.1崩塌/滑坡根據規劃，工程建設在建設過程中和建成后可能引發或遭受的崩塌/滑坡主要包括：挖方邊坡（岸堤邊坡和開挖擋潮閘基坑邊坡）以及填方邊坡（臨時施工圍堰邊坡）。計算方法按《堤防工程設計規范GB50286-98》中5.3.2.3節穩定滲流期計算方法，采用瑞典條分法計算土體在自然狀態和飽水狀態下邊坡的穩定性系數，在理正邊坡穩定分析軟件上實施。穩定滲流期安全系數（有效應力法）計算公式如下：K=∑(C′bsecβ+[(W)])1+W2cosβ-(u-Zγ)wbsecβtgφ′∑(W)1+W2sinβu=γwZ′式中：W1——堤坡外水位以上條塊重力（kN），浸潤線以上采用天然重度，浸潤線以下采用飽和重度；W2——堤坡外水位以下條塊重力（kN），采用浮重度計算；Z——堤坡外水位高出條塊底面中點的距離（m）；Z'——浸潤線到條塊底面中點的距離（m）；u——穩定滲流期堤身或堤基中的孔隙水壓力（kPa）；β——條塊的重力線與通過此條塊底面中點半徑之間的夾角（度）；γw——水的重度（kN/m）；3b——單個土條的寬度（m）；C'、φ'——土的抗剪強度指標。計算得知，（1）左右兩側岸堤邊坡發生崩塌/滑坡地質災害可能性中等，且左岸坡面有擋墻支護和花崗巖大拋石壓坡護面防沖刷，右岸采用抗滑樁支護，故其危害程度中等，潛在的危害性和危險性中等。（2）壩體基坑挖方臨時邊坡在不采取支護措施的情況下發生邊坡崩塌/滑坡的可能性大，主要危害基坑內施工人員和設備，但壩基開挖會進行基坑設計和施工，且施工過程中工作人員和設備較少，故危害程度中等，危害性和危險性中等。（3）圍堰填方邊坡在極端氣候條件下較不穩定，存在發生邊坡崩塌/滑坡的可能性，主要危害圍堰壩體安全以及施工人員和設備，危害程度中等，危害性和危險性中等。4.2地面沉降假定在軟弱地基土未經處理的情況下，軟黏土地基在上部荷載作用下會發生沉降變形，按《水閘設計規范》（SL265-2001）中式8.3.2進行計算，水閘土質地基沉降可只計算最終沉降量，組合為下式，以附自比在0.1～0.2（軟土地基取小值，堅實地基取大值）進行深度控制。S∞=m∑i=1nΔPEsiΔhi式中：S∞—土質地基最終沉降量（mm）；n—土質地基壓縮層計算深度范圍內的土層數；m—地基沉降量修正系數，可采用1.0～1.6（堅實地基取較小值，軟土地基取較大值）；Esi—第i層土的壓縮模量（MPa）；△hi—分層時第i層的分層厚度（m），宜為0.5～1.0m，本次選1.0m；△Pi—地基中各分層中點的附加應力增量（kPa）；△Pi=K1P0K1=1πéëêêùûúúarctgmn+mnm2+n2-arctgm-1n-(m-1)n(m-1)2+n2△Pi—附加應力（kPa）；P0—基底附加應力（kPa）；K1—條形基礎受豎向均布荷載作用時的附加應力系數；m—附加應力計算點距z軸的水平距離與基底面寬度比；n—附加應力計算點距x軸的深度與基底面寬度比。通過對閘址區、連接段和圍堰臨時工程的地面沉降計算，在未采取任何防護措施的情況下均會造成地面沉降，其中擋潮壩地面沉降發育的程度中等，危害性和危險性為中等；圍堰地面沉降發育的程度為強，但其為臨時工程，且處理難度較小，并有效、可行，故危害性和危險性為中等。總體而言，在不考慮地基處理的情況下，擋潮閘工程引發的地面沉降總體危險性中等，危害性中等。

5.地質災害危險性綜合分區評估

根據地質災害危險性分區原則，評估區劃分出地質災害危險性大區（Ⅰ）1個和危險性中區（Ⅱ）1個。其中，危險性大區（Ⅰ）為兩期圍堰施工影響范圍（一般為坡高1.5～3倍），面積為0.151km2，占評估區面積的24.21%。危險性中區（Ⅱ）為除了危險性大區以外的其他范圍，面積為0.473km2，占評估區面積的75.79%，危險性分區的主要特征見表1：

6.地質災害防治措施

6.1邊坡崩塌/滑坡的防治措施

為了防治工程建設岸坡邊坡、圍堰邊坡、開挖壩體基坑邊坡崩塌/滑坡而造成破壞和損失，針對邊坡工程的規模及所處地質環境條件，設計采用不同的邊坡高寬比（容許坡度值）和采取不同的邊坡防護措施。（1）岸坡邊坡。建議對岸坡邊坡采用大塊石壓坡面或坡腳布設抗滑樁。（2）圍堰填方邊坡防護。圍堰須嚴格按照初步設計的邊坡高度和坡腳施工，堰體須分層碾壓、塊石護坡。（3）基坑邊坡。建議水閘閘室地基采用格構式水泥土攪拌樁進行處理，并在底板應力較大部位下方的水泥土攪拌樁格構中間設置摩擦型預應力管樁作為減沉樁，或使用抗滑樁或箱基。通航閘和泄水閘采用格構式水泥土攪拌樁基礎，閘墩下部應力較大部位在水泥土攪拌樁格構中間間隔布置預應力管樁。兩岸與水閘連接段采用扶壁式擋墻+放坡的復合式護坡方式。擋墻基礎采用格構式水泥土攪拌樁基礎，擋墻上部采用1∶2放坡處理，坡面采用預制混凝土塊護坡防浪處理。

6.2地面沉降的防治措施

為了預防軟土地基地面沉降造成壩體下沉、開裂、傾斜或傾倒，根據軟土分布范圍、厚度、埋深等地質條件，結合工程類型并充分考慮技術經濟的合理性，采取相應的軟基處理措施。（1）壩體地基土。根據附近項目的地質資料，綜合考慮軟基處理的適用性、經濟性以及從施工出發，結合本工程現狀情況，本工程軟土地基處理推薦意見如下：①不宜使用端承剛性樁。②建議采用水泥攪拌樁加固壩基。為切實解決地基基礎協調變形問題，避免基礎出現懸空而出現接觸滲流破壞：如：選用剛性壩基剛性（如整體筏板）減少差異沉降影響；盡量提高壩體構筑物重心與壩基幾何重心重合度、減少壩體荷載偏心距；采用變密度水泥土攪拌樁以適應不同壩段荷載要求。③水泥攪拌樁需進行系統試驗、檢測，經證實并取得合理設計參數后方正式設計和施工。（2）圍堰。圍堰基礎建議采用振沖擠密砂樁或振沖擠密碎石樁，圍堰中軸布設抗滑樁，圍堰堰體采用復合土工膜防滲，堰基采用水泥攪拌樁防滲。

6.3監測措施

在工程施工過程或完工后的運營過程中，應對岸堤邊坡、圍堰邊坡、基坑邊坡設置監測點進行定時或不定時監測，監測內容主要為邊坡的穩定情況及壩基變形或開裂情況，在雨季應加密監測。

7.結論與建議

根據評估區地質災害危險性分區及地質災害危險性防治分級，擬建場地位于危險性中等～大區，區內地質災害為崩塌/滑坡和地面沉降，可采用處理措施，處理費用較高，綜合評定擬建場地建設適宜性為基本適宜。但是在查明地層的前提下，合理設計，完善施工安全管理制度下，該建設場地可以進行工程建設。評估區分布有淤泥和淤泥質土，工程地質力學性質差，承載力低，不宜作天然地基持力層，須對地基處理后方可進行工程建設。建議下一步工作時進一步詳細查明軟土分布和地質特征。因工程建設需開挖臨時壩體基坑邊坡，邊坡的土體主要為淤泥質土、粉質黏土、中粗砂、砂質黏土等覆蓋層，因此邊坡開挖時應做好周邊環境保護，并采取有效的基坑支護措施。人工邊坡須按相關規范的規定合理確定坡率，建議對岸坡邊坡采用大塊石護面或腳布設抗滑樁。圍堰基礎建議采用振沖擠密砂樁或振沖擠密碎石樁，圍堰中軸布設抗滑樁，圍堰堰體采用復合土工膜防滲，堰基采用水泥攪拌樁防滲；水閘閘室地基采用格構式水泥土攪拌樁進行處理，并在底板應力較大部位下方的水泥土攪拌樁格構中間設置摩擦型預應力管樁作為減沉樁，或使用抗滑樁或箱基；船閘基礎為淤泥層，承載力較小，為保證船閘的安全運行，建議上、下閘首及閘室基礎采用PHC樁進行處理。

參考文獻：

［1］國土資源部《關于加強地質災害危險性評估工作的通知》（國土資發〔2004〕69號）,2004,3.25.

［2］國土資源部《地質災害危險性評估技術要求（試行）》（國土資發〔2004〕69號文件附件1）.

［3］廣東省地質災害防治協會《廣東省地質災害危險性評估實施細則》（2019年6月）.

［4］中國地質環境監測院《縣（市）地質災害調查與區劃基本要求實施細則》,2006,4.

作者:于波 單位:廣東省環境地質勘查院