地质灾害危险性评估技术应用探析

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摘要：本文在珠海市某挡潮闸规划用地地质环境调查的基础上，应用地质灾害危险性评估技术，对项目进行地质灾害危险性评估，并提出了防治措施。

关键词：地质灾害危险性评估；地质环境

1.工程概况

该项目为内港挡潮闸项目，工程组成包括泄水闸、通航孔、泵站以及根据航运需要设置的船闸，工程等别为I等，工程规模为大型，主要建筑物级别为1级，属重要建设项目，地质环境条件复杂程度为复杂，评估等级为一级。

2.地质环境条件

2.1区域地质背景

区域构造中等发育，以东北向断裂为主，破碎带多见硅化现象，部分见石英脉、酸性岩脉充填，对评估区稳定性影响中等。区域地层与岩石复杂程度中等，区域地壳稳定性为基本稳定。总体评价区域地质背景条件中等。

2.2气象水文

评估区属南亚热带季风气候，区内气象水文条件较差，主要气象水文灾害有台风、暴雨等。气象灾害会造成地表水位、地下水位的变化，从而改变评估区的地质环境条件，易发生岸坡崩塌、滑坡等地质灾害；地表水系发育增加了工程施工难度，同时增加了工程成本。气象和水文条件变化是评估区内致灾作用的诱发因素。

2.3地形地貌

评估区地貌类型主要为内港河道和三角洲滩地平原，地形起伏变化不大。评估区地形地貌条件较为简单，对拟建工程影响也不大。地形地貌条件是致灾作用的从属地质环境因素。

2.4地层与岩石

评估区内出露地层较少，主要为第四系，地层岩石复杂程度为中等，下覆基岩为燕山三期侵入岩，地层岩性条件对工程建设影响中等。

2.5地质构造

评估区受地质构造的影响小，地质构造条件简单，新构造运动主要区域沉降。综合评定地质构造条件对工程建设影响小。

2.6岩土类型及工程地质条件

挡潮闸地基岩土体工程地质分层较多，力学性质离散性较大，软土层广泛分布。引起评估区地质灾害主要的不良工程地质问题有软土的低强度和饱和砂土液化问题。软土层在地震作用下易发生不均匀沉降，砂性土层液化等级为轻微—中等。综合评价场地工程地质条件复杂程度为复杂。工程地质条件是区内地质灾害致灾作用的主导因素。

2.7水文地质条件

评估区浅层地下水水位埋深较浅，对挡潮坝地基具有湿润软化作用，据地表水和地下水样水质分析试验结果，地表水和地下水对砼结构物具有微腐蚀性，对砼中的钢筋有中等腐蚀性。水文地质条件为中等。水文地质条件是区内地质灾害致灾作用的从属因素。

2.8人类工程活动对地质环境的影响

评估区内人类工程活动频率中等，大部分地区为城区道路和住宅写字楼，但逐步开展建设的工程活动将扩大破坏土地范围和原有的地质环境条件。因此，人类工程活动对地质环境的影响程度为中等。人类工程活动是区内地质灾害致灾作用的激发因素。

3.地质灾害危险性现状评估

根据野外调查，现状评估区未见崩塌/滑坡和地面沉降等地质灾害现象，评估区现状地质灾害不发育。

4.地质灾害危险性预测评估

根据评估区地质环境条件及评估项目的类型、规模、施工方式，预测工程建设引发、遭受的地质灾害类型主要是崩塌/滑坡和地面沉降。4.1崩塌/滑坡根据规划，工程建设在建设过程中和建成后可能引发或遭受的崩塌/滑坡主要包括：挖方边坡（岸堤边坡和开挖挡潮闸基坑边坡）以及填方边坡（临时施工围堰边坡）。计算方法按《堤防工程设计规范GB50286-98》中5.3.2.3节稳定渗流期计算方法，采用瑞典条分法计算土体在自然状态和饱水状态下边坡的稳定性系数，在理正边坡稳定分析软件上实施。稳定渗流期安全系数（有效应力法）计算公式如下：K=∑(C′bsecβ+[(W)])1+W2cosβ-(u-Zγ)wbsecβtgφ′∑(W)1+W2sinβu=γwZ′式中：W1——堤坡外水位以上条块重力（kN），浸润线以上采用天然重度，浸润线以下采用饱和重度；W2——堤坡外水位以下条块重力（kN），采用浮重度计算；Z——堤坡外水位高出条块底面中点的距离（m）；Z'——浸润线到条块底面中点的距离（m）；u——稳定渗流期堤身或堤基中的孔隙水压力（kPa）；β——条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间的夹角（度）；γw——水的重度（kN/m）；3b——单个土条的宽度（m）；C'、φ'——土的抗剪强度指标。计算得知，（1）左右两侧岸堤边坡发生崩塌/滑坡地质灾害可能性中等，且左岸坡面有挡墙支护和花岗岩大抛石压坡护面防冲刷，右岸采用抗滑桩支护，故其危害程度中等，潜在的危害性和危险性中等。（2）坝体基坑挖方临时边坡在不采取支护措施的情况下发生边坡崩塌/滑坡的可能性大，主要危害基坑内施工人员和设备，但坝基开挖会进行基坑设计和施工，且施工过程中工作人员和设备较少，故危害程度中等，危害性和危险性中等。（3）围堰填方边坡在极端气候条件下较不稳定，存在发生边坡崩塌/滑坡的可能性，主要危害围堰坝体安全以及施工人员和设备，危害程度中等，危害性和危险性中等。4.2地面沉降假定在软弱地基土未经处理的情况下，软黏土地基在上部荷载作用下会发生沉降变形，按《水闸设计规范》（SL265-2001）中式8.3.2进行计算，水闸土质地基沉降可只计算最终沉降量，组合为下式，以附自比在0.1～0.2（软土地基取小值，坚实地基取大值）进行深度控制。S∞=m∑i=1nΔPEsiΔhi式中：S∞—土质地基最终沉降量（mm）；n—土质地基压缩层计算深度范围内的土层数；m—地基沉降量修正系数，可采用1.0～1.6（坚实地基取较小值，软土地基取较大值）；Esi—第i层土的压缩模量（MPa）；△hi—分层时第i层的分层厚度（m），宜为0.5～1.0m，本次选1.0m；△Pi—地基中各分层中点的附加应力增量（kPa）；△Pi=K1P0K1=1πéëêêùûúúarctgmn+mnm2+n2-arctgm-1n-(m-1)n(m-1)2+n2△Pi—附加应力（kPa）；P0—基底附加应力（kPa）；K1—条形基础受竖向均布荷载作用时的附加应力系数；m—附加应力计算点距z轴的水平距离与基底面宽度比；n—附加应力计算点距x轴的深度与基底面宽度比。通过对闸址区、连接段和围堰临时工程的地面沉降计算，在未采取任何防护措施的情况下均会造成地面沉降，其中挡潮坝地面沉降发育的程度中等，危害性和危险性为中等；围堰地面沉降发育的程度为强，但其为临时工程，且处理难度较小，并有效、可行，故危害性和危险性为中等。总体而言，在不考虑地基处理的情况下，挡潮闸工程引发的地面沉降总体危险性中等，危害性中等。

5.地质灾害危险性综合分区评估

根据地质灾害危险性分区原则，评估区划分出地质灾害危险性大区（Ⅰ）1个和危险性中区（Ⅱ）1个。其中，危险性大区（Ⅰ）为两期围堰施工影响范围（一般为坡高1.5～3倍），面积为0.151km2，占评估区面积的24.21%。危险性中区（Ⅱ）为除了危险性大区以外的其他范围，面积为0.473km2，占评估区面积的75.79%，危险性分区的主要特征见表1：

6.地质灾害防治措施

6.1边坡崩塌/滑坡的防治措施

为了防治工程建设岸坡边坡、围堰边坡、开挖坝体基坑边坡崩塌/滑坡而造成破坏和损失，针对边坡工程的规模及所处地质环境条件，设计采用不同的边坡高宽比（容许坡度值）和采取不同的边坡防护措施。（1）岸坡边坡。建议对岸坡边坡采用大块石压坡面或坡脚布设抗滑桩。（2）围堰填方边坡防护。围堰须严格按照初步设计的边坡高度和坡脚施工，堰体须分层碾压、块石护坡。（3）基坑边坡。建议水闸闸室地基采用格构式水泥土搅拌桩进行处理，并在底板应力较大部位下方的水泥土搅拌桩格构中间设置摩擦型预应力管桩作为减沉桩，或使用抗滑桩或箱基。通航闸和泄水闸采用格构式水泥土搅拌桩基础，闸墩下部应力较大部位在水泥土搅拌桩格构中间间隔布置预应力管桩。两岸与水闸连接段采用扶壁式挡墙+放坡的复合式护坡方式。挡墙基础采用格构式水泥土搅拌桩基础，挡墙上部采用1∶2放坡处理，坡面采用预制混凝土块护坡防浪处理。

6.2地面沉降的防治措施

为了预防软土地基地面沉降造成坝体下沉、开裂、倾斜或倾倒，根据软土分布范围、厚度、埋深等地质条件，结合工程类型并充分考虑技术经济的合理性，采取相应的软基处理措施。（1）坝体地基土。根据附近项目的地质资料，综合考虑软基处理的适用性、经济性以及从施工出发，结合本工程现状情况，本工程软土地基处理推荐意见如下：①不宜使用端承刚性桩。②建议采用水泥搅拌桩加固坝基。为切实解决地基基础协调变形问题，避免基础出现悬空而出现接触渗流破坏：如：选用刚性坝基刚性（如整体筏板）减少差异沉降影响；尽量提高坝体构筑物重心与坝基几何重心重合度、减少坝体荷载偏心距；采用变密度水泥土搅拌桩以适应不同坝段荷载要求。③水泥搅拌桩需进行系统试验、检测，经证实并取得合理设计参数后方正式设计和施工。（2）围堰。围堰基础建议采用振冲挤密砂桩或振冲挤密碎石桩，围堰中轴布设抗滑桩，围堰堰体采用复合土工膜防渗，堰基采用水泥搅拌桩防渗。

6.3监测措施

在工程施工过程或完工后的运营过程中，应对岸堤边坡、围堰边坡、基坑边坡设置监测点进行定时或不定时监测，监测内容主要为边坡的稳定情况及坝基变形或开裂情况，在雨季应加密监测。

7.结论与建议

根据评估区地质灾害危险性分区及地质灾害危险性防治分级，拟建场地位于危险性中等～大区，区内地质灾害为崩塌/滑坡和地面沉降，可采用处理措施，处理费用较高，综合评定拟建场地建设适宜性为基本适宜。但是在查明地层的前提下，合理设计，完善施工安全管理制度下，该建设场地可以进行工程建设。评估区分布有淤泥和淤泥质土，工程地质力学性质差，承载力低，不宜作天然地基持力层，须对地基处理后方可进行工程建设。建议下一步工作时进一步详细查明软土分布和地质特征。因工程建设需开挖临时坝体基坑边坡，边坡的土体主要为淤泥质土、粉质黏土、中粗砂、砂质黏土等覆盖层，因此边坡开挖时应做好周边环境保护，并采取有效的基坑支护措施。人工边坡须按相关规范的规定合理确定坡率，建议对岸坡边坡采用大块石护面或脚布设抗滑桩。围堰基础建议采用振冲挤密砂桩或振冲挤密碎石桩，围堰中轴布设抗滑桩，围堰堰体采用复合土工膜防渗，堰基采用水泥搅拌桩防渗；水闸闸室地基采用格构式水泥土搅拌桩进行处理，并在底板应力较大部位下方的水泥土搅拌桩格构中间设置摩擦型预应力管桩作为减沉桩，或使用抗滑桩或箱基；船闸基础为淤泥层，承载力较小，为保证船闸的安全运行，建议上、下闸首及闸室基础采用PHC桩进行处理。

参考文献：

［1］国土资源部《关于加强地质灾害危险性评估工作的通知》（国土资发〔2004〕69号）,2004,3.25.

［2］国土资源部《地质灾害危险性评估技术要求（试行）》（国土资发〔2004〕69号文件附件1）.

［3］广东省地质灾害防治协会《广东省地质灾害危险性评估实施细则》（2019年6月）.

［4］中国地质环境监测院《县（市）地质灾害调查与区划基本要求实施细则》,2006,4.

作者:于波 单位:广东省环境地质勘查院