摘要分析了地质灾害预警报系统的建设原则、目标及工作流程,并针对基于WebGIS的灾害预警报系统的组成和实现提出了可行性建议,具有重要的实践意义。
关键词气象因素;地质灾害;预警报系统;WebGIS
我国是一个地质灾害多发的国家,崩塌、滑坡和泥石流等常见灾害发生的地域广、频率高,具有较强的破坏性。研究表明,除地质构造及人类活动外,气象条件也是形成地质灾害的一大原因,暴雨或连续降雨常常是触发地质灾害的直接因素。因此,如何通过对雨情的监测提供可靠的地质灾害预警信息,成为一项重要工作内容。
1地质灾害预警报系统概述
目前,在气象部门的协助下,许多地区的国土资源部门都相继建立了地质灾害预警预报系统。灾害的风险预报是指在收集和集中监测信息的基础上,进一步分析地质灾害及次生、衍生灾害等可能对社会经济、群众生活所造成的影响,提前风险预报,并为政府部门、有关单位及广大民众提供应对的措施和指导。气象监测(特别是雨量监测)系统和基于WebGIS的地质灾害预警系统组成的地质灾害预警预报平台,在突发性地质灾害的预测和防范中起到了关键性的作用[1]。
1.1预警报系统的建设目标
预警报系统的目标是建设一个时效高、预警报信息内容全面且准确可靠的地质灾害预警报体系,为相关政府部门的决策和灾害地区群众的减灾措施提供科学、及时、有效的信息指导。充分利用现代化建设的成果,在已获取的大量气象探测和灾害性天气监测信息的基础上,对信息进行存贮、处理和分析,建立地质灾害预警报服务平台和流程,根据决策服务的要求,提供连续无缝隙的地质灾害预警报信息[2]。
1.2预警报系统的工作流程
地质灾害预警预报系统主要由监测系统和预警报系统2部分组成。启动气象信息收集、地质灾害信息收集以及信息自动生成等模块后,通过实时监控雨情,一旦降水因子达到相应的监测指标,系统即可在决策中心进行数据分析,生成地质灾害预警等级,并在确定信息后,利用短信、广播、电视、网络等媒介按照预警等级对特定部门及相关群众警报信息。
2地质灾害预警报系统的组成及实现
基于WebGIS的地质灾害预警系统中,灾害信息的汇集及预警平台是数据信息处理和服务的核心;气象监测系统具有雨情报汛、预警等功能;群测群防预警系统则包括预警、警报传输和信息反馈功能[3]。要实现地质灾害预警系统的正常运转,应注意以下几个方面:
2.1建立高效稳定的应用平台
高效稳定的应用平台为整个地质灾害预警系统的正常运作提供强有力的支撑,对提高系统的稳定性具有至关重要的作用。良好的应用平台依赖于完善的数据信息、高科技的硬件设备、成熟的先进软件环境及规划合理的结构设计 数据库是地质灾害预警报系统的核心部分,除实时采集和的雨量数据、预报雨量数据、雷达图、卫星云图和台风信息等气象数据外,当地行政区域图、区域地理信息及区域内的群众信息等,都是数据库的重要组成部分。软件系统应由用户界面、后台管理系统、数据交换平台(EAI)、后台管理应用核心构件群、WebGIS组件、应用服务器平台及其他系统组成。先进、灵活、适用的软件架构符合管理信息化的要求,以构件化设计为核心,实现事件触发、数据驱动、参数设置的开放可行的地质灾害预警预报系统管理平台。
2.2科学合理的灾害等级划分
灾害等级的划分关系到预警报启动的决策、预警报信息的范围及对象等,在地质灾害预警报系统中,需要给予特别的重视[4]。依照国土资源部制定的地质灾害预报等级标准,预报等级可分为5级:一级为可能性很小;二级为可能性较小;三级(注意级)为可能性较大;四级(预警级)为可能性大;五级(警报级)为可能性很大。从预警报系统的角度分析,一级和二级灾害没有实际预警意义,预警工作由三级开始启动,应围绕三至五级地质灾害开展防灾减灾工作。
2.3保证系统的安全性
预警预报系统将为防灾减灾的决策提供重要的依据和指导,因此,必须保证其安全性和权威性,安全是系统设计的关键[5-6]。首先,在设计中要充分考虑到网络安全的问题;其次,注重系统的整体维护是延长系统使用寿命的重要保障。此外,地质灾害预警预报系统与其他相关系统的联系均以特定的接口程序来实现,当地质灾害预警预报系统或相关系统出现故障时,不会出现系统间的相互影响。在系统的运行中,应保留详细的操作日志,出现问题可以查明错误原因,及时恢复,并为系统的科学评价提供依据。
3小结
综上所述,地质灾害预警预报系统的建设和维护是一项长期工作,涉及的部门多、范围广,须参考的因素多而复杂。因此,必须在工作中不断地总结经验,并在各部门的积极配合下,建立顺畅的信息链,为相关部门和群众提供即时的、权威的、人性化的信息指导,将地质灾害的影响降到最低。
1.研究内容
1)结合承德市在建的山岭公路隧道如伊次梁隧道、茅荆坝隧道等，对隧道施工工作面前方地质情况，特别是对可能发生的地质灾害如软弱不良地质段、突水等情况进行超前地质预报；2)物探方法（主要指地震方法）及相应的先进仪器在隧道地质灾害超前预报中的应用；
3)隧道灾害治理方法：根据对公路隧道施工前方的地质预报，提出正确的施工方法，特别是对于公路隧道地质灾害的避免方法，以减小经济损失与人员伤亡。
2.本课题的创新点和研究必要性
隧道工程施工地质超前预报工作是选择正确施工方法与支护方式的必要条件和前提，施工方法和支护方法的正确选择是隧道减轻和避免地质灾害的途径。
随着物理探测技术及仪器的发展，采用先进的物理探测技术，结合以前已经应用的种种地质超前预报方法，形成新的综合的隧道地质超前预报方法，提高地质超前预报的准确性，已经非常必要和可能。并且，综合测试预报方法已经在铁路隧道施工过程中得到初步尝试，在公路隧道施工工程中应用却还不常见。同时，原有的物探方法(如声波探测，浅层地震探测等)在隧道施工超前地质预报应用时占用较长的时间和预报距离较短等，没有得到施工单位的广泛的应用。
本课题将结合承德市在建公路隧道工程，在公路隧道施工中，将具有国内国际先进水平的测试仪器T202(TuelSeismicPrediction)测试仪器应用于公路隧到施工地质超前预报，并进行全面的地面与洞体内的地质分析，形成公路隧道施工地质超前预报的综合方法，减少物理探测方法占用施工时间，并根据超前地质预报给出正确的施工和支护方法，为公路隧道经济快速施工提供有力技术支撑。
3.研究技术路线
依据公路隧道的地质条件，拟采用全面超前地质预报技术路线，即全面隧道施工地质灾害超前预报技术路线。主要包括以下几方面内容：
1)河北省内公路隧道灾害发生的形式及传统处理方法
a)根据河北省已建及在建的公路隧道，调查隧道在施工过程中地质灾害产生的形式，分析灾害的发生原因及现行处理办法。详细了解施工单位对于工作面前方地质状况估计的原有方法及效果，以及对于不良地质段产生地质灾害的防治技术及效果。在调查基础上，对这些防治方法进行综合分析，并对其中适合推广的技术进行归纳总结。
b)对近年内国内外的公路隧道施工地质灾害超前预报方法及超前支护等处理方法进行分析与总结。
2)公路隧道洞区主要不良地质分析与宏观预报
主要包括如下工作：
a)深入的隧道地面地质调查
b)隧道地质条件分析
c)宏观预报
在隧道所在地区地面地质详细、深入调查的基础上，通过隧道地质条件分析，宏观预报隧道施工过程中可能出现的主要不良地质体的成因、性质、类型、位置和规模。
d)长期超前地质预报
在宏观预报的基础上，应用T探测和地面地质体投射法等技术手段，对隧道围岩不良地质体进行长距离超前地质预报。
e)短期超前地质预报
在长期超前地质预报的基础上，运用掌子面编录预测法和不良地质前兆预测法等技术手段，对隧道不良地质体进行短距离超前预报。预报距离一般为掌子面前方15～30米以内。
3)公路隧道施工地质灾害临近警报
在长期、短期超前地质预报的基础上，应用施工地质灾害的一系列监测、判断技术手段，对可能发生的施工地质灾害及时发出临近警报。主要包括如下内容：
a)塌方地质体性质鉴定和监测技术
主要包括：断层破碎带和岩溶陷落柱等塌方不良地质体性质的鉴定和区分技术，涌水量、岩爆等的监测预报技术。
b)施工地质灾害能否发生的判断技术
这是施工地质灾害警报技术中最关键的技术，也是第二步的工作。主要包括：塌方、突泥突水等重大施工地质灾害发生可能性的一系列判断技术。
4)公路隧道施工地质灾害预防及处理方法
通过隧道地质超前预报技术，对公路隧道施工前方不良地质段提出正确的开挖支护方法及相关超前处理措施，防止地质灾害发生。系统总结利用综合探测技术对公路隧道施工地质灾害的预报与防治技术。
4.主要经济技术指标
1)运用T（TuelSeismicPrediction）探测应达到的主要技术指标
①探测距离一般为掌子面前方300～500米，最大可达1500米；但有效预报距离仅为掌子面前方100米。
②最高分辨率为1米3的地质体；
③预报不良地质体位置的精度可达90以上；
④预报不良地质体规模的精度可达85以上。
2)地面投射法应达到的技术指标
①有效预报距离可达掌子面前方150米，最高分辨率为1米地质体；
②对不良地质性质的判断，精度一般可达到基本正确；
③对不良地质位置的判断，精度一般可达以上90以上；
④对不良地质规模的判断，精度一般可达85~90以上。
3)短期地质超前预报方法应达到的技术指标
预报不良地质体的性质基本正确，预报位置的精度可达95以上，预报规模的精度可达90以上。还可以较准确地预报围岩类别。
摘要:近年来,随着我国国民经济的快速发展,各种资源开发和工程建设活动等人类工程活动的力度也普遍增大,给我国本就十分脆弱的地质环境带来了巨大的压力,地质灾害的频度和规模有逐年增加的趋势。为此,本文作者就岩土工程与地质灾害的内涵、地质灾害的特征与危害以及地质灾害防治工程的主要施工技术标准及防治措施进行了全面的阐述。
关键词:岩土工程;地质灾害;防治措施
1、岩土工程与地质灾害的内涵
自20世纪80年代末,90年代初,我国产生了一个新的学科——地质工程学。地质工程学,是研究与解决从规划到竣工乃至工程运行后效的全过程的与地质有关的工程问题的科学。它把地质体乃至地质环境作为工程系统的组成部分来对待,这显然符合大系统工程学的思想,它包含岩土工程和地质灾害防治工程两个方面,但以后者对其特点的反映更为深刻。岩土工程是指工程建设中涉及岩土体的开挖与加固;地质灾害防治工程是对自然或人为作用产生的有害地质现象进行防范与防治。后者包含了更全面地对地质生态环境合理开发与管理的思想。
地质灾害是指由于自然因素或者人为活动引发的危害人民生命财产安全或使人类赖以生存和发展的环境、资源发生严重破坏的地质现象。《地质灾害防治条例》规定,地质灾害包括山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等灾害。
在我国,大多数地质灾害现象都是人为因素引发的,据有关资料统计,近年来我国每年因地质灾害造成的经济损失约占各种自然灾害的1/4至1/5,因此,减少或制止破坏生态环境行为、及时采取地质灾害预防和防治措施,是我国当前减少损失的首要途径。
2、我国地质灾害的特征与危害
由于我国地理位置独特,地质构造复杂,地球生态环境多变,加之人口众多的农业大国,经济较落后,承灾能力弱,所有这些叠加在一起,形成灾害类型多、分布广、频度高、强度大、影响面宽、损失严重的格局。
据资料统计分析,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等种类的地质灾害在我国十分发育。其中崩塌、滑坡、泥石流的分布范围约占国土面积的50%,其中以西南、西北地区最为严重。
地质灾害可分两大类:第一类主要是由自然因素引起的地质环境问题,又称第一环境问题,属自然地质灾害;这些灾害不以人类历史的发展为转移;第二类主要是由人为活动引发的地质灾害,称第二环境问题,属人为地质灾害。这些灾害常随社会经济的发展而日益增加,据地质灾害成因分析,全国50%以上的地质灾害发生的主要原因是人类行为,尤其是人类不合理地大量挖掘能源所造成的。
2.1 滑坡
滑坡是指斜坡上的土体或岩体,受河流冲刷、地下水活动、地震、人工切坡等因素的影响,沿着一定的软弱面或软弱带,整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。
滑坡的诱因:
(1)地震;(2)降雨和融雪;(3)地表水的冲刷、浸泡;(4)河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷;(5)开挖坡脚;(6)蓄水排水;(7)堆填加载;(8)劈山放炮,乱砍乱伐。
滑坡发生的规律:
下列地带是滑坡的易发和多发地区:(1)江、河、湖(水库)、沟的岸坡地带,地形高差大的峡谷地区,山区铁路、公路、工程建筑物的边坡等。(2)地质构造带之中,如断裂带、地震带等。(3)易滑(坡)岩、土分布区。(4)暴雨多发区及异常的强降雨区。
2.2 崩塌
陡坡上被直立裂缝分割的岩土体,因根部空虚,折断压碎或局部移滑,失去稳定,突然脱离母体向下倾倒、翻滚,堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象称为崩塌。
崩塌的诱因:
(1)采掘矿产资源;(2)道路工程开挖边坡;(3)水库蓄水与渠道渗漏;(4)堆(弃)渣填土;(5)强烈振动。
2.3 泥石流
泥石流是由于降水(暴雨、冰川、积雪融化水)产生在沟谷或山坡上的一种挟带大量泥砂、石块和巨砾等固体物质的特殊洪流,是高浓度的固体和液体的混合颗粒流。
泥石流的诱因:
(1)不合理开挖;(2)不合理的弃土、弃渣、弃石;(3)滥伐乱垦。
地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落,并在地面形成塌陷坑(洞)的一种动力地质现象。
2.4 地面变形
地面变形包括地面沉降、地面塌陷与地裂缝。目前中国发生地面沉降活动的城镇有70多个,明显成灾的有30余个,最大沉降量已将近3m。这些城市有的孤立存在,有的密集成群相连形成广阔的地面沉降带(区)。造成中国城镇地面塌陷原因有三:一是不合理地大量开采地下矿产资源引起的塌陷;二是表面岩溶活动引起的塌陷;三是大量抽取地下水引起地面下沉。
地面塌陷发生的规律:
(1)岩溶强烈发育的纯可溶岩分布地带或沿其与非可溶岩的接触地带;(2)沿可溶岩中的断裂带或主要裂隙交汇破碎带,岩层剧烈转折、破碎的地带;(3)松散盖层较薄且以砂石为主,其底部粘性土层缺失或甚薄(一般不足1-2米)的“天窗”地段;(4)岩溶地下水的主迳流带或岩溶管道上;(5)具有潜水和岩溶水双层含水层分布地带;(6)岩溶地下水的排泄区;(7)岩沉吟地下水位在基岩面上下频繁波动的地带,或受排水影响强烈的降落漏斗中心及近侧地段;(8)临近河、湖、塘地表水体的近岸地带;(9)岩溶地下水位埋藏较浅的低洼地带。
2.5 人为地质灾害的危险性分析
人为活动加剧或加速地质灾害的发生所带来的危害性大大超过正常状态下产生的地质灾害所带来的损失。如:矿产资源的开发以及铁道、公路等各种工程建设的开挖,亦经常加剧地质灾害的发生,如:土壤侵蚀、地面塌陷与沉降、滑坡、岩爆、泥石流、荒漠化以及坑道涌水、瓦斯爆炸等灾害。人工滥伐森林资源,也造成土壤侵蚀、滑坡和泥石流等灾害,并导致洪灾的加剧发生。人工爆破也会诱发岩溶塌陷、滑坡等灾害的发生,还有可能引起连锁性的岩溶塌陷。
人工诱发地质灾害的特点如下:
一是诱发速度快。在自然地质演化及气候变化过程中,岩体由相对稳定至不稳定的变化,经历长时间过程。而人工因素诱发下,就大大地缩短了自然演化时间,加速岩土体的岩性变化,而导致突变灾难的发生,并造成更大的损失。
二是诱发灾害面广。自然地质灾害的发生,除了特大灾害之外,一般其危害性有一定的局限性,在人工因素诱发下,其危害性就具有更大的影响面。例如由于生物资源———森林的破坏,工程的大规模开挖,影响的是区域性环境恶化,诱发区域性旱涝灾害,以至引发全球性荒漠化。人类活动产生的升温效应,对气候及地质灾害诱发作用的影响也是全球性的。
三是灾害损失巨大,除了地震之外,人工诱发的地质灾害所造成的损失是严重的。随着经济建设的发展,人工诱发地质灾害所造成的损失,仍会不断增加,目前估 计地质灾害损失每年约500亿元,而受到威胁的就是这些数据的数倍至数百倍。1998年洪灾损失2000多亿元,死亡1432人,其中不少损失是通过地质灾害而产生的。
3、地质灾害防治工程的主要施工技术标准及防治措施
3.1 主要的施工技术标准总结
地质灾害防治工程的最大特点是隐蔽性(如抗滑桩)、复杂性(如抗滑桩+锚拉+挡板+冠梁)和多样性(防治滑坡可采用桩,亦可采用挡土墙),以地下工程施工为工艺特点,因此与地基与基础工程和岩土工程具有十分相近或相同的工艺流程、施工工序和施工工法。涉及地质灾害防治工程施工的技术规范和标准主要有:
(1)地质灾害防治工程现行施工技术标准和规范,如《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0218-2006); (2)各类工业与民用和市政工程建设项目的地基与基础、深基坑、高切坡、地基处理、基础病害工程防治等所涉及的技术规范和标准均可参考使用,如《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002);
(3)各类水利水电工程的土石方、地基与基础和岩土工程所涉及的技术规范和标准均可参考使用,如《水电水利工程预应力锚索施工规范》(DL/T5083-2004);
(4)各类交通建设中所涉及的边坡、滑坡、危岩、塌陷和沉降等工程防治的相关技术标准和规范,如《公路隧道施工技术规范》)(JTJ042-94)。
3.2 地质灾害防治工程防治措施
3.2.1 做好防治工程设计
地质灾害防治工程设计,必须根据崩塌、滑坡、不稳定斜坡的成因机制、运动模式、易发性及防治目标制定。
(1)根据致灾的成因确定主要防治途径;
(2)根据灾害的易发程度、防治目标确定防治工程的强度和工程量。
3.2.2 地质灾害防治工程的主要工程措施
根据地质灾害防治工程勘查设计现行行业规范,《三峡库区地质灾害防治工程质量检验评定标准》等技术标准及资料分析,国内防治地质灾害的主要工程类型有:排(截)水工程、支(拦)挡工程、加固工程、护坡工程、减载与压脚工程及搬迁和避让等。
3.2.3 地质灾害防治措施
(l)工程防治措施
工程防治措施是防治地质灾害的重要组成部分,工程防治措施的适用条件及方式:大多数房后切坡造成的小型土质滑坡,选用滑坡后缘地表排水、前缘支挡或削方减载护坡等工程措施较为适应;对于中型以上滑坡,应根据工程地质勘察资料选择工程防治措施。
(2)生物防治措施
生物防治措施是指植树造林,种草护坡及合理耕牧。它具有应用范围广、投资省,能促进生态平衡,改善自然环境条件,防治作用持续时间长的特点,需较长时间才能发挥其效益。
根据调查区地质灾害特点和自然经济条件,泥石流区,地面塌陷区及水土流失区应采取封山育林,退耕还林等防治措施,减少地质灾害的发生和经济损失。
(3)避让措施
①雨天避让措施。对灾害隐患点和变形斜坡,采取雨天临时避让措施,各镇在防灾预案的基础上编制安全转移预案,雨天对受威胁户一一作转移地点安排。应根据就近原则、转移地(接受户)不受地质灾害或其它灾害威胁的原则进行操作。
②搬迁避让措施。对一些危险性大、危害性严重的地质灾害,防治费用超过搬迁费用或再建房仍然受地质灾害威胁的,采用搬迁避让措施。调查区需搬迁避让或已搬迁的灾点。
4、结语
岩土工程地质灾害防治工程是一项长期的工作,任重而道远。随着新技术、新方法、新材料在地质灾害防治工程中应用,地质灾害防治措施和施工技术必将迈向新的台阶。
目前,我国按照矿井设计生产能力,将矿井划分为大型、中型、小型三种类型,其中0.3Mt/a及以下的矿井称为小型矿井,俗称“小煤矿”。与大型煤矿相比,小煤矿多地处煤层稀薄地带,尤其当小煤矿在急倾斜煤层开采或开采工艺不合理时,易引起地表沉陷、开裂破坏,严重时出现突陷,造成采空区内大批的建筑物等设施遭到严重破坏,严重影响矿区经济的可持续发展。但随着我国煤炭事业的发展,大型煤矿开采后的剩余煤炭量逐渐增加,剩余煤炭同样影响国家煤炭的储量。若因煤层垮落而不将其开采出来,势必会造成煤炭资源的浪费,因此小型煤矿的存在具有其必要性。本文研究区地处原有老矿区,以采老矿区边角煤为主,采区范围内存在有大矿老采空区,采动会引起老采空区“二次沉陷”问题。
1 九二煤矿开采区概况
1.1 地质概况
九二煤矿位于淮南市大通区九龙岗镇境内,区内有小煤矿九龙岗二公司,属淮南矿区煤层赋存边缘地带。经几十年的开采沉陷,矿区及周边地形有了很大变化,塌陷不断形成许多塌陷区。该矿井田东部有断层F7、F8,煤层平均厚度3.5m,煤层倾角平均为70°,为急倾斜煤层。
1.2 开采概况
经过整合技改后的九二煤矿主要可采煤层有7层,目前主采N3和S6煤层,煤层平均厚度分别为4m,煤层倾角平均为70°,为急倾斜煤层,采用小碴假顶采煤法,工作面用风镐和手镐落煤,人工攉煤,根据煤层厚度不同工作面分别采用木支柱和摩擦支柱铰接顶梁支护,机械回柱,全部陷落法管理顶板。
2 房屋地质灾害特征分析
通过走访采空影响区周边居民,拍照、测量和填表等方式获得房屋受损资料,经过统计分析,对照国家煤炭工业局2000年5月26日颁发的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》划分出开采影响区房屋受损程度。
根据采空影响区135户房屋受损情况调查整理和分类显示,位于采动区盆地边缘的居民房屋出现了不同程度的损毁,涉及面积为118448m2,主要表现为沿煤层开采方向的房屋和地表裂缝发育明显。以九龙岗镇利民村的房屋为例:受拉伸变形影响显着的有65户,受压缩变形影响显着的有42户,受拉伸和挤压变形显着的有28户,大致的点位分布范围是向西为受压变形显着,向东受拉变形显着,于两者之间的房屋是受拉和受压都比较显着的,房屋破坏比较严重。房屋墙体裂缝主要为“东西走向”,地面裂缝主要为“南北走向”,且大致为“南偏西45°”,这与煤层开采方向相吻合。其中,有部分房屋出现“正(倒)八字”现象,房梁与墙体分离现象,这些现象多出现在门头,窗台;房屋墙体呈“菱形”等现象,大部分裂缝及裂隙从地基发育,经墙体、窗口门洞延伸至房顶。由于压缩引起地面鼓起,拉伸引起地基出现裂缝。
从受损建筑物和地裂缝产生的时间上来看,由于该矿区历史开采时间比较久远,存在有老采空区,建筑物和地面有老裂缝存在。但大多数裂缝是近半年时间产生的,这与该矿的井下开采时间和烈度是一致的,所以可以判定为新裂缝是由井下煤层开采引起的。
3 煤矿采动因素分析
由于在急倾斜煤层开采条件下,开采沉陷将引起地表形成塌陷槽和大面积的地表沉陷、开裂破坏,严重时会出现突陷,会造成区内的建(构)筑物设施遭到严重破坏。所以针对急倾斜煤层开采的九二公司矿井,在缺少地面实际监测资料情况下,采用开采沉陷预计方法对已按计划开采的采掘工作面,根据其地质采矿条件,选用适当的预计函数、参数,预计出受此开采影响的地表移动和变形,定量分析采空区地表及建筑物是否受九二公司井下开采沉陷影响及影响程度。
3.1 开采沉陷预计
依据井下测绘及调查结果,对目前采掘工作面迎头位置最靠近矿井东边界,同时也是有可能造成地面建筑物损害的的N3槽煤层-195m水平(240m水平)上三道采场,采用概率积分法进行沉陷预计。预计结果显示:井下开采所引起的地面沉陷涉及面积为118448m2,其最大下沉值为1.6m。沉陷过程中的最大拉伸变形值为+5.12mm/m,地面最大水平移动为+240mm,最小水平移动为-203mm,走向主断面上的最大正曲率变形值为+0.14mm/m2、最大负曲率为-0.26mm/m2,倾斜方向的最大拉伸水平变形值为+2.4mm/m,压缩水平变形值为-1.2mm/m。综合地面显现特征调查结果,参照《规程》中对砖混、土筑的建筑物破坏等级标准,对建筑物受损的数量和损害程度进行分类统计,见表1。
4 其他地质灾害因素分析
4.1 九二矿区区域构造因素
九二矿原有的区域构造形态对采空区沉陷有直接影响。淮南煤田位于秦岭纬向构造带南亚带的北缘,东与新华夏系郯城一庐江断裂反接,西连周口凹陷,北接蚌埠隆起,南邻合肥凹陷。由于原九龙岗矿开采下部A、B、C组煤层,经几十年的开采塌陷,地形有了很大变化,因此会不断塌陷形成许多塌陷区。
4.2 矿区老采空区因素
现有九二矿的采煤工作面是在原有工作面的基础上二次开掘形成的。原采煤工作面在开掘的过程中已经对当地的地质构造造成破坏,形成塌陷区。二次开掘使得原来已经稳定的塌陷区的地质构造再次发生破坏,形成二次塌陷,因此现有的塌陷区面积较广,破坏程度较严重。
4.3 房屋建筑结构和地基稳定性因素
由于九二煤矿地处原报废矿区,当地大多数房屋采用“砖木”结构建造,并且多建造于上个世纪五十年代。“砖木”结构建筑成本较低,但稳定性较差。采煤工作面进行作业时,地下的扰动会延伸至地表,不稳定的“砖木”结构对此反应灵敏,主要表现为房屋地基开裂,裂缝穿过墙体延伸至屋顶,或者墙体呈“拉扯”状裂缝。
从区域地质资料可知,调查区内地质构造较简单;调查区内地基土组成较简单,从本次钻探揭示岩土层可以看出,场地内上部松散层主要由粘性土(上部杂填土除外)组成,下部为二叠系煤系地层(煤岩、粘土岩、砂岩等),整体看土层分布稳定。松散层成因上主要为冲洪积成因,主要为更新统临泉组粘性土,其强度高(fak=240~280 kPa),变形性较小(Es=14.0~16.0Mpa),作为建筑场地是适宜的,正常情况下不会对上部建筑稳定造成明显影响。
4.4 边坡稳定性因素
在研究区西侧由于采空塌陷形成东高西低的地形特点,人为形成一个边坡,据现场测绘的沉陷区剖面图量算,塌陷坑边坡坡度大约在5°左右。依据《工程地质手册》中土质边坡稳定性分析计算方法,对于土质边坡允许坡度值如表2:
从研究区边坡坡度及场地内地基岩土组成及其物理、力学性质特点可知:研究区内边坡坡度较小(小于5°),且地基土主要为强度高(С值为70kPa、Ф值为28°)、压缩性低的老粘土,经分析计算,塌陷坑边坡是稳定的,正常情况下不会造成其上建筑物产生拉裂变形。但随着采空塌陷进一步发展,坡度逐渐变大,同时由于地表水下渗会对岩土体产生软化作用,一定程度上会造成岩土体发生侧向蠕变。
4.5 熔岩构造因素
由于在研究区内不存在明显的 碳酸盐岩,且上部松散层厚度较大(通常大于20m),调查区内不存在岩溶塌陷的危险性。同时由于岩土体赋水性较差,且由于煤矿长期疏干水,地下水位较低,不会产生地面沉降的危险。
5 结束语
5.1 对小型煤矿开采区域因,急倾斜厚煤层开采导致了较大范围的地表变形,采动影响区房屋的变形损害主要由西侧的矿井开采因素所致;采动影响区内其他地质灾害特征不够显着。地质勘探及地质调查表明,房屋受损区的地下为煤系地层,不具备岩溶塌陷地质灾害条件;上部的土层厚度较薄且全部为变形性较小强度高的塑性粘土,不具备因地下水位下降而引起的地面沉降。
5.2 针对小型煤矿开采环境的复杂性,只进行损害后的技术分析是远远不够的,起不到保护当地生态环境的作用。因此,应在小型煤矿开采区域加强老采空区及周边地面和建筑物的地质灾害监测预报工作,并在可能会造成塌陷破坏的区域设立警示线或警示标志。如果损害达到严重程度时,应及时考虑拆除搬迁。
摘要：地理信息系统技术（GIS）已经广泛渗透到了多种学科领域，从比较简单的、单一功能的、分散的系统发展到多功能的、共享的综合性信息系统，并向多媒体GIS、智能化、三维、虚拟现实及网络方向发展，新兴的地理信息系统将运用专家系统知识，进行分析、预报和辅助决策。本文介绍了地理信息系统的开发工具，从专业开发工具的组成结构上，可以归纳为集成式GIS、模块化GIS、组件式GIS和网络GIS等几个主要类别；总结了地理信息系统在地质灾害研究中的应用及其在地质灾害评价和管理、地质灾害的危险度区划评价和GIS与专家系统的集成应用的进展态势。
关键词：地理信息系统 集成式GIS 模块化GIS 组件式GIS 网络GIS 地质灾害
1地理信息系统的基本概念
地理信息系统(Geographic Information System，GIS) 是介于信息科学、空间科学和地球科学之间的交叉科学与新技术学科，它是计算机科学、遥感技术、信息工程与现代地学理论和方法的有机结合。地理信息系统是基于数据库系统、地图的可视化和地理信息的空间分析的计算机系统，处理的数据是具有地理特征和表征地学现象之间空间关系的属性数据。地理信息系统的主要功能有：采集、存储、管理、检索、查询、分析、显示和输出多种数据［1，2］，进行数据维护与更新、区域空间分析、多要素综合分析和动态预测［3］等。
地理信息系统，按其内容可以分为三大类［4］：(1)专题信息系统，它是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务，如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统和水土流失信息系统等。(2)区域信息系统，主要以区域综合研究和区域的信息服务为目标，可以有不同的规模，如加拿大国家地理信息系统和我国黄河流域信息系统等。(3)地理信息系统工具，它是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。地理信息系统的任务，就是对地球表层人文经济(包括人类工程活动)和自然资源及环境多种信息进行综合管理与分析。
2 地理信息系统的开发工具
近年来GIS应用系统发展迅猛，GIS工具软件版本也不断更新升级，比较鲜明的发展动向有[5]：(1)各GIS软件工具厂商在优化性能的同时，重视发展Internet 上的GIS；(2)更换开发语言和开发模式，更换或扩展到Windows NT 平台；(3)在空间数据库管理方面，客户/服务器体系结构仍是GIS 软件追求的目标；(4)除了属性数据外，人们也希望图形数据采用关系数据库管理系统或面向对象的数据库管理系统；(5)理论研究方面，时空数据的处理及其三维或四维GIS仍然是一个研究热点；(6)为了进行空间数据共享和交换，各国都制定了空间数据的交换格式；(7)元数据(Metadata)的记录、处理与标准也是GIS技术发展的一项重要内容；(8)对GIS软件影响较为深刻的技术还有组件对象模型(COM)，软件厂商已由原来向用户提供系统转为提供对象类型库或ActiveX控件。
在地理信息系统的发展过程中，目前已出现了大量的GIS系统专业开发工具。从这些专业开发工具的组成结构上，可以归纳为集成式GIS、模块化GIS、组件式GIS和网络GIS等几个主要类别［6］。
（1） 集成式GIS
集成式GIS指集合各种功能模块的大型GIS系统软件包。ESRI公司推出的Arc/Info，Genasys公司的GenaMap, MapInfo 公司的MapInfo，AutoDesk公司的AutoMap，Maptitude[7], MapGIS, MapEngine［8］, TitanGIS等都是集成式的GIS开发工具。集成式GIS系统的优势是各项功能已形成独立的完整系统，提供了强大的数据输入输出功能、空间分析功能、良好的图形平台和可靠性能，缺点是系统复杂、庞大和成本较高，并且难于与其它应用系统集成。
（2） 模块化GIS
模块化GIS系统是把GIS系统按功能划分成一系列模块，运行于统一的基础环境中。Intergraph公司的MGE是具有代表性的模块化GIS系统。模块化GIS系统具有较强的工程针对性，便于开发和应用。
（3） 组件式GIS
组件式GIS是随着近年来计算机软件技术的发展而产生的，代表了GIS系统的发展潮流。组件式GIS具有标准的组件式平台，各个组件不但可以进行自由、灵活的重组，而且具有可视化的界面和使用方便的标准接口。组件式GIS平台的核心技术是Microsoft的组件对象模型（Component Object Model，简称COM）技术[9]，新一代组件式GIS大都是采用ActiveX控件技术来实现的，如Intergraph 公司推出的Geomedia，ESRI公司推出的MapObjects, MapInfo公司推出的MapX，中科院地理信息产业发展中心开发的ActiveMap, 北京灵图公司开发的三维虚拟现实地理信息系统VRMap等。这类GIS系统提供的是为完成GIS系统而推出的各种标准ActiveX控件和类型库（Type Library）,使GIS系统开发者不必掌握专门的GIS系统开发语言，只需熟悉基于Windows平台并且支持ActiveX控件技术的通用集成开发环境，了解组件式GIS各个控件（包括对象）的属性、方法和事件，就可以实现GIS系统。所以，组件式GIS在系统的无缝集成和灵活方面具有优势，从一定意义上讲，它代表了GIS系统的发展方向。
（4） （4）网络GIS（Web GIS）
进入上世纪90年代后期，信息技术迅猛发展，新的信息技术层出不穷。随着电信网、有线电视网、Internet三网融合步伐的加快和第二代Internet技术的日趋成熟，Internet正日益成为信息化社会人们联系、交流、获取信息的重要工具。Internet技术改变着世界。戈尔所倡导的“数字地球”概念引起了人们广泛的关注，Internet环境下的空间信息处理技术也愈来愈受到重视，它把多维虚拟现实技术(Virtual Reality)、计算技术、遥感技术(Remote Sensing)、地理信息系统、全球定位系统(Global Position System)、网络技术等作为主要的技术支撑系统。GIS的网络化应用趋势已成为必然。Web GIS 是指基于Internet平台的地理信息系统，又称为因特网GIS（Internet GIS）。Internet技术的发展，使地理信息系统发生了质的飞跃，对传统意义上的GIS带来了极大的冲击，导致了Web GIS时代的开始。以单机或局域网为操作平台的工作模式终将被Internet 操作平台所取代。
利用这种新方法，从WWW的任意一个节点，Internet的用户都可以浏览到Web GIS站点上的地理数据，制作专题图件，进行空间查询检索以及空间分析，地理数据的概念已经扩展为分布式、超媒体特点的、相互关联的数据，使GIS进入千家万户。终端用户可以在任何时候、任何地点共享、使用各GIS服务商或政府机构提供的空间信息、应用服务。通过一个简单的浏览器就可以访问经过复杂的专业GIS分析产生的简洁、直观的结果。可以交互式访问动态更新的地图网址，在Internet网上完成单机系统常见的各种基于地图的GIS信息查询功能。另外，Internet与组件对象模型技术相结合，进一步发展了基于分布式组件模型的Web GIS。空间数据库供应商在服务器上存储数据的同时，根据数据元的格式安装操纵该数据的控制，用户在网上可调用不同的控件和数据，在本机或某个服务器上进行分布式组件的动态组合和空间数据的协同处理与分析，完全实现远程异构数据的共享。
已经有一些公司推出了Web GIS，如AutoDesk公司的MapGuide，MapInfo公司的MapInfo ProSever，Intergraph公司的GeoMedia Web Map，ESRI公司的MapObjects Internet Map Sever for AcrView等。已经推出的Web GIS是利用现有的GIS软件通过CGI或者Sever API构造的过渡产品，随着组件式GIS的发展和分布式对象Web技术的逐渐成熟，未来的Web GIS将是基于COM/ActiveX或CORBA/Java技术开发的分布式对象GIS系统。
3 地理信息系统在地质灾害研究中的应用进展
目前，国内外利用地理信息系统，主要用于研究国土和城市规划、地籍测量、农作物估产、森林动态监测、水土流失、地下水资源管理［4］和矿产资源勘查［10］、潜力评价及开发［11］等众多领域。GIS在地质灾害研究中的应用大致有以下几个方面：
(1) 地质灾害评价和管理
利用地理信息系统的各种功能，建立地质灾害空间信息管理系统[12，13，14]，管理地质灾害调查资料，显示并查询地质灾害的空间分布特征信息，评价地质灾害的危害程度，分析地质灾害和影响因素之间的关系，提出减轻和防治地质灾害的措施，对将来可能发生的地质灾害进行预测［15，16］。戴福初等利用GIS对香港地区的滑坡灾害进行历史滑坡编录，分析滑坡的时空分布特征与动态和静态环境因素之间的相关关系，对滑坡灾害风险进行评价和危险区域划分［17］。
(2) 地质灾害的危险度区划评价
由于各种地质因素本身的不确定性，以及地质因素之间相互作用的复杂性，在收集大量的基础地质环境资料前提下，利用GIS对这些基础资料进行有效地处理来提高数据的可靠性，通过选取合适的评价预测指标［18］，运用恰当的数学分析模型［19，20，21］，对研究区进行地质灾害危险性等级的划分，从而为地质灾害的管理及防治和预警决策提供依据。
(3) GIS与专家系统的集成应用
GIS与专家系统的集成应用中，GIS所起的作用主要是管理时空数据，进行空间分析；专家系统所起的主要作用是利用专家知识和空间目标的事实推理判定灾害的危险度［22］。二者的结合将使专家经验得到推广，减少野外和室内手工作业工作量，使区域地质灾害的动态管理成为可能。
4 结语
（1）地理信息系统技术已经广泛渗透到了多种学科领域，从比较简单的、单一功能的、分散的系统发展到多功能的、共享的综合性信息系统，并向多媒体GIS、智能化、三维、虚拟现实及网络方向发展，新兴的地理信息系统将运用专家系统知识，进行分析、预报和辅助决策。
（2）地理信息系统的开发工具，从专业开发工具的组成结构上，可以归纳为集成式GIS、模块化GIS、组件式GIS和网络GIS等几个主要类别。其中组件式GIS在系统的无缝集成和灵活方面具有优势，代表了GIS系统的发展方向。
（3）地理信息系统在地质灾害研究中的应用方兴未艾，尤其在地质灾害评价和管理、地质灾害的危险度区划评价和GIS与专家系统的集成应用方面进展很快。
论文关键词:水库库区 地质灾害 灾害治理 喷播植草 防护技术 三峡水利枢纽
论文摘要:针对三峡库区地质灾害治理的特点,结合实例对喷播植草防护技术的特点、主要功能、方案选择、施工工序进行介绍,并对其效果及经济、社会效益进行评价。
1 概 述
岩土边坡工程改变了自然边坡现状,会对当地的生态环境造成不利影响,在环境保护要求严格的今天,边坡工程增加生态环境保护的内容是非常重要甚至是强制性的。其中边坡植被防护作为岩土工程生态环境保护的重要部分,在国内得到了广泛的应用,并取得了良好的效果,且开始逐渐取代传统的圬工护坡。边坡植被防护工程主要有以下几类技术:①阶梯植被;②框格植被;③穴播或沟播;④喷播植草;⑤植生带;⑥绿化网;⑦土工网垫等。
本文将结合三峡库区地质灾害治理工程的经验,重点论述喷播植草防护技术在库区地质灾害治理工程中的应用。
2 喷播植草防护技术的特点
喷播植草是利用液态播种原理,将草籽、肥料、粘着剂、纸浆、土壤改良剂和色素等按一定比例配水混合搅匀,通过机械加压后喷射到边坡坡面的防护技术。由于其施工简单、速度快,造价低且草籽成活率高,在国内外获得了广泛的应用。
3 喷播植草防护边坡的主要功能
喷播植草作为边坡防护措施,将极大地改善工程建设的生态环境,创造良好的经济、社会和环境效益。主要功能是对岩土边坡浅表层进行防护,通过对浅表层边坡的加固从而达到防止雨水冲刷、控制水土流失、保持边坡稳定的作用。
3.1 边坡加固作用
(1)深根的锚固作用。植物的垂直根系穿过坡体填土,锚固到深处较稳定的土层上,能起到锚杆的作用。乔本科、豆科植物在地下0.75~1.50 m深处有明显的土壤加强作用。
(2)浅根的加筋作用。植物根系在土中错综盘结,使边坡土体在其延伸范围内成为土与草根的复合材料,稳定边坡表层土体,起到护坡的作用。
3.2 植被的水文效应
(1)降低坡体孔隙水压力。植物通过吸收和蒸发边坡土体内的水分,降低土体内的孔隙水压力,从而提高了土体的抗剪强度,有利于边坡土体稳定。
(2)控制土壤侵蚀、保持水土。降雨是坡面冲刷的重要原因,降雨时植草对边坡有明显的保护作用,能有效降低地表径流的流速,从而抑制面蚀及沟蚀,减小边坡土体的流失。
3.3 改善和美化环境
植草可使被破坏的环境逐步恢复,并能促进有机物的降解,净化空气;植草形成的绿化带,与周边环境更协调,与自然更接近,起到改善和美化环境的作用。
4 三峡库区地质灾害治理工程特点及要求
(1)三峡库区在蓄水及运行过程中水位变化频繁,水位变幅大;
(2)受当地地形地质条件限制,沿江地质灾害治理区域大多土质贫瘠,有机质含量低;
(3)采用喷播植草防护的边坡坡比为1∶2~1∶
3.5,坡度能满足喷播植草的要求,无需采用网垫等其他额外加固措施;
(4)施工工期短,时间要求严格;
(5)要求边坡尽快形成抗冲刷能力;
(6)工程位于城镇,对景观、绿化要求高;
(7)成坪后不需要专门的养护,形成稳定生物群落并自然生长;
(8)边坡面积较大,应尽量降低成本,节约投资。
5 符合库区灾害治理工程特点的喷播方案针对库区灾害治理工程特点及要求,采用了以下的喷播方案。
(1)选用在三峡库区能广泛生长的草种。采用豆科和乔本科草种混播,提高耐贫瘠能力。根据库区地质灾害治理工程的特点及当地的气候条件,采用以小冠花为主,以中华结缕草、两耳草、紫花苜蓿等为辅的4种草种混播。
草种以小冠花为主是因为小冠花具有以下特点:①生长年限长,其寿命可达50 a以上;②根系发达,持久性强;③覆盖速度快,覆盖度大,每株当年覆盖面积平均0.7~0.9 m2;④绿色期长,枯草期短,在南方为四季常绿草种;⑤耐贫瘠、耐寒、耐高温、高抗病虫害;⑥水土保持效果显著;⑦对不同气候及土壤的适应性强。
由于小冠花耐水性较差,在水位变幅区降低小冠花草种的比例,相应增加其他辅助草种比例,以提高植草的耐水性。
(2)增加黏合剂、木质纤维素、保水剂、复合肥等喷播材料用量,并覆盖无纺布,使草籽在喷播后立即在土壤表面形成较强的抗冲刷能力。三峡库区地质灾害治理工程较多采用土石方回填,边坡为碎石土质边坡,为确保草籽在初期能顺利成活并生长,增加了黏合剂、木质纤维素的用量以确保草籽在边坡上可稳定附着;增加保水剂、复合肥的用量以确保草籽在生长初期的养分及水分的充足供应。
(3)采用多草种混播,提高耐水性、增强抗病、抗虫害能力,有利于形成稳定的生物群落。
(4)在满足要求的前提下,优化配方,降低成本。
(5)在边坡满足喷播植草要求后立即施工,边坡清理与喷播植草同时进行,清理一块喷一块,力求在最短时间内完成,满足工期的要求。
6 喷播施工
6.1 施工所需设备、材料及人员组成
(1)喷播机:容器容量为50加仑;
(2)草籽:为中华结缕草、两耳草、紫花苜蓿、小冠花4种混播;
(3)添加剂:黏合剂、饱水剂、木质纤维素、复合肥;
(4)无纺布;
(5)便携式汽油泵及连接汽油泵与喷播机容器的水管;
(6)施工人员组成:清理边坡2人,喷播技工4人。
6.2 喷播工序及技术要求
喷播工序为:清理并平整边坡混合草籽并喷播铺盖无纺布养护。其中清理并平整边坡、混合草籽并喷播、铺盖无纺布3道工序可同时交叉进行,以缩短工期。
各工序技术要求如下。
(1)清理并平整边坡。在防护范围内要清除杂物,并对边坡进行平整,使边坡达到喷播的要求。根据喷播机喷播面积对坡面进行划分并做好标记,防止混喷及漏喷。
(2)混合草籽并喷播。将草籽及添加剂按一定比例配置好,依次加入并混合搅拌30 min,然后均匀喷至坡面,为保证喷播均匀,在坡面上先喷2/3的混合液,余下部分重新加满水后复喷一次至附着均匀即可。
(3)铺盖无纺布。覆盖无纺布是对喷播植草的初期养护,在草籽未萌发前可起到防冲刷、保水、保温的作用。无纺布应采用铁丝或竹钉固定,四边用土压好,防止风吹开。
(4)养护。在草籽萌发前期,应根据土壤湿度的变化多浇水,保证种子萌发所需水分,在种子发芽后,根据发芽情况适当浇水至其自然生长,形成稳定的生物群落。至此,养护工作基本完成,只需定期清除杂草即可。
7 工程效果及经济、社会效益
(1)由于施工机械化程度高,边坡的喷播植草可迅速完成,从而大大降低成本,仅为圬工护坡的10%~20%。
(2)喷播植草所用附加材料大多数为易分解材料,对环境无污染;且植草边坡与周围环境相融合,能美化城镇景观。这是传统圬工护坡所不及的。
(3)喷播植草在坡面平整后即可进行,且多种工序可混合一次完成,施工简便、速度快、劳动强度低,所需施工人员较传统的圬工护坡大大降低。
(4)喷播植草在施工后3~5 d即可陆续发芽,在良好的保湿条件下,两周植被覆盖率可达90%以上,植株高可达5~15 cm,在极短的时间内形成较稳定的生物群落,大大提高了边坡的稳定性,确保施工工期,且后期维护工作量小。
综上所述,喷播植草是一种经济有效的边坡防护方法,在堤防工程、塌岸防护工程、滑坡治理工程等的浅表层边坡防护中都有广阔的应用前景。
论文关键词:地质灾害 灾害成因 灾害治理
论文摘要:通过水文地质分析和理论计算,揭示了青山河地质灾害的内在和外部成因,总结治理的经验教训,提出了最佳治理方案,经过实施,遏制了地质灾害的危害程度,为地质灾害治理作了成功的探索。
青山河位于铜绿山矿南露天西侧,由南向北流入大冶湖,流域汇水面积7~8 km2,主要接受大气降雨补给,为间歇性小溪,最大瞬间洪水流量为6.44 m3/s,最高洪峰水位为23. 13 m。该河中下游距南露天矿采场约50 m,属喀斯特地貌, 1980年代开始产生沉陷、塌坑现象。
随着南露天开采境界增大,深度加深及周边抽取地下水,特别是进入20世纪末,周边小井采掘深度越来越深,每年汛期,洪水决堤、漫坝,从塌坑灌入溶岩,造成采矿的极大隐患。铜绿山矿及当地政府对该河进行了长达20多年的治理,但由于对地质灾害规律的认识和研究不够,不能从根本上遏制灾害的发生。
进入21世纪,矿里组织技术人员作了大量地质勘察工作,研究塌陷规律,总结历年来的经验教训。2003年财政部、国土资源部青山河地质灾害治理批准列为矿山地质环境治理项目(财建【2003】530号),矿山配合投入相当资金,为探究更有效遏制和治理青山河地质灾害创造了条件。
1 地质灾害的成因
1.1 工程地质及水文地质
青山河及矿区地层为三叠系大冶群的灰岩和白云质灰岩。岩浆岩为燕山早期第三次岩浆侵入形成的石英闪长岩。岩浆岩除环绕大理岩残留体外还沿层间断裂带侵入与大理岩发生接触。接触带为断裂活动持续叠加的部位,进一步发育为接触破碎带。青山河中下游长约1000 m区域的喀斯特地质构造与矿区破碎大理岩相连,是矿区岩溶的补给源。区域内5~10 m厚表层土下为较破碎碳酸盐岩体,主要由大冶群第5, 6, 7个岩性段的大理岩组成。
第5岩性段(T. dy5)岩石呈黄-褐黄,略带色,层面缝合线较稀疏,胶结构较紧密,性脆而坚硬。
第6岩性段(T. dy6)层面缝构成,胶结紧密,性较脆而坚硬。
第7岩性段(T. dy7)层理较闭合,胶结紧密,性脆且坚硬。
青山河矿区大理岩岩溶裂隙含水量的分布范围与-500 m标高以上的大理岩残留体相一致。含水岩自风化带以下的深度至少超过200 m,与大理岩风化破碎的发育深度相一致,沿接触带与围岩裂隙含水层无严格分界线。
青山河靠近南露天流域,岩溶发育,以岩溶裂隙为主的地下水与西南边坡相连为径流通道,在洪水期,南露天坑涌水量突然增大,涌水量达168 m3/h,压力0. 01~0. 06MPa。
1.2 地质灾害的成因及演化
青山河地质灾害有其发生、发展、形成的过程,是其深刻的内部原因及特殊的外部条件共同作用的结果。
1. 2. 1 流域岩溶裂隙水流的渗流及塌陷机理青山河岩溶区域地表层5~10 m冲积土层,下为较破碎大理岩,从工程勘探资料可看出,有一定数量的大小溶洞分布且与南露天相连。区域近似地构成了多孔介质中变形场、渗流场、温度场以及多场耦合作用的模型。假设土层和岩层为饱和与准饱和的多孔介质,固体颗粒不可压缩,水是可压缩的,渗流服从达西定律,热质在固、液介质中传导,对流为主。
3场全耦合模型的控制方程由考虑渗流与热应力影响的静力平衡方程;考虑岩体骨架位移与温度影响在内的可压缩流体的渗流连续性方程;以及热传导、对流及热、液、固耦合的能量守恒方程构成。应用奥地利岩石工程软件FINAL进行有限元分析。土层、岩层的参数及边介条件分别见表1、表2。
分析结果表明,在3场耦合的作用下,水分迁移、固体颗粒运动而引起不均匀沉降,沉降点在域中心段比边界多25%,沉降量中间为16. 9 mm,两边为12. 9 mm,水头呈梯度降低。根据水文地质资料进行理论计算,证明了以下事实:
(1)青山河岩溶区域因采矿尤其是露天采矿使地下水位从地表下1 m降至-20~-90 m,呈漏斗梯度分布;
(2)常年经历干旱—大气补水—干旱的循环,导致表土层、岩层沉降—有限恢复—再沉降,同时,土体岩体颗粒被渗流场的水不断地运走,形成溶洞空区,逐渐破坏岩体平衡,形成垮落带,深部断裂带形成后,靠近地表开始形成弯曲带;
(3)由于区域岩体为较破碎风化的大理岩,又有地表水渗透,使岩体C、φ值迅速下降,加速垮陷,弯曲带也成为断裂垮落带,诱成地表沉陷、塌陷等地质灾害。
1. 2. 2 塌陷区地质灾害的演化
青山河流域原是一派山青水秀的田园景色。20世纪80年代初期,南露天向海平面标高以下剥离日渐加深,南露天西南帮地下涌水逐渐加大。青山河出现小范围塌陷,主要集中在以公路桥为中心左右约200 m的河床附近,有时出现崩堤。汛期洪水灌入岩溶后,增加了南露天的涌水量。铜绿山矿在河床及塌陷区采取了一些工程措施,在一定程度上缓解了灾害损失。
20世纪90年代中期以后,一方面,周边小矿井无序开采,形成许多未充填新空区,损坏原有治水设施,大量抽取地下水使地下水位急速下降,加剧地表塌陷程度,扩大塌陷区范围;另一方面,流域内许多不规范的小选厂,随意在河床筑坝栏水取水,尾砂浆又排入河床,造成河堤破损,河床淤塞,过流量大为减少,汛期洪水决堤、漫坝从塌陷坑流入岩溶,给露天及井下采矿造成极大威胁,不仅严重制约矿山正常安全生产,而且植被破损,影响环境保护,还引起复杂的工农关系问题。
2 地质灾害治理的探索
2.1 传统治理的历程及误区
知道塌陷区与采矿排水的对应关系后,对小范围的塌陷一般采用简单的抛石回填,对河堤也是简单地恢复,对塌陷严重的河床采用或石填、或钢砼、或钢板直铺,最后用钢板河床。结果每年投入巨大,收益甚微,未能有效地解决问题。进入21世纪后,地质灾害危害程度呈上升趋势,主要存在以下误区:
(1)对塌陷区危害的严重性、长期性认识不足,抱有侥幸心理;
(2)对塌陷区产生的发展规律研究不够,认为只要回填扎实,将河堤做牢固就一劳永逸;
(3)治理方法单一,没有综合性措施;
(4)对乱采乱挖、乱排乱放制止不力。
2.2 治理方法
2. 2. 1 水泥帷幕注浆堵水方法
离南露天西南帮永久性开采境界50~100 m,长约500 m处,布置两排钻孔,孔径DN100,孔深100~200 m,注浆配合比为水∶水泥∶砂=0. 7∶1. 0∶0. 5,水灰比尽量取小值;注浆压力控制在2. 5~6. 0MPa;每孔水用量为1. 5~8. 0 t。在破碎第5岩性段约150 m长段,孔距由15~20 m改为10 m,注浆水泥改为加入高标号425华新水泥,缩短初凝时间,提高早期强度,同时加入添加物料,改善提高堵水效果。经钻孔取样,胶结凝固构造面岩石渗流作用明显减少,露天涌水基本停止,只有少量渗流现象;塌陷区地下水位明显回升到10m左右。治理效果较明显。
2. 2. 2 清理小矿井和充填空区
1996年后,个体业主西南有数个小矿井,无序开采,采矿量逐年增加,采掘深度逐年加深,形成不填充空区、破坏水泥幕墙防水设施,大量抽排地下水,流域地下水位又降至-45~-100 m,又多次大范围激活了塌陷地质灾害。南露天坑地下涌水增大,曾2次造成淹设备停产事故,洪水漫坝冲毁农田,损失很大。2003年,矿山与地方管理部门达成共识后,对小矿井进行清理,充填空区,对渗透层进行封堵。
2. 2. 3 桩基钢砼连续槽式河床及其它治理方法
青山河河段、公路桥100多米长是塌陷重灾区。河床、河堤常常毁坏,是洪水灌入岩溶的重要途径,也是治理重点。人工砼河床一层又一层, 1990年,甚至采用钢板焊制人工河床,都不能阻止地质灾害发生。1998年,在公路桥两侧各100 m范围内,采用桩基钢砼连接槽式人工河床,桩挖至基岩深1 m内,并对桩基溶洞用砼充填筑实。
钢砼连续槽式人工河床设计成连续箱梁,保证了结构整体强度、刚度和稳定性,通过洪水能力大大提高,又不影响发生塌陷时的回填,大大减少了洪水灌入岩溶。
汛期时,应全面检查青山河堤完好性、淤塞、塌陷等情况;修整河堤,疏通河道,回填塌陷坑。回填时,先用大块石料,再铺设土夹石碾压,最后用500~1000 m粘土覆盖并碾压实。有条件的地方,应植树恢复植被或复垦。
2. 2. 4 治理成果及遗留的问题
2005年5月,治理项目竣工验收合格,发挥了效能,连续2年南露天减少排水电费约100万元以上,减少工农赔偿费30万元以上。整个汛期保证了采矿正常生产、安全生产,没有发生洪水漫坝、塌陷大范围复活,洪水灌入岩溶的现象。生态环境得到了较大改善,基本制止了水土流失状况,大片农田已复垦耕种,达到了治理的目的。
但是,极少数个体业主因利益驱动,仍有偷采、无序开采治理区地下矿藏,人为破坏地下治水设施现象时有发生;在治理区内私自办小选矿厂,乱排乱放,人为破坏地表治水设施的行为并没彻底制止;比较系统的检查监测系统尚未建立,如地下水位、水压、径流量等数据采集等。
3 结 论
(1)青山河塌陷区的形成是由区域特定喀斯特地质构造、水文地质、采矿采动与抽取地下水共同作用的结果。地质灾害的发生频度和危害程度与采动对裂隙破碎渗水带破坏程度、抽取地下水深度、区域内河床畅通与完好程度、大气降雨强度有直接关系。
(2)帷幕注浆,人工河床、河床加固与疏通、塌陷区回填夯实、植被恢复,地下采空区充填与裂隙封堵等工程措施综合运用,从根本上遏制了地质灾害发生的频度,降低危害程度。同时,应加强对塌陷区的管理,强化日常监督检查,处罚人为破坏违法违纪行为。
(3)建立塌陷区科学检测和预报制度。塌陷区内按水压、水位梯度设置检测井,定期或不定期检测数据。对数据进行分析,发现异常应进一步分析和研究,加之对塌陷区域地物地貌异常现象分析,作出科学而准确的预报,及时采取技术、管理和工程措施,消除或减轻地质灾害损失。
(4)只要该区域继续采矿、大量抽取地下水,青山河塌陷区复活的可能性依然存在。因此,青山河地质灾害的预防、预报和治理将是一项长期、艰苦的而有意义的挑战。
一、前言
作为世界著名的山地河流峡谷风景名胜区,长江三峡历来所具有的景观品质包括四方面的内容:“一是高山峡谷;二是急流险滩;三是层峦迭嶂,植被丰富;四是丰富的人文景观和动人的民间传说”。尽管随着三峡大坝的修建,三峡景观品质中的急流险滩已不复存在,但代之而起的高峡平湖却产生了一种新的景观效果。因此,长江的三峡闻名遐迩并未因三峡大坝的修建有所减弱,相反却因它同时又是世界上最大的人工水利工程而更加声名远扬。但作为中国最繁忙的水上交通要道,长江三峡同时又是地质灾害多发的地区。长江三峡大坝蓄水发电以来,由于库区水位升高而产生的水力侵蚀作用和每年实行的“蓄清排混”出现消落带而产生的地质影响,三峡库区原本存在的地质灾害隐患得到了加倍的关注与治理。为了确保安全,国家对三峡库区的地质灾害治理予以了高度重视,拨款对其进行了专项治理,专家学者们对三峡工程进行了充分论证,并对从宜昌到重庆的长江两岸约600公里河岸的危岩滑坡地段进行了全面的调查,施工队伍对重点地区进行了工程治理。
二、三峡库区地质灾害治理中存在的问题
从1990年至2005年,地矿部、水利部、三建委、国土资源部等,拨出专项资金对三峡地质灾害问题开展了专项研究,先后进行了《长江三峡工程库岸稳定性研究》、《长江三峡工程库区淹没处理及移民安置崩滑体处理总体规划报告》等数十项相关问题的专题研究。其中《长江三峡工程库岸稳定性研究》共查获体积大于10万立方米的崩塌滑坡404处,总体积29.36亿立方米,查获泥石流沟90条,并对其中26个重大崩滑体进行了详细勘查,对库区查获的崩滑体进行了稳定性评价和预测分析,划分了不稳定库段;《长江三峡工程库区淹没处理及移民安置崩滑体处理总体规划报告》,共查获175米以下崩滑体1302处(含原地矿部“七五”查获的崩滑体),总体积33.34亿立方米,对规划为工程防治的有30个崩滑体;国土资源部完成了三峡库区的20个县(市、区)地质灾害调查,查出了库区20个县(市、区)所辖范围内(包括三峡库区)地质灾害点5384处,以滑坡、崩塌、泥石流为主,其中滑坡3891处,崩塌(含危岩)617处,不稳定斜坡668处,泥石流沟85处,地面塌陷88处,地裂缝33条;完成了库区19个县(区)地质灾害调查,建立19个县级监测站,初步建成群测群防监测预报网;完成了三峡地区地质灾害风险区划;建成了长江三峡库区地质灾害监测预报示范区……进入20世纪90年代以来,国家先后投入巨资对三峡地质灾害进行了治理。
尽管三峡地质灾害治理工作对解决库区地质灾害,确保人民生命安全和交通安全起到了不容质疑的积极作用,但目前的地质灾害治理却存在着诸多问题,有的地方未达到治理效果,有的地方治理效果不明显,而更多的情况是,在治理过程中,人们忽略了对当地自然景观与人文景观的保护与建设,对当地的自然景观和人文景观造成了某种程度的破坏,使三峡的景观品质大受影响,正在削弱对游人的吸引力。根据本文所涉及的内容,下面对三峡地质灾害治理中对景观造成的影响或破坏作一个分述。
1.三峡库区地质灾害治理对人文景观产生的不利影响
奉节县城在长江边上,地处长江三峡入口。此地不仅有举世闻名的白帝城,还有颇富神韵的奉节古城,其景观主要是通过前清时的旧城墙体来体现的。20世纪60年代以后,奉节县城陆续兴修了许多火柴盒似的新式建筑,但由于古城墙还在,因此,从长江上过往的游人,还能从奉节城墙、伊斗门等景观点上感受到这座古城的历史文脉(受江水冬夏落差的影响,从长江江面上望去,奉节老县城的古老城墙,冬季可看到三级,夏天涨水时,可看到一阶)。新城规划兴建后,奉节形成了顺着长江一字排开的城区格局,由于县城整体上仍建在不稳定的"地质博物院"上,存在着地质欠稳定的状况,为确保建筑稳固安全,奉节县城沿江修建了许多挡墙、堡坎,这些挡墙、堡坎既无工程美学意义,又无人文景观价值意义,从某种角度说,极似一块一块的补丁嵌在了奉节新城的长江边岸上,严重地破坏原有的景观效果。
2.三峡库区地质灾害治理对自然景观的破坏性影响
链子崖危岩体防治工程对稳定该地段的地质安全、治理滑坡、崩塌等地质灾害方面,的确起到了十分明显的作用。从1995年开始,由国家地矿部牵头,苦战4年,投资近亿,专锁危岩。经过6年的跟踪监测表明,危岩趋于稳定。在施工技术方面,研究了多种方案,抓住危害性最大的临江226×104立方米的危岩体,针对其变形破坏的主要因素,采用了诸多工程措施,如:对底部煤层采空区做混凝土承重阻滑工程(键),以防止上部危岩体进一步不均匀沉降变形和滑动;对上覆陡崖危岩体和顺层蠕滑体,进行预应力锚索加固,其中陡崖部位锚固,采用1000kN、2000 kN、3000kN三种量级的锚索,上小下大,上防倾倒,下防滑移;对控制层间滑动的软弱夹层,进行混凝土回填加固;对整个陡崖斜坡,进行挂网锚喷;对较大裂缝设置防雨盖板;对雷劈石滑坡进行地表排水处理;对猴子岭斜坡做防冲拦石工程,以防T0一T6、T7等缝段陡崖崩石入江危害航运。根据变形监测资料,变形量大部逐渐变小,有的先出现与长期蠕变方向相反的微量变形后再趋于稳定。为掌握崩滑体变形动态,指导防治工程施工,检验防治工程效果,链子崖危岩体防治工程还布设了较为完整的三维变形监测体系,基本上实现了自动化监测和计算机数据处理。
然而,在采取稳定危岩地段的同时,工程技术人员却较少考虑景观因素,使巫峡链子岩地段出现了许多铆桩、防滑桩、大面积混凝土喷铆形成的灰白坡面,与周围环境很不协调,给三峡的自然景观带来不利的影响。为了改变这种状况,人们不得不又投入巨资营造景观。
白帝城边坡处置存在这样的问题更为严重。为了解决高达30米的消落带对白帝城边坡的侵蚀,防止这一地质条件不佳的山体出现滑坡,有关部门沿坡体建起了混凝土框架格,以保护坡体。但每到夏季“排混”之时,水体下落,就使整个边坡灰白色的混凝土骨架和黄色的泥土暴露无遗,从自然景观角度言,这类防护工程与山体上部郁郁葱葱的绿色树林形成鲜明的反差,从人文景观角度言,防护工程与树丛掩蔽中的粉墙黛瓦古建筑极不协调,使白帝城景观遭到破坏。
万州太白岩公园地处万州城区的顶端,该园是当地的风景名胜区,古树繁茂,林木荫翳,但却是一个危岩地质地段。其岩体脚下,就是盘绕城区的城市道路和人烟稠密的万州城区,如果发生垮塌,其损失必然很大。为了城区的安全,有关方面对其先后进行了两期危岩治理,尽管考虑了其风景区的景观要素,但由于种种原因,其治理效果在某些方面也不令人满意。特别是铆固岩体的工程措施,使许多岩体出现了肿疱似的混凝土“铆钉”,有碍观瞻。还有一些山岩加固工程,基本上未考虑当地形势与环境,硬性的矗上一根或数根水泥混凝土立柱,从某种意义上说,这类地质灾害治理,确实破坏了风景名胜区景观,使风景名胜古迹变成了建筑工地。
三、推动三峡风景名胜区地质灾害治理过程中的景观保护与建设
就一般地质灾害的治理而言,其目的是十分单纯的,那就是确保安全,防止或延缓地质灾害的发生。但对于风景名胜区而言,地质灾害的治理应有更深一层的目的,那就是不仅要防止或延缓灾害的发生,同时,在治理过程中,还应尽量减少对自然景观与人文景观的破坏,甚至在某些情况下,防止自然或人文景观受到破坏,是地质灾害治理的目的本身。因为风景名胜区的景观品质,是其所以为风景区的根本,它决定着景区对游客的吸引力,关系着旅游区的人流、物流和信息流、资金流,决定着景区经济与文化的可持续发展,是旅游景区的“生命线”,从这个意义上说,保护景区与保护当地人民的生命财产具有同等重要的地位。世界许多发达国家的做法告诉我们,地质灾害的治理,在许多情况下,其目的就是保护自然景观或人文景观。
1.创新观念,实现三峡地质灾害的治理与景观保护和建设的有机结合
实现三峡风景名胜区中地质灾害的治理与景观保护和建设的有机结合,首先必须在思想观念上有所突破,即:在三峡风景名胜区的地质灾害治理中,既把防止地质灾害的发生视为地质灾害的防止工作的目的,同时又将其视为一种对自然和文化遗产的保护与建设。所谓保护,是指在治理地质灾害的过程中,不仅应将地质灾害发生段当作治理对象,同时还要将其当作保护对象,这种保护,不仅包括该地质段的外形与地貌,同时还应包括该地质段的色彩、植被,以及与周围环境的呼应关系。所谓建设,具有两方面的内涵:一是指在进行地质灾害治理过程中,当不可避免会发生地质景观段的破坏时,在治理思路上就应考虑通过某种工程措施、生态手段和艺术手法,在外观上兴建起能较好地遮掩治理中产生的工程痕迹;二是指通过生态手段或艺术的手法,从景观的外形到其色彩上,建设起一种“仿自然”、“近自然”景观,或者建设起一种“类原生自然景观”、“近原人文景观”,将灾害治理时产生的工程痕迹减少到最低限度。
2.长江三峡地质灾害的治理中的自然与人文景观保护和建设
如何通过具体的方法,在三峡地质灾害的治理中将自然与人文景观的保护和建设有机结合起来呢?笔者认为,在当前的技术条件和资金状况来讲,可从以下几个方面来进行。
(1)注重与环境协调的地质灾害治理
这类地质灾害的治理强调的是对自然与人文景观的保护。因此在治理的时候必须综合考虑灾害点的地理环境(从地形、地质、地貌而言)、自然环境(从生态植被而言)、历史文脉特色(从人文景观与历史传说而言),必须将灾害治理点作为整个三峡大环境的一部分来思考,并将其融入其中。在实际建设施工过程中,要使灾害治理点与周围景观环境协调,可采用以下处理方法。
第一,削弱式。这种地质灾害治理方式,强调的是对地质灾害治理点对周围景观环境破坏的削弱,也就是说,除了必须完成地质灾害治理需要达到的安全效果之外,在景观的保护上,体现的是治理工程本身与周围环境的基本相融,使人们在不经意间,难以查觉地质灾害治理工程本身的存在。这就要求在进行地质灾害治理的时候,在材料的选择上,应取与周围环境色彩相类的材质,在地质灾害治理工程的外形上,要与周围的地形地貌相近,在绿化植物乔、灌、草的种植上,要选用与周围环境相同或类同的植物物种。例如,在对危岩的治理上,为了防止危岩从悬崖上掉下来,施工人员往往通过给危岩钻铆的方式来加固的危岩,这就会使岩石上出现混凝土钉帽,留下较重的工程痕迹,如果在色彩上采用与本岩体相类的混凝土,在造型上将这种钉帽制作成与本体岩相近的状态,使其成为如自然状态的不规则多面体人工塑石,就可以达到削弱工程痕迹的目的,使人难以发现这种工程的施工痕迹。
第二,融合式。这种地质灾害治理方式,不掩饰灾害治理工程点本身的存在,但同时却并不强调地质灾害治理点的存在,它要实现的目的是使地质灾害治理点与周围的人文景观或自然景观有机的融合起来,形成地质灾害治理点与周围环境相互呼应,相互依存,产生互动生辉的景观效果。例如,如果对链子崖地质灾害治理时,采用融合式治理,将防滑桩和挡墙在色彩上处理成与周围景观相类的色彩,在造型上也建成与周围山体、岩体、崖体相仿的不规则多面体,就可以补救原治理对景观造成的破坏,产生工程治理景观与周围环境景观互相融合的景观效果,使游人难以从中发现地质治理给景观带来的破坏。
2.注重地质灾害点治理景观建设
这种地质灾害的治理强调的是对景观的建设,即,通过地质灾害的治理,使灾害治理点成为景观的一部分,在原景观的基础上建设出新的景观,但这种景观给人带来的视觉与感受效果只是原景观基础上自然延伸或进一步丰富的部分,而非生硬的插入。其主要方式为强势景观建设法和人文优化建设法。
强势景观建设法。所谓强势景观建设并非资金投入的强势,也非景观色彩与造型的强势,而是一种景观建设质量的强势,即:通过这种景观建设,使地质灾害治理能与当地景观的特质结合起来,从而成为与当地景观自然生成、有机结合之一部分。强势景观建设法的特点,决定了在进行其地质灾害治理和景观建设时,设计与建设者必须研究此种地质灾害治理与景观建设的主体趋向是什么?如果强调的是自然景观,则必须从当地自然景观的特质出发,考虑其自然景观的诸多要素进行强势景观设计与建设,如果强调的是人文景观,则必须从当地历史文脉的展示出发,溯流追源,发掘人文要素,进行强势景观的设计与建设。以奉节新县城临长江边的诸多边坡为例,由于当地并无天然的自然景观,千百年来,人们对这一地带的开发强度很大,已形成了其特有的人文景观,因新城的建设,片面强调其现代化,因此,古城风韵已荡然无存,为了在一定程度上反映其历史文脉,强势景观建设法无疑只能以当地历史文脉的展示为景观建设的出发点,实行因势造景,在进行挡墙建设时,不仅要稳固边坡,而且还应通过边坡的景观建设来美化其古城的人文风韵,并适当增大绿色植被,达到既美化景观又改善生态环境的双重效果。针对这些边坡大都是高边坡的特点,首先,在边坡的第一层面,修建3至5米高左右的奉节古城墙;然后,在第二层面,兴建紧接城墙之上的、具有川东品味与特征的吊脚楼;最高处是移民搬迁过程中兴建的现代建筑。三个层面的景观建设,穿越三个时代,城墙喻示古代,吊脚楼表表徵近代,方盒式建筑展示的是城市的现代风格。于是古城风韵,尽在此景观建设之中。在三个层面的相接处,可种植色彩淡雅的绿色景观植物,从景观角度言,可从视觉上分隔三个层面,从生态角度言,可通过这些植被的种植,固化边坡、调节气候。
人文景观凸显法。人文景观凸显法是针对历史文化景区在地质灾害治理过程中存在的景观破坏而提出的一种弥补性景观建设方法。它也是通过景观建设中历史文脉的凸显,来削弱工程治理的工程痕迹、强化景观所在地历史人文景观的一种方法。在进行人文景观凸显建设时,无论景观设计、材料选择或者图案展示,都必须充分考虑景观点所在地的内涵特质,并以此为据,进行景观的建设与创作。正如萧默先生所言:“文化的表层是物,即人类一切劳动包括艺术劳动的物化形态;中层是心物结合,体现为各种规范制度、法律法式或法则以及艺术创作方法等;深层的即心,即属于这一文化整体的社会群体心态,包括群体的伦理思想、思维方式、价值观念、民族性格、宗教感受情、审美趣味,它离物较远,却是在精神的物化过程中决定物的根本。”人文景观点作为建筑艺术的一部分,当属文化的表层“物”与文化的深层“心”的有机统一,其景观特点与要素首先表现在“精神的物化过程中决定物的根本”上,使人在对此景观的欣赏中,感悟到这一景观点所展示出的当地历史文脉、民风民俗、审美情趣、心理情感等。
按这样的思路来进行奉节白帝城边坡的景观再建,在设计上就须考虑三个方面的因素:一是人文景观的设计,应体现白帝城的历史文脉;二是白帝城边坡地形的特点;三是有利于这个边坡的地质安全,也就是说作为艺术建筑的景观建设不能影响边坡的稳固,相反,这个景观建设不仅能给人带来美感和文化享受,而且从工程本身来讲是有助于工程的安全与稳定的。此景观之所以定名“白帝凌空”,是基于白帝城的历史文脉,据史书记载,西汉末年,公孙述占蜀为王,筑城自卫,因城中一井常冒白气,犹如白龙飞升,公孙述借此称白帝,改称名为白帝城。而“白帝凌空”的景观,就从历史文脉的角度反映了这一风景名胜区的人文意义。在原交叉的混凝土框架结构下,镶嵌进轻质蜂孔装饰砖,从结构的安全角度分析,在一定程度上有利于保护治理工程,减少江水对边坡侵蚀,增强其稳固性;从生态角度分析,具有减小噪声的效果。在图案景观方面,腾空飞升的白龙与祥云相依,具有典型的中国传统文化意象,配之以白帝城城墙、绿化植被,与紧联一体的白帝山和远处耸峙的夔门呼应,从而产生了特有的人文与自然景观观魅力,使历史记载与传说中跃然边坡景观之上,不仅削减了工程对景观点的坡坏,而且形成了新的景观点。夏秋旅游旺季,难道不能给南来北往的三峡游客以强烈的吸引力?因此,这样的景观建设,不仅具有景观意义,同时也具有三峡文化意义,必将给人们留下挥之不去的深刻印象。
摘 要：该建设项目位于平坝县城南面，目的是为了预防和避免该拟建项目在施工过程中和建成后引发、加剧以及遭受地质灾害的危害，保障拟建项目安全，开展拟建项目的地质灾害危险性评估。分析该建设场地的地质环境，结合工程特点对场地地质灾害危险性进行预测评估，相关研究结论对于该建设场地开展地质灾害防治工作提供科学依据。
关键词：建设用地 地质灾害 危险性评估
1 工程概况
该建设项目位于平坝县城南面，规划用地1705.12m2，建筑占地面积964.3m2，为一栋4-5层建筑，无地下室，总建筑面积3525.37m2。本次研究在认真收集了评估区有关地质环境条件和地质灾害资料的基础上，进行了实地调查，初步查明了评估区地形地貌特征、地层结构、岩土类型、水文地质特征、不良物理地质现象及人为工程活动特征等地质环境条件。
2 评估范围与级别的确定
2.1 评估范围
根据该拟建项目占地范围，对建设中可能产生地质灾害的影响范围和地质灾害可能对该工程本身产生危害的影响范围，结合拟建工程特征及周边地质环境条件，确定自征地边界适当外沿。由此所圈定的范围为评估范围，其面积约为0.004km2。
2.2 评估级别的确定
根据《建设项目重要性分类表》，拟建平坝县司法局业务用房建设项目属一般建设项目。评估区地形平坦，地貌类型单一，地层岩性、地质构造简单，水文地质条件较复杂，岩土体工程地质性质较差，破坏地质环境的人为工程活动强烈。据此判定评估区地质环境条件复杂程度类型为中等复杂。根据《地质灾害危险性评估技术要求（试行）》关于地质灾害危险性评估分级的划分标准，确定该拟建项目地质灾害危险性评估级别为三级。
3 地质环境条件
平坝县属北亚热带季风湿润气候，气候温和，年平均气温14.1℃，雨量充沛。评估区位于平坝县城南面，乌江流域羊昌河水系支流槎头河上游，评估区附近地表水体大部分已被城市规划建设活动破坏。经现场调查，评估区北面有一面积约500m2水塘，常年积水，该地表水体溢出自北向南流经评估区，调查时流量1.0l/s。
评估区地貌类型为峰林谷地，评估区位于平坝宽阔谷地内，地形平坦。最低点位于北面水塘，标高1264.33m。最高点位于场地内，标高1265.10，最大相对高差0.77m。
评估区内出露地层为第四系（q）和三叠系下统安顺组（t1a）：
（1）第四系（q）：主要为第四系残积层及杂填土，残积层为黄色、黄褐色粘土夹碎石及黑色淤泥，分布于整个场区，厚度一般0～5m，结构紧密，呈硬塑—可塑—软塑—流塑状。杂填土分布于场地北东面，主要为碎石，厚度0-1m。
（2）三叠系下统安顺组（t1a）：隐伏于第四系之下，岩性为薄至中厚层白云岩，区域厚度200-300m。
查区域地质资料，评估区无断裂构造发育，下伏基岩为三叠系下统安顺组（t1a）薄至中厚层白云岩，地层产状为300
摘 要：九寨沟是部级风景名胜区、世界自然遗产地、部级自然保护区、部级地质公园、国家5a级旅游景区，九寨沟的地理位置处于四川盆地与青藏高原的交接地区，由于非常特殊的地质条件等原因，以及剧烈的造山运动造就了规模宏伟的北西西向、北北东向的活动断裂带，正因为其地质条件因素非常奇异，所以在使九寨沟成为人间仙境的同时，也让九寨沟也成为地质灾害多发区域。因此九寨沟地质灾害的预测和防治，就成为九寨沟景区内一项迫切和重要的任务。
关键词：九寨沟 地质灾害 特征 分析
1 景区地质构造背景
九寨沟景区的大地构造区域地质背景（如图1）是处于喜、燕、印期的大型造山运动时期，其碳酸盐岩形成的岩片发生在志留系至三叠系，有构造形成的褶皱也是形成于志留系至三叠系，至中晚更新世，在景区的造山作用形成的区域地质构造背景上，与九寨沟景区相邻的地区的地质构造发生急剧的抬升，又加上气候变的越来越冷，于是就在景区内产生了复式山谷冰川，其规模在九寨沟的造山历史上是规模最大的。角峰、冰斗悬谷都基本形成在九寨沟景区海拔3500～4000米的高山上；冰川u谷都基本形成在海拔3500m左右以下，三舍驿张家沟、日则沟、黄龙沟、干海子沟、三岔子沟、则查哇等，由于冰川的退缩，在河谷中形成多道较完整的冰碛堤，如九寨沟的长海冰碛堤、熊猫海冰碛堤，形成诺日朗、高瀑布、珍珠滩瀑布的冰碛平台。此外，斜坡重力流水堆积形成的倒石堆及洪积扇等，在陡峭的山崖下及主沟的交汇部位，叠加在早期的冰碛洼地积水增多，范围增大，从而提高了这些高山湖泊的观赏性，铸就了九寨沟。
到了晚更新世，地壳仍在隆升，冰川规模相继减弱，使景区的地貌形态垂直分带性更加明显，发育树枝状山谷冰川，沿前期形成的u谷往前推进，同时进一步刨蚀和改造前期冰碛地貌，发育各种冰蚀地貌。冰碛物叠加在早期冰碛物之上，在冰川主沟谷上保留了两期冰川期形成的遗迹。主要分布于3500～3900米的地区。在晚更新世早期末，景区内东西向的断裂开始活动，使断裂南盘上升加剧，而北盘隆升相对较弱，强烈的差异升降作用加剧形成了九寨沟的地貌格局，为后期九寨沟景区内的成景作用创造了条件。到地质时代的晚更新世末期，九寨沟景区的气候逐步转暖，九寨沟的斜坡重力流水作用开始出现，在白水河的河谷，草海的东岸、扎如沟、镜海，河床的冲积物出现，且比现在略高8-10米。在较陡的u谷及支沟中，崩塌和泥石流作用也随之出现，由自然灾害引起的坡洪积扇及倒石堆把主河道堵断，高海拔的湖泊也伴随生成，例如五彩池、下季节海、五花海等。与此同时，众多峰丛和溶洞在冰川地区由于岩溶作用出现，地表风化作用强烈，流水进一步深切河谷，形成景区沟深谷狭的峡谷地貌。
全新世时期，5000米以上才有雪线形成，以冰川和冰斗等形式为主的现代冰川只在雪宝顶出现。景区内构造活动时有发生，各种风化作用如岩溶作用和流水切割作用等进一步加强，改造成型的已有景观，同时形成新的景观。而全新世以来的岩性风化作用、流水作用等地表风化作用进一步塑造已有的雏形景观，使其更形象、更完美，从而形成现今景区内九寨沟闻名遐迩的旷世美景。
依据漳腊水准而得出的结论，地壳平均每年抬升9毫米，侵蚀基准面的海拔逐步下降，地面以下的岩溶作用有所强化，高震级地震出现的同时地壳上升，伴随着倒石堆、崩塌、泥石流、滑坡等地质灾害。
2 滑坡（landslide）
九寨沟景区的河谷地区容易产生滑坡（landslide）灾害，常见于荷叶、树正、隆康、镜海、金铃海、五花海、季节海、悬泉、长海，常伴随着岩崩、古泥石流堆积扇、倒石堆和断层破碎带产生，基岩滑坡的情况比较少见。根据针对滑坡地区地貌的研究，各个大型沟谷谷坡地区容易出现滑坡，而在沟谷源头地区、河流上游古冰碛物存在地区相对而言滑坡较少。从规模的角度划分，中型、小型滑坡比较常见，而大型滑坡相对较少。长海滑坡、隆康滑坡、荷叶滑坡、五花海北端滑坡、诺日朗瀑布的南侧滑坡等为主要的滑坡，其分布多与断裂活动有关，但亦与人类活动有着密切联系。
位于诺日朗的滑坡体：在镜海和诺日朗瀑布右侧山坡的三角地区，属于基岩的顺层型滑坡类型。长50-80米、宽40-60米、高达20米的垄岗出现在沟
谷谷坡之上。后壁的下方有宽8米、长20米的小型平台，其上可见顺层滑动的痕迹。据查最新一次活动距今180年。
位于五花海的滑坡体：这个沿基岩面运动的松散型滑坡出现在孔雀河的西侧谷坡之上。长达350米、底部宽300米、高达260米、约厚20米，滑动的面积达52 500平方米，体积约为105万立方米。据查最新一次活动距今180年。
3 崩塌（eboulement）
崩塌（eboulement）是九寨沟景区内比较多的灾害。主要的分布地区为鹰爪洞沟、隆康、日则沟、悬泉沟、原始森林、长海、园海子、绿海子、则查梁子等。这些地区的裂隙、节理明显，裸岩比较破碎，加上没有植被的保护，最终形成倒石堆。九寨沟景区里典型倒石堆有：熊猫海的右侧处，倒石堆底部大于70米，高达五十米，其锥面的坡度为38度，在稳定性性方面对海子景点和公路栈道造成危害；树正瀑布景点以上地区的无名海，倒石堆高达200米、底面大约为150米，其锥面坡达35度，由于公路修建造成其局部锥基脚的活动等。
4 泥石流（debris flow）
泥石流（debris flow）为九寨沟景区内最为发育的一种地质灾害现象，为一种挟持有大量泥、沙、石块等的特殊流体。九寨沟的泥石流与冰川地貌有很大的相关性，根据九寨沟冰川地貌分布的一般特征，大规模的一次冰川活动，会形成多级终碛堤、侧积堤地貌，底冰碛在九寨沟沟谷里铺垫出地形的骨架，从而造就海子的雏形，在终碛堤前端，由于地形较陡，易被后期冰水、流水的向源侵蚀作用改造成陡坎，形成冰碛平台，冰碛平台不易被改造，为后来的层湖叠瀑景观奠定基础条件。经过多期冰川退缩消融后，加之本区新构造活动强烈，地壳差异抬升明显，地震较多，其后的边坡崩塌、泥石流甚至大树倒跌等因素使得格档式的地形不断发展。泥石流经常在季节性河谷中出现。从泥石流的形成环境、规模、性质等角度划分为活动性古泥石流、坡面性泥石流和沟谷泥石流三种类型。 4.1 古泥石流（ancient mud flow）
古泥石流（ancient mud flow）是该区内主要地质灾害的遗迹，常见于主沟、支沟交汇地段，因古老泥石流的堆积作用而形成。九寨沟景区内有16处古泥石流，三角形、扇形及其扇裙是其常态。一般具有以下特点：没有分选性，磨圆程度比较差，分层纹理不明显，仅存在单元结构，一般由泥、砂、砾混乱堆积而形成，随坡向而发展。古泥石流的堆积物可能在大量流水进入的情况下再度发展为泥石流。
4.2 坡面性泥石流（slope debris flow）
坡面性泥石流（slope debris flow）共24处，广泛存在于永竹段到九寨沟沟口公路的沿线及九寨沟沟谷流域。由于在修建公路的过程中降低了由杂乱的洪积物和松散残坡积物组成的边坡的稳定系数，甚至毁坏了地表的植被而引发坡面泥石流。沿斜坡下滑的一种粘稠固液混合体是由雨水和松散堆积物而形成的，一般具有形成于杂乱的洪积物和松散堆积物较多的斜坡上，并且在滑坡底部容易引发次生地质灾害。
4.3 活动性沟谷泥石流（active gully mud）
活动性沟谷泥石流（active gully mud）的特点为形成时间较短，突发性较强，势力强大，破坏力较强。其发生时间一般在降雨充沛的雨季和冰雪融化的时候，一般在出现在有水流或者有季节性水的河谷中，并且多有第四纪杂乱的洪积物和松散堆积物。
下季节海子的泥石流：位于诺日朗瀑布南方5000米处下季节海的西岸，在该沟的沟口有面积较大的古老泥石的流堆积扇，而且近期的泥石流活动有比较深的切割作用，因此形成宽9-14米、深4-5米的沟。据访查，1976年松平地震波及引起岩崩，并发生大规模泥石流。1983-1984年相继发生多次。泥石流为粘稠性泥石流，容重2.1-2.2t/m3，冲出石块最大直径3m，一般在15-20cm，流量142m3/s。后由于在沟道中修了谷坊坝和排导槽，得到了根本治理。
5 地震灾害（earthquake）
景区里的构造地震比较多。从四川省阿坝州的地震监测中心资料（1995年前）分析，九寨沟景区里发生大小地震共51处，震级在二级到三级。据历史记载以来，大于5级的强震就达7处之多，震源深度在12～15km。1748年5月2日，塔藏、羊峒出现地震4次，造成树木、房屋倒塌；1960年11月9日，松潘漳腊6.75级地震，震源深度5km，震中烈度九级，受灾面积1500km2，造成地裂缝、山体垮塌、滑坡、房屋倒塌；1976年8月16、22、23日，松潘小河相继发生7.2、6.7、7.2级三
次地震，震源深度分别为15km、10km、22km，综合迭加烈度9度、震中烈度8度，波及九寨沟县、文县、北川等地，造成日则沟林场住房多处裂隙，宽约20cm以上，观音岩器皿翻倒、砖石开裂、房屋梭瓦、新修公路垮塌，黄龙烟囱倒塌、园墙裂开、倒塌、山滚石、塌方等。地震灾害虽然没有造成灭顶之灾，然而由其造成的裂隙发育、岩石碎化，地面以下岩溶增强甚至地下管道连接起来，导致地表水转入地下，终将破坏现在水循环的系统甚至影响景点景观。从最近的观测数据分析，接下来的几年是中国地震的高发期。特别要注意漳扎镇因大修土木建筑（宾馆、饭店等）而诱导地震的发生。
6 结论
九寨沟的地理位置处于四川盆地与青藏高原的交接地区，由于非常特殊的地质条件等原因，以及剧烈的造山运动造就了规模宏伟的北西西向、北北东向的活动断裂带，正因为其地质条件因素非常奇异，所以在使九寨沟成为人间仙境的同时，也让九寨沟也成为地质灾害多发区域。常见有滑坡、崩塌、泥石流、地震等四种类型。
因为其复杂的地质背景和气候特征，九寨沟实质上是处在地质灾害多发地段的脆弱风景名胜区。所以分析研究该区地质灾害的类型及特征，为地质灾害的预测和防治提供科学指导显得十分必要。
一、引言
众所周知，地质灾害的发生不仅给人们的生命财产安全造成巨大的损失，还扰乱了人们正常的生产生活秩序，影响国民经济的可持续发展。然而，地质灾害是可防可控的，只要采取正确的防治策略，就能够将地质灾害所带来的损害降到最低。地质灾害评估是对地质灾害进行防控的基础性工作，正确的评估地质灾害的类型、危害，并采取有效的防治策略，能够降低地质灾害所带来的危害。文章探讨分析地质灾害的评估内容、原则、方法，并提出了地质灾害的防治策略。希望能够引起人们对这一问题的进一步关注，能够对地质灾害评估和防治的实际工作提供借鉴和参考。
二、地质灾害的评估原则
地质灾害的评估是一项较为复杂的工作，其主要内容包括地质灾害的生态环境评估、地质灾害的风险性评估、地质灾害的损失评估。为了达到更好的评估效果，在实际工作中需要以相关的原则为指导，具体包括以下几项。
1、从全局出发原则。为了最大限度的发挥评估的作用，在进行评估工作之前，应该从全局出发，对地质灾害评估工作进行统筹规划和合理安排，严格遵守相关的规范，做好评估的每一项工作，使评估工作发挥最大的作用。
2、突出重点原则。在评估的实际工作中，应该全面考虑相关因素，分清楚地质灾害的重点区域和非重点区域，对于重点区域应该加强评估工作，全面掌握该地区的地质信息，提高评估工作的科学性和合理性，为正确的采取防治策略提供合理依据，更好的发挥评估工作的作用。
3、注重科技创新原则。地质灾害的评估离不开科学技术的运用，所以，在评估过程中，应该重视对各种科学技术的运用，以提高评估工作的效率，促进评估工作更好的发展。对于地质灾害频发区，生态环境脆弱区域，要进行深入的研究，加大力度，全面掌握这些地区的地质信息。同时，为了促进地质灾害评估的进一步发展，必须重视科技创新，建立完善的创新体系，以更好的促进地质灾害评估的发展，提高评估工作的效率。
三、地质灾害的评估方法
1、调查野外地质环境。这是进行评估最基础性的工作，主要内容包括地形、地貌、构造、水文地质条件、工程地质条件、环境条件等的调查。在进行野外调查的时候，一定要认真仔细，不能遗漏任何可能导致地质灾害发生的疑点。同时，野外地质环境调查也要结合当地的生产特点进行，有针对性、有层次的进行调查。例如，评估地区如果要建住宅小区，应该将重点放在工程地质条件上，重点调查该地区是否有危害工程建设的不良地质条件，例如，是否存在软弱夹层，是否存在溶洞，降落柱等不良地质问题。此外，还要评估周围的地形地貌，重点在地形高差和能形成不良地质作用的地貌类型上。又如，如果评估地区将要修建公路或铁路，那么重点工作应该放在线路两侧一定区域内的地形地貌、工程地质、水文条件上面，对其进行全面仔细的调查。为正确评估地质灾害和开展工程建设奠定基础。
2、收集地质环境资料。要对地质灾害进行全面评估，就得掌握该地区的地质环境资料，具体包括地质、地形、水文、气象、物探、地震、构造等资料。在收集资料的过程中，应该做到尽可能的详细和全面，并力求准确。同时，对所收集到的资料还应该进行鉴别，提高资料的准确性，确保地质灾害的评估质量和评估水平。
3、划分地质灾害类型。野外地质环境调查完成后，应该对调查所得到的资料进行整理，认真分析，并根据相关的资料，对地质灾害进行正确的分类，确定可能出现的各种灾害。在确定地质灾害种类的时候，应该综合考虑多方面因素，对灾害种类进行正确的划分，包括评估区的地形地貌、地质情况、水文条件、建设规划等内容。例如，如果评估区的高差比较大，采取建设措施的时候容易形成高边坡，并存在着松散的堆积物，这样的区域容易出现滑坡、边坡滑塌等地质灾害。而如果评估区的地貌比较复杂，沟壑比较多，沟壑的坡面或者沟中存在着松散的堆积物，并且当地的地形高差比较大，当地的降水比较集中，那么该地区则比较容易发生滑坡、泥石流等地质灾害。如果评估区的地势比较平坦，本身已经形成人工深基坑，高边坡，并且基坑边坡存在着松散的岩层，那么该区域容易发生基坑边坡滑塌、滑坡等现象。总而言之，在类型划分的时候，应该全面考虑相关因素，以便为地质灾害评估和防治策略的采取提供依据。
4、评估地质灾害危害性。确定地质灾害的类型之后，正确评估其危害性是选择恰当防治策略的关键内容，因此，一定要正确评估出不同地质灾害的危害性。在评估地质灾害危害性的时候，要综合和全面考虑多种因素，包括地质灾害发生的可能性、危害性、发生时可能给人、财、物带来的损失等，做到评估适中，既不偏高，也不偏低。如果危害性偏高的话，容易造成地质灾害防治工程的浪费，而如果偏低的话，可能会使相应的防治工程安全性不足，达不到应有的防治效果，当地质灾害发生的时候，往往会造成更大的损失，不能发挥相应的防治效果。
四、地质灾害的防治策略
当地质灾害评估工作完成之后，接下来的工作就是根据具体情况采取恰当的防治策略。具体来说，为了更好的防治地质灾害，应该采取以下地质灾害防治策略。
1、落实相关的地质灾害防治原则。当地质灾害的种类和危害确定之后，接下来的重要工作就是采取恰当的防治策略，以最大限度的降低地质灾害所带来的损失。在选择防治策略的时候，应该坚持安全有效、经济适用、主次有别的原则，并将临时措施和永久措施结合起来，提高地质灾害的防治效果。
2、根据具体情况采取相应的防治策略。坚持安全有效、经济适用原则，既达到防治地质灾害的目的，还保证防治方案的科学合理，尽量降低成本，以提高防治的综合效益。主次有别是指在采取防治策略的时候，应该综合考虑地质灾害的危害性，危害的大小，应该将主要的财力、物力放在防治危害性大的地质灾害上面，不能主次不分。在危害性大的地质灾害的防治上面要投入更多的财力，尽量降低其危害性，对于危害性较小的地质灾害，应该做到投入适当，避免不必要的损失。此外，还应该将临时措施和永久措施结合起来，对于需要永久防治的地质灾害，应该建立永久防治措施，保证周围的安全，避免给人们的生命财产安全造成损失。而对于无需永久防治的地质灾害，可以采取临时措施进行防治，这样既达到保证安全的目的，还能够实现节约成本的目的，进而提高地质灾害防治的综合效益。
3、做好其他方面的工作。地质灾害防治的基本策略包括预防、监测和治理，应该优先考虑预防措施，做好各项预防工作，将地质灾害带来的损失降到最低。同时，制定相应的技术规则，提高评估人员的责任感，提高评估质量，也能够防治地质灾害。
五、结束语
总之，地质灾害评估是防治地质灾害的基础性工作，对更好的防治地质灾害具有重要的现实意义。今后在实际工作中，我们需要遵循评估原则，按照评估方法，做好评估的每一项工作，并根据具体情况采取相应的防治策略，尽量降低地质灾害带来的危害，以保障人们正常的生产生活秩序。
摘要：在深入分析地质灾害发育现状的基础上，研究了兰州市地质灾害的类型和发育规律。兰州市突发性地质灾害的类型主要有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等四种类型。滑坡类型以混合式、中层、小型黄土滑坡为主，崩塌类型以人为黄土崩塌为主。区内滑坡、崩塌呈带(片)状分布，多在特定的岩土体中，集中分布于人为活动强烈的地段，而且分布因地貌而异。兰卅『市泥石流以小型、沟谷型泥石流为主，其沿河岸呈线状分布，与人类工程活动相关联。地面塌陷属于开采煤矿、人防工程、采砂洞和回填不当引发形成的，造成以点状分布的地面塌陷。
关键词：兰州市；地质灾害；类型；分布规律
兰州市地处甘肃省中部，位于陇西黄土高原的西部，是我国地形第一阶梯一青藏高原向第二阶梯一黄土高原的过渡地区，是我国地质灾害最为严重的城市之一。每年因崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害死亡人数占各类自然灾害死亡人数的1/4。经调查统计，自1949年以来，兰州市地质灾害已造成660多人死亡，累计直接经济损失达7.56亿元。随着经济社会的发展和自然环境的破坏，兰州市地质灾害发生的频度和规模有逐年增加的趋势，给境内人民群众的生命财产安全造成了极大的威胁。2009年5月16日下午，九洲开发区石峡口小区发生山体滑坡，崩塌的2万余方黄土将小区内4号楼2个单元的楼体全部摧毁，30余户居民受灾，8人被埋压，除成功救援生还1人外，其余7人遇难。因此，深入研究和加强地质灾害防治工作已成为促进经济建设和维护社会安定的迫切任务。
国内学者在兰州市地质灾害的调查、研究方面已经做了大量有效的工作，尤其是近年来，在兰州市各级国土资源行政管理部门的参与配合下，开展完成了全市各县区地质灾害调查与区划、地质灾害群测群防工作，结合城市建设进行了境内十余处地质灾害防治工程的勘查和设计工作。本文在深入分析地质灾害发育现状的基础上，研究兰州市地质灾害的类型和发育规律，以对兰州市科学防治地质灾害起到指导作用。
1、地质灾害概况
兰州市突发性地质灾害的类型主要有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等四种类型。据调查统计，全市现有地质灾害隐患点达754处，其中滑坡181处、崩塌102处、不稳定斜坡236处、泥石流沟218处、地面塌陷17处(图1)。由此可见，兰州市的地质灾害以斜坡变形破坏为主。即以崩塌、滑坡灾害占主导地位，其次是泥石流灾害，也与崩塌、滑坡的关系较为密切。
在地域分布上，在兰州市所辖的8个县区中，永登县的地质灾害数量位居首位，这主要与该县大面积的黄土丘陵区分散居住的村庄一致，小规模的崩塌、滑坡为主；城关区、七里河区的地质灾害数量也较高，这与脆弱的地质环境条件以及强烈的人类工程活动密切相关；相对于地质环境条件简单、人类工程活动一般的皋兰县而言，地质灾害相对发育程度较低。
2、滑坡、崩塌灾害类型及其分布规律
2.1 滑坡、崩塌类型
2.1.1 滑坡类型
兰州市滑坡分布面广，密度高，规模较大，活动性强，各类滑坡的数量和所占比例统计见图2。从图中可以看出，兰州市的滑坡在物质组成上以黄土滑坡为主，在力学性质上以混合式为主，牵引式滑坡次之，在滑面埋深上以中层滑坡为主，在滑体规模上以小型为主。下面以滑坡物质组成分类为主，对区内滑坡进行分别阐述。
①黄土滑坡。黄土滑坡，其滑坡体主要由各类成因的黄土及次生黄土组成。主要分布于兰州市南、北部河谷ⅳ级阶地前缘(图3)及各沟谷台地前缘和黄土丘陵区。
该类滑坡平面形态多呈半椭圆形或簸箕状，规模一般较小，滑坡体滑动面较陡，多呈规则的圆弧形。滑动面往往位于黄土层内或者位于黄土与下伏基岩的接触面。其中部、后部由黄土的垂直节理演化而成。滑坡后壁高差悬殊，小者仅数米，大者超过15 m，滑坡规模以小型为主，多以浅层滑坡居多。
②黄土一红层滑坡。黄土一红层滑坡，其滑体由各种成因的黄土和古近系、新近系砂砾岩、砂岩、泥岩共同组成。主要分布于兰州市城关区皋兰山、西固南山和西柳沟以西地带，多为切层滑坡，主要发育在具有高陡临空面的斜坡地段，平面上呈舌形或半圆形，其形态较为完整，具有“圈椅状”地形和双沟同源现象，并保留有滑坡平台。滑动面多为较陡的弧形。滑坡规模以巨型、大型为主，并以深层滑坡居多。
③堆积层滑坡。堆积层滑坡，其滑坡体由各种成因的残积、坡积物组成。主要形成于基岩出露地带。该区域山体坡度较陡，残坡积物厚度较小，一般2－5 m，若遇大雨或暴雨，堆积层即可突然发生滑动，滑坡前兆特征不明显。该类滑坡规模较小，多为浅层滑坡。如发育于老狼沟老滑坡体上的三号滑坡系滑坡堆积体的再次滑动。
④基岩滑坡。基岩滑坡，其滑坡体由较坚硬的层状、层块状岩石组成。主要分布于兰州市基岩分布地带，大多发生在古近系砂砾岩、砂岩和前新近系地层。滑坡往往分布在斜坡临空条件好，冲沟发育，地形陡峻的地段。滑坡规模较大，主要分布于皋兰山南部、八盘峡西南侧、阿干镇、窑街一带。
2.1.2 崩塌类型
兰州市崩塌共有78处，按物质组成分为黄土崩塌和基岩崩塌，两者分别为66和12处；按动力成因分为自然崩塌和人为崩塌，分别为21处和57处；按运动形式分为倾倒式崩塌和滑移式崩塌，分别为58和20处。下面以崩塌物质组成分类为主，对区内崩塌进行分别阐述。
①黄土崩塌。黄土崩塌主要发生于河谷阶地前缘及黄土丘陵区的高陡斜坡地带。黄土崩塌的起始运动形式为倾倒式或滑移式。兰州市高陡斜坡坡脚往往有人居住，一旦崩塌发生，便造成严重的人员伤亡和财产损失，如八里镇陆家台潜在崩塌(图4)。
②基岩崩塌。基岩崩塌主要分布于兰州市基岩出露的南北两山红层出露地带和基岩出露的青白石东部，白塔山至砂井驿、七里河区、西固区南部山区、红古区窑街一带，如阿郎公路崩塌、红古崖崩塌及享堂峡潜在崩塌等(图5)。
区内基岩构造节理和卸荷裂隙非常发育，在外动力作用和不合理人类工程活动的影响下，岩体在中下部被剪断，发生倾倒式崩塌，其最初的运动形式多为滑移式，如享堂峡崩塌。部分崩塌发育在人烟稀少的基岩山区，成灾几率较低，但大量的崩塌体堆放于沟道及山坡，为泥石流的形成提供了丰富的松散固体物质，威胁沟道下游及沟口城镇、村庄、厂矿、重要交通干线及市政工程设施等的生命和财产安全。
2.2 滑坡、崩塌分布规律
①滑坡、崩塌呈带(片)状分布。兰州市滑坡、崩塌分布呈带、成片分布，主要集中分布于伏龙坪、皋兰山北侧山坡、靖远路的王宝宝城、五一山、徐家坪、阿干镇、徐家湾、扎马台、达家台、八盘峡两岸、享堂峡和七山地区。如皋兰山滑坡群、五一山滑坡群、伏龙坪滑坡群、华林坪滑坡群、阿干镇滑坡群、窑街滑坡群等。
②滑坡、崩塌体在特定的岩土体中分布。兰州市崩塌、 滑坡主要发育在黄土状粉土、新近系砂泥岩、砂砾岩地层中，其它地层中较为少见。在本次调查的崩塌、滑坡主要分布于上述地层中，皋兰山群变质岩地区分布较少，主要为风化的残坡积层形成的滑坡，数量很少，约占滑坡数量的2％。
③集中分布于人为活动强烈的地段。兰州市各类地质灾害均与人类活动密切相关，尤其是滑坡、崩塌及不稳定斜坡的分布呈现出明显的区域性。经调查分析，兰州市城区及城乡结合部，削坡建房活动极为强烈，该区由于削坡、排水等人为因素引发的滑坡、崩塌密集；另外兰州市中南部西果园、达川、青白石一带由于人类采砂及阿干镇、窑街采煤塌陷区引发的山体滑坡极为强烈。
④滑坡、崩塌的分布因地貌而异。地形地貌是滑坡、崩塌发育形成的决定性因素之一。如果地形平坦宽阔，即使其它因素存在，滑坡崩塌灾害也不会发生，但如地形陡峭、破碎，沟壑密度大，滑坡崩塌则容易产生。斜坡坡度和坡高是滑坡、崩塌产生的基本条件。据调查资料分析统计，斜坡坡度在30°左右，坡高在100－200 m，容易产生滑坡灾害。另外黄土斜坡上大量发育的串珠状落水洞、陷穴等黄土溶蚀地貌，有利于降水人渗，增加坡体自重，降低抗滑力，引发滑坡崩塌发生。
3、泥石流类型及分布规律
3.1 泥石流类型
泥石流是兰州市最为发育的地质灾害类型之一，共发育218条泥石流沟。泥石流按物质组成分为泥流和泥石流，以泥石流为主，达139条；按流域形态分为沟谷型和山坡型，以沟谷型为主，达168条；按规模划分为巨型、大型、中型和小型，以小型为主，共108条，其次为中型，为86条。下面以泥石流物质组成分类为主，对区内泥石流进行分别阐述。
3.1.1 泥流
泥流是一种含有大量泥沙的洪流，其固体物质主要由0.05 mm以下的黏粒和粉粒组成，偶夹石块和圆砾，其含量一般不超过固体物质总量的10％。
兰州市地处陇西黄土高原，黄土广泛分布，重力侵蚀及面蚀作用较强，地形切割较强，泥流较为发育，主要分布于兰州市中北部及东南部的黄土丘陵区，这些区域植被稀疏，泥流灾害较为发育。各泥流沟横断面多呈“v”字型，沟谷平面形态多呈扇状或长条状，泥流规模为中型和小型。按泥石流易发程度分，分为以中、低易发居多，沟口洪积扇相对不发育，主要以下切为主，危害方式主要为冲蚀和淤埋。
3.1.2 泥石流
泥石流主要分布于兰州市中部的南北两山基岩出露地带，如雷坛河、城关区的青白石东部、白塔山至砂井驿(图6)、西固、红古区的大部分地段。各沟谷横断面多呈“v”字型，流域平面形态多呈长条状或树冠状。泥石流规模以中型和小型为主，巨、大型次之。泥石流暴发频率约每年2－3次至几十年1次。泥石流以冲毁危害为主，淤埋危害次之。泥石流固体物质主要来源于沟岸崩塌、滑坡、沟道松散堆积物及开矿、采石等人类工程活动形成的弃土废渣。泥石流搬运巨石的能力较强，巨石粒径一般1－4 m，最大粒经可达6 m。区内泥石流以沟谷型为主，易发程度以中易发为主。
3.2 泥石流的分布规律
兰州市泥石流的分布受区域地质构造、地层岩性、地形地貌、人类工程活动等因素的制约，显示出以下的分布规律。
3.2.1 泥石流沿河岸呈线状分布
兰州市处于黄河及其支流湟水河、雷坛河流域内，泥石流沿黄河及其支流呈线状分布，沿南部分布有阳洼沟、黄峪沟、大金沟、元托冒沟等30多条泥石流，类型以泥流为主，泥石流次之；沿北部分布有大砂沟、咸水沟和西峡口沟等50多条泥石流沟，以泥流为主，泥石流次之。其次在雷坛河上游两岸泥石流呈带状分布，尤其是阿干镇一带的发育密度达到3条/km，类型以泥石流为主。另外在湟水河北岸和大通河两侧也分布有泥石流沟道。
经统计，兰州市周边地质灾害隐患点分布密集，使整个兰州市处于地质灾害包围之中，在市区内汇水面积大于0.3km2的252条沟道中，有94条沟道就是灾害较严重的泥石流沟道，每2－5年就会暴发一次规模较大的泥石流灾害，若降雨量充沛每年甚至发生数次。近40年来，兰州市泥石流累计带来的泥沙约有数百万吨，平均每年冲积到市区内的泥沙就有数万吨。
3.2.2 泥石流分布与人类工程活动相关联
兰州市城区建设、修建公路、采煤、采砂、采石等人类活动日趋活跃，在建设活动中的弃土、废渣直堆积于沟道中，遇大雨或暴雨，促发泥石流暴发。区内表现明显的主要有两个区域，其一是阿干镇一带采煤造成地面沉陷，滑坡、崩塌频发，加剧了该区的泥石流；另外在修建兰临高速公路的过程中造成了大量的弃土，给西果园沟增加了充分的固体物质。在修建柳忠高速公路和土地开发利用中，大量弃土堵塞大浪沟，引发泥石流，造成严重的经济损失。如发生在2006年6月16日临晨3点的老虎沟泥石流，就是一次典型的人类工程活动引发的泥石流灾害。当时，位于老虎沟沟道内的煤炭北山林场蓄水池决开一个大口，400多m3的水瞬时沿沟道下泻，推动沟道内的泥沙，形成泥石流。由于排导渠被堵塞，泥石流未能及时排泄到黄河中，致使大量的泥沙堆积在北滨河路上。
4、地面塌陷类型及分布规律
地面塌陷属于开采煤矿、人防工程、采砂洞和回填不当引发形成的。造成以点状分布的地面塌陷，如东岗街道小街住宅区、范家湾、咬家沟等3处地面塌陷均属于人防工程在地下水、地表水作用下，引发形成的地面塌陷，其暴发周期不明显，但是最近几年，暴发频率有增加趋势。而煤矿矿区地面塌陷则与采矿强度、回填力度等有直接关系。
境内窑街煤矿、阿干镇煤矿是历史采矿和计划经济时期建立的老矿业基地，历史上的乱采乱挖、无序开采及建国后的大规模开采，使矿区地质生态环境被严重破坏，引发了一系列严重的地质环境问题。如窑街煤矿已经大面积采空造成地表严重沉陷，已形成长1780m、宽1050m、面积达1.76 km2的椭圆状沉陷区，大部分地段整体塌陷幅度达5－20 m，地表裂缝纵横交错，陷坑、陷槽大量分布，山体严重破碎，同时塌陷造成区内4个村4000多间房屋不同程度开裂变形，大部分房屋已成为危房而不能居住，一些企事业单位因此而被迫拆迁。阿干矿区陷坑、裂缝也不断发展，滑坡、崩塌不断形成，加之大量堆积的弃土、渣石，为沟谷泥石流的形成创造了条件，同时大量泥沙的输入，造成矿区段雷坛河10余km河床不断淤高，其淤积速率每年达0.1－0.25 m，阿干镇防洪堤高已由六十年代4.0－4.5m降低至目前不足2.0m，而大量泥沙向下游推移，不断淤积下游河床，不仅使矿山存在严重的泥石流灾害隐患，也加大了雷坛河泥石流暴发频率，对其下游乡镇、公路、农用设施及兰州市七里河区部分城区构成严重危害、威胁；矿区陷坑、裂缝不断发展，2005年2月18日新增塌陷面积1025 m2，使185户200多间房屋受到影响，变形开裂。地面塌陷也成为煤矿企业与当地政府、群众的矛盾焦点，冲突不为发生。
另外，早期采砂、开挖窑洞、防空洞等隐蔽工程、工程遗留物分布地带，规模均属于小型，最大不足0.1 km2。
5、结 论
①兰州市突发性地质灾害的类型主要有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等四种类型。
②兰州市的滑坡在物质组成上以黄土滑坡为主，在力学性质上以混合式为主，牵引式滑坡次之，在滑面埋深上以中层滑坡为主，在滑体规模上以小型为主。兰州市崩塌按物质组成分以黄土崩塌为主，按动力成因以人为崩塌为主，按运动形式以倾倒式崩塌为主。区内滑坡、崩塌呈带(片)状分布，多在特定的岩土体中，集中分布于人为活动强烈的地段，而且分布因地貌而异。
③兰州市泥石流按物质组成以泥石流为主，按流域形态分以沟谷型为主，按规模以小型为主。泥石流沿河岸呈线状分布，分布与人类工程活动相关联。
④兰州市地面塌陷属于开采煤矿、人防工程、采砂洞和回填不当引发形成的，造成以点状分布的地面塌陷。而煤矿矿区地面塌陷则与采矿强度、回填力度等有直接关系。
论文 关键词:水库库区 地质灾害 灾害治理 喷播植草 防护技术 三峡水利枢纽
论文摘要:针对三峡库区地质灾害治理的特点,结合实例对喷播植草防护技术的特点、主要功能、方案选择、施工工序进行介绍,并对其效果及 经济 、社会效益进行评价。
1 概 述
岩土边坡工程改变了 自然 边坡现状,会对当地的生态环境造成不利影响,在环境保护要求严格的今天,边坡工程增加生态环境保护的内容是非常重要甚至是强制性的。其中边坡植被防护作为岩土工程生态环境保护的重要部分,在国内得到了广泛的应用,并取得了良好的效果,且开始逐渐取代传统的圬工护坡。边坡植被防护工程主要有以下几类技术:①阶梯植被;②框格植被;③穴播或沟播;④喷播植草;⑤植生带;⑥绿化网;⑦土工网垫等。
本文将结合三峡库区地质灾害治理工程的经验,重点论述喷播植草防护技术在库区地质灾害治理工程中的应用。
2 喷播植草防护技术的特点
喷播植草是利用液态播种原理,将草籽、肥料、粘着剂、纸浆、土壤改良剂和色素等按一定比例配水混合搅匀,通过机械加压后喷射到边坡坡面的防护技术。由于其施工简单、速度快,造价低且草籽成活率高,在国内外获得了广泛的应用。
3 喷播植草防护边坡的主要功能
喷播植草作为边坡防护措施,将极大地改善工程建设的生态环境,创造良好的经济、社会和环境效益。主要功能是对岩土边坡浅表层进行防护,通过对浅表层边坡的加固从而达到防止雨水冲刷、控制水土流失、保持边坡稳定的作用。
3.1 边坡加固作用
(1)深根的锚固作用。植物的垂直根系穿过坡体填土,锚固到深处较稳定的土层上,能起到锚杆的作用。乔本科、豆科植物在地下0.75~1.50 m深处有明显的土壤加强作用。
(2)浅根的加筋作用。植物根系在土中错综盘结,使边坡土体在其延伸范围内成为土与草根的复合材料,稳定边坡表层土体,起到护坡的作用。
3.2 植被的水文效应
(1)降低坡体孔隙水压力。植物通过吸收和蒸发边坡土体内的水分,降低土体内的孔隙水压力,从而提高了土体的抗剪强度,有利于边坡土体稳定。
(2)控制土壤侵蚀、保持水土。降雨是坡面冲刷的重要原因,降雨时植草对边坡有明显的保护作用,能有效降低地表径流的流速,从而抑制面蚀及沟蚀,减小边坡土体的流失。
3.3 改善和美化环境
植草可使被破坏的环境逐步恢复,并能促进有机物的降解,净化空气;植草形成的绿化带,与周边环境更协调,与自然更接近,起到改善和美化环境的作用。
4 三峡库区地质灾害治理工程特点及要求
(1)三峡库区在蓄水及运行过程中水位变化频繁,水位变幅大;
(2)受当地地形地质条件限制,沿江地质灾害治理区域大多土质贫瘠,有机质含量低;
(3)采用喷播植草防护的边坡坡比为1∶2~1∶
3.5,坡度能满足喷播植草的要求,无需采用网垫等其他额外加固措施;
(4)施工工期短,时间要求严格;
(5)要求边坡尽快形成抗冲刷能力;
(6)工程位于城镇,对景观、绿化要求高;
(7)成坪后不需要专门的养护,形成稳定生物群落并自然生长;
(8)边坡面积较大,应尽量降低成本,节约投资。
5 符合库区灾害治理工程特点的喷播方案针对库区灾害治理工程特点及要求,采用了以下的喷播方案。
(1)选用在三峡库区能广泛生长的草种。采用豆科和乔本科草种混播,提高耐贫瘠能力。根据库区地质灾害治理工程的特点及当地的气候条件,采用以小冠花为主,以中华结缕草、两耳草、紫花苜蓿等为辅的4种草种混播。
草种以小冠花为主是因为小冠花具有以下特点:①生长年限长,其寿命可达50 a以上;②根系发达,持久性强;③覆盖速度快,覆盖度大,每株当年覆盖面积平均0.7~0.9 m2;④绿色期长,枯草期短,在南方为四季常绿草种;⑤耐贫瘠、耐寒、耐高温、高抗病虫害;⑥水土保持效果显著;⑦对不同气候及土壤的适应性强。
由于小冠花耐水性较差,在水位变幅区降低小冠花草种的比例,相应增加其他辅助草种比例,以提高植草的耐水性。
(2)增加黏合剂、木质纤维素、保水剂、复合肥等喷播材料用量,并覆盖无纺布,使草籽在喷播后立即在土壤表面形成较强的抗冲刷能力。三峡库区地质灾害治理工程较多采用土石方回填,边坡为碎石土质边坡,为确保草籽在初期能顺利成活并生长,增加了黏合剂、木质纤维素的用量以确保草籽在边坡上可稳定附着;增加保水剂、复合肥的用量以确保草籽在生长初期的养分及水分的充足供应。
(3)采用多草种混播,提高耐水性、增强抗病、抗虫害能力,有利于形成稳定的生物群落。
(4)在满足要求的前提下,优化配方,降低成本。
(5)在边坡满足喷播植草要求后立即施工,边坡清理与喷播植草同时进行,清理一块喷一块,力求在最短时间内完成,满足工期的要求。
6 喷播施工
6.1 施工所需设备、材料及人员组成
(1)喷播机:容器容量为50加仑;
(2)草籽:为中华结缕草、两耳草、紫花苜蓿、小冠花4种混播;
(3)添加剂:黏合剂、饱水剂、木质纤维素、复合肥;
(4)无纺布;
(5)便携式汽油泵及连接汽油泵与喷播机容器的水管;
(6)施工人员组成:清理边坡2人,喷播技工4人。
6.2 喷播工序及技术要求
喷播工序为:清理并平整边坡混合草籽并喷播铺盖无纺布养护。其中清理并平整边坡、混合草籽并喷播、铺盖无纺布3道工序可同时交叉进行,以缩短工期。
各工序技术要求如下。
(1)清理并平整边坡。在防护范围内要清除杂物,并对边坡进行平整,使边坡达到喷播的要求。根据喷播机喷播面积对坡面进行划分并做好标记,防止混喷及漏喷。
(2)混合草籽并喷播。将草籽及添加剂按一定比例配置好,依次加入并混合搅拌30 min,然后均匀喷至坡面,为保证喷播均匀,在坡面上先喷2/3的混合液,余下部分重新加满水后复喷一次至附着均匀即可。
(3)铺盖无纺布。覆盖无纺布是对喷播植草的初期养护,在草籽未萌发前可起到防冲刷、保水、保温的作用。无纺布应采用铁丝或竹钉固定,四边用土压好,防止风吹开。
(4)养护。在草籽萌发前期,应根据土壤湿度的变化多浇水,保证种子萌发所需水分,在种子发芽后,根据发芽情况适当浇水至其 自然 生长,形成稳定的生物群落。至此,养护工作基本完成,只需定期清除杂草即可。
7 工程效果及 经济 、社会效益
(1)由于施工机械化程度高,边坡的喷播植草可迅速完成,从而大大降低成本,仅为圬工护坡的10%~20%。
(2)喷播植草所用附加材料大多数为易分解材料,对环境无污染;且植草边坡与周围环境相融合,能美化城镇景观。这是传统圬工护坡所不及的。
(3)喷播植草在坡面平整后即可进行,且多种工序可混合一次完成,施工简便、速度快、劳动强度低,所需施工人员较传统的圬工护坡大大降低。
(4)喷播植草在施工后3~5 d即可陆续发芽,在良好的保湿条件下,两周植被覆盖率可达90%以上,植株高可达5~15 cm,在极短的时间内形成较稳定的生物群落,大大提高了边坡的稳定性,确保施工工期,且后期维护工作量小。
综上所述,喷播植草是一种经济有效的边坡防护方法,在堤防工程、塌岸防护工程、滑坡治理工程等的浅表层边坡防护中都有广阔的应用前景。
1针对煤矿地质灾害危害与类型的研究
1.1针对煤矿地质灾害危害的研究
煤矿地质灾害的危害主要表现在以下两个方面：一是煤矿区采空区的上方出现地面塌陷或沉陷，极有可能造成地面裂缝、房屋倒塌、公路与桥梁断裂、地面的建筑物出现斑裂，不仅不利于土地资源的可再生使用，而且造成严重的人员伤亡与经济损失；二是由于煤系地层的破坏，大量地下水深入到矿井内部，这些矿井水中含有大量岩粉、煤粉等，经过水解与氧化等反应处理，矿井水具有较高的酸性，这种类型的矿井水渗入到地下水中，不仅对地下水造成严重污染，而且影响矿区居民的生活饮用水的安全。
1.2针对煤矿地质灾害类型的研究
煤矿地质灾害的类型包括：泥石流、瓦斯突出、地面沉陷、地面塌陷、滑坡、突水、矿山水土流失等，这些地质灾害的发生不仅影响着煤矿生产活动的进展，而且严重危害着矿山群众的正常生活。
2针对煤炭地质灾害的特征研究
煤炭地质灾害的特征主要表现在以下三个方面：一是将物探方法应用到煤矿地质灾害的勘查中，主要利用地下介质层的密度、电性、弹性、放射性等一系列物性差异对地质灾害的发生机理进行研究，对于没有开发的煤层，地层一般呈现出完整性与成层性，在小区域中同一个地层的电性差异较小，且顶底板与煤层的岩性差异为稳定波阻抗界面，其弹性波的反射条件较好；二是对于被开发的煤层，其煤层在空间中的连续性被突破，当采空区被空气与坍塌物质填充且地下水含量较少时，采空空间中的电阻率高于围岩区，当采空区被谁与坍塌物质填充时，采空空间中的电阻率低于围岩区；三是煤矿采空区为段系发育时，有助于氡气的聚集，因此在采空区的上方覆盖层里可以轻松检测到氡值异常，氡值的不一致，不仅有效反映了地下地质环境所发生的变化，而且有效指示煤矿采空区的塌陷等发生地质灾害的范围、区域、强度、性质。
3针对物探方法在煤矿地质灾害勘查中的应用研究
物探方法在煤矿地质灾害勘查中的应用主要表现在以下四个方面：
首先是瞬变电磁法，即以电磁感应基本原理为基础的物探方法之一，主要运用接地线源或者不接地回线向着地下发送一次场，在发送一次场的间歇阶段里科学测量地下介质感应电磁场的电压伴随着时间产生的变化，进而根据感应电磁场的衰减曲线的特点，合理判断地下地质体的性质、电性、产状与规模，进而有效解决采空区、陷落柱、断层等一系列地址问题。
二是高密度电法，即直流电阻率法。其依据是地下介质里的导电性存在差异，通过向地下提供直流电，运用点阵式方法布置电极，采样观察与研究电场空间的分布规律，根据实际测量的视电阻率的断面状况进行处理、计算、分析，进而有效圈闭异常、划分地层、明确冒裂带。
三是三维与二维式的地震方法，即凭借自身的高分辨率、高信息量、精确的空间归位以及信噪比。并有效结合勘查对象的地球物理特质、煤矿极为特殊的地形地质条件，选择合适的方式方法，以最少的经济投入获得最精确的地质灾害勘察结果。
四是由于煤矿开采使得地下地质体所具有的横向连续性特征遭到破坏，岩层中包含的氡元素的聚集与运移作用出现异变，运用相应的技术设备可在地表测量氡值是否异常。氡射气元素向煤炭采空区运移并在采空区聚集，使得地表与采空区之间形成一个独立的氡异常区。所以通过科学测量地表中氡元素的含量，有助于明确并圈定煤炭采空区的范围与位置。依据氡气异常情况下的峰值状态，同时可以明确岩溶陷落柱的范围与位置。这是因为地下氡气经过裂隙、构造、地下水的搬运逐渐由深部向着地表迁移，因此科学测量氡气的含量可以间接性地反映地下地质体中裂隙系统的真实状况，同时可以科学观察与分析并研究裂隙系统的连通性、开启度、破碎度，对于滑坡等地质灾害具有一定程度的指示作用。且随着地下温度的逐渐升高，煤矿岩层中的氡元素析出量出现规则性的增加。所以，在新时期通过地面同位素的测氡技术，有助于科学推算地下火源的温度与明确地下火源的位置。
4结语
随着时代的发展与社会的进步，物探方法在矿产资源地质灾害勘查中的应用范围变得越来越广。但由于采矿方法与技术设备相对落后，再加上管理模式与体制方面存在一定的问题，近些年在煤矿开采过程中引发了一些地质灾害，造成了严重的人员伤亡与经济损失。因此，强化对物探方法在煤矿地质灾害勘查中的应用研究，有助于降低煤矿生产过程中的经济损失。
摘要:分析了地质灾害预警报系统的建设原则、目标及工作流程,并针对基于webgis的灾害预警报系统的组成和实现提出了可行性建议,具有重要的实践意义。
关键词:气象因素;地质灾害;预警报系统;webgis
我国是一个地质灾害多发的国家,崩塌、滑坡和泥石流等常见灾害发生的地域广、频率高,具有较强的破坏性。研究表明,除地质构造及人类活动外,气象条件也是形成地质灾害的一大原因,暴雨或连续降雨常常是触发地质灾害的直接因素。因此,如何通过对雨情的监测提供可靠的地质灾害预警信息,成为一项重要工作内容。
1地质灾害预警报系统概述
目前,在气象部门的协助下,许多地区的国土资源部门都相继建立了地质灾害预警预报系统。灾害的风险预报是指在收集和集中监测信息的基础上,进一步分析地质灾害及次生、衍生灾害等可能对社会经济、群众生活所造成的影响,提前风险预报,并为政府部门、有关单位及广大民众提供应对的措施和指导。气象监测(特别是雨量监测)系统和基于webgis的地质灾害预警系统组成的地质灾害预警预报平台,在突发性地质灾害的预测和防范中起到了关键性的作用[1]。
1.1预警报系统的建设目标
预警报系统的目标是建设一个时效高、预警报信息内容全面且准确可靠的地质灾害预警报体系,为相关政府部门的决策和灾害地区群众的减灾措施提供科学、及时、有效的信息指导。充分利用现代化建设的成果,在已获取的大量气象探测和灾害性天气监测信息的基础上,对信息进行存贮、处理和分析,建立地质灾害预警报服务平台和流程,根据决策服务的要求,提供连续无缝隙的地质灾害预警报信息[2]。
1.2预警报系统的工作流程
地质灾害预警预报系统主要由监测系统和预警报系统2部分组成。启动气象信息收集、地质灾害信息收集以及信息自动生成等模块后,通过实时监控雨情,一旦降水因子达到相应的监测指标,系统即可在决策中心进行数据分析,生成地质灾害预警等级,并在确定信息后,利用短信、广播、电视、网络等媒介按照预警等级对特定部门及相关群众警报信息。
2地质灾害预警报系统的组成及实现
基于webgis的地质灾害预警系统中,灾害信息的汇集及预警平台是数据信息处理和服务的核心;气象监测系统具有雨情报汛、预警等功能;群测群防预警系统则包括预警、警报传输和信息反馈功能[3]。要实现地质灾害预警系统的正常运转,应注意以下几个方面:
2.1建立高效稳定的应用平台
高效稳定的应用平台为整个地质灾害预警系统的正常运作提供强有力的支撑,对提高系统的稳定性具有至关重要的作用。良好的应用平台依赖于完善的数据信息、高科技的硬件设备、成熟的先进软件环境及规划合理的结构设计。
数据库是地质灾害预警报系统的核心部分,除实时采集和的雨量数据、预报雨量数据、雷达图、卫星云图和台风信息等气象数据外,当地行政区域图、区域地理信息及区域内的群众信息等,都是数据库的重要组成部分。软件系统应由用户界面、后台管理系统、数据交换平台(eai)、后台管理应用核心构件群、webgis组件、应用服务器平台及其他系统组成。先进、灵活、适用的软件架构符合管理信息化的要求,以构件化设计为核心,实现事件触发、数据驱动、参数设置的开放可行的地质灾害预警预报系统管理平台。
2.2科学合理的灾害等级划分
灾害等级的划分关系到预警报启动的决策、预警报信息的范围及对象等,在地质灾害预警报系统中,需要给予特别的重视[4]。依照国土资源部制定的地质灾害预报等级标准,预报等级可分为5级:一级为可能性很小;二级为可能性较小;三级(注意级)为可能性较大;四级(预警级)为可能性大;五级(警报级)为可能性很大。从预警报系统的角度分析,一级和二级灾害没有实际预警意义,预警工作由三级开始启动,应围绕三至五级地质灾害开展防灾减灾工作。
2.3保证系统的安全性
预警预报系统将为防灾减灾的决策提供重要的依据和指导,因此,必须保证其安全性和权威性,安全是系统设计的关键[5-6]。首先,在设计中要充分考虑到网络安全的问题;其次,注重系统的整体维护是延长系统使用寿命的重要保障。此外,地质灾害预警预报系统与其他相关系统的联系均以特定的接口程序来实现,当地质灾害预警预报系统或相关系统出现故障时,不会出现系统间的相互影响。在系统的运行中,应保留详细的操作日志,出现问题可以查明错误原因,及时恢复,并为系统的科学评价提供依据。
3小结
综上所述,地质灾害预警预报系统的建设和维护是一项长期工作,涉及的部门多、范围广,须参考的因素多而复杂。因此,必须在工作中不断地总结经验,并在各部门的积极配合下,建立顺畅的信息链,为相关部门和群众提供即时的、权威的、人性化的信息指导,将地质灾害的影响降到最低。
摘要：本文对地质灾害监测方法的应用现状进行了总结，并对地质灾害监测方法的发展趋势进行了预测，另外提出了进行地质灾害监测技术优化集成的基础和优化原则。
关键词：地质灾害；监测方法；现状；发展趋势
一、概述
地质灾害监测的主要任务为监测地质灾害时空域演变信息、诱发因素等，最大程度获取连续的空间变形数据。应用于地质灾害的稳定性评价、预测预报和防治工程效果评估。地质灾害监测是集地质灾害形成机理、监测仪器、时空技术和预测预报技术为一体的综合技术。当前地质灾害的监测技术方法研究与应用多是围绕崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害进行的。
二、地质灾害监测方法技术现状
（一）常规监测方法技术趋于成熟，设备精度、设备性能都具有很高水平
目前地质灾害的位移监测方法均可以进行毫米级监测，高精度位移监测方法可以实现0.1mm精度。
（二）监测方法多样化、三维立体化
由于采用了多种有效方法结合对比校核，以及从空中、地面到灾害体深部的立体化监测网络，使得综合判别能力加强，促进了地质灾害评价、预测能力的提高。
三、新技术新方法
随着现代科学技术的发展和学科间的相互渗透，合成孔径干涉雷达(insar)、激光扫描、光纤应变分析等技术相继不同程度的应用于地质灾害的调查与监测中。而光纤应变分析技术之布里渊散射光时域反射技术(botdr)应用于地质灾害监测，处于刚刚起步阶段。botdr是目前国际上近几年才发展成熟起来的一项尖端技术。起初应用于航天领域，发达国家相继应用于电力、通讯、工程等领域的应变检测和监控。工程领域主要应用于桥梁、大坝、隧道等大型基础工程的安全监测和健康诊断，并取得了很多成功应用的经验；在日本，开始将botdr技术应用于边坡工程的变形监测中；我国工程领域引入botdr技术相对较晚，目前主要应用于桥梁、隧道等构筑工程的变形监测中，并取得了一定成果；在三峡水库区巫山开始将botdr应用于滑坡监测。与常规地质灾害监测技术相比，botdr技术具有多路复用分布式、长距离、实时性、精度高和长期耐久等特点，通过合理的布设，可以方便的对目标体的各个部位进行监测；由于其具有很好的技术应用前景，已经成为一些发达国家如日本、美国、加拿大、瑞士等国家竞相研发的课题。
四、地质灾害监测技术方法发展趋势
（一）高精度、自动化、实时化的发展趋势
光学、电学、信息学、计算机技术和通信技术的发展同时，给地质灾害监测仪器的研究开发带来勃勃生机；能够监测的信息种类和监测手段将越来越丰富，同时某些监测方法的监测精度、采集信息的直观性和操作简便性有所提高；充分利用现代通讯技术提高远距离监测数据信息传输的速度、准确性、安全性和自动化程度；同时提高科技含量，降低成本，为地质灾害的经济型监测打下基础。
监测预测预报信息的公众化和政府化。随着互联网技术的发展普及，以及国家政府的地质灾害管理职能的加强，灾害信息将通过互联网进行实时，公众可通过互联网了解地质灾害信息，学习地质灾害的防灾减灾知识；各级政府职能部门可通过所信息，了解灾情的发展，及时做出决策。
（二）新技术方法的开发与应用
调查与监测技术方法的融合：随着计算机的高速发展，地球物理勘探方法的数据采集、信号处理和资料处理能力大幅度提高，可以实现高分辨率、高采样技术的应用；地球物理技术将向二维、三维采集系统发展；通过加大测试频次，实现时间序列的地质灾害监测。
智能传感器的发展：集多种功能于一体的、低造价的地质灾害监测智能传感技术的研究与开发，将逐渐改变传统的点线式空间布设模式；由于可以采用网式布设模式，且每个单元均可以采集多种信息，最终可以实现近似连续的三维地质灾害信息采集。
五、地质灾害监测技术优化
（一）问题的提出
监测方法的适应性：对于各种监测方法所使用的监测仪器设施，均有各自的应用方向和使用技术要求；针对不同地质灾害灾种、类型其使用技术要求(包括测点布设模式、安装使用技术要求等)不同。
地质灾害发展阶段：对于崩塌、滑坡等突发性地质灾害，不同发展阶段所适用的监测方法和仪器设施各异，监测数据采集周期频度不同。
监测参数与监测部位：实践证明，一方面，不同的监测参数(地表位移、深部位移、应力、地下水动态、地声等)在不同类型的灾害体监测中具有不同程度的表现优势；另一方面，同一灾害体不同部位的监测参数随时间变化趋势特点并不相同，即存在反映灾害体关键部位特征的监测点，又存在仅反映局部单元(不具有明显的代表性，甚至是孤立的)特征的监测点。因此，监测参数和监测部位的优化选择，是整个监测设计工作的基础。
自动化程度：决定于设备的集成度、控制模式、数据标准化
程度和信息方式。
经济效益：决定于地质灾害的规模、危害程度、监测技术组合、设备选型等因素。
（二）优化原则
监测技术优化原则：针对某一类型地质灾害，确定优势监测参数和监测部位，进行监测内容、监测方法优化组合，使监测工作高效、实用。经济优化原则：首先，不过于追求高、精、尖的监测技术，而应选择发展最为成熟、应用程度较高的监测技术；其次，对于危害程度较大的大型地质灾害体，可选择专业化程度较高的监测技术方法，由专业人员进行操作、维护，对于危害程度低，规模小的灾害体，可选择操作简单、结果直观的宏观监测技术，由群测群防级人员进行操作。
六、结束语
地质灾害监测是集多种学科为一体的综合技术体系，只有充分把握地质灾害的形成发展规律，才能正确把握技术开发的方向，只有充分掌握地质灾害的物质组成、动力成因类型、变形破坏特征、外形特征、发育阶段等因素，依据不同监测技术方法的应用特点，做好监测技术的优化工作，才能保证监测效果，同时，应以科学的发展观实施地质灾害监测和技术开发。
