皖東某建設(shè)工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析

邱志勇，劉學(xué)全，陳炎

(安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，安徽蚌埠 233000)

皖東某建設(shè)工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析

邱志勇，劉學(xué)全，陳炎

(安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，安徽蚌埠 233000)

位于皖東某地的一項(xiàng)建設(shè)工程，是當(dāng)?shù)丶杏玫孛娣e最大的建設(shè)項(xiàng)目之一，由于建設(shè)場(chǎng)地原為一處廢棄的采石場(chǎng)，地跨低山丘陵和山前坡崗地，地形高差大，斷層較發(fā)育，地質(zhì)條件比較復(fù)雜，人類工程活動(dòng)比較強(qiáng)烈，存在較大的地質(zhì)災(zāi)害隱患。作者根據(jù)建設(shè)場(chǎng)地所處的地形、地質(zhì)條件和人類工程活動(dòng)，認(rèn)為現(xiàn)有的人工巖質(zhì)邊坡基本處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在斷層交匯處附近地下很可能存在巖溶洞穴，分析了建設(shè)工程可能引發(fā)或遭受的地質(zhì)災(zāi)害主要是崩塌、滑坡、巖溶塌陷、回填土不均勻沉陷和斷裂活動(dòng)的影響等類型，建議建設(shè)單位采取有效措施加以防范。

皖東;建設(shè)工程;地質(zhì)災(zāi)害;危險(xiǎn)性;防治

位于安徽省東部某地的一項(xiàng)建設(shè)工程，占地面積達(dá)15.89ha，是當(dāng)?shù)丶杏玫孛娣e最大的建設(shè)項(xiàng)目之一。由于該建設(shè)場(chǎng)地原為一處廢棄的采石場(chǎng)，地跨低山丘陵和山前坡崗地，地質(zhì)條件比較復(fù)雜，人類工程活動(dòng)比較強(qiáng)烈，存在較大的地質(zhì)災(zāi)害隱患，直接威脅該項(xiàng)工程的建設(shè)和運(yùn)行。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 氣象、水文

該建設(shè)工程地處皖東的亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，降水集中。多年平均降水量1031.2mm，降水多集中在6～8月，占年降水量的48%左右。多年最大年降水量1695.7mm，最大月降水量688.3mm，最大日降水量375.2mm。附近地表水屬長(zhǎng)江流域之滁河支流的清流河水系，建設(shè)場(chǎng)地及周邊地表水系總體上不發(fā)育，僅東側(cè)外圍零星分布有人工水塘及溝渠，主要用于農(nóng)田灌溉。

1.2 地形地貌

建設(shè)場(chǎng)地處于低丘與崗地的交接地帶，西部為低丘，東部為崗坡地，擬征地范圍內(nèi)地面標(biāo)高37.1～59.7m，西部外圍附近高程可達(dá)100～170m。建設(shè)場(chǎng)地西部的低丘區(qū)現(xiàn)為一廢棄的采石場(chǎng)，其周邊的開(kāi)采掌子面高差10～20m，局部可達(dá)36m，邊坡角75°～85°，采場(chǎng)底部為標(biāo)高55.6～59.7m的開(kāi)闊平緩地形。

采石場(chǎng)東側(cè)坡下有大量的廢棄渣土堆放，其分布面積為19873m2，厚約5～10m，渣土堆北坡下建有民房，東坡下有道路沿坡腳經(jīng)過(guò);建設(shè)場(chǎng)地東部的丘前崗坡地，地形起伏不大，南部外圍被高程60m左右的殘丘環(huán)繞。植被不發(fā)育，低丘及渣土區(qū)以荒草為主，崗坡地以林木和農(nóng)田為主。

1.3 地質(zhì)條件

場(chǎng)地及周邊發(fā)育地層主要為寒武系上統(tǒng)車水桶組，奧陶系下統(tǒng)上歐沖組、分鄉(xiāng)組、紅花園組、大灣組，白堊系上統(tǒng)赤山組及第四系更新統(tǒng)戚咀組(圖1)。上寒武統(tǒng)至下奧陶統(tǒng)巖性主要為碳酸鹽巖夾局部的硅質(zhì)巖、頁(yè)巖;赤山組主要為泥質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖;戚咀組為粉砂質(zhì)粘性土。

本區(qū)位處揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)下?lián)P子臺(tái)坳滁河陷褶斷帶滁州穹褶斷束與來(lái)安斷陷盆地的交接地帶。建設(shè)場(chǎng)地西部屬于寒武系、奧陶系組成的滁州穹褶斷束的東部邊緣;場(chǎng)地東部屬于上白堊統(tǒng)紅色碎屑巖組成的來(lái)安斷陷盆地的邊緣部分［1］。

建設(shè)場(chǎng)地位于一走向北東、軸面向北西方向傾斜的同斜倒轉(zhuǎn)背斜的南東翼，背斜核部位于場(chǎng)地西部外圍，由寒武系上統(tǒng)車水桶組組成。南東翼由奧陶系上歐沖組、分鄉(xiāng)組、紅花園組及大灣組組成，地層向北西方向倒轉(zhuǎn)傾斜，地層傾角一般為63°～75°。其東側(cè)被白堊系上統(tǒng)赤山組紅色碎屑巖所覆蓋，總體向北東方向緩傾，傾角一般為10°左右，隱伏于第四系松散巖類之下。

圖1 建設(shè)場(chǎng)地周邊地形地質(zhì)圖Fig.1 Terrain and geologic map around the construction site

場(chǎng)地中西部發(fā)育有北東向和北西向斷裂構(gòu)造，其中，1條北東向逆斷層(F3)貫穿場(chǎng)地西部，呈北東向展布，長(zhǎng)度大于1.2km，與區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致。斷層面傾向北西，傾角75°左右，破碎帶寬約10～20m。2條北西向平移斷層(F4和F5)位于場(chǎng)地西北部，產(chǎn)狀30°∠65°，兩條斷層長(zhǎng)度分別約600m，斷距10～20m，斷層相距約70m。工程建設(shè)將按照地震基本烈度Ⅵ度設(shè)防。

場(chǎng)地附近地下水富集程度不均，沿奧陶系與白堊系接觸帶的灰?guī)r一側(cè)較富水，單井涌水量100～500m3/d，其它地段單井涌水量一般小于100 m3/d，在采石場(chǎng)南側(cè)北東向逆斷層F3上盤一側(cè)泉流量小于0.5L/s。

1.4 人類活動(dòng)的影響

建設(shè)場(chǎng)地西部的原始地形為一條標(biāo)高80～100m的北東向山脊，由奧陶系下統(tǒng)上歐沖組中厚至巨厚層狀碳酸鹽巖組成。自從該處大規(guī)模開(kāi)采石料后，逐漸形成了目前的不規(guī)則的橢圓形北東向展布采石場(chǎng)，長(zhǎng)度大于450m，寬約140～200m，底部開(kāi)闊平坦。

采石場(chǎng)東側(cè)坡下有廢棄渣土堆2處，主要成分為石灰?guī)r碎塊及砂質(zhì)粘性土，較松軟，碎石大小一般為3～5cm，大者可達(dá)10cm以上。渣土分布總面積為19873m2，渣土堆高約5～10m，總方量約14.3× 104m3。

場(chǎng)地西部外圍還有一處廢棄的采石場(chǎng)，開(kāi)采寒武系上統(tǒng)車水桶組碳酸鹽巖，邊坡角75°～85°，坡高近30m。由于開(kāi)山采石活動(dòng)，破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動(dòng)比較強(qiáng)烈。

2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析

2.1 建設(shè)場(chǎng)地規(guī)劃

工程建設(shè)總用地面積為158900m2，考慮到建設(shè)場(chǎng)地現(xiàn)狀地形高差達(dá)22～23m，分別將場(chǎng)地由西向東劃分為4個(gè)功能區(qū)，采用人工開(kāi)挖、回填的方式形成多個(gè)不同高程的建設(shè)場(chǎng)地，設(shè)計(jì)場(chǎng)地標(biāo)高為:一區(qū)58m左右，二區(qū)52m，三區(qū)46m和48m，四區(qū)40m(圖 2);設(shè)計(jì)一條道路由四區(qū)入內(nèi)，經(jīng)場(chǎng)地北側(cè)邊緣上行進(jìn)入其它區(qū)域。

圖2 建設(shè)場(chǎng)地地質(zhì)剖面示意圖Fig.2 Geological section of the construction site

一區(qū)中南及中北部現(xiàn)狀條件下為采石后留下的“殘留山體”，未來(lái)工程建設(shè)將采用工程措施對(duì)其爆破清除，場(chǎng)地內(nèi)局部回填，其中東側(cè)最大回填厚度達(dá)10m。二區(qū)、三區(qū)現(xiàn)狀分布的廢棄渣土堆將被整理推平，整平后的渣土厚度一般為2～7m，最厚達(dá)10m左右。四區(qū)現(xiàn)狀地形將挖高填低，回填厚度一般小于3m。

2.2 工程建設(shè)可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害

工程建設(shè)可能引發(fā)邊坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害。未來(lái)建設(shè)將對(duì)一區(qū)遺留的2處“殘留山體”爆破清除，受到爆破震動(dòng)的影響，可能引發(fā)附近場(chǎng)地不穩(wěn)定高陡巖質(zhì)邊坡的崩塌災(zāi)害，預(yù)測(cè)崩塌物體積最大約400m3。

各功能區(qū)之間的地面高差4～10m，建設(shè)場(chǎng)地與周邊的地面高差3～10m;邊坡寬度短的約60m、長(zhǎng)的達(dá)220m，主要為渣土質(zhì)場(chǎng)地邊坡，按照坡度70°～80°設(shè)計(jì)，在其它因素誘發(fā)下，易引發(fā)渣土質(zhì)邊坡崩塌災(zāi)害，預(yù)測(cè)可能的崩塌土石方最大可達(dá)1500m3左右。

2.3 工程建設(shè)可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害

2.3.1 斷裂活動(dòng)的影響

場(chǎng)地西部的F3斷層規(guī)模較大，周邊地區(qū)的地震可能會(huì)造成F3斷層錯(cuò)位移動(dòng)、沉降。場(chǎng)地西距我國(guó)東部的深大活動(dòng)斷裂［2］:郯廬斷裂約40km，盡管當(dāng)?shù)毓こ探ㄔO(shè)將按照地震基本烈度Ⅵ度設(shè)防，一旦地震引發(fā)F3斷層的錯(cuò)動(dòng)，對(duì)場(chǎng)地西部斷層附近的建設(shè)工程有較大的影響。

2.3.2 滑坡和崩塌災(zāi)害

現(xiàn)有高陡邊坡地形主要位于建設(shè)場(chǎng)地西部，遺留的人工采石邊坡坡度一般大于75°、局部大于85°，坡高一般10～20m、局部36m，由奧陶系下統(tǒng)上歐沖組及分鄉(xiāng)組構(gòu)成。通過(guò)對(duì)50多個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果表明，以北東向、北北西向及北西西三個(gè)方向的節(jié)理、裂隙最為發(fā)育(圖3)，延伸長(zhǎng)度一般為6～20m，裂隙寬度一般0.2～1.0cm，地表淺部多被泥質(zhì)充填，部分節(jié)理被鈣質(zhì)膠結(jié)。

圖3 采石場(chǎng)邊坡節(jié)理走向玫瑰花圖Fig.3 Rose diagram of strike of the joins in the quarry slope

對(duì)比鄰區(qū)測(cè)試資料，上歐沖組碳酸鹽巖抗壓強(qiáng)度為87.3～128.4 MPa;抗剪強(qiáng)度:內(nèi)摩擦角φ=32°37′～35°06′，凝聚力C=6.8～8.5MPa(β=45°時(shí)，σ= 21.4，τ=21.4MPa)。結(jié)合裂隙發(fā)育程度，判斷巖體結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度為一般，局部結(jié)合差，依據(jù)赤平投影法分析，人工采石邊坡基本處于不穩(wěn)定狀態(tài)［3］。

建設(shè)場(chǎng)地大部分處于廢棄的采石場(chǎng)內(nèi)，西、南被山體環(huán)繞，周邊地形高差起伏較大。西側(cè)外圍的山體自然坡度可達(dá)20°，山頂高程170.2m，與一區(qū)高差達(dá)112m左右;西北側(cè)外圍廢棄的采石場(chǎng)陡坡高度近30m。二區(qū)至四區(qū)以南的殘丘高程60～70m，與坡下的場(chǎng)地高差20～30m。

山體巖層的主要結(jié)構(gòu)面傾向北西，與建設(shè)工程西側(cè)山體坡向相反，與南側(cè)山體坡向垂直，不具備發(fā)生大規(guī)模山體滑坡的地質(zhì)條件。但是，與斷裂構(gòu)造共生的節(jié)理裂隙較發(fā)育，存在多組南東向緩傾角節(jié)理，在地震、爆破和機(jī)械振動(dòng)、降雨等因素誘發(fā)下，西側(cè)山體可能會(huì)在巨大高差的重力作用下，被多組節(jié)理切割的“契形”巖塊沿著南東向緩傾角節(jié)理面移動(dòng)，而產(chǎn)生局部滑坡，預(yù)測(cè)滑坡體體積1000～5000m3。可能產(chǎn)生的南側(cè)山體滑坡屬于厚度小于1.5m的風(fēng)化層土質(zhì)滑坡，預(yù)測(cè)可能的滑坡規(guī)模小，危險(xiǎn)性小。

一區(qū)西、南界遺棄的采石場(chǎng)高陡邊坡基本上屬于不穩(wěn)定邊坡，盡管巖層的主要結(jié)構(gòu)面與西界山體坡向相反，與南界山體坡向垂直，由于局部節(jié)理較發(fā)育，在地震、爆破和機(jī)械振動(dòng)、降雨等因素誘發(fā)下，該建設(shè)工程存在遭受西界、南界高陡巖質(zhì)邊坡崩塌災(zāi)害的可能性。根據(jù)節(jié)理的發(fā)育密度，預(yù)測(cè)可能的崩塌規(guī)模小，危害程度小，危險(xiǎn)性小。

2.3.3 巖溶塌陷災(zāi)害

在西、西南部采石剖面上節(jié)理、裂隙發(fā)育一般，巖溶不發(fā)育，裂隙寬度一般0.2～1.0cm，地表淺部多被泥質(zhì)充填，部分裂隙面見(jiàn)有鐵質(zhì)浸染現(xiàn)象，巖溶率小于3%。

橫穿西部場(chǎng)地的三條斷層兩側(cè)10～20m影響帶附近，尤其是斷層交匯部位處巖溶裂隙較發(fā)育，多見(jiàn)有溶隙及溶孔，溶隙寬度一般為1～2cm，局部5.0cm;溶孔直徑一般為2.0～5.0cm，局部達(dá)10.0cm，巖溶率達(dá)3%～8%。斷層F3和F4交匯處附近物探電阻率ρs等值線出現(xiàn)相對(duì)低阻的“V”異常，由于在外圍附近采石場(chǎng)同一層位曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)有直徑1.5～5.0m的巖溶洞穴，判斷在該建設(shè)場(chǎng)地?cái)鄬咏粎R處附近很可能存在地下巖溶洞穴。

在長(zhǎng)期的地下水流作用下，以及在地震、爆破和機(jī)械振動(dòng)的影響下，使該建設(shè)工程存在遭受巖溶塌陷災(zāi)害的可能性。根據(jù)巖溶發(fā)育程度，預(yù)測(cè)斷層附近巖溶塌陷危害程度中等，遠(yuǎn)離斷層的巖溶塌陷危害程度小。

2.3.4 回填土不均勻沉陷災(zāi)害

結(jié)合原始地形，擬建工程場(chǎng)區(qū)設(shè)計(jì)了多個(gè)平臺(tái)，一區(qū)東側(cè)及其它區(qū)域大部分處于回填區(qū)，除了四區(qū)回填厚度小于3m以外，回填土厚度一般達(dá)2～7m，最厚可達(dá)10m左右。

回填土在短時(shí)間內(nèi)難以壓實(shí)，直接以回填土為地基和路基，極易導(dǎo)致房屋、圍墻、道路、供排水管道等設(shè)施在回填土壓縮變形、不均勻沉陷過(guò)程中遭受破壞，此外，汽車動(dòng)荷載也可能會(huì)對(duì)加劇回填土不均勻沉陷。由于局部回填厚度較大［4］，回填土不均勻沉陷易使工程建設(shè)遭受較大危害。

3 工程處理意見(jiàn)

3.1 崩塌防治

對(duì)西側(cè)邊界有可能長(zhǎng)期保留的巖質(zhì)陡坡，建議采取坡率法、錨噴支護(hù)法［5］進(jìn)行防治;對(duì)場(chǎng)地功能區(qū)之間和場(chǎng)地邊界外側(cè)長(zhǎng)期保留的高陡土質(zhì)邊坡，采取擋墻支護(hù)法進(jìn)行防治。

3.2 巖溶塌陷防治

沿?cái)鄬痈浇?，尤其是在斷層交匯處附近施工鉆孔，向地下高壓注入混凝土漿液，充填巖溶裂隙。在一區(qū)的斷層兩側(cè)地表10～20m范圍實(shí)施鋼筋混凝土整體澆筑道路和建筑物基礎(chǔ)，跨越巖溶裂隙較發(fā)育地段。

3.3 回填土不均勻沉陷防治

由于廢棄渣石土已經(jīng)堆放的現(xiàn)狀，可采取對(duì)回填土層進(jìn)行高壓噴射注漿的方法來(lái)增強(qiáng)回填土的強(qiáng)度。在回填土區(qū)也可施工深基礎(chǔ)，直接以下部的戚咀組含砂質(zhì)粉質(zhì)粘土或者灰?guī)r作為建筑物的天然地基。

4 結(jié)語(yǔ)

該建設(shè)工程地跨低山丘陵和山前坡崗地，地質(zhì)條件比較復(fù)雜，人類工程活動(dòng)比較強(qiáng)烈，存在較大的地質(zhì)災(zāi)害隱患，應(yīng)當(dāng)采取有效措施加以防范。同時(shí)，對(duì)長(zhǎng)期保留的高差大于2m的擋土墻墻頂或巖質(zhì)陡坡上沿需設(shè)置護(hù)欄。應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)保留的高陡邊坡、外圍山體邊坡等危險(xiǎn)地段的日常監(jiān)測(cè)和汛期巡查，發(fā)現(xiàn)護(hù)坡設(shè)施損毀時(shí)，應(yīng)及時(shí)修復(fù);發(fā)現(xiàn)有可能發(fā)生邊坡滑坡、崩塌時(shí)，立即疏散附近人群，盡最大可能避免或減少地質(zhì)災(zāi)害所造成的損失。

［1］安徽省地礦局.安徽省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京:地質(zhì)出版社，1987.

［2］林懷存，郭愛(ài)香，華愛(ài)軍.郯廬斷裂帶地震活動(dòng)特征［J］.高原地震，1994，(1).

［3］孔憲立.巖體工程地質(zhì)及其災(zāi)害［M］.北京:高等教育出版社，1993.

［4］GB50021—2001.巖土工程勘察規(guī)范［S］.

［5］GB50330—2002.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］.

Abstract:In the east Anhui province，there was an engineering project under construction，which belonged to one of the projects with the largest land use.As it was located on an abandoned quarry，spanning low hills and piedmont areas，and with large elevation differences and development of faults，the background geologic conditions were complex. Moreover，human engineering activities were very intensive in the area，therefore there would be many hidden geological risks.According to the topographical features，the geological conditions and the human engineering intensity around the building site，it was considered that the man-made rock slopes were basically unstable and some karst caves were very likely to exist where faults intersect.So the on-going project would probably trigger some geological accidents，like collapse，landslide，karst breakdown，uneven subsidence of backfilling，and fault movement.Finally，some methods countering the potential hazards were proposed.

Key words:East Anhui province;building engineering;geological hazards;risk;countering measures

Geologic risk assessment of an on-going building engineering in the East Anhui province

QIU Zhi-yong，LIU xue-quan，CHEN yan
(General Station of Geo-Environment Monitoring of Anhui Province，Bengbu233000，China)

1003-8035(2010)01-0122-05

X936;P694

A

2009-10-21;

2009-11-30

邱志勇(1958－)，男，安徽蚌埠人，高級(jí)工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查研究工作。E-mail:Zhiyong-0503@163.com