水文地質(zhì)因素對地質(zhì)災(zāi)害的影響分析

高嘉琳，李志勇，李巖松

(河北省地礦局第五地質(zhì)大隊(duì)，河北唐山063000)

唐山市區(qū)最主要的地質(zhì)災(zāi)害類型為巖溶塌陷和采空塌陷，斷裂附近為地裂縫。各縣區(qū)(尤其沿海地區(qū))為地面沉降、砂土液化和軟土地基變形。崩塌、滑坡、泥石流在山區(qū)有此災(zāi)害，但災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)相對較少。根據(jù)地質(zhì)勘測顯示，唐山市巖溶塌陷的發(fā)生與水文條件有密切關(guān)系，深入分析水文地質(zhì)條件對地質(zhì)災(zāi)害的影響有助于防治工作的開展。從社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展角度分析，對地質(zhì)災(zāi)害設(shè)計(jì)針對性的處理策略是必不可少的。

1 水文地質(zhì)及其結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

水文地質(zhì)指自然界中地下水的各種變化和運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。地下水是貯存于包氣帶以下地層空隙，包括巖石孔隙、裂隙和溶洞之中的水。地下水是水資源的重要組成部分，由于水量穩(wěn)定，水質(zhì)好，是農(nóng)業(yè)灌溉、工礦和城市的重要水源之一。但在一定條件下，地下水的變化也會(huì)引起沼澤化、鹽漬化、滑坡、地面沉降等不利自然現(xiàn)象。地下水是存在于地表以下巖(土)層空隙中的各種不同形式水的統(tǒng)稱。地下水主要來源于大氣降水和地表水的入滲補(bǔ)給;同時(shí)以地下滲流方式補(bǔ)給河流、湖泊和沼澤，或直接注入海洋;上層土壤中的水分則以蒸發(fā)或被植物根系吸收后再散發(fā)入空中，回歸大氣，從而積極地參與了地球上的水循環(huán)過程，以及地球上發(fā)生的溶蝕、滑坡、土壤鹽堿化等過程，所以地下水系統(tǒng)是自然界水循環(huán)大系統(tǒng)的重要亞系統(tǒng)［1］。由于過量的開采和不合理的利用地下水，常常造成地下水位嚴(yán)重下降，形成大面積的地下水下降漏斗，在地下水用量集中的城市地區(qū)，還會(huì)引起地面發(fā)生沉降。此外工業(yè)廢水與生活污水的大量入滲，常常嚴(yán)重地污染地下水源，危及地下水資源。因而系統(tǒng)地研究地下水的形成和類型、地下水的運(yùn)動(dòng)以及與地表水、大氣水之間的相互轉(zhuǎn)換補(bǔ)給關(guān)系，具有重要意義。

2 水文地質(zhì)對地質(zhì)災(zāi)害造成的影響

水文地質(zhì)不僅是一種自然地理現(xiàn)象，也關(guān)系著地質(zhì)災(zāi)害的形成、發(fā)展、危害等方面內(nèi)容。根據(jù)勘測資料記載，水文地質(zhì)引起的災(zāi)害集中于巖溶塌陷、砂土液化、地面沉降、軟土變形等方面，具體情況:

2.1 巖溶塌陷

巖溶塌陷的形成條件為具有開口型溶洞、溶隙的碳酸鹽巖;一定厚度的松散覆蓋層;易于改變的地下水動(dòng)力條件，破壞了地下水運(yùn)動(dòng)的均衡性。水文地質(zhì)對巖溶塌陷的主要影響是造成巨大的水流沖刷力，破壞了溶洞底層結(jié)構(gòu)的牢固性，造成土體抵抗力減弱而引起塌陷問題。根據(jù)提交資料:唐山市巖溶塌陷點(diǎn)密集區(qū)主要發(fā)生在陡河斷裂與唐山斷裂之間的隆起地帶，這一帶第四系沉積厚度較小，基巖埋深較淺，受多期構(gòu)造應(yīng)力場的反復(fù)作用，多處發(fā)生巖溶塌陷［2］。

2.2 砂土液化

砂土液化是指飽水的疏松粉、細(xì)砂土在臨界地震作用下，瞬間突然破壞而呈現(xiàn)液態(tài)的現(xiàn)象。飽和砂土受到震動(dòng)后趨于密實(shí)，導(dǎo)致孔隙水壓力驟然上升，在周期性的地震荷載作用下，孔隙水壓力逐漸累積使土粒處于懸浮狀態(tài)，而接近液體的特性。砂土液化在不同地質(zhì)條件下會(huì)產(chǎn)生不同結(jié)果，對地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成的破壞力也不一樣。在沉積顆粒較粗地段，液化土層大大增加孔隙水壓力往往超過蓋層強(qiáng)度，地下水?dāng)y帶砂粒沖破蓋層或沿蓋層裂隙噴出地表，產(chǎn)生噴水冒砂現(xiàn)象［3］。

2.3 地面沉降

引起地面沉降的原因有自然因素、人為因素，前者有構(gòu)造活動(dòng)引起的沉降、軟弱土層形成的沉降、以及地震活動(dòng)、海平面上升等;后者有過量開采深層地下水、地下熱水及開采油氣資源均可引起地面沉降。地面沉降伴隨著地下水的開采而產(chǎn)生，地面沉降的速率和發(fā)展趨勢隨著地下水位的變化而變化;地面沉降漏斗與地下水位下降漏斗基本一致，引起地面沉降的層位與各含水組的開采量相對應(yīng)。因此，超量開采地下水是引起地面沉降的主要原因。

2.4 地基變形

軟土地基是現(xiàn)代建筑施工或地質(zhì)開發(fā)的常見問題，這種土體結(jié)構(gòu)本身就缺乏穩(wěn)定性，受到地下水運(yùn)動(dòng)影響后更加不牢固。通常軟土層具有諸多有害特性，這使得水文地質(zhì)對軟土地基變形的不利影響更大。軟土具有觸變特性，當(dāng)原狀土受到振動(dòng)以后，破壞了結(jié)構(gòu)連接，降低了土的強(qiáng)度后很快地使土變成稀釋狀態(tài)［4。同時(shí)，在加載初期，地基中常出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，影響地基的強(qiáng)度。軟土除排水固結(jié)引起變形外，土體在剪應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生緩慢而長期的剪切變形。

3 地質(zhì)災(zāi)害的防范措施及應(yīng)急處理

針對水文地質(zhì)引起的地質(zhì)災(zāi)害，目前常用的應(yīng)對策略是“預(yù)防為主，治理為輔，防治結(jié)合”的原則，最大限度地控制災(zāi)害現(xiàn)象的發(fā)生。若無法避免災(zāi)害發(fā)生，則要提前制定應(yīng)急處理方案，減小災(zāi)害的破壞范圍。

3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測

地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)地區(qū)必須設(shè)置24 h監(jiān)測系統(tǒng)，以掌握地下水運(yùn)動(dòng)的具體情況，當(dāng)監(jiān)測到異常信號(hào)時(shí)可提醒相關(guān)人員采取緊急措施處理。如:山區(qū)是我國地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)域，政府要加強(qiáng)山區(qū)的抗災(zāi)指導(dǎo)工作，引導(dǎo)當(dāng)?shù)鼐用褡龊萌娴姆婪豆ぷ?。?雨季時(shí)期，對地下水流量多少跟蹤監(jiān)測，當(dāng)水流量超出標(biāo)準(zhǔn)范圍后立即調(diào)控水流的方向、流量，以免地下水運(yùn)動(dòng)引起的地質(zhì)破壞。

3.2 開發(fā)利用

由于我國特殊的地理位置，地下水資源長期處于飽和狀態(tài)，地下水儲(chǔ)存量過大造成對地質(zhì)結(jié)構(gòu)的沖擊力增大，這種狀態(tài)下極易引起地質(zhì)災(zāi)害。積極開發(fā)利用地下水是防范災(zāi)害的有效措施，其不僅充分利用了地下水資源，也降低了災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)，維持了地表結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性［5］。如:我國北方城市開始將地下水作為生活用水的來源，定期開發(fā)利用地下水供應(yīng)使用;部分地區(qū)將地下水運(yùn)用于農(nóng)田灌溉，從而提高了水資源的利用率。

3.3 緊急處理

當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生之后，現(xiàn)場人員應(yīng)采取緊急處理措施，把災(zāi)害的不利影響控制在最小范圍，以防造成更多的生命危險(xiǎn)、財(cái)產(chǎn)安全。不同的地質(zhì)災(zāi)害所采取的應(yīng)急處理方法也不一樣，但地質(zhì)災(zāi)害的緊急處理必須堅(jiān)持“以人為本”的原則，先保障人員的安全，然后急救財(cái)物。如:巖溶塌陷、砂土液化需采取加固處理方法，防止塌陷、液化問題加重;地面沉降、變形等問題，則要考慮路面的交通安全，及時(shí)設(shè)置災(zāi)害警告或封堵交通，防止意外事故的發(fā)生。

4 結(jié)論

綜上所言，水文地質(zhì)異常是引起地質(zhì)災(zāi)害的重要因素，對社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民日常生活、土地資源開發(fā)等均造成的很大的破壞作用。從唐山市可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，深入分析地下水運(yùn)動(dòng)對地質(zhì)災(zāi)害的不同影響，可為政府及相關(guān)部門制定災(zāi)害防治措施提供可靠的依據(jù)。此外，解決水文地質(zhì)對地質(zhì)災(zāi)害影響的問題，也是城市現(xiàn)代化交通建設(shè)的必要條件。

［1］何學(xué)中.水文地質(zhì)異常現(xiàn)象對地質(zhì)災(zāi)害的具體影響分析［J］.中國地質(zhì)勘測，2010，19(5):19－22.

［2］朱明梅.我國常見地質(zhì)災(zāi)害的形式及誘發(fā)因素的研究［J］.水文現(xiàn)象研究，2010，20(17):80－83.

［3］曹旭爾.地下水運(yùn)動(dòng)的季節(jié)性特點(diǎn)勘測對比探究［J］.貴州大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，15(7):15－17.

［4］熊一斌.山區(qū)地面沉降因素的詳細(xì)分析與數(shù)據(jù)列表［J］.科技咨詢，2009，30(7):16－18.

［5］顧茜茜.軟土地基變形與地下水運(yùn)動(dòng)的關(guān)系［J］.廣東科技，2010，14(6):31－33.