地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估中的水文地質(zhì)問題探討

王希龍，范曉天，林 琳，黃智海，李東川

1.吉林省水文地質(zhì)調(diào)查所，吉林 長(zhǎng)春 130012;2.吉林省地礦勘察設(shè)計(jì)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130021

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估中的水文地質(zhì)問題探討

王希龍1，范曉天1，林 琳2，黃智海1，李東川1

1.吉林省水文地質(zhì)調(diào)查所，吉林 長(zhǎng)春 130012;2.吉林省地礦勘察設(shè)計(jì)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130021

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估，是建設(shè)大中型或重要項(xiàng)目必須進(jìn)行的前期重要工作，是對(duì)建筑場(chǎng)地地質(zhì)環(huán)境條件、區(qū)域地質(zhì)概況的適宜程度進(jìn)行的綜合論證。其中現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測(cè)評(píng)估中的水文地質(zhì)問題對(duì)項(xiàng)目建設(shè)具有十分重要的影響。本文闡述的內(nèi)容對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估具有一定的指導(dǎo)作用。

地質(zhì)災(zāi)害；水文地質(zhì)；現(xiàn)狀評(píng)估；預(yù)測(cè)評(píng)估；防治措施

0 引言

各類大中型或重要建設(shè)項(xiàng)目的擬建場(chǎng)地，在項(xiàng)目進(jìn)行宏觀設(shè)計(jì)的前期按相關(guān)規(guī)定都必須對(duì)擬建場(chǎng)地進(jìn)行地災(zāi)評(píng)估，以此作為對(duì)建設(shè)項(xiàng)目安全運(yùn)行的一項(xiàng)保障措施，擬建場(chǎng)地隱患的致災(zāi)地質(zhì)作用和擬建場(chǎng)區(qū)潛在的致災(zāi)地質(zhì)體，都將成為調(diào)查、評(píng)估、評(píng)價(jià)的重點(diǎn)研究對(duì)象。地災(zāi)評(píng)估作為一門繼承、發(fā)展中的科學(xué)，牽涉的學(xué)科種類較多，使其成為多項(xiàng)科研成果組合的專業(yè)技術(shù)。水文地質(zhì)已成為地災(zāi)評(píng)估項(xiàng)目中不可缺少的章節(jié)，在地災(zāi)評(píng)估實(shí)施中發(fā)揮著重要作用。本文從實(shí)際工作需要，討論建設(shè)項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估中的水文地質(zhì)工作內(nèi)容，使地災(zāi)評(píng)估成果更據(jù)合理性、科學(xué)性。

1 地下水對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響

地下水具有資源和環(huán)境因子兩大特性，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害有顯著影響主要包括地下水的理化作用、靜水壓力和動(dòng)水壓力作用及浮托力作用等。

1．1 地下水的軟化作用

巖土體斜坡的軟弱面，在地下水的浸泡下巖土體結(jié)構(gòu)遭到破壞，發(fā)生崩解、軟化、泥化現(xiàn)象，使抗剪強(qiáng)度降低；地下水在巖土體中流動(dòng)時(shí)，要對(duì)巖土體發(fā)生潛蝕作用，也使巖土體強(qiáng)度降低。這些都降低了斜坡的穩(wěn)定性，易發(fā)生崩塌、滑坡、塌陷等災(zāi)害。

1．2 靜水壓力

由不透水巖層組成的巖質(zhì)斜坡或土坡，滑體及滑床不透水，滑面相對(duì)透水。斜坡中的張裂隙或節(jié)理因降雨或地下水活動(dòng)使其充水，則裂隙將承受靜水壓力v的作用（圖1），其大?。ㄈ螌捚麦w）為：

式中：h為裂隙水的水頭高；ρw為水的密度；g為重力加速度。

在陡傾裂隙充水時(shí)，滑面也充水，滑面也將承受靜水壓力的作用，這個(gè)靜水壓力一般稱為浮托力

圖 1 靜水壓力對(duì)斜坡穩(wěn)定性影響Fig.1 Hydrostatic pressure effect to the stability of slope

式中：l為滑面長(zhǎng)度；其他符號(hào)同前。

這兩個(gè)靜水壓力對(duì)斜坡穩(wěn)定是不利的，前者使斜坡受到一個(gè)向著臨空面的側(cè)向推力，即增大了下滑力；后者浮托力減小了滑面上的有效壓力，降低了滑體的抗滑力。雨季時(shí)一些斜坡產(chǎn)生崩塌或滑坡，往往都與裂隙靜水壓力的作用有關(guān)。

1．3 動(dòng)水壓力

如果斜坡巖土體是透水的，地下水在其中滲流時(shí)，由于水力梯度作用，就會(huì)對(duì)斜坡產(chǎn)生動(dòng)水壓力D，其方向與滲流方向一致(圖2)，指向臨空面，因而對(duì)斜坡穩(wěn)定是不利的。動(dòng)水壓力D大小為：

式中：I為水力坡度；A為縱剖面上滑體在地下水潛水面以下部分的面積。

圖 2 動(dòng)水壓力對(duì)斜坡穩(wěn)性影響Fig.2 Hydrodynamic pressure effect to the stability of slope

在河谷地帶當(dāng)洪水過后河水位迅速下降時(shí)，岸坡內(nèi)可產(chǎn)生較大的動(dòng)水壓力，往往使之失穩(wěn)。同樣，當(dāng)水庫(kù)水位急劇下降時(shí)，庫(kù)岸也會(huì)由于很大的動(dòng)水壓力而致失穩(wěn)。

1．4 浮托力

處于水下的透水斜坡，將承受浮托力的作用，使坡體的有效重量減輕，對(duì)斜坡穩(wěn)定不利。一些由松散堆積物組成的庫(kù)岸的水庫(kù)，當(dāng)蓄水時(shí)岸坡發(fā)生變形破壞，原因之一就是浮托力的作用。

當(dāng)為軟弱巖層及松散巖層時(shí)，地下水開采或疏干會(huì)降低地下水水位，增加土體的有效壓力，則會(huì)產(chǎn)生地面沉降或塌陷、地裂縫等。

2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作前期應(yīng)重點(diǎn)調(diào)查分析的水文地質(zhì)問題

承擔(dān)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作前期（簽訂合同前），應(yīng)對(duì)于承擔(dān)的建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)地、自然地理、地質(zhì)環(huán)境、水文地質(zhì)條件有一個(gè)宏觀的了解和認(rèn)識(shí)。應(yīng)重點(diǎn)分析、研究以下內(nèi)容：

(1)規(guī)劃、擬建建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)模、用途、建筑物類別、建筑體的形體特征、建筑體的實(shí)際位置，建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)劃占地面積、各建筑體在擬建場(chǎng)地的平面展布情況，擬采用的高程、選用的基礎(chǔ)類型等；

(2)建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)地的區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及氣象、水文特征等；

(3)擬建場(chǎng)地已有建筑概況，采用的基礎(chǔ)類型及最大埋深，地面以下現(xiàn)有、在建、廢棄建筑項(xiàng)目的概況等；

(4)擬建場(chǎng)地建設(shè)項(xiàng)目施工—竣工期間，對(duì)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的影響及可能改變水文地質(zhì)條件的因素；

(5)特殊建設(shè)項(xiàng)目對(duì)場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)條件的要求；

(6)擬定評(píng)估工作的周期、時(shí)限、評(píng)估級(jí)別；

(7)建設(shè)場(chǎng)地目前的水文地質(zhì)現(xiàn)狀等情況；

(8)建設(shè)場(chǎng)地周邊是否有遺留的水文地質(zhì)問題存在；

(9)建設(shè)場(chǎng)地周圍是否有工業(yè)或民用供水井、供水管線、污水井、下水井、廢棄井等；

(10)建設(shè)場(chǎng)地或周圍的再建項(xiàng)目，可能對(duì)地表水體或地下水產(chǎn)生的直接或間接影響。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估

擬建場(chǎng)地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估，是在取得建設(shè)場(chǎng)地項(xiàng)目立項(xiàng)論證文檔及充分收集建設(shè)場(chǎng)地及附近地區(qū)相關(guān)地質(zhì)環(huán)境條件與地質(zhì)災(zāi)害等有關(guān)資料基礎(chǔ)上，進(jìn)行野外實(shí)地調(diào)查工作。主要根據(jù)區(qū)域地質(zhì)條件，對(duì)地貌成因類型、地層結(jié)構(gòu)、巖土體空間分布特征、地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目有影響的水文、工程地質(zhì)條件和人為活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的影響進(jìn)行調(diào)查。根據(jù)采取不同手段取得的資料、成果，對(duì)擬建場(chǎng)區(qū)的建設(shè)項(xiàng)目適宜性作出準(zhǔn)確的評(píng)估，并對(duì)水文地質(zhì)現(xiàn)狀給出指導(dǎo)性結(jié)論。

3．1 地質(zhì)災(zāi)害的宏觀定性評(píng)價(jià)

在擬建建設(shè)場(chǎng)地范圍影響區(qū)域內(nèi)，對(duì)場(chǎng)區(qū)與建設(shè)項(xiàng)目相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害內(nèi)容給出宏觀的定性評(píng)價(jià)。

(1)擬建場(chǎng)地處于的流域、區(qū)段、地表水對(duì)擬建場(chǎng)區(qū)的階段性影響程度；

(2)擬建場(chǎng)地自然地理及水文地質(zhì)條件；

(3)擬建場(chǎng)地含水層分布特征；

(4)地下水的開發(fā)利用歷史、現(xiàn)狀；

(5)地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件、地下水與地表水的水力聯(lián)系等；

(6)擬建場(chǎng)區(qū)污水、雨水的積散狀況；

(7)人為活動(dòng)影響造成的水文地質(zhì)條件現(xiàn)狀；

(8)綜合因素促成建設(shè)場(chǎng)地和相關(guān)條件改變促成的水文地質(zhì)現(xiàn)狀。

3．2 根據(jù)建設(shè)場(chǎng)地現(xiàn)狀進(jìn)行微觀定量評(píng)價(jià)

(1)擬建場(chǎng)地，上層滯水和承壓水情況；地下水位埋深和水頭高度、初見水位及動(dòng)態(tài)變化等情況；

(2)擬建場(chǎng)地地下水與地表水的水力聯(lián)系、補(bǔ)排關(guān)系、地表水和地下水的流向，水力坡度；

(3)建筑體預(yù)計(jì)基礎(chǔ)開挖深度內(nèi)揭露含水層組的情況，含水層組的顆粒級(jí)配，水流和振動(dòng)液化的可能性；

(4)特殊類型的含水層組特征、性質(zhì)；

(5)地表水體的季節(jié)性變化；

(6)含水層組的狀態(tài)變化對(duì)巖土體穩(wěn)定性的影響；

(7)綜合因素對(duì)水文地質(zhì)現(xiàn)狀的影響。

4 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

擬建建設(shè)場(chǎng)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估，是在熟悉擬建建設(shè)工程情況和取得野外調(diào)查必要成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)掌握的區(qū)域地質(zhì)資料，結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀坏乩項(xiàng)l件和地貌特征以及區(qū)域相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，預(yù)測(cè)建設(shè)場(chǎng)區(qū)自然因素和工程建設(shè)可能引發(fā)、可能潛在的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估。

(1)處于流域中、下游的擬建場(chǎng)地應(yīng)預(yù)測(cè)罕見水害發(fā)生時(shí)的直接沖、淹和沖淹后誘發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害問題，給出定性—定量的評(píng)估。

(2)預(yù)測(cè)擬建場(chǎng)地細(xì)顆粒含水層組，在建設(shè)項(xiàng)目周期及竣工后是否潛在各種作用誘發(fā)的液化問題，評(píng)估其危害程度。

(3)預(yù)測(cè)地表水及地下水的間接作用造成擬建場(chǎng)地或外圍各類不穩(wěn)定土體的變形或位移而影響建筑物的穩(wěn)定性。預(yù)測(cè)可能發(fā)生的時(shí)間、影響范圍及規(guī)模。當(dāng)?shù)叵滤惠^高及不透水巖土體時(shí)，斜坡穩(wěn)定性要考慮地下水靜水壓力的作用。

(4)預(yù)測(cè)擬建場(chǎng)區(qū)施工過程中的降水、排水、回灌對(duì)相鄰建筑體、人防工程、地下采空區(qū)、場(chǎng)區(qū)存在的欠固結(jié)土、人工堆砌的假山、填土場(chǎng)附近的水利工程可能產(chǎn)生的地面塌陷、沉降及涌水滑坡危害等做出評(píng)判。對(duì)可能發(fā)生的時(shí)間、范圍、規(guī)模給出定性—定量的評(píng)估。

(5)對(duì)擬建場(chǎng)地的軟弱（淤泥質(zhì)土、粉砂等）下臥層在長(zhǎng)期人為的地表水或地下水的作用下，造成蠕變而導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害做出預(yù)測(cè)。

(6)對(duì)于未來(lái)水文地質(zhì)的作用可能誘發(fā)的建設(shè)場(chǎng)地?cái)M建建筑物、相鄰建筑物和地基土受到影響問題，做出預(yù)測(cè)評(píng)估，推測(cè)其影響程度。

5 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估及適宜性評(píng)價(jià)

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果，充分考慮評(píng)估區(qū)水文地質(zhì)條件中潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患，確定未來(lái)的危害程度，提出量化的定性指標(biāo)。再根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危害程度的大小，防治的難易程度來(lái)判定建設(shè)用地的適宜性，并做出科學(xué)分級(jí)。對(duì)適宜性差的場(chǎng)區(qū)，重點(diǎn)明確水文地質(zhì)因素危害的程度，指出防治中的注意事項(xiàng)，強(qiáng)調(diào)具體的防治措施，指明加大防治力度應(yīng)有的側(cè)重。對(duì)基本適宜的場(chǎng)區(qū)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)闹卫泶胧赋鲂枰纳频牡刭|(zhì)條件和環(huán)境條件等。對(duì)適宜的場(chǎng)區(qū)，指出易于處理的不當(dāng)之處，滿足建設(shè)項(xiàng)目的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量要求。

除此之外，還要根據(jù)建設(shè)場(chǎng)區(qū)所處的地理位置、地貌單元特點(diǎn)、人為改造地質(zhì)環(huán)境條件的程度，指出地下水與地表水在相關(guān)的區(qū)域危害因素。并根據(jù)其存在的問題提出治理方案和防治措施。

6 結(jié)論

擬建項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)?；蛑匾赃_(dá)到三級(jí)以上的項(xiàng)目，應(yīng)在項(xiàng)目的規(guī)劃、論證后，對(duì)擬建場(chǎng)地建設(shè)項(xiàng)目的適宜性做出評(píng)估和判定，以此確保建設(shè)項(xiàng)目的安全運(yùn)行。擬建場(chǎng)地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估、判定、預(yù)測(cè)等手段得出的結(jié)論，是多學(xué)科的成果組合，水文地質(zhì)方面的內(nèi)容是其中的重要工作，在相關(guān)規(guī)范、規(guī)程的指導(dǎo)下，確定可行的工作程序和方法。在調(diào)查、分析、評(píng)估和論證的條件下，采用 規(guī)范用語(yǔ)，正確反映相關(guān)評(píng)估內(nèi)容，并根據(jù)建設(shè)場(chǎng)地的不同，建設(shè)項(xiàng)目的不同，宏觀的指出問題所在和預(yù)防重點(diǎn)；微觀給出治理、防治措施和注意事項(xiàng)，有針對(duì)性的做好各項(xiàng)相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作。目前地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估成果僅在合格（60分）這個(gè)底線上徘徊，那么，如何將成果的適用性、預(yù)測(cè)能力達(dá)到一定的高度，給出經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的評(píng)估結(jié)論和建議，才是我們所追求的。更好的為擬建項(xiàng)目的安全建設(shè)、安全生產(chǎn)提供技術(shù)上的支撐，是我們應(yīng)盡的義務(wù)。而地災(zāi)評(píng)估中的水文地質(zhì)研究對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估項(xiàng)目的完善起到至關(guān)重要的作用。因此，地質(zhì)評(píng)估中應(yīng)大力加強(qiáng)水文地質(zhì)研究工作。

[1] 《供水水文地質(zhì)手冊(cè)》編寫組.供水水文地質(zhì)手冊(cè)[M].北京∶地質(zhì)出版社，1983, 653-656.

[2] 吉林省國(guó)土資源廳.礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理方案編制培訓(xùn)班教材[Z]. 2013.

[3] 孟吉澤，徐 晗，艾云峰,等.地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估中的工程地質(zhì)問題探討[J] 吉林地質(zhì)，2012，（4）.

[4] GB11/T893-2012,地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)規(guī)范[S].

Hydrogeological problems in geological hazard assessment

WANG Xi-long1, FAN Xiao-tian1, LIN Lin2, HUANG Zhi-hai1, LI Dong-chuan1
1. Hydrogeologic Survey of Jilin Province, Changchun 130012, Jilin, China; 2. Institute of Geologic and Mineral Resources Exploration and Design of Jilin Province, Changchun 130021, Jilin, China

Geological hazard assessment is an important preliminary work, which must be carried out in construction of large and medium-sized or important projects, is a comprehensive demonstration of suitability of the construction site geological conditions, regional geological survey. The hydrogeological problems in current situation assessment and forecast evaluation have an important inf uence on the project construction. This paper has certain guiding role on the geological hazard assessment of construction project.

geological hazard; hydrogeology; current situation assessment; forecast evaluation; controlling measure

P641.69

A

2014-12-05;

2015-06-09

王希龍（1982—），男，吉林長(zhǎng)春人，吉林省水文地質(zhì)調(diào)查所助理工程師.

1001—2427（2015）02 - 104 -3