水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)在地質(zhì)災害防治工程中的應用研究

盧雁鵬

（江西省地質(zhì)局第九地質(zhì)大隊（原江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六三大隊），江西 吉安 343000）

地質(zhì)災害的發(fā)生將對周圍環(huán)境造成極大損害，甚至可能造成安全事故，為降低地質(zhì)災害的不利影響，可借助水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)展開災害防治，掌握地質(zhì)災害實際數(shù)據(jù)，在真實客觀的實測數(shù)據(jù)支持下，制定高質(zhì)量地質(zhì)災害防治方案，降低地質(zhì)災害對環(huán)境的威脅。水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)是一種全面且綜合的地質(zhì)勘探手段，可準確化得出地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化情況，能夠為地質(zhì)災害防治工程的順利進行奠定基礎(chǔ)。

1 水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)與地質(zhì)災害防治間的關(guān)系

地質(zhì)構(gòu)造特征與自然地質(zhì)災害間存在緊密關(guān)聯(lián)，可借助水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)了解自然災害的發(fā)生條件，以此為基礎(chǔ)進行自然災害預防。地質(zhì)災害不僅可破壞地質(zhì)結(jié)構(gòu)，還可影響周圍水文結(jié)構(gòu)及環(huán)境，在應用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)時，應做好測量分析與分層勘探，明確水工環(huán)地質(zhì)與自然災害間的聯(lián)系，并依據(jù)該聯(lián)系展開地質(zhì)災害防治。水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)可明確不同地區(qū)內(nèi)的地形地貌條件及地質(zhì)構(gòu)造，當自然地質(zhì)災害發(fā)生后，可通過分析受災地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及地形地貌，明確地質(zhì)災害發(fā)生的原因，并提出針對性防治措施，借助水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)了解地質(zhì)演變過程，反映地質(zhì)災害誘發(fā)因素，為地質(zhì)災害防治工程提供依據(jù)[1]。

2 地質(zhì)災害防治工程中水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的應用方向

地質(zhì)災害防治工程中水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的應用方向如圖1所示，水工環(huán)地質(zhì)勘探結(jié)果可為地震、裂縫、泥石流地質(zhì)災害防治工程提供實測數(shù)據(jù)支持。

圖1 地質(zhì)災害防治工程中水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的應用方向

2.1 地震災害防治中的應用

地震災害影響范圍廣、危害程度高，在地震災害防治工程中，應結(jié)合水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)勘測結(jié)果制定應急與防治方案。水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)在地震災害防治中的最大應用表現(xiàn)在預警效果上，借助水工環(huán)地質(zhì)勘探結(jié)果分析特定范圍區(qū)域內(nèi)是否存在地震隱患，并探討特定行為是否可增大地震災害發(fā)生概率，并對潛在地震災害展開預測。以礦山開采為例，可運用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)明確礦山巖體結(jié)構(gòu)與采空區(qū)，結(jié)合礦山開采計劃預測地震波的產(chǎn)生時間及傳播路線，以此得出礦山采空區(qū)形狀與埋深，獲得高分辨率采空區(qū)剖面圖，繼而準確描述出礦山采空區(qū)實際特征，并根據(jù)礦山整體情況，盡可能降低礦山開采行為對地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，降低地震災害發(fā)生概率[2]。水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)在礦山開采作業(yè)中具有指導性作用，幫助相關(guān)人員制定具有可行性的探測計劃，使礦山地震災害防治方案更符合工程實際。水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)可精確得出特定區(qū)域的巖體構(gòu)造及地質(zhì)結(jié)構(gòu)，結(jié)合當?shù)貐^(qū)域規(guī)劃情況預測地質(zhì)結(jié)構(gòu)與巖體構(gòu)造的未來變化趨勢，分析發(fā)生地震災害的概率，明確地震災害誘因，以誘因為依據(jù)采取地震災害預防措施。

2.2 裂縫災害防治中的應用

地質(zhì)構(gòu)造沉降可引發(fā)裂縫問題，嚴重破壞環(huán)境結(jié)構(gòu)，在裂縫災害防治工作中，可運用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)明確特定區(qū)域內(nèi)的水文情況及巖體組成情況，測量地下水位，借助專業(yè)儀器設(shè)備測量特定區(qū)域地下水實際水深，同時，根據(jù)巖體構(gòu)造分析引發(fā)沉降裂縫的可能，判斷沉降裂縫產(chǎn)生位置。地下水抽取是引發(fā)地面沉降的主要原因之一，受到有效應力及水層壓實影響而產(chǎn)生沉降問題，上方巖體因地下水文變化而產(chǎn)生裂縫，因此為預防沉降裂縫，應運用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)測量地下水文情況，分析水位變化趨勢，判斷引發(fā)沉降裂縫的可能。在水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)實際應用期間，應結(jié)合地下水所處位置與埋深設(shè)置測水口，水位測量設(shè)備分別連接指示表與探頭，兩者運用鋼尺連接，到探頭觸及水面時，指示表將發(fā)生變化，此時可根據(jù)鋼尺刻度讀出水位深度，繼而精準判斷該區(qū)域內(nèi)是否會發(fā)生地質(zhì)沉降問題，沉降程度是否可引發(fā)裂縫災害，并根據(jù)水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)實測數(shù)據(jù)制定沉降裂縫預防策略[3]。在長期礦山開采作業(yè)作用下，地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生極大變化，同時導致地下水位出現(xiàn)沉降隱患，提升了礦山裂縫出現(xiàn)概率，給礦山開采作業(yè)造成安全隱患，因此，雖水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)可應用在不同領(lǐng)域的地質(zhì)災害防治作業(yè)中，但其在礦山開采作業(yè)中的作用最大，可真實反映出地下水位因礦山開采行為產(chǎn)生的變化，便于預防沉降裂縫的出現(xiàn)，強化區(qū)域內(nèi)沉降裂縫防治管控。

2.3 泥石流災害防治中的應用

泥石流溝谷是區(qū)域范圍內(nèi)流域形態(tài)及地貌條件的特殊反映，多在高山環(huán)抱、山間盆地中出現(xiàn)，同時泥石流溝谷兩側(cè)山勢陡峭，溝床順直，縱坡梯度大，極易產(chǎn)生流通區(qū)，為泥石流的擴散提供地形條件，而泥石流錐形擴散期間，不同規(guī)格的石塊及枝條混入其中，在一定程度上加強了泥石流災害程度。為更好地借助水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)提升泥石流地質(zhì)災害防治效果，應注意提升水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查有效性。①注意收集當?shù)亟涤陱姸燃氨┤诨闆r，以此更加準確地得出地下水活動數(shù)據(jù)；②分析區(qū)域范圍內(nèi)是否存在泥石流溝谷地形，并調(diào)查地質(zhì)構(gòu)造及地層巖性，判斷區(qū)域范圍內(nèi)是否存在不良地質(zhì)；③運用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)調(diào)查泥石流溝谷的彎曲度、坡度及發(fā)育情況，劃分泥石流流通區(qū)、形成區(qū)及堆積區(qū)，繪制影響面積；④明確泥石流形成區(qū)的水源類型，判斷泥石流危害程度；⑤調(diào)查溝床坡度，分析溝谷兩側(cè)山勢穩(wěn)定性及坡度；⑥調(diào)查區(qū)域范圍內(nèi)泥石流歷史，分析泥石流產(chǎn)生原因，判斷泥石流發(fā)生頻率；⑦調(diào)查區(qū)域范圍內(nèi)一切人為活動，如開礦、修路等，并分析各類人為活動引發(fā)泥石流的概率[4]。經(jīng)上述步驟后可得出與泥石流相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，為泥石流地質(zhì)災害防治工作提供依據(jù)。

3 基于水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的地質(zhì)災害防治方法

3.1 實地勘察

在地質(zhì)災害防治工程中應用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)時，應將實際勘察作為第一步，以勘察區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地理位置為依據(jù)，分析地質(zhì)災害區(qū)域的巖體分布特征及地形地貌特征，并進行地質(zhì)測繪工作。宏觀性分析勘察區(qū)域，根據(jù)地質(zhì)災害發(fā)生情況選擇地質(zhì)勘察點，以50m2為單位劃分地質(zhì)單元，需確保各地質(zhì)單元內(nèi)至少有三個地質(zhì)勘察點，應用水工環(huán)物探勘測法監(jiān)測地質(zhì)勘察點，及時掌握地質(zhì)勘測情況[5]。若某地質(zhì)單元存在坍塌跡象，應結(jié)合坍塌程度增加勘察點，以此提升地質(zhì)構(gòu)造分析深度。運用物探勘測法完成數(shù)據(jù)收集后，應關(guān)注不同地質(zhì)勘察點間的連續(xù)關(guān)系，同時為確?？辈榘踩裕柽\用遠程監(jiān)測方式至少收集五組勘查數(shù)據(jù)，保障數(shù)據(jù)連續(xù)性。應用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)進行實地勘察時，應將勘察區(qū)域周邊居民居住情況進行收集，提升數(shù)據(jù)可靠性與全面性。

3.2 定量分析

完成實地勘察后，需對所得數(shù)據(jù)進行定量分析，根據(jù)自然地質(zhì)災害發(fā)生特征，分析勘察區(qū)域內(nèi)是否存在潛在地質(zhì)災害，借助極限平衡算法，明確地質(zhì)穩(wěn)定性，公式如下：

式（1）中，T-地質(zhì)穩(wěn)定系數(shù)；b-粘聚力標準數(shù)值（kPB）；H-破壞面與地質(zhì)災害中心之間的垂直距離（m）；h-破壞面兩點最長距離（m）；W-地質(zhì)標準強度（kPB）。以某地質(zhì)災害地區(qū)為例，選取4組地質(zhì)勘察點，結(jié)合式（1）展開地質(zhì)穩(wěn)定性分析，具體如表1所示。

表1 某地質(zhì)災害地區(qū)地質(zhì)穩(wěn)定性分析

根據(jù)表1結(jié)果可知，自然狀態(tài)下的地質(zhì)穩(wěn)定性較強，此時地質(zhì)荷載能力優(yōu)異，地質(zhì)結(jié)構(gòu)與周邊巖體處于穩(wěn)定狀態(tài)，為后續(xù)地質(zhì)災害評級與災害治理工作提供方向。

3.3 災害評級

在水工環(huán)地質(zhì)勘探基礎(chǔ)上完成數(shù)據(jù)定量分析后，應評定地質(zhì)災害等級，明確地質(zhì)環(huán)境復雜度，劃分周邊建筑物，根據(jù)水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)調(diào)查情況分析災害防治規(guī)模，在此基礎(chǔ)上，依據(jù)國家地質(zhì)災害等級劃分標準（具體如表2）展開災害評級，根據(jù)受災面積與劃分災害等級，為后續(xù)地質(zhì)災害防治工作奠定基礎(chǔ)[6]。

表2 國家地質(zhì)災害等級劃分標準

以表2為依據(jù)劃分地質(zhì)災害等級后更易明確災害程度及重要性，地質(zhì)災害防治工程可根據(jù)災害等級采取不同措施，使地質(zhì)災害防治更具針對性。

4 結(jié)語

綜上所述，水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)為地質(zhì)災害防治工程的基礎(chǔ)及開展依據(jù)，主要應用在地震災害防治、滑坡災害防治、泥石流災害防治工作中，借助水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)真實反映地質(zhì)變化情況，經(jīng)實地勘察后獲得真實地質(zhì)數(shù)據(jù)，對實測數(shù)據(jù)展開定量分析，結(jié)合地震、沉降裂縫、泥石流災害特征進行評級，以此完成水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)應用過程，為地質(zhì)災害防治工程提供方向。