建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估分析
——以唐山市某小學(xué)為例①

張楊 米拓 楊驍

1 中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，北京 100101 2 中油奧博（成都）科技有限公司，四川 成都 611730

20 世紀(jì)80 年代之前，主要是對地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)理、分布規(guī)律、趨勢預(yù)測等方面開展研究，基本依靠水文與工程地質(zhì)工作[1]；20 世紀(jì)末，隨著中國地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生率日漸頻繁，加之國際地質(zhì)災(zāi)害研究蓬勃發(fā)展，中國的地質(zhì)災(zāi)害評估研究迅速興起[2]。張梁等建立地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估，涉及危險(xiǎn)性評估和易損性評估，提出多層次地質(zhì)災(zāi)害評估體系[3]；柳源針對常規(guī)的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析模型，提出了地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估的步驟與方法[4]。隨著各種理論研究的深入，地質(zhì)災(zāi)害評估的水平也得到提升，地質(zhì)災(zāi)害評估工作也慢慢規(guī)范化，到21 世紀(jì)初，隨著對地質(zhì)災(zāi)害的逐步重視，中國頒布并實(shí)施了一系列的法律法規(guī)，在地質(zhì)災(zāi)害防治、環(huán)境地質(zhì)的科學(xué)化管理方面逐步走上了法制化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的道路，為建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估提供了制度保障[5]。

擬建設(shè)場地唐山市某小學(xué)位于唐山市北部山前傾斜平原區(qū)，按照國家相關(guān)政策條例以及河北省國土資源廳《關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估工作的通知》[6]要求，參照工程項(xiàng)目的環(huán)境特征以及建設(shè)項(xiàng)目的相關(guān)要求，為免除在項(xiàng)目施工過程中和完工后或許會誘發(fā)、加重或遭遇的地質(zhì)災(zāi)害對擬建項(xiàng)目產(chǎn)生損害，有必要在評估區(qū)內(nèi)開展危險(xiǎn)性的評估。

1 項(xiàng)目概況

該小學(xué)位于河北省唐山市，南側(cè)距離主干路1.2km，交通條件便利。項(xiàng)目總用地面積13540m2，用地性質(zhì)為小學(xué)用地。規(guī)劃控制指標(biāo)為：容積率≤1.0，建筑密度≤30%，建筑高度≤24.0m（4 層），綠地≥35%，擬規(guī)劃建設(shè)18 班小學(xué)，主要建筑物有教學(xué)樓、操場及相應(yīng)配套輔助設(shè)施，估算地上建筑面積8270m2，地下建筑面積171m2，屬于重要建設(shè)項(xiàng)目。

本次評估是采用資料收集與地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合的方法，按照《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估規(guī)范》[7]執(zhí)行。在充分收集評估區(qū)及外圍自然地理、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等資料的基礎(chǔ)上，對建設(shè)項(xiàng)目及周邊范圍進(jìn)行了野外調(diào)查，野外工作采用GPS 衛(wèi)星定位測量，經(jīng)過綜合研究與分析，得出結(jié)論與建議[8]。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 區(qū)域地質(zhì)背景

評估區(qū)地處中朝準(zhǔn)地臺（Ⅰ2）燕山臺褶帶（Ⅱ22），基底構(gòu)造復(fù)雜，新構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈，燕山運(yùn)動塑造了本區(qū)的主要構(gòu)造框架。評估區(qū)位于華北地震區(qū)唐山-河間地震帶，距評估區(qū)較近的褶皺構(gòu)造為碑子院背斜，主要斷裂構(gòu)造有陡河斷裂和唐山礦斷裂帶。根據(jù)《華北地震災(zāi)害與對策》中斷層活動性的描述，斷定唐山市最新發(fā)育的斷裂屬新斷裂，斷層破碎帶均不發(fā)育且尚不構(gòu)成軟弱或不均勻地基，并不具有成災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)[9-10]。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》[11]及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[12]，評估區(qū)基本地震動峰值加速度值為0.20g，基本地質(zhì)加速度反應(yīng)譜特征周期值地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40s，抗震設(shè)防烈度Ⅷ度，屬區(qū)域地殼不穩(wěn)定區(qū)。

評估區(qū)所在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造條件較復(fù)雜，區(qū)域地質(zhì)背景復(fù)雜程度為中等。

2.2 氣象、水文

評估區(qū)屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，季風(fēng)顯著，四季分明，具有冬季寒冷，春季干燥，夏季炎熱，秋季涼爽的氣候特點(diǎn)。根據(jù)唐山市氣象局1956～2020 年氣象資料顯示，多年平均氣溫11.4℃，最高氣溫39.9℃，最低氣溫-23.1℃，平均降水量598.2mm，年最大降水量1029.0mm，年最小降水量287.3mm。

評估區(qū)附近的河流有2 條，分別位于評估區(qū)南側(cè)2.8km 和東南約5.0km 處流過，距評估區(qū)較遠(yuǎn)，對評估區(qū)影響較小。

2.3 地形地貌

評估區(qū)地處山前傾斜平原區(qū)（Ⅱ）沖洪積扇中上部（Ⅱ1），最高海拔標(biāo)高32.0m 左右，自然地形坡降<5‰，地勢平坦，地形簡單，地貌類型單一，地形地貌復(fù)雜程度為簡單（圖1，表1）。

2.4 地層巖性

評估區(qū)上覆第四系更新統(tǒng)沖洪積物，厚度140m 左右，下伏基巖為寒武系。第四系更新統(tǒng)巖性主要為細(xì)砂、粉土、粉質(zhì)粘土、粘土、卵礫石。寒武系主要巖性為薄-中厚層灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r夾竹葉狀灰?guī)r等。評估區(qū)淺部地層巖性巖相變化小，地層巖性地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜條件為簡單[13]。

2.5 地質(zhì)構(gòu)造

距評估區(qū)較近的褶皺構(gòu)造為碑子院背斜，評估區(qū)及附近的主要斷裂構(gòu)造有陡河斷裂和唐山礦斷裂帶。

2.5.1 褶皺構(gòu)造

碑子院背斜軸位于評估區(qū)東約0.2km，該背斜東南翼地層較陡，西北翼較緩，出露古生界寒武系、上元古界青白口系和中元古界薊縣系，核部為薊縣系，地層完整性較好，背斜軸部呈NE-NNE 向延伸。

2.5.2 斷裂構(gòu)造

陡河斷裂從評估區(qū)東南約3.5km 處通過，屬新華夏構(gòu)造體系，大體沿陡河展布，總體走向?yàn)镹NE-NE，傾向NW，傾角70°～80°，斷裂東北段為正斷層，西南段由一組平行的小斷層組成。該斷裂形成于燕山運(yùn)動期，在喜馬拉雅運(yùn)動期有過強(qiáng)烈活動，控制了斷裂兩盤的地貌及第四系沉積厚度，斷距300～400m。該斷裂在第四紀(jì)曾有過活動，為全新世以來的非活動斷裂。

活動斷層構(gòu)成的危害表現(xiàn)為活動斷層突然錯段，發(fā)射出地震波，引起地面震動，造成工程建筑物破壞；或是在地表發(fā)生錯動，使地基失效，導(dǎo)致地面建筑物損毀；還有及時出露地表或接近地表的斷層破碎帶，因?yàn)榻档土藥r層的滲透性或物理性質(zhì)形成軟弱地基或不均勻地基[5]。

綜上所述：評估區(qū)所在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造條件中等。

2.6 巖土體類型及其工程地質(zhì)性質(zhì)

通過巖土工程勘察工作，勘探深度20m 范圍內(nèi)土層的等效剪切波速Vse 為250.1～256.1m/s，綜合判定建場地土類型為中硬土，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料確定，場地覆蓋層厚度大于5m，按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）[12]4.1.6 條規(guī)定，建筑場地類別劃分為II 類，屬建筑抗震一般地段。本地區(qū)設(shè)計(jì)地震分組為第二組，抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，特征周期為0.40s。場地在20m 范圍經(jīng)過液化判別計(jì)算，為不液化土層，場地可不考慮砂土液化的影響?？辈炱陂g場地地下水穩(wěn)定水位埋深為12.2～12.8m，參考當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)，地下水以及場地地基土對混凝土結(jié)構(gòu)及混凝土中的鋼筋具微腐蝕性。本地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度0.80m。

根據(jù)場地勘察資料判定，巖土體結(jié)構(gòu)較簡單，工程地質(zhì)性質(zhì)良好，巖土工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜程度為簡單。

2.7 水文地質(zhì)條件

評估區(qū)屬沖洪積傾斜平原水文地質(zhì)區(qū)（圖2），分布第四系松散巖類孔隙水和薊縣-青白口系碳酸鹽巖巖溶裂隙水[14]。

圖2 第四系淺層水水文地質(zhì)圖 Fig.2 Hydrogeological map of shallow seated groundwater in Quaternary

2.7.1 第四系松散巖類孔隙水

（1）富水性特征

第四系松散巖類孔隙水依據(jù)地下水動力特征和埋藏條件，可劃分為淺層水及深層水。淺層水含水層巖性主要為細(xì)砂，厚度20～30m，淺層水水位埋深35.0m 左右；深層水含水層巖性主要為中、細(xì)砂及卵礫石，底板埋深140m 左右，水位埋深37.0m 左右。

（2）地下水動態(tài)變化特征

本區(qū)淺層地下水的補(bǔ)給來源主要是大氣降水、地表水入滲及側(cè)向徑流補(bǔ)給，地下水排泄以人工開采為主。評估區(qū)位于唐山市地下水位降落漏斗區(qū)內(nèi)，地下水流向由漏斗周邊向中心匯流。地下水動態(tài)與降水和人工開采密切相關(guān)，雨季地下水位全面回升，之后隨冬灌來臨水位開始下降，雨季來臨時地下水位加升，年變幅3～5m。

2.7.2 薊縣-青白口系碳酸鹽巖巖溶裂隙水

該含水組為寒武系，主要巖性為薄-中厚層灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r夾竹葉狀灰?guī)r等，富水性不均一，淺部巖溶裂隙較發(fā)育。單位涌水量一般小于5m3/h·m，最大可達(dá)35.75m3/h·m（啤酒廠），水化學(xué)類型HCO3-Ca/Mg，礦化度＜0.4g/L。局部斷層破碎帶巖溶發(fā)育，市區(qū)內(nèi)原僅啤酒廠有少量開采，目前該廠已搬遷，對巖溶裂隙水開采已停止。

除市區(qū)東北部裸露區(qū)直接接受大氣降水補(bǔ)給外，其它地區(qū)大多接受第四系孔隙水的下滲越流補(bǔ)給，排泄途徑主要為人工開采。徑流總趨勢自北向南，并在開采漏斗區(qū)形成匯流。

評估區(qū)地下水位埋深較大，具有二層含水層，水位年際變化3～5m，評估區(qū)水文地質(zhì)條件較差，水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度為中等。

2.8 人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境的影響

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，評估區(qū)不屬于自然保護(hù)區(qū)，區(qū)內(nèi)及附近無古樹、古墓、軍用設(shè)施等影響工程建設(shè)的敏感點(diǎn)。破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動一般，對地質(zhì)環(huán)境影響破壞小，人類工程活動復(fù)雜程度為簡單。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估

3.1 地質(zhì)災(zāi)害類型及特征

根據(jù)對評估區(qū)及附近調(diào)查（圖3），評估區(qū)上覆第四系更新統(tǒng)沖洪積物，厚度140m 左右，下伏基巖為寒武系，淺部地層巖性巖相變化小，沖洪積傾斜平原水文地質(zhì)區(qū)松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖巖溶裂隙水發(fā)育，存在發(fā)生巖溶塌陷的可能性，斷層破碎帶不發(fā)育且尚不構(gòu)成軟弱或不均勻地基，并不具有成災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)[9-10]。

圖3 地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀分布圖 Fig.3 Distribution map of the current situation of geological disasters

巖溶塌陷是由于巖溶水的超采導(dǎo)致巖溶水位不斷下降，使其對覆蓋層的浮托力消減，同時由于巖溶水坡降和流速增大，可沖刷帶走溶洞溶隙中的松散填充物，并對覆蓋層底部產(chǎn)生潛蝕和掏空作用，尤其是巖溶水位在基巖面上下波動時最為強(qiáng)烈，在下伏溶洞開口處形成土洞的雛形，土洞不斷向上擴(kuò)展，當(dāng)洞頂上部覆蓋的自重力超過土體抗剪強(qiáng)度時，洞頂垮塌，塌陷形成[15]。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評估

3.2.1 誘發(fā)因素

巖溶塌陷誘發(fā)因素分為自然因素和人為因素。自然因素：評估區(qū)及其周邊地下水位年變幅2～5m，較穩(wěn)定[14]；根據(jù)區(qū)域地質(zhì)背景分析，評估區(qū)屬區(qū)域地殼不穩(wěn)定區(qū)；多年降水量較平均，未見洪澇或干旱記錄。人為因素：受唐山市規(guī)劃用水控制，地下水開采量較?。辉u估區(qū)周邊以村莊和企業(yè)為主，未見大的開挖擾動，地下亦無采掘活動。

根據(jù)以上誘發(fā)因素分析，評估區(qū)尚不具備巖溶塌陷的誘發(fā)因素。

3.2.2 發(fā)育程度

評估區(qū)下伏基巖為寒武系灰?guī)r等，其基巖完整，未見溶洞、土洞及地面開裂現(xiàn)象；地面建筑物未見變形、開裂現(xiàn)象；評估區(qū)上覆第四系更新統(tǒng)沖洪積物，厚度140.0m 左右；地下水位年變幅2～5m；根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估規(guī)范》中表D.7 巖溶塌陷發(fā)育分級表判別，現(xiàn)狀評估區(qū)巖溶塌陷發(fā)育程度為弱[7]。

3.2.3 危害程度

據(jù)調(diào)查，評估區(qū)場地未發(fā)生過巖溶塌陷或因巖溶塌陷而造成的地面建筑變形現(xiàn)象，未造成人員傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失，根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估規(guī)范》中表2 地質(zhì)災(zāi)害危害程度分級表判別，場地巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害危害程度小[7]。

3.3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測評估

3.3.1 工程建設(shè)中、建設(shè)后可能引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測評估

評估區(qū)地處山前傾斜平原區(qū)沖洪積扇中上部（圖1），工程建設(shè)臨近巖溶塌陷影響范圍，位于相對穩(wěn)定區(qū)（圖3），工程活動引發(fā)或加劇巖溶塌陷的可能性小。本建設(shè)工程為教學(xué)樓、操場及相應(yīng)配套輔助設(shè)施，工程嚴(yán)格按照勘察設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的程序進(jìn)行施工，采取合理的支護(hù)措施后，工程建設(shè)過程中引發(fā)或加劇巖溶塌陷的可能性較小，危害程度小，巖溶塌陷發(fā)育程度弱，工程建設(shè)中、建設(shè)后可能引發(fā)或加劇巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小。

3.3.2 工程建設(shè)自身可能遭受已存在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測評估

工程建設(shè)可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害類型主要為巖溶塌陷，巖溶塌陷誘發(fā)因素分為自然因素和人為因素。如上文3.2.1 所述，自然因素與人文因素誘發(fā)巖溶塌陷的可能性較小。評估區(qū)內(nèi)無巖溶地面塌陷及潛蝕擾動點(diǎn)，且位于巖溶塌陷相對穩(wěn)定區(qū)，故評估區(qū)巖溶塌陷發(fā)育程度為弱。

根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估規(guī)范》中7.3.1房屋建（構(gòu)）筑物遭受地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測評估分級表判別，建設(shè)工程位于巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害影響范圍外，遭受地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，危害程度中等，發(fā)育程度弱，危險(xiǎn)性小[7]。預(yù)測評估建設(shè)工程自身可能遭受地面沉降地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小。

3.4 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評估

依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評估和預(yù)測評估結(jié)果[16]，充分考慮評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件的差異和潛在地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的分布、危險(xiǎn)程度，確定判別區(qū)段危險(xiǎn)性的量化指標(biāo)，根據(jù)“區(qū)內(nèi)相似 區(qū)際相異”的原則，本建設(shè)項(xiàng)目評估級別定為一級，評估工作采用定性分析法進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估。根據(jù)對評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件綜合分析以及地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評估和預(yù)測評估結(jié)果，依據(jù)綜合評估原則，綜合評估該評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小。

4 建設(shè)場地適宜性

通過現(xiàn)場調(diào)查結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估，擬建項(xiàng)目屬重要建設(shè)項(xiàng)目，評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度中等，現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性??；工程建設(shè)可能引發(fā)巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害，預(yù)測危險(xiǎn)性?。还こ探ㄔO(shè)可能遭受巖溶塌陷，預(yù)測危險(xiǎn)性?。痪C合評估地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小。根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估規(guī)范》，確定建設(shè)場地適宜性級別為適宜[7]，分級標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 建設(shè)用地適宜性分級表 Table 2 Classification table of the suitability of construction land

建議按照抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗震設(shè)防；場地基坑開挖時，做好支護(hù)措施；嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案及巖土工程勘察報(bào)告進(jìn)行施工；嚴(yán)格按照規(guī)范對本場地進(jìn)行巖土工程勘察工作；對擬建場地以外的評估范圍，加強(qiáng)監(jiān)測和巡查，若發(fā)生巖溶塌陷，應(yīng)迅速啟動應(yīng)急處理方案。

5 結(jié)論

擬建項(xiàng)目位于山前傾斜平原區(qū)沖洪積扇中上部，地形地貌條件復(fù)雜程度較為簡單；淺部地層巖性巖相變化小，地層巖性地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜條件簡單；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度中等；可能遭受巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小。綜合評估評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小，建設(shè)場地適宜性為適宜。

建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估工作的開展，可以明確在工程建設(shè)過程中的潛在地質(zhì)災(zāi)害，潛在地質(zhì)災(zāi)害屬于常見地質(zhì)災(zāi)害。現(xiàn)在的處理技術(shù)已經(jīng)非常成熟，只要科學(xué)對待、高度重視，根據(jù)結(jié)論與建議提出的防治措施，進(jìn)行有針對性的防治，便可以有效的避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生或者減輕地質(zhì)災(zāi)害可能造成的危害。