水工环地质灾害的问题与防治对策研究

袁伟航

（湖南省煤田地质局水工环地质勘探队，湖南 长沙 410000）

随着社会经济的不断发展，中国现代基础设施建设的发展步伐逐渐加快，在高强度人类活动、极端气候等条件下，地质灾害多发已成为新常态。近年来，我国的地质灾害频发，对当地居民的生存和发展环境造成了严重破坏。中国地质灾害调查监测技术的不断完善，可以科学合理地分析各种地质灾害的致灾机制，并建立相应的地质灾害预警机制和解决方案，这对地质灾害的发生具有良好的预防作用。

1 水工环地质环境研究意义

十八大以来出台的一系列重大战略和改革措施，对地质工作提出了新要求，要建立高效科学的自然灾害防治体系，提高全社会自然灾害防治能力。我国继续加强对环境综合管理的重视，促进战略优化，通过扩大生态文明建设，人们越来越意识到保护生态环境的重要性。就当前的水文环境和地质作业而言，必须对其进行不断的优化和升级，以满足现代社会建设和发展的需要。随着当前经济全球化进程的迅速发展，水工环地质工作的范围不断扩大。为了促进经济社会的可持续发展，有必要致力于水工环地质调查，加强水工环地质研究，不断加强相关理论研究。充分利用先进技术的作用，突破领域界限，加强对水电和环境地质灾害的分析研究，明确解决思路和方法，对各层进行水工环地质调查提高工作的科学性和系统性，为可持续发展奠定坚实的基础[1]。

2 水工环地质灾害问题

（1）崩塌、滑坡、泥石流。我国发生崩塌、滑坡和泥石流灾害平均每年接近3万起，其中不乏特、重大型灾害，平均每年近800人因灾死亡或失踪，造成直接经济损失超过40亿元。崩塌多为高陡边坡上的岩土体完全脱离母体后，以滚动、跳动、坠落的等为主的移动现象与过程，该类灾害具有下落速度快、发生突然，垂直位移大于水平位移的特点。江、河、湖（水库）、沟的岸坡及各种山坡、铁路、公路边坡、工程建筑物边坡及其各类人工边坡都是有利崩塌产生的地貌部位，坡度大于45度的高陡斜坡、孤立山嘴或凹形陡坡均为崩塌形成的有利地形。

滑坡的形成与气象水文、地层岩性、地质构造、地形地貌、外营力改造和人类工程活动等因素密切相关。松散土体和高陡的斜坡是形成滑坡的内因，河流冲刷及淘蚀是产生滑坡的外因，人类工程活动和降雨是发生滑坡的主要诱发因素。地下水进入滑坡体增加了滑体的重量，滑带土在地下水的浸润下抗剪强度降低；地下水位上升产生的静水压力对上覆不透水层产生浮托力，降低了有效正压力和摩擦阻力；地下水与周围岩体长期作用改变岩土的性质和强度，从而引发滑坡。

泥石流大都形成于沟谷和坡地，由于暴雨或冰湖、水库等溃决而在沟谷或坡面产生的一种携带有大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流，是一种危害性极强的地质灾害。泥石流灾害具有突然爆发、历时短暂和破坏力强大的特点，是各种自然因素和人类工程活动因素共同作用的产物。随着现代化的不断发展，工程建设对山区结构变化的影响逐渐增强。此外，中国地形的60%以上是山区和丘陵地带，在这种地形条件下，有利于崩塌、滑坡、泥石流等斜坡类地质灾害的发生[2]。

（2）地面塌陷灾害。这种地质灾害的形成，主要是由于人类工程活动或自然因素的变化而引起的向下陷落，并在地面形成塌陷坑洞而造成地质灾害的现象或过程。地面塌陷的原因有很多，主要为人类地下采矿活动、地下水的过度开采、溶蚀现象等。地下资源的过度开采导致了该区地质构造的变化，造成了岩土层的崩塌或流失。这些地质灾害的原因与表层土壤的结构变化，工程学活动和其他自然因素有关，这些变化导致表层部分塌陷。地面塌陷灾害通常发生在喀斯特地区。工程项目的建设以及工农业的发展，将通过收集开采大量的砂、石，直接改变山体的结构和破坏地表的结构。岩石和土壤资源的开采将破坏地质结构并导致坍塌。未来的中国矿产业本身并不全面，执行技术是落后的。矿产开采仅关注经济利益，而忽视环境保护，从而导致频繁的山崩。矿产工业中的后治理概念似乎与现代建筑和开发标准不一致。政府应加强监管，培养更多的水工环地质学家，并领导矿业和环境治理的共同发展。

（3）地裂缝。地裂缝是指岩体或土体中直达地表的现状开裂，它可以是现今构造活动在地面产生的地表破裂，也可以是人类工程经济活动对地质环境的一种强烈反应。形成地裂缝的原因复杂多样，主要有地壳活动、水的作用、和人类工程活动，地面沉降裂缝通常伴随着地面塌陷、地面沉降等同时发生。此外还有地震活动、断裂活动、水体的冲刷、斜坡滑动等也是产生地裂缝的原因。

（4）地面沉降。地面沉降是指在自然因素和人为因素的影响下发生的幅度较大、速度较大的地表高程垂直下降的现象。主要发生在沉积盆地和沿海平原地区工业发达城市和油气开采区。其特点是涉及范围广，下沉速度缓慢，往往不易被察觉。某些城市长期超采地下水造成地面沉降的面积较大，并且具有不可逆性的特点，即使是采用人工回灌地下水的方法，也难以使地面高程回复到原来的标高。近年来，在软土等不良工程土体较发育的地区，由于人类工程活动造成的基础不均匀沉降现象成为了影响大型工程建设的主要原因之一，因此地面沉降对于建筑物、城市建设的危害极大。

3 现阶段我国水工环地质灾害防治对策

（1）崩塌、滑坡、泥石流的防治对策。崩塌灾害具有高速运动、高冲击性、反复致灾、随机性和难以预测性等特点。治理过程必须遵循标本皆治、生物措施与工程措施相结合。最大限度的降低危岩失稳的诱发因素。崩塌防治措施可分为防止崩塌发生的主动防护和避免造成危害的被动防护。目前而言主要防治措施有修建拦挡建筑物、支撑与坡面防护、锚固、注浆、排水防渗、削坡清除、避让等。近几年来，全新的SNS柔性拦石网防护技术在崩塌落石防护中得到了广泛应用。

滑坡的防治较崩塌更为复杂，防治原则一般以长期防御为主，防御工程与应急抢险工程相结合；生物工程措施与工程措施相结合；治标和治本相结合。大中型滑坡一般以搬迁避让为主，对不能进行搬迁避让的才进行工程治理。滑坡治理的只要措施有“砍头”、“压脚”、“捆腰”三项措施。“砍头”就是利用爆破、开挖等手段消减滑坡上部的重量；“压脚”就是对滑坡体下部、前缘进行反压，加大坡脚的抗滑阻力；“捆腰”就是利用锚固、注浆、抗滑桩等手段锁定下滑坡体。具体措施有：排除地表水与地下水、减重与加载、抗滑挡土墙、抗滑桩、护坡工程、避让等。滑坡作为一种常见地质灾害，其产生的地质条件、影响因素、运动机理复杂多变、预测预报困难、治理费用巨大，一直以来都是最值得研究和探讨的工程地质问题之一。

泥石流的爆发具有流速快、流量大、破坏力强、爆发突然和预见性小等特点。泥石流爆发将直接影响交通，降低救援效率并增加死亡率。防治方案以抑制泥石流发生为主、以疏导泥石流过境为主、以避让泥石流危害为主的方案。主要工程措施有蓄饮水工程、固坡工程、拦挡工程、停淤工程、排导工程以及生物措施、行政管理措施等。

（2）地面塌陷的防治对策。造成地面倒塌的原因很多，引发这种灾难具有周期性，连续性和可重复性等许多特征，当地面塌陷发生时，它对房屋建筑和道路设施的破坏具有很大影响。在施工过程中，对此类灾害的预防和处理过程应严格遵守预防为主原则和补充原则，在发现地面裂缝或地面变形后，应及时预防地面裂缝的进一步发生，并引起更为严重的问题，采取有效治理措施。在地面塌陷发生之前，必须创建科学合理的布局，绕过河流，安装堤坝，科学地控制地下水流入量和流入量，并建立完整的监测网络。河流进行改造并采取有效的防泄漏措施，以确保河道中没有渗水问题，科学控制水以加强工程，并采取非工程措施来应对塌陷灾害。如果灾害不严重，例如加强对灾区的调查研究，根据调查数据采取合理的预防措施，对灾区的建筑物进行搬迁，避免在灾区进行开发建设，则应首先加以处理。应对环境恶化地区进行调查，对矿区进行全面的安全评估，并应进一步加强地质调查，以确保合理的采矿和治理。

（3）地裂缝的防治对策。地面裂缝灾害防治的原则是要避免为主。在实际的预防和控制中，有必要加强调查和测试方法，以合理确定建筑物与地面裂缝之间的安全距离。可以采用适当的加固方法，局部去除方法和特殊的地基处理方法来处理地面裂缝与建筑物损坏。为了应对局部微裂缝地表裂缝的灾害，有必要加强居民区和流域规划，加强对经常发生地裂缝的区域的检查，并及时进行处理，以免产生下陷。做好回填和压缩现有地面裂缝的工作，做好防水工作，避免地面裂缝的复活。通常，干砂可用于填充细小，直的地面裂缝。对于没有大裂缝的洞穴和接缝壁上的大浮雕，可以进行多次注浆。在发生地裂缝的情况下，尤其是一些旧的矿区，可以采用回填开采的方法来控制和消除隐患，其重点是地裂缝的性质及其形成的原因，主动控制裂纹尤为重要。通常在沉降池边缘使用灌浆。根据实际情况，仍在处理各种处理措施，例如根据开采的地面裂缝建立地下储水库。

（4）地面沉降的防治对策。通过对全区所有地下水进行统一规划和管理，避免盲目开采地下水，定制化、完善管理机制。通过长期有效地实施开采计划，逐步调整水资源结构，逐步减少对水资源的利用。通过城市建设项目危险性评价，对危害严重的地下水建设项目进行评价和审计。建设工程负荷大、增加地面附加沉降的工程和可能发生沉降的工程直接取消。路基软土处理措施。对于分布式软土路基，根据软土地基的分布特性和特点，有必要对路基稳定性和路基沉降进行检测，并采取相应的软基处理措施。根据桩基础周围的桩荷载，考虑软土路段的负摩阻力效应，可以同时进行桥台软土地基和软土地基的处理措施。为了保证某一地区地质环境的稳定，必须对含水层进行恢复和人工补给处理。要控制地下水开采，调整矿井布局、开采层位和开采时间，科学实施地下水开采，积极普及地下水补给，及时补充地下水来源，调节水位，保持储量平衡。地下水动态监测工作是防治地质灾害的有效措施，监测得到的信息可作为地下水资源开发利用的参考依据，在地下水动态监测中，在原有监测网的基础上，进一步加密监测站，优化监测网调整，修复受损监测井，优化监测站和调整，从而提高周边地区监测服务水平，建立地下水信息管理系统，动态管理地下水资源，实现在线监测。

（5）综合防治对策。坚持以防为主，防、抗、救相结合；坚持常态减灾、非常态救灾相统一。从注重灾后救助向灾前预防转变；从应对单一灾种向综合减灾转变；从减轻灾害损失向减轻灾害风险转变。要建立高效科学的自然灾害防治体系，提高全社会自然灾害防治能力。科学划定地质灾害危险区域，认真制定防灾减灾规划，明确防灾责任人、预警信号、疏散路线和临时安置地点。实施以搬迁为主、搬迁与治理相结合的地质灾害综合治理工程，基本消除重要区域和周边设施的地质灾害隐患。

4 今后地质灾害调查的几点思考

地质灾害调查需要采用先进的技术手段（高精度遥感、无人机等），建立基于高精度遥感的地质灾害自动识别技术；地质灾害评价要以成灾模式及风险分析为基础，编制地质灾害成灾风险图，为当地政府服务；对专业队伍的地质灾害防治知识培训，加强基于成灾模式防灾宣传；技术层面的调查评价与行政层面的风险管控进行有机融合，使自然资源部防治规划、地质调查评价成果及地方行政管理三者有机串联，实现地质灾害风险源头管控的目的。

5 结语

综上所述，由于中国是水工环保护领域中地质灾害频发的国家，如何更好地减少各种地质灾害对公众生活环境的威胁，已成为社会各领域普遍关注的问题。在这方面，有关部门将加强对水动力和环境地质灾害的研究，以建立完整的地质灾害预警和探测系统，并应对各种类型的地质灾害。有必要提供实用的预防和控制措施确保人们财产和生命安全的目标。