地质灾害危险性预测评估在某水厂建设中的应用

郑杰青

摘要：结合评估范围内的地质环境条件和工程建设特征以及调查分析拟建工程附近已发地质灾害类型、规模、发育特点和规律；预测工程活动将引发、加剧地质灾害以及工程本身遭受地质灾害的可能性；进行地质灾害危险性综合分区，综合分析建设用地适宜性，提出防治措施和建议，并对建设工程地质灾害危险性评估报告进行审查登记；为工程建设施工顺利进行和建成后的正常运营提供科学的地质依据。

关键词：地质灾害；预测评估；综合分析

1.工程概况

拟建水厂征地面积为98738.2m2，实际用地面积72616.22m2，南北長约300m，东西宽约490m。水厂近期建设规模为5万m3/d，远期规模为10万m3/d，主要构筑物为配水井、平流沉淀池、清水池、V型滤池、送水泵房吸水井、送水泵房、变配电间、冲洗泵房、冲洗泵房吸水井、加药间、排水池、排泥池、浓缩池、贮泥池、脱水车间、综合楼、食堂宿舍、机修仓库及传达室等。水厂净水部分，常规处理生产工艺，包括折板絮凝+平流沉淀池、V型滤池及清水池等近期建成5万m3/d，配水井、综合楼、污泥处理系统、加药间、变配电间等其它附属构、建筑物按远期规模10万m3/d一次性建成。水厂出水采用重力流输水，近期暂不建设送水泵房。

2.建设区地质环境条件

2.1区域地质背景

根据区域资料、建设区综合地质灾害调查和岩土勘察资料显示，区域发育地层自老而新依次为寒武系八村群、泥盆系中统老虎头组和上统双头群、侏罗系下统金鸡组和上统高基坪群C段和第四系全新统。区域上出露岩浆岩为燕山三期和燕山四期侵入岩。建设区外围有北东向断裂、北东东向断裂和北西向断裂F4。

综合评估建设区附近区域断裂较弱、新构造运动较弱，无晚近活动，但是拟建区域位于某水库诱发地震波及范围之内，地震活动较频繁，具有震级小、频度高的特点[1]。建设区内地震基本烈度为Ⅶ度，地质构造对岩石的完整性和稳定性有不良影响，对地基基础稳定性影响小，建设区的区域地壳稳定性为稳定，区域地质构造条件较复杂，区域地质背景复杂程度为中等。

2.2地形地貌

建设区现状除少量村庄用地及裸露地块外，其余为果园及一般林地，为剥蚀残丘间山间冲积洼地地貌，场地东、北、西三为剥蚀丘陵，南侧为省道（X213），场地与省道连接，该厂址地势起伏较大，地形坡度15°～35°，地形标高35.0m～ 62.0m，最大相对高差达27m。

建设区北西侧现状已形成最大高约20m的人工挖方边坡，坡脚为活动板房搭建的项目部；北东侧已对山体进行剥离及开挖，形成最大高约10m的人工边坡及早期人工开挖形成的边坡；场地南侧为新建的X213道路，因场地填高，形成高约6m坡率为1∶1.5的边坡。

2.3工程地质特征

拟建区域以多层松散土体为主，分布全场地，根据岩土工程勘察钻孔揭露及现场调查，场地内岩土体按成因类型、物质成份自上而下可分为人工填土层、第四系冲积层、第四系坡积层和第四系残积层，其各个岩土体力学性能特征包括：

①层素填土，未完成完全自重固结，结构疏松，承载力低，无法直接作为建筑物浅基础持力层，且不均匀，基础放入未经处理的填土层易产生不均匀沉降；

②层粉质黏土，可塑，承载力较低，局部分布，埋藏浅，不可选作建筑物浅基础持力层；

③层粉质黏土，硬塑，具有一定承载力，场地分布较多，埋深深度较浅，可选作建筑物浅基础持力层；

④层砂质黏性土，硬塑，具有一定承载力，场地分布较多，局部埋藏较深，埋藏较浅地段可选作建筑物基础持力层；

⑤1层强风化花岗岩，岩质软，承载力较高，局部埋深深度较深，埋藏较浅地段可选作建筑物浅基础持力层；埋深深度大地段可选作建筑物桩基础持力层；

⑤2，层中风化花岗岩，岩质坚硬，承载力高，埋深深度变化较大，埋藏较浅地段可选作建筑物浅基础持力层；埋深深度大地段可选作建筑物桩基础持力层。

2.4水文地质条件

（1）地下水类型及含水岩组

建设区地下水的分布主要受气象水文、岩性、构造、地形地貌、植被等因素的控制和影响。根据地下水赋存特征条件、含水层物理性质和地下水动力特点，将地下水划分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水两类。

①松散岩类孔隙水

第四系松散层由人工填土、冲积土层和坡残积土层组成，分布于建设区的丘陵表层、山间谷地地区，地下水稳定水位埋深在地表下0.9m～22.3m之间。同时，根据水文地质资料和现场调查显示，拟建区域钻孔单井涌水量114L/s～946L/s，地下水化学类型主要为HCO3-Na型，局部HCO3-·Cl-Na型，矿化度0.023g/L～0.548g/L。

②基岩裂隙水

建设区的基岩裂隙水为块状岩类裂隙水，分布于拟建区域丘陵地带或下伏于第四系，强风化岩带的裂隙水分布不均匀，呈网纹状分布，富水性与裂隙发育和黏土矿物充填关系密切，且很不均匀，属弱—中等透水，钻探强风化岩岩芯揭露裂隙多被黏土矿物充填，局部中风化岩裂隙有铁锰质渲染，地下水贫乏—较贫乏，上部为隔水层，与大气降雨和地下水联系较弱。据上述区域水文地质普查报告，下伏基岩为燕山期花岗岩，一般泉流量0.06L/s～0.45L/s，季节性变化较大，冬季水量较小，地下径流模数均值2.11L/s·km2～ 5.96L/s·km2，水量贫乏。

（2）地下水的补给、径流、排泄条件及动态

①地下水的补给

拟建区域属南亚热带海洋季风气候区，雨量充沛，降雨量大于蒸发量，地下水补给来源主要是大气降雨。每年4月～9月份大气降雨是地下水的补给期，10月至次年3月为地下水消耗期和排泄期。

②地下水的径流和排泄条件

拟建区域属于丘陵平原地段，因地形起伏较平缓，地下水径流条件较好，据区域水文地质资料，建设区及周边泉流量均值0.723L/s，枯季地下水径流模数4.53L/s·km2～6.21L/s·km2，水量贫乏—中等，地下水的径流途径短，排泄区接近于补给区，降雨渗入地表后形成浅层地下水，由高地势向低地势径流，形成地下水浅循环，块状岩类裂隙水大部分就近以潜流形式在冲沟或坡脚排泄，少部分以地面蒸发排泄。

3.地质灾害危险性现状评估

经野外地质灾害综合调查，结合前期有关资料，建设区地面类型为丘陵，丘陵区自然斜坡植被较发育，局部因修建简易道路及土方开挖，植被及原始地形遭受破坏，但总体上人类工程活动对地质环境的影响较小，水土保持状况较好[2]。经详细调查，建设区内未发现滑坡/崩塌、地面沉降等地质灾害。建设区现状地质灾害不发育。

4.地质灾害危险性预测评估

地质灾害的发生，是各种地质环境因素相互影响，不等量共同作用的结果；预测评估是在对地质环境因素系统分析的基础上，判断降水或人类工程活动等激发下，某一个或一个以上地质环境因素的变化，导致致灾体处于不稳定状态；预测评估地质灾害的范围、危险性和危害程度。

4.1地质灾害危险性预测

（1）地面沉降

人工素填土的自重固结：一般新近填土，未进行工程压密处理，会产生较大的自重压密固结，在未完成自然重压固结之前，其沉降量一般较高，承载力低，不能作为基础的持力层。由于场地地面标高起伏较大，场地平整需挖高填低。根据场地整平标高及场地现状标高，填土层厚度为0.4m～6.0m，由于人工填土的自重固结引起地基不均匀沉降而产生裂缝。为评估土体的最终沉降量，根据拟建区域岩土勘察资料显示拟建区域地下水稳定水位埋深在地表下0.9m～22.3m，年水位变化幅度最高可达4.0m。区内未经处理的软弱土地基在工程建设的影响下会产生明显沉降及不均匀沉降，根据软弱土地基不均匀沉降地质灾害危险性分级标准判定此处地面沉降危险性为小，软弱土地面沉降发育程度见表1，地质灾害危害程度分级表见表2，地质灾害危险性分级表见表3：

（2）崩塌/滑坡

根据拟建工程特点和工程地质特征分别对挖方边坡、基坑工程稳定性危险性进行评价。

①边坡崩塌/滑坡

稳定性分析：挖方边坡的稳定性与岩体岩性、边坡高度、边坡坡角，降雨强度及排水条件有关，若边坡开挖后不进行支护，在水和其它外营力作用下易沿结构面形成软弱带[3]。由于边坡开挖形成了坡度较陡的临空面，坡面在长期暴晒及地下水/地表水的循环交替作用下，岩土体自重应力多集中在坡脚，导致坡脚岩体强度降低而被压溃，从而可使边坡沿滑裂面发生一定程度的旋转，易形成圆弧破坏。

②基坑边坡崩塌/滑坡

根据前述工程概况，场地内拟开挖5处基坑，分别位于配水井—预臭氧接触池、排水池及排泥池、浓缩池、清水池、反冲洗泵房泵坑和冲洗泵房吸水井。场地开挖的基坑边坡类型为土质边坡。场地内基坑土质边坡采用倾斜土体的圆弧法（简化Bishop法）计算边坡整体稳定性，并由软件自动搜索最危险滑动面来确定边坡稳定系数。根据工程勘察报告参考边坡岩土体计算参数，选取代表性边坡。本文选取基坑开挖最大深度5.4m边坡的进行了坡率计算，计算在天然工况及暴雨工况下的边坡稳定系数，计算时一坡到底，坡率为1：1。

5.地质灾害危险性防治措施

5.1地质灾害防治分级

建设区现状地质灾害不发育；工程建设可能引发或加剧地质灾害类型为地面沉降、填方边坡崩塌/滑坡、挖方边坡滑坡/崩塌、基坑边坡滑坡/崩塌，工程建设可能遭受地质灾害类型为填方边坡崩塌/滑坡、挖方边坡滑坡/崩塌。因此，地质灾害的防治以“以人为本”为宗旨，贯彻“以防为主，防治结合”的思想[4]。根据建设区的实际情况，建设区地质灾害防治分级将建设区划分为次重点防治区和一般防治区。

5.2地质灾害防治措施

地质灾害防治过程中，建设单位应认真落实地质灾害三同时制度，根据建设区的实际情况，针对不同的地质灾害类型，建议分别采取不同的防治措施。建设区现状地质灾害弱发育，对潜在地质灾害防治措施如下：

（1）地面沉降的防治措施

①场地南侧为填土区，对于填土应严格按设计要求进行分层碾压夯实，表层填土或其它软弱层应挖除后换填不少于50cm的中粗砂，再回填，进行分层碾压。必要时采用注浆加固等综合治理措施。②填土回填后应采用重型设备进行分层填筑多次辗压、夯实，并现场检测压实效果，确保压实达到设计标准。

（2）挖方边坡滑坡/崩塌的防治措施

①挖方边坡应按设计要求进行开挖放坡；②做好坡面、坡顶的截排水工作；对于受地下水影响的边坡坡脚部位可设置挡土墙、并留泄水孔，坡面布设排水明沟；③边坡开挖后应及时采取工程措施和生物治理相结合的方法进行支挡复绿；④对整体较稳定边坡，但可能掉块或小规模崩塌，宜采用格构、锚杆，喷播植草进行防护；⑤对不稳定性边坡，应通过定性及定量分析，选择合理的加固措施。

（3）基坑边坡滑坡/崩塌的防治措施

①基坑边坡应按设计要求进行放坡和支护施工；②基坑边坡应做好防水和止水措施；③基坑顶部严禁堆放重物与机器设备骑压；④建议基坑开挖宜选择在枯水期进行，开挖完成后及时浇筑地下室砼墙并回填；⑤定时监测坡体变形情况，尤其是施工期间应加密监测。

6.结束语

综上所述，加强拟建区域的地质灾害危险性预测评估是充分分析建设工程施工安全和防治措施制定的基础，在基础地基施工中至关重要。本文以某水厂建设工程为例，通过地面沉降、填方边坡、挖方边坡和基坑边坡等方面的沉降、滑坡、崩塌预测，对可能出现的潜在施工危险进行了分析，为进一步定制防治措施提供了基础。本文的研究成果为同类工程项目建设提供了一定的参考价值。

参考文献：

[1]张丽艳，赵林，刘芙荣，玉博，刘扬.输水线路工程建设中的地质灾害评估-以毛湾水库工程建设为例[J].三峡大学学报（自然科学版）， 2019， 41（S1）：122-124.

[2]白雪爽，崔艳荣，李睿.东江污水处理厂异址扩建工程地质灾害危险性评估[J].西部探矿工程， 2017， 29（07）：6-7+11.

[3]孟吉泽，徐晗，艾云峰，常亚丽，李义涛，邢颖.地质灾害评估中的工程地质问题探讨[J].吉林地质， 2012， 31（04）：124-126.

[4]黃新华.顺德金榜河西牛岗顶地质灾害危险性预测评估分析[J].广东水利电力职业技术学院学报， 2012， 10（03）：19-22.

[5]刘福华.地质灾害危险性评估的思路与基本方法[J].西部资源， 2017（05）：98-99.

[6]许妙丽.地质灾害危险性预测评估在工程建设中的应用[J].西部资源， 2019（03）：114+119.