建设用地地质灾害危险性评估分析 ——以唐山市某小学为例①

张杨 米拓 杨骁

1 中化地质矿山总局地质研究院，北京 100101 2 中油奥博（成都）科技有限公司，四川 成都 611730

20 世纪80 年代之前，主要是对地质灾害形成机理、分布规律、趋势预测等方面开展研究，基本依靠水文与工程地质工作[1]；20 世纪末，随着中国地质灾害发生率日渐频繁，加之国际地质灾害研究蓬勃发展，中国的地质灾害评估研究迅速兴起[2]。张梁等建立地质灾害风险评估，涉及危险性评估和易损性评估，提出多层次地质灾害评估体系[3]；柳源针对常规的地质灾害危险性分析模型，提出了地质灾害危险性评估的步骤与方法[4]。随着各种理论研究的深入，地质灾害评估的水平也得到提升，地质灾害评估工作也慢慢规范化，到21 世纪初，随着对地质灾害的逐步重视，中国颁布并实施了一系列的法律法规，在地质灾害防治、环境地质的科学化管理方面逐步走上了法制化、规范化和标准化的道路，为建设用地地质灾害危险性评估提供了制度保障[5]。

拟建设场地唐山市某小学位于唐山市北部山前倾斜平原区，按照国家相关政策条例以及河北省国土资源厅《关于加强地质灾害危险性评估工作的通知》[6]要求，参照工程项目的环境特征以及建设项目的相关要求，为免除在项目施工过程中和完工后或许会诱发、加重或遭遇的地质灾害对拟建项目产生损害，有必要在评估区内开展危险性的评估。

1 项目概况

该小学位于河北省唐山市，南侧距离主干路1.2km，交通条件便利。项目总用地面积13540m2，用地性质为小学用地。规划控制指标为：容积率≤1.0，建筑密度≤30%，建筑高度≤24.0m（4 层），绿地≥35%，拟规划建设18 班小学，主要建筑物有教学楼、操场及相应配套辅助设施，估算地上建筑面积8270m2，地下建筑面积171m2，属于重要建设项目。

本次评估是采用资料收集与地质灾害现场调查相结合的方法，按照《地质灾害危险性评估规范》[7]执行。在充分收集评估区及外围自然地理、水文地质、工程地质、环境地质等资料的基础上，对建设项目及周边范围进行了野外调查，野外工作采用GPS 卫星定位测量，经过综合研究与分析，得出结论与建议[8]。

2 地质环境条件

2.1 区域地质背景

评估区地处中朝准地台（Ⅰ2）燕山台褶带（Ⅱ22），基底构造复杂，新构造运动强烈，燕山运动塑造了本区的主要构造框架。评估区位于华北地震区唐山-河间地震带，距评估区较近的褶皱构造为碑子院背斜，主要断裂构造有陡河断裂和唐山矿断裂带。根据《华北地震灾害与对策》中断层活动性的描述，断定唐山市最新发育的断裂属新断裂，断层破碎带均不发育且尚不构成软弱或不均匀地基，并不具有成灾风险[9-10]。

根据《中国地震动参数区划图》[11]及《建筑抗震设计规范》[12]，评估区基本地震动峰值加速度值为0.20g，基本地质加速度反应谱特征周期值地震动反应谱特征周期为0.40s，抗震设防烈度Ⅷ度，属区域地壳不稳定区。

评估区所在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 气象、水文

评估区属暖温带半湿润季风气候，季风显著，四季分明，具有冬季寒冷，春季干燥，夏季炎热，秋季凉爽的气候特点。根据唐山市气象局1956～2020 年气象资料显示，多年平均气温11.4℃，最高气温39.9℃，最低气温-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。

评估区附近的河流有2 条，分别位于评估区南侧2.8km 和东南约5.0km 处流过，距评估区较远，对评估区影响较小。

2.3 地形地貌

评估区地处山前倾斜平原区（Ⅱ）冲洪积扇中上部（Ⅱ1），最高海拔标高32.0m 左右，自然地形坡降<5‰，地势平坦，地形简单，地貌类型单一，地形地貌复杂程度为简单（图1，表1）。

2.4 地层岩性

评估区上覆第四系更新统冲洪积物，厚度140m 左右，下伏基岩为寒武系。第四系更新统岩性主要为细砂、粉土、粉质粘土、粘土、卵砾石。寒武系主要岩性为薄-中厚层灰岩、泥质条带灰岩夹竹叶状灰岩等。评估区浅部地层岩性岩相变化小，地层岩性地质环境复杂条件为简单[13]。

2.5 地质构造

距评估区较近的褶皱构造为碑子院背斜，评估区及附近的主要断裂构造有陡河断裂和唐山矿断裂带。

2.5.1 褶皱构造

碑子院背斜轴位于评估区东约0.2km，该背斜东南翼地层较陡，西北翼较缓，出露古生界寒武系、上元古界青白口系和中元古界蓟县系，核部为蓟县系，地层完整性较好，背斜轴部呈NE-NNE 向延伸。

2.5.2 断裂构造

陡河断裂从评估区东南约3.5km 处通过，属新华夏构造体系，大体沿陡河展布，总体走向为NNE-NE，倾向NW，倾角70°～80°，断裂东北段为正断层，西南段由一组平行的小断层组成。该断裂形成于燕山运动期，在喜马拉雅运动期有过强烈活动，控制了断裂两盘的地貌及第四系沉积厚度，断距300～400m。该断裂在第四纪曾有过活动，为全新世以来的非活动断裂。

活动断层构成的危害表现为活动断层突然错段，发射出地震波，引起地面震动，造成工程建筑物破坏；或是在地表发生错动，使地基失效，导致地面建筑物损毁；还有及时出露地表或接近地表的断层破碎带，因为降低了岩层的渗透性或物理性质形成软弱地基或不均匀地基[5]。

综上所述：评估区所在区域地质构造条件中等。

2.6 岩土体类型及其工程地质性质

通过岩土工程勘察工作，勘探深度20m 范围内土层的等效剪切波速Vse 为250.1～256.1m/s，综合判定建场地土类型为中硬土，根据区域地质资料确定，场地覆盖层厚度大于5m，按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[12]4.1.6 条规定，建筑场地类别划分为II 类，属建筑抗震一般地段。本地区设计地震分组为第二组，抗震设防烈度为Ⅷ度，设计基本地震加速度值为0.20g，特征周期为0.40s。场地在20m 范围经过液化判别计算，为不液化土层，场地可不考虑砂土液化的影响。勘察期间场地地下水稳定水位埋深为12.2～12.8m，参考当地建筑经验，地下水以及场地地基土对混凝土结构及混凝土中的钢筋具微腐蚀性。本地区标准冻结深度0.80m。

根据场地勘察资料判定，岩土体结构较简单，工程地质性质良好，岩土工程地质环境地质条件复杂程度为简单。

2.7 水文地质条件

评估区属冲洪积倾斜平原水文地质区（图2），分布第四系松散岩类孔隙水和蓟县-青白口系碳酸盐岩岩溶裂隙水[14]。

图2 第四系浅层水水文地质图 Fig.2 Hydrogeological map of shallow seated groundwater in Quaternary

2.7.1 第四系松散岩类孔隙水

（1）富水性特征

第四系松散岩类孔隙水依据地下水动力特征和埋藏条件，可划分为浅层水及深层水。浅层水含水层岩性主要为细砂，厚度20～30m，浅层水水位埋深35.0m 左右；深层水含水层岩性主要为中、细砂及卵砾石，底板埋深140m 左右，水位埋深37.0m 左右。

（2）地下水动态变化特征

本区浅层地下水的补给来源主要是大气降水、地表水入渗及侧向径流补给，地下水排泄以人工开采为主。评估区位于唐山市地下水位降落漏斗区内，地下水流向由漏斗周边向中心汇流。地下水动态与降水和人工开采密切相关，雨季地下水位全面回升，之后随冬灌来临水位开始下降，雨季来临时地下水位加升，年变幅3～5m。

2.7.2 蓟县-青白口系碳酸盐岩岩溶裂隙水

该含水组为寒武系，主要岩性为薄-中厚层灰岩、泥质条带灰岩夹竹叶状灰岩等，富水性不均一，浅部岩溶裂隙较发育。单位涌水量一般小于5m³/h·m，最大可达35.75m³/h·m（啤酒厂），水化学类型HCO3-Ca/Mg，矿化度＜0.4g/L。局部断层破碎带岩溶发育，市区内原仅啤酒厂有少量开采，目前该厂已搬迁，对岩溶裂隙水开采已停止。

除市区东北部裸露区直接接受大气降水补给外，其它地区大多接受第四系孔隙水的下渗越流补给，排泄途径主要为人工开采。径流总趋势自北向南，并在开采漏斗区形成汇流。

评估区地下水位埋深较大，具有二层含水层，水位年际变化3～5m，评估区水文地质条件较差，水文地质条件复杂程度为中等。

2.8 人类工程活动对地质环境的影响

根据现场调查，评估区不属于自然保护区，区内及附近无古树、古墓、军用设施等影响工程建设的敏感点。破坏地质环境的人类工程活动一般，对地质环境影响破坏小，人类工程活动复杂程度为简单。

3 地质灾害危险性评估

3.1 地质灾害类型及特征

根据对评估区及附近调查（图3），评估区上覆第四系更新统冲洪积物，厚度140m 左右，下伏基岩为寒武系，浅部地层岩性岩相变化小，冲洪积倾斜平原水文地质区松散岩类孔隙水和碳酸盐岩岩溶裂隙水发育，存在发生岩溶塌陷的可能性，断层破碎带不发育且尚不构成软弱或不均匀地基，并不具有成灾风险[9-10]。

图3 地质灾害现状分布图 Fig.3 Distribution map of the current situation of geological disasters

岩溶塌陷是由于岩溶水的超采导致岩溶水位不断下降，使其对覆盖层的浮托力消减，同时由于岩溶水坡降和流速增大，可冲刷带走溶洞溶隙中的松散填充物，并对覆盖层底部产生潜蚀和掏空作用，尤其是岩溶水位在基岩面上下波动时最为强烈，在下伏溶洞开口处形成土洞的雏形，土洞不断向上扩展，当洞顶上部覆盖的自重力超过土体抗剪强度时，洞顶垮塌，塌陷形成[15]。

3.2 地质灾害危险性现状评估

3.2.1 诱发因素

岩溶塌陷诱发因素分为自然因素和人为因素。自然因素：评估区及其周边地下水位年变幅2～5m，较稳定[14]；根据区域地质背景分析，评估区属区域地壳不稳定区；多年降水量较平均，未见洪涝或干旱记录。人为因素：受唐山市规划用水控制，地下水开采量较小；评估区周边以村庄和企业为主，未见大的开挖扰动，地下亦无采掘活动。

根据以上诱发因素分析，评估区尚不具备岩溶塌陷的诱发因素。

3.2.2 发育程度

评估区下伏基岩为寒武系灰岩等，其基岩完整，未见溶洞、土洞及地面开裂现象；地面建筑物未见变形、开裂现象；评估区上覆第四系更新统冲洪积物，厚度140.0m 左右；地下水位年变幅2～5m；根据《地质灾害危险性评估规范》中表D.7 岩溶塌陷发育分级表判别，现状评估区岩溶塌陷发育程度为弱[7]。

3.2.3 危害程度

据调查，评估区场地未发生过岩溶塌陷或因岩溶塌陷而造成的地面建筑变形现象，未造成人员伤亡和直接经济损失，根据《地质灾害危险性评估规范》中表2 地质灾害危害程度分级表判别，场地岩溶塌陷地质灾害危害程度小[7]。

3.3 地质灾害危险性预测评估

3.3.1 工程建设中、建设后可能引发或加剧地质灾害危险性预测评估

评估区地处山前倾斜平原区冲洪积扇中上部（图1），工程建设临近岩溶塌陷影响范围，位于相对稳定区（图3），工程活动引发或加剧岩溶塌陷的可能性小。本建设工程为教学楼、操场及相应配套辅助设施，工程严格按照勘察设计规范规定的程序进行施工，采取合理的支护措施后，工程建设过程中引发或加剧岩溶塌陷的可能性较小，危害程度小，岩溶塌陷发育程度弱，工程建设中、建设后可能引发或加剧岩溶塌陷地质灾害危险性小。

3.3.2 工程建设自身可能遭受已存在地质灾害危险性预测评估

工程建设可能遭受的地质灾害类型主要为岩溶塌陷，岩溶塌陷诱发因素分为自然因素和人为因素。如上文3.2.1 所述，自然因素与人文因素诱发岩溶塌陷的可能性较小。评估区内无岩溶地面塌陷及潜蚀扰动点，且位于岩溶塌陷相对稳定区，故评估区岩溶塌陷发育程度为弱。

根据《地质灾害危险性评估规范》中7.3.1房屋建（构）筑物遭受地质灾害危险性预测评估分级表判别，建设工程位于岩溶塌陷地质灾害影响范围外，遭受地质灾害的可能性小，危害程度中等，发育程度弱，危险性小[7]。预测评估建设工程自身可能遭受地面沉降地质灾害危险性小。

3.4 地质灾害危险性综合评估

依据地质灾害危险性现状评估和预测评估结果[16]，充分考虑评估区地质环境条件的差异和潜在地质灾害隐患点的分布、危险程度，确定判别区段危险性的量化指标，根据“区内相似 区际相异”的原则，本建设项目评估级别定为一级，评估工作采用定性分析法进行地质灾害危险性评估。根据对评估区地质环境条件综合分析以及地质灾害危险性现状评估和预测评估结果，依据综合评估原则，综合评估该评估区地质灾害危险性小。

4 建设场地适宜性

通过现场调查结合地质灾害危险性评估，拟建项目属重要建设项目，评估区地质环境条件复杂程度中等，现状地质灾害危险性小；工程建设可能引发岩溶塌陷地质灾害，预测危险性小；工程建设可能遭受岩溶塌陷，预测危险性小；综合评估地质灾害危险性小。根据《地质灾害危险性评估规范》，确定建设场地适宜性级别为适宜[7]，分级标准见表2。

表2 建设用地适宜性分级表 Table 2 Classification table of the suitability of construction land

建议按照抗震设防分类标准进行抗震设防；场地基坑开挖时，做好支护措施；严格按照设计方案及岩土工程勘察报告进行施工；严格按照规范对本场地进行岩土工程勘察工作；对拟建场地以外的评估范围，加强监测和巡查，若发生岩溶塌陷，应迅速启动应急处理方案。

5 结论

拟建项目位于山前倾斜平原区冲洪积扇中上部，地形地貌条件复杂程度较为简单；浅部地层岩性岩相变化小，地层岩性地质环境复杂条件简单；地质构造复杂程度中等；可能遭受岩溶塌陷地质灾害危险性小。综合评估评估区地质灾害危险性小，建设场地适宜性为适宜。

建设用地地质灾害危险性评估工作的开展，可以明确在工程建设过程中的潜在地质灾害，潜在地质灾害属于常见地质灾害。现在的处理技术已经非常成熟，只要科学对待、高度重视，根据结论与建议提出的防治措施，进行有针对性的防治，便可以有效的避免地质灾害的发生或者减轻地质灾害可能造成的危害。