我國不良地質(zhì)及其工程地質(zhì)問(wèn)題

  摘要：不良地質(zhì)現象（地質(zhì)災害）是指地球在內動(dòng)力、外動(dòng)力或人類(lèi)工程 動(dòng)力作用下，發(fā)生的危害人類(lèi)生命財產(chǎn)、生產(chǎn)生活活動(dòng)或破壞人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的資源與環(huán)境的不幸地質(zhì)事件。地質(zhì)災害危害嚴重，治理困難。所以，正確認識地質(zhì)災害的性質(zhì)、類(lèi)型、范圍、規模、機理、運動(dòng)特征、穩定性和正確預測其發(fā)展趨勢是防治工作的基礎。而工程地質(zhì)工作的基本任務(wù)在于對人類(lèi)工程活動(dòng)可能遇到或引起的各種工程地質(zhì)問(wèn)題作出預測和確切評價(jià)，從地質(zhì)方面保證工程建設的技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性和安全可靠性。只要認真細致地勘查，地質(zhì)災害是可以認識清楚的，也是可以預防和治理的。

 

  關(guān)鍵字：不良地質(zhì)（地質(zhì)災害）   工程地質(zhì)   預防   治理

 

  一、不良地質(zhì)的分類(lèi)與防治  不良地質(zhì)現象：不良地質(zhì)現象（地質(zhì)災害）是指由于地質(zhì)作用對人類(lèi)生存和發(fā)展造成的危害。它包括：

 

  自然地質(zhì)災害：自然地質(zhì)作用引起的災害。

 

  人為地質(zhì)災害：由于人類(lèi)工程活動(dòng)使周?chē)刭|(zhì)環(huán)境發(fā)生惡化而誘發(fā)的地質(zhì)災害。

 

  由自然地質(zhì)作用和人類(lèi)工程活動(dòng)所引起的物理地質(zhì)現象，包括巖石風(fēng)化、沖溝、滑坡、崩塌、巖溶、泥石流、潛蝕、凍融、地震、風(fēng)沙、地面沉降、海岸湖岸水庫的岸邊再造等等，這些作用都給工程建設活動(dòng)帶來(lái)嚴重的影響和危害。我們把這些危害工程建設的地質(zhì)作用統稱(chēng)為不良地質(zhì)作用。

 

  1.風(fēng)化作用

 

  地表及地面以下一定深度的巖石，在氣溫變化、水溶液、氣體及生物等各種營(yíng)力的作用下，其成分和結構不斷地發(fā)生變化，這些改變巖體成分和結構的地質(zhì)作用，總稱(chēng)為風(fēng)化作用。

 

  （1）物理風(fēng)化作用；特點(diǎn)：巖石有自然因素作用下，發(fā)生機械破碎，而無(wú)明顯的成分改變。 影響因素：氣溫變化、冰劈作用、鹽類(lèi)結晶膨脹等。

 

  （2）化學(xué)風(fēng)化作用：地表巖石受水、氧及二氧化碳的作用而發(fā)生化學(xué)成分的變化，并產(chǎn)生新礦物的作用，稱(chēng)為化學(xué)風(fēng)化作用。（水化作用、氧化作用、水解作用、溶解作用）

 

  （3）生物風(fēng)化作用：由于生物的活動(dòng)對巖石與礦物所引起的破壞作用，為生物風(fēng)化作用。 生物對巖石的破壞作用既有機械的又有化學(xué)的 。

 

  巖石風(fēng)化的治理方法采取挖除和防治兩種措施。

 

  1.挖除。挖除一部分危及建筑物安全的風(fēng)化嚴重的巖層，挖除的深度是根據風(fēng)化巖的風(fēng)化程度、風(fēng)化裂隙、風(fēng)化巖的物理力學(xué)性質(zhì)和工程需要等來(lái)確定的。挖除法適用于風(fēng)化層較薄的情況。

 

  2.防治方法。制止風(fēng)化作用繼續發(fā)展，或采用人工方法加固風(fēng)化巖的措施。

 

  （1）覆蓋防止風(fēng)化營(yíng)力入侵的材料。為防止水和空氣侵入巖石，可用瀝青、三合土、粘土以及噴射水泥漿或石砌護墻來(lái)覆蓋巖石表面。施工時(shí)先將巖石表面已經(jīng)風(fēng)化的部分清除，然后在新鮮巖面上進(jìn)行覆蓋。為防止溫度變化對巖石的影響，可在其上鋪一層粘上或砂，其厚度應超過(guò)年溫度影響深度的5～10cm，此方法主要起隔絕作用。

 

  （2）灌注膠結和防水材料。將水泥、水玻璃、瀝青或粘土漿通過(guò)高壓將其灌入巖石的裂隙內及噴射于表面，不僅能起到隔絕作用，而且能提高巖石的強度和穩定性。

 

  （3）整平地區，加強排水。這是以防為主的方法水是巖石風(fēng)化的主要因素之一，將巖石與水隔絕能減少巖石的風(fēng)化速度。

 

  （4）當巖石風(fēng)化速度較快時(shí)，必須通過(guò)敞露的探槽觀(guān)測巖石的風(fēng)化速度，從而確定基坑的敞開(kāi)期限內巖石風(fēng)化可能達到的深度，據此擬定保護基坑免受風(fēng)化破壞的措施。

 

  2.河流地質(zhì)作用

 

  具有明顯河槽的常年或季節性水流稱(chēng)為河流。

 

  （1）流水的侵蝕作用：包括溶蝕和機械溶蝕兩種方式。

 

  1）流水對河床的沖刷

 

  2）流水對河岸的掏蝕

 

  （2）流水的搬運作用

 

  （3）流水的堆積作用

 

  河流侵蝕作用的防治：

 

  對于河流側向侵蝕及因河道局部沖刷而造成的坍岸等災害，一類(lèi)是直接防護邊岸不受沖蝕作用的措施。如拋石、鋪砌、混凝上塊堆砌、混凝上板、護岸擋墻、岸坡綠化等。另一類(lèi)是調節徑流以改變水流方向、流速和流量的措施。如為改變河水流向則可興建各類(lèi)導流工程如丁壩、橫墻等。

 

  3.河谷的類(lèi)型：

 

  （1）侵蝕谷發(fā)展成為河谷分三個(gè)階段：峽谷型、河漫灘河谷、形成河谷

 

  （2）河流階地可分為：侵蝕階地、堆積階地（上迭階地、內迭階地、嵌入階地）、基座階地。

 

  4.河岸掏蝕破壞的防護

 

  首先要確定河岸掏蝕破壞的地段。  防護措施可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是直接防護河岸不受沖蝕作用的措施。如拋石、鋪砌、混凝土塊堆砌、混凝土板、護岸擋墻、岸坡綠化等。另一類(lèi)是調節徑流以改變水流方向、流速和流量的措施。只有綜合采用整治與預防措施并舉，以及按經(jīng)濟技術(shù)指標對比的方法來(lái)選擇決定方案時(shí)，才能取得最大的效益。

 

  5.滑坡

 

  斜坡上大量的巖土體，在一定的自然條件（地質(zhì)結構、巖性和水文地質(zhì)條件等）及其重力的作用下，使部分巖土體失去穩定性，沿斜坡內部一個(gè)或幾個(gè)滑動(dòng)面（帶）整體地向下滑動(dòng)的現象，稱(chēng)之為滑坡。

 

  （1）牽引式滑坡：滑體下部先失去平衡發(fā)生滑動(dòng)，逐漸向上發(fā)展，使上部滑體受到牽引而跟隨滑動(dòng)。

 

  （2）推動(dòng)式滑坡：上部滑動(dòng)面局部貫通，向下擠壓下部滑體，最后整個(gè)滑體滑動(dòng)。

 

  （3）滑坡的發(fā)育過(guò)程：蠕動(dòng)變形階段、滑動(dòng)破壞階段、漸趨穩定階段

 

  （4）滑坡的治理：滑坡的防治措施主要有排、擋、減、固等，具體如下：

 

  a.排水

 

  a1.排除地表水

 

  對滑坡體地表水要截流旁引，不使它流入滑坡內。因此可在滑坡邊界處設環(huán)形截水溝，滑坡內修筑樹(shù)枝狀排水溝。其間的截、排水溝應保證質(zhì)量，以地表水不能下滲為準。此外還有整平地面，堵塞、夯實(shí)滑坡裂縫，防止地表水滲入滑坡內。在滑坡體及四周植樹(shù)種草等方法也有顯著(zhù)效果。

 

  a2.排除地下水

 

  其中水平排水設施有盲溝、盲洞、水平鉆孔。垂直排水設施有井、鉆孔等。盲溝的迎水面應是滲水的，并作反濾層，背水面是涌水的，防止水滲入滑坡體內，為了防止地表水和泥砂滲入盲溝內，溝頂部可設隔水層。另外也有設置支撐盲溝，即有支撐作用又有排水作用，這種方法一般在滑坡床較淺，滑坡體內有大量積水或地下水分布層次多的滑坡中采用。支撐盲溝常見(jiàn)的結構類(lèi)型有拱型，“Y”型和其它類(lèi)型等。

 

  b.支擋

 

  支擋工程的作用主要是增加抗滑力，直到不再滑坡。常用的支擋工程有擋墻、抗滑樁和錨固工程。

 

  c.刷方減重

 

  凡屬頭重腳輕的滑坡以及有可能產(chǎn)生滑坡的高而陡的斜坡，可將滑坡上部或斜坡上部的巖土體削去一部分，減輕上部荷載，這樣可減小滑坡或斜坡上的滑動(dòng)力，而增加滑坡或斜坡內的抗滑力，因而增加了穩定性。若將上部削除的巖土堆于坡腳處，尤其可進(jìn)一步增大滑坡或斜坡的穩定性。

 

  d.改良滑動(dòng)面的沿途性質(zhì)

 

  土質(zhì)改良的目的在地提高巖土體的抗滑能力，主要用于土體性質(zhì)的改善。一般有電化學(xué)加固法、硅化法、水泥膠結法、凍結法、焙燒法、石灰灌漿法及電滲排水法等。

 

  此外，還可以針對某些影響滑坡滑動(dòng)因素進(jìn)行整治，如防水流沖刷、降低地下水位、防止巖石風(fēng)化等具體措施。 6.崩塌  崩塌是指陡峻斜坡上的巖、土體在重力作用下突然脫離坡體向下崩落的現象。

 

  7.泥石流

 

  含有大量泥砂、石塊等固體物質(zhì)，突然爆發(fā)的，具有很大破壞力的特殊洪流稱(chēng)之為泥石流。

 

  （1）分類(lèi)：水石流型泥石流、泥石流型泥石流、泥水流型泥石流

 

  （2）形成條件：地形條件（泥石流形成區、泥石流流通區、泥石流堆積區）、地質(zhì)條件（松散固體物質(zhì)）、水文氣象條件（大量的流水）

 

  （3）石流的防治措施

 

  防治泥石流的原則是以防為主，兼設工程措施。泥石流的防治措施有:

 

  預防：在上游匯水區，做好水土保持工作。主要措施為封山育林、植樹(shù)種草、修筑梯田、修筑地表排水系統和支擋工程等措施；     攔截：在中游流通區設置攔截構筑物，以阻擋泥石流挾帶的物質(zhì)。用改變溝床坡降降低流速的方法，防止溝床下切；

 

  排導：在泥石流的下游設置排導措施使泥石流順利排出。

 

  8.巖溶、土洞的形成

 

  巖溶，又稱(chēng)喀斯特，是指可溶性巖石，在漫長(cháng)的地質(zhì)年代里受地表水和地下水以化學(xué)溶蝕為主，機械侵蝕和巖漿為輔的地質(zhì)營(yíng)力的綜合作用和由此產(chǎn)生的各種現象的統稱(chēng)。

 

  （1）主要形態(tài)：溶溝溶槽、漏斗、溶蝕洼地、坡立谷和溶蝕平原、落水洞和豎井、暗河、天生橋。

 

  （2）巖溶的垂直分帶：垂直循環(huán)帶（包氣帶）、季節循環(huán)帶（過(guò)渡帶）、水平循環(huán)帶（飽水帶）、深部循環(huán)帶（溶孔）。      土洞：巖溶地層上覆蓋的土層被地表水沖蝕或地下水潛蝕所形成的洞穴。進(jìn)一步發(fā)育形成地表塌陷。

 

  （1）溶濾潛蝕；地下水流失將土中可溶成分溶解，再將細小顆粒從大顆粒間的孔隙中帶。

 

  （2）機械潛蝕；在地下水流的滲透壓力作用下，將巖層中的細小顆粒帶走的現象稱(chēng)為機械潛蝕。

 

  溶與土洞地基的防治：

 

  在進(jìn)行建(構)筑物布置時(shí)，應先將巖溶和土洞的位置勘察清楚，然后針對實(shí)際情況做出相應的防治措施。  當建(構)筑物的位置可以移位時(shí)，為了減少工程量和確保建(構)筑物的安全，應首先設法避開(kāi)有威脅的巖溶和土洞區，實(shí)在不能避開(kāi)時(shí)，再考慮處理方案。

 

  （1）挖填：即挖除溶洞或土洞中的軟弱充填物，回填以碎石、塊石或混凝土等，并分層夯實(shí)，以達到改良地基的效果。對于土洞回填的碎石上設置反濾層，以防止浴蝕發(fā)生。

 

  （2）跨蓋：當洞埋藏較深或洞頂板不穩定時(shí)，可采用跨蓋方案。如采用長(cháng)梁式基礎或衍架式基礎或剛性大平板等方案跨越。但梁板的支承點(diǎn)必須放置在較完整的巖石上或可靠的持力層上，并注意其承載能力和穩定性。

 

  （3）灌注：對于溶洞或土洞，因埋藏較深，不可能采用挖填和跨蓋方法處理時(shí)，溶洞可采用水泥或水泥粘土混合灌漿于巖溶裂隙中；對于土洞，可在洞體范圍內的頂板打孔灌砂或砂礫，應注意灌滿(mǎn)和密實(shí)。

 

  （4）排導：洞中水的活動(dòng)可使洞壁和洞頂溶蝕、沖刷或潛蝕，造成裂隙和洞體擴大，或洞頂坍塌。因面對自然降雨和生產(chǎn)用水應防止下滲，采用截排水措施，將水引導至他處排泄。

 

  （5）打樁：對于土洞埋深較大時(shí)，可用樁基處理，如采用混凝土樁、木樁、砂樁或爆破樁等。其目的除提高支承能力外，并有靠樁來(lái)擠壓擠緊土層和改變地下水滲流條件的功效。

 

  9.地震

 

  地震是地殼發(fā)生的顫動(dòng)或振動(dòng)，是由地球內動(dòng)力作用引起的。它是地殼運動(dòng)的一種特殊形式，是一種與地質(zhì)構造有密切關(guān)系的物理現象。由于地震作用，使地表產(chǎn)生一系列的地質(zhì)現象，如地面隆起及陷落，滑坡及山崩，褶皺和斷裂，地下水的流失與集中，噴水冒砂等。

 

  （1）在地殼內部振動(dòng)的發(fā)源地叫震源。 震源在地面上的垂直投影叫震中，可看作是地面上震動(dòng)的中心。震中到震源的距離叫做震源深度。 地面上任何地方到震中的距離稱(chēng)為震中距。地震發(fā)生時(shí)，震源處產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，以彈性波方式向四周傳播，此彈性波稱(chēng)為地震波。

 

  （2）地震的成因：構造地震、火山地震、陷落地震、人工觸發(fā)地震。

 

  （3）地震震級是一次地震本身大小的等級，它是用來(lái)衡量地震能量大小的量度。

 

  地震烈度是指某地區地表面和建筑物受地震影響和破壞的程度。烈度的大小除與地震震級、震中距、震源深淺有關(guān)外，還與當地地質(zhì)構造、地形、巖土性質(zhì)等因素有關(guān)。地震震級與地震烈度既有區別，又有內在聯(lián)系，它們是一個(gè)問(wèn)題的二個(gè)方面。一次地震中，只有一個(gè)震級，而地震烈度卻在不同地區有不同烈度。一般認為：當環(huán)境條件相同時(shí)，震級愈高，震源愈淺，震中距愈小，地震烈度愈高 。

 

  （4）地震烈度劃分為：基本烈度、建筑場(chǎng)地烈度及設計烈度三種。 基本烈度是指該地區在一百年內能普遍遭受的最大地震烈度。 建筑場(chǎng)地烈度是指在建筑場(chǎng)地范圍內，由于地質(zhì)條件、地形地貌條件及水文地質(zhì)條件不同而引起對基本烈度的提高或降低。 設計烈度是指抗震設計中實(shí)際采用的烈度，又稱(chēng)計算烈度或設防烈度。它是根據建筑物的重要性，永久性、抗震性及經(jīng)濟性等的需要對基本烈度的調整。

 

  （5）地震效應：地震力效應（地震力是由地震波直接產(chǎn)生的慣性力。地震系數K）、地震破裂效應（地震斷層、地裂縫）、地震的液化效應（噴水冒砂、地下砂層液化）、地震激發(fā)地質(zhì)災害的效應。

 

  地震的防治至今都是一個(gè)無(wú)法攻克的難題，主要是因為地震的預測不能實(shí)現。

 

  二、工程地質(zhì)問(wèn)題

 

  工程地質(zhì)問(wèn)題是指與人類(lèi)工程活動(dòng)有關(guān)的地質(zhì)問(wèn)題。它影響建筑物修建的技術(shù)可能性、經(jīng)濟合理性和安全可靠性。如建筑物所處地質(zhì)環(huán)境的區域構造穩定問(wèn)題、地基巖體穩定問(wèn)題、地下硐室圍巖穩定問(wèn)題和邊坡巖體穩定問(wèn)題、水庫滲漏問(wèn)題、淤積問(wèn)題、浸沒(méi)問(wèn)題、邊岸再造及壩下游沖刷問(wèn)題，以及與上述問(wèn)題相聯(lián)系的建筑場(chǎng)地的規劃、設計和施工條件等方面的問(wèn)題。工程地質(zhì)工作的基本任務(wù)在于對人類(lèi)工程活動(dòng)可能遇到或引起的各種工程地質(zhì)問(wèn)題作出預測和確切評價(jià)，從地質(zhì)方面保證工程建設的技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性和安全可靠性。由于工程地質(zhì)條件復雜多變，不同類(lèi)型的工程對工程地質(zhì)條件的要求又不盡相同，所以工程地質(zhì)問(wèn)題是多種多樣的。

 

  三、結束語(yǔ)

 

  千百年來(lái)，人類(lèi)趨利避害，防禍祈福，始終追求美好、幸福、平安的生活。然而，有不測風(fēng)云，人有旦夕禍福，人類(lèi)社會(huì )經(jīng)濟生活中難免有火災降臨。地質(zhì)災害就是其中一種危及人民生命財產(chǎn)和社會(huì )穩定發(fā)展的災禍。  我國政府十分重視地質(zhì)災害的防治工作，將其作為各級國土資源部門(mén)的一項重要政府職能。最大限度地減輕地質(zhì)災害造成的損失已經(jīng)成為全社會(huì )的共識。而國內外防治地質(zhì)災害的方法日益增多，手段日益先進(jìn)，裝備日益精良。除了人力不可抗拒的地質(zhì)災害不易預測和防治外，大部分可以隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展而得到有效地防止。