引水工程崆涇干線地質災害的危險性

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摘要:擬建甘肅白龍江引水工程崆涇干線及其外圍地質環境復雜，本研究以野外調查和室內分析相結合，查明調查區地質災害特征，進行地質災害危險性分析，提出了地質災害防治措施與建議。研究結果表明:崆涇干線主要發育黃土濕陷地質災害，表現為陷坑和落水洞，規模一般較小。黃土濕陷現狀危險性小，發生的可能性較大，但造成災害的可能性小，損失小。工程建設可能引發崩塌和滑坡地質災害，管線施工可能加劇黃土濕陷，可能造成的損失小，預測危險性較小。

關鍵詞:引水工程;地質災害;黃土濕陷

擬建飲水工程中的地質災害危險性分析十分重要。甘肅白龍江引水工程是為滿足甘肅省中部干旱區工業用水、農村人畜飲水、生態環境用水需求，兼有灌溉、發電、防洪等功能的大型跨流域調水工程，由水源樞紐、輸水總干線、干線工程及末端水庫水池等組成，其中干線工程10條。崆涇干線線路全長63．48km，均為有壓埋管。本次地質調查的范圍以擬建管線中線為軸線向外外擴1km。由于擬建管線及其外圍地質環境條件復雜，為避免和減輕地質災害對新建工程項目造成危害，本次工作充分搜集、利用區內已有自然地理、地質構造、水文等資料，采取野外調查和室內分析相結合的研究手段，查明評估區地質災害類型、分布、規模及發育特征，分析其形成條件和影響因素，進行地質災害危險性現狀評估、預測分析，提出地質災害防治措施與建議，為管線建設防災、減災和征地提供科學依據。

1調查區地質環境條件概況

調查區地處青藏高原東北緣，屬溫帶干旱-濕潤大陸性氣候，大部分區域植被覆蓋率不足10%，丘陵區黃土裸露，表皮疏松，抗沖蝕能力弱，山坡穩定性較差，水土流失嚴重，屬黃土丘陵中低山～低山地貌。區內地表主要為馬蘭黃土和黃土狀粉土，其中馬蘭黃土厚度10～30m，土質較均勻，以粉粒為主，含少量黏粒;粉土厚10～20m。本區新構造運動的形跡比較發育，以差異升降、走滑調整為特點。新生代以來受喜馬拉雅隆升的影響，新構造運動方式主要表現為地殼的一定幅度不均勻隆升與斷層的差異性升降活動，地貌上表現為凹陷與隆起［1－2］。本區地震活動較強烈，屬南北地震帶中的一段，歷史上不同時期發生了多次大的地震，自公元前193年有地震記載以來本帶共發生地震166次。評估區地震基本烈度為Ⅶ-Ⅷ度，峰值加速度值為0．05～0．3g，反應譜特征周期為0．4～0．45s。

2地質災害特征

根據擬建物分布、野外現場調查及對已有成果資料的綜合分析和研究，崆涇干線主要發育的地質災害類型為黃土濕陷，整個管線均有分布。濕陷性土層主要為區內馬蘭黃土濕陷系數0．0158～0．0957，自重濕陷性系數0．016～0．064，黃土狀粉土濕陷系數0．0124～0．0647，自重濕陷性系數0．008～0．055，馬蘭黃土和黃土狀粉土均具有Ⅱ-Ⅲ級(中等-嚴重)自重濕陷。黃土濕陷的破壞方式主要為陷穴、陷坑、落水洞等，區內黃土濕陷狀態主要表現為陷坑和落水洞，其規模一般較小。影響黃土濕陷的因素較多，主要與黃土的結構特點、水對易溶鹽的溶解作用、水的機械侵蝕作用、水源條件直接相關。

3地質災害危險性分析

首先對黃土濕陷形成的充分程度進行判定，再按照地質災害可能造成的損失與可能性綜合判定危險性大小，按大、中、小三級對黃土濕陷危險性進行評估。

3．1黃土濕陷危險性現狀

崆涇干線所處濕陷性土層主要為馬蘭黃土(Q3eol)和黃土狀粉土，均具有Ⅱ－Ⅲ級(中等－嚴重)自重濕陷，黃土濕陷發生的可能性較大。管線基礎持力層多為馬蘭黃土或黃土狀粉土，黃土濕陷會影響建筑物整體失穩，可能造成的損失小于100萬元。黃土濕陷發生災害的可能性小，可能造成的損失小，現狀危險性?。?］。

3．2工程建設引發或加劇地質災害危險性預測

3．2．1工程建設引發地質災害危險性預測根據渠線走徑區的地形地貌、地層巖性，結合工程建設特點，預測工程建設可能引發的地質災害類型主要為無壓圓涵開挖、渡槽基礎及兩邊槽臺開挖形成高邊坡、倒虹吸開挖及洞臉開挖而引發崩塌和滑坡地質災害。(1)埋管開挖引發地質災害危險性預測。崆涇干線埋置管線所開挖的管溝最大深度為4．5m，最大寬度為7m。崆涇干線建筑物布設主要為埋管。根據可研報告和實地調查，評估區埋管開挖形成的高邊坡坡比1∶0．75，在不利工況下可能會引發滑坡、崩塌，挖方邊坡大部分由馬蘭黃土組成，少量由黃土狀粉土、碎石土或基巖組成。因組成坡體的巖土體工程地質性質較差，在工程施工過程中發生失穩破壞引發局部滑坡、崩塌的可能性較大，規模以小型為主。主要威脅對象是工程建設期間的施工人員、機械設備以及埋管，受災方式以壓埋為主。所以圓涵開挖引發崩塌、滑坡的可能性較大;可能造成的損失小于100萬元，可能造成的損失小，預測危險性?。?］。(2)鳳凰溝水庫建設可能引發的地質災害危險性預測。水庫區位于隴東黃土殘塬溝壑區的涇河北岸鳳凰溝內，鳳凰溝水庫正常蓄水位1073．6m，總庫容767萬m3，水庫最大壩高61．4m，水庫類型為均質土壩。蓄水后造成庫岸坍塌、滑坡的可能性較大。若由于庫岸坍塌、滑坡造成潰壩，因水庫所在溝道下游有村莊，影響溝口村莊居民生命財產安全，所以可能造成的損失大，危險性中等。壩基開挖卸荷可能形成殘坡積層崩塌、滑塌或巖質順層崩塌、墜石等地質災害，危害施工設備及施工人員安全，受威脅人數約5～10人，經濟損失小于100萬元。發生的可能性較大，造成的損失小，預測危險性小。溢洪道位于右岸山肩上，山坡最大坡高15～20m，為巖質岸坡，坡高較大，整體穩定性較差。因此，基礎開挖可能形成崩塌、滑塌等地質災害的可能性較大，危害施工設備及施工人員安全，受威脅人數約5～10人，經濟損失小于100萬元，預測危險性小。(3)水庫棄渣場引發地質災害危險性預測。崆涇干線內1個溝道型棄土棄渣場堆渣方量巨大，堆渣高度30m，并均在溝道處堆積，為泥石流的形成提供了大量松散物質，為泥石流的發生提供了基礎條件，如遇連續降雨或暴雨易發生泥石流。考慮到本工程所選棄渣場匯水面積小，啟動泥石流時所提供的水動力條件有限，同時渣場溝道非泥石流溝，棄渣場提供的物源量相對較小，并會采取必要的攔渣工程，所以溝道型棄渣場堆渣引發泥石的可能性較大。根據現場調查，擬建工程布設的棄渣場均距下游村落大于1km，堆渣對下游村落影響小，溝道型棄渣場主要威脅對象為施工機械和施工人員，產生的損失小，危險性?。?］。

3．3工程建設加劇黃土濕陷危險性預測評估

區內濕陷性土層主要為馬蘭黃土和黃土狀粉土，馬蘭黃土和黃土狀粉土具有中等-嚴重自重濕陷。根據工程的特點，管線多位于河谷兩岸階地地段，水庫位于溝道處，而且本工程為輸水工程，布設的水管、水池，如遇水管泄露易引發黃土濕陷，再加上隨著近些年極端天氣的增多，突降大暴雨或者到雨季時的連續陰雨天氣，降雨形成地表流水會迅速流到埋置管線所挖管溝內，可能會加劇管溝產生陷坑、陷穴，造成管溝底部土體下陷，威脅施工設備以及工程本身的安全。另外;由于濕陷性土層的濕陷量及濕陷厚度較大，若對管基處理不當，一旦發生黃土濕陷，可能引起管線底部懸空使管線變形折斷。所以管線施工加劇黃土濕陷的可能性較大;可能造成的損失約100萬元，可能造成的損失小，預測危險性小。

4防治措施與建議

針對調查評估區地質災害的發育特征及本項目特性，對防治地質災害提出以下建議:(1)施工及運營過程中建立地質災害監測預警體系，確保工程安全。在工程建設期間應在地質災害部位設立安全警示標志，防止崩塌、滑坡及泥石流對場區工作人員及運行車輛構成危害。(2)黃土濕陷:擬建物部位有厚度較大的濕陷性土，對地基處理時應嚴格按照相關規范實施，并做好擬建物周圍地表防水，防止基礎下沉。做好工程施工期間場內排水，防止黃土濕陷災害發生。施工時應做好基礎的防水措施如設置排水溝等，避免大量施工用水或降水入滲，出現大面積、長時間浸泡的現象，以致引發黃土濕陷災害。(3)滑坡、崩塌:對危險性大區內的滑坡進行工程治理后再施工，建議采用坡腳支擋+坡面防護+截排水渠的綜合治理措施。水池及水庫基坑以及管線、渡管、渡橋及倒虹吸管溝開挖時，基坑邊坡應設置合理的坡率，并采取臨時支護措施，防止崩塌、滑坡的發生。

5結論

(1)崆涇干線主要發育的地質災害類型為黃土濕陷，整個管線均有分布。區內黃土濕陷狀態主要表現為陷坑和落水洞，其規模一般較小。影響黃土濕陷的因素主要與黃土的結構特點、水對易溶鹽的溶解作用、水的機械侵蝕作用、水源條件直接相關。(2)黃土濕陷現狀危險性小。工程建設可能引發崩塌和滑坡地質災害，埋管開挖引發滑坡的可能性較大;鳳凰溝水庫建設可能引發坍塌、滑坡的可能性較大;水庫棄渣場遭遇強降雨易發生泥石流;管線施工加劇黃土濕陷的可能性較大。上述災害造成的損失小，預測危險性較小。對調查評估區存在的地質災害隱患需要針對性地采取防治措施。

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作者：王海鵬 單位：甘肅省地礦局第二地質礦產勘查院