『壹』 地质灾害防治工程中监测新技术的开发应用与展望
季伟峰
(中国地质科学院探矿工艺研究所,四川成都,610081)
【摘要】地质灾害防治工程中对地质灾害体的监测十分必要。本文简要介绍了我国当前地质灾害监测的主要方法及新技术在工程实践中的应用,指出了地质灾害监测工程实践中存在的主要问题,展望了我国在本领域技术发展的趋势。
【关键词】地质灾害监测技术应用展望
自然地质环境和人为活动是引发地质灾害的两大主要原因。在最近的20多年时间里,随着我国人口的增加,经济建设的快速发展,特别是基础设施建设规模的扩大,建设与用地的矛盾十分突出。植被的破坏严重,使山体滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害在全国许多地区频繁发生,严重阻碍了灾害发生地的经济建设和社会发展。
1我国主要的地质灾害形式及危害
1.1地质灾害及常见形式
地质灾害是指由自然地质作用和人为活动作用形成的,对人类生存和工程建设可能构成危害的各种特有的自然环境灾害的总称。
常见的地质灾害形式主要有6种,它们是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝和地面沉降,简称为崩、滑、流、塌、裂、沉。
1.2三峡库区的主要地质灾害
三峡水利工程建成后将产生巨大的经济效益和社会效益。但它的建设对库区的自然环境也带来一定的直接或潜在影响。三峡工程的一期蓄水、二期蓄水和新城镇的建设已经给库区带来了不少地质灾害问题。在淹没区的新城镇建设中,由于在选址时考虑地质环境因素不够,使有些新城镇从建设一开始就与地质灾害结下了“不解之缘”。主要表现形式为人为高切坡和深基坑诱发的滑坡和崩塌。湖北的巴东、秭归,重庆的巫山、奉节、云阳、万县等地在新城镇的建设中都引发了大量的地质灾害,如何趋利避害是摆在我们面前的重大课题。
1.3地质灾害的主要危害
地质灾害的危害是显而易见的。我国幅员辽阔,地质构造复杂,地貌千姿百态,山地和丘陵面积占国土总面积的2/3以上。全国34个省、直辖市、自治区以及特别行政区均存在着不同形式和不同程度的地质灾害,每年都要造成惨重的人员伤亡和财产损失。其中滑坡、泥石流和山洪等突发性地质灾害被定为国际减灾10年的主要灾种,由于这些灾害具有潜在性和突发性,一旦发生,来势凶猛,常造成断道、断航、构筑物损毁、人员伤亡和财产损失。在我国,每年丧生地质灾害的总人数达800~1000人,经济损失超过100亿元人民币。
1.4地质灾害监测的特点
(1)滑坡等变形体分布通常较为分散,成因机制复杂。开展监测工作前,需有一定前期地质环境勘察、研究工作基础;
(2)地质灾害体大多位于交通、通讯十分不便地区,电源接入也很困难;
(3)目前大多数监测以手动为主,数据汇交速度相对较慢,人工劳务成本较高;
(4)与大坝、桥梁、隧道等固定建筑物、构筑物的安全监测相比,地质灾害监测具有开放的监测边界,条件复杂,自动化监测和遥测等监测手段、监测仪器的选择、固定安装、运行等须注意仪器设备的环境适应性和抗干扰性能,保证正常使用和安全运行。
2地质灾害防治工程中监测的必要性
地质灾害防治工程的监测根据工程所处的不同阶段,可分为施工安全监测、防治效果监测和长期稳定性监测,目前一般简单地统称为监测。在以往的工作实践中经常发现,除经济原因外,在地质灾害的治理过程中存在一定的盲目性。有些地质灾害进行了治理,理由是认为它不稳定。有些没有进行治理,理由是认为它是稳定的。除一些简单粗糙的勘察资料外,几乎没有充分的证据证明一个变形体稳定与否,是否需要进行工程治理。如果对滑坡等变形体进行必要的监测,将会减少这种盲目性,收到事半功倍的效果。
2.1对于已采取工程措施的地质灾害体
对于已采取工程措施的地质灾害防治工程,在治理过程中,根据监测结果进行效果评价,指导施工,及时对设计进行修改;防治工程竣工后,随着周围环境条件的变化,约束条件也会发生变化。如锚索的腐蚀和松弛、地下水位变化、临空面加大、工程质量不高、巨大外力(如地震和大爆破)等,都有可能使一些已经治理过、暂时处于相对稳定的滑坡变形体重新失稳,如不进行持久的监测,它们具有更大的欺骗性和危险性,并非就可以高枕无忧,仍需通过必要的监测来评判它的治理效果和长期稳定性。
2.2对于未采取工程措施的地质灾害体
对于一些未经治理、而又具有潜在危害的地质灾害体,监测也是十分必要的。一些暂时没有资金进行工程整治但又对人民生命财产构成较大潜在威胁的大型滑坡变形体,以投资较小的监测工作来弥补是有效的方法和途径。通过有效的监测既可对其稳定性进行评价,监测结果又可为是否治理和如何治理提供设计依据。用监测的手段对滑坡等变形体进行有效的监控,是一项投资少、见效快的方法,目前已逐步被一些政府官员和业主所接受并推崇。他们也意识到用工程手段进行整治后应该用监测数据来验证,否则是盲目的。但目前仍有相当多的管理和设计部门只注重被动的治理和亡羊补牢,而不注重防患于未然。
3当前地质灾害监测的主要方法
以往作为监测工作的对象,主要是对一些重要的构筑物和大型建设工程的变形、位移、沉降等进行监测,如水利水电大坝、大型桥梁、重要厂房、大型地下隐蔽工程、矿山边坡和尾矿坝等。对复杂的地质灾害体进行监测,则是近些年才逐渐开始应用的,当前采用的主要监测方法有以下几种。
3.1地面绝对位移监测
绝对位移监测是最基本的常规监测方法,测量崩滑体测点的三维坐标,从而得出测点的三维变形位移量、位移方位与变形位移速率。主要使用经纬仪、水准仪、红外测距仪、激光准直仪、全站仪和GPS等,应用大地测量法来测得变形体上某点的三维坐标。
3.2地面相对位移监测
地面相对位移监测是量测崩滑体重点变形部位点与点之间相对位移变化(张开、闭合、下沉、抬升、错动等)的一种常用的变形监测方法。主要用于对裂缝、崩滑带、采空区顶底板等部位的监测、沉降观测等,是位移监测的重要内容之一。目前常用的监测仪器有振弦位移计、电阻式位移计、裂缝计、变位计、收敛计等。
3.3钻孔深部位移监测
对于滑坡等变形地质体来讲,不仅要监测其地表位移,也要监测其深部位移,这样才能对整体的位移进行判断监测。方法是先在滑坡等变形体上钻孔并穿过滑带以下至稳定段,定向下入专用测斜管,管孔间环状间隙用水泥砂浆(适于岩体钻孔)或砂、土石(适于松散堆积体钻孔)回填固结测斜管;下入钻孔倾斜仪,以孔底为零位移点,向上按一定间隔(一般为0.5m或1m)测量钻孔内各深度点相对于孔底的位移量。常用的监测仪器有钻孔倾斜仪、钻孔多点位移计等。
3.4应力监测
对于滑坡等变形体不仅要监测其位移的变化,还需要监测其内部应力的变化。因为在地质体变形(或称运动)的过程中必定伴随着变形体内部应力变化和调整,所以监测应力的变化是十分必要的。常用的仪器有锚杆应力计、锚索应力计、振弦式土压力计等。
3.5水环境监测
对于崩滑体来讲,除了自然地质条件和人为扰动外,水是对滑坡的稳定状态起直接作用的最主要因素,所以对水环境(含过程降雨及降雨强度、地表水的流量、地下水位、渗流量、渗流压、孔隙水压力、地下水温度等)进行监测十分重要。常用的监测仪器有量水堰、遥测雨量计、测钟、电测水位计、遥测水位计、渗压计、渗流计、电测温度计等。
3.6地震监测
地震监测适用于所有的崩滑监测。地震力是作用于崩滑体的特殊荷载之一,因此对崩滑体的稳定性起着重要作用。当地质灾害位于地震高发区时,应经常及时收集附近地震台站资料;必要且条件许可时,可采用地震仪等监测区内及外围发生的地震强度、发震时间等。分析震中位置、震源深度、地震烈度、评价地震作用对区内的崩滑体稳定性的影响。
3.7 人类相关活动监测
人类活动如掘洞采矿、削坡取土、爆破采石、加载及水利设施的运营等,往往造成人工型地质灾害或诱发产生地质灾害,在出现上述情况时,应予以监测并停止某项活动。对人类活动监测,应监测对崩滑体有影响的项目,监测其范围、强度、速度等。
3.8宏观地质调查监测
采用常规地质调查法,定期对崩滑体出现的宏观变形痕迹(如裂缝发生及发展、地面沉降、塌陷、坍塌、膨胀、隆起、建筑物变形等)和与变形有关的异常现象(如地声、地下水异常等)进行调查记录。该法具有直观性强、适应性强、可信程度高的特点,为崩滑监测的主要手段,也是群测群防的主要内容。适用于所有崩滑体,具有准确的预报功能。
4监测新技术的研究与工程实践
4.1国外监测新技术的研究与应用
发达国家在岩土工程及地质灾害监测领域不但有传统的监测方法和仪器,近年来已将高新技术应用于地质灾害预测、预警工程。美国的PDI公司、Geokon公司、意大利Sisgeo公司、瑞士Leica公司、瑞典Geotech公司、德国Zeiss公司、日本尼康公司等在监测方法的创新和新技术的应用方面都处于领先地位。红外技术、激光技术、微波技术、光纤技术、格区式光栅技术、机电一体化、自动化技术、卫星通讯技术、计算机及人工智能等高新技术在监测技术方法和仪器的开发研究中得到了广泛的应用。可以这样讲,作为岩土工程监测一个分支的地质灾害监测及监测仪器,已经不是传统意义上的大地测量仪器,而是实现了传统方法和仪器与现代高新技术的完美结合,把监测仪器的技术水平推到了一个崭新的阶段,并正在向更高层次发展。国外具有代表性的产品有 Leica公司的TCR1800全站仪、TCR2003测量机器人、Geomos系统、DNA电子水准仪、GPS,Zeiss公司的DiNi12系列电子水准仪、North America公司的钻孔多点位移计、Sicon公司的岩土工程监测系列仪器等。
4.2国内监测新技术的研究与应用
国内水电系统和国土资源部都开展了这方面的研究,如水利科学院、中科院有关院所、国土资源部技术方法研究所等。我所伴随着三峡工程的建设,在国土资源部的大力资助下,也开发了多种岩土工程及地质灾害防治监测仪器,如钻孔倾斜仪系列、应力测量系列、地面位移测量系列等监测仪器、多参数遥测系统等,还承担了科技部“崩滑地质灾害自动化监测系统”项目的研究,为测量仪器国产化做了大量的工作,产品在三峡库区和国家的重大工程中得到了较好的应用。我所近几年研究的成果并形成的产品主要有以下8项:
(1)DMY型激光隧道断面张敛测量系统;
(2)BYT型光纤崩滑体推力监测系统;
(3)DZQX新型多功能钻孔倾斜仪;
(4)崩塌无线自动化监测预报系统;
(5)PSD型微位移变形测量系统;
(6)MS型锚索(锚杆)测力系统;
(7)DHS型地层含水率仪;
(8)岩心定向与取心技术研究。
4.3工程监测实践
在研究开发的同时,我所用自己研究的成果积极参与国家重大基本建设工程的监测工作和三峡库区地质灾害防治的工程监测,取得了较好的经济效益和社会效益。最近几年承担的重大监测工程有:
(1)宝成复线清江大断面双线长隧道变形量测;
(2)成昆铁路电气化改造西昌南马鞍堡隧道变形量测;
(3)北京地铁复八线变形量测;
(4)上海地铁一号线人民广场站变形量测;
(5)青岛地铁试验段变形量测;
(6)成(都)—南(充)高速公路高陡边坡变形及量测;
(7)内(江)—宜(宾)高速公路高边坡变形量测;
(8)丹(东)—沈(阳)高速公路丹本(溪)段全线隧道验收工程;
(9)318国道二郎山—康定段 K2794+860~980滑坡的地面位移、深部位移及应力监测;
(10)奉节县、云阳县地质灾害监测工程。
5监测技术发展展望
(1)地质灾害的发生将更加频繁,危害程度更大,监测工作将受到更多的重视,监测成果应用将产生更大的社会效益。
(2)在我们的上级主管部门——中国地质调查局的支持下,我们的监测仪器研究及运行系统软件开发将会得到更多资助,并使我们的监测手段更加完备,登上一个新的台阶,具有更强的市场竞争能力。
(3)自动化监测和遥测是地质灾害监测的发展方向,但目前实施还有很多困难。
(4)地质灾害具有一定区域性,是一项公益性的事业,更需要政府的引导和支持。
6结语
通过几年的监测工程实践,目睹了不少由于忽视地质灾害的工程安全监测和失效工程而导致生命和财产的损失,也看到不少通过监测成功预报灾害而避免灾害发生的实例。在实行工程质量终生追究制的今天,对地质灾害及相关岩土工程的安全进行长期监测显得尤为重要和迫切。
监测工程是地质灾害防治工程体系的重要组成部分,不能重治轻防,应做到治理、防范、监测并重,有时甚至重于工程治理手段。
在一定时期内对滑坡变形体实施监测工程,可以节省大量的投资。
地质灾害防治工程应建立在科学监测的基础上,以监测指导设计、施工、工程效果评价,以科学的态度面对它,应从过去的凭经验和粗糙的勘察上升到定量阶段,只有这样,才能对滑坡变形体进行深入的认识和科学评价。
监测工作不是可有可无的,它是工程诊断的需要,是从事地质灾害研究和预测必不可少的一项工作。
防范重于救灾,监测胜于治理。
参考文献
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『贰』 公路路基设计规范2015修订了哪些内容
新规范由7章、9个附录组成,第1章总则,第2章术语和符号,第3章一般路基,第4章路基排水,第5章路基防护与支挡,第6章路基拓宽改建,第7章特殊路基,涵盖了公路新建和改扩建工程所涉及的全部路基工程项目,本次修订的主要内容如下:
1.将原规范3.2节“路床”,根据交通荷载等级,调整了路床深度范围,提出了路基结构回弹模量的控制标准及指标预估方法。
2.填方路基,补充了“填方路基高度的设计原则与确定路堤高度的方法”。
3.高路堤与陡坡路堤,修订了路堤稳定性分析方法,补充了“高填方路基在连续降雨工况、地震工况下稳定安全系数及稳定性分析方法”。
4.将原规范3.9节“粉煤灰路堤”改为“轻质材料路堤”,增加了“土工泡沫塑料路堤”、“泡沫轻质土路堤”,明确了轻质材料路堤结构设计、材料设计与稳定性、沉降验算要求。
5.增加3.10节“工业废渣路堤”,给出了高炉矿渣、钢渣、煤矸石等填筑路堤的适用条件、材料要求、路堤结构设计、路堤稳定性验算等技术要求。
6.路基排水,补充了 “明沟最大允许流速”、“低路堤防排水”、“下挖式通道排水”、“立交区路基排水”、“中央分隔带防排水设计”、“渗井”、“排水隧洞”等技术要求。
7.路基防护与支挡,补充了“土工格栅反包式加筋土挡土墙、石笼式挡土墙”等柔性防护结构适用条件、结构设计、材料技术要求;修订了预应力锚杆结构计算与防腐要求、土钉适用条件、预应力锚索抗滑桩设计要求、以及现场试验与监测设计要求。
8.路基拓宽改建,补充了膨胀土地区和岩溶地区原有路基的评价内容,修订了原有路基现场测试要求、拓宽路基软土地基处理措施、原有路基利用与处治技术原则及要求。
9.特殊路基,修订了滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、红粘土与高液限土、膨胀土、黄土、盐渍土、多年冻土、风化、雪害、涎流冰、采空区、滨海、水库等16类特殊路基设计原则、病害防治措施与技术要求,增加了7.19节季节性冰冻地区路基。
『叁』 崩塌调查评价的技术方法
崩塌地质灾害的调查评价涉及很多技术方法,主要有:遥感图像解译、工程地质测绘、地球物理勘探、钻探、山地工程、室内试验及现场试验、模型试验和模拟试验、动态监测等。
(一)遥感图像解译
1.基本要求
1)遥感图像解译应在搜集资料阶段完成,并编制工程地质解译图,为野外踏勘和设计编写服务。
2)区域性解译采用1∶50000~1∶67000的航片,崩塌体部分选用大比例尺(1∶10000~1∶1000)航片。有条件时,宜采用多时相的彩红外、红外、彩色、黑白、侧视雷达等多种航片进行综合解译。
3)一般采用目视解译,尽可能对航片进行光学处理和数字处理,突出有效信息,提高解译水平和效果。
4)建立不同航片的直接解译标志(形态、大小、阴影、灰阶、色调、花纹图形等)和间接解译标志(水系、植被、土壤、自然景观和人文景观等);进行室内解译,编制解译地质图和像片镶嵌图,规划调查工作和要解决的重点问题。
5)进行解译验证,建立准确的解译标志,同时建立健全解译卡片和验证卡片,以积累详细准确的地质资料。
6)提交的成果为:①解译灾害地质图;②解译卡片;③验证卡片;④典型相片集;⑤解译报告;⑥调查所需的其他解译图件。
2.解译内容
1)划分地貌单元,确立地貌形态、成因类型、微地貌形态及发育特征;确定地貌与地质构造、地层岩性与工程地质条件之间的关系;确定崩塌体产出的地貌单元,分析判断崩塌与地貌的关系。
2)解译崩塌体产出的地层岩性特征。
3)解译崩塌与构造的关系。确定主要构造形迹(褶皱、断层)的分布和规模,与崩塌形成的关系。
4)解译地表水、地下水对崩塌形成及其堆积物稳定性的作用及影响。判定大泉、泉群、地下水溢出带,确定洼地、漏斗、落水洞、天坑等岩溶现象的分布,圈定地表水体分布范围,了解水系发育特征。
5)解译崩塌体边界,推测其厚度和体积,判译其形成机制和类型。根据崩塌区地貌形态、植被情况及彩红外影像特征等,初步分析崩塌的形成时间和稳定状况。
6)推断危岩体将来发生崩塌的体积、范围、方位、位移距离,圈定成灾范围,分析派生灾害,初步进行灾情评估。
(二)工程地质测绘
1.基本要求
1)比例尺的确定:综合区域工程地质测绘为1∶25000~1∶50000;崩塌灾害环境地质测绘初步调查为1∶10000~1∶1000,可行性研究阶段测绘为1∶2000~1∶500。
2)测绘范围:外围环境地质调查,以查明与崩塌体成生有关的地质环境和小区域内崩塌发育规律为准;崩塌体的测绘范围应为其初步判断长宽的1.5~3倍,并应包含其可能造成危害及派生灾害成灾的范围。
3)使用的地形图必须是符合精度要求的同等或大于测绘比例尺的地形图。
4)实测地质体的最小尺寸一般为相应图上的2mm。特别重要的,不足2mm可扩大表示,但须注明实际数据。地质点位与地质界线的误差不应超过图上的2mm。
5)开展测绘之前,应实测地层剖面,建立地层岩性柱状图,确定填图单元。
6)测绘方法采用穿越和追索相结合。重要边界要追索。覆盖地段应采取人工揭露。
7)观测点布置应目的明确、密度合理,崩塌边界、地质构造、裂缝等要有足够的点控制。观测点的类型分为:岩性点、地貌点、地质构造点、裂隙统计点、水文地质点、外动力地质现象点、裂缝调查点、崩塌壁调查点、崩塌体调查点、崩塌变形点、灾情调查统计点、人类工程活动调查点、采样点、试验点、长观点、监测点等。
8)观测点的测量要求:测绘比例尺小于1∶5000时,采用目测和罗盘交会法定位,高程可根据地形图和气压计估算。测绘比例尺大小1∶5000时,必须用仪器测量。重要的观测点、勘探点、监测点,不管比例尺多大,均须用仪器测量。
9)野外记录要求:①采用专门的卡片记录观测点,分类系统编号,卡片编号与地点号一致;②记录须与野外草图相符;③描述应全面又突出重点;④进行点与点之间的路线描述和记录。
10)采集具代表性的岩土样、水样进行鉴定和室内试验。
11)测绘过程应经常校对原始资料,及时进行分析,及时编制各种分析图表,及时进行资料整理和总结,及时发现问题和解决问题,指导下一步工作。
12)测绘工作结束,原始资料整理完毕,应组织野外验收。在全面系统的资料整理和初步分析研究的基础上,应提出以下原始成果:①实际材料图;②野外地质草图;③实测地层柱状图;④实测地层剖面图;⑤观测点记录卡片;⑥山地工程记录表及素描图;⑦长观记录和监测记录;⑧岩土、水样试验成果一览表;⑨照片册;⑩文字总结;瑏瑡数据化的资料。
2.测绘内容
1)岩体工程地质测绘:查明岩体的地质时代、成因类型、岩性、接触关系等。
2)土体工程地质测绘:查明土的粒度成分、矿物成分、密实度或稠度、空隙性、土体结构、成因类型及地质年代等。
3)地貌和斜坡结构调查:①以微地貌调查为主,包括分水岭、山脊、斜坡、谷肩、坡脚、悬崖、沟谷、河谷、河漫滩、阶地、剥蚀面、岩溶微地貌、塌陷地貌和人工地貌等。调查描述各地貌单元的形态特征(面积、长度、宽度、高程、高差、深度、坡度、形体特征及其变化情况)、微地貌的组合特征、过渡关系及相对时代;②重点调查崩塌体产生的地貌单元,侧重于沟谷地貌和斜坡地貌的调查,查明斜坡的结构类型与坡面特征;③分析岩溶地貌、流水地貌与崩塌的关系;④调查人工地貌(采场、水库大坝、道路、人工边坡等)与崩塌的关系。
4)地质构造调查:理清调查区构造轮廓、构造形迹特点,调查褶曲、断层、节理裂隙的位置、产状、规模、力学性质及其与崩塌的关系。
5)新构造运动和地震调研:以收集资料为主。
6)水文地质调查:调查地表水体的位置、范围、动态与地下水的关系,地下水的补、径、排条件,地下水露头的位置、出流特征、动态变化等。在此基础上,综合分析地表水、地下水对崩塌的作用。
7)人类活动调查:调查人类工程活动的现状与规划、人类活动诱发的不良地质现象或地质灾害。
8)崩塌区的调查:①查明崩塌区的地质结构:包括地层岩性、地貌、地质构造、岩土体结构类型、斜坡组构类型及其对崩塌形成的控制和影响。岩土体结构要重点记录软弱夹层、断层、褶曲、裂隙、裂缝、岩溶、采空区、临空区、侧边界、底边界;②查明崩塌区的水文地质特征,包括地表水入渗及产流情况,崩塌体内地下水水量、水质及侵蚀性;③早期崩塌的运移和堆积;④未来崩塌成灾条件下可能的运移和堆积;⑤本次崩塌灾害可能派生的灾害类型(如泥石流、滑坡、涌浪等)和规模、成灾范围、灾情预评估。
9)环境地质体调查:调查崩塌区外的地质体的稳定性,为防治工程持力层选择提供依据。
10)孕灾因素调查:调查与崩塌形成有关的孕灾因素(如降雨、地表水冲蚀、地下水活动、人工爆破、地下开采、水渠渗漏等)的强度与周期。
(三)地球物理勘探
物探技术要求按现行的专业标准执行,主要物探剖面应与工程地质剖面一致。
(四)钻探
1.基本要求
1)要编制钻孔设计书(包括钻孔的目的、类型、深度、结构、钻探工艺等)。
2)钻孔深度应穿过崩塌体底界。进入稳定岩(土)体3m(土体)至5m(岩体)。
3)孔径应满足取心及测试要求。
4)要进行钻空简易水文地质观测。
5)钻孔结束后应作封孔处理,按要求保留岩心。
2.钻孔地质编录
这是最基本的第一手成果资料,应在现场及时地分回次进行记录;要注意残留岩心的分配和岩心采取率的计算;钻孔地质编录应使用统一的表格。
1)岩心的描述:坚硬岩层,应描述岩石名称、颜色、成分、结构、构造、节理裂隙、风化及破碎程度、岩心长度和完整性等;卵、砾层,应描述其名称、颜色、岩性、成分、大小、形状、充填物含量及胶结情况;砂类土层,应描述其名称、颜色、成分、粒度、干湿状态、夹杂物等;粘性土,应描述其名称、颜色、成分、结构特征、可塑性、稠度等。
2)节理裂隙描述:确定节理裂隙类型、成因、连续性、张开程度、充填物、裂隙率;断层描述:断层性质、破碎带宽度(深度)、擦痕、构造岩、岩心完整性、漏水和涌水情况等。
要重视岩溶、裂缝、滑带及软弱夹层的描述和地质编录,水文地质观测记录和钻进异常记录,取样记录。
3.钻探成果
钻孔终孔后,要及时整理并提交钻探成果,包括钻孔设计书、钻孔柱状图、岩心素描图、岩心照片、简易水文地质观测记录、取送样单、钻孔报告书等。
钻孔柱状图的比例尺一般为1∶100至1∶200,以能清楚表示主要地质现象为准。图的内容、样式、标注等应符合相应的规范。
4.钻探方法解决的主要问题
1)查明崩塌体的岩性、地质构造、岩土体结构、风化带、岩溶、边界条件和崩塌体的形态特征、规模。
2)查明崩塌区的水文地质条件,采取地下水样。
3)探测隐伏裂隙、地表裂隙的深度、发育特征、充填情况、充水情况和连通情况。
4)采取岩土体物理力学室内试验样品,进行水文地质野外试验(压水、抽水、注水、扩散试验等)和长期观测,确定水文地质参数,查证崩滑带位置和特征。
5)进行物探综合测井和跨孔测井,扩展探测范围。
6)进行崩塌变形长期监测和施工期变形监测。
(五)山地工程
1.山地工程解决的问题
1)试坑:深度小于3m。用于剥除浮土,揭露基岩,了解岩石及风化情况,或用作载荷试验及渗水试验。
2)探槽:深度一般不超过3m。用于剥除浮土,揭示基岩,多垂直于岩层走向布设。用于追索构造线、断层、崩滑体边界,了解残坡积层的厚度、岩性等。
3)浅井、竖井:浅井深度小于15m,竖井深度大于15m。用于探查风化岩体的划分、岩土体的结构构造、软弱夹层、裂缝和溶洞等,进行原位试验及变形监测。
4)平斜硐:一般断面为1.8m×2m,适用于岩层倾角较陡以及斜坡地段。用于勘查地层岩性、岩体结构构造、断层、裂缝和溶洞等,并用于取样、现场原位试验及现场监测。
5)平巷、石门:没有直接地表出口而与竖井相连接的近水平坑道,不常用。
2.山地工程的地质工作
(1)地质编录内容
1)揭露的岩土体名称、颜色、岩性、结构、构造、层面特征、厚度、接触关系、地质时代、成因类型、产状。软弱夹层应放大比例尺进行素描,并注意其延伸性和稳定性。
2)岩石风化特征及风化卸荷带的划分,风化与裂隙、裂缝的关系。
3)断层:产状、规模、断距、断层形态与展布特征、破碎带的宽度、构造岩、两盘岩性、断层性质等。
4)裂缝、裂隙:逐条描绘裂缝及贯穿性较好的节理,记录其性质、壁面特征、成因、裂缝张开、闭合情况、充填情况、连通情况、相互切割关系、错动变形情况、渗漏水情况。
5)崩滑带及重力变形带作为描述的重点,放大表示。要描述其厚度、岩性、物质组成、构造岩、产状、含水情况等。
6)水文地质现象:注意滴水点、涌水点、渗水点、连通试验出水点、临时出水点。关注其产出位置、水量,与裂缝、裂隙、岩溶及老窿的关系,水量与降雨的关系。
7)记录各种试验点、物探点、长观点、取样点、拍照点、监测点的位置、作用、层位、岩性及有关的地质情况。
(2)地质素描图的有关规定
1)比例尺一般为1∶20~1∶100。
2)探槽的素描绘制一壁一底的展示图。若两壁地质现象不同,则绘制两壁素描图。槽底长度可用水平投影,槽壁按实际长度和坡度绘制,也可采用壁与底平行展开法。
3)浅井、竖井的素描,展示图一般作相邻的两壁,平行展开,注明壁的方位。圆井展示图以90°等分分开,取相邻两壁平行展开绘制,斜井展示图需注明其斜度。
4)平硐素描展示图绘制洞顶和两壁。展开格式为以洞顶为准,两壁上掀的俯视展开法。当洞向改变时,需注明转折前进方向,洞顶连续绘制,两壁转折时凸出侧呈三角形撕裂叉口。洞深计算以洞顶中心线为主。洞顶坡度一般用高差曲线表示。
5)开挖过程中的编录:及时记录掘进中遇到的裂缝、滑带、出水点、水量、顶底板变形等现象。一般隔5m作一个掌子面素描图。对于围岩失稳而必须支护的地段,应及时进行素描、拍照、录像、采样及埋设监测仪器。
(3)取样及原位试验
按有关规定和设计要求,原位试验硐段视需要进行地质素描及试件素描。
(4)录像
有条件应对重型山地工程进行录像。录像时要记录方位及主要地质内容。
3.山地工程提交的成果
地质素描图、重要地段施工记录、照片集、录像、取样送样单、各种点位记录、重型山地工程勘查小结等。
(六)试验
目的是查明崩塌地质体及其赋存环境,为稳定性评价、模型试验、模拟试验和防治工程设计提供必须的岩土物理力学参数和水文地质参数。
1.试验工作布置原则
1)岩土成分鉴定和基本物理性质、水理性质测试,宜以岩性层或工程地质组、段为基本单元,每单元各取3~5组。
2)测试工作的重点应放在崩滑带。崩滑带的力学属性具有不均一性,应重点测试主要软弱面(最弱面)。要对崩滑带进行面上的控制。参与统计的力学指标数不宜小于6个。
3)实验工作应与其他工作紧密结合,充分利用其他手段进行取样和试验。如标准贯入试验、旁压试验、深部采样和水文地质试验可充分利用钻探;表层采样和原位试验可充分利用山地工程。
4)试验工作的布置应室内、现场相结合,现场试验耗资大且限制条件多,不宜过多投入,要根据工作阶段及实际需要合理安排。
5)对于初步选定的防治工程持力层的岩、土体,可根据防治工程的类型、荷载、受力方式和可能产生的变形形式选择测试项目。如评价持力层的抗滑稳定性、岩体抗拉稳定性、地基承载力和抗滑定性等。
2.试验内容和方法
试验的对象、内容和方法,取决于工作阶段及其精度要求。
1)初勘阶段:对崩塌—危岩体,试验要能满足评价其变形破坏特征和稳定性计算。对于相关的环境岩体(周边岩体、崩塌位移作用的地质体、防治工程持力岩土体、可能危及崩塌体的其他灾害岩土体等),试验以能满足其稳定性和环境地质问题的定性评价为主。这个阶段以收集资料和室内试验为主。
2)预可行阶段:对崩塌—危岩体要进行分析和稳定性计算所需的测试。对相关环境岩体要进行稳定性评价等所需的简要测试。对持力岩体要进行定性或半定量分析评价所需的有关简要试验。方法以现场测试为主,同时进行相应的室内试验。
3)可行性研究阶段:对崩塌体要进行较为详细的试验,为变形分析、稳定性计算、模型试验和模拟试验提供所需的参数。对相关环境岩体,进行简要试验,以满足稳定性定性评价和环境地质问题定性研究的需要。对于持力岩体,进行一定的试验,为稳定性计算和防治工程方案设计提供所需的参数。试验方法以现场测试为主,同时进行相应的室内试验。
3.试验项目的选择
应根据崩塌的失稳机制和变形破坏的力学机制分析,选择必须的试验项目。
1)滑移式崩塌的测试项目为:①岩土成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③弱面抗剪强度;④水文地质试验。
2)倾倒式崩塌的测试项目为:①岩土成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③底部弱面抗拉强度;④岩块间岩面摩擦强度;⑤岩体抗拉强度。
3)拉裂式崩塌的测试项目为:①岩土体成分和物理性质;②抗拉强度。
4)鼓胀式崩塌的测试项目为:①岩石成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③底部软弱层无侧限抗压强度。
5)错断式崩塌的测试项目为:①岩石成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③底部岩土体抗剪强度。
4.测试方法和测试条件的选择
要根据崩塌岩土体的特征和赋存环境选择适宜的测试方法和测试条件。
1)室内渗透试验适用于砂性土、粘性土。混合土和碎石土应考虑现场试验。
2)室内压缩试验适用于粉土和粘性土,其他土类应选择现场试验。
3)室内直剪试验适用于粘性土和砂土类(样品中大于2mm的砾、块石均要捡出)。角砾状滑带土或级配混杂的碎屑状滑带土宜考虑现场试验。
4)土样中粒径大于10mm的颗粒较多时,不宜做室内三轴剪切试验。宜选择现场实试验。
5)砂类土、粘性土和黄土类宜采用静力触探。
6)浅埋防治工程选用的地基土,可采用承压板压缩试验;埋深较大(5~15m)的地基土,宜采用螺旋板荷载试验或旁压试验。
7)土体崩塌不能采用钻孔压水试验;崩塌体内有一定水位和水量时,可进行提水试验或适当的抽水试验;崩塌体内无水或微含水条件下,稳定条件允许时可采用控制性钻孔注水试验或地表渗水试验。
8)在岩体中进行现场试验难度极大,应根据弹性波观测和室内试验作选择。
9)风化岩体和软岩土可作预钻式旁压试验。
10)尚未形成贯通性弱面的危岩体应进行现场直剪试验;沿一定弱面滑移的危岩体应进行现场直剪试验。
11)水库型岩崩-危岩体,岩体裂隙发育时,考虑水库高水位淹没部分危岩体,可作抽水试验或钻孔压水试验。作压水试验前,须论证其是否影响危岩体稳定性。
12)人工快速对开裂岩土崩塌体裂缝内注水进行充水试验和连通试验,是十分危险且有害的,任何情况下都不能进行。
5.试验成果的分析应用
承担试验工作的单位应提交对崩塌地质体的综合测试报告,内容包括:①测试对象、试验方案、试验项目的确定及依据;②试验要求及有关规范;③试验技术及试验过程(试验概述、试件制备、试件数量及特征、试验仪器、试验程序、成果整理);④试验成果及综合分析;⑤试验成果建议值。
试验成果只能作为稳定性计算和防治工程设计的参考。计算参数及设计参数取值应在反演分析及其他分析的基础上,结合试验成果、模型试验、模拟试验和专家经验等予以综合确定。
(七)动态监测
1.动态监测的目的和任务
1)动态监测的目的:①评价地质灾害的活动性及稳定性;②通过监测崩滑变形块体变形的分布、规模、位移方式、方向和速率等,为分析崩塌体的变形特征、变形机制,进行稳定性评价服务,同时为防治工程设计提供重要依据;③为勘查施工安全提供预警预报,对重型山地工程施工对崩塌体的扰动及时反馈,控制勘查施工部位和施工强度,为防治工程设计提供参考;④为今后建站进行长期监测奠定良好的基础。
2)动态监测的任务:①查明崩塌体正在变形破坏的主要块体、主要部位、主要破坏方式、主要变形方向和变形速率;②进一步认识崩滑体的形体特征,分析其变形规律、发展趋势、形成机制,分析评价崩塌体的稳定性和论证防治工程设计;③监测崩塌相关成灾因素(如降雨、地表水、地下水和人类活动等)及其强度,分析评价它们对崩塌体稳定性的影响。
2.动态监测的内容与方法
(1)绝对位移监测
1)监测内容:崩塌体测点的三维坐标监测,得出测点的三维变形位移量、位移方法与位移速率。
2)监测方法:大地测量法、GPS测量法、近景摄影测量法、激光全息摄影法和激光散斑法。
(2)相对位移监测
1)监测内容:相对位移监测是设点量测崩滑体重点变形部位点与点之间相对位移变化(张开、闭合、下沉、抬升和错动等)的一种常用变形监测方法。主要用于裂缝、崩滑带和采空区顶底板等部位的监测,是崩塌监测的主要内容。
2)监测方法:简易监测法(作标记或埋桩,用钢尺等定期直接测量)、机测法(采用机械式仪表对裂缝、滑带和顶底板进行位移或沉降监测)、电测法(常用电感调频式位移计监测)。
(3)倾斜监测
地面倾斜监测:监测内容为崩滑体地面倾斜方向和倾角变化。监测仪器有盘式倾斜仪、杆式倾斜仪和T字形倾斜仪。
深部倾斜监测:利用钻孔倾斜仪测量崩滑体内钻孔倾斜变形反求各孔段水平位移。
(4)声发射监测
1)监测内容:检测岩体破裂时产生的声发射信号,用以判断岩体变形及稳定状况,并进行预测预报。
2)监测方法:采用进口或国产的声发射仪、地音仪等进行监测。
(5)地应力观测
1)观测内容:测量崩滑体内地应力的变化情况,分辨拉力区、压力区及压力变化,用以推断岩体变形。
2)监测方法:常用WL-60型应力计,YJ-73型三向压磁应力计等仪器监测。
(6)地下水监测
1)监测内容:对测区内的地下水露头进行系统的水位、水量、水温和水质等项目的长期监测。掌握区内地下水变化规律,分析地下水与地表水及大气降水的关系,进行地下水的动态特征与崩塌体变形的相关分析,为稳定性评价和防治工程设计提供水文地质资料。
2)监测方法:利用监测盅、水位自动记录仪、孔隙水压计、钻孔渗压计、测流仪、水温计、测流堰和取样等,监测泉、井、坑、钻孔、平斜硐与竖井等地下水露头。
3)适用范围:当崩塌变形破坏与地下水具有相关性,在雨季或地表水位抬升时崩塌体内具有地下水,应予以监测。
(7)地表水监测
1)监测内容:监测与崩塌相关的沟、溪、河的水位、流速、流量,分析其与地下水的联系、与降雨量的联系。
2)监测方法:利用水位标尺、水位自动记录仪、测流堰等进行监测。
(8)常规气象监测
1)监测内容及仪器:利用常规气象监测仪器(温度计、雨量计、蒸发仪等)进行以降雨量为主的气象监测。
2)适用范围:一般情况下均要进行气象监测,进行地下水监测的崩塌体则必须进行。
(9)地震监测
1)监测内容:地震力是作用于崩塌体上的特殊荷载之一,对崩塌体的稳定性起着重要作用,应采用地震仪等仪器监测区内及外围发生的地震的强度、发震时间、震中位置和震源深度,分析区内的地震烈度,评价地震作用对崩塌体稳定性的影响。
2)适用范围:适用于所有的崩塌调查评价。根据我国地震监测的现状,不宜自行设站监测,应以收集地震资料为主。
(10)人类活动监测
应针对调查区内对崩塌有影响的项目,监测其范围、强度、速度等与崩塌变形的关系。
『肆』 可持续发展战略与建筑工程地质研究
引言
1992年6月联合国在里约热内卢召开了环境与发展大会,明确了可持续发展战略,期望通过世界各国的共同努力,切实解决环境与发展问题。在短短的10多年时间内,这种战略就得到全世界各国的普遍接受,这是前所未有的。许多思想家、政治家、科学家、企业家、工程师、建筑师为此作出了不懈的努力,根据已出现的一些生态环境问题,提出了一系列的思路和办法,如生态工业、清洁生产、生态农业、绿色食品、生态城市、绿色建筑等。工程地质工作者,也应顺应时代潮流,作出及时的反应和努力。可持续发展战略的核心是解决“人与自然”的关系和“人与人”的关系,以求得平衡、求得和谐。前者属自然科学,后者属社会科学。工程地质的研究是解决“工程与地质”之间的关系,以求得平衡、求得和谐。工程是人为事物,地质是自然事物,因此,工程地质学的研究也就成为解决“人与自然”的关系和“人与人”的关系的组成部分。在人类解决这种关系时,要认识自然、利用自然,按自然规律办事,保护人类赖以生存的环境。这是人类的永恒主题,不管将来的社会将发生什么样的“革命”或什么样的“经济”,这是不会改变的。但在不同时代有不同的发展问题,到工业时代,随着生产力的发展,科学技术的进步,城乡建设得到了快速的发展,但对自然环境也造成了很大的破坏,人类在享受科技成果所带来物质文明的同时,也付出了沉重的代价,如资源短缺、能源紧张、生态失衡、环境恶化,等等,遭到了自然界无情的惩罚和报复,受害的还是人类自己。可持续发展战略就是在这样的情况下提出来的,对此,我国非常重视,及时制定了《中国21世纪议程》,把可持续发展战略作为基本国策,要求在生产和生活的建设中,要充分利用自然条件,节约资源和能源,避免环境的破坏和污染,减少和利用建设中的垃圾,尽可能做到“零排放”,实现循环经济。以下就建筑工程地质研究中的一些问题提出个人某些看法。
一、区划
区划是地学中的基础研究,为某一部门和专业服务的区划是应用基础研究,为工程服务的工程地质区划,即区域工程地质或工程地质分区,属于应用基础研究,基础研究和应用基础研究都是原始创新,是孕育新技术的土壤。早在20世纪50年代,我国就进行了区域工程地质的研究,在地质部门,是综合的,如刘国昌、姜达权等的论著。在铁道部门,是部门的,如郑象铣的编著。在建筑部门,区域工程地质也有很好的发展,有两个方面:第一,在编制规范规程方面,那时为了建设大西北,我们在编制《湿陷性黄土地区建筑规范》(以下简称“黄土规范”)时,就进行了湿陷性黄土的区域工程地质的研究,通过不同地区的实地调查和室内外的试验,从气候、地貌、地层、水文地质、动力地质和土的物质成分、组织结构、物理力学性质等多学科进行了综合分析,建立起不同类型、不同等级的区域系统,即建筑工程地质分区,亦称建筑工程地质区划,为编制出符合我国实际情况的“黄土规范”提供了基础资料和科学认识,如兰州、西安两地的湿陷性黄土,湿陷系数虽有差别,但都不大,而两地出现的湿陷性灾害则显著不同,这种现象,只有从区域系统的地质成因及其物质成分、组织结构、物理力学性质等进行综合分析,才能明白。因此,区域系统的建立,开拓了人们的认识和思维,由此孕育出了不同的湿陷类型及其他若干有地方特色的防治技术。这项成果还概括成简图和简表列入“黄土规范”的附录中,向湿陷性黄土地区的建设者,提供了宏观的先导性的认识和资料。在以后“黄土规范”的历次修订中,都对这个简图和简表进行了研究、完善和扩展,至今继续随时代发挥积极的作用。之后,我们在20世纪60年代编制《工业与民用建筑地基基础设计规范》和《黄土地下建筑技术条例》,70年代编制《膨胀土地区建筑技术规范》,80年代编制《软土地区工程地质勘察规范》时,都进行了建筑工程地质区划的研究,都及时为这些规范的编制,提供了符合我国实际情况的基础资料和科学认识,实际效果是显而易见的;第二,在城建方面,在20世纪50~60年代就开始城市工程地质图及其区划的编制,在80年代又进行了新一轮的编制工作,有些城市还随时代试着建立城市工程地质数据库。这些基础性工作,对我国城市化进程起到了很大的促进作用。总结这个发展历程,使我们认识到,建筑工程地质区划的研究是很有前途的,它不仅有实际的需要,而且建立在区域科学的基础上,地学具有鲜明的区域性,是区域科学的组成部分,每个大大小小的区域都有自己的地质发展史和现状。建筑工程地质区划就是研究区域工程地质的地质发展史和现状,为未来的工程建设提供科学的认识和资料。把一般的土工指标,放到区域地质背景下考察和判断,会对土的工程地质特征有进一步的认识,能更好地因地制宜,达到好的效益,因此,建立更加完善的区域建筑工程地质体系,加强这类项目的应用基础研究,以满足可持续发展的需要,完全是必要的。同时,在研究方法上要注意,目前已进入信息时代,信息网络、电子显微镜、人工智能等的先进技术,已在许多行业使用,用这些先进技术来研究区域工程地质,建立工程地质信息系统,即工程地质数据库,也是发挥区域工程地质的更大作用所不可缺少的。
二、规划
规划通常称为基本建设的龙头,规划需要基础资料才能做,基础资料愈科学愈详细,规划也就会做得愈合理愈实用。建筑工程地质区划是做基础资料的综合分析工作,实际上是在做规划的基础工作,区划可称得上是龙头的龙头。建筑工程规划是在一定区域内,根据社会的需求,研究制定出建筑工程的发展目标,以及为实现此目标所需要的对策和技术经济的能力,也就是说规划是对自然、社会、经济三者之间协调,达到整体的效益。我国是多山的国家,大多数城市和乡村都分布在低阶地上,而低阶地是宝贵的可耕地,这就占据了大量的可再生的良田,显然这是人类历史遗留的产物,那时的耕地和居住地的矛盾还不突出,随着人口的增加,这种矛盾就显现了。现在,从可持续发展战略看,不管是区域规划、城市规划和村镇规划,都不应该去占良田,要让出肥沃的耕地,用荒漠的不宜耕种的土地去搞建设才对,较高的阶地和丘陵,甚至低缓的山地,都将成为新的建设用地。实际上,许多的城乡建设都这样做了,如西北的黄土地区和西南的红土地区,这就节约了大量的土地资源。但我们也应该明白,由于建设用地的变化,使我国在建设中的地质灾害就增多了,因为丘陵山地与低阶地相比,前者的工程地质条件远比后者复杂得多,有更多的自然的和人为的地质灾害,如滑坡、崩塌、地裂缝、泥石流等,给建设工作带来了许多新问题,这就需要工程动力地质学的知识和研究成果来支撑,以保证既节约土地又能顺利建设。地下空间的利用,在世界上发展很快,它既能节约土地,又能节约能源,还有军事用途等。我国利用地下空间有悠久的历史,传统的黄土民间窑洞在广阔的黄土地区到处可见。现在,全国的地下仓库、地下人防、地下管道、地下交通等工业与公共建筑也不少,今后还有更大的发展。由于它的发展也会带来一些地质灾害问题,如地面沉降、地面塌陷、坑道涌水、洞口稳定等,也需要工程动力地质学的知识和研究成果来支撑。因此,要使可持续发展的规划能够顺利实施,提高工程动力地质学的水平,加强对地质灾害的发生、发展规律的认识,使地质灾害的判别、评价、监测和防治等工作,能正确而有序地进行,是非常重要的。规划是建设的前期工作,选择的余地大,对地质灾害要尽量避开,规划得好,对后期工作影响很大,好的规划对后期工作可以事半功倍。
三、勘察
勘察是认识自然,与自然共处的前提,是客观反映建设的环境。按照国家规定,任何工程建设不做勘察工作就不准设计,这就明确了勘察工作的地位和重要性。为确保勘察工作的有序和质量,建设部门都组织编写了许多进行勘察工作的规范规程。但这些规范规程是研究和实践经验的总结,是技术文件,属于理论性的成果,当用这些技术文件去解决实际问题时,既有遵守的一面,又有根据鲜活的实际情况,创造发展的一面,两者是对立的统一。优秀的工作者,总是在已有成果和经验的基础上不断创新再创新。我国的国土辽阔,有960万km 2,受三大阶梯和海陆位置的共同影响,构成了三大自然区,即东部季风区、西北干旱区和西南高寒区,工程地质条件复杂多变,区域工程地质的研究成果,会提供许多新的线索和启示,供人们去发现新规律、发明新技术。勘察工作需要对建筑场地作地貌地质的调查,但更需要按设计的要求进行测试工作,提供岩土的物理力学参数。目前的测试技术是多种多样的,并且发展很快,可供人们选择和代替的机会增多,没有代替就没有经济学,用代替来提高效益,这是普遍存在的。岩土的承载力参数是建筑地基评价中最基础的参数,目前,可靠的测试技术是压板试验,也就是载荷试验,因为它与建筑地基的实际工作条件相似,试验结果比较符合实际,而其他测试技术的试验结果,距实际较远,如动力触探、静力触探、标准贯入、横压试验、取土试验等。但做载荷试验比较笨重,费时费力费钱,相反,其他试验技术就比较轻便,省时省力省钱。能不能既轻便又可靠呢?是可以的,这就要在同一个工程地质条件下做载荷试验,与其他各种试验的对比研究,建立它们之间试验数据的关系,从而获得代替,取得效益。我们在进行我国膨胀土地基承载力研究时,曾在我国膨胀土的区划和分类的基础上,做这样的试验,得到了代替,这项成果被列在1992年我国的《工程地质手册》中。随着现代科学技术的高速发展,新技术、新材料、新工艺的不断涌现。勘察工作要在需求的基础上,尽快地应用它们,做不断地代替工作,这方面的潜力是很大的,如电测技术、传感器技术、遥感技术、微电脑技术等。
四、设计
设计是综合技术,选择的空间大。首先要尊重自然,按自然规律办事,挖自然的潜力,按照国家的规定,没有设计就不准施工,设计的地位和重要性是很明确的。设计一般分为可行性研究、初步设计、技术设计和施工图设计等阶段,构思由概括到具体,对工程地质情况的了解也是分相应的阶段,由浅入深,这样的程序是完全符合认识规律的。可行性研究阶段要确定建筑场地位置,这是一个战略性的选择,工作的好坏,对后面的工作影响很大,在选择中,工程地质条件的优劣,特别是地质灾害的有无,是重要的考虑因素。初步设计是建筑的总图设计,主要在选定的建筑场地上思考,也可称为场地设计或景观设计,这个阶段要选定各种建筑物和构建物的位置,要做土方挖堆的移动和平衡,原始地貌会有变化,将呈现新的景观。技术设计是针对各种建筑物和构筑物的,地面建筑要考虑建筑物基础与地基的相互作用,地下建筑要考虑围岩与衬砌的相互作用,达到结构整体的协调,满足功能的使用要求。地基的评价和计算,围岩的评价和计算,都是很复杂的问题,至今尚未得到满意的解答,原因是自然地质体的性质太复杂,用纯数学力学很难完全表达。目前在建设的规范规程中所提供的评价和计算方法,虽然它们都是多年科学研究和实践经验的总结,可供当前使用,但它们都是经验的或半经验半理论的,经验要继续积累,理论要深入研究,从概念模型、物理模型到数学模型,走模型论的道路,会是一条前进的大道。施工图设计,如果采用的是天然地基,那就简单多了,只做工程地质的验槽就行了。但在用地紧张的城市,要建高层建筑,才能容纳众多的人口,天然地基已不能满足要求,要做人工地基。这就要做改良地基的设计,即地基处理的设计。地基处理的方法很多,比较可靠的方法是桩基法,但桩基一般比较昂贵,费时费力费钱,就是桩基法的本身也分好多种方法,至于其他的地基处理方法那就更多了,加上上部建筑物的形式和结构的多样性,下部地基条件的复杂多变性,再加上施工设备和技术水平的适应性或局限性,这许多可考虑的因素,使地基的处理方法,能选择和代替的余地都很大,做得好收益很大,做得不好浪费也很大。好的地基处理,不仅能节约人力物力,而且可以利用废弃的污染物,如用工业废料的粉煤灰等材料制成挤密桩,城建废料的碎砖瓦块等垃圾制成夯实桩等,能提高软弱地基的承载能力,变废为宝,节约土地,改善环境。地基设计和处理的方法或多或少是独一无二的,个性很强,科学讲共性,艺术讲个性,地基的设计和处理,既有科学又有艺术,要有以地学和力学为主的多学科的知识,并且有综合分析的判断能力,才能把工作做得更好。
五、施工
施工是要把设计的设想落实到实处。场地的工程地质的情况,经过勘察,做出了工程地质的预测资料,但预测也不是没有意外,有时甚至要做补充勘察,因此,在施工阶段,工程地质的监测工作仍是不可缺少的,特别是要做地基处理的工程。目前,在施工过程中,可用的测试方法有,岩体应力、土压力、孔隙水压力、建筑的沉降和水平位移,深层土的垂直和水平位移,等等,可选用它们的一种或数种,监控施工时的质量和安全,检验勘察和设计的合理性,如此做,不仅对工程直接有利,而且总结了经验,对今后的岩土工作大有好处。施工是实际的操作活动,要组织劳动大军和动用各种设备和机具,这些活动会影响甚至破坏自然和人类的环境,这是不可避免的,但要使其影响或破坏能够降低到最低程度,如不要破坏肥沃的土地,保证地表径流的通畅,施工用水不能乱流,建筑垃圾要收回利用或作妥善处理等,要有环保意识,做到清洁生产,文明施工。
六、运营
运营即物业管理,许多建筑物建好了,使用了,但远未到达寿命周期就遭到破坏,不能使用了,原因固然很多,但主要是使用不当。对建筑物及其周围的环境缺乏了解,不知道,与建筑物相互作用的自然地质条件,是一个开放的复杂体系,受外界的影响很大,如在我国有广泛分布的湿陷性黄土地基,最怕的是水的浸湿,水浸湿到哪儿,哪儿地基就下沉,使位于其上的建筑物产生裂缝、破坏,过去这样的湿陷灾害出现不少,所以对湿陷性黄土地基的管理,最主要的是水的管理问题。又如膨胀土地基,虽然也是由水引起的问题,但它更是敏感的土类,能够随干湿季节的变化而变化,产生反复的胀缩变形,有自己的管理特点。再如冻土地基,主要受温度的影响和控制,也有自己管理的特点。因此,对居民普及建筑工程地质的科学知识是很有必要的,提高居民的自我保护意识,使大家认识到,自己的家园,自己爱护。
参考文献
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翟礼生等.1990.中国膨胀土地基承载力的选用.全国首届膨胀土科学研讨会论文集.成都:西南交通大学出版
(本文原载:《 工程地质学报》,第12卷(增刊),北京:科学出版社,2004年10月,560~563页)
『伍』 山体坡崩塌地质灾害治理工程应该要求什么建筑资质
地质灾害治理工程勘查设计施工单位资质
分勘察 设计 施工三项 每项分甲乙丙三个等级
国土资源部负责甲级地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质的审批和管理。
省、自治区、直辖市国土资源管理部门负责乙级和丙级地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质的审批和管理。
『陆』 崩塌地质灾危险性评估需要哪些规范
1、《地质灾害防治条例》(中华人民共和国国务院令第394号);
2、《地质灾害危险性评估单位资质管理办法》(国土资源部第29号令);
3、《建设项目用地预审管理办法》(国土资源部42号令);
国土资源部2006年4月颁发的《〈县(市)地质灾害调查与区划基本要求〉实施细则(修订稿)》;
4、《关于取消地质灾害危险性备案制度的公告》(国土资源部公告[2014]29号);
5、《关于转发<国土资源部加强地质灾害危险性评估工作的通知>的通知》(新国土资发[2004]540号);
6、《地质灾害危险性评估规范》(DZ/T0286-2015);
7、《国土资源部关于加强地质灾害危险性评估工作的通知》及其附件《地质灾害危险性评估技术要求(试行)》(国土资源部国土资发[2004]69号);
各行业可能还有自己的一些规范,总体差不多就这几个
『柒』 崩塌地质灾害勘查需要哪些规范
滑坡防治工程设计与施工技术规范(Dz/102I9—2006) 泥石流灾害防治工程勘查规范(Dz/170220—2006) 崩塌\滑坡\泥石流监测规范(Dz/17022-2006) 地质灾害
『捌』 调查技术要求
1.资料搜集
搜集区域地貌、第四纪地质及新构造运动资料、区域活动断裂资料、区域地震资料、区域地球物理资料、遥感图像资料、区域水文地质资料、区域岩土工程地质条件资料、历史上有关地裂缝记载资料及前人所做的地裂缝研究资料和市政设施、市政规划资料。
根据已掌握的地裂缝的初步资料,全面分析工作区的地质环境条件、人类社会活动的方式、历史和规模及其对地质环境的影响程度。初步研究地裂缝与区域地质作用及人为作用的关系。
2.遥感图像解译
1)根据搜集的不同波段、不同时相的航、卫片资料,进行必要的图像处理、合成和解译。解译内容包括地裂缝发育区的地形地貌、第四纪沉积物分布、地质构造特征、地表水文特征和地裂缝特征等,分析地裂缝与上述各因素的关系。用不同时段的图像对比分析地裂缝的发育过程。
2)由于地裂缝是线状的,以选用大比例尺的航片为宜,并注意应用立体放大镜观测。单片解译的重要内容和界线,应采用转绘仪转绘到相应比例尺地形图上,一般内容采用图像对比分析地裂缝的发育过程。
3)应提交与测绘比例尺相应的地裂缝地质解译图件、解译卡片和文字说明及典型图片资料。
应该注意的是,遥感解译结果应进行野外验证。
3.现场调查访问
1)要耐心细致地调查地裂缝对地面建筑的破坏形式、破坏程度和破坏过程;地裂缝对市政工程如自来水管道、地下水管道、天然气管道、煤气管道、地下电缆和人防工程等的破坏情况;地裂缝发育区域有无伴生的其他地质灾害,如地震、地面沉降等。
2)向当地居民或相关工程的管理部门访问地裂缝的发育过程,特别要注重向老年人的访问。访问地裂缝发育的时间、裂开过程(有无张开后又闭合)、变化特征和其他现象,如地裂缝裂开时有无地震、地声、地气或地光等。要注意记录被采访人的姓名、性别、年龄地址和访问时间等。
3)注意调查访问地裂缝发生发展过程中相关因素的变化,如温度、湿度、降雨量、农田灌溉、集中抽取地下水和区域地震活动历史等。
4.地质测绘
1)应根据比例尺,按照地质调查的要求,在图幅面积1cm2的范围内有一个控制点。
2)地质测绘内容:
·第四纪地层时代划分,第四纪沉积物成分、结构及成因类型划分,下伏基岩的岩性、结构和成因时代,地貌及微地貌单元划分及边界特点,新构造运动特征,断裂构造分布和区域地表水、地下水特征等。
·地裂缝自身的特征,如平面分布、剖面特征,地裂缝对地表地下建筑物的破坏特点,地裂缝与同地区其他地质灾害如山体崩塌、滑坡或地面沉降的关系。
·地裂缝发育区人类社会工程经济活动(如抽取地下水、农田灌溉和地下采矿等)的方式、规模、强度和持续时间。
3)调查方法:
·根据勘查精度要求,进行定点填绘,特别重要或复杂的地点应适当加密。可以划分为地貌点、构造点、水文点、工程点和地裂缝点等若干类,分别在图标上标示。每一个点的内容都应用地质卡片详细描述,必要时配以草图,为室内分析、数据化和备查等准备资料。
·尽可能定量或半定量地测量出每个调查点的数据,可用卷尺、罗盘或经纬仪等,配合测量得到比较准确的资料。
·对曲型剖面要作出素描图、照相,有条件时进行录像。
·在地质调查过程中,反复对比研究,确定出物理化学勘探、山地工程(如探槽或浅井)和钻探的最佳剖面线或典型地点,如测绘物探剖面位置、钻探剖面位置、槽探剖面位置、测绘监测点、监测台站及监测剖面位置等。
5.地球物理化学勘探
物化探技术一般作为一种辅助手段使用。针对地裂缝点多、面广且具有较大的隐蔽性的特点,地裂缝勘查应充分重视物化探方法的应用。物化探技术用于研究地裂缝深部特征、第四纪沉积物成分、结构特征、基底构造特征及区域水文地质特征等。
物化探应与地质测绘、槽探、钻探密切结合,以保证工作精度,节约工作量。应根据工作目标、工作区的地质、地形地貌条件和干扰因素等因素,因地制宜地选择确定物化探方法。
1)地球物理勘探:包括地震勘探、地震层析成像(CT)、地面甚低频电磁法等,应按照有关规定开展工作。
2)地球化学勘探方法:一般采α卡法、氡气测量法两种方法。
3)通过地形测量,布置物化探剖面线,布线的详细要求根据《物化探工程测量规范》。物探解译成果应有必要的验证。物化探工作结束后,应提交的成果有:①物化探实际材料图;②各种地球物理化学参数测量数据表;③各种物化探方法的柱状图、剖面图、平面图;④地质推断解译成果图;⑤物化探测试工作文字报告。
6.山地工程
(1)槽探
揭示地裂缝空间展布特征、地裂缝与下部断层的关系及地裂缝所处的第四纪地层特征。槽探剖面应垂直于地裂缝走向。槽探是地裂缝研究的主要手段,应有一定的密度,可考虑沿主要地裂缝100m间距内布置一个。
测量的探槽两壁,要求布设20cm×20cm的纵横网格线。测量每条地裂缝在不同深度的产状及三维位移量,作出1∶100或更大比例尺的素描图。将各种数据详细列表记录,并进行照相或录像。
描述周围地貌、第四纪地层特征,描述周围的环境特征。
取年龄测试样及土工测试样,分析形成时代。注意槽探剖面与物探剖面相结合,尽量使两者位置一致,以便对比分析。
(2)浅井或竖井
对于问题复杂且典型的地点,应布置浅井或竖井,其深度应达下部断层,即裂缝消失而断层产生、位移稳定的地方。
7.钻探
1)在地裂缝研究中,钻探主要用于第四纪地质条件、水文地质条件及工程地质条件的研究。第四纪松散沉积物是地裂缝发育的物质基础,而钻探是揭示松散沉积物特征的有效方法,也是揭示沉积物透水性、含水性及流变性等控制地裂缝发育因素的有效途径;其次是揭示断裂活动性状,弄清断裂两盘的位移、断裂带的宽度及构造破碎岩特征。
2)钻探剖面线的布置应尽量做到与槽探、物探剖面线相一致,以便相互印证。由于钻探消耗的人力物力较大,在布孔和确定钻探深度时应论证。
3)施工中做好岩心编录,特别注意观察沉积物的孔隙发育情况。
4)采集必要的第四纪测龄、气候分析样品,采集测试弹性模量、剪切模量、泊松比等力学性质指标的样品。
5)室内整理资料,编制1∶100比例尺的钻孔柱状剖面图并附地质描述。若有多个钻孔,则应编制钻孔联合剖面图。