我国不良地质及其工程地质问题

  摘要：不良地质现象（地质灾害）是指地球在内动力、外动力或人类工程 动力作用下，发生的危害人类生命财产、生产生活活动或破坏人类赖以生存和发展的资源与环境的不幸地质事件。地质灾害危害严重，治理困难。所以，正确认识地质灾害的性质、类型、范围、规模、机理、运动特征、稳定性和正确预测其发展趋势是防治工作的基础。而工程地质工作的基本任务在于对人类工程活动可能遇到或引起的各种工程地质问题作出预测和确切评价，从地质方面保证工程建设的技术可行性、经济合理性和安全可靠性。只要认真细致地勘查，地质灾害是可以认识清楚的，也是可以预防和治理的。

 

  关键字：不良地质（地质灾害）   工程地质   预防   治理

 

  一、不良地质的分类与防治  不良地质现象：不良地质现象（地质灾害）是指由于地质作用对人类生存和发展造成的危害。它包括：

 

  自然地质灾害：自然地质作用引起的灾害。

 

  人为地质灾害：由于人类工程活动使周围地质环境发生恶化而诱发的地质灾害。

 

  由自然地质作用和人类工程活动所引起的物理地质现象，包括岩石风化、冲沟、滑坡、崩塌、岩溶、泥石流、潜蚀、冻融、地震、风沙、地面沉降、海岸湖岸水库的岸边再造等等，这些作用都给工程建设活动带来严重的影响和危害。我们把这些危害工程建设的地质作用统称为不良地质作用。

 

  1.风化作用

 

  地表及地面以下一定深度的岩石，在气温变化、水溶液、气体及生物等各种营力的作用下，其成分和结构不断地发生变化，这些改变岩体成分和结构的地质作用，总称为风化作用。

 

  （1）物理风化作用；特点：岩石有自然因素作用下，发生机械破碎，而无明显的成分改变。 影响因素：气温变化、冰劈作用、盐类结晶膨胀等。

 

  （2）化学风化作用：地表岩石受水、氧及二氧化碳的作用而发生化学成分的变化，并产生新矿物的作用，称为化学风化作用。（水化作用、氧化作用、水解作用、溶解作用）

 

  （3）生物风化作用：由于生物的活动对岩石与矿物所引起的破坏作用，为生物风化作用。 生物对岩石的破坏作用既有机械的又有化学的 。

 

  岩石风化的治理方法采取挖除和防治两种措施。

 

  1.挖除。挖除一部分危及建筑物安全的风化严重的岩层，挖除的深度是根据风化岩的风化程度、风化裂隙、风化岩的物理力学性质和工程需要等来确定的。挖除法适用于风化层较薄的情况。

 

  2.防治方法。制止风化作用继续发展，或采用人工方法加固风化岩的措施。

 

  （1）覆盖防止风化营力入侵的材料。为防止水和空气侵入岩石，可用沥青、三合土、粘土以及喷射水泥浆或石砌护墙来覆盖岩石表面。施工时先将岩石表面已经风化的部分清除，然后在新鲜岩面上进行覆盖。为防止温度变化对岩石的影响，可在其上铺一层粘上或砂，其厚度应超过年温度影响深度的5～10cm，此方法主要起隔绝作用。

 

  （2）灌注胶结和防水材料。将水泥、水玻璃、沥青或粘土浆通过高压将其灌入岩石的裂隙内及喷射于表面，不仅能起到隔绝作用，而且能提高岩石的强度和稳定性。

 

  （3）整平地区，加强排水。这是以防为主的方法水是岩石风化的主要因素之一，将岩石与水隔绝能减少岩石的风化速度。

 

  （4）当岩石风化速度较快时，必须通过敞露的探槽观测岩石的风化速度，从而确定基坑的敞开期限内岩石风化可能达到的深度，据此拟定保护基坑免受风化破坏的措施。

 

  2.河流地质作用

 

  具有明显河槽的常年或季节性水流称为河流。

 

  （1）流水的侵蚀作用：包括溶蚀和机械溶蚀两种方式。

 

  1）流水对河床的冲刷

 

  2）流水对河岸的掏蚀

 

  （2）流水的搬运作用

 

  （3）流水的堆积作用

 

  河流侵蚀作用的防治：

 

  对于河流侧向侵蚀及因河道局部冲刷而造成的坍岸等灾害，一类是直接防护边岸不受冲蚀作用的措施。如抛石、铺砌、混凝上块堆砌、混凝上板、护岸挡墙、岸坡绿化等。另一类是调节径流以改变水流方向、流速和流量的措施。如为改变河水流向则可兴建各类导流工程如丁坝、横墙等。

 

  3.河谷的类型：

 

  （1）侵蚀谷发展成为河谷分三个阶段：峡谷型、河漫滩河谷、形成河谷

 

  （2）河流阶地可分为：侵蚀阶地、堆积阶地（上迭阶地、内迭阶地、嵌入阶地）、基座阶地。

 

  4.河岸掏蚀破坏的防护

 

  首先要确定河岸掏蚀破坏的地段。  防护措施可分为两类：一类是直接防护河岸不受冲蚀作用的措施。如抛石、铺砌、混凝土块堆砌、混凝土板、护岸挡墙、岸坡绿化等。另一类是调节径流以改变水流方向、流速和流量的措施。只有综合采用整治与预防措施并举，以及按经济技术指标对比的方法来选择决定方案时，才能取得最大的效益。

 

  5.滑坡

 

  斜坡上大量的岩土体，在一定的自然条件（地质结构、岩性和水文地质条件等）及其重力的作用下，使部分岩土体失去稳定性，沿斜坡内部一个或几个滑动面（带）整体地向下滑动的现象，称之为滑坡。

 

  （1）牵引式滑坡：滑体下部先失去平衡发生滑动，逐渐向上发展，使上部滑体受到牵引而跟随滑动。

 

  （2）推动式滑坡：上部滑动面局部贯通，向下挤压下部滑体，最后整个滑体滑动。

 

  （3）滑坡的发育过程：蠕动变形阶段、滑动破坏阶段、渐趋稳定阶段

 

  （4）滑坡的治理：滑坡的防治措施主要有排、挡、减、固等，具体如下：

 

  a.排水

 

  a1.排除地表水

 

  对滑坡体地表水要截流旁引，不使它流入滑坡内。因此可在滑坡边界处设环形截水沟，滑坡内修筑树枝状排水沟。其间的截、排水沟应保证质量，以地表水不能下渗为准。此外还有整平地面，堵塞、夯实滑坡裂缝，防止地表水渗入滑坡内。在滑坡体及四周植树种草等方法也有显著效果。

 

  a2.排除地下水

 

  其中水平排水设施有盲沟、盲洞、水平钻孔。垂直排水设施有井、钻孔等。盲沟的迎水面应是渗水的，并作反滤层，背水面是涌水的，防止水渗入滑坡体内，为了防止地表水和泥砂渗入盲沟内，沟顶部可设隔水层。另外也有设置支撑盲沟，即有支撑作用又有排水作用，这种方法一般在滑坡床较浅，滑坡体内有大量积水或地下水分布层次多的滑坡中采用。支撑盲沟常见的结构类型有拱型，“Y”型和其它类型等。

 

  b.支挡

 

  支挡工程的作用主要是增加抗滑力，直到不再滑坡。常用的支挡工程有挡墙、抗滑桩和锚固工程。

 

  c.刷方减重

 

  凡属头重脚轻的滑坡以及有可能产生滑坡的高而陡的斜坡，可将滑坡上部或斜坡上部的岩土体削去一部分，减轻上部荷载，这样可减小滑坡或斜坡上的滑动力，而增加滑坡或斜坡内的抗滑力，因而增加了稳定性。若将上部削除的岩土堆于坡脚处，尤其可进一步增大滑坡或斜坡的稳定性。

 

  d.改良滑动面的沿途性质

 

  土质改良的目的在地提高岩土体的抗滑能力，主要用于土体性质的改善。一般有电化学加固法、硅化法、水泥胶结法、冻结法、焙烧法、石灰灌浆法及电渗排水法等。

 

  此外，还可以针对某些影响滑坡滑动因素进行整治，如防水流冲刷、降低地下水位、防止岩石风化等具体措施。 6.崩塌  崩塌是指陡峻斜坡上的岩、土体在重力作用下突然脱离坡体向下崩落的现象。

 

  7.泥石流

 

  含有大量泥砂、石块等固体物质，突然爆发的，具有很大破坏力的特殊洪流称之为泥石流。

 

  （1）分类：水石流型泥石流、泥石流型泥石流、泥水流型泥石流

 

  （2）形成条件：地形条件（泥石流形成区、泥石流流通区、泥石流堆积区）、地质条件（松散固体物质）、水文气象条件（大量的流水）

 

  （3）石流的防治措施

 

  防治泥石流的原则是以防为主，兼设工程措施。泥石流的防治措施有:

 

  预防：在上游汇水区，做好水土保持工作。主要措施为封山育林、植树种草、修筑梯田、修筑地表排水系统和支挡工程等措施；     拦截：在中游流通区设置拦截构筑物，以阻挡泥石流挟带的物质。用改变沟床坡降降低流速的方法，防止沟床下切；

 

  排导：在泥石流的下游设置排导措施使泥石流顺利排出。

 

  8.岩溶、土洞的形成

 

  岩溶，又称喀斯特，是指可溶性岩石，在漫长的地质年代里受地表水和地下水以化学溶蚀为主，机械侵蚀和岩浆为辅的地质营力的综合作用和由此产生的各种现象的统称。

 

  （1）主要形态：溶沟溶槽、漏斗、溶蚀洼地、坡立谷和溶蚀平原、落水洞和竖井、暗河、天生桥。

 

  （2）岩溶的垂直分带：垂直循环带（包气带）、季节循环带（过渡带）、水平循环带（饱水带）、深部循环带（溶孔）。      土洞：岩溶地层上覆盖的土层被地表水冲蚀或地下水潜蚀所形成的洞穴。进一步发育形成地表塌陷。

 

  （1）溶滤潜蚀；地下水流失将土中可溶成分溶解，再将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带。

 

  （2）机械潜蚀；在地下水流的渗透压力作用下，将岩层中的细小颗粒带走的现象称为机械潜蚀。

 

  溶与土洞地基的防治：

 

  在进行建(构)筑物布置时，应先将岩溶和土洞的位置勘察清楚，然后针对实际情况做出相应的防治措施。  当建(构)筑物的位置可以移位时，为了减少工程量和确保建(构)筑物的安全，应首先设法避开有威胁的岩溶和土洞区，实在不能避开时，再考虑处理方案。

 

  （1）挖填：即挖除溶洞或土洞中的软弱充填物，回填以碎石、块石或混凝土等，并分层夯实，以达到改良地基的效果。对于土洞回填的碎石上设置反滤层，以防止浴蚀发生。

 

  （2）跨盖：当洞埋藏较深或洞顶板不稳定时，可采用跨盖方案。如采用长梁式基础或衍架式基础或刚性大平板等方案跨越。但梁板的支承点必须放置在较完整的岩石上或可靠的持力层上，并注意其承载能力和稳定性。

 

  （3）灌注：对于溶洞或土洞，因埋藏较深，不可能采用挖填和跨盖方法处理时，溶洞可采用水泥或水泥粘土混合灌浆于岩溶裂隙中；对于土洞，可在洞体范围内的顶板打孔灌砂或砂砾，应注意灌满和密实。

 

  （4）排导：洞中水的活动可使洞壁和洞顶溶蚀、冲刷或潜蚀，造成裂隙和洞体扩大，或洞顶坍塌。因面对自然降雨和生产用水应防止下渗，采用截排水措施，将水引导至他处排泄。

 

  （5）打桩：对于土洞埋深较大时，可用桩基处理，如采用混凝土桩、木桩、砂桩或爆破桩等。其目的除提高支承能力外，并有靠桩来挤压挤紧土层和改变地下水渗流条件的功效。

 

  9.地震

 

  地震是地壳发生的颤动或振动，是由地球内动力作用引起的。它是地壳运动的一种特殊形式，是一种与地质构造有密切关系的物理现象。由于地震作用，使地表产生一系列的地质现象，如地面隆起及陷落，滑坡及山崩，褶皱和断裂，地下水的流失与集中，喷水冒砂等。

 

  （1）在地壳内部振动的发源地叫震源。 震源在地面上的垂直投影叫震中，可看作是地面上震动的中心。震中到震源的距离叫做震源深度。 地面上任何地方到震中的距离称为震中距。地震发生时，震源处产生剧烈振动，以弹性波方式向四周传播，此弹性波称为地震波。

 

  （2）地震的成因：构造地震、火山地震、陷落地震、人工触发地震。

 

  （3）地震震级是一次地震本身大小的等级，它是用来衡量地震能量大小的量度。

 

  地震烈度是指某地区地表面和建筑物受地震影响和破坏的程度。烈度的大小除与地震震级、震中距、震源深浅有关外，还与当地地质构造、地形、岩土性质等因素有关。地震震级与地震烈度既有区别，又有内在联系，它们是一个问题的二个方面。一次地震中，只有一个震级，而地震烈度却在不同地区有不同烈度。一般认为：当环境条件相同时，震级愈高，震源愈浅，震中距愈小，地震烈度愈高 。

 

  （4）地震烈度划分为：基本烈度、建筑场地烈度及设计烈度三种。 基本烈度是指该地区在一百年内能普遍遭受的最大地震烈度。 建筑场地烈度是指在建筑场地范围内，由于地质条件、地形地貌条件及水文地质条件不同而引起对基本烈度的提高或降低。 设计烈度是指抗震设计中实际采用的烈度，又称计算烈度或设防烈度。它是根据建筑物的重要性，永久性、抗震性及经济性等的需要对基本烈度的调整。

 

  （5）地震效应：地震力效应（地震力是由地震波直接产生的惯性力。地震系数K）、地震破裂效应（地震断层、地裂缝）、地震的液化效应（喷水冒砂、地下砂层液化）、地震激发地质灾害的效应。

 

  地震的防治至今都是一个无法攻克的难题，主要是因为地震的预测不能实现。

 

  二、工程地质问题

 

  工程地质问题是指与人类工程活动有关的地质问题。它影响建筑物修建的技术可能性、经济合理性和安全可靠性。如建筑物所处地质环境的区域构造稳定问题、地基岩体稳定问题、地下硐室围岩稳定问题和边坡岩体稳定问题、水库渗漏问题、淤积问题、浸没问题、边岸再造及坝下游冲刷问题，以及与上述问题相联系的建筑场地的规划、设计和施工条件等方面的问题。工程地质工作的基本任务在于对人类工程活动可能遇到或引起的各种工程地质问题作出预测和确切评价，从地质方面保证工程建设的技术可行性、经济合理性和安全可靠性。由于工程地质条件复杂多变，不同类型的工程对工程地质条件的要求又不尽相同，所以工程地质问题是多种多样的。

 

  三、结束语

 

  千百年来，人类趋利避害，防祸祈福，始终追求美好、幸福、平安的生活。然而，有不测风云，人有旦夕祸福，人类社会经济生活中难免有火灾降临。地质灾害就是其中一种危及人民生命财产和社会稳定发展的灾祸。  我国政府十分重视地质灾害的防治工作，将其作为各级国土资源部门的一项重要政府职能。最大限度地减轻地质灾害造成的损失已经成为全社会的共识。而国内外防治地质灾害的方法日益增多，手段日益先进，装备日益精良。除了人力不可抗拒的地质灾害不易预测和防治外，大部分可以随着科学技术的不断发展而得到有效地防止。