水工環(huán)地質(zhì)條件下邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

馮鵬程　何祥新　馬丹丹

摘要：隨著國家的發(fā)展越來越好，各領(lǐng)域的不斷提高，人們應(yīng)該適當(dāng)加強(qiáng)各種技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用在地質(zhì)研究中，因?yàn)楝F(xiàn)在的能源危機(jī)日益加劇的發(fā)展經(jīng)濟(jì)，這是一個(gè)偉大的能源供應(yīng)和需求的矛盾?；跁r(shí)代的不同，地質(zhì)學(xué)研究也取得了不同程度的突破。然而，當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過度依賴能源，對(duì)能源的需求逐年增加。因此，有必要選擇合理有效的方法，在合理范圍內(nèi)應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，從而更全面地分析地質(zhì)環(huán)境，滿足技術(shù)需求。

關(guān)鍵詞：水工環(huán)地質(zhì);邊坡穩(wěn)定性;評(píng)價(jià)

各類工程建設(shè)施工之前都需要對(duì)基坑開挖及邊坡支護(hù)所處的區(qū)域進(jìn)行水工環(huán)地質(zhì)勘察，通過分析評(píng)價(jià)，為工程施工建設(shè)保駕護(hù)航。相比其他一般性工作，水工環(huán)地質(zhì)條件復(fù)雜，在地質(zhì)表面及地下深處相應(yīng)的水工環(huán)要素呈現(xiàn)出較大的變化，從而增加了地質(zhì)勘察的難度等級(jí)。因此，做好水工環(huán)地質(zhì)勘察，是提高邊坡穩(wěn)定性的技術(shù)支撐。

1? ? 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法及防治措施

（1）構(gòu)建計(jì)算模型。對(duì)工程邊坡崩塌滑坡采用定性分析方法，根據(jù)勘探鉆孔報(bào)告、土質(zhì)邊坡允許坡率進(jìn)行計(jì)算，采用公式進(jìn)行定量計(jì)算。計(jì)算剖面的選?。罕敬斡?jì)算選取填方區(qū)1-1、2-2、3-3、4-4剖面作為計(jì)算模型。采用極限平衡理論計(jì)算上述剖面在天然、暴雨及地震工況下的穩(wěn)定性系數(shù)，計(jì)算結(jié)果見表1。（2）邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)（見表2）。根據(jù)以上分析計(jì)算結(jié)果，并依據(jù)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可知某機(jī)場(chǎng)周邊治理與防護(hù)工程在EF段、GH段、IJ段、MN段、OP段地震工況均不穩(wěn)定，暴雨工況則為暫時(shí)穩(wěn)定或臨界穩(wěn)定狀態(tài)，天然工況則為穩(wěn)定狀態(tài)，考慮最不利因素，五個(gè)地段填方區(qū)均為暫時(shí)穩(wěn)定-不穩(wěn)定，發(fā)生滑坡的可能性中等-大。

2? ? 邊坡穩(wěn)定性危害防治措施

（1）放緩坡度，設(shè)置平臺(tái)，逐步分層回填分層壓實(shí)，或采用外邊坡分層回填分層壓實(shí)，邊坡內(nèi)側(cè)分層回填分層強(qiáng)夯處理;（2）對(duì)坡體不高且沒有放坡空間的坡段可采用衡重式或扶壁式或樁板墻支護(hù);（3）場(chǎng)地存在軟弱土層，壓縮性高，堆填后工后沉降量大，表層或淺層軟土應(yīng)清除，深層軟土可采用CFG樁或深層攪拌樁等方法進(jìn)行地基處理;（4）對(duì)場(chǎng)地邊坡應(yīng)設(shè)置完整的截排水系統(tǒng)，坡面設(shè)置泄水孔或泄水盲溝，防止坡面被水沖刷;（5）長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)邊坡變形。

3? ? 地質(zhì)災(zāi)害常見類型及特點(diǎn)分析

現(xiàn)階段，為進(jìn)一步加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害防控工作的有效性，保證地質(zhì)災(zāi)害防控工作有效落實(shí)，地質(zhì)技術(shù)人員必然要對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的類型進(jìn)行科學(xué)性掌握和把控，對(duì)各類地質(zhì)災(zāi)害的形成因素進(jìn)行針對(duì)性分析，為下一步的防控工作做好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。常見地質(zhì)災(zāi)害類型有以下幾種：（1）地震災(zāi)害。地震災(zāi)害是由于地殼運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的一種地質(zhì)災(zāi)害，其表現(xiàn)特征包含較為明顯的破壞性和突發(fā)性特點(diǎn)，地震災(zāi)害的發(fā)生會(huì)對(duì)相對(duì)應(yīng)的地質(zhì)區(qū)域造成嚴(yán)重的破壞影響，是地質(zhì)災(zāi)害中最為典型的災(zāi)害之一，同時(shí)，地震災(zāi)害的預(yù)測(cè)難度較高，現(xiàn)階段隨著地質(zhì)勘測(cè)水平的提升和勘測(cè)技術(shù)的不斷改進(jìn)，對(duì)地震災(zāi)害的預(yù)測(cè)依舊難度很大。（2）地面崩塌、滑坡以及泥石流災(zāi)害。首先，該類地質(zhì)災(zāi)害形成的最主要原因是社會(huì)資源的濫墾、濫伐以及工程建設(shè)的不合理操作而造成的。其表現(xiàn)形式多為地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變動(dòng)產(chǎn)生破壞性的作用力，并對(duì)相應(yīng)的區(qū)域地質(zhì)產(chǎn)生明顯的破壞性，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的土壤結(jié)構(gòu)變得松弛而不緊密，從而必然會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的崩塌，滑坡或者泥石流等問題的安全隱患，因此，對(duì)地質(zhì)條件和環(huán)境的監(jiān)測(cè)保護(hù)要予以高度重視。（3）地面塌陷?，F(xiàn)階段，地面塌陷類地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生，主要原因是由于人類工程建設(shè)操作不當(dāng)由此產(chǎn)生了區(qū)域性地質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的嚴(yán)重?fù)p壞，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重?fù)p壞，導(dǎo)致了明顯的地面塌陷問題的形成。比如，礦產(chǎn)資源的開采過度，礦產(chǎn)資源類屬于不可再生能源，地質(zhì)結(jié)構(gòu)層不能短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，資源開采過程中，相應(yīng)的工程建設(shè)維護(hù)操作不規(guī)劃，導(dǎo)致了地質(zhì)結(jié)構(gòu)損壞，產(chǎn)生地面塌陷，例如：巖溶地區(qū)，這類問題較常見。（4）地裂縫。地裂縫問題也是地質(zhì)災(zāi)害的表現(xiàn)形式之一。地裂縫主要為區(qū)域性的地質(zhì)斷裂，其產(chǎn)生因素主要與區(qū)域內(nèi)地下水系統(tǒng)存在密切聯(lián)系，因地下水資源的過度開采，大量地下水資源的抽離，必然會(huì)造成區(qū)域性的制結(jié)構(gòu)等不穩(wěn)定，從而造成地質(zhì)層的斷裂，在作用力嚴(yán)重的情況下，所導(dǎo)致的破壞性更強(qiáng)[1-2]。

4? ? 水工環(huán)地質(zhì)工程勘察主要技術(shù)及邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)注意事項(xiàng)

4.1 綜合應(yīng)用與工程特征相匹配的水工環(huán)地質(zhì)工程勘察技術(shù)

（1）GPR技術(shù)。針對(duì)深層地質(zhì)勘察可考慮采用GPR技術(shù)。這一技術(shù)的工作原理及實(shí)現(xiàn)方式是借助高頻脈沖儀器，通過反射高頻脈沖波，對(duì)地質(zhì)層的參數(shù)進(jìn)行探測(cè)，相關(guān)參數(shù)信息由地表脈沖波接收站對(duì)反射而來的信號(hào)進(jìn)行接收，然后經(jīng)由地面高頻脈沖波發(fā)射站獲取并進(jìn)行分析。GPR技術(shù)采用的高頻脈沖波因?yàn)榫邆錁O高的反射信號(hào)強(qiáng)度，物質(zhì)不同時(shí)所反射的信號(hào)帶有差異性，據(jù)此分析可詳細(xì)獲得地質(zhì)水工環(huán)狀況。（2）GPS技術(shù)。GPS技術(shù)通過無線電信號(hào)發(fā)射臺(tái)與衛(wèi)星的結(jié)合，構(gòu)成衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，運(yùn)營無線電測(cè)距交會(huì)原理，通過控制站及衛(wèi)星位置，測(cè)量得出用戶接收機(jī)及測(cè)站點(diǎn)位置。工作方法是將GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站，由其接受GPS衛(wèi)星信號(hào)，然后借助無線電接收設(shè)備，對(duì)基準(zhǔn)站觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換，最后通過坐標(biāo)系的計(jì)算，得出三維坐標(biāo)。（3）電法。電法作為地質(zhì)勘察的重要手段之一，這一方法相比其他技術(shù)方法更具實(shí)用性，在操作復(fù)雜程度上更小。水工環(huán)地質(zhì)勘察電法主要有瞬變電磁法及頻譜激電法兩類。其中，瞬變電磁法因技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，在地質(zhì)勘察、防治災(zāi)害、工程檢測(cè)等行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用范圍較廣，這一技術(shù)的原理是借助回線發(fā)送脈沖電磁波到地下，然后觀測(cè)區(qū)域內(nèi)的二次渦流場(chǎng)。頻譜激電法也常稱作復(fù)電阻率法，通過對(duì)復(fù)電阻率進(jìn)行觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)勘察目標(biāo)。工作原理為：通過電極裝置對(duì)多頻復(fù)電阻率測(cè)量，分析其空間分布規(guī)律，結(jié)合得出的頻譜特征，對(duì)工程地下地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行勘察，這一方法在礦藏資源發(fā)掘上應(yīng)用較為廣泛，在基坑邊坡穩(wěn)定性計(jì)算上也有其獨(dú)到之處[3]。

4.2 分析邊坡穩(wěn)定性時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn)事項(xiàng)

（1）擬建工程的邊坡形態(tài)、形狀及具體類型經(jīng)過勘察技術(shù)確認(rèn)后，要再次確認(rèn)邊坡部位是否存在滑移現(xiàn)象及坍塌危害。在實(shí)踐中應(yīng)密切關(guān)注邊坡巖土部位的自穩(wěn)坡角。（2）對(duì)擬建工程邊坡的形態(tài)、類型、形狀、坡角、高度、長(zhǎng)度等參數(shù)加以確定。（3）碎裂結(jié)構(gòu)及其他類型的巖質(zhì)邊坡要根據(jù)等效內(nèi)摩擦角確定邊坡巖體類型，計(jì)算時(shí)依循相關(guān)公式。（4）計(jì)算土質(zhì)邊坡時(shí)主要采用圓弧滑動(dòng)法，具體實(shí)施時(shí)采用極限平衡法進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)。（5）對(duì)邊坡的放坡條件加以確定，根據(jù)不同的方法采取相應(yīng)的方案，如以分段及分級(jí)為主的施工方式，主要采用坡率法;如以錨桿防護(hù)為主的施工方式，注重采取坡面防護(hù)措施;如以直立為主的切坡方式，應(yīng)采取排樁擋土墻支護(hù)方案。以上方案，根據(jù)實(shí)際情況選用，以保證坡面得到安全防護(hù)為基礎(chǔ)。（6）需要進(jìn)行剪切試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)及條件展開[4]。

5? ? 地質(zhì)災(zāi)害治理中如何有效應(yīng)用水工環(huán)地質(zhì)

5.1 提高對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的勘察力度

水工環(huán)地質(zhì)主要應(yīng)用于評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性，而依據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果以及勘察情況去進(jìn)行評(píng)估工作的輔助，可以使地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生緣由及地區(qū)所存在的一些潛在威脅能夠得到更進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)和分析，可見，水工環(huán)地質(zhì)對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)現(xiàn)、治理都有著不容小覷的作用。因此，為了有效推進(jìn)工程的順利進(jìn)行，相關(guān)人員必須對(duì)開工現(xiàn)場(chǎng)做一個(gè)科學(xué)合理的勘察工作，并對(duì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)域的水文地質(zhì)情況及環(huán)境地質(zhì)情況的變化做一個(gè)調(diào)查，從而了解到工程地質(zhì)的實(shí)際破壞情況，這樣才能夠獲得更準(zhǔn)確、更科學(xué)的勘察數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)也是評(píng)估工作能夠得到有效開展的必要前提。具體而言，就是要以工程項(xiàng)目的實(shí)際需求以及工程現(xiàn)場(chǎng)的具體情況為前提去開展對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的勘察工作，這樣才能保證勘察工作的有效性。另外，在進(jìn)行勘測(cè)的過程中，相關(guān)人員還要深刻把握整體與具體的統(tǒng)一，就事論事，同時(shí)還要注重提升勘測(cè)的寬度，這樣才能給工程提供更為準(zhǔn)確的勘察數(shù)據(jù)。最后，工程的相關(guān)監(jiān)督檢查單位也要注重自身效力的發(fā)揮，從而為勘察功能的進(jìn)一步完善提供一個(gè)良好的環(huán)境，當(dāng)然這也在一定程度上促進(jìn)了勘察工作質(zhì)量的提高。

5.2 加強(qiáng)對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察結(jié)果的應(yīng)用

眾所周知，水工環(huán)地質(zhì)勘察的結(jié)果是地質(zhì)災(zāi)害治理工作的有效性能夠得到實(shí)現(xiàn)的重要依據(jù)，因此相關(guān)人員必須要注重加強(qiáng)對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察結(jié)果的應(yīng)用，同時(shí)還要對(duì)其相關(guān)數(shù)據(jù)資料的應(yīng)用范圍進(jìn)行進(jìn)一步的拓展。具體而言，有關(guān)部門在水工環(huán)地質(zhì)的勘察以及相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用工作中，必須要注重加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的分析及轉(zhuǎn)化技術(shù)，這樣才能得出有利于推進(jìn)地質(zhì)災(zāi)害治理工作開展的一系列有效數(shù)據(jù)，從而使治理工作的質(zhì)量和效率能夠得到一個(gè)有力的保障。基于此，有關(guān)部門必須要注重對(duì)先進(jìn)的信息技術(shù)的利用，并構(gòu)建出一個(gè)集水工環(huán)數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害為一體的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，這樣一來，數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化技術(shù)才能得到行之有效的提高。

5.3 提高對(duì)地質(zhì)環(huán)境的勘察力度

有一些地質(zhì)災(zāi)害會(huì)對(duì)水文地質(zhì)造成嚴(yán)重的影響，比如地震可能會(huì)導(dǎo)致地下水的流動(dòng)方向發(fā)生改變，而滑坡、泥石流可能會(huì)導(dǎo)致堰塞湖的情況等等。當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害有類似的破壞情況發(fā)生時(shí)，有關(guān)部門就必須提高對(duì)地質(zhì)環(huán)境的勘察力度，并能注重制定出一套建立健全的環(huán)境勘查計(jì)劃，從而去對(duì)水文工程以及環(huán)境的地質(zhì)進(jìn)行有效的勘察。同時(shí)，他們還要對(duì)人類活動(dòng)給自然環(huán)境所帶來的一些影響進(jìn)行勘察，并能將這些影響歸入到地質(zhì)災(zāi)害治理的影響因素當(dāng)中。另外，相關(guān)部門還要以影響范圍為依據(jù)去制定出一套詳細(xì)的地質(zhì)災(zāi)害治理方案。只有這樣，才能促進(jìn)工程施工質(zhì)量的有效提高，從而減少甚至避免地質(zhì)災(zāi)害所帶來的一系列不良影響[5-6]。

6? ? 結(jié)語

水工地質(zhì)條件下的邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)除了要做好邊坡部位的專項(xiàng)研究外，還要對(duì)擬建工程所處的地質(zhì)狀況進(jìn)行全面勘查，選用相應(yīng)的勘察技術(shù)，得出相關(guān)數(shù)據(jù)信息，然后結(jié)合工程區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)狀況進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，使工程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)得以揭露，為邊坡開挖精度的提高做好技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚學(xué)軍.探究水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用[J].低碳世界，2020，10（8）：65-66.

[2] 薛光明.水工環(huán)地質(zhì)在地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用策略分析[J].冶金與材料，2020，40（4）：158，160.

[3] 劉佩佩.當(dāng)前水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及應(yīng)用范圍探析[J].黑龍江冶金，2019（5）：67-68.

[4] 劉華.水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)應(yīng)用及實(shí)施要點(diǎn)分析[J].工程技術(shù)研究，2020（6）：44.

[5] 余華.關(guān)于水工環(huán)地質(zhì)勘查中技術(shù)應(yīng)用的幾點(diǎn)思考[J].世界有色金屬，2019（9）：112-113.

[6] 沈騫.論述水工環(huán)地質(zhì)勘察相關(guān)技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用[J].西部資源，2020（4）：56.