區(qū)域水文地質(zhì)條件及地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查的實(shí)踐研究

吳文剛

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局101地質(zhì)大隊(duì)，貴州 黔東南 556000）

區(qū)域水文地質(zhì)條件以及地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查一直以來(lái)都是地質(zhì)勘查工作中一項(xiàng)重要內(nèi)容，其勘查目標(biāo)主要包括以下幾點(diǎn)：一是查清自然環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境條件；二是查明區(qū)域水文地質(zhì)災(zāi)害的分布、規(guī)模、變形破壞現(xiàn)象、危害對(duì)象等；三是分析區(qū)域水文地質(zhì)災(zāi)害形成的影響因素；四是分析其發(fā)展趨勢(shì)與破壞模式；五是建立合理的地質(zhì)模型和計(jì)算模型進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；六是提出供滑坡防治的巖土體物理力學(xué)參數(shù)地質(zhì)建議值；七是提出可行的防治方案建議，為防治工程施工提供科學(xué)依據(jù)。區(qū)域水文地質(zhì)條件及地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)災(zāi)害防治具有重要的勘查意義，為此本文提出區(qū)域水文地質(zhì)條件及地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查的實(shí)踐研究。此次以黃平縣且蘭醫(yī)院滑坡防治工程為實(shí)例，黃平縣且蘭醫(yī)院滑坡位于黃平縣新州鎮(zhèn)（城關(guān)）十里橋村且蘭醫(yī)院后緣（南東側(cè)），距縣城中心直線距離約1.7Km，有S306省道從滑坡前緣（北西側(cè)）經(jīng)過(guò)，交通條件便利?；聟^(qū)地理坐標(biāo)為：107°54′35.20″-107°55′52.71″、北緯26°54′51.74″-26°56′1.20″（WGS-84），結(jié)合該工程勘查工作對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)條件及地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查進(jìn)行實(shí)踐研究[1]。

1 區(qū)域水文地質(zhì)災(zāi)害特征及成因機(jī)理

根據(jù)資料以及工作經(jīng)驗(yàn)，區(qū)域水文地質(zhì)災(zāi)害主要以滑坡現(xiàn)狀變形為主，主要集中于滑坡前緣和后緣，變形方式為后緣多級(jí)拉張裂縫，前緣擋土墻裂縫、地面鼓翹、建筑物墻體裂縫[1]。區(qū)域水文地質(zhì)災(zāi)害主要受地形地貌、地層巖性等因素共同作用控制的結(jié)果，滑坡所在地形為一左右緣高，中間低的負(fù)地形，且具備較大的匯水面積，地形上為一集水區(qū)域，在地表水及地下水的長(zhǎng)期侵蝕下，滑坡坡體土常年飽水軟化，對(duì)其抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生了較大的不利影響[2]?；聟^(qū)巖體為志留系翁項(xiàng)群頁(yè)巖，該巖體強(qiáng)度低，透水性差，為相對(duì)隔水層，在強(qiáng)降雨等不利條件下，大氣降水部分下滲進(jìn)入滑體形成孔隙水，孔隙水滲透至下伏巖土接觸面后，由于頁(yè)巖隔水，水體便沿巖土接觸面發(fā)生面流，并向低洼處匯流，孔隙水在徑流面流過(guò)程中，一方面對(duì)滑體產(chǎn)生動(dòng)水壓力，增大了滑體的下滑力；另一方面造成滑體飽水軟化，并軟化了下伏土層與強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖接觸面（滑移面），導(dǎo)致滑體抗滑力降低。

區(qū)域水文地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)因素主要為暴雨作用和工程活動(dòng)。暴雨是誘發(fā)滑坡變形破壞的主要因素之一。因滑坡體四周高，中間低，為一匯水集中區(qū)，在強(qiáng)降雨等不利條件下，代表水體一方面對(duì)滑坡體造成侵蝕破壞，造成滑坡體飽水軟化，抗剪強(qiáng)度降低；另一方面，地表水下滲形成地下水，沿巖土分界面形成面流，并向低洼處匯流，造成滑移面飽水軟化，抗剪強(qiáng)度降低，同時(shí)，地下水面流形成的動(dòng)水壓力進(jìn)一步增大了滑坡的下滑力。工程活動(dòng)主要表現(xiàn)于滑坡前緣和坡面，滑坡前緣建筑以及公路建設(shè)過(guò)程中，對(duì)滑坡前緣切方開(kāi)挖，形成了高陡切方邊坡，改變了滑坡應(yīng)力分布，形成了有利剪出口，對(duì)滑坡體滑移變形破壞提供了有利條件[3]。滑坡坡面主要為水田，水田常年蓄水，水田蓄水在滲漏進(jìn)入滑坡坡體后，將導(dǎo)致滑坡滑移面及滑體抗剪強(qiáng)度減小，并增大了滑體自重，對(duì)滑坡滑移破壞提供了有利條件。綜上所述，區(qū)域水文地質(zhì)災(zāi)害滑坡發(fā)生變形破壞為自然因素和人為工程、農(nóng)耕活動(dòng)綜合作用導(dǎo)致。

2 區(qū)域水文地質(zhì)條件及地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查實(shí)踐

通過(guò)實(shí)地詳細(xì)勘查，工程地質(zhì)測(cè)繪，勘查、試驗(yàn)測(cè)試、收集區(qū)內(nèi)已有的地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等方法，并對(duì)黃平縣且蘭醫(yī)院水文地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性、穩(wěn)定性進(jìn)行模型化定量評(píng)價(jià)，確定科學(xué)合理的治理方案，進(jìn)而對(duì)滑坡體進(jìn)行可靠的治理，保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。采用的勘查手段有地形測(cè)量、地質(zhì)災(zāi)害測(cè)繪、鉆探、探井及巖土試驗(yàn)等，以下將對(duì)黃平縣且蘭醫(yī)院滑坡防治工程勘查實(shí)踐進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.1 地形測(cè)量及測(cè)繪

本次地形測(cè)量采用天寶GPS-RTK和中海達(dá)GPS-RTKV30實(shí)測(cè)地形點(diǎn)和地物點(diǎn)，測(cè)區(qū)布設(shè)了GPS（E）級(jí)點(diǎn)2個(gè)，如下表所示。

表1 GPS點(diǎn)坐標(biāo)、高程統(tǒng)計(jì)表

嚴(yán)格按照1:1000地形圖及相關(guān)行業(yè)規(guī)范來(lái)進(jìn)行測(cè)量和編制。該項(xiàng)目以E級(jí)控制點(diǎn)K1、K2作為起算點(diǎn)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)解算校正，該控制點(diǎn)精度能滿足本次地形測(cè)量的要求。地形測(cè)繪采用實(shí)測(cè)1:1000地形圖做手圖，重點(diǎn)調(diào)查測(cè)繪滑坡體的巖土構(gòu)成和地表裂縫等變形特征的發(fā)育情況，并繪制在地形底圖上。

表2 巖土物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)表

2.2 鉆探采集水文地質(zhì)樣品

黃平縣且蘭醫(yī)院滑坡防治工程勘查實(shí)踐采用了鉆探技術(shù)，利用鉆探技術(shù)獲取黃平縣且蘭醫(yī)院水文地質(zhì)樣品，為保證鉆探工作的地質(zhì)成果資料的準(zhǔn)確性，此次采用JIHD-ASD4型號(hào)鉆探機(jī)進(jìn)行鉆探施工，在鉆探過(guò)程中嚴(yán)格控制回次進(jìn)尺，土層不大于0.50m，巖石不大于1.50m。鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制沖洗液量，土層鉆進(jìn)采用干鉆，基巖鉆進(jìn)采用小水量鉆進(jìn)，巖芯采取率＞75%。為進(jìn)行大容重實(shí)驗(yàn)，布置探井工程6個(gè)，探井孔口呈正方形，寬2.0m，深2.5m?，F(xiàn)場(chǎng)采集土樣9件、巖樣6件（其中巖樣為鉆孔內(nèi)取樣，滑帶土由于厚度較淺，加之鉆探工藝的局限性，很難鉆孔內(nèi)取樣），并通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試各土樣、巖樣的物理力學(xué)參數(shù)及腐蝕性指標(biāo)，為災(zāi)害體穩(wěn)定性計(jì)算及設(shè)計(jì)提供可靠的物理力學(xué)指標(biāo)。室內(nèi)土樣測(cè)試指標(biāo)為含水率、天然密度、孔隙比、飽和度、液限、塑限、抗剪、壓縮模量等；巖樣測(cè)試指標(biāo)為重度、單軸飽和抗壓強(qiáng)度、直剪。土樣及巖樣皆在坡面、鉆孔內(nèi)采取，并及時(shí)密封與送檢。

2.3 區(qū)域水文地質(zhì)條件分析

經(jīng)鉆探樣品實(shí)驗(yàn)測(cè)試，根據(jù)出露的地層巖性及地下水含水介質(zhì)賦存特征，黃平縣且蘭醫(yī)院地下水類型可分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類。松散巖類孔隙水賦存于第四系殘破積含塊石、碎石粘土中，該含水巖組分布于整個(gè)斜坡，厚度2.75m～10.23m，受降雨影響較大，一般透水不含水，本次鉆探過(guò)程中，在該層未發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定地下水位。但在強(qiáng)降雨期間，勘查區(qū)地形條件易于集水，基巖為隔水層，該層土體易處于飽水狀態(tài)。本次在滑坡前緣發(fā)現(xiàn)兩處泉點(diǎn)（Q1、Q2），兩處泉點(diǎn)均為季節(jié)性下降泉，泉水均來(lái)源于松散巖類孔隙水，降雨期間，Q1流量約0.3L/s、Q2流量約0.5L/s，旱季時(shí)期，該兩處泉點(diǎn)干涸。除此之外，滑坡體及附近未發(fā)現(xiàn)泉涌現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查詢問(wèn)，Q1和Q2兩處泉點(diǎn)均系且蘭醫(yī)院宿舍樓后緣（南東側(cè)）擋墻修建完成后出現(xiàn)，推測(cè)其形成原因?yàn)?，因擋墻泄水孔排水不暢（調(diào)查期間，擋墻泄水孔多處于堵塞狀態(tài)），同時(shí)擋墻所在區(qū)域?yàn)橐准臏瞎鹊匦?，受擋墻阻水后，地下水逕流向擋墻后緣及左?cè)土體裸露區(qū)域排泄，并形成Q1、Q2兩處下降泉點(diǎn)。賦存于志留系翁項(xiàng)群（Swx）頁(yè)巖中，大氣降水部分通過(guò)土體下滲至基巖裂隙中形成基巖裂隙水，而強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖長(zhǎng)期受地下水的作用易于泥化，沿土層和基巖界面形成滲透性較差的相對(duì)隔水層，因此，該含水巖組富水性弱，含水性差。本次鉆探過(guò)程中，在該層未發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定地下水位，區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)基巖裂隙水泉點(diǎn)。

2.4 區(qū)域水文地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分析

根據(jù)以上對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)條件分析結(jié)果，以及鉆探試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，得到勘查區(qū)域滑體、滑帶等的物理力學(xué)參數(shù)值，具體如表2所示。

根據(jù)上表中風(fēng)化頁(yè)巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為frk=10.56MPa，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ類，依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）第5.2.6條規(guī)定，取折減系數(shù)=0.1，計(jì)算得場(chǎng)地滑床地基承載力特征值。根據(jù)各個(gè)指標(biāo)，計(jì)算出區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定系數(shù)，其計(jì)算公式如下。

公式（1）中，F(xiàn)s為穩(wěn)定系數(shù)；Ri為作用于第i塊的抗滑力；ψj為第i塊段土的內(nèi)摩擦角；Ti為作用于第i塊滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力（kN/m），出現(xiàn)與滑動(dòng)方向相反的滑動(dòng)分力時(shí)，Ti應(yīng)取負(fù)值。根據(jù)上試計(jì)算剖面、巖土參數(shù)及計(jì)算公式，選取計(jì)算剖面，去下圖所示作為區(qū)域水文地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算剖面，如下圖所示。

圖1 剖面計(jì)算簡(jiǎn)圖

根據(jù)選擇的計(jì)算剖面以及公式（1）計(jì)算結(jié)果，確定區(qū)域水文地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，勘查區(qū)滑坡發(fā)生整體滑動(dòng)的可能性大，危害程度較大，危險(xiǎn)性大，應(yīng)盡快實(shí)施綜合治理方案，以此完成對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)條件及地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查的實(shí)踐研究。

3 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合黃平縣且蘭醫(yī)院滑坡防治工程勘查實(shí)踐資料，對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)條件及地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查的實(shí)踐進(jìn)行了研究，此次研究對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)條件及地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查的實(shí)踐操作具有一定的借鑒意義。