巖土工程在地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用

池永翔

（福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福建 福州 350011）

我國經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展階段，對不同類型資源的開發(fā)力度持續(xù)加大，工程建設(shè)數(shù)目增加，規(guī)模大幅擴(kuò)張，在這樣的形勢下我國地質(zhì)環(huán)境也承受著較大壓力，這是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主因之一。地質(zhì)災(zāi)害被定義成發(fā)生在地球表面的巖土體移動情況，不僅會破壞人們生存環(huán)境，還會對其生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。地質(zhì)災(zāi)害的成因通?？梢詮淖匀换蛉藶橐蛩貎蓚€方面分析，多數(shù)狀況下是以上兩者共同作用產(chǎn)生的，有資料記載，近些年來我國由地質(zhì)災(zāi)害在全部自然災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失中所占比例為20%~25%，加大對地質(zhì)災(zāi)害防控力度，是保護(hù)國家經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)的有效方法之一。

1 相關(guān)概念

1.1 巖土工程

迄今為止，巖土工程已經(jīng)有數(shù)十年的發(fā)展歷程，在系統(tǒng)化的研究中已經(jīng)形成了一套十分完善的理論體系，但是伴隨巖土工程研究深度的不斷拓展，發(fā)現(xiàn)其中存在著較大的發(fā)展空間，故而應(yīng)進(jìn)一步拓展其分析深度。地質(zhì)工程學(xué)主要分析的是巖土工程開采行為對周圍環(huán)境形成的影響，基于專業(yè)化的分析研究過程，能夠探查更為全面的地質(zhì)保護(hù)及地質(zhì)災(zāi)害防控方法。巖土工程的研究對象主要是工程的地質(zhì)狀況及存在的問題，研究內(nèi)容主要包括兩大部分：一是地質(zhì)災(zāi)害，主要是降低自然災(zāi)害事件的發(fā)生率，利用更加科學(xué)合理的方法去進(jìn)行預(yù)防、控制；二是防治巖土工程，主要是鉆研巖土內(nèi)存留的各種實際問題，主要包括地基及地下問題等。

1.2 地質(zhì)災(zāi)害

地質(zhì)災(zāi)害，即在各種自然環(huán)境因素的作用下，由于人為的影響，進(jìn)而使地質(zhì)出現(xiàn)各種破壞性事故，泥石流、火山等均是常見的地質(zhì)災(zāi)害。

我國幅員遼闊，不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境特殊并且復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率相對較高。結(jié)合既往不完全統(tǒng)計，地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)是造成社會經(jīng)濟(jì)損失的重要因素之一。故而，國家相關(guān)部門急需應(yīng)用合理的防治技術(shù)、方法去降低地質(zhì)災(zāi)害事件的發(fā)生率，進(jìn)而降低經(jīng)濟(jì)損失。地質(zhì)災(zāi)害不僅會引起經(jīng)濟(jì)損失問題，還可能會對生態(tài)環(huán)境造成不同程度的影響。一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時，不僅會浪費掉大量的自然資源，還會對環(huán)境造成不良影響，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化，也會引起水土流失等多種生態(tài)問題，故而及時采用合理的技術(shù)防控地質(zhì)災(zāi)害問題具有很大必要性。

2 常見的地質(zhì)災(zāi)害類型

2.1 滑坡和崩塌

地質(zhì)災(zāi)害中的滑坡，通常是指在斜坡上、河流沖刷或地下水活動、地震和人工切坡等諸多因素的作用下，進(jìn)而順著軟弱帶或軟弱面，整體或局部沿著斜坡持續(xù)下滑的自然現(xiàn)象。地質(zhì)構(gòu)造內(nèi)的地震帶、斷層帶，江、河、湖的岸坡地帶以及地形出現(xiàn)較大差距的峽谷區(qū)，也可能是人工修筑道路的邊坡與夏秋季時強(qiáng)降雨的區(qū)段。崩塌主要發(fā)生在陡坡上，在壓力作用下巖土體被直立裂縫分割，鑒于其根部空虛，在折斷壓碎或局部滑動階段，容易失衡，最后剎那間和母體脫離朝下方出現(xiàn)翻滾、傾倒或堆積在坡腳位置的情況。崩塌會對人們生命安全構(gòu)成嚴(yán)重危害，嚴(yán)重?fù)p害建筑體，崩塌物掩埋公路與鐵路。人為因素是引起崩塌事件的主要原因，比如開采礦產(chǎn)資源、蓄水的水庫或渠道出現(xiàn)滲漏、開挖道路工程邊坡或人們大量應(yīng)用堆棄的渣填土等。再比如人們過度開采山體時，過度挖掘山體的底部，而后隨便堆砌，就會降低山體底部的承載能力，最后引發(fā)崩塌現(xiàn)象。巖土工程內(nèi)一旦發(fā)生崩塌現(xiàn)象，便會干擾工程項目施工的整個過程，情節(jié)嚴(yán)重時還會引起人員傷殘情況。

2.2 泥石流和地面塌陷

泥石流這種地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在山區(qū)或地形崎嶇區(qū)段，主要是在降水等諸多因素的影響作用下引起的山體滑坡，而后滑坡會夾帶大量泥沙與石塊出現(xiàn)泥石流現(xiàn)象。在很多工況下，泥石流有爆發(fā)時間短暫、破壞力強(qiáng)等特點，會對公路與房屋等建筑設(shè)施造成較大的破壞力，對本地環(huán)境的影響是極為嚴(yán)重的。人類的亂砍濫伐、不合理開采礦產(chǎn)資源及開采階段隨意堆置棄石、棄土等均是引起該類地質(zhì)災(zāi)害的常見原因。

地面變形是巖石工程中的常見地質(zhì)災(zāi)害類型，主要表現(xiàn)為地面下陷或塌陷，部分情境下還會形成裂縫。人為因素也是引起地面變形問題的主因，比如過度開采地下的巖溶和地下水等資源。

2.3 水土流失

水土流失，也是巖土工程中常見的災(zāi)害類型，因為水土流失的存在，會給巖土工程的安全帶來影響，嚴(yán)重時可能會導(dǎo)致巖土工程周邊水土嚴(yán)重流失，出現(xiàn)山體滑坡，甚至是施工場所被掩蓋的問題，同時在雨水的作用下，水土流失的問題也會相對嚴(yán)重，進(jìn)而影響巖土工程周邊的安全。造成該問題出現(xiàn)主要是因為巖土工程施工過程中，未能站在長遠(yuǎn)發(fā)展的角度考慮問題，缺乏基本的環(huán)境保護(hù)意識和綠色施工理念。由于在設(shè)備、施工管理等方面，未能以自然、環(huán)保的角度考慮問題，就會導(dǎo)致水土流失問題的發(fā)生。

2.4 地基變形

土建工程中，地基變形是比較常見的地質(zhì)災(zāi)害，例如在建筑工程、市政工程中，都能發(fā)現(xiàn)地基變形的身影，同時因為地基變形，就會給工程的穩(wěn)定性和可靠性帶來影響。例如，在建筑工程施工中，如果施工完成后，出現(xiàn)地基變形的問題，就會導(dǎo)致建筑工程出現(xiàn)沉降的問題，會進(jìn)一步誘發(fā)建筑工程出現(xiàn)裂縫等問題，從而導(dǎo)致建筑工程的安全隱患。又如，市政道路施工中，如果出現(xiàn)地基沉降變形問題，就會給市政道路的穩(wěn)定性帶來影響，導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫、翻漿等問題，嚴(yán)重影響道路的可靠性，甚至在后續(xù)的使用中，道路所能起到的服務(wù)能力都會大打折扣，嚴(yán)重影響道路的服務(wù)能力。

2.5 地下水污染

地下水是重要的水資源，在實際的巖土工程中，如果地下水資源受到了污染，就會導(dǎo)致水土污染和地球化學(xué)異常災(zāi)害的發(fā)生，嚴(yán)重影響后續(xù)地下水資源的利用，如果居民通過打井的方式，將地下水作為飲用水，就會給居民的健康帶來影響。

3 防治方法

3.1 滑坡

針對這種地質(zhì)災(zāi)害問題，防治實踐中要以預(yù)防為主。鑒于引起滑坡事故的原因較多，故而在制定防治方案前一定要深度分析滑坡成因，結(jié)合實況選擇有效的處理手段。既往有大量的工程實踐表明，當(dāng)下國內(nèi)經(jīng)濟(jì)性較高、時效性較強(qiáng)的滑坡防護(hù)方法主要有如下兩種[1]：

一是提升山體斜坡巖土力學(xué)的強(qiáng)度，這是強(qiáng)化坡體承載力的有效方法之一，進(jìn)而削弱山體的滑動力，能較好的達(dá)成防控滑坡事件的目的。分析眾多能提升斜坡巖土力學(xué)強(qiáng)度的方法，不難發(fā)現(xiàn)削坡度減載量、邊坡加固是最有效的處理方法。

二是通過分析滑坡災(zāi)害的成因不難發(fā)現(xiàn)，水在該類災(zāi)害發(fā)生過程中起到?jīng)Q定性作用。故而，在防治實踐中，我們要是能從根源上解除地下水的問題，那便能較有效的提升滑坡災(zāi)害的防治效果。處理地下水時，可供選擇的措施有：（1）參照邊坡周邊環(huán)境的水文特征、地質(zhì)條件，應(yīng)用適宜的方法排解掉山體滑坡范疇中的地下水，水平鉆孔疏干、支撐盲溝等均是可供選擇的方法；（2）在坡體上修筑排水溝，其作用以排除滑坡周邊中的地表水為主，規(guī)避大量涌水降低邊坡周邊構(gòu)造的穩(wěn)定性；（3）在坡體邊界處建設(shè)截水溝，其對地表水流進(jìn)滑坡范疇中能起到一定的阻斷作用。

三是部分巖土工程處于西南地區(qū)，臨近山壁，在雨季時降水量相對較大，增加了山體滑坡災(zāi)害發(fā)生的概率。可以利用抗滑樁施工技術(shù)起到一定的穩(wěn)固作用，進(jìn)而降低山體滑坡災(zāi)害的發(fā)生率。采用抗滑樁施工技術(shù)防治地質(zhì)災(zāi)害時，應(yīng)注意如下三點情況：（1）布設(shè)抗滑樁階段，要綜合分析各種因素，特別是要考慮滑坡體的實際推力與厚度，盡量將其布設(shè)在推力偏小且土層薄的位置。加強(qiáng)抗滑樁長度的控制，不可以過長，多數(shù)工況中要將其控制在35m 內(nèi)?？梢岳脝闻?、分段阻滑形式布設(shè)抗滑樁，以上兩種方法的適用范圍存在著一定差異，前者在推力偏小的位置表現(xiàn)出較高適用性，將后者用在推力較大的位置能取得較好的處理效果；（2）確?？够瑯兜奈恢糜休^高的精準(zhǔn)度。具體施工階段若樁體的方位不精準(zhǔn)，或者形成較大偏差，則會直接降低該樁體的穩(wěn)定性，這樣在地質(zhì)災(zāi)害防控實踐中就很難取得較好效果；（3）確定樁孔。當(dāng)下可以采用的挖孔方法主要有兩種，一是機(jī)械挖孔，二是人工挖孔，以上兩種方法用于巖土工程領(lǐng)域中各有優(yōu)缺點。但是不管是采用哪種挖孔方法，孔洞挖掘后，需要及時清除其內(nèi)部雜質(zhì)，而后利用管道的方法去澆灌砼，在以上過程中需要注意的問題是要在水下進(jìn)行操作，則要確保導(dǎo)管的位置處于水下2.0m。

3.2 崩塌

和滑坡災(zāi)害相比較，崩塌的防治方法、過程更為簡單，通常會在陡峭的邊坡上出現(xiàn)崩塌情況，是崩塌的裂縫和巖土層兩者結(jié)合作用的結(jié)果，地質(zhì)活躍程度是對崩塌災(zāi)害發(fā)生過程起到?jīng)Q定性作用，這也決定了崩塌程度有不可控性。在防治崩塌災(zāi)害前，應(yīng)綜合多方面因素分析引發(fā)崩塌的原因，制定相應(yīng)的處理方案，選擇最適的防治技術(shù)。主要是處理裂縫集中分布的區(qū)域，掌握存有危險因素的土體，而后配合使用掛網(wǎng)和錨桿噴護(hù)固定的形式加固土體，通常能較好的治理崩塌問題。

3.3 泥石流

泥石流是一種防治難度較大的地質(zhì)災(zāi)害類型，故而在多數(shù)工況下，在開采礦山資源過程中工程隊?wèi)?yīng)盡可能的避開泥石流高發(fā)地區(qū)，若不能避開，則一定要及時采用適宜的措施防治泥石流問題，力爭將泥石流帶來的危害性降至最低。

由于在發(fā)生泥石流事故時，會形成細(xì)小泥沙、形體較大砂石等固體物，一旦察覺到要發(fā)生泥石流事故，應(yīng)及時攔擋以上這些大顆粒的固體物[2]?？梢詰?yīng)用排水溝和攔泥沙壩方法處理，布置排水溝能使泥石流經(jīng)過排水溝時流速降低，調(diào)整泥石流的流動方向。將攔泥沙壩建設(shè)在泥石流的高發(fā)地段，這樣當(dāng)發(fā)生泥石流且經(jīng)過攔泥沙壩時，泥石流的流速便會降低，大顆粒砂石會沉淀到攔泥沙壩內(nèi)，以上方法有益于降低泥石流帶來的危害性。在建成攔泥沙壩后，也可以適度的拓展壩體的河床寬度，適度降低其坡度，解除方式將泥石流的流體調(diào)控在壩體溝道的中間，有益于降低泥石流和山洪對壩體岸坡造成的侵蝕、破壞程度。

3.4 地面塌陷

（1）強(qiáng)擊法：即應(yīng)用強(qiáng)錘對土體進(jìn)行強(qiáng)烈的擊打、夯實處理，借此方式提高土體強(qiáng)度，對地表塌陷問題的發(fā)生、發(fā)展過程能起到較好的防控作用。在現(xiàn)實操作中，可以應(yīng)用強(qiáng)擊法去夯實洞軟弱區(qū)，實現(xiàn)對土體和松軟泥土的同步夯實[3]。

（2）填堵法：這種方法的適用范疇較為狹窄，處理深度較淺顯的坑洞時通常能獲得良好效果，從宏觀層面上可以對其操作工序做出如下概述：清除坑洞中松軟的土體→堅硬石塊、碎石來去填實坑洞，這是實現(xiàn)放濾的主要操作→粘土覆蓋地表，夯錘夯實。

（3）灌漿法：該種防治技術(shù)應(yīng)用原理是采用灌漿法加固巖土，具體是使用調(diào)制好的漿液灌注巖土體形成的孔洞；也可以對巖土體進(jìn)行人工鉆孔操作，而后灌注漿體，能較明顯地提升巖土的強(qiáng)度。

3.5 地面變形的防治

首先，在巖土工程正式施工前期，應(yīng)全面檢測本地區(qū)的地質(zhì)條件，全面掌握工程所在區(qū)的地質(zhì)特征。整體分析本區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境，加大規(guī)范化管理力度，比如加大地下熔巖運動情況的監(jiān)測力度。其次，提升項目施工過程的規(guī)范性和合理性。施工方應(yīng)提升項目施工的規(guī)范性，全面檢查設(shè)備狀態(tài)，確保地質(zhì)災(zāi)害問題防控的有效性。最后，提升植被的覆蓋率。有關(guān)部門還應(yīng)積極采用生態(tài)防控手段，結(jié)合巖土工程施工特征，全面提高綠色植被的覆蓋率，能顯著降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險，所以要在工程項目周邊栽種一定量的綠植，并參照相關(guān)規(guī)范要求，加大荒山整改力度，實現(xiàn)巖土工程區(qū)域整改的全面性，避免發(fā)生水土流失問題。

3.6 地下水污染

因為地下水是重要的水資源，具有較高的利用價值，如果地下水資源被污染，就會給周邊居民的日常生活帶來影響。所以，要結(jié)合實際情況，做好地下水污染的治理。首先，是預(yù)防措施，通過加大宣傳，提高巖土工程對地下水污染的認(rèn)識，確保資源的管理和保護(hù)效果。另外，加強(qiáng)水網(wǎng)監(jiān)測的質(zhì)量，通過監(jiān)測工作，提高水網(wǎng)的可靠性。另外，為了實現(xiàn)對地下水的治理，可以選擇：抽出-處理法，水動力控制法，物理屏蔽法，原位處理法等方法，確保地下水這類地質(zhì)災(zāi)害可以得到有效地防治與控制，降低地質(zhì)災(zāi)害對工程項目及周邊居民日常生活的影響。

4 加強(qiáng)礦山地質(zhì)災(zāi)害防治效果的策略

4.1 增強(qiáng)施工標(biāo)準(zhǔn)

礦山地帶開采階段為避免發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，明確地表開采項目的施工標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)。地表工程有施工復(fù)雜性高、危害性大等特點，故而可采用的施工方法是多樣化的。

故而，應(yīng)利用適宜的施工標(biāo)準(zhǔn)有效約束、規(guī)范地表工程的作業(yè)過程，不僅能提升項目施工質(zhì)量，還能降低地質(zhì)災(zāi)害事件發(fā)生的風(fēng)險，實現(xiàn)對礦山周邊群眾生命、財產(chǎn)安全的有效保護(hù)[4]。鑒于不同礦山的山體土質(zhì)條件有差異，故而對人類活動表現(xiàn)出的承載能力也有一定的區(qū)別，故而在制定施工標(biāo)準(zhǔn)過程一定要做到個性化分析。針對那些相對脆弱的山體，禁止進(jìn)行大規(guī)模的開采活動，嚴(yán)格執(zhí)行開采標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 做好地質(zhì)勘察工作

在地質(zhì)災(zāi)害防治過程中，為了能使巖土工程將自身作用發(fā)揮到最大化，一定要結(jié)合不同山體特征采用差異化的工法，借此方式使礦山地質(zhì)能較好的滿足后續(xù)階段安全生產(chǎn)的現(xiàn)實需求。故而，一定要認(rèn)真做好地質(zhì)勘察工作，進(jìn)而使巖土工程自身功能充分發(fā)揮出來。地質(zhì)勘察實踐中，應(yīng)不斷提升勘察隊伍的專業(yè)性，確保勘查工作過程的細(xì)致性。只有這樣方能結(jié)合勘測結(jié)果，科學(xué)預(yù)測工程活動中可能發(fā)生的災(zāi)害類型及強(qiáng)度，而后利用適宜的方法減少或避免災(zāi)害事件對山體形成的侵害。

4.3 完善工程設(shè)計

在設(shè)計巖土工程項目時，一定要將常見的礦山災(zāi)害整合至其中，綜合多方面因素解讀災(zāi)害問題的成因與運動模式，采用查閱資料的方法，深入研究某地區(qū)既往災(zāi)害發(fā)生情況，將其作為參考，制定出個性化的工程設(shè)計方案。在具體設(shè)計環(huán)節(jié)中，不僅要對災(zāi)害控制體系內(nèi)容有全面了解，還要結(jié)合災(zāi)害成因采用適宜的控制模式。也要掌握具體作業(yè)強(qiáng)度與質(zhì)量，針對那些即將投產(chǎn)的礦山項目，在后續(xù)生產(chǎn)運營體系內(nèi)，要精確調(diào)控每日開采的作業(yè)量及炸藥用量等，降低災(zāi)害事故的發(fā)生率[5-6]。

4.4 建立健全地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)和災(zāi)情預(yù)報系統(tǒng)

我國大部分地區(qū)在防控地質(zhì)災(zāi)害時，基本是采用以預(yù)防為主的防控模式，當(dāng)下很多地質(zhì)災(zāi)害隱患及其成因尚未被探查到，故而在建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測過程中要加大投資力度，合理應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)，不斷提升地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的功能，利用其精準(zhǔn)的預(yù)測、播報各地區(qū)的地質(zhì)狀況，合理應(yīng)用GIS 技術(shù)，能順利的建設(shè)出覆蓋全國的地質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)一步提升地質(zhì)災(zāi)害測評工作效率，為相關(guān)部門預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)與可靠的技術(shù)支持，將地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的功能發(fā)揮到最大化[7]。

5 結(jié)束語

巖土工程建設(shè)，地質(zhì)災(zāi)害防治問題牽扯到多個方面，可以將其看成是一項系統(tǒng)性、綜合性較強(qiáng)的工程。因為我國地質(zhì)災(zāi)害類型較多，滑坡、崩塌、泥石流等災(zāi)害成因也有差異，故而一定要結(jié)合現(xiàn)實狀況制定個性化、科學(xué)、可行的防治方案，方能起到較好的防治效果，為我國經(jīng)濟(jì)、環(huán)境持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。