水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中的運(yùn)用

宋 楊

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心吉林總隊(duì)，吉林 長春 130033）

現(xiàn)代科技進(jìn)步促使地質(zhì)災(zāi)害防治方法發(fā)生改變，而且地質(zhì)災(zāi)害防治也逐漸趨于穩(wěn)定，明確了監(jiān)督預(yù)警的重要價值。此外，水文地質(zhì)技術(shù)，文化與技術(shù)工程、環(huán)境地質(zhì)技術(shù)防治等，是防治地質(zhì)災(zāi)害的有效技術(shù)手段，在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中組織勘察設(shè)計(jì)，全面分析地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)，將工程治理、地質(zhì)環(huán)境有機(jī)融合，勘察地質(zhì)災(zāi)害治理水質(zhì)，可以得到有實(shí)際應(yīng)用價值的數(shù)據(jù)。所以水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)對于地質(zhì)災(zāi)害防治工程中的運(yùn)用具有非常顯著的效果，起到預(yù)防、解決地質(zhì)災(zāi)害的作用。

本文圍繞地質(zhì)災(zāi)害防治工程中水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行，了解該技術(shù)應(yīng)用價值與要點(diǎn)，根據(jù)不同技術(shù)形式總結(jié)其在防治地質(zhì)災(zāi)害方面的應(yīng)用方法。

1 水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)

水工環(huán)地質(zhì)是按照水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)，所形成的一種綜合性技術(shù)手段，針對不同地質(zhì)條件展開調(diào)查、勘測，評價與地質(zhì)作用分析，是如今地質(zhì)災(zāi)害防范的有效技術(shù)形式，也在地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)運(yùn)動等領(lǐng)域得到應(yīng)用。水工環(huán)地質(zhì)是以地質(zhì)調(diào)查、勘探、監(jiān)測為基礎(chǔ)，重點(diǎn)預(yù)防和治理地質(zhì)災(zāi)害，監(jiān)測區(qū)域范圍內(nèi)水工環(huán)地質(zhì)的分析，可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的地質(zhì)災(zāi)害的苗頭，并且根據(jù)調(diào)查、監(jiān)測獲得數(shù)據(jù)提出地質(zhì)災(zāi)害防治的方法[1]。

根據(jù)一直以來我國地質(zhì)災(zāi)害防治工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，水工環(huán)地質(zhì)具有非常重要的意義。如今我國推出了一系列環(huán)保政策，加強(qiáng)環(huán)境綜合治理，更是在環(huán)境發(fā)展戰(zhàn)略的引導(dǎo)下切實(shí)改善了自然環(huán)境與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。生態(tài)文明建設(shè)開展至今，廣大群眾更是樹立了環(huán)保意識，這是水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)在社會范圍內(nèi)得以普及以及廣泛應(yīng)用的重要條件，也是不可或缺的人文環(huán)境?；趪鴥?nèi)外發(fā)展趨勢，水工環(huán)地質(zhì)相關(guān)工作與現(xiàn)代化建設(shè)需求相符，對于水工環(huán)技術(shù)的改進(jìn)，也使得水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)基礎(chǔ)理論更加豐富，為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)提供了助力，也可以全面實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的建設(shè)目標(biāo)[2]。

“一帶一路”倡議的不斷推進(jìn)，使得各個國家之間緊密銜接，更是組建成為一個有機(jī)聯(lián)合體，在此環(huán)境下水工環(huán)地質(zhì)工作的意義便更加深刻。既要關(guān)注水土資源保護(hù)、可持續(xù)利用，又要明確水工環(huán)地質(zhì)在生態(tài)環(huán)境、生活環(huán)境等方面可能存在的影響[3]。一直以來我國堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路，人民群眾也更加關(guān)注水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中的應(yīng)用，以夯實(shí)的水工環(huán)地質(zhì)理論知識為前提進(jìn)行實(shí)操，積極創(chuàng)新的同時總結(jié)地質(zhì)災(zāi)害防治和水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，明確今后防治地質(zhì)災(zāi)害的思路，還可以構(gòu)建更加成熟的水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)體系。

2 地質(zhì)災(zāi)害及防治要點(diǎn)

2.1 常見的地質(zhì)災(zāi)害

第一，地震。所有地質(zhì)災(zāi)害當(dāng)中地震是現(xiàn)代社會的常見災(zāi)害之一，由板塊之間相互作用引發(fā)的地殼劇烈運(yùn)動。地震本身在地質(zhì)災(zāi)害中表現(xiàn)出極高的不確定性，對地震進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)警存在難度。一旦發(fā)生地震災(zāi)害，必然會嚴(yán)重影響人們正常生活，如果地震等級高甚至?xí){到人們?nèi)松戆踩?。根?jù)以往地震災(zāi)害的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，若地震發(fā)生在山區(qū)，極有可能誘發(fā)山體崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，需要科學(xué)應(yīng)用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)預(yù)防地震災(zāi)害的發(fā)生[3]。第二，崩塌。在地心引力作用下巖土體發(fā)生重力作用，可能導(dǎo)致崩塌。一般該地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在坡度在56°以上且高度28m以上的陡峭斜坡[4]。一旦發(fā)生崩塌，必然會威脅到附近建筑物的安全性，甚至?xí)χ車貐^(qū)生態(tài)環(huán)境造成破壞。第三，滑坡?；逻@一地質(zhì)災(zāi)害的方式，同時是受到重力作用影響，山坡土體導(dǎo)致滑落。當(dāng)產(chǎn)生了滑坡地質(zhì)災(zāi)害之后潛在影響較大，如人們正常生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)。因此，地質(zhì)災(zāi)害防治工程需要重點(diǎn)關(guān)注滑坡現(xiàn)象，減小因滑坡導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害后果。第四，地面沉降。所有地質(zhì)災(zāi)害中的地面沉降主要與自然因素、工程建設(shè)有關(guān)，地質(zhì)災(zāi)害。伐善地面沉降后致使生態(tài)環(huán)境急速，阻礙正常生產(chǎn)與生活，甚至?xí)斫?jīng)濟(jì)方面的損失。第四，地裂縫。地裂縫的形成，是因地殼構(gòu)造移動引發(fā)的地裂現(xiàn)象，一般違規(guī)的地下水資源開發(fā)地裂縫是導(dǎo)致該地質(zhì)災(zāi)害的主要原因。當(dāng)出現(xiàn)了地裂縫后可能誘發(fā)其他不確定性地質(zhì)災(zāi)害，需要及時予以防范[5]。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害防治要點(diǎn)

組織水工環(huán)地質(zhì)分析地質(zhì)災(zāi)害防治的要點(diǎn)，重點(diǎn)在于提高水工環(huán)地質(zhì)工作人員專業(yè)水平，通過定期培訓(xùn)更新知識體系，從而及時關(guān)注地質(zhì)災(zāi)害防治工程建設(shè)，加強(qiáng)管理，以免地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生威脅到人民群眾的正常生活。水工環(huán)地質(zhì)工作還需關(guān)注自然資源的管理，嚴(yán)禁因開采自然資源導(dǎo)致地面結(jié)構(gòu)變化，這是預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的有效前提[6]。我國各個地區(qū)地質(zhì)條件不同，所以制定水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)應(yīng)用方案也要保證針對性，同時關(guān)注當(dāng)?shù)厝罕娕c自然生態(tài)環(huán)境的需求，發(fā)揮水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)優(yōu)勢組織地質(zhì)勘查與部署，有效防治地質(zhì)災(zāi)害。

3 水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)與運(yùn)用

3.1 物探法

地面表層可以采用物探電阻率法和磁法，深入勘察地質(zhì)災(zāi)害，總結(jié)地質(zhì)災(zāi)害根源。掌握了地層沿線地下水流向流速、實(shí)際分布情況、寬度厚度等參數(shù)之后，可以著手制定水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)方案[7]。

3.2 GPS技術(shù)

地質(zhì)災(zāi)害防治工程應(yīng)用衛(wèi)星定位法，即GPS技術(shù)（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）可以深入、全方位的勘察地質(zhì)災(zāi)害。水工環(huán)地質(zhì)工作人員利用精準(zhǔn)測量確定災(zāi)害發(fā)生的位置，而且GPS本身也具有導(dǎo)航的作用，不僅是在地質(zhì)災(zāi)害防治中，也普遍應(yīng)用于人們的生活中。應(yīng)用無線傳輸設(shè)備接收GPS信息，轉(zhuǎn)換成無線電信號之后制定地質(zhì)災(zāi)害防治的可行策略。

3.3 RTK技術(shù)

RTK技術(shù)（Real-time kinematic，實(shí)時動態(tài)載波相位差分技術(shù)）在地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用，是利用相位差分獲取基站信號。RTK技術(shù)接收基準(zhǔn)站傳輸信息，按照接收信息內(nèi)容確定地質(zhì)災(zāi)害具體情況[8]。此外，RTK技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)連接，明確地質(zhì)災(zāi)害所在位置，有助于快速判定地質(zhì)災(zāi)害與防治對策的分析，全面提高地質(zhì)災(zāi)害分析與防治效率。

3.4 RS技術(shù)

利用RS技術(shù)（Remote Sensing，遙感技術(shù)）可以幫助水工環(huán)地質(zhì)工作人員獲取到地質(zhì)災(zāi)害有關(guān)的詳細(xì)信息，如地質(zhì)災(zāi)害圖像。針對動態(tài)圖像與靜態(tài)圖像進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的遠(yuǎn)程勘察，大致明確地質(zhì)災(zāi)害危害程度、具體類別之后，及時提出應(yīng)對方法。

3.5 水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)與信息技術(shù)融合

3.5.1 大數(shù)據(jù)

防治地質(zhì)災(zāi)害一般對信息傳輸效率提出非常高的要求，以往在應(yīng)用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)時，盡管可以保證信息的及時傳遞，但卻無法快速、準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)。針對該問題，建議將水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)和大數(shù)據(jù)結(jié)合，提高地質(zhì)災(zāi)害信息分析的效率與準(zhǔn)確性。大數(shù)據(jù)用于地質(zhì)災(zāi)害防治工程，利用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)對地質(zhì)災(zāi)害信息處理體現(xiàn)其優(yōu)勢。將大數(shù)據(jù)與水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)結(jié)合，按照地質(zhì)災(zāi)害防治現(xiàn)場采集到的信息，經(jīng)過大數(shù)據(jù)的迅速分析進(jìn)行自動分類，并且自動化生成圖表，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害具體情況、指標(biāo)等展開核算。

3.5.2 人工智能

人工智能用于地質(zhì)災(zāi)害防治工程，將其與水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)的智能化分析，而且傳統(tǒng)的人工環(huán)節(jié)全面替換為機(jī)器人，可以對一些比較特殊的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行勘察，既降低了水工環(huán)地質(zhì)工作人員在地質(zhì)災(zāi)害勘察環(huán)節(jié)的危險程度，又可以提高地質(zhì)災(zāi)害防治效率。今后人工智能技術(shù)必然會不斷創(chuàng)新，地質(zhì)災(zāi)害防治工程也即將實(shí)現(xiàn)人工智能的普及。

4 地質(zhì)災(zāi)害防治工程中的水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)

4.1 地震災(zāi)害治理

地質(zhì)災(zāi)害治理制定的應(yīng)急方案，一般是在水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)上作出的設(shè)計(jì)。通常開展水工環(huán)地質(zhì)工作，主要是對地震災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警，明確礦山水工環(huán)地質(zhì)基本情況、采集地質(zhì)信息，從而預(yù)測潛在的地質(zhì)災(zāi)害。應(yīng)用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)必須認(rèn)識到的是，利用水工環(huán)地質(zhì)信息可以明確礦山上存在的采空區(qū)[9]。按照人工激發(fā)地震波，礦山地下巖層形成傳播路線、具體傳播時間，這是礦山地下巖層界面采空區(qū)埋藏深度、埋藏形狀進(jìn)行探測的重要依據(jù)。另外，水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)還具有掌握礦山地下地質(zhì)構(gòu)造的功能，明確探測到采空區(qū)的剖面特征。

根據(jù)水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的探測經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)礦山采空區(qū)剖面特征時發(fā)現(xiàn)反射波穩(wěn)定性較差，而且具有間斷性。所以，利用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)分析礦山采空區(qū)剖面，分辨率也比較高，能夠幫助水工環(huán)地質(zhì)工作人員清晰得知礦山采空區(qū)探測實(shí)際狀況。探測過程中為了得知礦山采空區(qū)綜合探測事情，工作人員還需要展開礦山采空區(qū)剖面特征的科學(xué)配比。此環(huán)節(jié)需要用到水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)，針對礦山采空區(qū)綜合探測作業(yè)，明確探測種類與具體的探測程度，這與地震災(zāi)害治理工程中的實(shí)際應(yīng)用要求也比較貼合[10]。綜合以上分析，水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)用于地震災(zāi)害防治工程，在地震災(zāi)害治理方面積累了非常成熟的經(jīng)驗(yàn)，今后應(yīng)該在地震災(zāi)害治理中水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的推廣領(lǐng)域加大力度，實(shí)現(xiàn)礦山開采經(jīng)濟(jì)效益最大化的同時，預(yù)防地震災(zāi)害。

4.2 地質(zhì)構(gòu)造沉降治理

地質(zhì)構(gòu)造沉降治理中運(yùn)用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)，要求水工環(huán)地質(zhì)人員展開調(diào)查，測量得出礦山地下水位，此環(huán)節(jié)采用水位測量設(shè)備，掌握礦山地下水、測水管口間距以及實(shí)際水深的數(shù)值。實(shí)際操作中工作人員操作水位測量設(shè)備，將其中一端連接探頭，另外一端則與指示表相連，連接一般使用鋼尺。鋼尺標(biāo)注具體的刻度、尺寸，如果探頭已經(jīng)接觸水面，此時水位測量設(shè)備指示表便會發(fā)生改變，利用鋼尺刻度便可獲取實(shí)際水位深度，進(jìn)而判斷礦山地質(zhì)構(gòu)造是否存在沉降的可能性，制定沉降應(yīng)急對策。因?yàn)樗きh(huán)地質(zhì)指標(biāo)會影響到礦山地質(zhì)環(huán)境，所以開展地質(zhì)構(gòu)造沉降治理必須采用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)，以免發(fā)生地下水開采違規(guī)問題，最終得到的開采結(jié)果甚至?xí)档偷V山地下水位，誘發(fā)其他水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害[11]。

地質(zhì)構(gòu)造沉降治理中進(jìn)行水工環(huán)地質(zhì)工作，最后得到的調(diào)查結(jié)果作為制定地質(zhì)構(gòu)造沉降治理方案的依據(jù)，在水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)作用下可以實(shí)現(xiàn)智能化管控。另外，水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)在制定礦山地質(zhì)構(gòu)造沉降災(zāi)害的防治方案這一方面，還可以有效預(yù)防水工環(huán)地質(zhì)構(gòu)造沉降災(zāi)害，水工環(huán)地質(zhì)勘察之后預(yù)測礦山潛在地質(zhì)災(zāi)害。所以，根據(jù)上述分析可以確定的是，水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)對于防范礦山地質(zhì)構(gòu)造沉降有非常直觀的效果，能夠降低地質(zhì)構(gòu)造沉降可能性。提出地質(zhì)構(gòu)造沉降的防治方案，要求礦山企業(yè)承擔(dān)起社會責(zé)任，重點(diǎn)關(guān)注生態(tài)效益，保證礦山自然生態(tài)環(huán)境質(zhì)量基礎(chǔ)上，有序開展地質(zhì)構(gòu)造沉降災(zāi)害的治理。

4.3 滑坡災(zāi)害治理

參考現(xiàn)有滑坡地質(zhì)災(zāi)害的防治經(jīng)驗(yàn)，不難發(fā)現(xiàn)多數(shù)露天礦邊坡治理時，盡管也采取了相應(yīng)的治理方法，但是在治理結(jié)束之后依然會發(fā)生滑坡。導(dǎo)致頻繁滑坡的原因，多與滑塌體的位置有關(guān)，例如位于采場邊坡上方，這是露天礦邊坡安全隱患的一大主要原因。所以對于滑坡地質(zhì)災(zāi)害的治理，如果露天礦邊坡治理所處地質(zhì)條件比較復(fù)雜，務(wù)必要使用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)，在露天礦邊坡現(xiàn)場科學(xué)設(shè)置勘察點(diǎn)[12]。

滑坡災(zāi)害治理工程所在地區(qū)的關(guān)鍵土層需要組織試驗(yàn)，要求原狀土試樣、原位測試數(shù)據(jù)子啊6組以上，以此來杜絕偶然性取樣的現(xiàn)象。根據(jù)水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)設(shè)置周邊線、角點(diǎn)布設(shè)勘測點(diǎn)，因?yàn)榛聻?zāi)害的治理，會對主要受力層造成干擾，如果下臥層起伏明顯，那么務(wù)必要在原本2個勘探點(diǎn)的中間處增設(shè)1個勘察點(diǎn)，再利用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)勘查現(xiàn)場及周圍水文地質(zhì)信息是否存在變化。關(guān)于滑坡災(zāi)害的嚴(yán)重性、所處地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件以及土壤條件等，也需要采用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)，將鉆探、觸探組合應(yīng)用，在露天礦邊坡現(xiàn)場布設(shè)探井。

對于滑坡災(zāi)害的治理，建議按照水工環(huán)地質(zhì)勘查得到的數(shù)據(jù)，開展地面排水的相關(guān)工作，并且降低地下水位。由工作人員對定位放線、排水情況、降低地下水位系統(tǒng)的運(yùn)行等進(jìn)行檢查，制定土方運(yùn)輸線路，附近地區(qū)設(shè)置棄土場。綜合地質(zhì)災(zāi)害實(shí)地勘察得到數(shù)據(jù)信息，采取定量分析法，將地質(zhì)災(zāi)害劃分評價等級。如果地質(zhì)災(zāi)害所在地的環(huán)境比較復(fù)雜，那么附近的一些關(guān)鍵建筑物應(yīng)該劃分等級。利用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)深入剖析治理規(guī)模，嚴(yán)格參照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的地質(zhì)災(zāi)害等級劃分要求，明確滑坡地質(zhì)災(zāi)害評價等級，在地質(zhì)災(zāi)害治理中充分發(fā)揮水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的優(yōu)勢。在了解所在地區(qū)對于滑坡災(zāi)害治理工程基本要求之后，重點(diǎn)集中關(guān)注埋藏河道、墓穴以及防空洞等提出治理對策，注意無益于滑坡災(zāi)害治理的埋藏物，一般不能使用管樁，其他地點(diǎn)則使用沖孔樁。明確了基礎(chǔ)勘測形式之后，按照水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)獲取附近地塊地層條件，所有數(shù)據(jù)加以整合、分析，便可獲得初勘深度數(shù)值。另外，地面排水、降低地下水位也是該領(lǐng)域必須重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。

5 結(jié)語

綜上所述，根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害防治的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)是地質(zhì)災(zāi)害防治工程的可行技術(shù)手段之一。一方面水工環(huán)地質(zhì)工作可以全方位勘察地質(zhì)災(zāi)害，起到良好的災(zāi)害預(yù)防作用。另一方面將水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)與GPS、大數(shù)據(jù)等技術(shù)結(jié)合，還可以提高地質(zhì)災(zāi)害信息分析的準(zhǔn)確性與效率，為制定地質(zhì)災(zāi)害防治對策提供參考依據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害苗頭的同時，還可以針對發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害問題提出相對應(yīng)的解決對策，降低因地質(zhì)災(zāi)害防范不及時造成的嚴(yán)重后果。