陜北地區(qū)重要型建設(shè)工程場(chǎng)地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估

摘 要：【目的】對(duì)陜北地區(qū)遭受以崩塌、滑坡為主的地質(zhì)災(zāi)害隱患及壓覆礦產(chǎn)資源等多因素耦合作用下的大型場(chǎng)地建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)?！痉椒ā恳愿瓤h某大型光伏發(fā)電建設(shè)工程危險(xiǎn)性評(píng)估項(xiàng)目為依托，闡述了在陜北地區(qū)進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)估工作的方法、內(nèi)容，總結(jié)了該區(qū)典型地質(zhì)災(zāi)害形成發(fā)育的常見影響因素、成因及防控措施?！窘Y(jié)果】初步查明壓覆區(qū)域滑坡、崩塌災(zāi)害受地形地貌、地層巖性、降雨及人為因素等共同影響；采空塌陷的影響因素為地震、地下水位變化和采礦活動(dòng)，此區(qū)域以采礦活動(dòng)為主?！窘Y(jié)論】綜合考慮以上因素和項(xiàng)目的特殊性，針對(duì)滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)采取避讓措施；針對(duì)采空塌陷區(qū)應(yīng)采取長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)措施。研究結(jié)果對(duì)指導(dǎo)該區(qū)域工程建設(shè)危險(xiǎn)性評(píng)估工作具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；黃土地區(qū)；危險(xiǎn)性評(píng)估；采空塌陷；地質(zhì)災(zāi)害防控

中圖分類號(hào)：P694" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " "文章編號(hào)：1003-5168（2024）22-0095-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.22.020

Risk Assessment of Geological Hazards in Important Construction Engineering Sites in Northern Shaanxi Region

Abstract： [Purposes] The risk assessment of large-scale site construction projects in northern Shaanxi province is currently conducted considering the combined impact of various factors， including geological hazards such as collapse and landslide， as well as overlying mineral resources. [Methods] This paper presents the methods and contents of risk assessment work based on a large photovoltaic power generation construction project in Fugu County， describing common influencing factors， causes， and prevention measures for typical geological disasters in the area. [Findings] It is preliminarily found that the landslide and collapse disasters in the overburden area are affected by topography， lithology， rainfall and human factors. The influencing factors of mining collapse are earthquake， groundwater level change and mining activities， which are mainly mining activities in this area. [Conclusions] Considering these factors and the project's specific characteristics， avoidance measures for geological disasters like landslides and collapses should be implemented while long-term monitoring measures are taken for cave-ins. The research results have certain practical significance for guiding the risk assessment of engineering construction in this area.

Keywords： photovoltaic power generation; loess area; risk assessment; mining collapse; geological disaster prevention and control

0 引言

陜北地區(qū)地處黃土高原北部，總面積為8.3×104 km2，占陜西省總面積的40%，區(qū)內(nèi)廣泛分布第四系黃土、黃土狀土及風(fēng)積沙過(guò)渡型黃土，黃土堆積厚度大，結(jié)構(gòu)疏松，水土流失嚴(yán)重，溝壑縱橫，地形破碎［1-2］。因獨(dú)特的地理位置條件，光伏發(fā)電在陜北地區(qū)大力發(fā)展，促進(jìn)了當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)改善、自然生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的達(dá)成。選擇正確高效的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)價(jià)方法，輔助風(fēng)險(xiǎn)管理人員避免風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生是光伏發(fā)電工程項(xiàng)目成功的核心點(diǎn)［3］。在危險(xiǎn)性評(píng)估方面，唐忠鳳等［4］結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)選址特殊地質(zhì)環(huán)境條件及項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn)，確定評(píng)估對(duì)象和地質(zhì)災(zāi)害類型，開展地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估，提出針對(duì)性的防治措施。熊光東等［5］開展了陜北地區(qū)光伏發(fā)電與采煤沉陷區(qū)的綜合治理分析，根據(jù)光伏布置優(yōu)化了沉陷區(qū)治理與利用方案。高懿瓊等［6］針對(duì)保德礦區(qū)開展研究，提出了濕陷性黃土對(duì)管道影響的評(píng)價(jià)方法。

當(dāng)前，關(guān)于陜北地區(qū)受崩塌、滑坡為主的地質(zhì)災(zāi)害及壓覆礦產(chǎn)資源等多因素耦合作用影響的大型場(chǎng)地建設(shè)項(xiàng)目的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的研究尚有欠缺。本研究基于榆林市府谷縣某光伏發(fā)電重要建設(shè)工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估項(xiàng)目，闡述陜北地區(qū)重要建設(shè)項(xiàng)目危險(xiǎn)性評(píng)估工作內(nèi)容、影響因素分析及防控措施，對(duì)該區(qū)多因素耦合作用下的評(píng)估項(xiàng)目具有借鑒意義。

1 評(píng)估工作概述

1.1 評(píng)估工作流程

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作首先是在對(duì)擬評(píng)估對(duì)象初步分析的基礎(chǔ)上，確定評(píng)估級(jí)別及范圍，編制相應(yīng)工作大綱；其次在充分搜集和利用既有資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合評(píng)估區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害特征，進(jìn)行必要的野外調(diào)查，經(jīng)綜合分析研究，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估。地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估工作流程如圖1所示。

1.2" 評(píng)估方法

基礎(chǔ)資料收集。野外調(diào)查前，收集了工作區(qū)區(qū)域地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)、工程地質(zhì)和建設(shè)項(xiàng)目的相關(guān)資料，以及府谷縣氣象、水文等有關(guān)資料，了解區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件和建設(shè)工程概況。

InSAR變形監(jiān)測(cè)。SBAS-InSAR（差分干涉測(cè)量短基線集時(shí)序分析技術(shù)）［7］利用雷達(dá)向目標(biāo)區(qū)域發(fā)射微波，接收目標(biāo)反射的回波，得到同一目標(biāo)區(qū)域成像的SAR復(fù)圖像對(duì)，若復(fù)圖像對(duì)之間存在相干條件，SAR復(fù)圖像對(duì)共軛相乘可以得到干涉圖，根據(jù)干涉圖的相位值，得出兩次成像中微波的路程差，從而計(jì)算出目標(biāo)地區(qū)的地形、地貌及表面的微小變化，實(shí)現(xiàn)了遙感技術(shù)對(duì)地表變化的幾何測(cè)量，提高評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。

野外調(diào)查。野外調(diào)查手圖采用相應(yīng)比例尺地形圖做手圖，調(diào)查點(diǎn)用GPS衛(wèi)星定位儀定位，典型的地形地貌、巖土體、斜坡結(jié)構(gòu)等景觀進(jìn)行數(shù)碼拍照。調(diào)查方法采用追蹤法，調(diào)查主要內(nèi)容包括：地形地貌、地層巖性、水文地質(zhì)條件、人類工程活動(dòng)、地質(zhì)災(zāi)害隱患。

資料匯總分析。在綜合分析研究既有資料和實(shí)地調(diào)查資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估、預(yù)測(cè)評(píng)估及綜合評(píng)估，并提出相應(yīng)的防治工程措施和建議。

2 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于陜西省榆林市府谷縣，建設(shè)工程規(guī)模為250兆瓦，項(xiàng)目為大型電力工程重要建設(shè)工程。建設(shè)工程主要包括：光伏發(fā)電區(qū)、220 kV升壓站、集電線路及場(chǎng)內(nèi)道路。項(xiàng)目規(guī)劃總用地面積為6.41 km2，場(chǎng)址范圍均為采煤回填（堆渣）區(qū)，填齡約5～15年，現(xiàn)為深厚填土層，填料主要以黃土為主，含大量礫砂、煤矸石等，回填方式為車運(yùn)自然堆填，多整平成臺(tái)階狀。

2.1 評(píng)估內(nèi)容

評(píng)估范圍及復(fù)雜程度。根據(jù)建設(shè)工程征地范圍、工程特點(diǎn)及重要性，結(jié)合建設(shè)工程周邊的地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害的影響范圍等綜合確定對(duì)場(chǎng)地、集電線路、場(chǎng)區(qū)道路等均外延100 m，斜坡邊緣以第一斜坡帶為界，相互重疊區(qū)域取大值。評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度屬于復(fù)雜類型。本項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估分級(jí)屬于一級(jí)評(píng)估。

評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害類型與特征。本次評(píng)估項(xiàng)目區(qū)以黃土梁崗區(qū)為主，區(qū)內(nèi)巖體主要為層狀堅(jiān)硬—半堅(jiān)硬砂泥巖互層碎屑巖類和層狀較軟弱砂質(zhì)黏土碎屑巖類；土體以成因、顆粒組分與工程地質(zhì)特征分為兩類：黃土、砂性土。項(xiàng)目區(qū)在以降水沖刷、風(fēng)化剝蝕為主的自然作用及以地下采煤、挖運(yùn)填埋為主的人類工程活動(dòng)共同影響下，邊坡穩(wěn)定性大大降低，故根據(jù)場(chǎng)地周邊邊坡不同類型地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況，可分為以下幾種類型地質(zhì)災(zāi)害。

①滑坡。項(xiàng)目區(qū)典型滑坡類型主要包括堆積層滑坡（黃土-基巖滑坡）與土質(zhì)滑坡兩類。在滑坡規(guī)模方面，以中、小型為主；在滑面深度方面，均為淺層或中層滑動(dòng)；發(fā)育特征方面，滑坡周界清晰，圈椅狀明顯，后緣張拉裂縫發(fā)育，錯(cuò)臺(tái)分布，滑坡均出現(xiàn)不同程度滑動(dòng)，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。區(qū)內(nèi)兩種類型代表性剖面如圖2所示。

滑坡的形成主要受到以下因素影響［8］。地形地貌：滑坡地處黃土梁邊部的陡坎上，坡頂至坡腳高差較大，臨空環(huán)境為滑坡提供了滑動(dòng)空間；地層巖性：滑坡發(fā)育區(qū)地層為黃土或亞黏土，土體結(jié)構(gòu)較破碎，具有濕陷性，強(qiáng)度低，亞黏土易軟化和泥化，遇水后易軟化滑動(dòng)形成滑動(dòng)面；降雨影響：連續(xù)性降雨、強(qiáng)降雨條件下，雨水下滲，土體遇水后力學(xué)性能降低，土體穩(wěn)定性變差，沿下伏基巖面滑動(dòng)，形成滑坡；人為因素：人類生產(chǎn)工程活動(dòng)使得原本穩(wěn)定的坡體受到擾動(dòng)，加之地下采礦活動(dòng)形成采空塌陷，使得坡體產(chǎn)生塌陷裂縫，雨水沿裂縫入滲，坡體重度增加，黏聚力降低，加速滑坡發(fā)育。

該區(qū)域的地形地貌、地層巖性等條件為滑坡發(fā)生發(fā)育提供了基礎(chǔ)因素，而人類工程活動(dòng)為最活躍因素，對(duì)其他因素具有極大的加速促進(jìn)作用。

②崩塌。項(xiàng)目區(qū)典型崩塌均為土質(zhì)崩塌，在崩塌規(guī)模上，以大中型崩塌為主，這一特征主要是黃土梁峁區(qū)受人類切坡修路影響造成崩塌寬度增大；在發(fā)育高度上，均屬于中位崩塌，多分布于15～50 m坡體；在崩塌破壞類型方面：以傾倒式、滑移式為主，其中傾倒式崩塌多見于黃土地層，滑移式崩塌多見于軟硬相間地層，少數(shù)為黃土、黏土地層。崩塌典型剖面如圖3所示。

崩塌形成的主要原因與滑坡相似，人類生產(chǎn)工程活動(dòng)為影響崩塌發(fā)生發(fā)育最活躍的因素。一方面，長(zhǎng)距離的切坡修路改變了坡體形態(tài)，形成了陡立面，為崩塌發(fā)生提供了基礎(chǔ)地形條件；另一方面，在降雨、裂隙發(fā)育等在生產(chǎn)工程活動(dòng)的加速作用下直接引發(fā)崩塌災(zāi)害。

③采空塌陷。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)采空塌陷較為發(fā)育，塌陷規(guī)模方面：均以大中型為主；變形破壞方面：表現(xiàn)為地面裂縫發(fā)育，居民房屋開裂，路面下陷等。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)采空塌陷平均變形速率如圖4所示。由圖4可知，評(píng)估區(qū)內(nèi)2019年1月至2022年2月平均變形速率為-40～-10 mm/a，區(qū)內(nèi)地表變形主要為采空塌陷引起。項(xiàng)目區(qū)采空塌陷的誘發(fā)因素主要為人為因素與自然因素，自然因素主要為地震、地下水位變化，人為因素為采礦。其中采礦為采空塌陷的最主要誘發(fā)因素。

2.2 現(xiàn)狀評(píng)估

項(xiàng)目區(qū)對(duì)于典型滑坡、崩塌及采空塌陷現(xiàn)狀評(píng)估影響因子與結(jié)果見表1。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估包括工程建設(shè)引發(fā)新地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估及建設(shè)工程遭受地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估兩個(gè)方面。本項(xiàng)目各工程建設(shè)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害及建設(shè)工程遭受地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估見表2。

本項(xiàng)目中各擬建工程均位于地形較平坦區(qū)域，工程建設(shè)過(guò)程中不存在大面積開挖、回填，對(duì)周邊擾動(dòng)小，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，危險(xiǎn)性小。擬建工程遭受滑坡、崩塌及不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，危害程度小，危險(xiǎn)性小。

2.4 綜合分區(qū)評(píng)估及防控措施

2.4.1 綜合分區(qū)評(píng)估。本次地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估主要依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果，充分考慮評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件的差異和潛在地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的類型、分布、活動(dòng)強(qiáng)度、影響范圍、對(duì)建設(shè)工程的危害程度，以及潛在危險(xiǎn)性的大小，確定判別區(qū)段危險(xiǎn)性的定性指標(biāo)。全區(qū)作三級(jí)劃分。

根據(jù)以上指標(biāo)，將評(píng)估區(qū)劃分危險(xiǎn)性大、中、小3個(gè)等級(jí)19個(gè)區(qū)段。其中11個(gè)危險(xiǎn)性大區(qū)總面積5.89 km2，占評(píng)估區(qū)總面積的21.33%；7個(gè)危險(xiǎn)性中等區(qū)總面積21.67 km2，占評(píng)估區(qū)總面積的78.49%；1個(gè)危險(xiǎn)性小區(qū)總面積0.05 km2，占評(píng)估區(qū)總面積的0.18%。

2.4.2 防控措施建議。地質(zhì)災(zāi)害的防治應(yīng)遵循“以防為主，避讓與防治相結(jié)合”的原則，制定方案要突出重點(diǎn)，防治措施要針對(duì)性強(qiáng)、有實(shí)效。根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于場(chǎng)地類防治措施主要包括：應(yīng)避則避、工程治理、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)等。針對(duì)陜北地區(qū)，也應(yīng)堅(jiān)持以上原則和措施。本項(xiàng)目針對(duì)滑坡、滑坡災(zāi)害則應(yīng)采取避讓措施；針對(duì)采空塌陷則應(yīng)采取長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)措施。

3 結(jié)論

本研究基于陜北地區(qū)某大型重要工程場(chǎng)地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估項(xiàng)目，闡述了陜北地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估的工程方法、評(píng)估內(nèi)容、影響評(píng)估結(jié)果的因素及防治防控措施。結(jié)論如下。

①陜北地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估常用方法包括：區(qū)域地質(zhì)資料、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及綜合分析等方法，但不可忽視的是，InSAR變形監(jiān)測(cè)方式是可有效查明評(píng)估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度、地表變形情況的良好方式，需加強(qiáng)此方法的推廣應(yīng)用。

②評(píng)估過(guò)程中，不僅需加強(qiáng)地表地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查及穩(wěn)定性分析，壓覆礦產(chǎn)資源也是不可忽略的重要評(píng)價(jià)對(duì)象之一，在采煤過(guò)程中極有可能形成采空塌陷而影響評(píng)估區(qū)地表沉降。

③現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)評(píng)估針對(duì)不同災(zāi)種具有不同的判別標(biāo)準(zhǔn)，但均與地質(zhì)災(zāi)害體的發(fā)育程度、危害程度和誘發(fā)因素密切相關(guān)。影響崩塌、滑坡形成發(fā)育的穩(wěn)定性是多種因素綜合作用的結(jié)果，其中人類生產(chǎn)工程活動(dòng)是引發(fā)崩塌、滑坡及采空塌陷等地質(zhì)災(zāi)害的最活躍因素。

④場(chǎng)地類防治措施主要包括：應(yīng)避則避、工程治理、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)等。結(jié)合陜北地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特點(diǎn)及規(guī)律，針對(duì)大中型滑坡、崩塌災(zāi)害由于其危害性、危險(xiǎn)性及突發(fā)性，則應(yīng)采取避讓措施；針對(duì)采空塌陷則應(yīng)采取長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)措施。

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