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[论文摘要] 在分析煤矿安全科技工作现状和趋势基础上,介绍了近年来我国瓦斯灾害防治技术研究取得的进展和新成果。通过“十五”科技攻关项目的研究,提出了瓦斯煤尘爆炸危险性评价方法,研究出了基于瓦斯地质、地质动力区划、电磁波探测方法的煤与瓦斯突出区域预测技术和基于AE声发射、电磁辐射和瓦斯涌出等原理的煤与瓦斯突出非接触连续预测技术,实验成功了高瓦斯煤层群开采保护层瓦斯灾害综合防治及顺煤层强化抽放等技术,开发了矿井通风系统监测、可靠性评价分析及决策控制技术。另外还分析了我国煤矿安全所面临的挑战和急需开展的科技研究工作。
1 概述
瓦斯是我国煤矿的主要灾害因素之一,瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出等灾害严重威胁着我国煤矿的安全生产。由于灾害因素多、治理难度大,矿井瓦斯一直是我国煤矿安全工作的重点和难点。目前,我国所有煤矿均为瓦斯矿井,据统计,在100个国有重点煤炭生产企业的609处矿井中,高瓦斯矿井占26.8%,煤与瓦斯突出矿井占17.6%,低瓦斯矿井 占55.6%。国有地方和乡镇煤矿中,高瓦斯矿井和煤与瓦斯 突出矿井占15%左右。部分局矿的情况更为严重,如淮南矿业集团所属11对矿井均为突出矿井,平顶山煤业集团所属 的13对矿井也全部为高瓦斯或突出矿井。
瓦斯灾害已成为制约煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素,为此,国家煤矿安全监察局实施了“科技兴安”战略,并提出了“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理“十二字方针”,与此同时,我国的各类科技计划也逐步加强了瓦斯灾害治理技术研究开发的支持力度。“十五”以来,科研院所、高等院校及企业以产学研结合方式开展了攻关研究,在瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出预测、保护层开采、顺煤层瓦斯抽放及矿井通风系统监测、评价与决策控制等方面取得了重大进展,并获得了一批重要的科技成果。
2 瓦斯治理技术研究的新成果
2.1 瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术
瓦斯煤尘爆炸一直是困扰煤矿安全生产的重大灾害之一。近年来,我国在煤尘着火机理及瓦斯煤尘爆炸机理研究方面,建立了粉尘云着火及燃烧过程简化模型,得出了粉尘空气混合物点火过程中慢速导热燃料模式到快速辐射燃烧模式的转变具有爆炸特征,试验系统中点火诱导期与高温固体颗粒燃料产物的质量分数和燃烧阵面中的热辐射有关,在爆炸极限范围内颗粒相浓度与颗粒点立温度越低火焰加速效果越明显,辐射热损失可能导致燃烧区域的重构,粉尘空气混合物火焰稳态结构发生明显变化等重要结论;通过研究得出了瓦斯煤尘共存条件下煤尘云着火特征参数计算方法,揭示了瓦斯爆炸过程中爆炸波和火焰的变化特征。
在取得上述成果的基础上,建立了矿井瓦斯煤尘爆炸危险性评价模型,用事故树方法分析了掘进、采煤工作面瓦斯煤尘爆炸发生的影响因素扩权重、可能发生事故的模式和避免爆炸事故发生所要采取的途径。确立了矿井采煤工作面、掘进工作面瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价指标体系,并将指标分为爆炸易发性指标和爆炸后果严重性指标。前者包括自然因素、技术因素、管理因素和经济因素四方面指标,后者包括煤尘爆炸指数、沉积煤状况、隔抑爆方式、隔抑爆用水量、井下作业人员、以往事故损失及矿山救护能力等。开发出了瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术和专家系统软件,并建立了瓦斯煤尘爆炸的危险性评价和防治专家系统。
2.2 煤与瓦斯突出区域预测技术
采用瓦斯地质理论与物探技术相结合的方法进行突出区域预测,一直是国内外的研究方向。“十五”计划以来,我国煤与瓦斯突出区域预测技术取得重要成果:
(1)我国采用瓦斯地质方法,建立了瓦斯地质理论与物探技术相结合的多技术(数字地震勘探、无线电波透视和构造软煤测井曲线识别)集成的多尺度(矿井突出区和工作面突出带)瓦斯突出区域预测瓦斯地质新方法;提出了以瓦斯地质单元基础的由构造软煤厚度(H)和煤层瓦斯压力(P)相配套的突出区域预测瓦斯地质指标,初步确定构造软煤厚度的突出临界值为0.90m;
(2)开发了具有信息输入、动态管理和空间分析功能的瓦斯突出区域预测WebGIS信息平台,实现了瓦斯突出区域瓦斯地质方法的自动化和可视化;
采用地球物理探测技术,形成了一套矿井瓦斯富集部位地震探测技术与方法,建立了由3D3C地震技术、AVO技术、地震反演技术、地震属性分析技术、地震波形分类技术、瓦斯地质技术等构成的瓦斯富集部位地质—地震预测模式,形成了瓦斯富集部位探测的核心技术;
(3)采用地质动力区划的方法,确定了活动构造和岩体应力状态对突出的影响,并划分出应力升高区、应力降低区和应力梯度。为此开发了突出多因素模式识别概率预测计算机软件,确定了活动断裂、最大主应力、应力梯度等8个主要影响因素,并可方便地划分突出的危险区、威胁区和安全区,开发出了突出区域预测决策分析系统软件,实现了图、文、声和像的可视化;
(4)采用电磁波透视技术,成功研制出了探测煤层瓦斯灾害易发区的技术和装备,建立了电磁波反射和吸收特征数据库和地质异常体的识别系统,得出了瓦斯灾害易发区分布规律,提出了判定瓦斯灾害易发区的敏感指标和临界值,形成一套适于瓦斯灾害易发区的判识方法。
这些技术成果的研究和应用,完善并发展了我国煤矿瓦斯突出区域预测技术体系,提高了突出预测的准确性,非突出危险区预测准确性达到100%,突出危险区预测准确性超过70%,最大限度地降低了掘进和回采过程中的瓦斯影响,显著提高掘进速度和提高回采工作面产量。
2.3 煤与瓦斯突出动态预测技术
煤与瓦斯突出的非接触式预测是通过对瓦斯或煤体本身的信号的实时监测而进行的连续动态预测技术。这种方法具有测试简单、不与生产发生冲突、实时连续监测等优点。因此,非接触式连续预测是目前突出预测的主要研究方向。在“九五”攻关成果的基础上,针对掘进工作面煤与瓦斯突出非接触动态预测预报的需要,分别研究出了基于动态瓦斯涌出规律原理、AE声发射原理和电磁辐射原理的工作面突出危险性连续监测技术与装备。
通过分析瓦斯涌出动态变化规律与突出危险性的关系、实时监测瓦斯动态涌出特征波形、提取与突出危险性相关的特征指标,建立了煤巷掘进炮后30分钟的吨煤瓦斯动态涌出量指标、瓦斯涌出变异系数指标、炮后瓦斯涌出最大速率指标等连续预测指标,研究确定了这几种指标与炮掘工作面突出危险性的关系及指标临界值,以此综合判断工作面所处地点的安全状况以及前方的潜在危险性,实现了炮掘工作面瓦斯动态涌出预测,为我国煤矿提供了一种新的瓦斯涌出量预测方法和煤与瓦斯突出预测工艺技术;
开发出了一套AE声发射监测煤与瓦斯突出的技术装备,提出了AE声发射滤噪综合处理技术和方法,通过阻噪、隔噪、抑噪、滤噪和有效AE信号提取等途径,实现了有效滤噪的目的,取得了历年来滤噪研究中最有突破性进展的研究成果,研究出了包括传感器在内的AE声发射预测工艺技术,分析和总结了煤岩破坏AE声发射规律、AE声发射与瓦斯动力灾害的关系;
通过连续监测含瓦斯煤岩流变破坏过程中产生的电磁辐射信号强度和脉冲数及其变化的研究,实现了对煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害现象的预测预报,研究并揭示了电磁辐射与煤与瓦斯突出影响因素间的关系,提出了临界值法与动态趋势法相结合的煤岩动力灾害预警方法,开发成功了煤岩动力灾害非接触电磁辐射连续监测仪,实现了煤岩动力灾害的非接触、连续动态监测及煤与瓦斯突出预警。
2.4 高产高效矿井瓦斯灾害综合治理技术
加强瓦斯灾害的治理是防止煤矿重特大事故发生的重要保证。高瓦斯煤层群保护层开采、低透气性煤层瓦斯强化抽放、巷道边掘边抽等技术是瓦斯治理的有效措施,也一直都是煤矿瓦斯治理的重点和难点。在煤层群保护层开采方面,通过开展了保护层作用机理的研究,利用三维离散单元法对淮南矿区保护层开采后,采空区顶、底板煤岩体应力重新分布的规律、顶底板变形和破坏特征进行了数值模拟研究,从理论上计算了保护层开采后卸压范围向顶、底板方向发展的深度,为确定被保护层的保护效果和卸压范围提供了可靠的理论依据。
针对首采保护层开采时,上下高瓦斯突出煤层的瓦斯集中向首采工作面涌出的特点,并考虑到确保和提高防突效果的要求,试验成功了多种首采层瓦斯综合治理技术措施:
保护层底板巷道+上向穿层钻孔抽放瓦斯技术、被保护层顶板煤(岩)巷道+下向穿层钻孔抽放技术、首采层(保护层)顶板巷道抽放技术、首采层(保护层)顶板走向钻孔抽放技术、首采层(保护层)工作面采空区埋管抽放技术、首采层(保护层)掘进工作面边掘边抽技术。在试验研究中还在实际层间距70m(相对层间距35倍)近水平煤层群的下保护层开采和80-90~急倾斜近距离煤层群的下保护层开采上取得了重大进展; 转贴于
在顺煤层强化抽放方面上,通过试验和理论研究,形成了一套在顺煤层钻孔中运用高压水射流扩孔和钻扩一体化技术提高瓦斯抽放效果的成套技术和装备,以及对石门揭煤抽、排瓦斯钻孔扩孔的工艺技术和方法。扩孔后钻孔直径达到200-300mm,为扩孔前的4.5倍,最大扩孔直径达619.9mm。扩一个钻孔的时间相当于施工一个钻孔时间的1/6,而一个扩孔钻孔的抽排放瓦斯及防突效果相当于2个以上的钻孔,明显提高了瓦斯抽放的效果;
在瓦斯抽放效果评价方面,研究了根据煤层的最小突出瓦斯压力、瓦斯含量为依据,合理确定评价预抽防突措施有效性的预抽率指标和临界值的方法。下向钻孔及深孔预裂爆破是提高瓦斯抽放效果的另一重要技术途径。通过试验研究,解决了下向钻孔施工中的排渣、排水等技术难题,取得了下向孔钻探长度达到70.1m的良好效果。研究中完善了适合于高瓦斯低透气性、有突出危险煤层深孔控制预裂爆破强化抽放瓦斯技术和石门快速揭煤技术;
对于单一低透气性突出煤层巷道掘进的瓦斯抽放技术难题,通过理论分析和试验研究,发现煤层巷道掘进工作面和巷道两帮的煤体在松动和原始煤体之间存在的随巷道向前掘进而向前移动的蠕变“u”形圈,在“u”形圈内煤层的透气系数成百倍地增加;
分析了煤层赋存参数、瓦斯抽放参数对抽放钻孔抽放瓦斯效果的影响,确定了有效抽放半径与抽放时间的关系、抽放负压和抽放量的关系,并据此合理布置边抽边掘钻孔,其截流抽放瓦斯率可达到30%以上,并且煤体的强度有较大增加。
2.5 矿井通风系统安全可靠性评价与决策技术
矿井通风是保障煤矿安全生产的关键性环节,合理的通风是防止瓦斯积聚、抑制煤炭自燃和火灾蔓延扩大的重要手段,通风系统布置不合理或管理不当,则是导致瓦斯积聚和自然发火及造成瓦斯、火灾事故进一步扩大的主要原因。集约化生产的大型矿井实行一矿一面已成趋势,要求通风系统具有更强的稳定性、可靠性和合理性,具有较强的抗灾能力。
我国开展了矿井通风系统安全可靠性评价和决策技术的研究,建立了基于评价指标体系和网络仿真技术的两种矿井通风系统可靠性评价理论体系、评价方法和数学模型,开发了智能化、可视化通风系统可靠性评价和决策支持系统软件。
在灾变风流动态模拟及虚拟现实技术方面,研究并完善了一维动态模拟技术,开发了矿井灾害风流流动模拟的GIS显示系统,实现矿井灾变动态模拟结果在矿井通风系统图各巷道通风参数的动态显示,提高模拟结果与各巷道的对应性,减少矿井灾害防治及救灾决策中应用灾变状态各参数的失误率,提高决策效率。研究出了矿井火灾区域内烟流流动的三维数值模拟研究和矿井巷道中火灾烟流流动的虚拟现实技术。
在通风系统自动调控方面,研究成功了井下自动控制风门及远程控制技术,研制出了带有卸压窗和撞杆自动开启装置的远程自控风门,实现了井下人、车信号分离,采用控制命令分级管理的方法,彻底贯彻了“生产服从救灾,行人服从行车”的风门管理理念,有效地提高了通风系统的稳定性和安全可靠性。
作为配套技术研究,将矿井通风系统安全可靠性评价和决策技术、矿井灾变风流动态模拟及虚拟现实技术和井下风门远程控制技术等有机整合成一体,开发了软件平台,初步实现了矿井通风系统从监测、分析、决策到控制等各环节的闭环运行。
3 存在的问题和急需开展的研究
煤炭是我国国民经济发展的基础能源,煤矿安全是煤炭工业走新型工业化道路、可持续发展的前提和保证。瓦斯灾害治理是煤矿安全工作的重点。对煤矿瓦斯灾害进行监测监控、预警防治等瓦斯综合治理技术措施,是减少煤矿伤亡事故,提高安全生产水平的重要手段。目前,煤矿安全工作面临两大的挑战:
一是产业结构的调整,生产高效集约化程度的提高,瓦斯涌出量倍增,产尘强度大幅度上升,通风压力增大,瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出等灾害事故的预防难度增大;
二是矿井生产水平的逐年延伸,地应力增大,瓦斯涌出量也增大、煤与瓦斯突出和冲击地压危险性增加,恶化了煤矿生产条件,增大了生产中的不安全性。为此,煤矿安全技术也需从两个方面开展攻关研究:
(1)根据矿区煤层条件不同、瓦斯赋特征不同、生产条件的变化,采用新的科技手段进一步完善提高现有瓦斯灾害治理技术体系并进行适应性研究,如采用现代通讯技术、自控技术、计算机技术和传感技术,解决我国现有煤矿安全监测系统相互不兼容、无法互联互通的技术难题;
(2)不断解决瓦斯治理技术研究中出现的新问题,如伴随我国东部深井开采带来了“三高”和深部矿井的延期突出问题,松软低透气性煤层长钻孔瓦斯抽放技术难题。这些问题急需开展科技攻关加以解决。
4 结论
瓦斯灾害治理新技术在淮南矿区进行了试验和应用,取得了经济、社会、安全环境的多重效益。这些研究成果对我国煤矿生产条件和瓦斯灾害特点具有很强的针对性和适应性,具体成果表现为:
(1)瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术在淮南潘三矿、张集矿应用表明,评价结果准确可靠,具有很强的操作性和实用性,为预防煤矿瓦斯煤尘爆炸提供了重要技术支撑。
(2)瓦斯地质、动力区划和地球物理探测方法的煤与瓦斯突出预测技术是经实践证明是有效的,是减小防突工程量、提高防突效果的保障技术措施。
(3)AE声发射、电磁辐射等非接触连续监测技术取得了突破性进展,并进入实用化和产业化阶段。
地质灾害在现实社会中,逐渐被世人所认识,被各级政府部门所重视,并根据“加强地质灾害防治,服务和谐社会”的要求,采取了一系列积极有效的防范措施,有效地得到治理和防范,减少了灾害的发生,促进了区域经济的较快发展。
关键字:地质灾害 防范 治理
引言
我国是一个地质灾害多发的国家,地质情况复杂、地质灾害分布广、活动频繁,危害严重。据统计,每年由于地质灾害造成的人员伤亡以千计,直接经济损失占各种自然灾害的四分之一以上。准确的预报和及时的治理地质灾害成了关系人民生命财产的重大问题。地质灾害治理势在必行。从种类上讲地质灾害一般有火山、崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷、地面沉降、地裂缝、海水入侵等类别,我国又以滑坡、泥石流、崩塌最为典型。
1 地质灾害的成因及我国地质灾害的现状
1.1 地质灾害的成因
地质灾害是指自然或人为的活动对地质环境、地质结构或构造造成的地质损伤积累到一定程度,其产生的后果给人类和社会造成严重的危害。
造成地质灾害的主要原因,可以概括为水、地应力异常和地热能的水热爆炸(水热突爆)。其中水的影响最为明显:
水
1 地下水:补给丰富的地下水进入岩层层间或岩体底面,成为一种“剂”,使层面或岩体加快活动量。地下水过量补给在下列情况下最为严重:
1 暴雨型
2 冰雪消融型
3 地震兼有暴雨型
4 石油注水开采,水力压裂型
5 不适当地在低压地层进行水力压裂,水采油气等
另一种情况则刚好相反,那就是出现在我国大中城市、工业园区、平原、盆地,为抽及工业、灌溉、饮用水而盲目进行的大量布井、近视疯狂地开采地下水,造成地下水水位降低,地下水资源枯竭,局部或大面积沉陷、沉降;以及近海地区海水入侵,水质恶化。严重者还出现海岸线局部塌陷或地面形成裂隙。
2 地面水
由于森林、植被被毁,江河上游节流,江河水道被阻塞,雨季洪水泛滥成灾,如果水土流失乘洪水之势,助纣为虐;有时洪水流经地区有冲积荒滩或矿山尾矿、废石堆积,被洪水裹胁而下,则形成严重的泥石流灾害。
3 地应力出现异常,是局部地质构造运动突变的前兆。地应力变化用安置在钻孔内的地应力仪、倾斜仪可以测量得地应力方向如是向上的
轻者造成山崩,重者发生震级高、烈度大的地震。这种山崩、地震是地应力集中、突然释放的结果。
4 地热是一种能源,一旦其圈闭的储层被破坏,或出现裂缝,地热水或气就会沿裂隙上窜,越接近地表,其扩容现象越快越大,如一旦再遇阻塞,则气液积蓄量越大,密度越高,压力越大,到一定程度会出现水热爆炸现象,对地面建筑与人身安全危害极大,有时还像间歇喷泉一样,定时反复出现。
1.2 我国地质灾害的现状
我国山区面积分布广,在自然地质作用、降雨、认为因素等条件下,滑坡灾害常有发生。从滑坡灾害类型的分布看,西部地区多为地震触发、东部滑坡多与暴风雨、洪水半生;西部地区多发生滑坡堵江、溃坝洪水子啊还,东部则转化为泥石流加剧灾害程度。据不完全统计,历史上由地震引起的滑坡损失,死亡人数在23400人以上,其它如房屋、耕地、工程设施等损失更是不计其数。近年来,电台和新闻媒体关于滑坡的报道也逐渐增多,据有关资料显示,我国是世界上滑坡灾害最严重的国家之一,每年因滑坡灾害造成的经济损失达十亿以上。例如,处于豫西山区的宜阳县,是地址灾害高发地区之一,泥石流灾害相当严重,1996年8月2日,全县突降暴雨,大暴雨中心发生在李沟河的上游,大暴雨形成的洪水把山坡根部的松散物质带走,造成山体失重产生瞬间崩塌,崩塌下来的泥沙、石块和洪水混在一起爆发了强大的泥石流,直接冲击县城的一些厂矿企业及居民区,使县城遭受三个多亿的巨大损失。
2 地质灾害滑坡及其治理措施
2.1 地质灾害治理的意义
在人类对地质损伤和地质灾害认识的基础上,通过对造成地质损伤的因素的经常性控制以减少灾害发生或者采取措施使地质损伤减少到不致发生地质灾害的程度,这个过程叫灾害治理。由于地质灾害的发生会对人民的生命财产造成巨大的损失,在实际治理工作中就应该采取措施避免这种损失或者把损失降到最低的程度。在相当长的一段时间内,人类对地质损伤的认识是微乎其微,对地质灾害的认识又往往局限于天灾人祸的范围之内――视之为“洪水猛兽”,表现为在地质灾害面前的束手无策,对地质灾害的治理更是处于自发的状态。直到自然科学发展到一定的程度,在人与自然相互影响的过程中人逐渐占据主导的位置,人类对地质灾害治理才赋予了自觉的内容。
2.2 滑坡的治理
滑坡是一种严重的地质灾害,由于它经常中断交通,堵塞河道、摧毁厂矿、破坏村庄和农田、造成人员伤亡和重大经济损失而受到世界各国的关注。近二十年来,特别是“国际减灾十年活动”开展以来,国际上研究和防治滑坡灾害空前活跃,各项研究进一步扩展深入,防治工程措施也在完善已有措施的基础上向轻型化、小型化方向发展。
滑坡灾害实例证明,短时间对浅含水层的过量补给,在岩层陡峭地区是形成滑坡的主要因素。根据滑坡灾害的成因、成灾情况,结合防治工程客观条件及经济因素,滑坡治理的主要工程措施如下:
1 引、排水工程
是治理滑坡中首先应考虑的措施,包括地下和地表引、排水工程,其中地下排水有平孔排水和虹吸排水等类型。
2 减重和反压工程
减重和反压工程师经济有效的防治滑坡措施,已得到广泛的应用,特别对厚度大的主滑坡和牵引段滑面较陡的滑坡效果更明显,但对其合理应用则需先行准确判定主滑、牵引和抗滑段落,在前者部位减重,在后者部位反压。
3 地层的固化、改良
通过压碱、压化学物质,压浆等方法可以达到固化地层、提高滑带土的强度、增加自身抗滑力的目的,遇到深层裂缝,用压浆技术可充填裂缝。
4 压脚加载工程
在工程环境许可的情况下,通过在坡脚加载方法达到锚固目的
5 支撑工程
为防止滑体或岩坡滑动,在探明滑动面的深度、基岩岩情地前提下,常采用一些支撑工程。支撑工程是滑坡治理的主要手段,主要技术措施有锚杆+喷射砼、锚索、挡土墙、锚索抗滑栓、锚索+地梁(或框架梁)等等,辅助措施有梁间的CAP、\CW等防护技术。
6 SNS柔性防护工程
SNS柔性防护工程是一种经济有效的安全防护功臣,近五年来,已逐渐被人们认识并应用于工程实践中。
2.3 泥石流的治理
泥石流是我国山区常见的一种自然现象。它常发生在山区小溪沟,是各种自然因素和人为因素综合作用的结果。泥石流引起形成过程复杂,爆发突然、来势凶猛、历时短暂、破坏力大、因而成为山区经济建设的一大灾害。据不安全统计,全国山区铁路沿线已发现泥石流1010处。从分析泥石流基本特征出发,分析泥石流物质成分、来源入手,调查其流域环境、流态、形成规律,用钻探勘察了地下水文、工程地质条件(含水层深度、厚度、浸烛基准面变化、基岩性质等),探明泥石流形成机制,进行砾石、砂、水的分类、排队,提出了以此为基础的治理工程技术措施――挡、导、储、护措施,施工挡坝顺序为(自下而上):
(基础注浆)网结+打基桩封堵坝(中间加水泥板墙,下留排水孔道)+排水(用沟孔排水,实现砂、石、水分治)+基桩顶端加水泥盖板(补强坝体)+石加载+生物治理(种速生多根树、草)
2.4 崩塌的治理
崩塌是一种极为普遍和直观的地质灾害现象。陡峻边坡崩塌主要受控于节理裂隙和结构丽的组合,其活跃程度取决于卸荷裂隙的扩张与卸荷裂隙区的扩展。崩塌防治的理论依据就是加固已经形成的危岩
体,阻止危岩体脱落,并且阻止或减缓卸荷裂隙的扩张和卸荷裂隙区的扩展,保持边坡的相对稳定性。我们对崩塌的防治总是有目的的,因此必须对形成边坡崩塌的具体条件,如岩石结构面和各类节理裂隙面进行充分调查研究,并分析崩塌的形成机制和扩展趋势,再结合具
体防治目的,才能有针对性地对边坡崩塌采取有效防治措施。下面列举几类常用的防治方法。
1、锚固与挂网喷护
在裂隙较为密集的卸荷裂隙区和危岩区,在清除部分危岩体的基础上,用锚杆加拣网喷护锚固危岩体,以达到减缓卸荷裂隙的产生和卸荷裂隙的扩展,以及加固已经形成的危岩体的目的。这是防治崩塌最常用的方法,也是适用性最普遍的方法。在设计加固工程时,要充分考虑边坡岩体的结构与裂隙面特征和卸荷裂隙的扩展特征。将卸荷裂隙扩展的牵引|带作为重点加固区布置镂圈工程。牵引区加固后可以阻止或减缓扩展区卸荷裂隙的扩张以及卸荷裂隙区的扩展。
2、 支撑加固
对较完整的悬挑危岩体可以采用支撑的方法加固,以保持危岩体的稳定性。这是临时性的防治。
3、遮挡避让
对直接加固困难,或加固成本裔的高陡危岩边坡,可以采用遮挡避设的方法防治崩塌危害。这是针对如铁路和公路等线路工程经过峡谷区,采用的对边夹坡崩塌的防治方法之一。
3 结论
根据“预防为主、全面规划、综合防治、因地制宜、加强管理、注重效益”的方针,在开展地质环境专项调查及岩土工程地质勘察的基础上,采取植物措施与工程措施相结合的综合防治方案,可有效防治地质灾害。
参考文献:
[1] 王芳太,黄云龙. 浅谈地质灾害控制因素与安全对策[J].安全与环境工程,2001,8(4)
[关键词]地质灾害 云南 防治对策
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-
1云南省的区域构造背景
云南作为地质灾害最频发的地区之一,由于地形地貌以及地理位置影响,各种地质灾害分布在省内。云南省的地壳运动主要表现为岩浆作用、断裂构造以及变质成矿的多期性、长期性、继承性的活动。断裂构造为不同等级、规模、特色的构造形式与地形地貌。它具有显著的区带特征。云南地形构造相对复杂,很多河流、山脉、坝子、湖泊的走向都受断层控制。我省作为地震高发区,仅次于、台湾与新疆,处于地中海到喜马拉雅地震带的中南区域,同属于南亚地震系列。
根据云南区域构造显示情况来看,可以分成五个板块。在扬子板块中,主要包含丽江台缘、滇东、川滇褶断带;华南板块,主要是滇东南加里东褶断带,以及甘孜到松潘的板块、思茅到昌都的板块、念青唐古拉到冈底斯的板块。由于不同的区域单元,拥有不同的地形地貌特征,并且湖泊、河流、山脉、盆地都会受到断裂带影响,所以会直接控制地震分布,让其具有不同的气候特征。
2气候、地形与地貌
2.1气候
云南受太平洋与印度洋季风影响严重,隶属于热带与亚热带高原湿润气候。由于纬度相对较低,在北纬21到29度之间,地形高差差异很大,以显著的垂直气候分布,干湿季节类型多样,在高原上呈现出“一雨成冬,四季如春”的气候特征。全年温度一直在4到25度之间,大多数地区在15度左右。一月份大多数地区的气温在8到17度,而西北山区则会低到零下4度;七月份一般在11到29度之间,只有澜沧江、元江、金沙江河谷气温相对较高,最高气温可以达到43度以上。东川市的纬度差不到26度,水平距离长达30多公里,由于相对高差达到1000米,落雪、汤丹、新村三地的年平均气温分别为:7度、13度、20度,无霜期分别为:173d、260d、316d。全省的雨季分布在5到10月,平均降雨量为600到2300毫米之间,6到8月的降水量为整年的60%,这一时段也是云南地质灾害最严重的时期。通常6到8月都是全省爆发地质灾害最高的时期,尤其是澜沧江、大盈江、元江、怒江、金沙江相关区域。
2.2地形地貌
云南93%的区域为山地,国土面积高达38万平方千米,断陷盆地为6%,由断层河侵蚀形成,地形地貌相对复杂。受太平洋、印度洋以及欧亚板块拼接、碰撞、拉张,在我国和尼泊尔、印度、孟加拉连接的区域形成了冈底斯山与喜马拉雅山系。在地壳影响的范围,会形成滇西横断山脉与青藏高原。在东南亚形成尼克巴、安德曼、爪哇群岛以及与海沟相连的盆、湖、沟体系。
3地质灾害预测以及灾情防治
从本省地貌、地形、地质结构以及国土气象局的综合预测来看,普遍认为:6到10月是全省地质灾害的高发期,怒江、金沙江、澜沧江、元江是地质灾害易发区。根据相关气象报道预测:全省6到8月降水量基本正常,多暴雨和单点大雨,9到10月的雨量会持续增多。尤其是香格里拉、六库、临沧等都是地质灾害容易发生的区域。
国土资源部门认为:寻甸、永胜、临沧、麻栗危险区,由于地质环境复杂、矿业活动相对强烈,所以必须加强地质防治工作。在道路方面,昆河、成昆、南昆为主干线,一旦遇见多雨季节,就很容易出现滑坡、泥石流、坍塌等一系列现象。
随着云南经济建设的快速发展,减灾防害工作日趋重要。根据国土资源以及相关单位要求,每年都会对地质灾害进行相应的预测,在明确地质灾害地区、范围的同时,进一步提高防治意识与防范力度。
4地质灾害防治措施
云南省是我国受地质灾害影响最严重的省份之一,其中以泥石流和滑坡等灾害的危害影响尤为突出,每年因泥石流和滑坡等灾害威胁及影响均有上百万人以上,而且这一数据有上升趋势。因此,如何做好这些灾害的防治工作已经成为了云南地质工作者的头等大事,俗话说的好“工欲善其事必先利其器”,只有知道这些灾害的防治措施才能更好的遏制或控制这些灾害的发生、发展,为人民群众的生活和生存创造安全、稳定的环境。
4.1滑坡灾害防治措施
地下水、地表水与滑坡有直接关系,因此在治理滑坡中,必须及时排除地下水与地表水,避免过多水分对工程造成不利影响。在不断提高抗剪强度与滑坡稳定性的过程中,充分利用填方加载、削方减载的方式改善滑体平衡条件,进而达到科学治理的目标。在这过程中,可以使用的方法有:
(1)水的防治对策
边坡变形与水的关系密切,是促使滑坡发生和发展的主要因素,设置完善的排水系统,消除水的危害,是整治边坡失稳的可靠措施。整治设计中,应明确以治水为本,支挡为辅,从“水”字上下功夫,采用截(在滑坡体可能发展的边界5m以外的稳定地段设置环形截水沟或盲沟)、排(在滑坡区内充分利用自然沟谷,布置成树枝状排水系统,或修筑盲洞、支撑盲沟和布置垂直孔群及水平孔群等)、护(在滑坡体上种植草皮或在滑坡上游严重冲刷地段修筑“丁”坝,改变水流流向和在滑坡前缘抛石、铺石笼等)、填(用粘土等填塞滑坡体上的裂缝)等综合措施以引开地表水,降低地下水,提高土体强度。
(2)减荷反压
这一方法在滑坡防治中应用较广。减荷的目的在于降低坡体的下滑力,其主要的方法,将滑坡体后缘的岩土体削去一部分或将较陡的斜坡减缓。但是单纯的减荷往往不能起到阻滑的作用,最好与反压措施结合起来,即将减荷削下的土石堆于斜坡或滑坡体前缘的阻滑部位,使之既起到降低下滑力,又增加抗滑力的良好效果,这种措施对防治推动式滑坡效果较好。
(3)支挡工程
支挡工程是改善斜坡力学平衡条件,提高斜坡抗滑力最常用的措施,主要有挡墙、抗滑桩、锚杆(索)等。
抗滑挡墙它位于滑体的前缘,借助于自身的重量以支挡滑体的下滑力,且与排水系统联合使用。挡墙修建时一定要把挡墙基础置于最低滑动面之下的稳固地层中,墙体中应预留泄水孔,并与墙后的盲沟连续起来。
抗滑桩是用以支挡滑体的下滑力,使之固定于滑床的桩体,一般集中设置在滑坡的前缘部位,且将桩身全长的1/3~1/4埋置于滑动面下的稳固层中。
锚杆(索)是一种防治岩质斜坡滑坡和崩塌的有效措施之一,利用锚杆(索)上所施加的预应力,以提高滑动面的法向应力,进而提高该面的抗滑力,改善剪应力的分布状况。
4.2泥石流防治措施
泥石流灾害的治理是在泥石流的形成、流通、堆积区内。采取相应的治理工程(如蓄水、引水工程,拦挡、支护程,排导、引渡丁程等),以控制泥石流的发生和危害。泥石流的治理工程通常适用于泥石流规模大,暴发不很频繁、松散固体物质补给及水动力条件相对集中,保护对象重要,要求防治标准高、见效快、一次性解决问题的情况。在实施泥石流防治的工程措施的同时,还应与生物措施和其他措施(如行政法令措施等)相结合,这样才能保证其防治效益的有效发挥。治理工程主要有治水、治土和排导等为主的方案:
(1)治水为主的方案
利用蓄水、引水和截水等程控制地表洪水径流。削减水动力条件,使水土分离,稳定山坡。辅之少量拦挡、排导工程稳定部分土体.适用于水力类泥石流沟的治理。
(2)治土为主的方案
利用拦挡、支护工程,拦蓄泥石流同体物质。稳定沟岸崩塌及滑坡;同时辅以排导、截水T程等。适用于土力类崩塌滑坡型泥石流沟的治理。
(3)排导为主的方案
利用排洪道、渡槽等工程,排泄泥石流,控制泥石流的危害。
(4)综合治理方案
在具体实施泥石流的防治时,宜采取坡面、沟道兼顾,上下游统筹的综合治理方案。一般在沟谷上游以治水为主,中游以治土为主,下游以排导为主。通过上游的稳坡截水和中游拦挡护坡等。减少了泥石流固体物质,控制了泥石流规模,改变了泥石流体的性质,有利于下游的排导效果,从而控制泥石流的危害。
(5)生物措施
泥石流治理的生物措施主要指保护、恢复森林植被和科学利用土地资源,减少水土流失,恢复流域内生态环境,改善地表汇流条件,进而抑制泥石流活动。大多数泥石流沟生态环境极度恶化,单纯采用生物措施难以见效,必须采取生物措施与工程措施相结合,方能取得较好的治理效果。
4.3崩塌防治措施
对于中小型崩塌,可以修筑拦截或者遮拦建筑物,并且遮挡性建筑物有明显的棚洞、明洞等。对于特殊地面,根据实际情况做好坡面防护与支撑、锚固以及灌溉加固等措施。通过修建地表排水设施,将降雨径流引向坡外。在削减以及减小坡体滑坡的过程中,减轻上部荷载,提高滑坡体与危岩稳定性;而对于危险程度较高、规模较小的岩体则可以使用手工或者爆破的方法处理,从根本上防防止危害进一步扩散。
5结束语
地质灾害防治工作作为一项系统、复杂的工作,在实际工作中,必须结合地形、地貌以及其后特征,从各方面增强防治与治理措施。
参考文献
[1]陈国辉.南部县地质灾害评价与防治[D].西南科技大学,2011.
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[关键字]地质灾害 治理设计
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-5-237-2
1引言
1.1概述
地质灾害的一个重要特点是其“个性”,一地的地质灾害特点绝不会完全相同于另一地,相应的防治工程也应结合当地情况予以“本土化”,而不能无原则地从“异地”或“异国”照搬照套。因此,做地质灾害设计的技术人员,必须先要懂得什么是地质灾害及地质灾害的形成,发展及危害。对一个地质灾害点进行详细勘查后,形成勘查报告,在此基础上,设计具有“个性”的防治工程。要设计地质灾害防治工程,首先要了解地质灾害。
1.2地质灾害
1.2.1地质灾害的定义
(1)广义:指自然界或人为活动所引起的,危害人类生命财产和生存条件的各类事件。它包括由于不能控制或未予控制自然界和人为活动破坏性因素引发的、突然或在时间内发生的、超越本地区或本团体、个人防御能力所造成的人员伤亡与物质财产损毁的事件。
(2)定义:在《地质灾害防治条例》规定:包括自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。这个定义是指比较公认的因地壳表层地质结构的剧烈变化而产生的,且通常被认为是突发性的。
同时要注意与地质环境灾害区别开,后者常是在大范围区域地质生态环境变异引起的危害,常称为缓变性地质灾害。如荒漠化、水土流失、海水入侵等。
1.2.2地质灾害类型
从广义上按致灾地质作用的性质和发生处所进行划分,常见地质灾害共有12类,48种。它们是:
(1)地壳活动灾害,如地震、火山喷发、断层错动等。
(2)斜坡岩土体运动灾害,如崩塌、滑坡、泥石流等。‘
(3)地面变形灾害,如地面塌陷、地面沉降、地裂缝等。
(4)矿山与地下工程灾害,如煤层自燃、洞井塌方、冒顶、偏帮、鼓底、岩爆、高温、突水、瓦斯爆炸等。
(5)城市地质灾害,如建筑地基与基坑变形、垃圾堆积等。
(6)河、湖、水库灾害,如塌岸、淤积、渗漏、浸没、溃决等。
(7)海岸带灾害,如海平面升降、海水入侵、海崖侵蚀、海港淤积、风暴潮等。
(8)海洋地质灾害,如水下滑动、潮流沙坝、浅层气害等。
(9)特殊岩土灾害,如黄土湿陷、膨胀土胀缩、冻土冻融、沙土液化、淤泥触变等。
(10)土地退化灾害,如水土流失、土地沙漠化、盐碱化、潜膏化、沼泽化等。
(11)水土污染与地球化学异常灾害,如地下水质污染、农田土地污染、地方病。
(12)水源枯竭灾害,如河水漏失、泉水干涸、地下含水层疏干等。
1.2.3主要地质灾害类型及特征
地质灾害的发生、发展进程,有的是逐渐完成,有的则是有很强的突然性。据此,又将地质灾害概分为渐变性地质灾害和突发性地质灾害两大类。前者如地面沉降、水土流失等;后者如崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地下工程灾害等。渐进地质灾害常有明显的前兆,对期防治有较从容的时间,可有预见地进行,其成灾后果一般只造成经济损失,不会出现人员伤亡。突发性地质灾害突然、可预见性差,其防治工作常是被动式的应急进行,其成灾后果,不光是经济损失,也常造成人员伤亡。本论文着重讲述滑坡地质灾害的特征及其设计防治工程。
滑坡是指斜坡上的岩体或土体沿着一定的软弱面或带,作整体或分散顺坡向下滑动的一种物理地质自然现象。滑动又称地滑或“走山”。
主要设计工程防治措施:
(1)截引地表水:①在滑体修筑横向截水沟、槽和纵向排水暗沟;②在滑体上修筑地表排水沟或引泉工程
(2)疏干地下水:截水盲沟、支撑盲沟、水平坑道、水平钻孔排水等。
(3)护坡脚:①保护滑坡脚免遭遇冲刷,可筑“T”型坝;②在滑坡前缘抛石、铺设石笼等。
(4)削坡减重主要用于“上陡下缓、头重脚轻”的滑坡体,其作用改善滑体外形,降低斜坡高度,坡度、重量、使滑体重心降低,提高滑坡体的稳定性。
(5)挡土墙主要用于坡面平缓而推滑力较小的滑坡体。挡土墙基础设置滑面以下的稳固层中,预留伸缩缝和汇水孔。
(6)抗滑桩:用于支档已滑动或可能滑动的斜坡岩土体,桩深入滑面以下稳固层须有一定深
(7)锚固:主要用于岩质滑坡,用锚杆、锚索施工方法,固定不稳定岩体。
2滑坡地质灾害治理设计
对于滑体加固来讲,通常我们可以通过提高抗滑力或减小下滑力来满足安全性的要求。
常用的处理方式通常有三类:
(1)直接加固:挡墙,护坡;扶壁及反压,格栅;滑动面砼抗滑栓塞,置换;抗滑桩;锚杆或描索;预应力锚索钢桩。
(2)间接加固:疏干;地表截排水及地面铺盖防渗;削坡减载,卸荷。
(3)特殊加固:麻面爆破;压力灌浆。
坡体上部的削坡减载在一般情况下可以较明显的提高边坡的稳定程度。排水(排渗)治理可有效降低地下水对滑体的影响,并提高稳定性,但基于排水效果不易控制,而且有限,特别是如果有时边坡内岩土层渗透性并不是太好或没有形成联通的地下水通道时,单纯的疏干排水治理更不宜单独采用。地表水的截排被实践证明是十分有效的,尤其是对于已产生的滑坡地段。滑坡底脚的支挡常作为十分有效的加固措施。常用的支挡措施包括钢桩、预应力锚杆(锚索)、挡墙等。尤其是其中的钢桩,对于场地条件有限,地形复杂的地段,若与其他措施结合起来,效果十分明显;预应力锚杆在合理的坡率及岩土条件下加固效果也十分明显,但对于岩体的加固效果要优于土体边坡的加固效果;而挡墙等措施对于滑坡推力不大或整体稳定性有保障的场地效果较明显。
滑坡地质灾害防治工程设计阶段的重点任务是方案优化、初步设计、施工图设计和施工组织设计,尤其是确定最佳工程布置、工程细部结构、施工程序、施工工艺和最适宜的工程材料等。
3工程实例
治理工程设计名称: 新建铁路宁(南京)安(安庆)铁路工程DK66+580.42~DK66+815.05路基滑坡设计
3.1工程概况
新建铁路宁(南京)安(安庆)铁路工程(DK66+581—DK66+815段),位于安徽省的马鞍山当涂县龙桥镇境内,坐标:东经118°28′48″、北纬31°27′36
由于铁路工程建设的切坡,切坡高度在3.0—5.0m,切坡后没进行防护,受暴雨期影响,边坡已发生顺层山体滑坡现象。
滑坡对行驶车辆、行人的生命财产安全构成威胁并阻断铁路交通。
3.2滑坡现状规模及主要特征
DK66+581-DK66+815段左切坡段,工程建设过程中存在切坡问题,主要切坡段共1处,切坡段单长234m、切坡高度3.0-5.0m。切坡段岩性主要为三叠系中统黄马青组(T2t)的粉砂岩、砂砾岩、砂质页岩。上更新统(Q2q)的粉质粘土等,由于裂隙发育,因此,工程建设过程中的切坡段可能遭受滑坡灾害的危险性。根据边坡切坡高度、地形坡度、组成边坡的岩性、裂隙发育程度及风化程度等,预测规模为1170m3,危险性等级为大级;在顺向坡及裂隙发育段,G1孔、G2孔及G3孔钻探深部揭示,自地表到孔深19.80米处为基岩强风化层,分别于3.50、6.50、10.20米和19.80米处发现为滑坡体岩性段含软弱夹层,或破碎发育地段,下部的岩体可能牵引坡上较大范围的岩体发生崩塌或滑坡灾害,预测崩塌的规模为100m3、危险性等级为小级,滑坡的规模为51000m3,危险性等级为大级。
3.3滑坡稳定性综合评价
根据《地质灾害防治工程勘查规范》(DB50/143—2003)规定,其判别标准见表5。
据滑坡稳定性计算结果综合判定,该滑坡在天然状态条件下处于欠稳定状态,暴雨状态下处于不稳定状态,与勘查期间滑坡变形及位移特征相吻合,需要采取工程措施进行提高。
3.4治理方案设计
3.4.1锚索设计
(1)锚索锚固力设计
锚索采用ASTMA416-92标准的高强度低松驰170(1860)级φ15.24mm钢绞线,其标准强度Rb≥1860MPa,钢筋截面积A=140mm2,设计使用应力为钢绞线保证强度的60%,则单根钢绞线设计张拉力T为:
T=Rb.A=1860×103×0.6×140×10-6=156.24KN
锚索采用6根钢绞线,设计承载力Ta为:Ta=6T=6×156.24=937.44KN
取设计承载力为900KN,超张拉时使用应力为钢绞线保证强度的70%,其承载力取1090KN。
(2)锚固端长度的确定
锚固端与地层之间的锚固长度:Lsa=Ta*Sf/(πDTs)
式中:Ta-锚索设计承载力,KN;Sf-安全系数(结合工程的重要性Sf值的可靠程度、锚固力大小,并考虑到多束钢绞线比一束的握裹力减少的情况综合选用1,本工程取3.0);D-钻孔直径(m),取0.114m;Lsa-锚固端与地层之间的锚固长度(m);Ts--孔壁与注浆体之间的黏结力(KPa);
锚索在注浆体中锚固长度:Lsa=Ta*Sf/(nπDTs)
式中:Lsa-锚索在注浆体中锚固长度;n-钢绞线根数,为6根;D-钢绞线直径,为15.24mm;Ts-钢绞线与注浆体之间的黏结力(KPa);故取锚固端设计长度Lsa=5m
(3)锚索倾角的确定
据经验:最优锚固角为:β=45°+φ/2
当单根锚索的锚固力为最大时,锚索与水平面的夹角为:δ=45°+φ/2-γ
其中:φ为动面内摩擦角;β为锚索与滑面夹角;δ为锚索与水平面夹角;γ为滑动面与水平面夹角。本设计采用20°。
(4)格构梁框架间距的确定
据经验,框架纵梁截面尺寸为0.4×0.4m,横梁截面尺寸为0.4×0.4m;
(5)锚索数量的确定
锚索布设处滑坡体宽度约20m,稳定需要的总锚固力为:Q=K*B*E
式中:K-安全系数,取K=1.5。
单根锚索提供抗力单根锚索提供抗力由下式计算:
P抗=Psinαtgφ+Pcosα
式中:α=45°+φ/2;P-锚索设计锚固力;
则预应力锚索数量:n=Q/P抗
将φ=50°;P=900KN代入上式计算共需锚索n=21根。
则格构梁的排数为:R=F*L/P抗,其中:F为滑坡推力;L为格构梁横间距;P抗为单根锚索提供的抗力。本设计取R=3
3.4.2截排水工程设计
为防止降雨时地表水灌入滑坡体中,在滑坡体后缘布设一道截水沟;在滑坡体上,根据实际地形条件布置一条排水沟,主要起到将截水沟内的水引入已修排水沟的作用,此外,在坡内排水沟坡段较陡处,设计人字梁沟底加糙、台坎跌水及消能井。后缘截水沟长518m,坡内排水沟长98m。
3.4.3挡墙设计
重力式挡墙布置在变形体的前缘一带,挡墙长度80m,挡墙形式随地形,选择三处断面进行设计,以控制挡土墙断面尺寸,土压力计算过程见挡土墙验算书。挡土墙采用天然基础,设计基础埋深1.0m,排水孔尺寸采用直径80mmPVC管内衬。纵横向间距均取1.5~2.0m,品形错开。
3.4.4治理工程费用:本工程施工费用5077957元。
参考文献
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地质灾害监测的主要工作内容为监测地质灾害在时空域的变形破坏信息(包括形变、地球物理场、化学场等)和诱发因素动态信息。最大程度获取连续的空间变形破坏信息和时间域的连续变形破坏信息,侧重于时间域动态信息的获取。应用于地质灾害的稳定性评价、预测预报和防治工程效果评估。地质灾害监测的主要目的是:查明灾害体的变形特征,为防治工程设计提供依据;施工安全监测,保障施工安全;防治工程效果监测;对不宜处理或十分危险的灾害体,监测其动态,及时报警,防止造成人员伤亡和重大经济损失。
地质灾害专业监测技术方法 :
所谓地质灾害专业监测,是指专业技术人员在专业调查的基础上借助于专业仪器设备和专业技术,对地质灾害变形动态进行监测、分析和预测预报等一系列专业技术的综合应用。
1、 崩塌、滑坡监测技术方法
1)地表变形监测
① 地表相对位移监测 :主要方法有机械测缝法、伸缩计法、遥测式位移计监测法和地表倾斜监测法。
② 地表绝对位移监测:主要方法有大地形变测量法、近景摄影测量法、激光微小位移测量法、地表位移GPS 测量法、激光扫描法、遥感(RS )测量法和合成孔径雷达干涉测量法。
2)深部位移监测:主要方法有测缝法、钻孔倾斜测量法和钻孔位移计监测法。
3)地下水动态监测 :主要监测法为地下水位监测法、孔隙水压力监测法和水质监测法。
4)相关因素监测 :主要方法有地声监测法、应力监测法、应变监测法、放射性气体测量法和气象监测法(雨量计、融雪计、湿度计和气温计)。
2、 泥石流监测技术方法:泥石流监测方法主要有地声监测法、龙头高度监测法、泥位监测法、倾斜仪棒监测法、流速监测法、孔隙水压力监测法和降雨量监测法。
二、地质灾害简易监测技术方法
所谓地质灾害简易监测,是指借助于简单的测量工具、仪器装置和量测方法,监测灾害体、房屋或构筑物裂缝位移变化的监测方法。该类监测方法具有投入快、操作简便、数据直观等特点,即可以由专业技术人员作为辅助方法使用,也可由非专业技术人员在经培训后使用,是地质灾害群测群防中常用的监测方法。
该类监测一般常用监测方法有:
1)埋桩法:埋桩法适合对崩塌、滑坡体上发生的裂缝进行观测。在斜坡上横跨裂缝两侧埋桩,用钢卷尺测量桩之间的距离,可以了解滑坡变形滑动过程。对于土体裂缝,埋桩不能离裂缝太近。
2)埋钉法 : 在建筑物裂缝两侧各钉一颗钉子,通过测量两侧两颗钉子之间的距离变化来判断滑坡的变形滑动。这种方法对于临灾前兆的判断是非常有效的。
3)上漆法:在建筑物裂缝的两侧用油漆各画上一道标记,与埋钉法原理是相同的,通过测量两侧标记之间的距离来判断裂缝是否存在扩大。
4)贴片法:横跨建筑物裂缝粘贴水泥砂浆片或纸片,如果砂浆片或纸片被
拉断,说明滑坡发生了明显变形,须严加防范。与上面三种方法相比,这种方法不能获得具体数据,但是,可以非常直接地判断滑坡的突然变化情况。 地质灾害群测群防监测方法除了采用埋桩法、贴片法和灾害前兆观查等简单方法外,还可以借助简易、快捷、实用、易于掌握的位移、地声、雨量等群测群防预警装置和简单的声、光、电警报信号发生装置,来提高预警的准确性和临灾的快速反应能力。
对于滑坡、崩塌灾害群测群防监测,可以使用裂缝报警器、滑坡预警伸缩仪(量程大、阀值报警,适用于各种滑坡裂缝监测)、简易裂缝位移计(精度高、阀值报警、多通道,适用于岩质滑坡和建筑物裂缝监测)、简易超声波位移计(量程大、非接触、阀值报警,使用于各种滑坡裂缝监测)和简易雨量计进行监测预警。
对于泥石流灾害群测群防监测,可以使用简易地声监测仪(多通道、阀值报警)、泥石流视频预警仪(震动或视频变化触发工作)和简易雨量计进行监测预警。
三、地质灾害宏观地质观测法
所谓宏观地质观测法,是用常规地质调查方法,对崩塌、滑坡、泥石流灾害体的宏观变形迹象和与其有关的各种异常现象进行定期的观测、记录,以便随时掌握崩塌、滑坡的变形动态及发展趋势,达到科学预报的目的。 该方法具有直观性、动态性、适应性、实用性强的特点,不仅适用于各种类型崩滑体不同变形阶段的监测,而且监测内容比较丰富、面广,获取的前兆信息直观可靠,可信度高。其方法简易经济,便于掌握和普及推广应用。宏观地质观测法可提供崩塌滑坡短临预报的可靠信息,即使是采用先进的仪表观测及自动遥测方法监测崩滑体的变形,该方法仍然是不可缺少的。
一般情况下,突发性灾害很难捕捉到斜坡体上的短暂瞬时宏观变形形迹和其它异变现象;而累进性灾害在一定时段内斜坡体上均有明显的宏观变形形迹及其他异变现象,这些宏观变形形迹及异变现象称之为灾害前兆信息。准确捕捉这些信息并进行动态综合分析这些前兆信息,对灾害的防治和预测预报,减灾防灾有重要的意义。
地质灾害的发生通常具有综合前兆,单一由个别前兆来判别灾害可能会造成误判,带来不良的社会影响。因此,发现某一前兆时,必须尽快查看,迅速作出综合的判定。若同时出现多个前兆时,必须迅速疏散人员,并尽快报告当地主管部门。
四、监测次数和时间
旱季每15天监测一次。雨季4—7月每5天监测一次(如规定每月5日、10日、15日、20日、25日、30日),如发现监测地质灾害点有异常变化或在暴雨、连续降雨天气时,特别是12小时降雨量达50mm 以上时,应加密监测次数,如每天1次或多次,甚至昼夜安排专人监测。
地质灾害工程治理
一 崩塌治理工程 : 清除危岩,对于规模小、危险性高的危岩体采取爆破或手工方法清除,消除危岩隐患;对于规模较大的崩塌危岩体,可清除上部危岩体,降低临空高度,减小坡度,减轻上部负荷,提高斜坡稳定性,从而降低崩塌发生的危险程度;在崩塌体及其外围修建地表排水系统,填堵裂隙空洞,以排走地表水,减少崩塌发生的机会;加固斜坡、改善崩塌斜坡的岩土体结构,增加岩土体结构完整性;采取支撑墩、支撑墙等支撑措施防治塌落;采取锚索或锚杆加固危岩体;采取喷浆护壁、嵌补支撑等加强软基的加固方法;对于在预计发生的崩塌落石的地带,在石块滚动的路径上修建落石
平台、落石槽、挡石墙等拦截落石;通过修建明硐、棚硐等设施来对工程进行保护。
从1990年至2005年,地矿部、水利部、三建委、国土资源部等,拨出专项资金对三峡地质灾害问题开展了专项研究,先后进行了《长江三峡工程库岸稳定性研究》、《长江三峡工程库区淹没处理及移民安置崩滑体处理总体规划报告》等数十项相关问题的专题研究。其中《长江三峡工程库岸稳定性研究》共查获体积大于10万立方米的崩塌滑坡404处,总体积29.36亿立方米,查获泥石流沟90条,并对其中26个重大崩滑体进行了详细勘查,对库区查获的崩滑体进行了稳定性评价和预测分析,划分了不稳定库段;《长江三峡工程库区淹没处理及移民安置崩滑体处理总体规划报告》,共查获175米以下崩滑体1302处(含原地矿部“七五”查获的崩滑体),总体积33.34亿立方米,对规划为工程防治的有30个崩滑体;国土资源部完成了三峡库区的20个县(市、区)地质灾害调查,查出了库区20个县(市、区)所辖范围内(包括三峡库区)地质灾害点5384处,以滑坡、崩塌、泥石流为主,其中滑坡3891处,崩塌(含危岩)617处,不稳定斜坡668处,泥石流沟85处,地面塌陷88处,地裂缝33条;完成了库区19个县(区)地质灾害调查,建立19个县级监测站,初步建成群测群防监测预报网;完成了三峡地区地质灾害风险区划;建成了长江三峡库区地质灾害监测预报示范区……进入20世纪90年代以来,国家先后投入巨资对三峡地质灾害进行了治理。
尽管三峡地质灾害治理工作对解决库区地质灾害,确保人民生命安全和交通安全起到了不容质疑的积极作用,但目前的地质灾害治理却存在着诸多问题,有的地方未达到治理效果,有的地方治理效果不明显,而更多的情况是,在治理过程中,人们忽略了对当地自然景观与人文景观的保护与建设,对当地的自然景观和人文景观造成了某种程度的破坏,使三峡的景观品质大受影响,正在削弱对游人的吸引力。根据本文所涉及的内容,下面对三峡地质灾害治理中对景观造成的影响或破坏作一个分述。
1.三峡库区地质灾害治理对人文景观产生的不利影响
奉节县城在长江边上,地处长江三峡入口。此地不仅有举世闻名的白帝城,还有颇富神韵的奉节古城,其景观主要是通过前清时的旧城墙体来体现的。20世纪60年代以后,奉节县城陆续兴修了许多火柴盒似的新式建筑,但由于古城墙还在,因此,从长江上过往的游人,还能从奉节城墙、伊斗门等景观点上感受到这座古城的历史文脉(受江水冬夏落差的影响,从长江江面上望去,奉节老县城的古老城墙,冬季可看到三级,夏天涨水时,可看到一阶)。新城规划兴建后,奉节形成了顺着长江一字排开的城区格局,由于县城整体上仍建在不稳定的"地质博物院"上,存在着地质欠稳定的状况,为确保建筑稳固安全,奉节县城沿江修建了许多挡墙、堡坎,这些挡墙、堡坎既无工程美学意义,又无人文景观价值意义,从某种角度说,极似一块一块的补丁嵌在了奉节新城的长江边岸上,严重地破坏原有的景观效果。
2.三峡库区地质灾害治理对自然景观的破坏性影响
链子崖危岩体防治工程对稳定该地段的地质安全、治理滑坡、崩塌等地质灾害方面,的确起到了十分明显的作用。从1995年开始,由国家地矿部牵头,苦战4年,投资近亿,专锁危岩。经过6年的跟踪监测表明,危岩趋于稳定。在施工技术方面,研究了多种方案,抓住危害性最大的临江226×104立方米的危岩体,针对其变形破坏的主要因素,采用了诸多工程措施,如:对底部煤层采空区做混凝土承重阻滑工程(键),以防止上部危岩体进一步不均匀沉降变形和滑动;对上覆陡崖危岩体和顺层蠕滑体,进行预应力锚索加固,其中陡崖部位锚固,采用1000kN、2000kN、3000kN三种量级的锚索,上小下大,上防倾倒,下防滑移;对控制层间滑动的软弱夹层,进行混凝土回填加固;对整个陡崖斜坡,进行挂网锚喷;对较大裂缝设置防雨盖板;对雷劈石滑坡进行地表排水处理;对猴子岭斜坡做防冲拦石工程,以防T0一T6、T7等缝段陡崖崩石入江危害航运。根据变形监测资料,变形量大部逐渐变小,有的先出现与长期蠕变方向相反的微量变形后再趋于稳定。为掌握崩滑体变形动态,指导防治工程施工,检验防治工程效果,链子崖危岩体防治工程还布设了较为完整的三维变形监测体系,基本上实现了自动化监测和计算机数据处理。
然而,在采取稳定危岩地段的同时,工程技术人员却较少考虑景观因素,使巫峡链子岩地段出现了许多铆桩、防滑桩、大面积混凝土喷铆形成的灰白坡面,与周围环境很不协调,给三峡的自然景观带来不利的影响。为了改变这种状况,人们不得不又投入巨资营造景观。
白帝城边坡处置存在这样的问题更为严重。为了解决高达30米的消落带对白帝城边坡的侵蚀,防止这一地质条件不佳的山体出现滑坡,有关部门沿坡体建起了混凝土框架格,以保护坡体。但每到夏季“排混”之时,水体下落,就使整个边坡灰白色的混凝土骨架和黄色的泥土暴露无遗,从自然景观角度言,这类防护工程与山体上部郁郁葱葱的绿色树林形成鲜明的反差,从人文景观角度言,防护工程与树丛掩蔽中的粉墙黛瓦古建筑极不协调,使白帝城景观遭到破坏。
万州太白岩公园地处万州城区的顶端,该园是当地的风景名胜区,古树繁茂,林木荫翳,但却是一个危岩地质地段。其岩体脚下,就是盘绕城区的城市道路和人烟稠密的万州城区,如果发生垮塌,其损失必然很大。为了城区的安全,有关方面对其先后进行了两期危岩治理,尽管考虑了其风景区的景观要素,但由于种种原因,其治理效果在某些方面也不令人满意。特别是铆固岩体的工程措施,使许多岩体出现了肿疱似的混凝土“铆钉”,有碍观瞻。还有一些山岩加固工程,基本上未考虑当地形势与环境,硬性的矗上一根或数根水泥混凝土立柱,从某种意义上说,这类地质灾害治理,确实破坏了风景名胜区景观,使风景名胜古迹变成了建筑工地。
三、推动三峡风景名胜区地质灾害治理过程中的景观保护与建设
就一般地质灾害的治理而言,其目的是十分单纯的,那就是确保安全,防止或延缓地质灾害的发生。但对于风景名胜区而言,地质灾害的治理应有更深一层的目的,那就是不仅要防止或延缓灾害的发生,同时,在治理过程中,还应尽量减少对自然景观与人文景观的破坏,甚至在某些情况下,防止自然或人文景观受到破坏,是地质灾害治理的目的本身。因为风景名胜区的景观品质,是其所以为风景区的根本,它决定着景区对游客的吸引力,关系着旅游区的人流、物流和信息流、资金流,决定着景区经济与文化的可持续发展,是旅游景区的“生命线”,从这个意义上说,保护景区与保护当地人民的生命财产具有同等重要的地位。世界许多发达国家的做法告诉我们,地质灾害的治理,在许多情况下,其目的就是保护自然景观或人文景观。
1.创新观念,实现三峡地质灾害的治理与景观保护和建设的有机结合
实现三峡风景名胜区中地质灾害的治理与景观保护和建设的有机结合,首先必须在思想观念上有所突破,即:在三峡风景名胜区的地质灾害治理中,既把防止地质灾害的发生视为地质灾害的防止工作的目的,同时又将其视为一种对自然和文化遗产的保护与建设。所谓保护,是指在治理地质灾害的过程中,不仅应将地质灾害发生段当作治理对象,同时还要将其当作保护对象,这种保护,不仅包括该地质段的外形与地貌,同时还应包括该地质段的色彩、植被,以及与周围环境的呼应关系。所谓建设,具有两方面的内涵:一是指在进行地质灾害治理过程中,当不可避免会发生地质景观段的破坏时,在治理思路上就应考虑通过某种工程措施、生态手段和艺术手法,在外观上兴建起能较好地遮掩治理中产生的工程痕迹;二是指通过生态手段或艺术的手法,从景观的外形到其色彩上,建设起一种“仿自然”、“近自然”景观,或者建设起一种“类原生自然景观”、“近原人文景观”,将灾害治理时产生的工程痕迹减少到最低限度。
2.长江三峡地质灾害的治理中的自然与人文景观保护和建设
如何通过具体的方法,在三峡地质灾害的治理中将自然与人文景观的保护和建设有机结合起来呢?笔者认为,在当前的技术条件和资金状况来讲,可从以下几个方面来进行。
(1)注重与环境协调的地质灾害治理
这类地质灾害的治理强调的是对自然与人文景观的保护。因此在治理的时候必须综合考虑灾害点的地理环境(从地形、地质、地貌而言)、自然环境(从生态植被而言)、历史文脉特色(从人文景观与历史传说而言),必须将灾害治理点作为整个三峡大环境的一部分来思考,并将其融入其中。在实际建设施工过程中,要使灾害治理点与周围景观环境协调,可采用以下处理方法。第一,削弱式。这种地质灾害治理方式,强调的是对地质灾害治理点对周围景观环境破坏的削弱,也就是说,除了必须完成地质灾害治理需要达到的安全效果之外,在景观的保护上,体现的是治理工程本身与周围环境的基本相融,使人们在不经意间,难以查觉地质灾害治理工程本身的存在。这就要求在进行地质灾害治理的时候,在材料的选择上,应取与周围环境色彩相类的材质,在地质灾害治理工程的外形上,要与周围的地形地貌相近,在绿化植物乔、灌、草的种植上,要选用与周围环境相同或类同的植物物种。例如,在对危岩的治理上,为了防止危岩从悬崖上掉下来,施工人员往往通过给危岩钻铆的方式来加固的危岩,这就会使岩石上出现混凝土钉帽,留下较重的工程痕迹,如果在色彩上采用与本岩体相类的混凝土,在造型上将这种钉帽制作成与本体岩相近的状态,使其成为如自然状态的不规则多面体人工塑石,就可以达到削弱工程痕迹的目的,使人难以发现这种工程的施工痕迹。
第二,融合式。这种地质灾害治理方式,不掩饰灾害治理工程点本身的存在,但同时却并不强调地质灾害治理点的存在,它要实现的目的是使地质灾害治理点与周围的人文景观或自然景观有机的融合起来,形成地质灾害治理点与周围环境相互呼应,相互依存,产生互动生辉的景观效果。例如,如果对链子崖地质灾害治理时,采用融合式治理,将防滑桩和挡墙在色彩上处理成与周围景观相类的色彩,在造型上也建成与周围山体、岩体、崖体相仿的不规则多面体,就可以补救原治理对景观造成的破坏,产生工程治理景观与周围环境景观互相融合的景观效果,使游人难以从中发现地质治理给景观带来的破坏。
2.注重地质灾害点治理景观建设
这种地质灾害的治理强调的是对景观的建设,即,通过地质灾害的治理,使灾害治理点成为景观的一部分,在原景观的基础上建设出新的景观,但这种景观给人带来的视觉与感受效果只是原景观基础上自然延伸或进一步丰富的部分,而非生硬的插入。其主要方式为强势景观建设法和人文优化建设法。
强势景观建设法。所谓强势景观建设并非资金投入的强势,也非景观色彩与造型的强势,而是一种景观建设质量的强势,即:通过这种景观建设,使地质灾害治理能与当地景观的特质结合起来,从而成为与当地景观自然生成、有机结合之一部分。强势景观建设法的特点,决定了在进行其地质灾害治理和景观建设时,设计与建设者必须研究此种地质灾害治理与景观建设的主体趋向是什么?如果强调的是自然景观,则必须从当地自然景观的特质出发,考虑其自然景观的诸多要素进行强势景观设计与建设,如果强调的是人文景观,则必须从当地历史文脉的展示出发,溯流追源,发掘人文要素,进行强势景观的设计与建设。以奉节新县城临长江边的诸多边坡为例,由于当地并无天然的自然景观,千百年来,人们对这一地带的开发强度很大,已形成了其特有的人文景观,因新城的建设,片面强调其现代化,因此,古城风韵已荡然无存,为了在一定程度上反映其历史文脉,强势景观建设法无疑只能以当地历史文脉的展示为景观建设的出发点,实行因势造景,在进行挡墙建设时,不仅要稳固边坡,而且还应通过边坡的景观建设来美化其古城的人文风韵,并适当增大绿色植被,达到既美化景观又改善生态环境的双重效果。针对这些边坡大都是高边坡的特点,首先,在边坡的第一层面,修建3至5米高左右的奉节古城墙;然后,在第二层面,兴建紧接城墙之上的、具有川东品味与特征的吊脚楼;最高处是移民搬迁过程中兴建的现代建筑。三个层面的景观建设,穿越三个时代,城墙喻示古代,吊脚楼表表徵近代,方盒式建筑展示的是城市的现代风格。于是古城风韵,尽在此景观建设之中。在三个层面的相接处,可种植色彩淡雅的绿色景观植物,从景观角度言,可从视觉上分隔三个层面,从生态角度言,可通过这些植被的种植,固化边坡、调节气候。
年,全市共发生地质灾害和险情3处,涉及7户33人,造成直接经济损失60万元。因灾搬迁1户5人,发放地质灾害工作明白卡65张,避险明白卡150张,组织开展群众防灾减灾避险演练2次,狠抓了各项制度的落实,确保了人民群众的生命和财产安全。
二、地质灾害预测
降雨是多数地质灾害发生的主要诱因之一。根据气象部门预报资料分析,预计今年5至10月仍是汛期,总雨量可能偏多,有涝重于旱的趋势,主汛期为6至8月份,梅雨比年、年明显,特别是在日降雨量达暴雨级或连续3天以上时,容易诱发以山体斜坡、公路边坡为主滑坡、崩塌等地质灾害,相关部门要紧密结合气象预报资料进行分析和决策,充分利用气象预报指导地质灾害防治工作,特别注意短时特大暴雨引发的各类地质灾害。
我市地质灾害防治的重点监测点涉及4个镇、65个行政村(地质灾害隐患点65处),主要地质灾害包括崩塌、滑坡、泥石流等。
三、地质灾害防治原则、目标及任务
(一)防治原则。遵循以人为本、预防为主,统一领导、分工负责,分级管理、属地为主,依法管理、快速反应,监测避让与勘查治理相结合的原则,以党的十七届五中全会精神为指导,认真贯彻落实科学发展观,以高度的政治和社会责任感,确保地质灾害险区人民群众的生命财产安全。
(二)防治目标。全面贯彻落实地质灾害防治法律法规,切实履行地质灾害防治职责;进一步完善并落实地质灾害监测、预报、预警、预案编制和快速反应等制度,对每个监测点都要落实具体监测责任人,确保全市地质灾害监测点不发生人员伤亡和重大财产损失。
(三)防治任务。
1、进一步完善地质灾害群测群防体系。各镇街道、村要根据近年来地质灾害应急调查、专项地质灾害排查清理情况,进一步完善镇街道、村地质灾害群测群防体系,通过签订管理目标责任书和发放防灾明白卡等形式,将群测群防工作具体落实到镇街道、村和责任人。推行规范化、制度化与科学化管理,统一监测要求,建立健全监测记录档案。加强对责任人和监测人员的指导与培训,改进监测技术手段,完善群专结合监测网络。对重点地质灾害隐患点,实行在专业人员指导下,采取培训人员监测、技术监测等多种方法和手段进行监测,逐步提高地质灾害短期和临灾预报水平。各地国土资源所要进一步推行和落实地质灾害防治“五到位”,即:一是对辖区内居民建房,地质灾害隐患简要评估到位;二是对地质灾害隐患点群测群防员联系到位;三是对地质灾害隐患点组织巡查到位;四是对地质灾害防治宣传材料发送到位;五是地质灾害灾情险情应急预案到位。根据年地质灾害发生和变化情况分析,确定65处地质灾害点为今年市级重点监测对象(见附表)。
2、加强汛期地质灾害防范,积极应对突发地质灾害发生。每年5至9月是我市主汛期,也是地质灾害防治的重点时期,但其他时段的暴雨、特大暴雨、长时间连续降雨或久旱遇雨等气候异常情况下,防灾意识要进一步加强。各镇街道要组织力量,对各地质灾害隐患点加强汛前巡查、汛中监测、汛后复查,全面掌握隐患点动态,落实监测责任,做到心中有数,掌握防灾主动权,一旦发现险情,要立即采取应急措施,及时启动应急预案,果断撤离受威胁的人、财、物。在进一步完善地质灾害应急预案的同时,抓紧编制应急预案操作手册,细化预案内容,积极组织开展以镇街道或村为单位的防灾应急预案演练,提高各地的防灾抗灾能力。
3、做好地质灾害防治预警预报。各镇街道、村要进一步做好地质灾害防治预警预报工作,充分利用广播、电视和网络等媒介准确掌握气象和水雨情动态等信息,及时通过互联网、手机短信、电话等形式提示提醒各相关单位和人员。根据省、市突发性地质灾害气象预警预报地域、等级等情况,及时采取相应的防范措施。要逐步规范预警预报工作程序和工作制度,明确岗位职责,完善信息反馈机制,加强重大地质灾害的现场调查,进一步提高预警预报工作的针对性和有效性。国土部门要会同气象、水利等相关部门,建立信息共享与地质灾害气象预警会商机制,逐步提高地质灾害预警预报水平,为防御突发地质灾害的科学决策提供依据。
4、积极开展地质灾害的勘查、治理与搬迁避让工作。要结合地质灾害防治规划,合理制定地质灾害隐患点的勘查、治理和搬迁避让计划。对规模较小、危害较轻的地质灾害隐患点,实施应急排险。对规模较大、危害严重的地质灾害隐患点,在勘查基础上实施工程治理,制定具体方案,多方筹措资金,认真组织实施,并加强监管,确保工程质量。对经过调查或勘查比选后,认定防治必要性迫切,但治理技术难度大、经济上不合理、自然条件不适宜人居的地质灾害隐患点,实施搬迁避让。
5、做好新农村建设中的地质灾害防治工作。各镇街道要结合各类地质环境调查,针对在新农村建设中是否存在地质灾害隐患点,制订防灾预案,提出防治措施,为新农村建设地质环境保障提供科学依据。加强地质灾害防治知识的普及,组织各单位进行地质灾害防治知识宣传,不断提高农民群众的防灾意识和抗灾能力。加强新农村建设中的地质灾害防治工作,特别是在选址及基础设施建设中,要尽量避开地质灾害易发区(地段)。重要工程设施建设,须按相关规定进行地质灾害危险性评估。各地国土资源所要正确指导村民选择宅基地,留出房屋前后的安全距离空地,采取简易边坡支护和截水、排水等措施。
6、加强其他地质灾害防治。交通线路、水利设施、学校等地质灾害易发区,特别是学校及沿江河堤段,各相关单位要按照有关法规和文件要求,列入本单位的年度地质灾害防治方案,落实防灾措施和防灾责任人,组织力量开展汛期巡查、监测;发生地质灾害险情,要及时划出危险区,树立警示牌,发出预警信息,迅速组织应急抢险队伍,及时应对和处置突发地质灾害。
(四)加强宣传教育,提高防灾意识。各地各部门要将地质灾害防治的有关法律常识和科学知识纳入宣传教育计划,充分利用广播、电视、报刊、网络等新闻媒体,广泛开展多层次、多形式的舆论和科普宣传。利用地球日、土地日、气象日、环境日、国际减灾日等特殊节日,组织有特色的宣传教育活动和公益活动。面向全社会尤其在农村中广泛开展地质灾害防治知识的宣传与培训,不断提高人民群众的防灾避灾意识。
四、地质灾害防治工作的具体措施
(一)加强对汛期地质灾害防治工作的领导。要认真贯彻执行国务院《地质灾害防治条例》、《省地质环境管理条例》、《市人民政府办公室关于印发市防汛抗旱应急预案的通知》(枝府办发〔〕69号)、《市人民政府办公室关于印发市突发地质灾害应急预案的通知》(枝府办发〔〕70号)等有关规定,加强对地质灾害防治工作的领导。各单位主要负责人为汛期地质灾害防治工作责任人,坚持“以防为主、避让与治理相结合”的方针和“谁诱发、谁治理,谁受益”的原则,做好汛期地质灾害防治工作。
(二)加强监测预报,完善监测网络。市国土部门要与气象部门紧密配合,根据气象预报资料进行分析预测,做好汛期地质灾害多发区与重大地质灾害的监测预报。建立和完善市、镇街道、村三级重点地质灾害监测预报网络。在搞好地质灾害防治监测预警工作的同时,积极为市、镇街道、村提出地质灾害防治具体措施和建议。地质灾害重点监测点要制定紧急避险预案、填写“两个明白卡”,即:崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害避险明白卡,崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害防灾工作明白卡。严格落实监测专班、专人,做好监测记录。坚持走群测群防的群众路线,积极向广大干部群众宣讲地质灾害防治知识,鼓励群众积极参与地质灾害防治工作,同时加强地质灾害防治知识的教育培训工作,提高业务素质,不断完善群测群防网络系统。
[关键词]测量 放样 AutoCAD
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-7-199-2
随着数据传输能力的增强、数据的稳健性、抗干扰性水平和软件水平的提高,测量技术将在地质测量和其他领域得到更广阔的应用。测量技术的应用使得地质测绘的精度、作业效率和实时性达到最佳的融合,极大地推进了地质测量技术的发展,有力地促进地质测量的精确度和测量速度。
建水锰矿有限责任公司矿山位于建水坡头乡白显平台矿区,自1958年成立,至今已有50多年的历史,而50多年的露天开采也给当地的地质环境带来了负面影响,较严重的就是西部排土场,历史以来发生了两次较为严重的滑坡事故,所以矿山地质环境治理刻不容缓。2010年,矿山地质环境恢复治理工程正式启动,这其中所涉及的技术工作较多,本文针对西部排土场治理过程中的测量工作,谈谈测量在矿山地质环境治理中的一些认识与感受。
1测量基础数据依据
基础数据为矿区原306队所做的控制点数据,该组(三个点)控制点是原省地质五队1965年在白显、芦寨所布设的5〃独立图根网的基础上,新布设重叠四边形为首级控制,以1〃4(原)两点作为起算依据。
2控制测量
遵循“先控制,后测量”的原则,前期工作主要就是做好控制测量。西部排土场治理面积为350多亩,根据实际情况采用在原矿区首级控制网上作二级控制网。首先踏勘、选点和埋石,接下来就是控制点的数据测量,控制网平面按方向观测整体平差计算,高程以导线形势进行扣合配赋,加密图根控制点上进行简易平差计算,测量仪器采用全站仪角度观测。图形为:
精度计算:观测测角中误差±4〃.30,单位权误差±2〃.77,平差函数中误差10〃33化为1-2的相对中误差1/42000。控制网布设和实测好以后,就可以以此为基础进行测量。
3地形测量
地质灾害治理的前期工作首先是治理前现状地形图的实测,这至关重要,所以根据已做好的控制点对现状地形进行实测。
地形图的施测根据1:1000的要求实测,这就要求在测量过程中,凡是大于1米以上的地物地貌都要实测出来,地形测量要求的是观测者与跑尺者密切配合,这样才能有效地提高工作效率,不要犯观测者找不到跑尺者的现象。
测量过程中若单一支导线过长,要注意进行检查校验,可以选择附近的埋石控制点进行校检,若误差较大,必须往返施测进行平差。
地形测量数据是为设计提供的最为基础的数据,设计须以此为基础,才能准确设计和计算出治理工程的所需。
4施工放样
施工放样,简单来说就是把图纸上已设计好的工程坐标点在实际中放到地表上。
根据设计图纸,以及施工进度需要,按时做好施工放样工作,设计示意图如下:
施工放样要注意以下两点:
4.1量取坐标点
量取坐标点的方法有两种。一种是电子版的图纸可直接在电脑上直接量取,这种方法的优点是速度快,不容易出错,但缺点是不易携带;另一种是纸张的图纸,它需要比例尺或其它尺子来展开量取,这种方法速度慢,容易出错,但是容易携带,这就要求量取人员细心、认真,且应有他人检查,以保量取坐标的准确。
4.2实地放样
放样过程中重要的是要防止坐标输错,注意检查,可以利用方位、距离等来进行检查,发现错误立即找出原因,而且立尺必须使用三脚架,确保水平气泡居中,保证所放样点精度。
5竣工测量
竣工测量指的是工程竣工后,为编制工程竣工文件,对实际完成的各项工程进行的一次全面测量作业。竣工测量要求测量人员要认真地把实际工程测出,不能弄虚作假。在测量过程中,如果工程设施较多、复杂,为防止内业制图时出错,在测量时立尺人员最好画出简略草图,以便制图。
外业作业完成后,就是内业作业作出最终成果图。如下:
6沉降观测
沉降观测是竣工后期对治理现状的一项监测工作,是对治理工作质量的评估,主要的工作程序有选点、埋石、观测和观测数据分析。
选点:选择监测点主要以台阶平面和台阶坡面选取,然后确定眉线,平台间测点间距为:沿眉线横向观测线按50米以内;纵向观测线,在眉线附近20—30米范围内,每隔10米设置一点,距眉线30米以外,每隔20—30米设置一点,坡面每隔10米设置一点,但至少不能少于3点。
埋石:在选取点挖取50cm深坑槽,用水泥浆浇筑一直径2cm、长50cm钢筋,钢筋露出地面2-3cm。
观测:观测仪器采用全站仪精密测量,测量误差在1-2cm之间,对平面坐标和高程进行观测记录。
观测数据分析:对每次测量数据进行分析,得出沉降及位移可行性分析报告。测量周期每周一次,变化剧烈时每天一次,稳定后一个季度至半年一次。
分析治理现状的变形、破坏原因,确定与之相适应的观测方法、观测精度与观测周期,既可避免监测过程的盲目性,又可确保安全生产的需要。
7内业制图
随着测绘科技的发展,如今内业制图都是在计算机的辅助下进行完成的,目前应用最为广泛的制图软件就是Auto CAD,这次建水锰矿矿山地质环境治理的测量内业作业都是在它的辅助下完成的。
图纸严格按照国家测绘规范来作,所涉及的有点、线、面的属性,而且图层分层要规范,如图所示:
8小结
矿山测量必须充分应用现代测绘仪器和技术,将先进的现代技术同矿山测量的实际工作、具体特点相结合,拓宽矿山测量的生存空间和业务范围,以使矿山测量更好地服务于矿山可持续发展工作。
参考文献
[1]1:1000地形图图式.GB/T7929-1995.
[2]控制测量学.黄河水利出版社.2005.9.
第一条为加强地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质管理,保证地质灾害治理工程质量,有效减轻地质灾害造成的危害,保障人民生命和财产安全,根据《地质灾害防治条例》,制定本办法。
第二条在中华人民共和国境内申请地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质,实施对地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质管理,适用本办法。
本办法所称地质灾害治理工程,是指对山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质灾害或者地质灾害隐患,采取专项地质工程措施,控制或者减轻地质灾害的工程活动。
第三条地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质,均分为甲、乙、丙三个等级。
第四条国土资源部负责甲级地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质的审批和管理。省、自治区、直辖市国土资源管理部门负责乙级和丙级地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质的审批和管理。
第五条从事地质灾害治理工程勘查、设计和施工活动的单位,应当按照本办法的规定取得相应的资质证书,在资质证书许可的范围内承担地质灾害治理工程项目。县级以上国土资源管理部门负责对本行政区域内从事地质灾害治理工程勘查、设计和施工的单位进行监督检查。
第二章资质等级与业务范围
第六条地质灾害治理工程勘查单位的各等级资质条件如下:
(一)甲级资质
1.注册资金或者开办资金人民币五百万元以上;
2.技术人员总数不少于五十名,其中水文地质、工程地质、环境地质专业技术人员不少于三十名且具备高级职称的人员不少于十名;
3.近三年内独立承担过五项以上中型地质灾害勘查项目,有优良的工作业绩;
4.具有与承担大型地质灾害勘查项目相适应的钻探、物探、测量、测试、计算机等设备。
(二)乙级资质
1.注册资金或者开办资金人民币三百万元以上;
2.技术人员总数不少于三十名,其中水文地质、工程地质、环境地质专业技术人员不少于十五名且具备高级职称的人员不少于五名;
3.近三年内独立承担过五项以上小型地质灾害勘查项目,有良好的工作业绩;
4.具有与承担中型地质灾害勘查项目相适应的钻探、物探、测量、测试、计算机等设备。
(三)丙级资质
1.注册资金或者开办资金人民币一百万元以上;
2.单位技术人员总数不少于二十名,其中水文地质、工程地质、环境地质专业技术人员不少于十名且具备高级职称的人员不少于三名;
3.具有与承担小型地质灾害勘查项目相适应的钻探、物探、测量、测试、计算机等设备。
第七条地质灾害治理工程设计单位的各等级资质条件如下:
(一)甲级资质
1.注册资金或者开办资金人民币二百万元以上;
2.技术人员总数不少于三十名,其中岩土工程设计、结构设计、工程地质专业技术人员不少于十五名且具有高级职称的人员不少于八名;
3.近三年内承担过五项以上中型地质灾害治理工程设计任务,有优良的工作业绩;
4.具有与承担大型地质灾害防治工程设计相适应的设计、测试、制图与文档整理设备。
(二)乙级资质
1.注册资金或者开办资金人民币一百万元以上;
2.技术人员总数不少于二十名,其中岩土工程设计、结构设计、工程地质专业技术人员不少于十名且具有高级职称的人员不少于五名;
3.近三年内承担过五项以上小型地质灾害治理工程设计任务,有良好的工作业绩;
4.具有与承担中型地质灾害防治工程设计相适应的设计、测试、制图与文档整理设备。
(三)丙级资质
1.注册资金或者开办资金人民币五十万元以上;
2.技术人员总数不少于十名,其中岩土工程设计、结构设计、工程地质专业技术人员不少于五名且具有高级职称的人员不少于三名;
3.具有与承担小型地质灾害防治工程设计相适应的设计、测试、制图与文档整理设备。
第八条地质灾害治理工程施工单位的各等级资质条件如下:
(一)甲级资质
1.注册资金人民币一千二百万元以上;
2.岩土工程、工程地质、工程测量、工程预算专业技术人员和项目经理、施工员、安全员、质检员等管理人员总数不少于五十名;
3.近三年内独立承担过五项以上中型地质灾害治理工程施工项目,有优良的工作业绩;
4.具有与承担大型地质灾害防治工程施工相适应的施工机械、测量、测试与质量检测设备。
(二)乙级资质
1.注册资金人民币六百万元以上;
2.岩土工程、工程地质、工程测量、工程预算专业技术人员和项目经理、施工员、安全员、质检员等管理人员总数不少于三十名;
3.近三年内独立承担过五项以上小型地质灾害治理工程施工项目,有良好的工作业绩;
4.具有与承担中型地质灾害防治工程施工相适应的施工机械、测量、测试与质量检测设备。
(三)丙级资质
1.注册资金人民币三百万元以上;
2.岩土工程、工程地质、工程测量、工程预算专业技术人员和项目经理、施工员、安全员、质检员等管理人员总数不少于二十名;
3.具有与承担小型地质灾害防治工程施工相适应的施工机械、测量、测试与质量检测设备。
第九条除本办法第六条、第七条、第八条规定的资质条件外,申请地质灾害治理工程勘查、设计和施工资质的单位,还应当同时具备以下条件:
(一)有独立的法人资格,其中申请施工资质的单位必须具备企业法人资格;
(二)有健全的安全和质量管理监控体系,近五年内未发生过重大安全、质量事故;
(三)技术人员中外聘人员不超过百分之十。
第十条甲级地质灾害治理工程勘查、设计和施工资质单位,可以相应承揽大、中、小型地质灾害治理工程的勘查、设计和施工业务。
乙级地质灾害治理工程勘查、设计和施工资质单位,可以相应承揽中、小型地质灾害治理工程的勘查、设计和施工业务。
丙级地质灾害治理工程勘查、设计和施工资质单位,可以相应承揽小型地质灾害治理工程的勘查、设计和施工业务。第十一条地质灾害治理工程分为大、中、小三个类型。
(一)符合下列条件之一的,为大型地质灾害治理工程:
1.治理工程总投资在人民币二千万元以上,或者单独立项的地质灾害勘查项目,项目经费在人民币五十万元以上;
2.治理工程所保护的人员在五百人以上;
3.治理工程所保护的财产在人民币五千万元以上。
(二)符合下列条件之一的,为中型地质灾害治理工程:
1.治理工程总投资在人民币五百万元以上、二千万元以下,或者单独立项的地质灾害勘查项目,项目经费在人民币三十万元以上、五十万元以下;
2.治理工程所保护的人员在一百人以上、五百人以下;
3.治理工程所保护的财产在人民币五百万元以上、五千万元以下。
上述两种情况之外的,属于小型地质灾害治理工程。
第三章申请和审批
第十二条地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质的审批机关为国土资源部和省、自治区、直辖市国土资源管理部门。
地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质申请的具体受理时间,由审批机关确定并公告。
第十三条申请地质灾害治理工程勘查、设计和施工资质的单位,应当在审批机关公告确定的受理时限内向审批机关提出申请,并提交以下材料:
(一)资质申请表;
(二)单位法人资格证明文件和设立单位的批准文件;
(三)在当地工商部门注册或者有关部门登记的证明材料;
(四)法定代表人和主要技术负责人任命或者聘任文件;
(五)当年在职人员的统计表、中级职称以上的工程技术和经济管理人员名单、身份证明、职称证明;
(六)承担过的主要地质灾害治理工程项目有关证明材料,包括任务书、委托书或者合同,工程管理部门验收意见;
(七)单位主要机械设备清单;
(八)质量管理体系和安全管理的有关材料;
(九)近五年内无安全、质量事故证明。
上述材料应当一式三份,并附电子文档一份。
资质申请表可以从国土资源部的门户网站上下载。
第十四条申请地质灾害治理工程勘查、设计和施工资质的单位,应当如实提供有关材料,并对申请材料的真实性负责。
资质单位在申请资质时弄虚作假的,资质证书自始无效。
第十五条申请甲级地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质的,向国土资源部申请。
申请乙级和丙级地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质的,向单位所在地的省、自治区、直辖市国土资源管理部门申请。
第十六条审批机关应当在受理申请之日起二十日内完成审批工作。逾期不能完成的,经审批机关负责人批准,可以再延长十日。
第十七条审批机关受理资质申请材料后,应当组织专家进行评审。专家评审所需时间不计算在审批时限内。
对经过评审后拟批准的资质单位,审批机关应当在媒体上进行公示。公示时间不得少于七日。
公示期满,对公示无异议的,审批机关应当予以批准,并颁发资质证书;对公示有异议的,审批机关应当对其申请材料予以复核。
审批机关应当将审批结果在媒体上予以公告。
省、自治区、直辖市国土资源管理部门审批的乙级和丙级资质,应当在批准后的六十日内报国土资源部备案。
第十八条地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质证书分为正本和副本,正本和副本具有同等的法律效力。
地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质证书,由国土资源部统一监制。
第十九条地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位资质证书有效期为三年。
有效期届满需要继续从业的,应当在资质证书有效期届满前三个月内,向原审批机关提出延续申请。
审批机关应当对申请延续的资质单位的从业活动进行审核。符合原资质条件的,换发新的资质证书,有效期从换发之日起计算。经审核,发现达不到原资质条件的,不予办理延续手续。
符合上一级资质条件的单位,可以在取得资质证书两年后或者在申请延续的同时,申请升级。经审核,符合本办法规定的上一级资质条件的,审批机关应当换发相应等级的资质证书。
第二十条资质证书遗失的,在媒体上声明后,方可向原审批机关申请补领。
第二十一条资质单位发生合并或者分立的,应当及时到原审批机关办理资质证书注销手续。需要继续从业的,应当重新申请。
资质单位名称、地址、法定代表人、技术负责人等事项发生变更的,应当在变更后三十日内,到原审批机关办理资质证书变更手续。
资质单位破产、歇业或者因其他原因终止业务活动的,应当在办理营业执照注销手续后十五日内,到原审批机关办理资质证书注销手续。
第四章监督管理
第二十二条国土资源管理部门对本行政区域内的地质灾害治理工程勘查、设计和施工活动进行监督检查时,被检查的单位应当配合,并如实提供相关材料。
县级以上国土资源管理部门在检查中发现资质单位的资质条件与其资质等级不符的,应当报原审批机关对其资质进行重新核定。
第二十三条地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位,应当建立地质灾害治理工程勘查、设计和施工业务手册,如实记载其工作业绩和存在的主要问题。
第二十四条地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位,应当建立严格的技术成果和资质图章管理制度。资质证书的类别和等级编号,应当在地质灾害治理工程的有关技术文件上注明。
第二十五条地质灾害治理工程勘查、设计和施工单位承担的地质灾害治理工程发生重大质量事故的,事故责任单位应当停止从业活动,并由原审批机关对其资质条件进行重新核定。
第二十六条资质单位的技术负责人或者其他技术人员应当参加地质灾害治理工程勘查、设计和施工业务培训。
第二十七条承担地质灾害治理工程项目的资质单位,应当在项目合同签订后十日内,到工程所在地的县级国土资源管理部门备案。
地质灾害治理工程项目跨行政区域的,资质单位应当向项目所跨行政区域共同的上一级国土资源管理部门备案。
第五章法律责任
第二十八条资质单位不按照本办法第二十一条的规定及时办理资质证书变更、注销手续的,由县级以上国土资源管理部门责令限期改正;逾期不改的,可以处五千元以下罚款。