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常见地质灾害分析

2015/11/05 阅读:

1和龙市自然地理概况

和龙市位于吉林省东部,坐落在长白山脉中,经纬度在东经128°22'42″~129°24'42″,北纬41°59'44″~42°57'15″之间。人口23万,以朝鲜族为主。地势高低起伏不一,市内有17条河流、总长约为662km,其东北部为平原、中部为丘陵地带、西南部主要以山地为主,山地占和龙市90%以上的面积,其中海拔在1000m以上的山地占和龙市28.8%的面积、平原面积所占百分比为7.3。和龙市的地势变化总体趋势是从东北部到西南部由低到高逐渐变化。和龙市海拔高度最高的是峰山(1676m),海拔高度最低点是平均高度为250m的琵岩村。在水文方面研究区主要有图们江和松花江两大流域,下级主要支流分别是海兰江和古洞河。气象带在中纬度中温带,有明显的季风半湿润气候,为典型的大陆性季风特性,因此四季特点分明。依据多年统计资料,多年降雨平均量大约为520mm,年降雨主要集中在6月~8月,在这期间也非常容易发生洪涝、暴雨等灾害。其暴雨生成与副热带高压气旋和台风息息相关。暴雨使供给的水量增大,在水循环作用下,最终河流径流系数升高。由此而导致的洪水一般可以历时3d,其洪水涨时1d、回落2d。由气象分布带知和龙市的气候特点、土壤、植被有明显的垂直分布性。

2和龙市地质构造、地震特征和岩土工程地质性质

2.1地质构造和龙市位于天山—兴安地槽褶皱区和中朝准地台之间,南部主要为第四纪的山体隆起区,东北部为沉降区。在和龙市主要发育的褶皱区和断裂带主要为:褶皱区:和龙盆地、龙井断陷、福洞沟盆地、官地向斜、长仁背斜、卧龙背斜及向斜、青龙倒转背斜[2];断裂带:古洞河断裂、和龙大断裂、福兴村逆断层、百里坪挤压断裂带、福洞盆地南北向断裂群、长仁逆断层、华集岭断层、古洞屯—华集岭逆冲断层、王开沟逆断层,直洞沟逆断层、荒沟挤压断裂带等。地层方面,从太古界、古生界、中生界和新生界这4个时代形成的地层均在和龙市有分布,具体可参照该市的地层表。

2.2地震特征依据GB18306—2001中国地震动参数区划图[8]的信息;研究区的峰值加速度小于0.05g,地震基本烈度小于6度。

2.3土和岩石工程性质其中一种主要堆积土体为洪积土,工程地质条件较好;而另一种主要的土体残积土则因土体结构、构造差异性大,土层厚度不均衡,所以土体工程地质性质不好。

3和龙市泥石流灾害

和龙市发生的泥石流灾害大多属于水石流性质,举例而言1998年特大洪水所造成的普遍泥石流灾难和2002年的暴雨诱发泥石流灾害给人民的生命财产造成了严重的损失。由于和龙市发生的泥石流灾害次数很多,有一些灾害不好统计、另有一些灾害虽然发生,甚至严重但没有造成较大的损失,故本论文主要统计并研究了历史上对和龙市造成重大损失的泥石流(滑坡、崩塌的研究亦如此),共68条。其中坡面型属性泥石流有8条,沟谷型有49条,河谷型有11条。对泥石流规模分类,有小型泥石流50条,中型6条,大型12条。可见,和龙市泥石流特性以小型沟谷型为主。泥石流造成的堆积扇以碎石、块石和土为主要物质组成,在数量上其他组成物质较少。从泥石流发生的补给物质源来谈:残坡积物的有22条、沟床堆积物的有16条、崩塌堆积物的有18条、滑塌堆积物的有4条,其他的物质在和龙市泥石流勘察报告中给出的不详,进一步研究发现其碎屑物质储备量从几千到几百万立方米不等。研究区泥石流造成的下滑体体积在89m3~84870m3。泥石流扇面覆盖情况则主要由耕地和次生林(森林通过采伐或其他自然因素破坏后,自然恢复的森林)组成。其主沟平均坡降为121‰,绝大多数坡降在100‰以上。现以2002年典型的大八浦江泥石流为例来探索,它具有水石流的特征,堆积物主要由碎石和块石组成[6]。因其周围河域沟谷多、坡度大;流域的组成岩石(白垩系龙井组K2l为主)以抗风化能力弱、单轴抗压强度低的砂石、砾石为主,在长期连续的化学、物理、生物风化侵蚀影响下形成了由大量物质组成的厚堆积体(风化壳);又因研究区6月~8月降水量极大,为灾害的发生提供了大量的水源,动、静水压力增大同时也降低了岩土体的抗剪强度。经分析本次泥石流的发生与地形、物质来源和充足的水源这三个因素息息相关,同时这三个因素也是泥石流发生的必要条件。在人类活动方面,本地域为了扩大耕地面积而进行乱砍滥伐,所以森林覆盖率低,进一步加剧了灾害的严重性。在2010年7月28日大八浦江再次复发泥石流,两次泥石流灾害均冲毁房屋、淹没农田。清楚可见,旧泥石流发生区域可能在自然和人为的诱发下再次复发,变成新发生区。

4和龙市滑坡灾害

和龙市滑坡灾害以小型为主,分析本研究搜集到的7个历史滑坡资料,可知滑体体积最小为760m3,最大为12000m3。滑坡坡度最大为35°;滑坡张裂缝(剪切作用导致)较多;滑体组成物质主要由砾石、泥岩和碎石三部分组成;滑坡剖面形状大多数是凹凸不平的锯齿形状,平面形状大部分是凸起的半圆状。滑体的前后缘高程可达几百米。现以史上受灾严重的文化街滑坡为例来探索研究区的滑坡特点。本滑体规模自西向东长67m,由北往南长100m;坡度为9°,滑体体积达到12000m3;前、后缘高程分别为486m和499m。滑床层角度特征是230°∠7°,岩石组成主要为泥岩和砂岩。造成滑坡发生的原因是在强降雨影响下地下水位升高,在大量水体的入渗下,坡体的动、静水压力急剧增大;同时,水的入渗也增加了潜在危险面的重力。随着常年的雨水冲刷、多年的强风化作用和人类的工程建设导致了斜坡上出现大量的空隙和裂隙,这些空隙和裂隙的增加又为进一步的冲刷和风化作用提供了更多的机会。最终形成了一条具有滑体向地面下错20cm,前缘发生地面隆起,走向110°张裂缝这些特征的滑坡。

5和龙市崩塌灾害

宏观分析本次调查的和龙市27处崩塌,得知有21处崩塌的坡角不小于55°,部分甚至是近似直立。19处崩塌的岩石岩性为花岗岩、基岩坚硬,形成的坡高少则十几米,多则80m。23处崩塌的倒石堆所形成的体积不小于90m3。和龙市所发生的崩塌均是小型灾害。绝大部分发生在高陡的山陵,崩塌区常有块石坠落,岩体被切割的现象发生。因为水库地区的地质灾害往往会带来重大的损失,水库区也是地质灾害中常见的重大隐患点。鉴于此,本研究选取亚东水库坝体的崩塌灾害作为探索对象。其灾害发生的主因是组成岩体的花岗岩在多年循环冻融的作用下裂隙逐渐变大,又在降水的冲击力和渗透压作用下斜坡重力不断加大,岩体抗剪强度降低,岩石间的连结力下降,在长周期连续的影响下导致失稳。从地质构造的角度来研讨,从宏观板壳理论来看,和龙市受到太平洋板块和亚欧板块的双重挤压作用;从微观上说,水库在兴安地槽与中朝地台的交汇处,还受到近90°发育的两组共轭节理的影响,并且此研究群的岩体结构面的内部结合性较差。以上分析的因素在耦合作用下极有可能促使崩塌发育。再据实际崩塌详细勘察资料得知崩塌发生的主要倾斜节理面角度特征是:330°∠68°。灾害区因节理发育所以岩体性质不良,斜体边缘常有石块坠落,对风景区周围的人员和公共设施安全不利。

6灾害防御措施

预防措施具体分为科学技术防御和法规政策方面的防御。灾害防御政策方面的规定主要由相关人民政府部门所规划,故本研究主要从科学技术层面对防御方法进行探讨。

6.1泥石流灾害防御研究区泥石流灾害防御应以支挡工程为辅助,生物防治为长远防御。支挡工程具体措施为设置护坡和挡土墙支护,视情况而定也可采取放坡措施。生物防治为在已经发生泥石流的地区和潜在泥石流灾害区上种植相应的植物,这样一方面可以降低诱发泥石流灾害的所需水体量;另一方面又可通过植被根系部对岩土体的连结作用来加强岩土内部的内聚力,进而减少造成泥石流发生的物质补充源,从而降低灾害的损失。

6.2滑坡灾害防御研究区的滑坡防御通常可采取削坡、排水和支挡这3种方法[5]。削坡是对潜在的软弱危险滑体进行安全剔除。还要对积累地下水、地表水进行及时的排放,避免危险的发生。我们既可以设置截水装置来阻止斜坡上部水体入渗至潜在滑体内部,又可利用在山体下部的涵洞中安装排水设施来排放山体中的地下水。还可用粘土来修复滑坡裂隙,同时利用天然切沟来充当排水系统。为提高潜在滑体区域的稳定性,经常采用在土中植入钢筋来提高土体的整体性。

6.3崩塌灾害防御研究区崩塌损害的防御方法与滑坡事件的防御办法较为类似。对高危岩体可进行适当性的去除。对于受冻胀作用明显且节理发育的岩石可对岩石空隙先进行混凝土灌注,再用岩石锚杆进行锚固[7]。对潜在危险区的危险岩体进行周期性的结构面结合程度的检验,尤其是冻融区。排水方法可采用类似滑坡防御的办法,视情况而定,不再赘述。

7结语

1)和龙市地质构造复杂,水系发达,夏季降雨充沛,山区高陡岩石多,深部沟谷、地垒地堑连绵,人类开发经济生产活动的次数连年增加而导致生态环境恶化加剧,岩土工程性质不良等多因素的综合作用下,促使多种地质灾害频发。2)对于崩塌、滑坡和泥石流灾难的成因及防御措施要根据不同的地质勘查情形、地质学原理、工程技术办法并从宏微观双方面辩证的分析才能得出令人信服的结果。3)人类生产建设活动必须与周边环境相适应,遵照相关法规、规范和环境岩土工程原理,防止重大地质灾害的出现。在以后的灾害分析中会运用大量的数学方法和力学模型来研究,推导出相应灾害情况发生的阈值。

作者:蓝辛伟 权赫春 李明玉 单位:延边大学工学院  延边大学理学院

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