水文地质条件在地质灾害危险性评估中重要性分析_盛夏.pdf

水文地质条件在地质灾害危险性评估中重要性分析盛夏(安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院 安徽 蚌埠 2 3 3 0 0 0)作者简介盛夏(1 9 9 0年),男,本科,工程师。研究方向:水工环地质。摘 要 地质灾害危险性评估规范(G B/T4 0 1 1 2-2 0 2 1)已经施行,地质灾害危险性评估中水文地质条件的受关注程度进一步提升。基于此,本文简单分析地质灾害危险性评估中水文地质条件的重要性,并结合实例深入探讨水文地质条件危险性评估要点,以供业内人士参考。关键词 地质灾害危险性评估;水文地质条件;隧道 前言地质环境、人为因素均可能引发地质环境劣化问题,通过开展水文地质调查,即可明确潜在的地质危险因素,为区域地质环境发展规划、工程建设获得充足依据。为做好地质灾害危险性评估工作,水文地质条件必须得到高度重视。1.水文地质条件重要性1.1水文地质灾害危险性评估基础结合 地质灾害危险性评估规范(G B/T4 0 1 1 2-2 0 2 1)进行分析可以发现,该规范对地质环境条件调查、地质灾害调查、地质灾害危险性现状评估、建设工程遭受地质灾害危险性预测评估等方面提出详细规定。以地质灾害危险性现状评估为例,该评估需要以地质灾害调查为基础,结合地质灾害体的诱发因素、危害程度、发育程度、水文地质条件,开展地质灾害危险性现状评估,水文地质条件在评估中的重要性可见一斑。1.2细化评估内容对于地质灾害危险性评估来说,水文地质条件可使评估内容细化。地质灾害危险评估会受到多方面因素影响,传统的评估更多关注设备可检测结果、区域地壳变迁,同时简单评价地质环境。通过深入研究水文地质条件,地质勘察人员可基于地质数据种类、数据量,对水文地质条件的变化进行整合、分析,进而细分地质灾害危险性评估内容,包括三维地貌成像图、地形与地势复杂等级、地质灾害的孕育程度、地下水侵蚀程度、地质工程的实施性质等。结合上述评估进行分析可以发现,通过分析水文地质,可按照两个方面对地质灾害的发生进行分类,包括外界影响、自身影响。外界影响指的是地质开挖工程、不规范排水、地下水流及降雨量变化对水文地质的影响,对于可能残留腐蚀性物质的地下水来说,流经地质工程建筑可能损害工程地质和地基,工程施工质量可能因此受到影响,进而引发地质灾害;自身影响主要涉及岩层物理性质、原始地形地貌、地质的剧烈变化,这类因素会改变地质条件,超出地质环境可调节范围的地质条件变化将导致地质灾害发生。总结上述分析可以发现,地质灾害的发生与水位地质条件息息相关,可将其视作关键因素,考虑到水文地质环境变化存在多样性和随机性特点,这使得地质灾害难以有效预测,因此需基于水文地质条件对评估内容进行细化,地质灾害的影响因素、具体发生点可由此明确。在先进的设备支持下,通过对水文地质变化趋向的研究,可明确区域尚未发生灾害潜藏情况,能够为地质灾害的防范和治理提供充足依据,工程、环境受到的地质灾害影响也能够大幅降低1。1.3明确地质灾害与地下水变化趋向的关系不同地区存在复杂程度不同的水文地质条件,通过地质调研工作的定期开展,可实现对水文地质变化趋势的掌握,明确地下水的流速和流向,对地下水动态变化趋势进行判定,更加详细的地势、地貌、地质数据。同时开展地质灾害危险评估指标设定需遵循全面性、多样性原则。如区域存在较为简单的地质综合条件,一般存在7.0 m内的岩层厚度,岩土在多层间的差异不大,正下方岩层多数时候分布地下水,这类水文地质条件研究需要聚焦水量供给与排水情况、地表水渗透情况、地面表层充水量,地下水与岩层的差异性及边界条件可由此明确。检测区域与不良地质区域面积的比例也能够通过计算得出,如不良地质区域占比在5%以内,即代表明显的地质灾害现象不存在于该区域,研究区域拥有良好施工条件。如区域存在中等复杂的地质综合条件,表层与岩层多存在7.01 2.0 m区间的厚度,岩石在多层间的差异性明显,地质整体稳定性较差,同时存在较差的910 水文地质、环境地质、工程地质DOI:10.16631/15-1331/p.2022.06.043地面供水补水条件、较深的地下水分布,为适应较模糊的水文地质边界条件,地下水样本可基于多种设备进行钻孔获取,通过检测对地质质量进行评估,震区加速度边界可由此划分。不良地质区域判定需结合地质环境、地下水酸碱性。掌握地质灾害与地下水动态变化联系后,即可更好评估地质灾害发生可能性,评估工作的效率和效果也能够同时提升;如区域存在复杂地质环境,一般存在1 2.0 m以上的岩层厚度,人工或设备无法对地质灾害危险隐患进行直接监测,这种情况下需要科学利用水文地质条件,通过全面检测地质富水能力,关注地质层与边界散装岩层的交流沟通,做好岩层边坡条件计算,通过评估区域水文地质条件,完成岩层边坡稳定性计算、地质灾害潜在危险性判定2。1.4满足地质危险等级划分需要在评估地质灾害危险性的过程中,如单纯划分地质环境复杂程度,定量评价能够获得一定支持,但受到参照指标缺失影响,地质灾害危险性评估准确性将无法得到保障,进而引发范围划分规范性、危险评价扩大化等问题。为更好开展评估工作,可考虑引入水文地质条件评估指标,该指标的应用需要充分遵循现行标准要求,对地质灾害的水文影响条件进行研究和预测,地下水侵蚀带来的地质工程坍塌、地质边界滑坡属于其中典型。在水文地质条件评估指标支持下,地质灾害发生范围能够更好明确,结合地壳变迁和岩层下部岩浆变化趋势,对水文地质直接和间接条件进行整合,地质灾害中心点能够通过计算确定。基于属于一级危险区域的地质灾害中心点,可确定危险边界和危险中区,结合水文地质边界条件和灾害划分范围,能够更规范划分灾害危险区域3。2.实例分析2.1案例概况以某高速公路隧道工程为例,该工程最大埋深、全长分别为1 8 0 m、2 2 0 1 m,属于溶蚀剥蚀型低中山地貌,进口段、出口均处于山体斜坡处,地面坡度分别为1 4 3 4、2 5 4 0。隧道地势起伏较大,横穿山脊,坡体植被发育。区内海拔、相对高差分别为9 2 2.51 2 0 1.4 m、1 8 8.8 m。案例隧道工程的地质灾害危险性评估需要做好测绘工作,收集当地的综合水文地质图和区域水文地质普查报告,以此明确地下水分布、类型、埋藏条件、径流、补给、动态特征、排泄条件以及含水层富水性、岩溶点,同时开展钻孔资料对比,可确定案例隧道工程所在处存在暗河、断层、隐伏溶洞等地球物理特征,结合抽水试验可明确落水洞、暗河的连通性及岩石的渗透性4。2.2工程地质特征与案例隧道工程相关的地层包括寒武系下统金顶山组灰岩、泥质粉砂岩,寒武系下统清虚洞组灰岩,坡洪积软土,第四系坡残积黏土。从地质构造角度进行分析可以发现,案例隧道存在拥有5 0 m宽破碎带的一条断层,断层上盘、下盘分别为中厚层灰岩、泥质粉砂岩,综合产状分别为2 6 5 7、6 5 5。围绕案例隧道洞身围岩分级进行分析可以发现,级、级长度分别为8 2%、1 8%,图1为隧道物探成果图。图1 隧道物探成果图2.3水文地质特征围绕主要含水岩组及富水性开展分析可以发现,案例隧道地下水类型可分为碳酸盐岩类溶洞水、碎屑岩类孔隙裂隙水、松散岩类孔隙潜水,三者的富水性分别为强富水、中等富水、弱富水,对案例隧道的影响程度分别为极大、中等、较小;进一步开展地表水及地下水特征分析可以发现,案例隧道所在区域不存在明显地表水发育,进出口斜坡地带地表水向地势低洼处排泄、汇集,较为平缓洞身地带地表水向落水洞排泄并最终进入地下,但二者的汇水面积和水量均不大。水文地质特征分析还需要关注可溶岩体系、岩溶发育空间的分布特征。围绕可溶岩体系进行分析,基于地表出露情况和地层岩性可以细分为可溶岩体系、非可溶岩体系。可溶岩体系由灰岩组成,具体处于大里程端,地表基岩裸露区域较大,下伏基岩包括泥质粉砂岩、灰岩,岩溶发育强烈。泥质粉砂岩位于案例隧道洞身处,顶泥质粉砂岩的厚度、长度分别为04 0 m、7 0 0 m,存在较强地下水活动性且断层破碎带穿过,图2为案例隧道可溶岩体系示意图。非可溶岩体系由泥质粉砂岩组成,具体处于小里程端,泥质粉砂岩在地表出露,隧道顶部与灰岩夹层底部的距离在5 0 m以上,泥质粉砂岩的长度在1 5 0 0 m左右,岩溶发育程度不高,存在较弱的地下水活动性;围绕岩溶发育空间进行分析,可确定该空间集中于断裂构造带处且沿岩体顺层发育,可溶性岩的结构直接影响溶蚀020性,图3为岩溶通道实拍图。图2 案例隧道可溶岩体系示意图图3 岩溶通道实拍图2.4涌水量预测、涌突水危险性评价大气降水补给属于案例隧道区域地下水的主要补给,坡面流形式将大部分地表水自然排泄,少部分下渗赋存,主要涉及岩层层面、基岩节理裂隙,下渗赋存的地表水属于隧道施工过程中的涌水水源。基于案例隧道的水文地质特征,为预测隧道涌水量需要选择大气降水入渗法,综合考虑泥质粉砂岩、灰岩带来的影响,可最终得到合计3 2 0 0 5 m3/d的隧道涌水量预测结果,这一预测基于1 7 4.5 mm的最大日降水量求得。进一步开展抽水试验,可得到0.3 5 m/d的渗透系数。考虑到气候与隧道涌水量的关系较为密切,基于雨季大暴雨、区域降水量增加等因素影响,应按照26倍考虑案例隧道涌水量预测值。需结合图4开展案例隧道涌突水危险性评价,重点关注地下水循环特征、地表汇流条件、地质构造条件、岩石可溶性、隧道施工位置和埋深,而泥质粉砂岩、灰岩等不同岩性带来的影响也需要得到重视。综合分析可以确定,Z K 3 1+4 0 0Z K 3 1+6 0 0段存在级的涌突水危险性评价等级,该段的岩溶较发育且容易积水,地表存在泉点出露和大量洼地;Z K 3 1+8 5 0Z K 3 2+5 0段存在级的涌突水危险性评价等级,该段岩溶发育且存在较好的地下水径流条件,地表存在泉点、洼地、岩溶漏。在上述两段断层,案例隧道施工存在面临较大的涌突水危险性,施工过程需要设法有效防护涌突水灾害。基于1 0个深孔钻探,通过大地电磁法探查案例隧道,对比刚刚得出的涌突水危险性评价结果可以确定,断裂破碎带在案例隧道建设过程中被大角度穿越。断层破碎带可能存在于洞身相对低阻条带,同时断层破碎带穿过小里程端附近。因此该处的地质条件较差,存在较大涌突水危险性,这与涌突水危险性评价得出的结果基本相同。图4 涌突水危险性评价指标体系结论综上所述,地质灾害危险性评估需要高度重视水文地质条件。在此基础上,本文涉及的工程地质特征、水文地质特征、涌水量预测及突水危险性评价等内容,则提供了可行性较高的地质灾害危险性评估路径。为更好评估地质灾害危险性,还应关注水文地质检测的优化、新型技术与设备的应用、地质灾害危险性评估规范(G B/T4 0 1 1 2-2 0 2 1)的施行。参考文献1冷洋洋,魏伦武,赖琪毅.贵州山区地质灾害危险源识别方法 以盘州市盘关镇重点区为例J.贵州地质,2 0 2 1,3 8(0 3):3 2 6-3 3 3+3 5 0.2曾雅婕,傅红,刘勇,税玥,胡铭真,耿藤瑜.基于灾害危险性评价的乐山大佛风景区游览路线J.生态学杂志,2 0 2 1,4 0(1 0):3 3 0 4-3 3 1 3.3魏建华.复杂地形区矿山地质灾害的类型及危险性评价研究J.世界有色金属,2 0 2 1(1 3):1 1 0-1 1 1.4朱其有.地质灾害危险性评估工作中存在的问题与解决途径探讨J.世界有色金属,2 0 2 1(1 2):1 8 2-1 8 3.120 水文地质、环境地质、工程地质