【文章编号】１００４—７３４４（２０１３）０８—０２０２—０２ 岩土工程地质灾害预防和防治措施 翟文辉杨永军 （河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院河南省郑州市４５ＯＯＯＯ） 摘要：随着最近几年我国经济的高速发展，加快了对各种自然资源的开发以及各类工程活动的建设步伐。在具体开采以及开发 工程中，由于开采人员对资源的节制意识淡薄，不懂得合理开采资源以及建设施工人员的破坏活动使得资源无形中被浪费，地质环境 也遭到了严重的破坏。近几年的各类地质灾害已经向人类敲响了警钟。 关键词：岩土工程；地质灾害；预防；防治；措施 岩土工程是欧美国家于上世纪６Ｏ年代在土木工程实践中建立起来 彻底了解，从根源找出抑制其发生或降低其发生所造成的灾害性的影响 的一种新的技术。岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地 的办法。下面，是笔者的一些意见，以供参考。 基与基础、边坡和地下工程等问题。随着近几年各类地质灾害的频繁发 ３．１对泥石流的预防防治措施 生，国家开始将更多精力放在资源开采以及工程实施方面，也提出了很 形成泥石流的主要原因大概有四个：山地河流等处有大量岩石等破 多有效制止不合理施工以及滥采资源的措旌。本文笔者以岩土工程地质 坏物、有数量足够的水体、山地地形比较陡峭以及人为对植被等的破坏。 灾害的预防和防治措施为论提出几点自己的看法。 这些因素说明，泥石流的形成取决于水文地貌、地质因素、气象因素以及 １岩体的特征分析以及地质工程学的内涵 人为因素。 岩体的形成过程非常漫长，它经历了长达几个世纪的地质年代，在 针对泥石流的预防防治这里笔者认为应该包括两方面：生物措施、 其形成过程，经受了各种各样的地质构造力的压力。这就是即使是由同 工程措施。利用工程措施对造成高浓度颗粒物的上游进行拦挡，从源头 样物质形态组成的岩体，也会存在一定的差异性的原因，其性质可以说 阻挡这些岩石、巨砾等固体颗粒物。同时再修建一些拦挡坝，阻止水体下 非常复杂。由于受到重力的纵向作用和地质构造力的水平作用，造成了 流、拦截土体，使得水土分离，设置合理的排水设施，将水体分散排解。在 岩体的非均质各向异性特性。岩体的内部本身就有一个裂缝系统，当岩 中下游设置疏通、排导沟道，阻止水体冲毁道路和田地。在陡峭的坡边旁 体受到的重力和地质构造力的作用超过其本身的承受力强度时，岩体就 边设置支护，防止塌方。通过拦挡、排导以及支护等工程措旄，能够有效 会形成新的断裂或者是在其原有的断裂基础上进一步形成断裂，而新断 减少泥石流的发生，降低其的危害程度。同时，要加大对水土流失情况的 裂系统的产生和旧断裂系统的扩张会导致岩体的原始应力即重力和地 治理措施，减少滥采滥伐，这是从生物措施方面来讲的。 质构造力再次进行重新分布。 ３．２对滑坡的预防防治措施 地质工程学，顾名思义，其研究的中心一定是围绕“地质”来进行的。 造成滑坡的最主要影响因素是地质的构造，岩体由于自身应力产生 地质工程学是一门以研究并且解决工程施工从设计到施工、再到竣工以 新的裂缝系统或者使得原有的裂缝系统扩展而造成滑坡。诱发滑坡的因 及运行后期整个全过程的地质学科。这门学科将地质体和地质环境纳入 素还有地震和地表水的破坏以及当前人类的各类不合理活动如，对地下 研究范围，上面所说的岩土工程和地质灾害的防治都包含在其里面。对 水资源的不合理使用、爆破工程等。 人为或者自然原因导致产生的有害的地质现象的研究、预防以及防治， 预防防治滑坡的最主要工程措施就是针对那些规模不大、危险比较 即为地质灾害防治工程。在工程建设中涉及到的对岩体的加固或者开挖 高的岩体采用静态爆破来清除：制止不合理的切坡现象，增加滑坡平衡 就是岩土工程。通过对岩体结构的分析以及对岩土工程的研究，能够有 条件；通过人工植被等方式消除地表水对滑坡的影响；加强对滑坡的预 效预防、防治一些地质灾害的发生。 防措施，及时躲避。 ２我国目前最主要的地质灾害类型分析 ３．３对地面塌陷的预防防治措施 我国目前造成地质灾害的原因有两类：①由于中国独特的地理位置 造成地表塌陷的最主要原因就是对地下矿藏的不合理开发。针对这 形成的复杂的地质构造而造成的由自然因素引起的地质灾害，这一类地 一问题，可以对采矿区进行充填复垦。利用矿区周围的露天矿剥离物、粉 质灾害不是人为的，是地理特性决定的，也叫自然地质灾害。②由于人类 煤灰等填充材料来进行对采空区域或者塌陷地进行填充。充填材料要保 的各种不合理的开发活动引起的地质灾害，这一地质灾害也叫人为地质 证无污染，能够解决塌陷问题的同时还能进行复垦，废弃物也得到了足 灾害。在我国最常见的地质灾害有以下几种： 够的利用，可以说是既经济又环保。 ２．１泥石流 规范人类各种生产开采活动。据研究数据表明，人为活动造成地质 泥石流的形成是由于各类型的降水，如高山积雪融化、冰川以及暴 灾害的发生的影响远远大于正常自然灾害的影响 人为原因导致的地质 雨等，产生的一种在陡峭的山坡或者沟谷上挟带着大小石头、大块土体 灾害有速度快、危害大且危害面积广等特征。很多地面塌陷灾害都是由 以及泥沙等固体物质的特殊洪流，这种特殊洪流的产生物由高浓度的液 于人对地下矿藏的不合理开采、大量抽取地下水而导致的。因此，要加强 体和固体颗粒组成。 对人们的教育，使其认识到地质灾害的严重性，有强烈的预防防治地质 ２．２滑坡 灾害的意识。不要胡乱开采矿藏、抽取地下水、对坡脚进行切割，坚决杜 滑坡是指边坡在比较大的范围内沿着某一个特定的面进行滑移，滑 绝其对森林资源进行滥砍滥发，近几年的沙尘暴天气以及区域性旱涝灾 坡是我国最为常见的自然灾害，滑坡在滑移前一般都有预兆。滑坡灾害 害已经提醒了人类了。 大部分是由地震、地下和地表水活动、人为滥采滥伐、人工切坡等因素造 ３．４采取搬迁避让措施 成的。 这个措施分为两部分：①搬迁避让措施。针对一些地区地质灾害危 ２－３地面塌陷 害大且相对治理防治措施使用的费用要超过搬迁费用或者是已经做出 土体和表岩在人为或者自然因素的作用下向下方塌陷，并会在地面 过防治措施了，可仍然多次受到损害，那么就需要采取搬迁避让措施，避 形成塌陷坑的一种地质现象被称为地面塌陷。 开地质灾害多发地，尽量减少灾害的损失。②在暴雨天气采取临时避让 ３对地质灾害的预防以及防治措施 措施。针对那些变形山坡比较多，容易引发泥石流等地质灾害的地区，要 如果想对地质灾害的预防防治工程做出合理有效的设计措施，就必 做好预防工作，下雨前做好搬迁准备，以便及时躲避，减少损失。 须对引发这些地质灾害的成因进行探讨，通过对地质灾害的形成因素的 ３．５生物措施 ２０１３年４月 撞目四 【文章编号】１００４—７３４４（２０１３）０８—０２０３—０２ 支护工程稳定性的ＦＬＡＣ一３ Ｄ数值模拟分析 宋克军 （安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院） 摘要：随着技术的发展及工程建设规模的扩大，深基坑的应用也越来越普遍，则深入研究深基坑开挖及支护的稳定性势在必 行。此外，深基坑支护工程施工成本及工期等直接取决于工程施工安全及其稳定性，且其侧向变形具有速度快、时间段、易坍塌等特 点，则施工方务必要对其予以高度的重视。在本文中，笔者通过ＦＬＡＣ一３Ｄ分析软件，并结合实际案例，模拟深基坑开挖支护各施工阶 段，并对基坑变形的影响加以分析。 关键词：支护工程：稳定性；ＦＬＡＣ一３Ｄ分析软件；数值模拟分析 随着技术的发展及工程建设规模的扩大，深基坑的应用也越来越普 该工程场地地下稳定水位深约１．０ｍ，其含水层以②，⑤层粗砾砂层 遍，则深入研究深基坑开挖及支护的稳定性势在必行。ＦＬＡＣ一３Ｄ软件分 为主。就埋藏条件而言，②层属于上层潜水、⑤层属于弱承压水。该场地 析法是目前在基坑支护工程中应用最广的分析软件，其属三维快速拉格 地下水均源自于侧向渗流补给及大气降水补给等；其排泄方式均以侧向 朗日分析程序，且其应用了混合一离散分区技术及显式拉格朗日算法，这 径流为主。该工程场地地下水皆受制于季节性降水，其年水位变化值为 在模拟材料屈服、模拟塑性流动、模拟软化直至大变形及大变形分析、弹 ０．８ｍ左右。 塑性分析及模拟施工过程等领域的应用效果极佳。在本案，笔者将结合 １－３基坑边坡支护设计方案 实际工程案例，对ＦＬＡＣ一３Ｄ软件分析法在工程位移控制、工程开挖支护 该工程基坑开挖支护设计以土钉墙支护设计体系为主。现以该工程 稳定性方面的应用展开讨论，以确保基坑开挖的稳定可靠。 场地地质条件及场地条件为主要参考依据，预设４道土钉，土钉及孔道 规格设定：孔径为１５０ｍｍ、土钉长度为９ｍ左右、入射角为１２．５。左右、土 ｌ工程概况 ｂｔ４）、土钉水平间距及垂直间距均为１．６ｍ。 根据《建筑设计规划总平面图》的要求，某工程平面呈现矩形状，其 钉配筋属于二级螺纹钢筋（２￣ｂ１４，土钉外围 基坑面积３１．５ｍｘ７６．１ｍ，且其属框剪结构及筏板基础。该工程为一综合 土钉布置皆呈梅花型，土钉纵向及横向钢筋的型号均为￣楼，其总层数为ｌ７层，即地下２层、地上ｌ５层。该工程基底持力层属④ 钢筋网的型号为击６，喷射细石混凝土面层厚度《８０ｍｍ，喷射混凝土强度 ２。 层粉质粘土，且粉质层以上土层均需挖除。该工程基坑挖深为７．７ｍ左 等级设定为Ｃ２０，基坑边坡放坡比例设定为１：０．右，其影响范围内没有任何已建建筑设施。 ２基坑边坡稳定性的ＦＬＡＣ一３Ｄ分析 现阶段，我国就基坑变形规律研究分析方法多为有限元数值分析方 法，且多以非线弹性模型或线弹性模型作为基坑土体本构的简化模型。 因基坑土体力学性能的特征以弹塑性体为主，则基坑实际监测数据略低 于基坑模型结果。在本案，笔者摒弃了传统基坑变形分析方法，而采取 ＦＬＡＣ一３Ｄ软件分析方法。ＦＬＡＣ一３Ｄ软件分析方法是三维显式有限差分 数值分析方法的一种，其亦是一种计算程序。研究结果显示，ＦＬＡＣ一３Ｄ软 件分析方法在模拟各支护结构及岩土类材料方面（三维力学行为）的应 用效果极佳。所谓拉格朗日算法，其主要是指通过将研究对象划分为多 个六面体单元，且各六面体单位均均在特定边界情况下，执行特定非线 性本构关系或线性本构关系。若在六面体单元应力的作用下产生了塑性 流动或材料屈服现象，那么，各六面体单元网格将以材料变化为导向而 发生相应的变化。ＦＬＡＣ一３Ｄ软件分析的分析方法为差分法，即各计算步 骤的计算结果均能找到与之相对应的时间记录，其与模拟岩土实际施工 过程间极其相似。ＦＬＡ（；一３Ｄ程序执行形式为批命令形式（人机交互式）， 其计算参数及计算模型等均可以工程施工情况为依据加以实时调整，并 以实现实时仿真施工过程为目的。 １．１工程地质条件 该工程场地高差约０．６ｍ，则其地势较平缓。该工程地质勘察结果显 示，工程场地地表３０ｍ以内分布的岩土包括杂填土（Ｏ ）、粉质粘土 （Ｑ ）、粗砾砂（Ｑ 、粗砾砂（Ｑ 、粉质粘土（Ｑ ）、混合花岗岩强风化层 （Ａｔ－）等。表１列出了各岩土层的厚度、粘聚力、泊松比、压缩模量、内摩擦 力及重度等参数。 表１ 层号 土类名称 厚度（ｍ） 重度 压缩模量 粘聚力Ｃ 内摩擦角 泊松比（ｋＮ／ｍ￣） Ｅ（ＭＰａ） （ｋＰａ） 由（。） ＬＬ ① ② 杂填土 粗砾砂 ２．２０ １．ｏ０ ３．５０ ｌ８．５ ｌ９．８ １９．５ ７．２ １１．２ ８．４ ８．ｏ０ ２．００ ２５．０ １５．ｏｏ ３８．００ ７．００ Ｏ．２５ Ｏ－３Ｏ Ｏ．２７ ③ 粉质粘土 ④ 粉质粘土 ⑤ 粗砾砂 ５．８Ｏ ７．５０ ｌ９．８ １９．８ ２ｎ４ １０．３ １４．７ ｌ６．１ ４８．０ １．０ １．５ ｌ８．ｏｏ ３８．ｏ０ ３８．０ｏ Ｏ＿３０ ０－３５ Ｏ－３５ ⑥ 强风化花岗岩 ９．６０ １．２水文地质条件 生物措施指的就是合理耕牧、维护草坡以及植树造林。这些措施从 （１３）．浅谈岩土工程地质灾害预防和防治措施［Ｊ］．世界华商经 保持生态平衡方面着手，有效改善自然环境，预防地质灾害的发生。针对 【２］娄吴，崔静光．滑坡、地面塌陷和泥石流等多发区要大力植树造林，通过退耕还林等具 济年鉴・科技财经，２０１２（１Ｏ）． 体措施减少地质灾害的发生。 【３】刘飞，魏强．浅议矿山地质灾害的防治【ＪＪ．价值工程，２０１ｌ（６）． ［４］陈秀峰．论矿山地质灾害及其防治［Ｊ］．煤，２００９（１８）． ４结语 论地质灾害的预防与环保策略［Ｊ】．赤子，２０１２（２）． 综上所述，岩土工程地质灾害预防和防治是一项艰巨而又长期性的 （５】申家新．任务，需要我们切实做好各项预防防治工作，以将地质灾害造成的损失 降到最低。相信在不久的将来，随着国家经济的大力发展，我们必将在岩 收稿日期：２０１３—４—１０ ９８３一），男，助理工程师，本科，从事专业及研究方向： 土工程地质灾害预防和防治中开发更全面、科技的有力措施，地质灾害 作者简介：翟文辉（１水工环。 将不再是我们的安全隐患。 杨永军（１９８４一），男，助理工程师，本科，从事专业及研究方向：水工 参考文献 【１］李继生．矿山工程地质灾害防治技术及预防措施『Ｊ１．科技与生活，２０１１ 环。 目囡 ２０１３年４月 撞
