工程咨询与环境工程地质问题

>> 首页 >> 风险数据 >> 工程咨询与环境工程地质问题

工程咨询与环境工程地质问题

随着工程建设事业的蓬勃发展，环境工程地质问题的重要性愈来愈为人们所认识。第四届国际工程地质会议曾将环境工程地质问题作为中心议题。1987年原国家科委科设[1987]493号文《关于印发工程勘察技术政策要点的通知》中强调指出，要大力开展环境工程地质问题的研究，加强由于自然作用和人类活动而引起的环境变化和工程影响的预测和评价，以确保工程建设的质量，并保护好环境。这是我们工程咨询工作应尽的责任。
    当前出现的主要问题
    一、地面沉降
    我国地面沉降最早发现于沿海工业城市，首先是上海，其次是天津。1981年全国地面沉降学术讨论会时又发现浙江沿海的宁波，以及长江三角洲的常州、无锡、苏州等城市也产生了地面沉降。1982年11月全国环境工程地质会议时媒体还报道了浙江嘉兴等地也发生了地面沉降。究其原因是由于松散介质中过量抽吸开采地下水，使孔隙水压力降低，而使土层固结所致。
    浙江省不少地方由于过量开采含水层的地下水，导致部分地区发生严重地面沉降。例如，1963年杭州九溪由于过量开采地下水，使沿溪流方向出现了地面下沉和地面裂缝，裂缝长达100米、宽3厘米，垂直裂距5厘米，距抽水井150米的三层楼房的墙壁严重开裂。宁波孔浦和江东一带，由于过量开采地下水形成了一个沉降量大于200毫米、面积达3平方公里的沉降中心，中心区沉降速度达26mm/a。地面沉降导致潮水位相对上升，防潮汛能力降低，影响了下水道的排水能力。嘉兴市由于过量开采地下水，已使中心地下水位降至地表以下38．16m，形成了以毛纺厂、冷库、冶金厂为中心的几个地下水降落漏斗。目前，嘉兴市城区中心累计沉降量已达813．6mm。温岭市由于过量开采地下水，使泽国一带水井地下水位从1988年的-21．6米下降到1997年的-32．86米，年平均下降1．25米，并导致地面沉降达500毫米。目前正在建设的浙江大溪至石粘公路，由于过量开采地下水，导致地面沉降，使三座桥梁出现不同程度的下沉现象。
    另外，由于在工程建设中地基基础处理不当，从而引起地面不均匀沉降或大幅度沉降的事例也不少见。如余姚某厂的合成塔，由于基础分跨于淤泥质土和旧余姚县城墙基础上，结果造成不均匀沉降，使十余米高的塔体倾斜16厘米。温州市滨海河口平原地区，由于地基软弱，承载力低，当建筑物荷载超过一定限度，而又未加处理时，常常引起较大幅度的地面沉降，某些建筑物基础沉降量达10-18厘米。永嘉县2001年“8．7”塌楼事故，由于事故责任人忽视地面可能沉降，擅自向江边扩建“空中楼阁”，造成房屋倒塌，13人死亡，教训是十分深刻的。
    二、地表塌陷
    此类环境工程地质问题主要发生在石灰岩喀斯特溶洞区，由于过量开采浅埋溶洞水或排水疏干的喀斯特含水层中渗漏，水力梯度急剧增大，从而引起土层潜蚀，产生土洞，当基岩中水位降至某一临界深度时，上覆土层失去浮托力使土体自重压力和其中的渗透压力大于洞顶土体的抗剪强度，随即发生塌陷。如1976年5月浙江大学土木系教学楼由于过量抽用地下溶洞水，使下面一个深8米、长轴32米、短轴23米的大溶洞发生塌陷，造成大楼严重开裂，裂缝宽达2厘米。后来打了104根高压旋桩，灌进了275吨水泥进行了处理。1979年杭州玉皇前山某疗养院一深井，因过量开采地下石灰岩溶洞水，引起地表严重塌陷，使周围六幢大楼严重开裂，并波及到200米远的地方。江山某厂一回转窑五个窑墩中有三个窑墩建在溶洞上，后由于过量开采溶洞水，施工中使三个窑墩发生沉降，经请专家咨询，决定打混凝土灌注紧急进行处理，才免遭害。项目建成后，沉降观测最大下沉仅1．1厘米，处理效果良好。
    三、滑坡
    滑坡现象一般是一些不稳定岩体或土体在重力作用下，沿一定的滑动面或滑动带整体向下滑动。地表水或地下水的作用，以及人为的不合理活动对斜坡岩、土体稳定性的破坏，是促使滑坡的主要原因。在工程建设中，滑坡往往造成严重的危害，必须引起高度重视。
    浙江省在工程建设中遇到的滑坡现象也不少见。早在建设新安江水电站时，工程勘察咨询人员就注意到大坝左岸堤头的千里岗砂岩的层面裂隙与顺坡节理和一条逆断层三者相互切割，形成一个不稳定的岩体结构面，加之粘土充填，很可能形成滑坡，施工时证实了这一情况，由于预先及时采取有效处理措施，故未造成损失。宁波三江口沿江一带，在工程建设中，由于荷载过大，往往容易引起建筑物开裂、变形或向江中倾斜，甚至滑人江中。据调查分析，宁波三江口沿江一带，当建筑物距岸边约40米，每平方米荷载超过5吨的情况下就可能发生滑坡。温州瓯江沿岸，以及三门健跳码头、舟山部分码头、新安江铁路、杭州至长兴铁路等等，在工程建设过程中，也都遇到过滑坡问题。另据报道，2001年5月1日，重庆市武隆县城江西北段突发切坡垮塌事故，造成一幢建筑面积4061平方米的9层高楼被摧毁掩埋，导致72人死亡的严重事故。经调查认定，这起事故是地质原因和诸多人为因素引起的。
    四、水库蓄水时诱发地震
    目前世界上已有20多个国家50多座水库发生过因水库蓄水而引起的诱发地震。不过这些地震的震级一般都较小，5级和5级以上的诱发地震还不到10次。最大的是1967年12月印度柯依那水库的一次6．5级地震，大坝受到破坏，造成严重损失。这个地区原来没有发生过地震，但由于自1962年水库开始蓄水，当蓄水量还没有达到总库容的一半时，这里的小地震就频繁发生，五年之后就发生了这次破坏性的地震。
    我国目前已有10座水库因蓄水后诱发地震，其中广东新丰江水库于1962年7月19日发生6．1级地震，由于事先采取了预防措施而未造成损失。
    浙江乌溪江中游的湖南镇水库蓄水后也发生过诱发地震。据原水电部华东勘测设计院和浙江省地震局的调查资料，水库自1979年1月截流蓄水后至1982年7月诱发了一系列小地震，其中1979年10月和1982年5月分别发生了2．8级和2．5级地震。震中位置位于库区内的遂昌县琴圩高山，距水库大坝约18公里，震中烈度为5度。对此，浙江省基建主管部门专门研究，提出了具．体的防范措施：把当年汛期水位严格控制在223米高度的起调水位；泄洪时控制库水位下降速度，缓慢泄洪以免引起诱发地震加剧和库岸滑坡；加强观测，并与当地政府密切配合，共同做好诱发地震的预测、预报工作。
    水库蓄水引起诱发地震的原因，不仅是因为水库中水的重量增加了对地壳的压力，以及水向岩层里渗透所产生的力破坏了原来地壳中力的平衡，而更重要的原因是那里的地下存在断裂，水渗透进断裂带，使其两边的岩层之间的磨擦力变小而易于滑动。水库蓄水只不过起一种触发作用。浙江湖南镇水库诱发地震是库区中一条北东向平推断层经蓄水触发而引起的。水库蓄水诱发地震在时间上是发生在工程活动之后，在空间上是发生在工程活动影响的范围内，在强度上一般较天然地震低。但是由于其震源浅，造成的破坏和影响却不可低估。
    对不良环境工程地质问题的防治意见
    一、工程建设应重视对环境工程地质问题的调查咨询
    在项目规划、厂址选择以及编可行性研究报告、初步设计等阶段，一定要重视对工程建设范围内场地的环境工程地质问题进行调查咨询，特别是一些重要建设项目，如城市设施、能源基地、水利设施、交通运输干线、经济开发区等，一定要认真调查了解该地区是否发生过或今后有可能发生地面沉降、地表塌陷、滑坡、崩塌、水土严重流失、砂土震动后引起液化等不良环境工程地质问题，提出能否适宜建厂的咨询意见；或针对今后可能发生的问题提出预防和治理的咨询意见，供规划和建设部门决策参考。
    近年来，浙江省很多建设部门和工程咨询单位都开始重视这项工作。嘉兴市河水处理工程、76号省道温岭泽国至太平一级公路复线工程等等，建设单位都专门委托工程咨询单位作专题调查研究，提出具体的防范治理咨询意见，获得显著效果。如2000年嘉兴市污水处理厂工程建设场地范围经过调查认为，该区主要为缓变形地面沉降临，提出的咨询意见是：建设用地总体地质灾害危险性小，适宜建设用地。但需建立统一的高程系统，并以国家一级高程基准进行修正，避免早期建立的高程系统因地面沉降的不均匀性而失真；排污管线及其他工程设计时应根据地面沉降的趋势，将可能因地面沉降损失的高程给予预留；对污水管线与沉井等的连接部位预测可能产生的沉降量在设计中采取相应措施，如加强连接强度或采用柔性连接技术等。对76号省道温岭泽国至太平一级复线工程，通过调查，主要问题是有3．7公里线路为地面沉降危险性中等区，公路边坡开挖和软土地基处理时可能导致地质灾害。咨询意见：对重点开挖边坡、隧道口等软土地基进行详细工程勘察，根据勘察资料提出合理的边坡率等设计参数；依据压缩沉降和区域地面沉降量，提出路堤设计时应预留的高度和宽度；选择典型的软土区段进行地基处理试验，提出最佳处理方案。
    二、合理开发地下水，积极开展地下水人工回灌
    开采地下水，一定要严格管理。打井必须经过审查批准。开采时一定要保持开采量与天然补给量的大致平衡，严禁过量开采地下水。因此，要对开采地下水源地的补给量进行水量均衡分析，做到计划开采。也可以采取水井停休、轮休的办法，形成一个靠天然补给的压力恢复过程。据报道，郑州市根据冬季用水量小的特点，对64个单位的93眼水井实行轮休100天，结果轮休地段的地下水位平均上升了4．74米，而未停休的自来水公司柿园井群一带，地下水位又继续下降了0．52米。事实证明，实行采水井停休、轮休制度对保护地下水资源及提高含水层供水能力是大有好处的。
    另外，在有条件的地区还应积极开展地下水人工回灌，利用人工回灌的方式将低温水灌人含水层中，冬灌夏用。由于灌人的低温水与原含水层中的水存在温差而产生热交换，灌入的低温水使含水层变成一个“冷库”。夏季将水从“冷库”中抽出，其经济效益十分显著。这一工作在杭州第二棉纺厂、杭州化纤厂、平湖棉纺厂等单位都已取得了成功的经验。杭州第二棉纺厂每年冬季人工回灌110万立方米低温水，夏季抽用，每年可获得者冷量约335-394亿KJ；仅节能一项每年可省10多万元，比机械制冷成本低6．5-10倍，而且还防止了地面沉降，如该厂通过地下水人工回灌后，1979年就出现地面回弹，回弹量达8-10毫米。平湖棉纺厂采取降低地下水温和节约开采地下水的途径，结果在纺锭增加50％的情况下，地下水用量反而减少了48％，还达到了控制地面沉降的目的。
    在石灰岩溶洞区开采岩溶水，也要严格限制开采量，开采时动水位不得超过覆盖厚度的一半。
    三、滑坡的防治
    沿海、沿江一带应严格控制岸边的加载荷重和距离。通过对某地滑坡的调查分析，滑坡破坏的范围离岸边荷重约超过每平方米7吨，稳定边坡为1．5。因此，除修建挡土墙和其他护岸措施外，应规定在离岸40米范围内加荷以不超过每平方米5吨为宜。在铁路、公路水库、露天采矿场等工程建设中，要认真研究边坡的稳定性，严防开挖边坡时引起滑坡。边坡稳定性评价应以工程地质为基础，运用岩体力学理论并考虑环境因素进行综合分析。在井基工程施工中，应当把岩体看作工程结构而不应一律看作荷载。对不稳定岩体采取措施时，也应考虑结构措施，如喷、锚、灌等都是有效的方法，不要只考虑支护措施。

提示: 如需查找“中华保险网”的网站资料,推荐下方百度,选择“站内”进行搜索！