试论地质灾害防治工程的方案选择及工程布置

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摘要：地质灾害防治是与国家经济建设的宏观战略密切相关的系统工程。文中着重论述了地质灾害防治工程的性质和意义、地质灾害防治工程的合理应用及其实施中应注意的主要问题。其中关于地质灾害的形成步骤、防治途径、防治方案选择及防治工程布置等阐述具有新意。

关键词：地质灾害；防治措施；方案选择

中图分类号：F416.1 文献标识码：A

1地质灾害的内涵

地质灾害是指由于自然因素或者人为活动引发的危害人民生命财产安全或使人类赖以生存和发展的环境、资源发生严重破坏的地质现象。《地质灾害防治条例》规定，地质灾害包括山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等灾害。地质灾害防治的基本途径就是反其形成之道而行之：一是防止致灾地质作用的发生；二是避免受灾对象与之遭遇。第一方面包括作用发生前的预防和发生中的制止；第二方面则含有移动受灾对象位置、改变致灾作用方向和隔绝两者遭遇通道。所以说，地质灾害防治工程就是改造、稳定变形地质体，调整、控制致灾地质作用，从而制止地质灾害发生的专门性工程。它不同于一般的建筑工程。有的专家将之称为地质工程。

2地质灾害防治工程的合理应用

2.1 工程防治对策的正确选用

由上述可见，地质灾害防治工程是地质灾害防治决策中可供（或常需）选用的主要措施，但不是唯一措施。什么情况下需要采取工程防治措施，这要根据致灾作用的可控制性和受灾对象的可移动性两方面的情况，与其它措施进行比较确定。一般情况下，采取行政技术措施能够事先预防或避开地质灾害危险的，多不动用工程措施。主要的比选常在工程防治与设施搬迁之间进行。比选的依据是经济代价和安全效果。地质灾害防治工程的实施要掌握好时机，总的原则是要早治。一些突发性地质灾害的初期变形阶段，其维持稳定性所欠缺的抗力较小，只要及时采取工程措施加以增强，较易恢复其稳定。一旦发展到快速变形，其内部变形应力增大，而且像滑动面之类的关键部位的强度也因遭受更大破坏而大为降低，再想进行工程治理所需代价就会成倍增加，甚至无能为力了。但是防治工程也必须在肯定险情确实存在，不治不足以防止灾害发生的情况下才能进行。

2.2 防治工程种类与结构类型的正确选用

地质灾害防治工程的目的是用来防止（制止）地质灾害发生。防治工程选用的合理性首先要体现在其有效性（防治效果）上。其次是在确保有效性的前提下寻求节约。防治工程方案的正确与否常决定着防治工程成败的大局。在确定采取工程治理后就要依据所治地质灾害（致灾作用）的性状特征、环境条件及防治要求，按照保证效果、兼顾节约的原则妥善研究拟定防治工程方案，选好、用好工程类别及其结构类型。各种地质灾害防治都有其适用的工程类别。如对滑坡的防治工程，常用工程类别有支挡、减载、加固、排水等；对泥石流有拦截、疏导、防护等；对岩溶地面塌陷有治坑、治洞、隔渗等。每种工程类别又常有其各具特色的不同结构类型。这都要根据当地的具体情况加以优选采用。防治工程方案可以由单一的工程类别或结构类型构成，也可由各种工程类别或结构类型组合构成。桩锚结构就是很好的实例。每项工程手段选用的合理性都要根据其单位防治效果，即单位投资所能做出的防治效果贡献（如安全系数！ 值增强值）来判断。

2.3 防治工程的施加位置与强度的正确确定

地质灾害防治工程方案要包括工程项目及其布置位置这两个基本内容。工程项目应根据灾害防治需要确定，而任何防治工程都是具置的需要。如对滑坡宏观上有上方、下方，地面、地下等位置区分，这可作为防治工程布置的概略指向，具体设置地点应根据致灾作用力学场的分布状况确定。如滑坡的支挡工程在横向上要垂直滑坡的主滑方向布置。在纵向上则要依据滑坡推力的变化情况采用分段设置或统一设置。此中最应注意的是不允许中间飘出（即剪出）。防治工程的强度应以能达到防治目标的要求为准。这也与工程位置的选定有关。比较简便可行的办法是绘制不同安全等级的滑坡下滑力曲线图，在图上选取最有利的位置使下滑力减少为零。其所需的力即为防治工程应有的出力（图1及图2）。

图1某滑坡的纵剖面及其下滑力计算块段划分示意图。图2为其相应的下滑力曲线图。在后者上按K=1.2，K=1.1，K=0.93个安全等级画出A、B、C3条曲线。

从图上不难看出：此滑坡滑床及地面纵向坡度在"1"和"2"处有两个明显拐点，其下滑力曲线也依之呈3段式变化。据下滑力曲线分析，此滑坡未治前处于不稳定状态。若按K=1.2的治理目标欲达到稳定，总体上需增加3000kN单位抗滑力。

若滑体为无中间飘出危险的整板一块，抗滑工程可一次（按总量需要）设置在其中、前部下滑力超过（或等于）3000kN的任何方便位置。也可分段设置。但仔细分析，此滑坡自身有较大抗滑力集中在前段（"2"点以下），它可将中段（"1"、"2"之间）迅速增强的下滑力抵消而有余，且中段也没有飘出（即剪出）危险。故此滑坡在"1"点以下的滑体完全可以保持自身的稳定。问题在于上段（"1"点以上）。这里积累了约3300kN的下滑力。从剖面形势看，有沿m-n一线飘出的危险。究竟可能不可能飘出，须通过计算确定。主要是计算m-n⑥1线以上分块段的抗滑力，然后将之与整个上段的下滑力进行比较。若小于后者，即能飘出；否则，相反。这里的关键问题是确定好沿m-n一线的抗剪强度。看是否有老滑动面或现成的岩土层结构面存在，抑或完全重新剪断。

如图2所示，计算结果，没有结构面可用，其单位抗滑力为A1-A′1（约900kN）。若重新剪断，则为A1-A″1（约2100kN），皆小于上段下滑力，故能飘出。欲防止上段滑体的飘出，需分别施加与其飘出滑动力相等的24OOkN或1200kN的单位抗滑力。所以，该滑坡抗滑工程的合理设置位置是在"1"点；所需强度仍为总体下滑力即单位抗力3000kN（24OOkN或1200kN，能防止上段飘出，但不能完全阻止其下滑）。若飘出滑动力大于总体下滑力，则应采用飘出滑动力，作为抗滑工程的设计抗滑力。

3 地质灾害防治工程的实施要点

地质灾害防治工程虽有其特殊性，但也是一种重要工程，故其实施也应按照国家的基本建设工程程序进行。认真做好有关的勘察、设计、施工、监测等各个环节的技术工作。

3.1 要切实做好地质勘察研究工作

地质灾害防治工程不同于一般建筑工程。它是改造、稳定地质体和调整、控制地质作用的工程。一切工程活动都要围绕地质防治目标进行，地质的调查研究必须贯穿于其始终。首先要认真搞好治前勘察工作，准确查明地质灾害的发育状况，包括致灾作用的性质、成因、变形机制、边界、规模、活动状态、稳定状况及危险程度；参与计算评价的有关岩土体的物理力学参数及水文地质条件；成灾危害情况，包括可能遭受危险的人、物、设施的位置、规模、价值及可迁移程度；影响治理工程实施的自然条件（地形、水源、天然建材）及社会条件（交通、能源供应、劳工等）。其中准确地判明变形作用的性质、成因及其稳定程度是关键。

3.2 要合理确定防治目标

防治目标包括形象目标和安全目标。形象目标即防治对象的范围、部位；安全目标即防治工程所应达到的安全标准。明确防治目标是地质灾害防治工程设计的首要问题。

对防治对象范围的确定，一般应以致灾地质作用的活动单元为界，作整体考虑，不宜随意切割取舍。但在总体范围内，则应视险情的轻重缓急划分出重点与一般，或主要与次要的不同部位，不能平均对待。

对防治工程应达到的安全标准，应依据下列3方面的情况加以确定，即所欲保护的受灾对象的重要性和可撤离程度、国家的财力水平和有关的工程规范。关键是要适度，既不能标准过低，治而无效；又不能过分追求高标准，多耗国家资金。关于防治标准，对每处地质灾害的不同部位或不同影响方面，也可因地、因事制宜地区别对待。

3.3 要多方案比选防治工程方案

每一处地质灾害的防治，欲达到稳定变形地质体和制止致灾地质作用的目标，常有多种工程方案可供选用。而选择合理与否，则在很大程度上决定着防治工程的效益。因此，必须进行多方案比选，从中选出最好的工程方案。

方案比选的依据是地质有效性、技术可行性和经济合理性。所谓地质有效性，是指能有效地达到稳定变形地质体、制止致灾地质作用的目标，而又不致引起其它不良地质后果；技术可行性，是指在工程技术方法、设备材料及施工条件上，不会遇到大的困难；经济合理性，是指投资相对较低，国家承受得了。这三者要相互结合，综合比较。

3.4 重大地质灾害防治工程需进行专门的可行性论证

可行性论证的主要内容是防治工程的必要性和防治方案的可行性。防治工程的必要性，应从灾害的危险性、成灾损失程度和各种对策措施（包括工程措施及撤离等其它减灾措施）的适宜性等方面加以论证。

当灾害的危险性较大，成灾损失也较大，而其它防减灾措施皆不如进行工程防治经济、有效时，防治工程的必要性才能成立。防治方案的可行性论证内容，包括多方案的比选和选定方案的可行性。方案比选及选定方案的可行性论证依据，即是前述地质的有效性、技术可行性和经济合理性3条原则。较小规模地质灾害防治工程的可行性论证，可与地质勘查报告的编写同时进行。

3.5 要妥善确定防治工程的施工方法和施工程序，实行信息化施工

地质灾害防治工程的施工方法，既要有利于顺利完成工程本身的实施任务，又要不因施工扰动而对变形地质体造成新的破坏。对每种新的或较有破坏性的施工方法，采用之前均应进行方法（工艺）试验。施工程序，包括防治工程总体的阶段程序和具体防治工程单元的施工顺序。

地质灾害防治工程是与复杂的地质体打交道，欲解决的问题常有很大隐蔽性和随之而来的不确定性。每处防治工程的效果不是都能一次预见得到，防治工程对变形地质体的长期性扰动后果也不一定能很快显露出来，有时需要通过局部或前期工程实践（试验性施工）才能有把握地确定下步工程的做法。所以，地质灾害防治工程，在总体上常需有一个合理的阶段程序，以便根据前期效果修改后期工程设计；在具体工程单元的施工顺序上，要尽可能做到先期为后期工程提供便利条件，或增加其安全储备，避免相互干扰，更不能相互破坏。要严防由于工程不当引起意外灾难性后果，即所谓治聋不成反致哑。

结语

地质灾害防治工程是一项长期的工作，任重而道远。随着新技术、新方法、新材料在地质灾害防治工程中应用，地质灾害防治措施和施工技术必将迈向新的台阶。

参考文献

[1]地质工程勘察、检验监测及设计施工与灾害防治技术实用手册.中国知识出版社，2007 一l1.

[2]胡茂焱.地质灾害与防治技术.中国地质大学出版社，2005-9.