地质灾害危险性定量评估方法探讨

(整期优先)网络出版时间:2020-12-02
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地质灾害危险性定量评估方法探讨

许俊燕

湖北省地质局地球物理勘探大队 430056


摘要:地质灾害危险性评估是我国在地质灾害防治管理方面的一项基本制度,针对地质灾害类型采用合理的评估方法,科学地确定危险性等级、划分用地适宜性分区,在用地审批及项目决策上具有重要的指导意义。本文通过对特定地质灾害危险性的定量评估方法进行探讨,为类似项目地质灾害危险性评估工作的开展提供借鉴。

关键词:地质灾害危险性评估 滑坡 量化指标 危险性预测

0 引言

地质灾害危险性评估是我国为加强建设项目地质灾害管理而实行的一项基本制度,目的是为工程建设项目或规划区地质灾害防治提供技术指导,减少因不合理工程活动引发的地质灾害给人民生命财产造成的损失,为用地审批及项目决策提供依据。为此,国务院于2003年11月颁布《地质灾害防治条例》,明确规定“在地质灾害易发区内进行工程建设,应当在可行性研究阶段进行地质灾害危险性评估”,可研报告未包含地质灾害危险性评估结果的,不得批准其报告。此后,相应出台了国发[2011]20号文、国土资发[2004]69号文,对地质灾害危险性评估工作的管理进一步加强。

我省从1999年开始推行建设项目地质灾害危险性评估制度,经过近20年的实践,积累了丰富的行业经验。但由于从业人员和资质单位能力水平参差不齐、建设项目量多面广,目前普遍存在对地质灾害危险性评估工作重要性认识不足的问题,评估过程随意性和主观性较突出,评估结论依据不足,评估程序不到位。

2015年10月,国土资源部颁布《地质灾害危险性评估技术规范》(DZ /T0286-2015),规范从2015年12月1日起正式实施,在技术层面对评估工作的要求作了全面规定。本文结合典型地质灾害类型,按照新规范规定的层次和要求,以期对定量评估方法作一探讨,供我院同行参考。

1 评估目的和标准

地质灾害危险性评估的主要目的为两个方面,即对评估区范围进行危险性分级,对建设工程用地进行适宜性评价。

危险性评估充分考虑拟建工程各区段地质环境条件的差异和潜在的地质灾害及不良地质现象隐患点(区)的分布、危险程度,按“区内相似,区际相异”和“就高不就低”的原则,进行地质灾害危险性综合分区。其分级标准见表1-1。

1-1 地质灾害危险性分级表

危害程度

发育程度

中等

危险性大

危险性大

危险性中等

危险性大

危害中等

危险性中等

危险性中等

危险性小

危险性小

建设用地适宜性评价是在危险性评估的基础上,综合考虑地质灾害规模、危险性、防治难度、防治效益等综合确定。其分级标准见表1-2。

1-2 建设用地适宜性分级表

级别

分级说明

适宜

地质环境复杂程度简单,工程建设遭受地质灾害危害的可能性小,引发、加剧地质灾害的可能性小,危险性小,易于处理。

基本适宜

不良地质现象较发育,地质构造、地层岩性变化较大,工程建设遭受地质灾害危害的可能性中等,引发、加剧地质灾害的可能性中等,危险性中等,但可采取措施予以处理。

适宜性差

地质灾害发育强烈,地质构造复杂,软弱结构面发育区,工程建设遭受地质灾害的可能性大,引发、加剧地质灾害的可能性大,危险性大,防治难度大。

在上述评价的基础上,提出地质灾害防治的措施和建议,从而直接为项目决策和用地审批提供地质依据。

作为评估单位,在评估工作的开展过程中,围绕评估目的,要重点把握两个问题:一是要把主要问题指出来,二是要把主要责任说清楚。

2 评估内容

评估过程包括现状评估、预测评估和综合评估。从以上分级表中可以看出,评估主要应从各灾害体的危害程度、发育程度(稳定性)、可能性(诱发因素)等三个层次展开论述,最终得出有关危险性和适宜性的结论。

2-1 地质灾害危害程度分级表

危害程度

灾 情

险 情

死亡人数/人

直接经济损失/万元

受威胁人数/人

可能直接经济损失/万元

≥10

≥500

≥100

≥500

>3~<10

>100~<500

>10~<100

>100~<500

≤3

≤100

≤10

≤100

注1:灾情:指已发生的地质灾害,采用“人员伤亡情况”“直接经济损失”指标评价。

注2:险情:指可能发生的地质灾害,采用“可能直接经济损失/万元” 指标评价。

注3:危害程度采用“险情”或“险情”指标评价。

以滑坡及房屋建(构)筑物为例,在对评估区及周边滑坡进行全面调查的基础上,结合工程建设的具体情况,分析滑坡的主要诱发因素,并逐一评述。其评估内容见表2-2、2-3、2-4。

2-2 滑坡的稳定性(发育程度)分级表

判据

稳定性(发育程度)分级

稳定(弱发育)

欠稳定(中等发育)

不稳定(强发育)

发育

特征

①滑坡前缘斜坡较缓,临空高差小,无地表径流流经和继续变形的迹象,岩土体干燥;②滑体平均坡度小于25°,坡面上无裂缝发展,其上建筑物、植被未有新的变形迹象;③后缘壁上无擦痕和明显位移迹象,原有裂缝已被填充。

①滑坡前缘临空,有间断季节性地地表径流流经,岩土体较湿,斜坡坡度为30°~45°;②滑体平均坡度为25°~40°,坡面上局部有小的裂缝,其上建筑物、植被无新的变形迹象;③后缘壁上有不明显变形迹象;后缘断续的有小裂缝发育。

①滑坡前缘临空,坡度较陡且常处于地表径流的冲刷之下,有发展趋势并有季节性泉水出露,岩土潮湿、饱水;②滑体平均坡度为大于40°,坡面上有多条新发展的裂缝,其上建筑物、植被有新的变形迹象;③后缘壁上可见擦痕或明显位移迹象,后缘有裂缝发育。

稳定系数Fs

Fs>Fst

1.00<Fs<Fst

Fst≤1.00

注:Fst为滑坡稳定安全系数,根据滑坡防治工程等级及其对工程的影响综合确定

2-3 滑坡危险性预测评估分级表

工程建设引发或加剧的可能性

危害程度

发育程度

危险性等级

工程建设位于滑坡影响的范围内,对其稳定性影响大,引发或加剧滑坡的可能性大

中等

中等

工程建设位于滑坡影响的范围内,对其稳定性影响中等,引发或加剧滑坡的可能性中等

中等

中等

中等

中等

工程建设位于滑坡影响的范围小,引发或加剧滑坡的可能性小

中等

中等

中等

2-4 房屋建(构)筑遭受地质灾害危险性预测评估分级表

建设工程遭受地质灾害的可能性

危害程度

发育程度

危险性等级

建设工程位于地质灾害影响的范围内,遭受地质灾害的可能性大

中等

中等

建设工程邻近地质灾害影响范围,遭受地质灾害的可能性中等

中等

中等

中等

建设工程位于地质灾害影响的范围外,遭受地质灾害的可能性小

中等

中等

3 评估技术要求及方法

规范规定,对各种地质灾害危险性预测评估可采用工程地质类比法、成因历史分析法、层次分析法、数学统计法等定性、半定量的评估方法进行。对于不同级别的评估,在资料收集、分析、利用以及调查评估等方面的深度要求作了基本规定。

一级评估应有充足的基础资料,进行充分的论证,应对评估区内分布的各类地质灾害体的危险性和危害程度逐一进行现状评估;

二级评估应有充足的基础资料,进行综合分析,应对评估区内分布的各类地质灾害体的危险性和危害程度逐一进行初步现状评估;

三级评估应有必要的基础资料进行分析,参照一、二级要求作出概略评估;

一般而言,一、二级评估对主要地质灾害类型应有必要的定量、半定量与定性相结合的分析,合理的定量分析是确保评估结论是否合适的重要手段。

4 定量评估方法探讨

以兴山县液化天然气利用项目滑坡地质灾害危险性评估为例,对定量评估的方法作一探讨。

4.1项目概况

该项目位于兴山古夫镇古洞村一组,209国道旁。项目主要包括储气罐、罩棚区和站房组成,用地总面积为16183m2;评估区属低山地貌,位于低山间一东北~西南向冲洪积山间坡地,总体地势两侧高中间低,北东高西南低,山体两侧自然坡角约20~30°,沟底则较平缓,总体坡角约10~15°,上部略陡(图4-1)。

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图4-1 拟建场区地质环境图

在现状条件下,天然坡体处于稳定状态,未见明显坍滑现象,坡面形态较平直,坡度约15°-20°。坡体物质主要碎块石土组成,第四系覆盖层总体厚度不大,下覆基岩为志留系龙马溪组页岩,该岩组为三峡库区易滑岩组,埋深较浅,薄层状,一般单厚3~7cm,产状140∠24°,岩层层面较陡,与坡向构成斜切顺向坡。

4.2地质灾害诱发因素的分析及量化指标的选取

综合上述条件,下面就地质灾害主要诱发因素进行简要分析:

①水文:评估区多年平均降水量1164.1mm,雨季多暴雨,最大日降雨量103.21mm,暴雨或持续强降雨作用下,使结构面或软弱层面抗剪强度降低,对坡体稳定性有较大影响;

②工程活动:工程建设过程中主要将在加气站区北侧进行较大规模的切坡,北侧边缘估算最大切坡高度达12m以上,形成高陡临空面;下覆基岩性质较软,属易滑地层,在自重等不利因素的影响下易形成不利结构面,使坡体的稳定性急剧降低,坡体产生整体下滑的可能性较大。

根据以地质环境条件为基础的评价原则,崩滑灾害可能性预测评估量化指标选取人工切坡高度、地形条件、边坡性质、工程地质条件、水文地质条件、降雨量作为主要影响因子,其量化指标及权重分别见表4-1。

4-1 崩滑灾害可能性预测评估评价表

标度值



影响因子及权重

条件程度标度值

10

6

2

人工切坡高度 0.3

大于20m

10-20m

小于10m

地形条件 0.2

地形较陡,高差大于50m,坡角大于50°

丘陵斜坡地形,高差10—50m,坡角20°—50°

地形平坦,高差小于10m,坡角小于20°

边坡性质

岩性:岩层节理、裂隙产状与地形坡向 0.2

顺向坡,倾角小于坡角,岩石破碎,节理裂隙发育,变形强烈且处于临界状态,稳定性差

斜交坡,或坡向与地层基本一致,倾角30°—45°,岩石较破碎,节理裂隙较发育,变形明显,稳定性较差

反向坡,倾角大于45°,节理裂隙不发育,变形不明显,稳定性较好

岩土体:0.2

土体砂性成分较高,软塑,饱水

土体砂性成分中等,可塑,湿

土体砂性成分低,硬塑—坚硬,稍湿

工程地质条件 0.1

不良

较差

良好

水文地质条件 0.1

不良

较差

良好

降雨量 0.1

连续大于150mm

暴雨大于100mm

连续50—150mm

暴雨50—100mm

连续小于50mm

暴雨小于50mm

根据可能性指数,地面沉降、崩滑灾害可能性可划分为大、中、小三级,当可能性指数R<4.0时,为可能性小;4.0≤R≤7.0为可能性中等;R>7.0为可能性大。

4.3地质灾害危险性的预测

在上述不利因素叠加作用下,滑坡稳定性进一步降低,可能产生局部失稳滑移而带动整体滑移破坏,危及拟建站址及下方居民生命财产安全,其发育程度强、危害程度大(表4-2)。





4-2

滑坡地质灾害危险性预测评估表

因素

人工切坡高度

地形条件

边坡性质

工程地质条件

水文地质条件

降雨量

因子特征

10-20m

地形较陡,高差大于50m,坡角小于20°

顺向坡,陡

较差

暴雨大于50mm

因子取值

6

10

10

6

6

6

因子权重

0.3

0.2

0.2

0.1

0.1

0.1

单项分值

1.8

2

2

0.6

0.6

0.6

可能性

可能性指数7.6,站址位于影响区内,地质灾害可能性大

发育程度

工程切坡后,强发育

危害程度

威胁拟建站址及人员,可能经济损失>500万元,

威胁人员约10人,危害程度大

危险性分级

工程建设切坡时,若边坡支护不合理,很容易造成开挖边坡内岩土体失稳,危害程度大,防治难度大,危险性大,需引起足够重视。其相应建设用地适宜性差。

5 结语

随着国家建设的快速发展,各类建设不断向边远或地质灾害易发区内延伸,从而对地质灾害危险性评估工作提出了更高的要求。

定量评估方法较多,对于各类地质灾害类型的评估,应严格按照评估程序开展工作,高度重视地质调查和基础条件的分析,合理地选取评估因子及量化指标,可避免因人为因素导致的随意性和差异性。本文所述仅为个人观点,不足之处多多指正。


主要参考文献

1)《地质灾害防治条例》(国务院令394号);

2)《地质灾害危险性评估技术规范》(DZ /T0286-2015)