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    管道地質災害防治樣例十一篇

    時間:2023-06-02 09:03:47

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    管道地質災害防治

    篇1

    中圖分類號: B845.67 文獻標識碼: A

    地質災害通常指由于地質作用引起的人民生命財產損失的災害。自然地質災害由降雨、融雪、地震等因素誘發(fā),人為地質災害由工程開挖、堆載、爆破、棄土等引發(fā)。根據(jù)2004年國務院頒發(fā)的《地質災害防治條例》規(guī)定,常見的地質災害主要指危害人民生命和財產安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等六種。

    我單位的工作性質決定我們的作業(yè)場所絕大部分將處于野外施工,面對各類地質性災害的幾率較大;此外,國內管道安裝企業(yè)的市場競爭加劇,云貴高原、川甘贛、江南水網(wǎng)等地區(qū)施工任務逐年增加,施工區(qū)域內頻繁出現(xiàn)山區(qū)、沼澤、河流等較為復雜的地形地貌,一如今天的蘭成中貴管道工程、中緬管道工程等,面對各類地質性災害的幾率成幾何倍數(shù)增加。應對地質性災害的預防工作和善后研討刻不容緩,下面就蘭成中貴管道工程在此方面的一些經驗教訓與大家分享。

    我單位承建的蘭成中貴管道工程施工段途徑甘肅隴南地區(qū),沿線多在峽谷和山地,平坦地段極少,且峽谷和山地多為石方地段,管溝多采取松動爆破方式。線位多在深切“V”型溝谷或山地中,受雨季影響大。沿線屬5.12汶川地震影響區(qū),部分施工區(qū)域山體巖石本已風化嚴重,外加當?shù)亟涤贻^豐沛,滑坡落石以及泥石流災害易發(fā),給溝谷地帶施工帶來嚴重安全隱患。與西和縣和成縣毗鄰(僅100公里)的舟曲縣城2010年8月8日曾發(fā)生過特大泥石流自然災害,而成縣境內也于2010年8月12日發(fā)生暴雨洪災,管線經過成縣幾處受災較嚴重的村鎮(zhèn)。

    1、各類地質災害的簡述

    在六大類地質災害中,對我們的施工生產影響最大的是崩塌、滑坡、泥石流。

    1.1崩塌

    崩塌是巖土體的突然垂直下落運動,經常發(fā)生在陡峭的山壁。過程表現(xiàn)為巖塊順山坡猛烈翻滾,跳躍,相互撞擊,最后堆積在坡腳,形成倒石碓。

    降雨、融雪、河流、洪水、地震、海嘯、風暴潮、地下高水位長期浸泡管溝等自然因素,以及爆破、開挖坡腳、溝上設備震動、開礦泄洪等人為因素,都有可能誘發(fā)崩塌。

    1.2滑坡

    滑坡是巖土體在重力作用下,沿一定的軟弱面整體或局部向下滑動的現(xiàn)象。發(fā)生破壞的巖土體以水平位移為主,除滑動體邊緣存在為數(shù)極小的崩離碎塊和翻轉現(xiàn)象之外,其他部位相對位置變化不大。

    1.3泥石流

    泥石流是一種包含大量泥沙石塊的固液混合流體。常發(fā)生于山區(qū)小流域。泥石流爆發(fā)過程中,常常伴隨著山谷雷鳴、地面震動、濃煙騰空、巨石翻滾,渾濁的泥石流沿著料峭的山澗峽谷沖出山外,堆積在山口。

    由于突發(fā)性、兇猛性、迅時性以及沖擊范圍大,破壞力度強等特點,泥石流常給人們的生命財產安全帶來嚴重的威脅。

    1.4以上三類地質災害會導致溝上設備的傾覆、溝下作業(yè)人員的傷亡、管材物資的損毀,對山區(qū)、溝谷地區(qū)施工帶來極大安全隱患。

    2、地質災害的前兆

    2.1崩塌和滑坡的前兆

    2.1.1斷流泉水復活,或泉水井水忽然干涸。

    2.1.2滑坡體后緣的裂縫擴張,有冷氣或熱氣冒出。

    2.1.3有巖石開裂或被擠壓的聲音。

    2.1.4動物驚恐異常,植物變形。

    2.2泥石流前兆

    2.2.1河流突然斷流或水勢突然加大,并夾雜著較多雜草、樹枝;

    2.2.2深谷或溝內傳來類似火車轟鳴或悶雷般的聲音;

    2.2.3溝谷深處忽然變得昏暗,并伴隨著輕微的震動感。

    3、防災減災的應對措施

    3.1成立以項目經理為第一責任人的防災領導小組,安全總監(jiān)作為副組長,各業(yè)務部門領導和施工機組長為組員,做到責任明確,層層落實,形成行之有效的應急反應機制,堅決執(zhí)行以人為本,搶救為先的原則。

    3.2項目部聘請專家對沿線地形地貌進行梳理分析,整理、歸納出沿線各重大危險源的分布情況。在全面排查,核準掌握有關情況的基礎上,對相關隱患點提出具體的防治建議和措施,并將每一處隱患點登記存檔,下發(fā)給各施工機組,每周進行一次銷項登記。

    3.3編寫、完善防災應急預案。制定應急步驟、搶險原則、應急處置原則、應急實施流程等。做到原則明確,流程清晰,實施流暢。組織施工機組按照應急預案進行相應的逃生演練,以檢驗避災措施的實用性,針對發(fā)現(xiàn)的問題,對方案進行完善,確保施工人員熟悉逃生路線、了解應急措施。

    3.4項目部在工程開工前,與地方氣象機構簽訂簽署合作協(xié)議,及時掌握氣象、地質災害的預警信息,提前以手機短信形式向我項目部和機組關鍵崗位人員發(fā)出預警。在惡劣天氣時,每半小時更新一次預警信息,如降雨數(shù)據(jù)、災害警報級別等。

    3.5建立并及時更新施工機組的看夜人員臺賬,確保在夜間出現(xiàn)大規(guī)模持續(xù)降水時,可以隨時掌握現(xiàn)場情況,及時轉移設備人員物質,避免出現(xiàn)傷亡及財產損失。臨時營地要避開溝谷低凹處或面積小而又低平的凸岸及陡峻的山坡下。應安置在距村莊較近的低緩山坡或高于 10 米的階臺地上,切忌建在較陡山體的凹坡處,以免出現(xiàn)坡面坍滑。

    3.6加大防災減災知識的宣傳培訓力度。除對施工機組進行常規(guī)培訓外,還以下發(fā)學習資料、張貼宣傳掛圖、組織逃生演練等多種形式加深宣貫力度。為消除施工人員對防汛減災普遍存在的麻痹思想和僥幸心理,項目部深入施工一線,播放5.12汶川大地震、2010年8月8日舟曲特大泥石流、2010年8月12日成縣暴雨洪災等紀實宣傳片,加深防災減災意識。

    3.7項目部每天派出業(yè)務人員對沿線施工區(qū)域進行巡視、檢查,發(fā)現(xiàn)隱患及時通知整改。

    3.8當三日內或當天的降雨累計達到 100 毫米時,處于危險區(qū)內的人員應撤離。只有當降雨停止兩小時以后方能返回,切忌雨小或剛停時即返回。同時,遵循中到大雨停工,小雨采取上游派專人望,溝下施工時溝上專人監(jiān)督;因雨停工或收工時,設備和看夜人員駐地轉移至相對平坦、地基牢固、地質性災害影響較小的高地。

    3.9重視汛期對施工生產的影響。地質災害為什么多發(fā)生在汛期,因為滑坡、泥石流這些都離不開水的作用,達到一定的強度就可以誘發(fā)。現(xiàn)場設置一到兩名水情“風險望員”,施工時站在施工上游一公里手機信號好的地方,望員配備對講機、警報器,時時監(jiān)控上游來水情況。當看到腳下水流明顯增大或聽到溝內有轟鳴聲或主河洪水上漲或正常流水突然斷流,應意識到洪水、泥石流馬上就要到來,應立即通知下游機組采取逃生措施。

    3.10集中項目部施工優(yōu)勢資源,在汛期前搶完河谷地段施工任務,科學組織施工,減少溝下作業(yè)時間。

    3.11及時疏通、拓寬導流渠、泄洪道,及時清理河道內的設備、物資,避免阻水形成堰塞湖;避免河道內管溝因長時間被高水位浸泡造成潰塌。

    3.12積極儲備應急物資。交通工具、通訊器材、雨具和常用藥品、食品飲用水等,也應根據(jù)具體情況提前做好準備。

    3.13一旦發(fā)生地質災害,按照減災應急預案的要求,及時上報項目部,同時有組織地開展自救。撤離災害地段后,要迅速清點人員,了解傷亡情況。對于失蹤人員要盡快組織人員進行查找搜尋。

    4、結束語

    地質性災害的發(fā)生具有極強的隱蔽性和不確定性,而降雨、地震、工程活動等復雜性、偶然性又很高,這些因素疊加起來,準確進行預測的難度非常大。既然對地質性災害的發(fā)生無法準確預測,那么詳盡有效的應對措施就顯得至關重要。

    理性的態(tài)度、科學的方法是根本。做到組織機構健全,職責明確,責任到位,人員落實,是降低風險的基礎。在地質災害易發(fā)區(qū)施工的單位或項目部要將地質災害防災減災知識的宣傳、教育、培訓納入企業(yè)安全生產進行管理和要求,提高全員對地質災害防災減災工作的意識,全員參與,這是必要的方法。最后,嚴格執(zhí)行相關的各項規(guī)章制度、真正做到令行禁止,是防災減災、降低安全事故的關鍵所在。

    參考文獻:

    1、張振澤 張慶祥2011地質災害觀測預防營救地質出版社

    2、國土資源部辦公廳2004地質災害危險性評估技術要求(試行)

    篇2

    中圖分類號:TV文獻標識碼: A

    引言:要做好水電站發(fā)電機運行和維護作業(yè),防止故障的呈現(xiàn),就要實施一套科學可行的計劃。水電站的正常運行,將對社會經濟和地區(qū)的發(fā)展產生重要的作用。本文對有關水電站發(fā)電機的運行進行原理上的剖析,對水輪發(fā)電機組運轉中經常呈現(xiàn)的故障進行總結,并提出對機組的保護及故障解決計劃,以期對水電站穩(wěn)定運行起到必要的理論指導意義。

    1.水電站發(fā)電機組的運行

    1.1水輪發(fā)電機組的運行方法

    按帶負荷方法有并網(wǎng)運行、單機運行兩種方式,按調速器控制方法有自動運行、手動運行兩種方法。其中并網(wǎng)運行是中小水輪發(fā)電機組的主要運行方式。并網(wǎng)機組運轉工況的改動,要經過控制設備的切換來進行,如自動、液壓手動、發(fā)電調持平。運轉方法的切換,應按運行操作規(guī)程進行,以保持切換中機組穩(wěn)定與安全。并網(wǎng)運轉機組的調速器永態(tài)轉差系數(shù),要根據(jù)機組在體系中的地位及擔任負荷的性質來斷定。機組單機帶孤立負荷運轉,則孤立小體系的一切負荷都由一臺機組承當。這種情況下運轉的機組,對其調速器、勵磁設備的主動調節(jié)功能將有較高需要,以確保既滿足用戶有功負荷、無功負荷需要,又確保電能頻率和電壓的安穩(wěn)。

    1.2凸極式同步發(fā)電機的運行

    隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展,高壓電纜、輸電線路長度等也隨之增加,電力體系的容性無功功率也隨之增大,電網(wǎng)一直處于低負荷運作的線路,將呈現(xiàn)毛病,導致電網(wǎng)無功功率過大甚至是電網(wǎng)上某處電壓超壓。那么發(fā)電機應當進相運轉對無功功率進行吸收,對電壓進行調壓。

    1.3遲相運行

    一般來說水電站電力體系一方面要具有一定的有功功率,另一方面要滿足電力系統(tǒng)的無功需求。遲相運行受轉子繞組發(fā)熱程度限制。

    1.4調相運行

    水電站發(fā)電機能夠用作調相,使得電力體系和電網(wǎng)的電壓處于安穩(wěn)運行的狀況,對其功率因數(shù)進行改進,發(fā)電機吸收電網(wǎng)的有功功率,維持同步轉速,并向電網(wǎng)送出無功功率。發(fā)電機進行調相運行時可以依照體系的需要進行欠勵或過勵狀態(tài)的運行。

    2.水輪發(fā)電機組常見的問題

    2.1水輪發(fā)電機組的油位故障

    造成水輪發(fā)電機組油位故障的主要原因有以下 4 點:①發(fā)電機組油箱的油量超出了標準范圍;②發(fā)電機組的油路堵塞,導致油無法正常循環(huán);③發(fā)電機組的擺動幅度較大,超出了規(guī)定范圍;④發(fā)電機組的油箱密封被損壞,導致油路滲漏、串油。 針對上述 4 點原因,水電站應做好以下 3 方面的工作:①檢查水輪發(fā)電機組的油位情況,一旦發(fā)現(xiàn)油量超出標準范圍,則立即減少油量,使其處于允許范圍之內。在實際中,水輪發(fā)電機組在沒有運行時,其油位都要高于停機油位線;而在運行過程中,油位必須低于最高油位線。②檢查發(fā)電機組的擺動幅度是否過大,一旦發(fā)現(xiàn)擺動幅度過大,就應立刻關閉發(fā)電機組。③檢查發(fā)電機組的油路密封是否遭到破壞,如果已被破壞,則應立即更換。

    2.2 溫度過高

    水輪發(fā)電機組在運行過程中,會不斷產生大量的熱量,導致機組內部溫度快速升高,逐漸達到極限值。當水輪發(fā)電機組出現(xiàn)異常時,過高的設備溫度會對機組元件或設備造成損壞,甚至會對其他輔助設備造成一定的侵蝕。比如水輪發(fā)電機組的軸承,它是機組中最容易受溫度影響的元件。如果水電站常用的調試方法無法徹底解決軸承溫度過高的問題,則只能全面檢查整個發(fā)電機組,從而徹底解決該問題。因此,水電站應定期檢查水輪發(fā)電機組,并提前制訂預防措施

    2.3 發(fā)電機同期并網(wǎng)

    中小型水電站的同期控制手段主要包括自動準同期和手動準同期,它是指在發(fā)電機組還沒有并網(wǎng)時就已經勵磁,并將電壓頻率調節(jié)至標準范圍內,當電壓、頻率和相位等都符合條件后,閉合發(fā)電機組的斷路器,從而使系統(tǒng)和發(fā)電機組同時處于運行狀態(tài)中的一種保護手段。在電壓、頻率與相位都相同的前提條件下,發(fā)電機組開始并網(wǎng)。在實際中,由于各種因素的影響,電壓、頻率與相位會產生偏差,而這種偏差是無法徹底消除的,只能盡量降至最低。

    3.發(fā)電機的維護及故障解決方案

    按照以上經常出現(xiàn)的故障和問題對應提出解決方案確保在發(fā)生故障時能夠有效及時的解決。除此之外,還要對水電站發(fā)電機日常維護工作進行檢查做好日常維護工作,才能夠有效避免故障的發(fā)生,下文將從兩個方面對此進行分析。

    3.1運行狀態(tài)下的日常維護

    水電站發(fā)電機在運行狀態(tài)下的維護分為兩個部分,也就是清洗作業(yè)和滑環(huán)及電刷的查看。進行清洗時要保證發(fā)電機內部潔凈,周邊不要有雜物的堆積。清洗作業(yè),發(fā)電機外表塵埃以及外表的油污,及時進行清除,定時對發(fā)電機碳刷進行整理,保證不會有污漬殘留。其間涉及到的清洗東西有毛刷、高壓氣筒等,依照實際情況的不一樣對不一樣清洗東西進行挑選毛刷,清洗完以后還要用清洗布進行深化整理完善清洗作業(yè)。除此之外,對發(fā)電機外表整理以后,還要對發(fā)電機電刷滑環(huán)處進行整理,保證此處無污漬殘留,這一點對于發(fā)電機而言具有重要意義,主要是因為滑環(huán)在發(fā)電機平常運轉中的作用特殊,其承載著勵磁電流傳輸?shù)淖饔?因此有必要要將其歸入重要保護作業(yè)中。詳細的整理過程中,對其認真細致的查看,發(fā)現(xiàn)問題及時進行處理,能讓毛病消除于無形之中,要不然可能會對水電站正常運轉形成十分嚴峻的影響。詳細整理時保證電刷在滑環(huán)中心線上,電刷和刷握之間不要太密,保證之間有必要的孔隙,使其不在運轉時呈現(xiàn)火花表象。假設在運轉時碳刷跳動幅度不符合相關規(guī)定時有必要進行調整。同理如果呈現(xiàn)比較大的火花,應當對外表污漬進行處理,可以利用酒精等物品擦洗滑環(huán),必要時用銼刀對滑環(huán)的外表進行打磨保證火花消滅。假設火花無法消除則應當思考替換電刷,但是其間有必要注意的是替換的碳刷和之前的電刷為同一類型。

    3.2運行狀態(tài)下的檢查和監(jiān)控

    除了做好發(fā)電機的平常保護作業(yè)之外,還要做好發(fā)電機的巡檢和監(jiān)控作業(yè)。比如說定子繞組的呈現(xiàn)溫度過高、絕緣的老化表象,以上清況都和發(fā)電機沒有認真巡檢查看脫不開聯(lián)系,因而要對發(fā)電機平常查看給予足夠重視,將發(fā)電機毛病消除于萌發(fā)期間。那么怎么做好發(fā)電機在運轉狀態(tài)下的查看和監(jiān)控作業(yè)呢,一方面需求值勤人員的責任感和義務感。值勤時對發(fā)電機運轉狀態(tài)下定時查看,確保發(fā)電機一直處于一個安穩(wěn)的作業(yè)環(huán)境。在發(fā)電機呈現(xiàn)毛病的時候都會有異響呈現(xiàn)。正常狀況下,發(fā)電機運轉聲響較為均勻,如呈現(xiàn)異響,則能夠肯定是出現(xiàn)了毛病件,特別是軸承損壞時的振動聲,因而需要值勤作業(yè)人員要有敏銳的聽覺,時刻保持警惕確保發(fā)電機安穩(wěn)運轉;另一方面池那就是“聞”,如呈現(xiàn)異味,和“聽”是同一個道理,有異味則可能是發(fā)電機內部呈現(xiàn)故障需要當即進行處理。最為重要的一點就是需要對發(fā)電機進行認真監(jiān)盤,查看實時監(jiān)控,確保發(fā)電機每一個數(shù)據(jù)處于安穩(wěn)安全的數(shù)值內,確保功率安穩(wěn),確保發(fā)電機負荷分配合理,確保每一個部件運轉狀況一直處于實時監(jiān)控中,如有故障及時處理不讓毛病進一步發(fā)展。通常狀況下值班作業(yè)人員要對發(fā)電機進行巡檢,確保其正常運轉。巡檢項目包含發(fā)電機異響、異味、表面度、內部火花狀況、部件是不是安穩(wěn)、回路裝置是不是正常、勵磁裝置是不是正常等。檢查完這些項目對確保發(fā)電機安全運具有重要意義。

    結束語

    水利發(fā)電站是中國僅次于火力發(fā)電站以后最主要的發(fā)電站,在中國電力產業(yè)中占有重要地位。確保水利發(fā)電站的正常運轉,對保持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運行有著重要意義。因而水電站的管理人員有必要以準確合理的方法來運轉水輪發(fā)電機組,并定期對水電站的一切設備進行維護保養(yǎng)。一旦發(fā)現(xiàn)有運轉反?;蚬收媳硐髸r,就要當即采取辦法進行修理,且要確保一次修理到位,不得使其再次發(fā)生同樣的故障。只要這樣,才能最大程度的保證水電站的安全可靠運行,發(fā)揮水電站的經濟效益。

    參考文獻

    [1]徐武林. 雙饋感應電機運用于引水式電站的研究[D].昆明理工大學,2013.

    [2]劉洋. 基于非線性振動的多失效模式水輪發(fā)電機組可靠性研究[D].廣西大學,2013.

    篇3

    中圖分類號:U45文獻標識碼: A

    引言

    隧道施工中經常出現(xiàn)的地質災害現(xiàn)象給交通運輸業(yè)的發(fā)展帶來很多極其不利的影響。它不僅極大的縮短了隧道的使用壽命,甚至由于不良施工導致引起的車轍現(xiàn)象更是極大危害著人們的生命及財產安全。因此,我們應勇敢的面對挑戰(zhàn),積極尋求解決措施,加強對施工細節(jié)的管理,盡可能地減少和避免地質災害現(xiàn)象的出現(xiàn),從而提高隧道的施工質量。

    一 、隧道施工地質災害分類與分析

    (一)隧道施工地質災害分類

    (1)圍巖的變形破壞:這類災害的產生主要與圍巖的巖性、結構體和結構面的幾何切割特征及應力條件有關。包括:①軟弱巖體的變形破壞:主要破壞形式表現(xiàn)為大的變形位移和滑塌等;②破碎巖(如斷層破碎帶、風化帶等)的變形破壞:主要表現(xiàn)為大量的掉塊、滑塌、崩塌和泥砂石流等;③塊狀巖的變形破壞:主要表現(xiàn)為局部掉塊;④堅硬脆性巖的巖爆:多發(fā)生于深埋、高應力區(qū)的隧道中。

    (2)涌水、突泥災害:這類災害主要是由于隧道的開鑿,破壞或改變了隧道所在地區(qū)原來的水文地質環(huán)境,隧道成為新的良好的地下水排泄通道引起。災害的主要形式包括:①破碎巖的裂隙、縫隙滲水、漏水、涌水;②巖溶裂隙水、管道水的涌出,以及攜帶大量泥砂的突泥、突砂。

    (3)地面沉降和塌陷:由于隧道開挖及大量抽排地下水引起。包括:①淺埋隧道、城市地鐵或大型管道開挖及大量抽取地下水造成的地面沉降;②巖溶地區(qū)隧道開挖排放大量地下水造成的地面塌陷和泉水枯竭。

    (4)其它地質災害。主要包括:①有害氣體(如瓦斯)突出造成的災害;②地下水對隧道建筑物的侵蝕、腐蝕作用引起的災害;③隧道的凍融災害;④高地溫災害;⑤地震災害。

    (二)隧道地質災害分析

    由于隧道工程屬于人類工程活動的一種, 其誘發(fā)地質災害的特點與人類工程誘發(fā)地質災害的特點別無二致,可以分成以下三個特點:隧道地質災害發(fā)生的根本原因可以歸結為人類工程活動的盲目性和不科學性,工程建設同地質環(huán)境不協(xié)調所致。同自然地質災害相比,隧道地質災害強度低、頻度較大,危害性大。 隧道地質災害的發(fā)生具有可防止性。

    因此,為避免隧道施工地質災害的發(fā)生,應多管齊下,加強防治措施,具體如下:做好地質勘察研究工作;合理確定防治目標;多方案比選防治工程方案;重大地質災害防治工程進行專門的可行性論證;妥善確定防治工程的施工方法和施工程序,實行信息化施工;加強監(jiān)測工作。

    二、隧道地質災害形成的因素

    隧道發(fā)生地質災害的根本因素是人類不科學的施工和盲目的施工、隧道施工方法和施工環(huán)境不協(xié)調。一般情況下,隧道地質災害和自然地質災害進行比較,有著強度低、頻率大和危害大的特點,是有著可預防性質的,所以在隧道施工中,做好隧道施工地質災害常見問題的預防,可以有效控制地質災害的發(fā)生。

    隧道地質災害預防工作需要做好地質的勘測,確定防治的目標,優(yōu)化防治方案,選擇防治施工的方法,加強施工管理和監(jiān)督,只有這樣,才能控制好隧道地質災害形成的因素,使隧道施工中的常見地質災害問題減少發(fā)生的頻率。

    隨著我國交通行業(yè)的飛速發(fā)展,隧道施工項目越來越多,施工技術得到了很大的進步。受長度和深度等多方面的影響,使隧道施工的地質環(huán)境越來越復雜,施工遇到地質災害問題更多,還有很多不可預料的災害,只有進一步提高施工技術,加強預測與防治措施,才能真正保證隧道的安全施工和順利完成。

    三、隧道施工中常見的地質災害現(xiàn)象

    (一)圍巖出現(xiàn)變形破壞現(xiàn)象

    在隧道施工中,圍巖遭到變形破壞是十分常見的現(xiàn)象,導致圍巖局部和整體區(qū)域大變形坍塌、破裂,甚至堅硬的圍巖體出現(xiàn)巖爆等嚴重后果,帶來很多安全隱患,嚴重威脅著人們的生命安全。之所以會出現(xiàn)圍巖變形破壞現(xiàn)象,主要是由于圍巖特殊的地質結構所造成的。圍巖所特有的特性,地應力的性質以及地下水的情況都有著直接的聯(lián)系。特別是巖爆現(xiàn)象,出現(xiàn)的次數(shù)更是十分的頻繁,經常出現(xiàn)在沒有地下水的情況下。經過大量實踐證明,巖爆經常以片幫,劈裂,彈射等現(xiàn)象為主要表現(xiàn)形式,甚至會引發(fā)地震等更為嚴重的地質災害現(xiàn)象。而對于其他一般情況下的圍巖變形破壞,大多會出現(xiàn)在斷層破碎帶、接觸不良或者是不整合的比較軟弱的巖層等地質環(huán)境中。

    (二)隧道施工中出現(xiàn)塌方現(xiàn)象

    在隧道施工的過程當中,由于地質結構常常出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象,使得巖層的薄體區(qū)域經常出現(xiàn)小的褶曲,在對這種地質結構下的巖體進行打穿時,極有可能會導致地面沉降不均勻或者是軟弱巖層體塌方等現(xiàn)象出現(xiàn)。當隧道經過巖層的破碎地帶以及斷層地帶時,巖體內潛在的地應力得到釋放,地質結構過于松散,所承受的壓力也不斷增加,巖層顆粒與顆粒之間的膠結性能也不高,導致在開挖隧道之后,圍巖體難以保持穩(wěn)定而出現(xiàn)塌方現(xiàn)象。特別是當隧道在經過進出口位置及其附近區(qū)域時,圍巖更不容易保持穩(wěn)定,極大地增加了出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象的可能性。值得注意的一點是,坍塌大多發(fā)生在涌水區(qū)域,特別是涌水區(qū)域的頂部與右側坍塌現(xiàn)象更為常見,降低了隧道施工質量,造成很多不必要的事故發(fā)生,直接威脅著人們的生命安全。

    (三)隧道施工中出現(xiàn)涌水突水現(xiàn)象

    眾所周知,在施工施工中出現(xiàn)的地質災害中,涌水突水現(xiàn)象發(fā)生的幾率最高,而且所帶來的危害也更為嚴重。因此,涌水現(xiàn)象越來越受到研究隧道施工地質災害等專家的高度重視,不斷進行廣泛的試驗和測驗以便更好的研究涌水問題。涌水這種地質災害主要是因為開鑿時隧道遭到破壞或者是隧道所在區(qū)域原有的地質構造發(fā)生了改變,使得良好的地下水通過隧道進行排泄而發(fā)生的。其有很多表現(xiàn)形式,比如巖層破碎處出現(xiàn)裂縫,滲漏現(xiàn)象嚴重,巖溶裂隙水以及管道水被涌出,或者在涌水時會伴隨著大量的泥沙、突沙等情況。

    四、隧道施工地質災害常見問題的防治措施

    (一)塌方的防治措施

    很多松散和破碎的圍巖都會發(fā)生隧道的塌方,一般情況下,要對圍巖整體進行穩(wěn)定性和強度的處理。施工中常見的處理方法有:超前長管棚和超前錨桿等措施,這些措施都可以使圍巖進行穩(wěn)定與強度的加固處理,使隧道塌方機率降低。而斷面大隧道在開挖中,一定要對軟弱圍巖的部分采取逐步開挖的施工方法,這樣既可以使圍巖大大縮短暴露的時間,在開挖后,也可以立刻進行支護處理,使隧道圍巖穩(wěn)定性大大增加。

    (二)巖爆的防治措施

    巖爆的防治措施,既可以采取預報的監(jiān)測,也可以使用地應力進行卸除,使用多循環(huán)分步開挖及超前高壓注水等施工方法對巖爆可能發(fā)生的部位重點監(jiān)測和預控,這些措施可以緩解巖爆造成的危害程度。

    (三)突水與涌水的防治措施

    隧道施工出現(xiàn)的突水與涌水等地質災害可以通過排、堵的措施,或者排堵結合使用的措施進行相應的處理。在對突水與涌水治理的同時,也要對施工工程附近暗河及溶洞的突水部位做好監(jiān)測與預控。通過監(jiān)測與預控實現(xiàn)對施工階段地質的預報。監(jiān)測與預控工作既要準確的分析出溶洞與暗河和隧道的交匯位置,在隧道施工出現(xiàn)突水與涌水后,對非巖溶深埋的隧道要進行排水導坑及鉆孔疏干的治理措施。巖溶隧道和淺埋隧道的治理要以堵為主,在最大程度上阻止地下水位下降,防止地面出現(xiàn)塌陷及井泉干涸等現(xiàn)象,這些問題會直接破壞周圍的生態(tài)環(huán)境。施工中還可以使用先隔水層然后再進行含水層的開挖,可以有效防止發(fā)生突水的地質災害,有時也可以使用超前引排和超前預注漿等施工方式,都可以有效減少突水的地質災害程度。

    (四)地面坍塌與沉陷的防治措施

    地面發(fā)生坍塌,可以采取回填、繞避等施工方式,有時還要對施工洞穴的頂板加固等措施,這些措施都可以有效預防地面坍塌和井泉的干涸,防止對周圍環(huán)境造成的惡劣影響。很多淺埋隧道地表坍塌都是由隧道塌方造成的,所以可以在隧道開挖初期,采取錨初期的支護,控制隧道發(fā)生變形。

    (五)其他地質災害的防治措施

    隧道在施工中如果穿過煤層,很可能發(fā)生瓦斯爆炸,所以一定要對地質預挖部位進行地質的探測,加強地質隧道施工的超前預報十分重要。另外還有鉆爆法隧道施工對防爆的處理和防治措施。

    結語

    綜上所述,隧道施工存在很多安全隱患和風險,但是施工中只要我們能認清常見的地質災害成因,規(guī)范施工,做好防治防范措施,就能減少和避免這些地質災害現(xiàn)象的發(fā)生,將隧道施工的風險和安全隱患降到最低。

    參考文獻:

    篇4

    中圖分類號:TE832文獻標識碼: A 文章編號:

    0. 引言

    地質災害一般是指由地球內力作用引起的地殼變形、位移及地表物質運動所產生的有害過程和現(xiàn)象[1],如崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫等。地質災害危險性評估是對地質災害的活動程度進行調查、監(jiān)測、分析、評估的工作,主要評估地質災害的破壞能力。地質災害危險性通過各種危險性要素體現(xiàn),分為歷史災害危險性和潛在災害危險性。國土資源部《地質災害防治管理辦法》第15條規(guī)定,城市建設、有可能導致地質災害發(fā)生的工程項目建設和在地質災害易發(fā)區(qū)內進行的工程建設,在申請建設用地之前必須進行地質災害危險性評估。評估的方法主要有:發(fā)生概率及發(fā)展速率的確定方法,危害范圍及危害強度分區(qū),區(qū)域危險性區(qū)劃等。近年來隨著幾大重大管道工程在我國的陸續(xù)投入運行,地質災害對長輸管道的危害逐步被認識并引起重視[2]。輸氣管道建設工程地質災害危險性評估是在地質災害現(xiàn)狀評估的基礎上著重對工程建設引發(fā)或加劇的地質災害,以及建設工程本身可能遭受地質災害的危險性進行評估,劃分地質災害危險區(qū),提出地質災害防治建議,做出建設場地適宜性評估結論,為該工程建設提供防災、減災依據(jù)[3]。

    本文以西安~商州天然氣管道建設工程為例,對相應的評估要素和主要內容進行說明和介紹。

    1. 工程概況

    西安~商州天然氣輸氣管道建設工程位于陜西省的東南部,管線地跨陜西省西安市、商洛市兩個市級行政區(qū),總體走向為西北-東南向。西安~商州天然氣管道建設工程由站場、線路工程組成,全線共設置站場3座、閥室6座,管道全長130km,沿線交通較為便利。

    該建設工程采用直埋敷設為主,穿(跨)越、開槽為輔的敷設方案;工程跨越主要在公路、中小型河流等地段;地下掩埋為主要敷設方式,由于開挖深度小于2m,總體上開挖方量較?。还艿啦辉O增壓系統(tǒng),全線采用直縫雙面埋弧焊管做為線路主管,預測用氣量約31.8×104m3/d,設計年輸送天數(shù)為350天。

    2. 工程地質特征

    西安~商州天然氣輸氣管道縱跨秦嶺山區(qū)暖溫帶濕潤氣候及暖溫帶濕潤大陸性季風氣候區(qū);管道水系跨中國兩大水系即長江流域丹江水系及黃河流域渭河水系,評估區(qū)內地下水主要為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙水和結晶巖類裂隙水3種類型,主要靠大氣降水完成區(qū)域性補給,水量變化隨地勢變化大。

    工程區(qū)地貌單元復雜,主要有平原區(qū)、河谷區(qū)、中山區(qū)及丘陵區(qū);商洛末站至藍田薛家山段由于受地質構造作用影響,斷裂、褶皺構造較發(fā)育;巖土體類型復雜,千枚巖、板巖、片巖及花崗巖風化殼組成斜坡穩(wěn)定性差,易發(fā)生崩滑流地質災害;該地帶人類工程活動相對強烈,地質環(huán)境復雜。

    3. 地質災害危險性現(xiàn)狀評估

    評估區(qū)地處秦嶺山地和關中平原,其中秦嶺山地屬地質災害多發(fā)區(qū)。管道工程沿線主要地質災害類型為滑坡、崩塌。經現(xiàn)場調查,評估區(qū)共確定地質災害點13處,其中滑坡5處、崩塌8處。目前評估區(qū)各類地質災害點主要承災對象為居民點、房屋、耕地、道路、影響耕作及車輛、行人的安全,大多數(shù)地質災害點穩(wěn)定性較好,降水等自然因素及削坡建房、修路等人為因素易誘發(fā)崩、滑災害。地質災害危險性分級主要根據(jù)穩(wěn)定性和危害程度進行判定,判定標準根據(jù)國土資源部《縣(市)地質災害調查與區(qū)劃基本要求》實施細則有關規(guī)定進行。

    3.1 滑坡

    依據(jù)地質災害點穩(wěn)定性、危害程度等指標,結合地質環(huán)境及管道工程特點,對評估區(qū)內的5處滑坡災害進行地質災害危險性現(xiàn)狀評估。其中,商州區(qū)境內分布1處,西安市境內(藍田縣、灞橋區(qū))分布4處 ,5處均為小型滑坡,殘坡積滑坡1處、黃土滑坡4處,穩(wěn)定性好的3處、穩(wěn)定性較差的2處,現(xiàn)狀評估危險性中等2處(H1、H5),危險性小3處(H2、H3、H4)。

    3.2 崩塌

    評估區(qū)內的8處崩塌災害其中6處分布于商州區(qū)黑龍口鎮(zhèn)及牧護關鎮(zhèn)藍田縣藍橋鎮(zhèn)秦嶺中山地貌,2處分布于灞橋區(qū)狄寨鎮(zhèn)黃土臺塬區(qū)。8處均為小型崩塌, 6處崩塌為巖質崩塌,2處崩塌為黃土質崩塌,穩(wěn)定性較差的4處,穩(wěn)定性好的4處,現(xiàn)狀評估得出B1、B2、 B3、B7危險性中等,B4、B5、B6、B8危險性小。

    4. 地質災害危險性預測評估

    地質災害危險性預測評估包括建設工程遭受地質災害的危險性評估和工程建設可能加劇、引發(fā)的地質災害危險性預測評估。西安~商州天然氣輸氣管道建設工程按工程類型可劃分為線路工程和地面站場工程兩部分。

    4.1線路工程地質災害危險性預測評估

    依據(jù)工程可研報告,線路工程的建設形式有埋地敷設、溝谷跨越,現(xiàn)分別按工程類型進行預測評估。

    管線工程敷設以挖方、回填掩埋為主,穿跨越為輔。管線工程以埋地敷設分13段進行預測評估,其中包括干線公路鐵路及河流穿越97次,掩埋敷設段總長度約130km;管道敷設段引發(fā)或遭受不同地質災害以挖方可能加劇現(xiàn)有地質災害及引發(fā)部分邊坡失穩(wěn)最為突出。

    預測評估危險性中等6段、危險性小7段。

    4.2站場建設工程地質災害危險性預測評估

    本工程共有3個站場和6處閥室,站址均位于地形寬廣平緩之處。工程施工主要為地表建筑工程施工、設備的安裝,不存在大開挖及大量人工棄土棄渣,無地質災害形成的地質環(huán)境條件,野外調查未發(fā)現(xiàn)地質災害隱患點,工程建設不會引發(fā)、加劇及遭受崩滑流地質災害,預測評估危險性小。

    5. 地質災害危險性綜合評估

    西安~商州天然氣管線建設工程可能遭受的地質災害主要為滑坡、崩塌。對建設工程地質災害進行現(xiàn)狀評估和預測評估的基礎上,結合建設工程性質、地質環(huán)境條件,進行地質災害危險性綜合評估,評估分級標準見下表。

    按上述評估原則和方法,對擬建工程全線按照地質災害危險性共劃分出13個區(qū)段,其中危險性中等的6段、危險性小的7段。

    5.1 危險性中等區(qū)

    地質災害危險性中等區(qū)段6段,均分布在河流峽谷或黃土臺塬的斜坡地帶,地質環(huán)境條件較差,施工難度較大,具有滑坡崩塌形成條件,現(xiàn)有災點多為人類工程活動造成,但規(guī)模較小距離管線較遠,對管線影響不大。管線施工時,會導致邊坡失穩(wěn),引發(fā)小規(guī)模滑坡、崩塌,威脅施工人員、機械及管道。該區(qū)面積19.74km2,占評估區(qū)面積的15.08%。

    5.2 危險性小區(qū)

    地質災害危險性小的區(qū)段7段,均分布在河流寬谷區(qū)及沖積平原區(qū),總體地形平坦,地質環(huán)境條件好,地質災害不發(fā)育,局部分布有小型崩塌滑坡,但距管線較遠,對管線危害小,工程建設引發(fā)地質災害可能性小。該區(qū)面積111.13km2,占評估區(qū)面積的84.92%。

    5.3 建設場地適宜性

    根據(jù)綜合評估結果,全線6段危險性中等區(qū)適宜性較差,經過嚴格的勘察設計,并采取可行的建設方案,消除建設和運營過程中出現(xiàn)的地質災害隱患后,建設工程的適宜性為基本適宜;7段危險性小的區(qū)段認為作為建設用地適宜??傮w而言,現(xiàn)狀條件下,管線局部環(huán)境適宜性較差。

    6. 結論與建議

    6.1結論

    西安~商州天然氣輸氣管線建設工程屬重要工程建設項目;評估區(qū)地質環(huán)境類別為中等--復雜類型。按國土資源部《地質災害危險性評估技術要求(試行)》規(guī)定,其地質災害危險性評估級別為一級。在現(xiàn)狀評估及預測評估的基礎上,該建設工程的綜合評估認為:沿擬建工程共包含13個危險性區(qū)段,其中地質災害危險性中等區(qū)6段,占評估區(qū)面積的15.08%;危險性小區(qū)7段,占評估區(qū)面積的84.92%。危險性中等區(qū)經必要的工程措施治理后,基本適宜作為建設場地。

    6.2建議

    (1)本工程建設應嚴格按國家有關法律法規(guī)及有關行業(yè)規(guī)范執(zhí)行。工程建設過程中及工程建成后,對沿線危險性中等的區(qū)段重點開展地質環(huán)境監(jiān)測工作,發(fā)現(xiàn)險情,及時采取相應措施予以治理,確保工程正常運營。

    (2)沿線地質災害點設立警示牌,防止工程開挖,修路切坡等加劇現(xiàn)有地質災害。

    (3)工程施工中,基巖爆破時應以小藥量松動爆破為主,人工清除松動巖塊,避免爆破引發(fā)新的地質災害隱患。

    (4)管道敷設中對管道通過陡坎、陡坡、沖溝等復雜地段時,分別采用護坡、堡坎、排水、分段設置擋土墻及錨固等措施,以保證管道安全。

    (5)臨時建筑及施工道路修建時,應盡量避開高陡邊坡、基巖風化帶等危險區(qū),并加強地質災害監(jiān)測預防工作,確保人員及建筑物安全。

    參考文獻

    篇5

    中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:

    1 前言

    近幾年來,隨著高速公路施工技術水平的不斷提高,高速公路網(wǎng)越來越密布,許多地形地質條件較差的崇山峻嶺也通過橋梁和隧道的連接修建起了高速公路,與此同時,也引發(fā)了不少的地質災害,造成安全事故的不斷發(fā)生,因此,在高速公路施工中,地質災害的預報和防治成為了重中之重,特別是高速公路淺埋段隧道的地質災害分析和防治成為了目前高速公路施工技術人員和有關專家探討的熱點問題,所以,探究隧道淺埋段地質災害以及防治施工技術具有實際意義。

    2 工程概況

    某隧道淺埋段(右線為YK40+100~YK40+550,左線為ZK40+100~ZK40+550),該段長為450m,埋深大約為20m,整個淺埋段都穿越了瀝碧峽背斜軸部,因此嚴重受到地質情況影響;隧道軸線和地表河流不足100m,一些支流和隧道軸線交叉,這段圍巖主要是白云質灰?guī)r、灰?guī)r,巖溶較發(fā)育,而巖溶管道和巖石裂隙產生了出大量地下水通道,其地質示意圖如下:

    圖1 地質示意圖

    3 隧道淺埋段地質災害分析

    3.1 該段地質災害特征

    事實上隧道淺埋段發(fā)生的地質災害和本地地質有極大關聯(lián),本文所研究隧道地質主要是巖溶,在這種特殊地質環(huán)境下隧道地質災害不但體現(xiàn)出巖溶隧道與淺埋隧道地質災害,同時還具備極強突發(fā)性、災害演變速度快及災害影響范圍大等特征。

    1)突發(fā)性強;因為突泥及溶洞涌水災害大都發(fā)生在開挖到支護之前,此時支護結構還在施工中,突發(fā)災害必然危害到隧道結構與施工安全。

    2)影響范圍較大;災害不但會破壞洞內,還會隨之出現(xiàn)沉陷、水田失水及房屋開裂等各種現(xiàn)象,具備極大危害性。

    3)演變速度較快;因處于淺埋段,上層覆蓋的巖層較薄,隧道中發(fā)生小塌方都極可能快速演變,成為災害性大的冒頂塌方,演變成嚴重地質災害事故。

    3.2 致災機理

    在開挖隧道之前,底層中巖體在較為復雜原始應力中處于平衡狀態(tài),一旦開挖后該平衡必然被破壞,就回重新分布應力,導致圍巖發(fā)生變形。一旦變形發(fā)展為巖體所能夠承受的最大極限,必然破壞巖體,因此要分析淺埋段地質災害就必須要分析其應力。

    3.2.1 極端圍巖應力的模型

    在確定淺埋段圍巖壓力主要有幾種計算模型:

    1)全自重模型;洞室上作用豎向的荷載主要是覆蓋全部自重所引起,因此計算公式為:

    (1)

    式子中的q為豎向荷載,單位KN/m2;r為圍巖重度,單位KN/m3;H為隧道埋深,單位為m;q0為地面荷載,單位KN/m2。

    在淺埋隧道中大都使用全自重模型,普遍認為H

    2)松動模型

    學者太沙基研究發(fā)現(xiàn)松動區(qū)范圍不但和巖體層系具有關系,還和巖體強度有關,因此依據(jù)研究各種數(shù)據(jù),提出了巖石不同對開挖松動引發(fā)出來的松動區(qū)范圍,具體如下表所以:

    表1太沙基對巖石分類表

    當巖體具備了水平層系時,其松動高度可以近似和0.5B相等,如圖2所示,

    圖2松動模型

    3.3 致災因素

    巖溶隧道中建設難度較大的就是淺埋巖溶隧道,不但具有淺埋隧道與巖溶隧道地質災害特征,還結合地質情況變得更為復雜。該案例工程就具備較為復雜地質情況,不管是水文地質情況還是災害發(fā)生統(tǒng)計分析,在同類隧道淺埋段都具有較強代表性。該工程施工中發(fā)生過幾次地質災害,分析發(fā)現(xiàn)主要致災因素主要為如下幾個方面:

    1)溶洞;在發(fā)生的幾次地質災害中溶洞是一個主要方面。在YK40+532處出現(xiàn)涌水主要根源就是隧道施工中穿透了側壁溶洞,破壞了原有巖溶的水通道,將地下水承受狀態(tài)改變了,導致隧道的用水量急劇增加,降低了地表水位而發(fā)生沉陷。

    2)水;在隧道地質災害中水多誘發(fā)災害成為了一個主要因素,更是影響隧道穩(wěn)定性之重要因素。一般而言該處的水主要是地下水,因隧道的頂部所覆蓋巖層比較厚,因此巖石的滲透性比較差,或者因隔水層原因都可能造成地表水穩(wěn)定性差。對于淺埋段的隧道而言,地下水與地表水在隧道灰?guī)r透水性好、埋深淺等都會影響到隧道,相比之下地表水影響隧道尤為嚴重。

    3)地質構造;地質構造按照生產時間上劃分成原生構造和次生構造,地質學研究主要是針對次生構造,而從巖石的有無變形以及變形方式都是用來判斷原生構造。地質構造中出現(xiàn)斷層、構造性節(jié)理、及裂隙等都能夠誘發(fā)地質災害。該案例工程因為位于山峽的背斜軸部,因此地質構造影響比較嚴重,圍巖的自吻能力比較差,誘發(fā)地質災害出現(xiàn)。

    4)工程因素;該因素主要包含設計與施工兩個方面;設計上主要涉及到隧道斷面形式、超前支護結構以及支護結構參數(shù)的選擇等等,主要根源是地質勘測上不能夠達到百分之百準確,因此設計存在偏差,導致施工和設計不相符合,一旦調整不及時就可能發(fā)生支護結構偏弱而失穩(wěn)。

    4 地質災害的防治技術

    4.1 地質災害預報技術

    發(fā)生地質災害一方面是因為不良地質條件,而另一方面主要是缺乏了比較詳細地質資料,造成支護參數(shù)發(fā)生偏差。相比之下發(fā)生偏差是導致地質災害主要因素,因此就要采用一定技術避免災害發(fā)生,目前使用較廣的就是超前地質預報技術,有力補充了地質勘測資料不足點,有效降低了發(fā)生地質災害的發(fā)生。本案例中就使用了TSP―203超前的地質預報系統(tǒng),對淺埋段進行測試。開挖前通過預測與探測工作面的地質與水文情況,能夠取得圍巖的類別和斷層帶以及破碎帶的性質、位置、規(guī)模等信息,并依據(jù)信息綜合分析,做出判斷及預報成果。本案例將位置設定在左線的ZK40+584,而接收位置設定在掌子面的ZK40+584處,對前方113m實施超前預報,設計了炮點24個,接收器一個,采樣間隔62.5us,記錄時間為451.125ms,總共采樣7128個。對采集TSP數(shù)據(jù)通過TSPwin軟件進行處理,最后獲得到P波、SV波及SH波的時間深度偏移剖面、時間剖面及反射層提取物的參數(shù)等。

    圖3 波速分布

    圖4 深度偏移剖面示意圖

    4.2 超前支護技術

    淺埋段的自穩(wěn)能力差,常常發(fā)生開挖面的圍巖失穩(wěn),因此是施工中要采用錨桿、鋼支撐及噴射混凝土層等各種初期支護,但是僅僅靠這種措施也還難以穩(wěn)定圍巖,所以還要在開挖之前就使用超前支護技術,這種技術有如下幾種。

    表2 超前支護措施

    本案例中選擇管棚法,就是將鋼管安插到鉆好的孔中,沿著隧道開挖的輪廓外有規(guī)則的排列形成了鋼管棚,在管內注漿,和型鋼鋼架共同組合成了預支護系統(tǒng),用來支撐與加固穩(wěn)定性較弱的圍巖。為了確保開挖之后管棚鋼管長度足夠,縱向的兩組管棚鋼長度都超過了3.0m,當然如果要考慮到防塌和放水,其鉆孔環(huán)向距應為30―50cm,如下圖所示。

    圖5 管棚形狀

    5 結束語

    總之,要確保公路質量必然要重視隧道淺埋段地質災害,就要對該段所處環(huán)境、水文等進行分析,結合施工實況制定出合理施工技術,降低地質災害的發(fā)生幾率,確保整個公路工程施工進度和質量。

    【參考文獻】

    [1]蔣樹屏.我國公路隧道工程技術的現(xiàn)狀及展望[J].交通世界,2008(Z1)..

    [2]王潤福,孫國慶,李治國.圓梁山隧道進口填充型溶洞注漿施工技術[J].隧道建設,2008, 23 (2).

    [3]陳建勛,楊忠,袁雪戡.秦嶺終南山特長公路隧道大埋深段施工監(jiān)測及分析[J].建筑科學與工程學報,2009,23(3).

    篇6

    一、概況

    庫鄯輸油管道西起新疆庫爾勒市城西,沿庫爾勒市北向東延伸,穿越孔雀河,翻越阿克塔格山進入焉耆盆地,于焉耆縣城西穿過開都河,經和碩縣北、烏什塔拉鎮(zhèn),沿榆樹溝穿過喀拉塔格山延伸至庫米什,由此折向東北翻越覺羅塔格山進入吐魯番盆地。

    管線沿途經過庫爾勒、焉耆、和碩、托克遜,吐魯番、鄯善六個市縣。所經之處地形地貌情況復雜,氣候干燥,人煙稀少,社會依托條件差。通過區(qū)域屬我國西北內陸地區(qū),具有山地與盆地相間分布的地貌特征。線路自西南向東北,所經大的地貌單元為:塔里木盆地東北邊緣、阿克塔格山地、焉耆盆地、喀拉塔格山榆樹溝溝谷、庫米什盆地、覺羅塔格山地,吐魯番盆地中的艾丁湖洼地及盆地東北部的戈壁地帶。

    沿線除焉耆盆地中的開都河三角洲為較大的農業(yè)耕作區(qū)外,其它地段僅在城鎮(zhèn)周圍有少量農田,其余大部分為干旱荒漠。沿線河流稀少,大型河流僅開都河一條,孔雀河屬中型河流,常年不斷水的小型河渠有南干渠、北干渠、黃水溝、樹北溝,其余則是季節(jié)性沖溝和小河道。

    庫-鄯輸油管道總長476Km,管徑為ф610mm,采用常溫密閉輸送工藝及SCADA系統(tǒng)等先進技術。全線設有庫爾勒首站、馬蘭中間站、覺羅塔格減壓站、鄯善末站等四座站場;管道于1997年6月底完成建設,6月30日全線具備投產條件。1997年7月18日庫鄯輸油管道順利地實現(xiàn)了投產一次成功,至今與安全運行16年。

    二、技術路線及工作內容

    1.技術路線

    通過歷史及近期實地調查資料,進行河床演變及河勢穩(wěn)定影響分析,分析管線穿越河段河床演變規(guī)律;通過河道沖刷分析計算河段防洪的影響;綜合評價工程建設對河勢及防洪的影響;提出評價意見和建議。

    2.工作內容

    2.1基本資料收集整理

    管線設計及竣工資料,水文站、泥沙實測資料,影響河段地形圖及實測橫斷面等。

    2.2河道演變分析

    河道演變分析主要工作內容:利用已有的或調查的歷史河道資料對評價范圍的河道進行河勢變化分析。根據(jù)建設項目穿越河段的歷史演變過程與特點,分析其近期河床的沖淤特性和河勢變化情況,明確河床演變的主要特點、規(guī)律和原因,對河道的演變趨勢進行預估。

    2.3水文分析計算

    水文外業(yè)調查:對穿越河流工程處河流進行水文調查,包括斷面測量、流速儀測流、遠期、中期和近期洪水位勘測、糙率和洪水重現(xiàn)期等有關內容。

    水文分析計算主要工作內容包括:水文資料的審查與分析、穿越河流工程設計洪水分析計算。根據(jù)項目所在流域概況及項目區(qū)內、周邊水文站,分析計算建設區(qū)和流域的洪水特性,為防洪評價計算提供可靠的依據(jù)。

    2.4根據(jù)項目區(qū)現(xiàn)狀和規(guī)劃水利工程設施,分析計算評價項目區(qū)現(xiàn)狀及規(guī)劃狀況防洪能力。

    2.5沖刷計算

    管線從河底穿越,不占用河道行洪斷面,管線建成后不存在壅水問題,對管線穿越河段進行沖刷計算。

    2.6防洪綜合評價

    分析該管道受水利水電規(guī)劃,樞紐建筑,河勢變遷及影響河段內城鎮(zhèn)、人口生產生活活動等的影響。

    三、庫鄯輸油管道穿越河流統(tǒng)計

    通過對庫鄯輸油管道全線進行排查統(tǒng)計,全線共穿越各型河流沖溝24條,詳見下表:

    從上表可以看出,庫鄯輸油管道穿越河流沖溝共計24條,其中大型河流1條,人工渠(河)道9條以及季節(jié)性沖溝14條。穿越方式為大開挖穿越(22條)或定向鉆穿越(2條)。

    四、河道演變分析

    1.河道歷史演變概況

    根據(jù)評價區(qū)河流的地理位置和地形、地貌特點,其年內、年際間的降水分配極不均勻,洪災經常發(fā)生,這就造成了流域內不同程度的水土流失。

    庫鄯輸油管道穿越河流沖溝河道演變主要分為三類。

    一是已建成團結渠、干線渠、南大渠、黑疙瘩渠、焉耆五號渠、焉耆糖廠排污渠及農二師排污渠均為開都河水域的分流工程,二塘溝、柯柯亞河、清水河及曲慧河上游也均修建了引水樞紐,這些灌溉工程的修建以及土地的大面積開發(fā),使發(fā)源于山區(qū)的大部分河流(溝)、洪水溝的洪水已無法直接匯入開都河。加之日益頻繁的人類活動,如對山區(qū)森林過度采伐,中、低山草場過度放牧,天然植被遭受破壞,水土流失日益嚴重,河床內的推移質的堆積加強。

    二是季節(jié)性沖溝,因近年來新疆極端天氣時有發(fā)生,山區(qū)局部地區(qū)降雨增多,導致季節(jié)性沖溝洪水增多,過洪時淘蝕嚴重,過洪后堆積物較多。

    三是孔雀河為人工引水河,其流量為人工根據(jù)下游用水量綜合調節(jié),且含泥量較少,不致淤淺改道。河水流速較緩,洪水影響不大,河床處于淤積階段,河水對河床的沖刷作用不大,河床較穩(wěn)定,無坍塌、崩岸現(xiàn)象,穩(wěn)定性較好。

    2.河道演變分析

    對管線穿越河流河床演變影響的主要因素有:河流上游渠首引水、防洪護岸堤防和丁壩等。

    開都河引水樞紐引水減小了下游河道的流量,小水歷時延長有利于主流線變彎,而大流量出現(xiàn)機遇的減少,經長時期的積累之后,可以使彎曲出現(xiàn)單向增大的趨勢。

    防洪護岸堤防和丁壩使河寬向穩(wěn)定性演變,河道形態(tài)向順直方向演變。

    二塘溝、柯柯亞河、清水河及曲慧河引水樞紐引水導致下游河道常年無水流通過,僅在汛期泄洪時過洪,受上游水利樞紐泄洪量控制,大流量出現(xiàn)機遇的減少,經長時期的積累之后,可以使彎曲出現(xiàn)單向增大的趨勢。

    孔雀河為人工引水河,其流量為人工根據(jù)下游用水量綜合調節(jié),且含泥量較少,不致淤淺改道。河水流速較緩,洪水影響不大,河床處于淤積階段,河水對河床的沖刷作用不大,河床較穩(wěn)定,不會產生坍塌、崩岸現(xiàn)象,穩(wěn)定性較好。

    五、防洪綜合評價

    1.與現(xiàn)有水利規(guī)劃的關系與影響分析

    水利規(guī)劃設施對管線有影響的建筑物主要為二塘溝上游擬建二塘溝水庫樞紐、柯柯亞河上游擬建柯柯亞二庫。

    水庫對管線的影響主要是通過水庫對洪水的調節(jié),改變洪水下泄流量,從而對處于水庫下游的管線產生影響。有利影響是通過減小洪水下泄流量,減小對主河槽的沖刷,不利影響是水庫下泄中小水流量歷時增長,增加河道的彎曲性,從而增大對河岸的沖刷。

    在河道上修建水利樞紐后,其下游將發(fā)生兩種不同類型的沖刷,一種是在樞紐下游較長河道上普遍發(fā)生的一般沖刷,另一種是在樞紐下游附近較短河道內發(fā)生的局部沖刷。管道穿越河流距規(guī)劃的二塘溝上二塘溝水庫樞紐、柯柯亞河上柯柯亞二庫較遠,不受水庫下游局部沖刷的影響,但受一般沖刷的影響。

    河床的一般沖刷,將使河床和水位在較長時間內降低,引起護岸工程和橋梁墩臺的基礎受到淘刷而導致破壞,并使沿岸原有引水口引水困難,河流主線可能發(fā)生改變,造成險工和平工易位,給防汛帶來不利,未設防的河岸的灘地可能發(fā)生坍塌,給沿岸工業(yè)、農業(yè)、交通運輸帶來不利影響。

    在水庫清水下泄的條件下,水利樞紐下游將發(fā)生自上而下的普遍沖刷,當水庫淤滿后下泄渾水時,將發(fā)生自上而下的普遍淤積,表現(xiàn)出沖刷——粗化——回淤的過程。

    考慮到管道穿越二塘溝、柯柯亞河時部分管段沿河床鋪設,管道運行歷史上該管段發(fā)生過露管現(xiàn)象,建議對該處增設石籠鋪蓋等水工保護設施。

    2.管道行洪安全的影響分析

    通過表1可以看出,除庫米什泄洪道穿越處管道埋深小于河道最大沖刷深度以外,其余23處穿越處管道埋深均大于河道最大沖刷深度,滿足安全運行要求;庫米什泄洪道穿越處采取了上下游漿砌石截墻及漿砌石鋪蓋的方式保護管道,上下游截墻深度分別為2.0m和2.5m,大于1.63m的最大沖刷深度,滿足安全運行要求。

    3.管道防汛搶險的影響分析

    通過使用管道地質災害風險管理系統(tǒng)對該24處管道穿越河道沖溝地質災害風險進行評價,二塘溝、柯柯亞河穿越處風險等級為較高,其余22處風險均為較低或低,建議近幾年在二塘溝、柯柯亞河穿越處增設水工保護設施。

    4.防御洪澇的設防標準與措施是否適當

    管線穿越主要河流工程設計洪水標準為50年一遇,高于管線沿線農田和村莊的防洪標準,管線設計使用年限為30年,以下埋方式穿越河流,設防標準適當。

    根據(jù)《西部管道烏蘭線和西二線等管道已建水工保護工程效能評價報告》對庫鄯輸油管道水工保護工程的現(xiàn)狀和可用性較高,除二塘溝、柯柯亞河穿越處需增設部分水工保護設施外,其余穿越處已有水工保護設施滿足管道安全運行要求,管線設防標準與措施適當。

    六、結語

    管線穿越河流受水利工程和其它穿河建筑物的影響,河岸的穩(wěn)定性將加強,河床的橫向變形的強度和范圍受到限制,使河道向順直方向發(fā)展,河槽下切將增大。通過綜合評價分析得出以下結論:

    1.庫鄯輸油管道24處穿越河道沖溝演變發(fā)展趨勢來看,河勢基本穩(wěn)定,不會發(fā)生較大的河型轉化和河道變遷的情況。

    2.現(xiàn)有的管道防洪設施基本滿足安全運行要求,管道穿越二塘溝、柯柯亞河穿越處需增設水工保護設施,以確保上游新建水利樞紐后滿足安全運行要求。

    3.管道管理單位需定期對管道穿越河道埋深進行復核,定期了解上游水利規(guī)劃等,發(fā)現(xiàn)問題及時治理消除安全隱患。

    4.管道管理單位要重點關注穿越段管道防腐層質量及陰保系統(tǒng)投運效果,避免發(fā)生腐蝕泄漏造成環(huán)境污染等事件。

    參考文獻

    [1] 曾 曉 劉小龍等 輪-庫-鄯油(氣)管道沿線河流(渠、坎兒井)水文調查分析報告.

    [2] 王生新 齊化東等 輪南-鄯善段輸油(氣)管道地質災害調查與防治規(guī)劃報告.

    [3] (QSY XG10127-2013)管道地質災害風險管理程序 劉 偉 汪鵬飛等.

    篇7

    隨著時代的發(fā)展,中國的工業(yè)和國內長輸管道建設明顯加快。石油和天然氣管道安全的發(fā)展,中國的石油企業(yè)和企業(yè)的戰(zhàn)略目標的實現(xiàn),關系到國民經濟的可持續(xù)發(fā)展和穩(wěn)定的經濟秩序,以及對人類生命和財產安全的保護。因此,政府和企業(yè)應作為一個整體重視社會的關注,重視國家天然氣行業(yè)共同關注的問題。文章介紹了在中國石油和天然氣生產和長輸管道安全管理事故方面的發(fā)展,以及中國的石油和天然氣管道安全問題的現(xiàn)狀,并給出以下建議:首先,完善的國家石油和天然氣管道保護監(jiān)管框架和執(zhí)法體系,公安部門和地方政府應積極開展安全生產專項整治;其次,管道運營公司應加強內部安全工作,加強石油和天然氣管道設計,施工、運行的全過程的安全管理;最后,支持資源供應安全和市場供應。具體闡述見下文。

    一、長輸管道存在的安全問題分析

    1.設計、施工缺陷導致的安全隱患

    管道設計不合理導致管道的承壓能力偏低,天然氣長輸管道的設計要求一般較為嚴格,要求承壓能力較大,設計的不合理會導致天然氣運輸過程中發(fā)生漏氣事故。此外,天然氣管道施工也是需要重視的一個環(huán)節(jié),其施工質量的好壞也將影響到后續(xù)運行中的安全問題。如施工質量不合格導致對管道的損壞,焊接質量不能符合工程要求,管道防腐層被破壞等都會留下安全隱患,導致管道事故的發(fā)生。

    2.第三方施工及非法占壓

    根據(jù)國家法律規(guī)定,在天然氣輸氣管道兩側施工是有限制的,如“在管道專用隧道中心線兩側各一千米地域范圍內,除本條第二款規(guī)定的情形外,禁止采石、采礦、爆破”,但是在現(xiàn)實中,卻有施工單位不顧國家法律的規(guī)定,違法在輸氣管道限制區(qū)域內施工,給管道造成破壞。對管道進行占壓也會給管道造成損傷,如在架空的管道上面行走、放置重物等都會損害輸氣管道。

    3.自然災害對長輸管道的破壞

    長輸天然氣管道由于距離較長,經常的地區(qū)較多,其地質情況也各不相同。因此,經過自然地質災害嚴重的地區(qū)也在所難免,如地震、滑坡、泥石流的多發(fā)區(qū),一旦發(fā)生地質災害就可能導致天然氣管道受損,發(fā)生安全事故。例如,我國西氣東輸工程,從中國西部至東部綿延幾千公里,地質情況十分復雜,自然災害嚴重威脅著管道的安全運行。

    二、防治安全問題對策

    1.建立管道數(shù)據(jù)庫

    完整性管理作為保證輸油管道安全運營的重要舉措,受到了國內外管道行業(yè)的高度重視。完整性管理必須以管道數(shù)據(jù)為基礎。數(shù)據(jù)的完整性是管道完整性管理的關鍵,數(shù)據(jù)的準確性及完整程度直接影響分析與評價結果。設計開發(fā)成功的管道數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),不僅需要涵蓋完整的管道信息,還很大幅度上依賴于數(shù)據(jù)庫的存儲性能和關聯(lián)性能,以便通過一致的線性參考系對所有類型數(shù)據(jù)進行有效管理。故需要根據(jù)數(shù)據(jù)模型的要求,從數(shù)據(jù)的收集、分類、建立定位系統(tǒng),到數(shù)據(jù)整合等完整性管理的各個環(huán)節(jié)詳細規(guī)劃數(shù)據(jù)準備流程, 進而搭建管道完整性管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

    2.腐蝕防護和泄漏檢測

    絕大部分長輸管道采用的是埋地敷設方式,對此部分管道的腐蝕防護是非常重要的。我國防腐涂層技術發(fā)展很快,從應用瀝青類防腐層開始,自二十世紀50年代到70年代的東北輸油管道都采用石油瀝青防腐層,直到90年代后期熔結環(huán)氧粉末和三層聚乙烯逐漸形成主流,作為最新的防腐材料,同時雙層熔結環(huán)氧也有的少量應用。此外,陰極保護作為與防腐涂層技術相配套的方法,能有效保護埋地金屬管道及設施免受電化學腐蝕。管線泄漏檢測方法分為基于硬件的方法和基于軟件的方法兩大類?;谟布臋z測方法是利用由各種不同的物理原理設計硬件裝置,如基于視覺的紅外線溫度傳感器、基于聽覺的超聲波傳感器等,將其攜帶或鋪設在管道上,以此來檢測管道的泄漏并定位?;谲浖臋z測方法則利是用現(xiàn)代控制理論、信號處理和計算機技術,實時采集管輸介質的流量、壓力、溫度、流速等管道動態(tài)模型參數(shù)及其他數(shù)據(jù),利用流量或壓力的變化、物料或動量平衡、系統(tǒng)動態(tài)模型、壓力梯度等原理,通過計算來對泄漏進行檢測定位。

    3.強化管道完整性管理,借鑒國外的先進經驗

    篇8

    關鍵詞:環(huán)境地質調查;無人機;數(shù)字正射影像;數(shù)字高程模型

    本世紀初以來,受人類活動以及全球化的影響,世界各地地質災害活動頻繁,其發(fā)生的規(guī)模、數(shù)量和分布均呈上升趨勢[1]。隨著煤礦、鐵礦等各類礦山開采規(guī)模不斷加大,地面沉陷、塌方、滑坡等地災現(xiàn)象發(fā)生頻率變快,給當?shù)厝嗣裾I顜砗艽蟛槐?,阻礙了社會經濟可持續(xù)發(fā)展,同時也給政府管理部門帶來很大困擾。為了研究地質災害的空間分布特征、發(fā)生原因、并進行危險評估,最終加強地質災害的預警和防治,則需要對災害發(fā)生區(qū)域進行認真、深入的環(huán)境地質調查研究。過去很長時間以來一直是工作人員親赴現(xiàn)場采用常規(guī)技術手段進行調查勘測,但面對著廣闊的調查區(qū)域和復雜的環(huán)境地質,需要投入足夠數(shù)量的人員和巨大的精力,即便如此,仍然有一些人員不能到達的區(qū)域,無法取得調查數(shù)據(jù)。無人機低空攝影測量系統(tǒng)是以無人機為飛行平臺搭載傳感器設備獲取地面遙感信息的遙感測量方式[2]。該技術與傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感和大飛機航測相比,具有成本低廉、起降方便靈活、作業(yè)周期短、時效性強、影像分辨率高等優(yōu)勢,在小區(qū)域大比例尺地形圖測繪、應急救災、國土監(jiān)測、獲取高分辨率正射影像圖方面得到廣泛應用[3]。本文以天寶UX5無人機在華北某環(huán)境地調項目中的應用為例,探討無人機航測外業(yè)航飛、影像數(shù)據(jù)處理、及成果應用,以期在今后此類工作中更好地發(fā)揮其作用,為環(huán)境地質調查工作提供一種可行的技術方法和實踐參考。

    1天寶UX5無人機航測系統(tǒng)

    美國天寶UX5無人機航空攝影測量系統(tǒng)包括:配有電子控制裝置的無人飛機、POS系統(tǒng)、彈射架、TrimbleTablet地面控制器、無線通訊器、Sony高清數(shù)碼相機、天寶InphoUASMasters數(shù)字攝影測量處理軟件等??傻玫綔y區(qū)高精度的DOM、DSM、等高線及植93被地物分類等豐富的地表信息,結合DSM和DOM可得到真實的三維場景圖、利用生成的點云數(shù)據(jù)可以快速獲取不同方向不同深度的斷面圖,精度可達厘米級。POS系統(tǒng)(PositionOrientationSystem)是高精度定位定向系統(tǒng),采用動態(tài)差分GPS技術和慣性測量裝置IMU,可直接在航測飛行中測定傳感器的位置和姿態(tài),經過嚴格的數(shù)據(jù)處理后獲得6個外方位元素的高精度值。

    2無人機在環(huán)境地質調查中的應用

    2.1工作區(qū)概況

    無人機航測工作區(qū)總面積80km2,位于山西省境內太行山區(qū)中段,區(qū)內海拔850~1250m之間,地貌以丘陵和低山為主。在開始航測工作前遭遇了暴雨侵襲,山體塌方、滑坡較多。區(qū)內煤礦眾多,存在較多地質災害隱患,在該區(qū)域進行環(huán)境地質調查的目的就是為了查清塌陷區(qū)土地、房屋建筑、基礎設施等破壞情況,研究分析采礦地面塌陷發(fā)育規(guī)律,總結土地恢復治理模式及綜合整治對策。為此需要進行無人機航測工作,以取得滿足要求的DEM(數(shù)字高程模型)和DOM(數(shù)字正射影像),并在DOM上對地質災害體進行解譯,獲取地質災害的空間屬性數(shù)據(jù)。

    2.2無人機低空航測

    航測前首先在測區(qū)進行了E級GNSS控制測量,平面采用1980西安坐標系、高程采用1985國家高程基準,目的是為下一步像控點測量提供基準數(shù)據(jù)。像控點均布設在單架次飛行區(qū)域的四角和中心,均為平高控制點。像控點標志為邊長1m以上的兩個對頂點三角形,可在航拍照片上清晰判讀,在水泥等硬化地面布設的像控點標志采用白色油漆噴涂,在土質地面使用白灰制作。

    2.3航測數(shù)據(jù)處理

    無人機航飛影像處理采用InphoUASMaster軟件完成。空三數(shù)據(jù)處理后,基本定向點平面中誤差為0.126m、高程中誤差為0.093m,均符合《低空數(shù)字航空攝影測量內業(yè)》規(guī)范規(guī)定。進行DEM加工生產時注意使用特征數(shù)據(jù)、等高線、高程注記點數(shù)據(jù)等參與DEM的生成,并將DEM套合到立體模型上,檢查點位是否切準地面、另外檢查面狀水域的格網(wǎng)高程是否符合水面高程特征規(guī)律。不同圖幅DEM接邊不少于2排同名格網(wǎng)點,并檢查有無漏洞,確保無縫拼接。當同名格網(wǎng)點高程差小于2倍高程中誤差時,取平均值作為同名格網(wǎng)點最終高程。經空三加密提取連接點進行匹配后的像片疊加DEM,UASMaster軟件對其進行正射糾正后生成數(shù)字正射影像DOM并進行檢查,對高架橋、立交橋、大壩等引起的影像拉伸和扭曲應進行了相應處理。利用實測的檢查點數(shù)據(jù)對DOM平面精度進行檢核,其平面位置中誤差為±0.12m,滿足地物點平面位置中誤差不大于1.2m的規(guī)范要求[6]。對生成的相鄰單幅DOM需進行拼接鑲嵌,鑲嵌時避開大型建筑物和影像差異較大的位置,盡量選擇在河、路、溝、渠、田埂等帶狀地物的邊線,以保證鑲嵌后的影像無明顯拼接痕跡,過渡自然,紋理清晰。最后對鑲嵌影像進行色彩、亮度和對比度的調整,通過勻色處理縮小影像間的色調差異,使色調均勻、反差適中、層次分明,保持地物色彩不失真。

    3結論

    開展環(huán)境地質調查工作需要大量的數(shù)字高程模型DEM、數(shù)字正射影像圖DOM、數(shù)字線劃圖DLG等數(shù)字地理信息數(shù)據(jù)作為基礎數(shù)據(jù),采用傳統(tǒng)技術手段則周期長、成本高[7],而無人機低空航測技術具有“三高一低”的特點,即高機動性、高分辨率、高度集成和低成本[8],可以很好地彌補前者不足,本文實例已成功對其進行印證,因此建議在今后的環(huán)境地質調查工作中大力推廣無人機低空航測技術。

    參考文獻:

    [1]陳思思,陳笑峰,劉悅,等.ArcGIS環(huán)境下的系列無人機影像災害樣本庫建設[J].測繪,2014,37(6):268-271.

    [2]王帥永,唐川,何敬,等.無人機在強震區(qū)地質災害精細調查中的應用研究[J].工程地質學報,2016,26(4):713-719.

    [3]李超.基于天寶UX5無人機攝影測量的成圖實踐[J].地礦測繪,2016,32(2):25-27.

    [4]康學凱.基于無人機航測系統(tǒng)的無控制測繪試驗研究[J].礦山測量,2016,44(5):61-65.

    [5]高姣姣,顏宇森,盛新蒲,等.無人機遙感在西氣東輸管道地質災害調查中的應用[J].水文地質工程地質,2010,37(6):126-129.

    [6]何碧波,倪峰,鄭明燈.無人機航測若干問題分析[J].地理空間信息,2016,14(12):13-14.

    篇9

    長期以來,正是由于缺乏持續(xù)科學發(fā)展的觀點,對保護環(huán)境的意識淡薄,在公路建設等大規(guī)模工程的勘察設計、施工及使用階段,都未把環(huán)境評估這一重要內容列入工作計劃之中。隧道等地下工程修建于地殼表層,位于地下水最為活躍的部位,在巖土中開鑿的隧洞,它將可能成為其四周特別是工程上部地質內的地表、地下水的匯集場所或新的排泄通道,這勢必改變工程范圍內的水文地質、工程地質環(huán)境,進而影響地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。過去修建隧道等地下工程,除少數(shù)特殊工程采用以堵為主的全面防水措施外,大多數(shù)工程,特別是山區(qū)隧道工程都采用排堵結合、以排為主的防治方針。因此,,眾多隧道等地下工程在修建中和建成后長期存在著涌、漏水災害和環(huán)境惡化等問題。

    隧道和礦山坑道等長期大量涌水或大量排放地下水,造成工程地區(qū)含水層被疏干,使生態(tài)環(huán)境惡化,主要表現(xiàn)為:地表水和泉、井枯竭;生活、工農業(yè)用水缺失;地表沉降、巖溶塌陷、土壤沙化、水土流失;建筑物被破壞。鎮(zhèn)勝高速公路槽箐頭隧道施工中的大量涌水,使地表“四道溝”所有泉水干枯,從而截斷了該溝下游發(fā)電用的水源和農業(yè)用水。巖溶地區(qū)隧道內的長期涌水,引起的環(huán)境問題也更加嚴重。

    2 隧道環(huán)境水文地質工作

    隧道環(huán)境水文地質工作是一項十分重要的工作,既要查明工程地區(qū)的水文地質條件及變化趨勢,又要對由于水的作用可能引起的地質災害和環(huán)境惡化的可能性和程度作出預測預報。水文地質工作應貫穿工程建設的全過程,不同階段的工作重點有共同點又有不同點。

    2.1 勘測設計階段

    2.1.1 水文地質勘測主要任務

    (1)探明工程區(qū)內水文地質條件,進行水文地質劃分,查明含水層的位置、水理性質、水位等水文地質參數(shù)和地下水的補給來源和排泄路徑;

    (2)對隧道內在施工階段的最大涌水量和運營期間的穩(wěn)定涌水量作出預測,并預測可能發(fā)生集中(或突發(fā))涌水的地段;

    (3)評價地下水對圍巖分類、隧道掘進和支護結構的影響;

    (4)評估排出地下水后對工程周圍生態(tài)環(huán)境的影響程度和發(fā)展趨勢,充分估計隧道開挖引起表水漏失、地面沉降、巖溶塌陷等的程度和范圍,提出防治意見。

    2.1.2勘測的重點地段

    根據(jù)調查研究和大量的工程實踐,認為下列地質環(huán)境是容易發(fā)生集中涌水和可能引發(fā)生態(tài)環(huán)境惡化的地段,也是水文地質勘測的重點地段。

    根據(jù)調查研究和大量的工程實踐,認為下列地質環(huán)境是容易發(fā)生集中涌水和可能引發(fā)生態(tài)環(huán)境惡化的地段,也是水文地質勘測的重點地段。

    (1)巖體破碎帶.包括斷裂帶、節(jié)理裂隙密集帶、褶曲軸部等;’

    (2)滲漏層與非滲漏層交界面(帶).主要有地層不整合接觸帶、可溶巖與非可溶巖交互帶、不同巖性和不同結構巖體接觸帶等;

    (3)地表水系發(fā)育或匯合地段,主要有:地表水體、古河床、山間河谷、盆地等地段;

    (4)巖溶地區(qū)主要有:巖溶洞穴、洼地、地下河發(fā)育地段。

    上述重點地段的勘測,除應按有關規(guī)范、規(guī)則執(zhí)行外,還應注意如下工作內容,

    ①對巖體結構破碎帶,應查明斷層的力學屬性、產狀、上下盤巖層和巖體裂隙發(fā)育程度及斷層帶的充填、膠結性質;對節(jié)理裂隙密集帶及褶曲軸部,主要應查明裂隙發(fā)育程度及裂隙的張開性、延伸性。上述地質因素,決定著巖體的導水性和富水性。

    ②對滲漏層與非滲漏層交界面(帶),主要查明交界面的產狀、交界面(帶)的特性以及交界面底板的滲漏特性。若沿交界面有發(fā)育巖溶洞穴時,應查明洞穴標高與隧道標高的關系及洞穴的充水特性。

    2.2 施工階段

    施工階段環(huán)境水文地質工作的重點是調查分析3地表水、地下水露頭的變化;隧道內涌水、漏水狀況;水對圍巖穩(wěn)定性的影響以及各種防治措施的作用和效果。

    (1)水文地質觀測2①地表水體(如河水、溝流水、山塘、水庫)水位、流量及下滲量觀測;②井泉流量、鉆孔水位等觀測;⑧洞內涌水、漏水調查,觀測出水部位、出水量、水質、含泥沙量變化規(guī)律。

    (2)調查隧道內涌、漏水對圍巖穩(wěn)定的影響以及地下水與隧道內各種地質災害的關系。

    (3)調查分析隧道內大量涌水或排放地下水的環(huán)境效應,進行因地下水位迅速降低造成周圍生態(tài)環(huán)境惡化的可能性和災害程度的預測預報,了解環(huán)境影響的范圍及發(fā)展趨勢。

    (4)調查分析防水治水措施的作用和效果。

    2.3 運營階段

    隧道建成后,若仍有地下水涌入和滲漏入隧道內,則運營階段仍需加強水文地質工作,其重點是:

    (1)調查水對隧道工程的襯砌、道床及線路上部建筑物的影響程度中建立工點履歷卡片;

    (2)進行隧道內工作環(huán)境分析;

    (3)進行地表生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調查和發(fā)展趨勢預測;,

    (4)提出災害治理措施及環(huán)境保護措施。

    3 新建公路隧道水文地質及生態(tài)環(huán)境影響的評估

    回顧以前的有關規(guī)范、規(guī)則,幾乎都未把隧道工程建設與環(huán)境工程作為一個系統(tǒng)來考慮,沒有關于隧道開挖對生態(tài)環(huán)境影響評價的專門條款和規(guī)定。在公路隧道設計規(guī)范中,對隧道防排水提出“以排為主,排、截、堵相結合的原則”,在實施中,由于突出了以排為主,大多數(shù)隧道工程(特別是山區(qū)公路隧道),不論涌、滲水的補給來源及水量大小與否,施工中多不作預防處理,因而隧道成了泄水洞,把周圍大量的地下水吸奪過來,破壞了原有的水文地質環(huán)境

    在總結前人經驗和教訓的基礎上,通過近年來的研究,我們認為在新建公路隧道工程及其它地下工程項目的整個過程中,要把隧道工―環(huán)境水文地質―生態(tài)環(huán)境影響作為一個系統(tǒng)工程來考慮,把穩(wěn)定原有隧道水文地質環(huán)境和保護生態(tài)環(huán)境作為環(huán)境影響評估的重點。

    3.1 隧道環(huán)境水文地質評估方法

    3.1.1 環(huán)境水文地質及影響的評估范圍

    隧道水文地質勘測和環(huán)境影響評估的范圍與水文地質條件復雜程度以及隧道埋深和長度有關。根據(jù)我國若干隧道因開挖改變地下水環(huán)境、并影響地表生態(tài)環(huán)境的實例,隧道兩側的影響寬度為400~2600m或更大,因此,隧道環(huán)境水文地質勘察和環(huán)境影響評估的范圍以隧道兩側各1000~5000m為宜。這較“公路工程建設項目環(huán)境影響評價技術標準”第3.1.1條規(guī)定的“一般情況下宜為線路兩側各300m”范圍值要大。

    3.1.2 環(huán)境水文地質評估項目與方法

    (1)環(huán)境水文地質評估項目,主要包括:地形地質;水文地質條件;水文地質分區(qū);水文地質參數(shù)計算、選擇;預報涌水量的方法、公式、成果。

    (2)環(huán)境水文地質評估方法

    3.1.3 環(huán)境因素調查的主要項目及內容

    (1)地表水體(河流、井、泉、水庫、貯水池、水渠等)的長度、面積、容量、水位及其重要性分類;

    (2)農田、林業(yè)用地的類型、面積,需保護的重要性或名貴植物的數(shù)量和范圍;

    (3)人口密度;

    (4)建筑物和構筑物的數(shù)量、類型和分布,特別注意有無重點保護文物景點;

    (5)其它,如棄碴堆放場地的地形和水文條件、水土流失狀況、不良地質現(xiàn)象等。

    3.2隧道環(huán)境影響的評估方法和標準

    當隧道通過強富水區(qū)(段)及中等富水區(qū)(段),以及巖溶發(fā)育區(qū)(段)時,即工程施工及運營期間大量地下水涌入或從中排放時,對周圍環(huán)境將有較大的影響。因此,在新建鐵路隧道時應對環(huán)境影響的內容)程度和范圍進行評價,并應提出有關補救措施或相應對策。

    3.2.1 生態(tài)環(huán)境評價內容

    主要評價由于隧道內大量涌水或排水引起的環(huán)境問題。

    (1)地表水、地下水的可能疏干程度,生產、生活用水缺失程度;

    (2)淺埋隧道地面下沉的程度和范圍,對地面建筑物基礎的可能破壞程度;

    (3)地表沉降、巖溶塌焰發(fā)生的程度和范圍;

    (4)地表水、地下水可能被污染的程度;

    (5)隧道內環(huán)境可能惡化的程度;

    (6)隧道開挖棄碴堆放引起的泥石流等環(huán)境問題的可能程度;

    (7)工程竣工后,排出的地下水作為水資源的可利用程度;

    (8)防治發(fā)生上述災害及環(huán)境惡化問題的對策。

    3.2.2 隧道環(huán)境影響評估技術標準

    (1)隧道環(huán)境影響評估范圍,一般情況下為隧道軸線兩側各1000m,巖溶發(fā)育區(qū)范圍可擴大至隧道軸線兩側3000m~5000m。

    (2)隧道生態(tài)環(huán)境影響評估,不同的地下水類型和埋深狀態(tài)其評價的主要項目及評價的深度不同,可按表3建議的進行。

    3.2.3 隧道工程防排水原則

    隧道工程防排水措施是否恰當,是隧道環(huán)境保護質量好壞的關鍵之一。就大多數(shù)隧道工程而言,施工和運營隧道的防排水,“以防、截、排、堵相結合及因地制宜綜合治理的原則”進行是合適的,但從環(huán)境保護的目標出發(fā):只是一般性的規(guī)定是不夠的,應該根據(jù)隧道等地下工程的長、短、重要性和隧道水文地質條件的復雜性,以及隧道地區(qū)的人口密度、農牧業(yè)發(fā)達程度等生態(tài)環(huán)境,采用不同的防治措施。

    (1)淺埋隧道、城市地下鐵道及水下隧道,為防止表水疏干、地表下沉、地面塌陷等災害,應采取截、堵表水下滲和洞內全封閉、洞內不允許滲漏水的防治措施。

    (2)山嶺隧道工程,可按下列情況采用不同的防排水對策:

    ①非巖溶隧道.若覆蓋層較薄或圍巖屬強滲透性的地層,對地表水應及早處理,以采用防止表水大量下滲的措施為主;若隧道埋深超過50m,除通過斷層破碎帶等富水區(qū)段采用預注漿堵水措施外,一般可按常規(guī)措施來處理。

    ②巖溶隧道.若隧道標高處于巖溶水循環(huán)的充氣帶,可不作防水的特殊處理;若隧道標高處于季節(jié)性充水帶或水平循環(huán)帶及深循環(huán)帶,一般以采用地表截堵、防止表土流失、洞內注漿堵水等措施為主,其中若碰到原有動、靜水壓變化較大的集中股流(如暗河管道流),視對環(huán)境影響的程度,即可采用輔助工程引排,又可采用在未揭穿集中股流前進行預注漿封堵的措施進行處理。巖溶隧道地表覆蓋層若厚度較薄(小于20m)時,則應在隧道開挖前作地面預處理,以防止地面塌陷。

    ③生態(tài)環(huán)境需特殊保護地區(qū)的隧道工程。無論隧道長短和埋深如何,修建時均應采取全封堵水的措施。

    4 結束語

    隧道工程對環(huán)境水文地質條件及周圍的生態(tài)環(huán)境會帶來程度不同的影響,其中地表、地下水的大量涌入或隧道內地下水的大量排放是其主要原因。因此,我們認為,今后在新建隧道等地下工程時.-要認真開展隧道水文地質環(huán)境變化規(guī)律及其對生態(tài)環(huán)境影響的評估這一重要工作。

    (1)新建隧道環(huán)境影響評估應貫穿于隧道勘測設計、施工及運營各個階段。

    (2)新建隧道環(huán)境影響評估范圍應規(guī)定為隧道軸兩側各1000~5000m為宜,特長巖溶隧道可根據(jù)需要適當擴大評估范圍。

    (3)從保護環(huán)境的大目標出發(fā),新建隧道工程的防排水原則應以截、堵措施為主,以改變過去山嶺隧道建設中,以排為主的做法。

    (4)環(huán)境影響評估應包括地表環(huán)境影響程度、范圍的評估和對隧道內環(huán)境影響的評估兩方面的項目和內容。

    參考文獻

    [1] 唐承石.《我國鐵路隧道水害概況》.《隧道工程》,1984,4.

    [2] 馬國英.《運營鐵路隧道病害探討》.《中國土木工程學會隧道及地下工程學’會第八屆年會論文集》,1991.10.

    [3] 何發(fā)亮,陳成宗,牟瑞芳. 《巖溶地區(qū)鐵路長隧道涌水涌泥沙及地表塌陷災害規(guī)律的研究》.《第三屆全國工程地質學術研討會論文集》,1995.8.

    [4] 陳夢熊. 《環(huán)境地質學的基本理論與發(fā)展前景》.《工程地質學報》VO.3(3),1995,9.

    篇10

    中圖分類號:P258 文獻標識碼:A0. 前言

    為了預防滑坡事故,我們需要獲取滑坡體的變形信息。傳統(tǒng)的監(jiān)測方式主要是通過群測群防獲取非重點滑坡的狀態(tài)信息,同時利用一般的監(jiān)測技術來得知滑坡的狀態(tài)信息。這種方式比較耗費人力物力。GPS技術則為中尺度以上的范圍監(jiān)測帶來了技術支持,這項技術日新月異,為大面積的滑坡動態(tài)監(jiān)測研究做出了突出貢獻。山西省靈丘縣唐河水庫段陜京管道地質災害勘查工程位于山西省靈丘縣西約20km的東河南鎮(zhèn)韓於地村附近,地理坐標為東經114°01′10″,北緯39°22′42″,南部有京原鐵路,北側緊鄰廣偏公路,測區(qū)海拔約1130m,屬山區(qū)地貌。在這個地段一旦發(fā)生滑坡事故就會給人們的生活帶來很大的損失,為了防止突發(fā)性互動,就需要建立起滑坡預防系統(tǒng)。

    1. 滑坡監(jiān)測

    1.1 滑坡監(jiān)測的重要性

    滑坡作為比較嚴重的地質災害,主要因為是無法事先準確預測出發(fā)生時間、地點和強度。正是由于這種突發(fā)性的特點,當前世界上的普遍作法是以防治為主,所以需要靠滑坡監(jiān)測來獲取數(shù)據(jù)作為預防依據(jù)。

    1.2 滑坡外部變形監(jiān)測

    滑坡外部變形監(jiān)測主要包括對于滑坡的表面位移監(jiān)測和深部位移監(jiān)測,這兩種監(jiān)測手段還可以相互驗證?;卤砻嫖ㄒ槐O(jiān)測是滑坡外部變形監(jiān)測的重點內容,通過測量的數(shù)據(jù)可以獲取滑坡移量的大小、方向以及變形速率,這是監(jiān)測滑坡的重點,也是判斷滑坡是否穩(wěn)定的依據(jù)。

    1.3 GPS自動化的特點介紹

    GPS自動化監(jiān)測原理是利用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、計算機技術等實現(xiàn)在線獲取形變體的三維坐標。通過實時數(shù)據(jù)監(jiān)測,來對形變體進行自動化判斷,具有很突出的優(yōu)點:

    (1)不受環(huán)境干擾。

    (2)不需要通視,適合野外實時監(jiān)測。

    (3)數(shù)據(jù)比較同步,有利于作為判斷依據(jù)。

    (4)數(shù)據(jù)采集速度快,使用快捷。

    (5)數(shù)據(jù)采集精度高。

    (6)能夠全天監(jiān)測,節(jié)省人力。

    正是由于GPS具有以上幾個顯著優(yōu)點,所以在滑坡監(jiān)測中得到了廣泛的應用,可以作為一項有效的監(jiān)測手段。另外,雖然GPS的大地高精度雖然比較差,但是其各點的高差還是有一定的價值的。因此,我們可以認為各點的大地高差值基本恒定,精度在毫米級,滿足三等水準的精度要求,可以滿足山體滑坡監(jiān)測垂直位移的精度,因此采用GPS方法進行觀測是可行的。

    2. 監(jiān)測布設

    2.1 監(jiān)測人員和設備

    我中心共投入1個測量組4名技術人員,全站儀1臺,GPS接收機4臺,計算機1臺,惠普HPDesignJet500繪圖儀1臺,佳能i400噴墨打印機1臺;采用南方CASS2008地形地籍成圖軟件成圖,滑坡監(jiān)測采用南方測繪S86GPS接收機靜態(tài)觀測時間大于30分鐘。

    2.2 平面控制測量

    本測區(qū)采用1954年北京坐標系,高斯投影,3度分帶,中央子午線114°;高程系采用1956年黃海高程系統(tǒng)。首級平面控制測量采用唐河水電站測圖期間控制點GPS4、GPS5、GPS19及GPS2,經現(xiàn)場踏勘檢查,標志完好,經復核成果滿足成圖要求,可供利用,圖根控制測量采用GPSRTK測量??刂茰y量圖如圖1所示。

    2.3 地形測量

    監(jiān)測之前首先要檢查周圍環(huán)境,要求在檢測路段方圓兩公里內沒有高壓線,沒有大功率電臺,地勢開闊,便于GPS衛(wèi)星信號的接收,提高檢測數(shù)據(jù)精度。

    本測區(qū)地形圖測繪使用全站儀配合GPS-RTK進行數(shù)字化采集,內業(yè)使用廣州CASS2008軟件成圖。成圖格式為廣州CASS2008-2004軟件的.dwg格式。地形圖基本等高距為0.5m,高程注記至0.01m。

    測量時要找到基準點,本次測量選取各種建筑物、構筑物按地物和地面相交幾何圖形作為該建筑物的范圍線,即以建筑物墻基礎外角為準。施工期間以當?shù)亟ㄔO現(xiàn)狀為準,本測區(qū)內的灌木林地均為標記植被符號。

    2.4 數(shù)據(jù)處理

    滑坡監(jiān)測采用GPS靜態(tài)觀測,基準點采用唐河水電站測圖期間控制點GPS4、GPS5及GPS19,由于基準點埋設時間較長,經復測滿足監(jiān)測基準點要求。變形點布設6個,利用已有點位5個,新埋點位1個,新埋點位采用如下形式。

    觀測采用4臺南方靈銳S86GPS接收機,靜態(tài)標稱精度為平面3mm+1PPm、高程5mm+1PPm,同步觀測時間大于30分鐘,由于勘查面積比較小,沉降觀測基線距離超短,給觀測平差帶來一定影響,再就是施工工期較短,觀測周期短,期間為2011年1月1日至2011年1月25日,給滑坡的位移速率評價帶來一定難度。結合以上測量結果,統(tǒng)計并整理數(shù)據(jù)得到沉降量的折線圖如圖2所示。

    2.5 結果分析

    從監(jiān)測結果看,滑坡移量比較大,速率較快,建議進一步加強監(jiān)測,采取治理措施,防止事故發(fā)生。結合當前的天氣、水文、地質等情況可以得知,滑坡近期的變形主要原因在于最近暴雨條件下降水量過大,使得滑坡的總體重量增加,但是其基巖透水性差,這就使得雨水大量富集土體逐漸軟化,滑坡體強度逐漸降低,容易變形形成滑面。

    結論

    滑坡的監(jiān)測是一項長期的工作,通過在監(jiān)測中應用GPS技術能夠有效地減少測量誤差,給監(jiān)測工作帶來了很大的便捷。本文通過分析了在進行滑坡變形監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集時應用GPS技術,并對數(shù)據(jù)進行處理,通過分析數(shù)據(jù)得到滑坡變形的現(xiàn)狀。當前,由于受到氣候、固體潮、電離層等影響,GPS監(jiān)測還存在著一些尚需解決的問題,這就需要我們操作人員還要繼續(xù)進行技術改革,探究出一套精度更加高的、便捷的、受環(huán)境影響的技術。隨著科學技術的發(fā)展以及GPS應用領域的不斷拓展,GPS技術必然將會在變形監(jiān)測方面上廣泛應用起來。通過更加科學的監(jiān)測工作,利用更加便捷的方式,將會大大減少測量人員的危險系數(shù),增加對滑坡預測的準確度,降低因為滑坡給人們造成的危害。

    篇11

    關鍵詞: 暗河;水文地質條件;工程地質條件;發(fā)育特征;馬關縣

    Key words: underground river;hydrogeological conditions;engineering geological conditions;development characteristics;Maguan County

    中圖分類號:P64 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)21-0133-03

    0 引言

    漁塘暗河位于文山馬關縣坡腳鎮(zhèn),區(qū)內為中低山構造侵蝕、溶蝕地貌,地勢由北向南逐漸降低。該暗河屬清水河中游段,流經至馬固天然湖泊由碳酸鹽巖落水洞沒入地下以伏流的形式徑流約20km后從漁塘村流出,往東徑流8.5km匯入盤龍河,最終流入紅河。

    漁塘暗河處于巖溶水的補給、徑流區(qū),地下水循環(huán)交替較快,常發(fā)生地下襲奪現(xiàn)象。大氣降水為主要的補給來源,但區(qū)內降水分布不均,呈現(xiàn)南西多,北東少的特點,每年7~12月份易發(fā)生洪澇災害,而旱季又缺水嚴重。因此地下暗河的考查尤為重要,能為擬建暗河水庫提供有力的資料依據(jù),若建庫成功,可解決當?shù)鼐用窦竟?jié)性水淹和缺水的問題,對周邊氣候環(huán)境改善亦可起到積極地作用。

    1 地質概況

    1.1 地層巖性

    區(qū)內出露主要地層以泥盆系(D)和第四系(Q)出露為主。其中泥盆系分為中統(tǒng)和上統(tǒng),中統(tǒng)古木組(D2g)以中厚層白云巖夾泥灰?guī)r、白云質灰?guī)r及灰?guī)r為主,局部夾薄層硅質巖、硅質灰?guī)r;中統(tǒng)東崗嶺組(D2d)以灰色-深灰色中層至塊狀隱晶和細晶灰?guī)r夾白云巖為主;上統(tǒng)(D3)以灰色、深灰色中-厚層夾泥質灰?guī)r及鮞狀灰?guī)r為主,局部夾白云巖。第四系中坡殘積層(Q4el+dl)含紅褐色、褐黃色粘土、粉質粘土夾角礫等,沖洪積層(Q4al+pl)以灰色、灰黃色、灰褐色粘土、砂卵礫石混漂石為主,強度低且厚度變化大。

    1.2 地質構造

    區(qū)內褶皺、斷裂發(fā)育,新構造運動強烈(圖1)。根據(jù)構造行跡的組合規(guī)律和其所反映出來的地殼運動方式和方向可分為文山巨型環(huán)狀旋鈕構造、八寨底泥斷裂、文麻大斷裂、山車橋頭斷裂四種構造類型。

    文山巨型環(huán)狀旋鈕構造主要由一系列弧形褶皺和斷裂組成,整個旋鈕構造分為維摩~珠琳褶皺帶、裸家邑~舊莫中生帶沉降帶、文山~那灑褶皺帶、懂馬中生沉降帶四個構造層。八寨底泥斷裂為壓性斷裂,形狀呈舒緩波狀,由南西向北東延伸,有碎屑巖夾層分布在其斷層帶上。文麻大斷裂屬壓扭性斷裂,呈歹字型分布。山車橋頭斷裂屬壓性斷層,形態(tài)呈舒緩波狀,由西北向東南斜沖,沿其斷層帶見有輝長輝綠巖侵入體,地層直立、倒轉現(xiàn)象明顯。

    1.3 巖溶發(fā)育特征

    區(qū)域內巖溶發(fā)育具有多期性[1],早期以水平溶蝕作用為主,晚期由于地殼上升侵蝕不斷增強,以垂向形態(tài)為主,形成典型的古峰、峰從、洼地和巖溶山地等地貌特征,局部形成落洞、漏斗、天窗、巖溶塌陷等地表現(xiàn)象。

    勘察區(qū)內巖溶發(fā)育具有明顯的水平分帶及垂直分帶特性[2],屬強巖溶發(fā)育區(qū),地表巖溶形態(tài)以溶洞(圖2~3)、落水洞、巖溶洼地(圖4~5)、漏洞等為主,巖溶率5%~10%。地面以下至100m以上為垂直滲流帶,巖溶發(fā)育以垂向的溶隙、溶洞、落水洞、天窗為主,屬強巖溶發(fā)育帶;100~160m為地下水平徑流帶,巖溶以完整的水平溶洞、溶隙、暗河徑流通道居多,屬中等巖溶發(fā)育帶;160m以下為地下水深不循環(huán)帶,巖溶發(fā)育以溶孔、溶隙為主,屬弱巖溶發(fā)育帶。溶洞、暗河及洼地特征如下圖。

    1.4 水文地質條件

    區(qū)內大氣降水是地下水最主要的補給來源,徑流多以暗河、寬大溶隙形式呈紊流狀態(tài)運動,暗河流域內以溶蝕管道、溶蝕裂隙排泄為主。受地下溶蝕空間影響,局部排泄不暢,豐水期可形成天然湖泊。

    庫區(qū)地下水類型為松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖類巖溶水兩大類,其中以巖溶水為主??紫端x存于第四系殘坡積層和沖洪積層中,殘坡積層厚度薄,地下水補給微弱,透水性和富水性較弱,沖洪積層分布于庫區(qū)底部,透水性相對較強。巖溶水埋藏于D2d、D3碳酸鹽巖含水巖溶裂隙和溶洞中,透水性中等,巖溶發(fā)育以溶隙、溶孔為主,其中溶隙是地下水的主要賦水空間和運移通道。

    1.5 工程地質條件

    測區(qū)主要為堅硬層塊狀結構碳酸鹽巖巖組、較堅硬至堅硬層狀結構碎屑巖巖組、軟至硬塑狀松散結構土體等三種類型的巖組。一把傘庫區(qū)地形坡度約20°~30°,局部為陡崖,庫盆多為石漠化,局部為第四系殘坡積層覆蓋,庫岸基巖。經現(xiàn)場調查,未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌等不良地質現(xiàn)象。石丫口庫區(qū)呈“V”字形槽谷,庫岸地形坡度45°~60°,局部較陡,庫盆多為石漠化,局部為第四系殘坡積層覆蓋,庫岸基巖,其邊坡穩(wěn)定性較好[3]。小坡腳、舊寨等地工程地質條件與石丫口基本一致。馬固庫區(qū)內地形坡度約10°~15°,盆地內大部份地段為第四系殘坡積層覆蓋,局部地段有基巖零星出露,殘坡積層厚度變化大,庫岸基巖,庫岸邊坡類型為碎裂結構巖質邊坡。

    2 暗河分布及發(fā)育特征

    區(qū)內發(fā)育有較完整的呈東西向分布的暗河系統(tǒng),在空間上呈樹枝狀展布,主通道從馬固至水淹壩,在主河道南北兩側各發(fā)育一條次級暗河。暗河流域內主要有三條斷裂,分別為F2、F3、F5,其中F2和F5斷層對暗河影響較大。F2斷層為北側暗河的主控斷層,總體走向呈NE62°,傾向WS,傾角較陡,在65°~70°之間,斷層破碎帶較寬,富水性和導水性強。F5斷層總體走向呈NE52°,傾向NE,傾角較陡,在55°~70°之間,斷層面有明顯的擦痕、斷層崖分布,屬壓扭性斷裂。斷層及暗河分布特征見圖6。

    2.1 暗河主通道探查及其特征

    暗河主通道從大馬固往東經小坡腳、一把傘、水淹壩至磨古科,轉往南至淹平再往東至出口。經探查,大馬固片區(qū)為暗河上游段,由于落水洞、溶隙、溶孔等發(fā)育,與地下暗河相連。片區(qū)主要分布碳酸鹽巖地層,區(qū)內構造發(fā)育,大馬固北部盆地分布有F2、F3斷層,控制著暗河分布,南側有F5斷層,為碎屑巖與碳酸鹽巖的分界線,其暗河水流量為1~2.0m3/s,與下游觀測流量(4~6.0m3/s)相差較大。分析此為上層通道,并非暗河主通道。石丫口片區(qū)毛毛樹洼地發(fā)育有落水洞(D03),呈近東西向展布,與暗河主管道相連通,判斷暗河主通道分布在落洞(D03)與石丫口溶洞之間。一把傘區(qū)內構造發(fā)育,主要分布F2斷層,斷層橫穿一把傘湖泊,且控制著暗河北側支流發(fā)育,洼地內發(fā)育有2處落水洞。據(jù)地下水位長觀資料分析,推算暗河地下水位標高在1288m附近,為暗河主管道。山車電站至下陰洞段,分布有F5斷層,為碎屑巖與碳酸鹽巖分界線。受斷層構造控制,暗河管道主要沿F5斷層延伸。巖溶發(fā)育以落水洞、溶隙、溶孔、管道為主。

    經進一步的探查和資料分析,由于巖溶發(fā)育的不均一性,暗河具有明顯的三個階梯。第一級階梯為底層巖溶發(fā)育區(qū),巖溶發(fā)育以暗河、管道為主,體積巖溶率較低,蓄水空間少;第二階梯為中層巖溶發(fā)育區(qū),巖溶發(fā)育以暗河、管道、溶孔為主,溶蝕空間較大,儲水空間較多;第三階梯為頂層巖溶發(fā)育區(qū),巖溶發(fā)育形態(tài)以暗河、管道、溶孔為主,溶蝕空間較大,儲水空間較多;近地表巖溶形態(tài)主要表現(xiàn)為孤峰、溶蝕洼地、槽谷。

    2.2 暗河北側支流特征

    該次級暗河發(fā)育于主河道北側,其上游主要沿F2斷層延伸,發(fā)育在D2d地層中,下游主要發(fā)育在D2g地層中。暗河為季節(jié)性河流,豐水期由于阻水點的存在,使主河道水位迅速抬升,北支的河道變成低鄰河谷??菟冢眰群拥揽恐車襟w地下水側向補給暗河水,流量較小。

    2.3 暗河南側支流特征

    主河道南側次級暗河主要沿F5斷層延伸,豐水期暗河主通道排泄不暢水位抬高,從地形地貌看南支河道明顯與舊寨、石丫口形成低鄰谷關系,然而在豐水期舊寨、石丫口形成湖泊,南側支流未發(fā)現(xiàn)明顯水位變化。說明南側支流在上游與主河道無水力聯(lián)系,且匯水面積較小,逕流量小。

    3 滲漏分析

    主河道與次級河道間有地下分水鄰存在,枯季時水位較低,但在洪水季節(jié)由于阻水點的存在,致使主河道水位迅速抬升。

    區(qū)內主要滲漏地段為越谷進入北支河道地段和越谷進入南支河道地段[4-6],北支河谷與一把傘湖泊形成低鄰河谷關系的主要有銷廠和下長沖兩個點;銷廠地勢低凹,分布在主河道與北支河道的地下水分鄰附近,無斷層等構造通過,其地下水通道應以管道、溶孔、溶隙為主,連通不暢,不易形成較大溶蝕管道,越谷水流從此處經過的可能性較小。一方面,F(xiàn)2斷層經上長沖至下長沖呈北東南西向展布,利于溶蝕作用的產生;另一方面,北支河道上游段沿F2斷層展布,通過分析,當一把傘湖泊水位抬升至1338m左右時,地下水沿F2斷層帶越谷進入北支河道中,初步查明一把傘至下長沖(F2斷層)為主要滲漏段。南支河道地段,暗河主管道與南側支流形成明顯低鄰谷關系的為石丫口湖泊,經過探查,當石丫口湖水位抬升至1375m左右時出現(xiàn)側向滲漏,抬升至1386m左右時湖水沿石丫口低凹點出流,滲漏及出流水從石丫口往南流入南支暗河中。水庫蓄水后石丫口落水洞附近為主要滲漏段。

    4 暗河對工程的影響評價

    暗河探明對于工程建設具有重要的科學意義。初步探查,暗河主管道徑流區(qū)出露地層、巖性、構造、水文工程地質條件及暗河主管道巖溶發(fā)育特征已基本查明,但暗河具置尚未探明,暗河通道截流位置及防滲處理所需地質資料不完善,對于建庫有較大影響。

    暗河北側支流中,當?shù)叵滤?337m附近時,地下水開始越流往北側暗河管道排泄,建庫時易造成滲漏問題。因此,需查明暗河北側支流分布位置及滲漏問題,并對其作防滲帷幕灌漿處理[7]。

    暗河南側支流中,當石丫口湖水位抬升至1375m左右時出現(xiàn)側向滲漏,抬升至1386m左右時湖水沿石丫口低凹點溢流,往南坡腳鎮(zhèn)方向排泄。對于建庫影響較大,需進一步探明其水文地質條件。在一把傘地區(qū)附近,封堵暗河主管道,可能產生沿F2斷裂滲漏;另外,水庫蓄水后,水位抬高至1386m,湖水會沿石丫口溢流或沿溶蝕裂隙、管道產生滲漏。

    5 結論

    綜上所述,暗河區(qū)內具備良好的儲水空間,溶蝕洼地、槽谷為天然的儲水場所,暗河補給、徑流、排泄條件復雜的水文地質單元較清晰,單元內地層、巖性、構造、水文及工程地質條件明了,為擬建暗河水庫提供了有利的地質條件。因此根據(jù)上述分析,在借鑒已有類似研究的基礎上,特提出以下建議措施:

    ①漁塘暗河全長18km,落差近480m,流域內具備良好的儲水空間,因此可進行水庫與電站聯(lián)合開發(fā)。

    ②暗河封堵后可能產生的滲漏會對建庫工程造成嚴重的影響,可結合建庫地址防滲帷幕進行帷幕灌漿處理。

    ③水位抬高至1386m時,石丫口主要為側向滲漏段,建議進一步對石丫口做勘察工作,查明巖體風化程度、滲透性及地下水位變化情況,為下一步工作開展提供更加充分的資料依據(jù)。

    參考文獻:

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    [2]苗德海.宜萬鐵路野三關隧道響水坪地下暗河發(fā)育特征及方案研究[J].鐵道標準設計,2012(8):75-79.

    [3]陳建宏,王凱,鐘福生.多重影響因素下的邊坡穩(wěn)定性評價方法及應用[J].科技導報,2013,31(20):20-25.

    [4]范玉龍,萬軍偉,晁念英,等.洞坪水庫巖溶發(fā)育規(guī)律及水庫滲漏條件分析[J].中國巖溶,2003,22(2):130-135.