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岩土工程在地质灾害防治中的应用

所属栏目:建筑设计论文 发布日期:2021-12-10 10:14 热度:

   我国经济在快速发展阶段,对不同类型资源的开发力度持续加大,工程建设数目增加,规模大幅扩张,在这样的形势下我国地质环境也承受着较大压力,这是诱发地质灾害的主因之一。地质灾害被定义成发生在地球表面的岩土体移动情况,不仅会破坏人们生存环境,还会对其生命财产安全构成威胁。地质灾害的成因通常可以从自然或人为因素两个方面分析,多数状况下是以上两者共同作用产生的,有资料记载,近些年来我国由地质灾害在全部自然灾害经济损失中所占比例为20%~25%,加大对地质灾害防控力度,是保护国家经济财产的有效方法之一。

岩土工程在地质灾害防治中的应用

  1相关概念

  1.1岩土工程

  迄今为止,岩土工程已经有数十年的发展历程,在系统化的研究中已经形成了一套十分完善的理论体系,但是伴随岩土工程研究深度的不断拓展,发现其中存在着较大的发展空间,故而应进一步拓展其分析深度。地质工程学主要分析的是岩土工程开采行为对周围环境形成的影响,基于专业化的分析研究过程,能够探查更为全面的地质保护及地质灾害防控方法。岩土工程的研究对象主要是工程的地质状况及存在的问题,研究内容主要包括两大部分:一是地质灾害,主要是降低自然灾害事件的发生率,利用更加科学合理的方法去进行预防、控制;二是防治岩土工程,主要是钻研岩土内存留的各种实际问题,主要包括地基及地下问题等。

  1.2地质灾害

  地质灾害,即在各种自然环境因素的作用下,由于人为的影响,进而使地质出现各种破坏性事故,泥石流、火山等均是常见的地质灾害。我国幅员辽阔,不同地区的地质环境特殊并且复杂,地质灾害的发生率相对较高。结合既往不完全统计,地质灾害已经是造成社会经济损失的重要因素之一。故而,国家相关部门急需应用合理的防治技术、方法去降低地质灾害事件的发生率,进而降低经济损失。地质灾害不仅会引起经济损失问题,还可能会对生态环境造成不同程度的影响。一旦发生地质灾害时,不仅会浪费掉大量的自然资源,还会对环境造成不良影响,导致生态环境恶化,也会引起水土流失等多种生态问题,故而及时采用合理的技术防控地质灾害问题具有很大必要性。

  2常见的地质灾害类型

  2.1滑坡和崩塌

  地质灾害中的滑坡,通常是指在斜坡上、河流冲刷或地下水活动、地震和人工切坡等诸多因素的作用下,进而顺着软弱带或软弱面,整体或局部沿着斜坡持续下滑的自然现象。地质构造内的地震带、断层带,江、河、湖的岸坡地带以及地形出现较大差距的峡谷区,也可能是人工修筑道路的边坡与夏秋季时强降雨的区段。崩塌主要发生在陡坡上,在压力作用下岩土体被直立裂缝分割,鉴于其根部空虚,在折断压碎或局部滑动阶段,容易失衡,最后刹那间和母体脱离朝下方出现翻滚、倾倒或堆积在坡脚位置的情况。崩塌会对人们生命安全构成严重危害,严重损害建筑体,崩塌物掩埋公路与铁路。人为因素是引起崩塌事件的主要原因,比如开采矿产资源、蓄水的水库或渠道出现渗漏、开挖道路工程边坡或人们大量应用堆弃的渣填土等。再比如人们过度开采山体时,过度挖掘山体的底部,而后随便堆砌,就会降低山体底部的承载能力,最后引发崩塌现象。岩土工程内一旦发生崩塌现象,便会干扰工程项目施工的整个过程,情节严重时还会引起人员伤残情况。

  2.2泥石流和地面塌陷

  泥石流这种地质灾害多发生在山区或地形崎岖区段,主要是在降水等诸多因素的影响作用下引起的山体滑坡,而后滑坡会夹带大量泥沙与石块出现泥石流现象。在很多工况下,泥石流有爆发时间短暂、破坏力强等特点,会对公路与房屋等建筑设施造成较大的破坏力,对本地环境的影响是极为严重的。人类的乱砍滥伐、不合理开采矿产资源及开采阶段随意堆置弃石、弃土等均是引起该类地质灾害的常见原因。地面变形是岩石工程中的常见地质灾害类型,主要表现为地面下陷或塌陷,部分情境下还会形成裂缝。人为因素也是引起地面变形问题的主因,比如过度开采地下的岩溶和地下水等资源。

  2.3水土流失

  水土流失,也是岩土工程中常见的灾害类型,因为水土流失的存在,会给岩土工程的安全带来影响,严重时可能会导致岩土工程周边水土严重流失,出现山体滑坡,甚至是施工场所被掩盖的问题,同时在雨水的作用下,水土流失的问题也会相对严重,进而影响岩土工程周边的安全。造成该问题出现主要是因为岩土工程施工过程中,未能站在长远发展的角度考虑问题,缺乏基本的环境保护意识和绿色施工理念。由于在设备、施工管理等方面,未能以自然、环保的角度考虑问题,就会导致水土流失问题的发生。

  2.4地基变形

  土建工程中,地基变形是比较常见的地质灾害,例如在建筑工程、市政工程中,都能发现地基变形的身影,同时因为地基变形,就会给工程的稳定性和可靠性带来影响。例如,在建筑工程施工中,如果施工完成后,出现地基变形的问题,就会导致建筑工程出现沉降的问题,会进一步诱发建筑工程出现裂缝等问题,从而导致建筑工程的安全隐患。又如,市政道路施工中,如果出现地基沉降变形问题,就会给市政道路的稳定性带来影响,导致路面出现裂缝、翻浆等问题,严重影响道路的可靠性,甚至在后续的使用中,道路所能起到的服务能力都会大打折扣,严重影响道路的服务能力。

  2.5地下水污染

  地下水是重要的水资源,在实际的岩土工程中,如果地下水资源受到了污染,就会导致水土污染和地球化学异常灾害的发生,严重影响后续地下水资源的利用,如果居民通过打井的方式,将地下水作为饮用水,就会给居民的健康带来影响。

  3防治方法

  3.1滑坡

  针对这种地质灾害问题,防治实践中要以预防为主。鉴于引起滑坡事故的原因较多,故而在制定防治方案前一定要深度分析滑坡成因,结合实况选择有效的处理手段。既往有大量的工程实践表明,当下国内经济性较高、时效性较强的滑坡防护方法主要有如下两种[1]:一是提升山体斜坡岩土力学的强度,这是强化坡体承载力的有效方法之一,进而削弱山体的滑动力,能较好的达成防控滑坡事件的目的。分析众多能提升斜坡岩土力学强度的方法,不难发现削坡度减载量、边坡加固是最有效的处理方法。二是通过分析滑坡灾害的成因不难发现,水在该类灾害发生过程中起到决定性作用。故而,在防治实践中,我们要是能从根源上解除地下水的问题,那便能较有效的提升滑坡灾害的防治效果。处理地下水时,可供选择的措施有:(1)参照边坡周边环境的水文特征、地质条件,应用适宜的方法排解掉山体滑坡范畴中的地下水,水平钻孔疏干、支撑盲沟等均是可供选择的方法;(2)在坡体上修筑排水沟,其作用以排除滑坡周边中的地表水为主,规避大量涌水降低边坡周边构造的稳定性;(3)在坡体边界处建设截水沟,其对地表水流进滑坡范畴中能起到一定的阻断作用。三是部分岩土工程处于西南地区,临近山壁,在雨季时降水量相对较大,增加了山体滑坡灾害发生的概率。可以利用抗滑桩施工技术起到一定的稳固作用,进而降低山体滑坡灾害的发生率。采用抗滑桩施工技术防治地质灾害时,应注意如下三点情况:(1)布设抗滑桩阶段,要综合分析各种因素,特别是要考虑滑坡体的实际推力与厚度,尽量将其布设在推力偏小且土层薄的位置。加强抗滑桩长度的控制,不可以过长,多数工况中要将其控制在35m内。可以利用单排、分段阻滑形式布设抗滑桩,以上两种方法的适用范围存在着一定差异,前者在推力偏小的位置表现出较高适用性,将后者用在推力较大的位置能取得较好的处理效果;(2)确保抗滑桩的位置有较高的精准度。具体施工阶段若桩体的方位不精准,或者形成较大偏差,则会直接降低该桩体的稳定性,这样在地质灾害防控实践中就很难取得较好效果;(3)确定桩孔。当下可以采用的挖孔方法主要有两种,一是机械挖孔,二是人工挖孔,以上两种方法用于岩土工程领域中各有优缺点。但是不管是采用哪种挖孔方法,孔洞挖掘后,需要及时清除其内部杂质,而后利用管道的方法去浇灌砼,在以上过程中需要注意的问题是要在水下进行操作,则要确保导管的位置处于水下2.0m。

  3.2崩塌

  和滑坡灾害相比较,崩塌的防治方法、过程更为简单,通常会在陡峭的边坡上出现崩塌情况,是崩塌的裂缝和岩土层两者结合作用的结果,地质活跃程度是对崩塌灾害发生过程起到决定性作用,这也决定了崩塌程度有不可控性。在防治崩塌灾害前,应综合多方面因素分析引发崩塌的原因,制定相应的处理方案,选择最适的防治技术。主要是处理裂缝集中分布的区域,掌握存有危险因素的土体,而后配合使用挂网和锚杆喷护固定的形式加固土体,通常能较好的治理崩塌问题。

  3.3泥石流

  泥石流是一种防治难度较大的地质灾害类型,故而在多数工况下,在开采矿山资源过程中工程队应尽可能的避开泥石流高发地区,若不能避开,则一定要及时采用适宜的措施防治泥石流问题,力争将泥石流带来的危害性降至最低。由于在发生泥石流事故时,会形成细小泥沙、形体较大砂石等固体物,一旦察觉到要发生泥石流事故,应及时拦挡以上这些大颗粒的固体物[2]。可以应用排水沟和拦泥沙坝方法处理,布置排水沟能使泥石流经过排水沟时流速降低,调整泥石流的流动方向。将拦泥沙坝建设在泥石流的高发地段,这样当发生泥石流且经过拦泥沙坝时,泥石流的流速便会降低,大颗粒砂石会沉淀到拦泥沙坝内,以上方法有益于降低泥石流带来的危害性。在建成拦泥沙坝后,也可以适度的拓展坝体的河床宽度,适度降低其坡度,解除方式将泥石流的流体调控在坝体沟道的中间,有益于降低泥石流和山洪对坝体岸坡造成的侵蚀、破坏程度。

  3.4地面塌陷

  (1)强击法:即应用强锤对土体进行强烈的击打、夯实处理,借此方式提高土体强度,对地表塌陷问题的发生、发展过程能起到较好的防控作用。在现实操作中,可以应用强击法去夯实洞软弱区,实现对土体和松软泥土的同步夯实[3]。(2)填堵法:这种方法的适用范畴较为狭窄,处理深度较浅显的坑洞时通常能获得良好效果,从宏观层面上可以对其操作工序做出如下概述:清除坑洞中松软的土体→坚硬石块、碎石来去填实坑洞,这是实现放滤的主要操作→粘土覆盖地表,夯锤夯实。(3)灌浆法:该种防治技术应用原理是采用灌浆法加固岩土,具体是使用调制好的浆液灌注岩土体形成的孔洞;也可以对岩土体进行人工钻孔操作,而后灌注浆体,能较明显地提升岩土的强度。

  3.5地面变形的防治

  首先,在岩土工程正式施工前期,应全面检测本地区的地质条件,全面掌握工程所在区的地质特征。整体分析本区域的地质环境,加大规范化管理力度,比如加大地下熔岩运动情况的监测力度。其次,提升项目施工过程的规范性和合理性。施工方应提升项目施工的规范性,全面检查设备状态,确保地质灾害问题防控的有效性。最后,提升植被的覆盖率。有关部门还应积极采用生态防控手段,结合岩土工程施工特征,全面提高绿色植被的覆盖率,能显著降低地质灾害发生的风险,所以要在工程项目周边栽种一定量的绿植,并参照相关规范要求,加大荒山整改力度,实现岩土工程区域整改的全面性,避免发生水土流失问题。

  3.6地下水污染

  因为地下水是重要的水资源,具有较高的利用价值,如果地下水资源被污染,就会给周边居民的日常生活带来影响。所以,要结合实际情况,做好地下水污染的治理。首先,是预防措施,通过加大宣传,提高岩土工程对地下水污染的认识,确保资源的管理和保护效果。另外,加强水网监测的质量,通过监测工作,提高水网的可靠性。另外,为了实现对地下水的治理,可以选择:抽出-处理法,水动力控制法,物理屏蔽法,原位处理法等方法,确保地下水这类地质灾害可以得到有效地防治与控制,降低地质灾害对工程项目及周边居民日常生活的影响。

  4加强矿山地质灾害防治效果的策略

  4.1增强施工标准

  矿山地带开采阶段为避免发生地质灾害,明确地表开采项目的施工标准是基础。地表工程有施工复杂性高、危害性大等特点,故而可采用的施工方法是多样化的。故而,应利用适宜的施工标准有效约束、规范地表工程的作业过程,不仅能提升项目施工质量,还能降低地质灾害事件发生的风险,实现对矿山周边群众生命、财产安全的有效保护[4]。鉴于不同矿山的山体土质条件有差异,故而对人类活动表现出的承载能力也有一定的区别,故而在制定施工标准过程一定要做到个性化分析。针对那些相对脆弱的山体,禁止进行大规模的开采活动,严格执行开采标准要求。

  4.2做好地质勘察工作

  在地质灾害防治过程中,为了能使岩土工程将自身作用发挥到最大化,一定要结合不同山体特征采用差异化的工法,借此方式使矿山地质能较好的满足后续阶段安全生产的现实需求。故而,一定要认真做好地质勘察工作,进而使岩土工程自身功能充分发挥出来。地质勘察实践中,应不断提升勘察队伍的专业性,确保勘查工作过程的细致性。只有这样方能结合勘测结果,科学预测工程活动中可能发生的灾害类型及强度,而后利用适宜的方法减少或避免灾害事件对山体形成的侵害。

  4.3完善工程设计

  在设计岩土工程项目时,一定要将常见的矿山灾害整合至其中,综合多方面因素解读灾害问题的成因与运动模式,采用查阅资料的方法,深入研究某地区既往灾害发生情况,将其作为参考,制定出个性化的工程设计方案。在具体设计环节中,不仅要对灾害控制体系内容有全面了解,还要结合灾害成因采用适宜的控制模式。也要掌握具体作业强度与质量,针对那些即将投产的矿山项目,在后续生产运营体系内,要精确调控每日开采的作业量及炸药用量等,降低灾害事故的发生率[5-6]。

  4.4建立健全地质灾害信息系统和灾情预报系统

  我国大部分地区在防控地质灾害时,基本是采用以预防为主的防控模式,当下很多地质灾害隐患及其成因尚未被探查到,故而在建设地质灾害监测过程中要加大投资力度,合理应用现代化信息技术,不断提升地质灾害信息系统的功能,利用其精准的预测、播报各地区的地质状况,合理应用GIS技术,能顺利的建设出覆盖全国的地质监测系统,进一步提升地质灾害测评工作效率,为相关部门预测地质灾害提供优质服务与可靠的技术支持,将地质灾害信息系统的功能发挥到最大化[7]。

  5结束语

  岩土工程建设,地质灾害防治问题牵扯到多个方面,可以将其看成是一项系统性、综合性较强的工程。因为我国地质灾害类型较多,滑坡、崩塌、泥石流等灾害成因也有差异,故而一定要结合现实状况制定个性化、科学、可行的防治方案,方能起到较好的防治效果,为我国经济、环境持续发展做出更大的贡献。

  参考文献:

  [1]陈丽金.基于MapGIS的仙游县地质灾害区划研究[J].资源信息与工程,2021,36(2):103-106+109.

  [2]李铨兴.地质灾害防治的策略探讨以及地质环境的应用研究[J].中国住宅设施,2021,79(1):45-46.

  [3]刘柏龄.岩土工程地质灾害防治技术及预控[J].粘接,2021,45(2):163-166+179.

  [4]曹际妹.论岩土工程地质灾害防治技术及防治措施[J].冶金管理,2021,74(1):94-95.

  《岩土工程在地质灾害防治中的应用》来源:《科技创新与应用》,作者:池永翔

文章标题:岩土工程在地质灾害防治中的应用

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