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地質災害的背景

影響或控制地質災害形成與發展的基礎環境和總體條件。它與地質災害形成條件既存在密切聯系又有一定區別。地質災害形成條件指的是造成地質災害的直接因素;地質災害背景指的是控制和影響地質災害的更高層次的基礎條件。地質災害背景由兩個系列組成:[1]
①以地球動力活動為核心的自然背景;
②以人口、經濟、社會發展水平為核心的社會經濟背景。地質災害背景雖然不能直接決定一個具體災害事件的發生和發展,但從宏觀上控制了一個地區一種或多種地質災害的成災程度和變化的總體趨勢。因此研究地質災害背景條件是進行地質災害宏觀評價的重要內容

我國相關法律法規中的界定

根據2003年11月19日國務院頒發的《地質災害防治條例》(中華人民共和國國務院令第394號)規定,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。地質災害可劃分為30多種類型。由降雨、融雪、地震等因素誘發的稱為自然地質災害,由工程開挖、堆載、爆破、棄土等引發的稱為人為地質災害。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、地面沉降等六種與地質作用有關的災害。

基本定義

地質災害是指由于自然或人為作用,多數情況下是二者協同作用引起的,在地球表層比較強烈地破壞人類生命財產和生存環境的巖土體移動事件。地質災害在成因上具備自然演化和人為誘發的雙重性,它既是自然災害的組成部分,同時也屬于人為災害的范疇。在某種意義上,地質災害已經是一個具有社會屬性的問題,已經成為制約社會經嶄發展和人民安居的重要因素。因此,地質災害防治就不僅是指預防、躲避和工程治理,在高層次的社會意識上更表現為努力提高人類自身的素質,通過制定公共政策或政府立法約束公眾的行為,自覺地保護地質環境,從而達到避免或減少地質災害的目的。
  地質災害主要是指崩塌(即危巖體)、滑坡、泥石流、巖溶地而塌陷和地裂縫等,它們是比較公認的原地殼表層地質結構的劇烈變化而產生的,且通常被認為是突發性的。
  地質環境災害是指區域性地質生態環境變異引起的危害,如區域性地而沉降、海水人侵、干旱半干旱地區的荒漠化、石山地區的水土流失、石漠化和區域性地質構造沉降背景下平原或盆地地區的頻繁洪災等,這些問題通常都是由多種因素引起且緩慢發生的,地質界常稱其為緩變性地質災害。
  當然,不能簡單地把洪水歸類于地質災害。但長時期、大范圍且爆發頻繁的洪災是與地質環境密切相關的,是人類社會工程經濟活動或防洪治水方略與地質環境演變方向比較長期的不相適應的結果。利用考古資料恢復長江荊江河段近5000 a來洪水位的上升過程,發現近2000 a來是荊江洪水位相對荊北平原上升的主要時期,累計上升13.6 m,特別是近500 a來的洪水位上升的平均視速率達20~27 mm,/a。近500 a來的荊江走堤廈其堤基的決口破壞歷史研究表明,在兩岸干堤地基的滲漏、管涌、潰決、軟上地基變形和崩岸等工程地質問題中,洪水期以北岸的管涌和漬決占絕對優勢,干早期則以南岸的崩岸引人注意,這反映了荊江高水位與其地質環境已不相適應的關系。
  從地球表層環境變化而言,地震災害屬于地質環境災害范疇。固其發生的特殊性和危害巨大,地震災害研究已自成一個體系論,作出未來災害危障性預測,初步提出井論證不需治理、合方案的依據、布置與工程概算。[2]
《住宅建筑規范》(GB50368-2005)規定,住宅選址時應考慮噪聲、有害物質、電磁輻射和工程地質災害、水文地質災害等的不利影響。[3]

2基本特點

地質災害勘查不同于一般建筑地基的巖土工程勘察,其特點至少包括如下幾方面。
  (1)重視區域地質環境條件的調查,井從區域因素中尋找地質災害體的形成演化過程和主要作用因素。
  (2)充分認識災害體的地質結構,從其結構出發研究其穩定性,
  (3)重視變形原因的分析,并把它與外界誘發因素相聯系,研究主要誘發因素的作用特點與強度(靈敏度)。
  (4)穩定性評價和防治工程設計參數有較大的不唯一性,霄表現為較強的離散性,應根據災害個體的特點與作用因素綜合確定,進行多狀態的模擬計算。
  (5)目前尚未研究出具有昔適性的穩定性計算方法(也許并不存在),現有的方法都有較多的假定條件。
  (6)勘查階段結束不等于勘查工作結束,后續的工作如監測或施工開挖常常能補充、修改勘查階段的認識,甚至完全改變以前的結論。因此,地質災害的勘查有者延續性特點,即使是非常認真詳細的工作,也不能過于希望畢其功于一役。
  (7)地質災害勘查方法選擇是強讕應用經驗與技巧,尋求以最少的工作量和最低的投資,獲得最佳的勘查效果,
  (8)勘查工作量確定的最基本原則是能夠查明地質體的形態結構特征和變形破壞的作用因襄t滿足穩定性評價對有關參數的需求,而不拘于一般的勘察規程。在此前提下,勘查工作量越少越好,使用的勘查方法越少越好,勘查設備越簡單越好,勘查周期越短越好。一般而言,勘查工作量依據地質災害體的規模、復雜程度和勘查技術方法的效果綜合確定。
  (9)勘查隊伍是實現勘查目標、選擇合理勘查方法和優化勘查工作量的關鍵。從事地質災害勘查的工作實體應在地質技術^才,勘查設備和室內分析試驗等方面具備條件,井擁有相應的資質證書。[2]

3基本分類

主要分類方法

地質災害的分類,有不同的角度與標準,十分復雜.就其成因而論,主要由自然變異導致的地質災害稱自然地質災害;主要由人為作用誘發的地質災害則稱人為地質災害。就地質環境或地質體變化的速度而言,可分突發性地質災害與緩變性地質災害兩大類。前者如崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面塌陷、地裂縫,即習慣上的狹義地質災害;后者如水土流失、土地沙漠化等,又稱環境地質災害。 根據地質災害發生區的地理或地貌特征,可分山地地質災害,如崩塌、滑坡、泥石流等,平原地質災害,如地質沉降,如此等等。

主要類型介紹

滑坡:是指斜坡上的巖體由于某種原因在重力的作用下沿著一定的軟弱面或軟弱帶整體向下滑動的現象。
崩塌:是指較陡的斜坡上的巖土體在重力的作用下突然脫離母體崩落、滾動堆積在坡腳的地質現象。
泥石流:是山區特有的一種自然現象。它是由于降水而形成的一種帶大量泥沙、石塊等固體物質條件的特殊洪流。識別:中游溝身長不對稱,參差不齊;溝槽中構成跌水;形成多級階地等。
地面塌陷:是指地表巖、土體在自然或人為因素作用下向下陷落,并在地面形成塌陷坑的自然現象。[4]

相關知識

〖滑坡與崩塌的關系〗
滑坡和崩塌如同孿生姐妹,甚至有著無法分割的聯系。它們常常相伴而生,產生于相同的地質構造環境中和相同的地層巖性構造條件下,且有著相同的觸發因素,容易產生滑坡的地帶也是崩塌的易發區。例如寶成鐵路寶雞至綿陽段,即是滑坡和崩塌多發區。崩塌可轉化為滑坡:一個地方長期不斷地發生崩塌,其積累的大量崩塌堆積體在一定條件下可生成滑坡;有時崩塌在運動過程中直接轉化為滑坡運動,且這種轉化是比較常見。有時巖土體的重力運動形式介于崩塌式運動和滑坡式運動之間,以至人們無法區別此運動是崩塌還是滑坡。因此地質科學工作者稱此為滑坡式崩塌,或崩塌型滑坡、崩塌、滑坡在一定條件下可互相誘發、互相轉化:崩塌體擊落在老滑坡體或松散不穩定堆積體上部,在崩塌的重力沖擊下,有時可使老滑坡復活或產生新滑坡。滑坡在向下滑動過程中若地形突然變陡,滑體就會由滑動轉為墜落,即滑坡轉化為崩塌。有時,由于滑坡后緣產生了許多裂縫,因而滑坡發生后其高陡的后壁會不斷的發生崩塌。另外,滑坡和崩塌也有著相同的次生災害和相似的發生前兆。
〖滑坡、崩塌與泥石流的關系〗
滑坡、崩塌與泥石流的關系也十分密切、易發生滑坡、崩塌的區域也易發生泥石流,只不過泥石流的暴發多了一項必不可少的水源條件。再者,崩塌和滑坡的物質經常是泥石流的重要固體物質來源。滑坡、崩塌還常常在運動過程中直接轉化為泥石流,或者滑坡、崩塌發生一段時間后,其堆積物在一定的水源條件下生成泥石流。即泥石流是滑坡和崩塌的次生災害。泥石流與滑坡、崩塌有著許多相同的促發因素。

4分級標準

按危害程度和規模大小分為特大型、大型、中型、小型地質災害險情和地質災害災情四級:
特大型地質災害險情:受災害威脅,需搬遷轉移人數在1000人以上或潛在可能造成的經濟損失1億元以上的地質災害險情。特大型地質災害災情:因災死亡30人以上或因災造成直接經濟損失1000萬元以上的地質災害災情。
大型地質災害險情:受災害威脅,需搬遷轉移人數在500人以上、1000人以下,或潛在經濟損失5000萬元以上、1億元以下的地質災害險情。大型地質災害災情:因災死亡10人以上、30人以下,或因災造成直接經濟損失500萬元以上、1000萬元以下的地質災害災情。
中型地質災害險情:受災害威脅,需搬遷轉移人數在100人以上、500人以下,或潛在經濟損失500萬元以上、5000萬元以下的地質災害險情。中型地質災害災情:因災死亡3人以上、10人以下,或因災造成直接經濟損失100萬元以上、500萬元以下的地質災害災情。
小型地質災害險情:受災害威脅,需搬遷轉移人數在100以下,或潛在經濟損失500萬元以下的地質災害險情。小型地質災害災情:因災死亡3人以下,或因災造成直接經濟損失100萬元以下的地質災害災情。

6危險性評估

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,分為歷史災害危險性和潛在災害危險性。歷史災害危險性是指已經發生的地質災害的活動程度,要素有:災害活動強度或規模、災害活動頻次、災害分布密度、災害危害強度。其中危害強度指災害將活動所具有的破壞能力,是災害活動的集中反映,是一種綜合性的特征指標,只能用災害等級進行相對量度。
地質災害潛在危險性評估是指未來時期將在什么地方可能發生什么類型的地質災害,其災害活動的強度、規模以及危害的范圍、危害強度的一種分析、預測。地質災害潛在危
險性受多種條件控制,具有不確定性。地質災害活動條件的充分程度是控制點,地質災害潛在危險性的最重要因素,包括地質條件、地形地貌條件、氣候條件、水文條件、植被條件、人為活動條件等。歷史地質災害活動對地質災害潛在危險性具有一定影響。這種影響可能具有雙向效應,有可能在地質災害發生以后,能量得到釋放,災害的潛在危險性削弱或基本消失。也可能具有周期性活動特點,災害發生后其活動并沒有使不平衡狀態得到根本解除,新的災害又在孕育,在一定條件下將繼續發生。
地質災害危險性評估的方法主要有:發生概率及發展速率的確定方法,危害范圍及危害強度分區,區域危險性區劃等。
國務院《地質災害防治條例》第二十一條規定:“在地質災害易發區進行工程建設應當在可行性研究階段進行地質災害危險性評估,……。編制地質災害易發區內的城市總體規劃、村莊和集鎮規劃時,應當對規劃區進行地質災害危險性評估”。
國土資源部《地質災害防治管理辦法》第15條規定,城市建設、有可能導致地質災害發生的工程項目建設和在地質災害易發區內進行的工程建設,在申請建設用地之前必須進行地質災害危險性評估。
地質災害危險性評估主要依據《國土資源部關于加強地質災害危險性評估工作的通知》(國土資發[2004]69號)文件要求,相關技術要求依據《通知》附件1“地質災害危險性評估技術要求(試行)”。《通知》規定:地質災害危險性評估工作分級進行;對承擔地質災害危險性評估工作的單位實行資質管理制度;報告應經具有資格的資質災害防治專家進行審查;對評估成果實行備案制度。
評估成果根據評估級別的不同分別由縣級、市級和省級國土資源行政主管部門認定,并按要求抄報部、省、市級國土資源主管部門。不符合條件的,國土資源行政主管部門不予辦理建設用地審批手續。地質災害危險性評估包括下列內容:
(1)闡明工程建設區和規劃區的地質環境條件基本特征
(2)分析論證工程建設區和規劃區各種地質災害的危險性,進行現狀評估、預測評估和綜合評估
(3)提出防治地質災害措施與建議,并作出建設場地適宜性評價結論。

7防治知識

發生前兆

崩塌前兆是:崩塌的前緣不斷發生掉塊、墜落、小崩小塌的現象;崩塌的腳部出現新的破裂形跡;不時偶然聽到巖石的撕裂摩擦聲;出現熱、氣、地下水異常;動物出現異常。
滑坡前兆是:滑坡前緣出現橫向及縱向裂縫,前緣土體出現隆起現象;滑體后緣裂縫急劇加寬加長,新裂縫不斷產生,滑坡體后部快速下座,四周巖土體出現松動和小型塌滑現象;滑帶巖土體因摩擦錯動出現聲響,并從裂縫中冒出氣或水;在滑坡前緣坡角處,有堵塞的泉水復活或泉水、井水突然干涸;動物出現驚恐異常現象;滑坡體上的觀測點明顯位移;滑坡前緣出現鼓丘;房屋傾斜、開裂和出現醉漢林、馬刀樹等。
地面塌陷的前兆:泉、井的異常變化;地面變形;建筑物作響、傾斜、開裂;地面積水引起地面冒氣泡、水泡、旋流等;植物變態;動物驚恐。
滑坡、崩塌、泥石流三者除了相互區別外,常常還具有相互聯系、相互轉化和不可分割的密切關系。
泥石流發生的前兆是:溝內有轟鳴聲,主河流水上漲和正常流水突然中斷。動植物異常,如豬、狗、牛、羊、雞驚恐不安,不入睡,老鼠亂竄,植物形態發生變化,樹林枯萎或歪斜等現象。
如發現上述的一些征兆,尤其是發現山體出現裂縫,則可能存在發生崩塌、滑坡的隱患,長期降雨或暴雨則可能誘發泥石流。

應急避險

避免受災對象與致災作用遭遇。分為主動和被動兩種情況,就是指主動的躲避與被動式的撤離。對于處于危險區的工程及人員,所采用的方法是:預防、躲避、撤離、治理,這四個環節每一個都含有很大的防災減災的機會。
崩塌、滑坡災害的應急防治措施是:視險情將人員物資及時撤離危險區;及時制止致災的動力作用;事先有預兆者,應盡早制訂好撤離計劃。
躲避泥石流不應順溝向下游跑,應向溝岸兩側跑,但不要停留在凹坡處。

基本方法

崩塌、滑坡防治的基本方法主要是各種加固工程如支檔、錨固、減載、固化等,并附以各種排水(地表排水、地下排水)工程,其簡易防治方法是用粘土填充滑坡體上的裂縫或修地表排水渠。
泥石流災害防治的基本方法是工程設計和施工中要設置完善的排水系統,避免地表水入滲,對已有塌陷坑進行填堵處理,防止地表水注入。

簡易監測方法

地質災害簡易監測,是指借助于簡單的測量工具、儀器裝置和量測方法,監測災害體、房屋或構筑物裂縫位移變化的監測方法。
1、一般常用監測方法:
(1)埋樁法
埋樁法適合對崩塌、滑坡體上發生的裂縫進行觀測。在斜坡上橫跨裂縫兩側埋樁,用鋼卷尺測量樁之間的距離,可以了解滑坡變形滑動過程。對于土體裂縫,埋樁不能離裂縫太近。
(2)埋釘法
在建筑物裂縫兩側各釘一顆釘子,通過測量兩側兩顆釘子之間的距離變化來判斷滑坡的變形滑動。這種方法對于臨災前兆的判斷是非常有效的。
(3)上漆法
在建筑物裂縫的兩側用油漆各畫上一道標記,與埋釘法原理是相同的,通過測量兩側標記之間的距離來判斷裂縫是否存在擴大。
(4)貼片法
橫跨建筑物裂縫粘貼水泥砂漿片或紙片,如果砂漿片或紙片被拉斷,說明滑坡發生了明顯變形,須嚴加防范。與上面三種方法相比,這種方法不能獲得具體數據,但是,可以非常直接地判斷滑坡的突然變化情況。
地質災害群測群防監測[5]方法除了采用埋樁法、貼片法和災害前兆觀查等簡單方法外,還可以借助簡易、快捷、實用、易于掌握的位移、地聲、雨量等群測群防預警裝置和簡單的聲、光、電警報信號發生裝置,來提高預警的準確性和臨災的快速反應能力。
2、監測次數和時間
旱季每15天監測一次。雨季(4—9月)每5天監測一次(如每月5日、10日、15日、20日、25日、30日),如發現監測地質災害點有異常變化或在暴雨、連續降雨天氣時,特別是12小時降雨量達50㎜以上時,應加密監測次數,如每天1次或多次,甚至晝夜安排專人監測。
滑坡監測
滑坡是一種山區建設中常見的不良地質現象,是一種斜坡變形形式,主要發生在山地、丘陵地區的斜坡上。對滑坡的含義,一般有兩種說法:一是廣義的,即把斜坡巖體順坡向下滑移的一切現象,統稱為滑坡。它包括崩塌和泥石流等;另一種是比較嚴謹的,在一定的地形地質條件下,由于外界條件的變化,各種自然或人為的因素影響(例如長期受水浸潤,削弱山體下部支撐力量等),破壞了巖體的力學平衡,使山坡上的不穩定巖體在重力作用下,沿著一定的軟弱面作整體的、緩慢的、間歇性的向下滑動的不良地質現象,稱之為滑坡。傳統的大地精密測量法、GPS 法以及近景攝影測量法等滑坡監測方法已得到了廣泛應用,并在某些方面取得了顯著成效,但這些常規技術方法往往會受到氣候與地形的限制,且連續觀測能力較差,實施困難較大,在觀測條件復雜地區都存在著一定的局限性。而利用遙感技術克服了地形、氣候、觀測條件的限制,可以實現大范圍的滑坡區域調查以及針對滑坡不同階段實行動態監測,因此引入遙感技術進行滑坡監測是非常意義的。遙感用于滑坡監測的研究主要可分為三個方面內容滑坡探測與識別;滑坡時間和空間上的動態監測;結合 GIS技術的空間分析和災害預測。調查的方法主要有:
1、 直接解譯:滑坡的探測與識別通常都采用航片或高分辨率衛星影像進行判讀,識別出滑坡的鑒別特征,如泥石流引發的沉積物堆積、地貌地形、冰川退縮及冰舌的位移、巖層斷裂等,。
2、動態對比:滑坡的監測可通過檢測多時相衛星影像上滑坡前后的土地利用變化來定位滑坡,然后通過對比不同時期的滑坡條件,如滑坡范圍、移動速度、地表形態、土壤濕度,進行滑坡動態監測。
3、干涉雷達監測:目前,滑坡動態監測或制圖大部分已經采用了 InSAR 或 D-InSAR。如采用 ERS 數據生成干涉DEM,并利用獲取的地面控制點改進地理編碼和高程值,獲取地理編碼垂直高程變化圖。由此,辨識出邊坡的位移,證明其不穩定,在滑坡真正發生之前進行預測。然后,從滑坡堆積帶的影像中,分別選出三個主要為粗略紋理、中等紋理以及細碎片的不同區域,進行局部直方圖分析,量測影像紋理,進一步找出滑坡碎片的大小及分布。

8遙感技術在地質災害中的應用

泥石流監測

礦區山高坡陡,溝谷縱橫,地質構造發育,新構造運動強烈,巖層破碎,松散固體物質儲量豐富,植被條件較差,因此礦區溝谷泥石流具有多期性。進入雨季后處于發育旺盛期,山洪暴發,暴發大規模泥石流的頻率較高,災害嚴重。隨著人為活動的加強,泥石流暴發的頻率、規模越來越大,災害碎石越來越嚴重,致使泥石流溝谷水土流失不斷加劇,區域地質環境逐步惡化。泥石流造成了嚴重的經濟損失和生產設施破壞,直接威脅著礦區的安全生產。礦區地形地質環境條件復雜,單純依靠地面調查地質災害,不僅周期長、費用高,見效慢,有些地方交通不便,工作難度較大,不宜調查且難以準確判斷。利用遙感技術不但可準確、直觀、全面、多角度地觀察和研究泥石流災害,還可以利用多時像的遙感資料,動態地觀察地質災害的發生、發展等過程,為災害地面調查及后續治理提供指導。利用遙感技術進行泥石流監測主要核心就是泥石流溝的解譯。泥石流的遙感調查方法與滑坡非常類似,也可以采用直接解譯法、動態對比法和干涉雷達等方法。[6]

崩塌監測

采礦崩塌地動態監測是工礦區資源管理與環境保護的重要方面,遙感技術可在其中發揮重要作用,從遙感圖像中提取采礦崩塌地是遙感應用于礦山資源環境監測的重要方向之一。為了以較高的精度,從遙感圖像中提取塌陷地,往往將遙感技術與 GIS 相結合,充分應用光譜特征、地學特征與信息、領域和專家知識及其他統計數據輔助進行遙感圖象處理與專題信息提取。

地裂縫監測

礦產開采形成的地裂縫往往與地面塌陷地質災害相伴而生,地裂縫發育特征受地質條件、地下采空區特征等因素控制。根據礦區地裂縫地表延伸長度特征及危害性將礦區地裂縫分成三級規模。一般地面塌陷范圍與地裂縫級別相輔相成,地面塌陷區范圍大,則地裂縫規模隨之增大,反之亦然,地裂縫穩定性受多種因素影響,除受塌陷區穩定性影響外,還受到地質條件、地表水和人類活動等因素影響。
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