淮河干流航道(安徽段)整治工程地质灾害危险性评估初步研究

傅海洋,郑立博

(安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院，蚌埠 233000)

淮河干流航道(安徽段)整治工程地质灾害危险性评估初步研究

傅海洋,郑立博

(安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院，蚌埠 233000)

通过对淮河干流航道(安徽段)整治工程建设用地及周边地区气象、水文、地形地貌、地层岩性、地质构造及区域稳定性等水文地质、工程地质、环境地质背景条件的分析，对建设用地进行现状、预测、综合分区评估，并提出有效的防治地质灾害措施与建议。减少因不合理工程活动引发或工程本身遭受的地质灾害给建设工程造成的损失，达到防灾减灾的目的。

地质灾害；水文地质、工程地质、环境地质条件；危险性评估；防治措施

淮河干流航道整治工程西起豫皖两省交界的三河尖，经临淮岗、凤台、淮南、蚌埠、五河至苏皖两省交界红山头，全长366 km，依据《地质灾害危险性评估规范》(DZ/T0286-2015)，结合建设项目重要性及地质环境条件复杂程度，确定该建设工程地质灾害危险性评估级别为一级(表1)。

表1 地质灾害危险性评估分级表

1 地质环境条件

1.1 气象水文

评估区属亚热带和暖温带半湿润季风气候，为我国南北气候的过渡地带。常为西风带系统与副热带系统的交汇处，大气变化剧烈。其特点是气候温和、四季分明、雨量适中，但年际年内变化大，日照时数多、温差大、无霜期长，季风气候明显。表现为夏热多雨、冬寒晴燥、秋旱少雨、冷暖和旱涝的转变往往很突出。

评估区水系属淮河水系，地表水系较发育，评估区涉及到的主要河流为淮河，主要支流有谷河、润河、淠河、颍河、西淝河、茨淮新河、涡河、龙子湖、花园湖、女山湖等。

1.2 地形地貌

评估区位于淮北平原和江淮波状平原之间，地形自西北向东南倾斜，地面坡降约为1/10 000～1/5 000，地面高程-6.6～32.0 m；评估区在区域上分属淮北平原和江淮波状平原交界处，地貌类型为冲积平原。

1.3 地层岩性

区域地层分属华北地层大区晋冀鲁豫地层区徐淮地层分区淮南地层小区和华南地层大区扬子地层区下扬子地层分区。

评估区隐伏基岩由上太古界(Ar2)大理岩、变流纹岩、下元古界(Pt1)白云岩、石英岩、青白口系(Qn)钙质页岩、震旦系(Z)白云岩和粉砂岩、寒武系(∈)灰岩、奥陶系(O)灰岩、石炭系(C)砂页岩和灰岩、二叠系(P)砂岩泥岩夹煤层、三叠系(T)石英砂岩和砾岩、侏罗系(J)砂岩、白垩系(K)砂岩和古近系(E)砂岩和泥岩等组成；松散层主要由新近系(N)砂层和第四系(Q)粘土、粉质粘土、粉土等组成，厚度为0～360 m；地表出露地层为新生界第四系全新统蚌埠组。

1.4 地质构造及区域地壳稳定性

评估区断裂较发育。评估区外主要分布有近东西、北北东向、近南北向及北北西向断裂。区内主要断裂构造特征简述如下(表2)：

表2 评估区断裂一览表

自新近纪以来，区内新构造运动处于沉降→间歇上升→沉降的状态，具有间歇性及不均衡性的特点。第四纪新构造运动主要为垂直升降运动，大致以淮河为界，淮河以南以震荡性升降为主，但幅度较小；淮河以北以整体沉降为主，且具有自东向西沉降幅度逐渐增大的特点，松散沉积物厚度由蚌埠-滁州一带的基岩出露增至阜阳等地的近800 m。

据区域地震地质资料，区内断裂在新近纪以来仍具活动性，评估区地震动峰值加速度值为0.05 g～0.20 g，地震基本烈度为Ⅵ～Ⅷ度。

1.5 岩土类型及工程地质性质

根据基岩成因类型、岩性特征，将工程沿线的基岩进行二级分类，第一级为建造类型，第二级为岩组，各岩组的工程地质特征如表3。

土体工程地质层划分，主要特征分述如下：

①浮泥(Q4b):灰色、青灰色，流塑，饱和状态，含腐殖质，有腥臭味。该层具有高含水量、高塑性、低压缩性等工程特性。该层分布于航槽表层，含少量铁锰质结核,层厚0.2～1.5 m，层底高程-5.8～15.5 m。

②淤泥(Q4b)：灰色、青灰色、黑灰色，流塑，饱和状态，含腐殖质，有腥臭味。整体而言，含水量高，具有高塑性、低压缩性等工程特性。该层分布于航槽表层，层厚0.5～5.0 m，层底高程-6.8～13.2 m。

②1淤泥混砂(Q4b)：灰色，饱和，松散状态，见有贝壳残体。该层因沉积韵律不同，局部呈互层状。层厚0.2～2.0 m，层底高程1.5～16.4 m。

③粉质粘土(Q4b)：灰褐色，黄褐色，软塑-可塑状，见铁质氧化物锈斑，局部夹粉细砂薄层。该层塑性一般，干强度较高，刀切面较粗糙，摇震反应不明显。层厚0.4～9.2 m，层底高程1.7～10.4 m。

③1淤泥质粉质粘土(Q4b)：灰色，黑灰色，软塑-可塑状，见少量腐殖质，略有异味，塑性一般，干强度较高，刀切面较粗糙，摇震反应不明显。层厚1.0～4.5 m，层底高程3.3～15.4 m。

④细砂(Q4b)：灰色，灰褐色、黄褐色，饱和、稍密状，见有贝壳残体，少量砂姜。因河流相沉积韵律的不同，多夹粉土-粉砂薄层，夹层厚度一般小于30 cm。层厚0.5～4.1 m，层底高程3.3～11.9 m。

④1粉土(Q4b)：灰色，灰褐色，饱和、稍密状，含铁质氧化物锈斑，见有贝壳残体，塑性及干强度差，摇震反应明显。层厚0.5～3.5 m，层底高程-0.2～8.7 m。

④2粉砂(Q4b)：灰色，灰褐色，饱和、稍密状，见有贝壳残体，水平层理清晰，摇震反应明显。层厚0.4～3.5 m，层底高程-1.0～9.1 m。

⑤粉质粘土(Q4b)：灰褐色，黄褐色，可塑-硬塑状，含铁质氧化物锈斑，少量灰白色高岭土条纹，塑性较高，刀切面较光滑，干强度高。层厚>0.4 m。

1.6 水文地质条件

评估区含水层主要为孔隙含水层组(浅层孔隙含水层、中深层孔隙含水层、深层孔隙含水层)和碳酸盐岩夹碎屑岩含水层组，孔隙含水层组地下水主要赋存在150 m以浅的砂层孔隙中，富水性好；碳酸盐岩夹碎屑岩含水层组地下水主要赋存在60 m以浅的灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩、砂质灰岩、粉砂质泥灰岩的裂隙、溶隙中，岩石本身不透水，富水性中等；评估区内含水层主要接受大气降水、侧向径流、灌溉回渗、侧向补给和越流等补给，径流滞缓，水力坡度约1/8 000，地下水径流局部地段受地形、地貌变化影响，总的径流方向淮河北岸是自北西向南东，淮河南岸是自南西向北东，蒸发、人工开采、越流排泄、侧向径流是其主要排泄方式。评估区地下水水位年变幅5～15 m。

1.7 人类活动对地质环境的影响

评估区内的人类工程活动主要是矿产资源开采、水利设施建设、交通工程建设。人类活动强烈，对地质环境的影响、破坏严重。

2 地质灾害危险性现状评估

评估区中段穿过淮南矿业集团有限责任公司新庄孜煤矿和李嘴孜煤矿，由于开采井下煤炭资源，在岩体中形成了一定的采空区间，大面积开采造成地下矿层采空，矿层上部的岩层失去支撑，平衡条件被破坏，随之产生弯曲、塌落，以致发展到地表下沉变形，形成采空塌陷，建设工程的部分区段位于矿山现状塌陷范围内。

根据地质灾害危险性分级表，现状采空塌陷发育程度强，危害程度大，危险性大。

根据现场调查及收集的资料，有5段河岸发生河岸崩塌地质灾害现象：淮河右岸寿县赵台段(凹岸)崩塌(小型)、寿县正阳关镇孟农场段(凹岸)崩塌(小型)、凤阳县夹河滩淮河河岸崩塌(小型)、五河县八岔村淮河河岸崩塌(小型)和五河县淮五村淮河河岸崩塌(小型)。

根据地质灾害危险性分级表，现状崩塌发育程度弱，危害程度小，危险性小。

3 地质灾害危险性预测评估

3.1 工程建设中、建设后可能引发或加剧地质灾害危险性预测评估

预测评估区内疏浚工程，工程建设的过程中可能引发崩塌地质灾害，其发育程度小，危害程度小，危险性小；疏浚工程，工程建设后可能加剧河岸崩塌地质灾害，其发育程度小，危害程度小，危险性小。

3.2 建设工程自身可能遭受已存在地质灾害危险性预测评估

建设工程自身可能遭受已存在地质灾害类型有：采空塌陷、岩溶塌陷、软土变形、砂土液化。

3.2.1 建设工程自身可能遭受已存在采空塌陷地质灾害危险性预测评估

评估区部分区段位于李嘴孜和新庄孜煤矿矿界内。李嘴孜和新庄孜煤矿开采方式为地下开采，现状塌陷区面积约11.47 km2，在未来煤矿开采生产后，随着采空区的增大，可能会引发采空塌陷地质灾害，影响评估区内建设工程的使用。

地下煤层开采引起的地表破坏范围和破坏程度可用地表沉陷产生的移动和变形值的大小来圈定和评价。平坦地区地表移动变形值的计算，可按其开采条件选用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中推荐的概率积分法。

概率积分法是以正态分布函数为影响函数，用积分式表示地表下沉盆地的方法，适用于常规的地表移动与变形计算。

(1) 移动盆地走向主断面上的移动与变形最大值

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

式中，Wmax为 最大地表下沉值，m；imax为 最大地表倾斜值，mm/m；Kmax为 最大地表曲率值，10～3/m；εmax为 最大水平变形值，mm/m；Umax为 最大水平移动值，mm；m为煤层法线采厚，m；η为下沉系数；α为煤层倾角，deg；b为水平移动系数；r为主要影响半径，m。

(2) 地表移动盆地内任意点的变形预测

以过采空区倾斜主断面内下山计算边界且以与走向平行的方向为计算的横坐标，以过采空区走向主断面左计算边界且与倾斜方向平行的方向为计算的纵坐标，任意剖面(与煤层走向成φ角)上任意点(x,y)的移动和变形计算公式如下：

①地表下沉

(6)

②地表倾斜

(7)

③地表曲率

(8)

④地表水平移动

(9)

⑤地表水平变形

(10)

式中,D为开采煤层区域；(x,y)为计算点相对坐标；其他符号意义同前。

通过计算，预测评估区内位于塌陷影响范围内的疏浚工程自身可能遭受采空塌陷地质灾害发育程度强，危害程度大，危险性大。

3.2.2 建设工程自身可能遭受已存在岩溶塌陷地质灾害危险性预测评估

岩溶塌陷形成的条件主要有岩溶发育程度、覆盖层厚度以及易于改变的地下水动力条件。

地下水位常年处于松散层以下，但在地表排水沟和降水入渗的情况下，上部土体容重增大，力学强度降低，使得存在的土洞不断向上扩展，加之入渗的地下水的坡降和流速增大，动水压力增强，对岩溶洞隙通道中的松散充填物和覆盖层产生侧向潜蚀、冲刷和掏空作用，使岩溶洞隙充填物被搬运带走，溶洞、溶隙被疏通，导致岩溶塌陷发生。

通过分析该区内灰岩发育特征，并结合安徽省内地质灾害危险性等级量化指标，对评估区内岩溶塌陷地质灾害进行分区，评估区内地表出露松散层厚度较小，其下隐伏寒武系、奥陶系地层，地层灰岩岩溶发育，岩溶发育率一般大于10.0%；预测该河段内建设工程可能遭受岩溶塌陷地质灾害，造成疏浚工程，护岸、护滩工程，航标等工程出现塌陷，影响建设工程的安全。

预测评估区内的疏浚工程(岩溶分布段)、护岸工程(岩溶分布段)及其上航标工程自身可能遭受岩溶塌陷地质灾害。

3.2.3 建设工程自身可能遭受已存在软土变形地质灾害危险性预测评估

评估区全段地层中均存在软土层，均为第四系全新统蚌埠组淤泥质粉质粘土。由于软土含水量大、孔隙比大，土体具有流变性、触变性等极易变形的特点，因此软土地基在受荷后会发生剪切变形和缓慢沉降，在持续荷载作用下土体颗粒骨架也随之发生蠕动而引起变形。预测评估区全段建设工程自身可能遭受软土变形地质灾害发育程度中等，危害程度中等，危险性中等。

3.2.4 建设工程自身可能遭受已存在砂土液化地质灾害危险性预测评估

液化土为粉土、粉砂层(Q4b)，全段分布④-1层粉土、④-2粉砂，厚度分别约0.5～3.5 m、0.4～3.5 m，层底高程分别为-0.2 ～8.7 m、-1.0～9.1 m，粒径小于0.005 mm的颗粒含量百分率在2%～8.9%。

评估区地震动峰值加速度为0.05 g～0.20 g，相应地震基本烈度为6～8度，其中6度区内的第四系粉土、粉砂不做液化土判别；7～8度区，应进行液化判别分析。

评估区内疏浚工程(7～8度区)、护岸护滩工程(7～8度区)和淮南服务区、常坟锚地、蚌埠闸上锚地和区段内航标工程自身可能遭受砂土液化地质灾害，其发育程度弱，危害程度小，危险性小。

4 地质灾害危险性综合分区评估及防治措施

4.1 地质灾害危险性综合分区评估

根据评估区地形地貌、地质构造条件、岩土体工程地质条件、水文地质条件、破坏地质环境的人类工程活动强度及地质灾害类型、发育强度、危险性大小，以“区内相似、区际相异”的原则，采用定性分析和半定量法，进行地质灾害危险性综合分区评估(采空塌陷、岩溶塌陷大区，软土变形中等区，崩塌、砂土液化小区)；同时，对综合评估中的地质灾害危险性小区建设用地适宜性评价为适宜；地质灾害危险性中等区建设用地适宜性评价为基本适宜；地质灾害危险性大区建设用地适宜性评价为适宜性差。

4.2 防治措施

4.2.1 采空塌陷地质灾害防治措施

(1) 建立地表塌陷位移沉降监测网点，掌握塌陷区的塌陷情况。

(2) 根据塌陷监测结果，优先施工地表变形基本稳定区域工程。

4.2.2 岩溶塌陷地质灾害防治措施

在场地详细勘察阶段应通过钻探、物探等手段，针对护岸、护滩，锚地、服务工程，进一步查明覆盖区岩溶发育特征、隐伏溶洞在空间上的分布规律，若发现不稳定的岩溶洞隙，采用清爆换填、浅层楔状填塞，挖填灌堵或者跨越岩溶通道等方法处理。

4.2.3 软土变形地质灾害防治措施

(1) 对于区内软土埋藏相对较浅，厚度较薄，可以采用直接清除的方式，消除软土危害。

(2) 对于软土埋藏厚度较大，可以采用搅拌桩、钻孔桩等措施处理软土，进行防治。

(3) 对于锚地、服务区工程的建(构)筑物，也可以增加基础埋深，直接穿过软土层浇筑基础，以此消除软土灾害。

4.2.4 崩塌地质灾害防治措施

(1) 对工程建设开挖过程中形成的不稳定斜坡，要做好护坡工作，防止崩塌地质灾害的发生，进而对施工车辆、人员造成危害。

(2) 加强对疏浚后可能加剧、产生的河岸崩塌地质灾害的监测。

(3) 施工过程中，如发现地质条件、工程条件、场地条件与勘察、设计不符，周边环境出现异常等情况应立即停止施工，并及时通知建设方及其他相关单位；出现危险征兆，应立即启动应急预案。

4.2.5 砂土液化地质灾害防治措施

(1) 锚地、服务区，航标工程，加大基底面积，减少基底偏心；增加基础埋置深度，穿过液化土层，选择合适的持力层。

(2) 对于埋藏浅，厚度较薄的，可对其采用非液化土替换。

(3) 基础采用超载预压排水法，使地基预压固结，从而达到预防地面沉陷及变形问题；同时，也可采用深层搅拌桩、砂垫层、袋装砂井等工程措施进行处理。

5 结论与建议

5.1 结论

本次评估的淮河干流航道(安徽段)整治工程为重要建设项目；地质环境条件复杂程度属复杂类型；依据地质灾害评估规范，确定评估区地质灾害危险性评估级别为一级。

评估区现状地质灾害类型为采空塌陷和崩塌，评估区现状采空塌陷发育程度强，危害程度大，危险性大；评估区现状崩塌发育程度中等，危害程度小，危险性小。

预测评估区内疏浚工程，工程建设的过程中可能引发崩塌地质灾害，其发育程度小，危害程度小，危险性小；预测评估区内疏浚工程，工程建设后可能加剧崩塌地质灾害，其发育程度小，危害程度小，危险性小。

预测评估区内位于塌陷影响范围内的疏浚工程自身可能遭受采空塌陷地质灾害发育程度强，危害程度大，危险性大；预测评估区内的疏浚工程(岩溶分布段)、护岸工程(岩溶分布段)及其上航标工程自身可能遭受岩溶塌陷地质灾害发育程度强，危害程度大，危险性大；预测评估区全段建设工程自身可能遭受软土变形地质灾害发育程度中等，危害程度中等，危险性中等；预测评估区内疏浚工程、护岸护滩工程和淮南服务区、常坟锚地、蚌埠闸上锚地和区段内航标工程自身可能遭受砂土液化地质灾害发育程度弱，危害程度小，危险性小。

本建设工程建设用地适宜性评价为：采空塌陷、岩溶塌陷大区建设用地适宜性评价为适宜性差；软土变形中等区建设用地适宜性评价为基本适宜；崩塌、砂土液化小区建设用地适宜性评价为适宜。

5.2 建议

(1) 各项工程的施工运行严格按照相关规范规程进行，严防次生灾害发生，如排水、围堰、抛泥区堆土等技术安全问题，对疏浚及护岸等边坡工程加强监测，防止发生基坑崩塌的危险。

(2) 淮河丰水期对两岸堤坝的影响、侵蚀岸的岸崩、堤防可能发生的渗透变形应加强监测排查。

[1] 中华人民共和国国土资源部.地质灾害危险性评估规范(DZ/T0286-2015)[S].2015.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部和中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑抗震设计规范(GB/50011-2010)[S].2010.

[3] 中华人民共和国建设部. 软土地区工程地质勘察规范(JGJ83-91)[S].1992.

[4] 中华人民共和国煤炭工业部.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M].北京煤炭工业出版社,1986.

[5] 安徽省地质矿产局区域地质调查队.安徽省区域地质志[R]. 1986.

HUAIHE RIVER WATERWAY (ANHUI SECTION) A PRELIMINARY STUDY ON ASSESSMENT OF GEOLOGICAL HAZARD REMEDIATION PROJECT

FU Hai-yang，ZHENG Li-bo

(The First Institute of Hydrology and Engineering Geological Prospecting of Anhui Geological Prospecting Bureau,Bengbu 233000,China)

The Huaihe River (Anhui section) waterway regulation engineering analysis of construction land and the surrounding areas of meteorological and hydrological, topography, lithology, geological structure and regional stability of hydrogeology, engineering geology, environmental geology background, the construction land status, forecast, comprehensive appraisal, and put forward the prevention of geological disasters effective measures and suggestions. Reduce the damage caused by unreasonable engineering activities or the geological disasters caused by the engineering itself, and achieve the purpose of disaster prevention and reduction.

geological hazards; hydro geology, engineering geology, environmental geological conditions; risk assessment; control measures

王亚明(1979-)，男，汉族，河北张家口人，高级工程师，从事工程地质、水文地质、地质灾害的施工、治理和研究工作。 E-mail:33195785@qq.com

1006-4362(2017)01-0063-06

2016-12-07 改回日期： 2017-01-18

X141;X143;P642

A