陕北地区重要型建设工程场地地质灾害危险性评估

摘 要：【目的】对陕北地区遭受以崩塌、滑坡为主的地质灾害隐患及压覆矿产资源等多因素耦合作用下的大型场地建设项目进行危险性评价。【方法】以府谷县某大型光伏发电建设工程危险性评估项目为依托，阐述了在陕北地区进行危险性评估工作的方法、内容，总结了该区典型地质灾害形成发育的常见影响因素、成因及防控措施。【结果】初步查明压覆区域滑坡、崩塌灾害受地形地貌、地层岩性、降雨及人为因素等共同影响；采空塌陷的影响因素为地震、地下水位变化和采矿活动，此区域以采矿活动为主。【结论】综合考虑以上因素和项目的特殊性，针对滑坡、崩塌地质灾害应采取避让措施；针对采空塌陷区应采取长期监测措施。研究结果对指导该区域工程建设危险性评估工作具有一定现实意义。

关键词：光伏发电；黄土地区；危险性评估；采空塌陷；地质灾害防控

中图分类号：P694" " " 文献标志码：A" " "文章编号：1003-5168（2024）22-0095-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.22.020

Risk Assessment of Geological Hazards in Important Construction Engineering Sites in Northern Shaanxi Region

Abstract： [Purposes] The risk assessment of large-scale site construction projects in northern Shaanxi province is currently conducted considering the combined impact of various factors， including geological hazards such as collapse and landslide， as well as overlying mineral resources. [Methods] This paper presents the methods and contents of risk assessment work based on a large photovoltaic power generation construction project in Fugu County， describing common influencing factors， causes， and prevention measures for typical geological disasters in the area. [Findings] It is preliminarily found that the landslide and collapse disasters in the overburden area are affected by topography， lithology， rainfall and human factors. The influencing factors of mining collapse are earthquake， groundwater level change and mining activities， which are mainly mining activities in this area. [Conclusions] Considering these factors and the project's specific characteristics， avoidance measures for geological disasters like landslides and collapses should be implemented while long-term monitoring measures are taken for cave-ins. The research results have certain practical significance for guiding the risk assessment of engineering construction in this area.

Keywords： photovoltaic power generation; loess area; risk assessment; mining collapse; geological disaster prevention and control

0 引言

陕北地区地处黄土高原北部，总面积为8.3×104 km2，占陕西省总面积的40%，区内广泛分布第四系黄土、黄土状土及风积沙过渡型黄土，黄土堆积厚度大，结构疏松，水土流失严重，沟壑纵横，地形破碎［1-2］。因独特的地理位置条件，光伏发电在陕北地区大力发展，促进了当前能源结构改善、自然生态环境的保护和经济可持续发展目标的达成。选择正确高效的风险识别与评价方法，辅助风险管理人员避免风险的发生是光伏发电工程项目成功的核心点［3］。在危险性评估方面，唐忠凤等［4］结合风电场选址特殊地质环境条件及项目建设特点，确定评估对象和地质灾害类型，开展地质灾害危险性评估，提出针对性的防治措施。熊光东等［5］开展了陕北地区光伏发电与采煤沉陷区的综合治理分析，根据光伏布置优化了沉陷区治理与利用方案。高懿琼等［6］针对保德矿区开展研究，提出了湿陷性黄土对管道影响的评价方法。

当前，关于陕北地区受崩塌、滑坡为主的地质灾害及压覆矿产资源等多因素耦合作用影响的大型场地建设项目的危险性评价的研究尚有欠缺。本研究基于榆林市府谷县某光伏发电重要建设工程地质灾害危险性评估项目，阐述陕北地区重要建设项目危险性评估工作内容、影响因素分析及防控措施，对该区多因素耦合作用下的评估项目具有借鉴意义。

1 评估工作概述

1.1 评估工作流程

地质灾害危险性评估工作首先是在对拟评估对象初步分析的基础上，确定评估级别及范围，编制相应工作大纲；其次在充分搜集和利用既有资料的基础上，结合评估区主要地质灾害特征，进行必要的野外调查，经综合分析研究，进行地质灾害危险性评估。地质灾害评估工作流程如图1所示。

1.2" 评估方法

基础资料收集。野外调查前，收集了工作区区域地质、环境地质、灾害地质、工程地质和建设项目的相关资料，以及府谷县气象、水文等有关资料，了解区内地质环境条件和建设工程概况。

InSAR变形监测。SBAS-InSAR（差分干涉测量短基线集时序分析技术）［7］利用雷达向目标区域发射微波，接收目标反射的回波，得到同一目标区域成像的SAR复图像对，若复图像对之间存在相干条件，SAR复图像对共轭相乘可以得到干涉图，根据干涉图的相位值，得出两次成像中微波的路程差，从而计算出目标地区的地形、地貌及表面的微小变化，实现了遥感技术对地表变化的几何测量，提高评估结果的准确性。

野外调查。野外调查手图采用相应比例尺地形图做手图，调查点用GPS卫星定位仪定位，典型的地形地貌、岩土体、斜坡结构等景观进行数码拍照。调查方法采用追踪法，调查主要内容包括：地形地貌、地层岩性、水文地质条件、人类工程活动、地质灾害隐患。

资料汇总分析。在综合分析研究既有资料和实地调查资料的基础上，进行地质灾害危险性现状评估、预测评估及综合评估，并提出相应的防治工程措施和建议。

2 项目概况

该项目位于陕西省榆林市府谷县，建设工程规模为250兆瓦，项目为大型电力工程重要建设工程。建设工程主要包括：光伏发电区、220 kV升压站、集电线路及场内道路。项目规划总用地面积为6.41 km2，场址范围均为采煤回填（堆渣）区，填龄约5～15年，现为深厚填土层，填料主要以黄土为主，含大量砾砂、煤矸石等，回填方式为车运自然堆填，多整平成台阶状。

2.1 评估内容

评估范围及复杂程度。根据建设工程征地范围、工程特点及重要性，结合建设工程周边的地质环境条件、地质灾害的影响范围等综合确定对场地、集电线路、场区道路等均外延100 m，斜坡边缘以第一斜坡带为界，相互重叠区域取大值。评估区地质环境条件复杂程度属于复杂类型。本项目地质灾害危险性评估分级属于一级评估。

评估地质灾害类型与特征。本次评估项目区以黄土梁岗区为主，区内岩体主要为层状坚硬—半坚硬砂泥岩互层碎屑岩类和层状较软弱砂质黏土碎屑岩类；土体以成因、颗粒组分与工程地质特征分为两类：黄土、砂性土。项目区在以降水冲刷、风化剥蚀为主的自然作用及以地下采煤、挖运填埋为主的人类工程活动共同影响下，边坡稳定性大大降低，故根据场地周边边坡不同类型地质灾害发育情况，可分为以下几种类型地质灾害。

①滑坡。项目区典型滑坡类型主要包括堆积层滑坡（黄土-基岩滑坡）与土质滑坡两类。在滑坡规模方面，以中、小型为主；在滑面深度方面，均为浅层或中层滑动；发育特征方面，滑坡周界清晰，圈椅状明显，后缘张拉裂缝发育，错台分布，滑坡均出现不同程度滑动，处于欠稳定状态。区内两种类型代表性剖面如图2所示。

滑坡的形成主要受到以下因素影响［8］。地形地貌：滑坡地处黄土梁边部的陡坎上，坡顶至坡脚高差较大，临空环境为滑坡提供了滑动空间；地层岩性：滑坡发育区地层为黄土或亚黏土，土体结构较破碎，具有湿陷性，强度低，亚黏土易软化和泥化，遇水后易软化滑动形成滑动面；降雨影响：连续性降雨、强降雨条件下，雨水下渗，土体遇水后力学性能降低，土体稳定性变差，沿下伏基岩面滑动，形成滑坡；人为因素：人类生产工程活动使得原本稳定的坡体受到扰动，加之地下采矿活动形成采空塌陷，使得坡体产生塌陷裂缝，雨水沿裂缝入渗，坡体重度增加，黏聚力降低，加速滑坡发育。

该区域的地形地貌、地层岩性等条件为滑坡发生发育提供了基础因素，而人类工程活动为最活跃因素，对其他因素具有极大的加速促进作用。

②崩塌。项目区典型崩塌均为土质崩塌，在崩塌规模上，以大中型崩塌为主，这一特征主要是黄土梁峁区受人类切坡修路影响造成崩塌宽度增大；在发育高度上，均属于中位崩塌，多分布于15～50 m坡体；在崩塌破坏类型方面：以倾倒式、滑移式为主，其中倾倒式崩塌多见于黄土地层，滑移式崩塌多见于软硬相间地层，少数为黄土、黏土地层。崩塌典型剖面如图3所示。

崩塌形成的主要原因与滑坡相似，人类生产工程活动为影响崩塌发生发育最活跃的因素。一方面，长距离的切坡修路改变了坡体形态，形成了陡立面，为崩塌发生提供了基础地形条件；另一方面，在降雨、裂隙发育等在生产工程活动的加速作用下直接引发崩塌灾害。

③采空塌陷。项目区内采空塌陷较为发育，塌陷规模方面：均以大中型为主；变形破坏方面：表现为地面裂缝发育，居民房屋开裂，路面下陷等。项目区内采空塌陷平均变形速率如图4所示。由图4可知，评估区内2019年1月至2022年2月平均变形速率为-40～-10 mm/a，区内地表变形主要为采空塌陷引起。项目区采空塌陷的诱发因素主要为人为因素与自然因素，自然因素主要为地震、地下水位变化，人为因素为采矿。其中采矿为采空塌陷的最主要诱发因素。

2.2 现状评估

项目区对于典型滑坡、崩塌及采空塌陷现状评估影响因子与结果见表1。

2.3 地质灾害危险性预测评估

地质灾害危险性预测评估包括工程建设引发新地质灾害危险性预测评估及建设工程遭受地质灾害危险性预测评估两个方面。本项目各工程建设引发地质灾害及建设工程遭受地质灾害危险性预测评估见表2。

本项目中各拟建工程均位于地形较平坦区域，工程建设过程中不存在大面积开挖、回填，对周边扰动小，引发地质灾害的可能性小，危险性小。拟建工程遭受滑坡、崩塌及不稳定斜坡地质灾害的可能性小，危害程度小，危险性小。

2.4 综合分区评估及防控措施

2.4.1 综合分区评估。本次地质灾害危险性综合评估主要依据地质灾害危险性现状评估和预测评估结果，充分考虑评估区地质环境条件的差异和潜在地质灾害隐患点的类型、分布、活动强度、影响范围、对建设工程的危害程度，以及潜在危险性的大小，确定判别区段危险性的定性指标。全区作三级划分。

根据以上指标，将评估区划分危险性大、中、小3个等级19个区段。其中11个危险性大区总面积5.89 km2，占评估区总面积的21.33%；7个危险性中等区总面积21.67 km2，占评估区总面积的78.49%；1个危险性小区总面积0.05 km2，占评估区总面积的0.18%。

2.4.2 防控措施建议。地质灾害的防治应遵循“以防为主，避让与防治相结合”的原则，制定方案要突出重点，防治措施要针对性强、有实效。根据工作经验，对于场地类防治措施主要包括：应避则避、工程治理、长期监测等。针对陕北地区，也应坚持以上原则和措施。本项目针对滑坡、滑坡灾害则应采取避让措施；针对采空塌陷则应采取长期监测措施。

3 结论

本研究基于陕北地区某大型重要工程场地地质灾害危险性评估项目，阐述了陕北地区地质灾害危险性评估的工程方法、评估内容、影响评估结果的因素及防治防控措施。结论如下。

①陕北地区地质灾害危险性评估常用方法包括：区域地质资料、现场调查及综合分析等方法，但不可忽视的是，InSAR变形监测方式是可有效查明评估区地质灾害发育程度、地表变形情况的良好方式，需加强此方法的推广应用。

②评估过程中，不仅需加强地表地质灾害的调查及稳定性分析，压覆矿产资源也是不可忽略的重要评价对象之一，在采煤过程中极有可能形成采空塌陷而影响评估区地表沉降。

③现状及预测评估针对不同灾种具有不同的判别标准，但均与地质灾害体的发育程度、危害程度和诱发因素密切相关。影响崩塌、滑坡形成发育的稳定性是多种因素综合作用的结果，其中人类生产工程活动是引发崩塌、滑坡及采空塌陷等地质灾害的最活跃因素。

④场地类防治措施主要包括：应避则避、工程治理、长期监测等。结合陕北地区地质灾害发育特点及规律，针对大中型滑坡、崩塌灾害由于其危害性、危险性及突发性，则应采取避让措施；针对采空塌陷则应采取长期监测措施。

参考文献：

［1］杜少少，洪勃，王力，等. 陕北黄土地层地貌特征及工程特性综述［J］.中国地质调查，2018，5（ 6） ： 83- 89.

［2］刘振山.陕北黄土地貌分类及黄土地层特征研究［D］. 西安：长安大学，2016.

［3］郭蓉.陕北地区某光伏并网发电工程项目风险分析及评价研究［D］. 西安：西安建筑科技大学，2020.

［4］唐忠凤， 陈安. 山区风电场地质灾害危险性评估技术分析［J］. 资源信息与工程， 2023， 38（5）：43-48.

［5］熊光东， 宋培柱， 谭绍鑫， 等. 陕北地区光伏发电与采煤沉陷区的综合治理分析［J］. 中国资源综合利用， 2023， 41（12）：219-227.

［6］高懿琼，骆正山，毕傲睿，等.湿陷性黄土区长输管道耦合协调危险性评价［J］.灾害学，2020，35（4）： 20-23.

［7］樊昱初，吕义清，杨娜. 基于 SABS-InSAR的保德矿区地表形变监测与分析［J］.科学技术与工程，2024，24（3）： 941-951.

［8］王念秦， 张倬元. 黄土滑坡灾害研究［M］. 兰州：兰州大学出版社， 2005.