辽宁省环境工程地质特征分析及其问题的防治探讨.doc

辽宁省环境工程地质特征分析及其问题的防治探讨 1引言环境工程地质既是工程地质的分支学科，又是环境科学的组成部分。它是专门研究由于人类所兴建的各种工程设施引起的工程地质现象、问题及其防治和利用等。因此，环境工程地质不但要从地质角度，而且要从环境保护角度，亦即从人类资源生态、健康、生存和发展的角度进行整体的综合研究，克服地质和环境给人类带来的危害1。辽宁省地势自北向南、自东西向中部倾斜，受北北东向地质构造格局控制，山脉平原均呈北东方向展布。山地丘陵分列于东西两侧，中部为平原，北部为波状平原及丘陵低地2。2区域地质概况辽宁省地壳运动具有多旋回的特点，断裂构造分为超岩石圈断裂、岩石圈断裂、壳断裂和一般断裂4种，它们分属于中朝准地台断裂体系和滨太平洋断裂体系。辽宁境内的深断裂极为发育，具有多期次活动的特点。该区第三纪以来的地壳变动，表现为辽东、辽西大面积上升，中部下辽河平原下降，伴有断裂、火山活动及局部小构造生成。表现为：辽北低丘缓慢隆起、下辽河断陷平原沉降、辽东山地较强烈隆起、辽西丘陵山地缓慢隆起。辽宁省为继承性的断陷、坳陷盆地，新构造运动控制着全区的环境工程地质稳定性，展示出明显的差异性运动，从而也导致了岩、土体结构类型较为复杂，因此全区的环境工程地质条件有较大的差异。3环境工程地质特征3.1环境工程地质稳定性辽宁省环境工程地质稳定性大体可分为4种类型：辽西为弱差异性上升的冲洪积平原基本稳定的环境工程地质条件。辽东为强差异性上升的冲洪积平原不稳定的环境工程地质条件，主要表现在深大断裂在本区通过，并有多次强烈地震发生。如1975年曾发生7.3级海城强烈地震造成的危害极为严重，周期性地震活动的发生使此区成为易受强烈地震危害的不稳定区。中部及北部为均匀下降的冲洪积平原基本稳定的环境工程地质条件。沉积物均一，为上覆粘性土良好的天然地基与少丘漫布的天然地基。辽南为河口三角洲大幅度下降的滨海平原稳定性较差的环境工程地质条件，受构造运动的影响，本区大幅度下降，接受河口及海相沉积，形成多层结构。该区表面为盐渍土，临海为淤泥粉砂互为夹层的软弱地基和砂土液化区，工程地质基础条件较差，受强烈地震活动的影响，使此区呈现出稳定性差的环境工程地质特征。3.2岩、土体工程地质类型3.2.1岩体工程地质类型依岩体成因及特征、产出条件、物理成分及组分，划分了沉积岩、岩浆岩及变质岩三大类型。以岩体层组为单元，划分了薄层中层厚层状结构类型。依岩石的干抗压强度及软化系数划分了较坚硬坚硬强度类型。其干抗压强度为602124.5MPa，软化系数为1.0。根据岩体的建造类型、岩性、强度及结构面的展布，将省内岩石划分6个工程地质类型即较坚硬中厚薄层状砂岩、砂砾岩、页岩为主岩组；坚硬厚层中厚层状灰岩岩组；厚层中厚层状石英岩、砂岩、大理岩、灰岩岩组；坚硬块状花岗岩为主岩组；坚硬玄武岩、安山岩为主岩组；坚硬块状混合花岗岩、混合岩为主岩组。3.2.2土体工程地质类型依土体的岩性、水理及物理力学性质划分类型，按土体在垂向30m的深度内的分布组合，进行结构分类，即土体夹层累积厚度不超过总厚度的10时为均一结构；土体夹层超过总厚度10的叠置分布为多层结构。土体类型有非粘性土的砂类土、砂砾石；粘性土有粘土、亚粘土、亚砂土；特殊类土有黄土类土、盐渍土和软弱土。上述各类土体结构与岩石类型所形成的地基条件有明显的区别，在辽西地带及大小凌河的中后缘为上伏粘性土或地表沙丘漫布的良好地基，在东、西、北部山前坡状平原为黄土类相对稳定的地基；辽河以西至大小凌河扇前缘则为具多层结构由泥质、盐渍土构成的软弱地基；辽河口以东地带为细粉砂形成的砂土液化不稳定地基。在辽东地带虽然地表上部为粘性土及砂砾石，是良好的天然地基，但易受到强烈地震活动的危害，因此也受到不稳定因素的影响。4环境工程地质问题4.1地面沉降起因于超量抽取地下水液态矿体。如海城、本溪、大连、辽阳、鞍山等地因过量开采地下水，破坏了地下水的动态平衡，致使土层非弹性压密，极易形成地面沉降，造成地基稳定性的不利影响。因开采石油、天然气也可造成不可恢复的地面沉降。4.2诱发地震水库蓄水、向地下注液、采矿，在特定的工程地质环境内均可以诱发破坏性地震。据文献资料不完成记载，自公元421年至1975年，全省共发生三级以上地震70余次，五级以上破坏性地震20余次。本区隶属环太平洋地震带华北地震区，海城营口地震带，是活动性较强的地震带，历史上曾发生多次大于五级的破坏性地震。地面出现裂缝，大坝多次震裂。4.3边坡失稳据有关资料报道，70的滑坡的发生或复活均直接与工程开挖有关3。水库区由于水位上升，浸润托浮作用于边坡，常引起大量崩滑现象；采矿既可塑造边坡(如露天开采)，也可使边坡脱空(地下开采)。从而使边坡失稳。又如公路、铁路等交通线的修建而开挖路基，也会破坏自然边坡的休止角而使其失稳，致使沿交通线形成带状的工程地质环境恶化区。4.4人工废弃物对环境的危害废矿、矸石及城市生活垃圾等的堆放也会引起工程地质环境的恶化。生活垃圾不仅污染地下水源，增强地下水对建筑物地基的腐蚀性，也会给未来的地基处理带来困难。5环境工程地质问题综合防治对策辽宁省是一个环境地质问题较多的省份。地下水位下降，引起某些地区产生地面沉降；矿渣山、尾矿坝、垃圾填坑等，造成下游地下水源、地面水源等的污染及某些环境污染问题的产生等。所有这些现象，不仅要从工程地质范畴加以研究，而且还要从环境科学角度进行研究。辽宁省由于天然地质环境的促成和控制，以及人类活动对环境地质的改造与破坏，产生了一系列原生环境工程地质问题，进而引发出现了人为环境工程地质问题。为使环境最大限度地为人类所利用，对各类环境工程地质问题加以综合防治，进行区域性、系统性、整体性和相关性的系统分析。对各类子系统的防治措施简述如下。5.1地面沉降的防治按照地面沉降的成灾特点、沉降寿命和危害等方面予以考虑。控制地面沉降主要方法有人工回灌和限制或限量开采；填高沉降洼地，乃至修改城市规划。5.2诱发地震对策诱发地震具有地震本身的和次生的双重灾害。防震抗震和减轻地震灾害主要是通过以下途径实现的。521控制地震的设想有的科学家设想，通过诱发一系列小地震，分解尚未发生的大地震为若干较小的地震，或者提前释放一部分已积累的应变能，减弱当地即将发生的大地震的强度。即设法锁住一条活动断层的部分地段，然后在未被锁住的地段用住水的办法增加液压，使这段断层产生小规模地震错动。522预测、预报地震预测预报地震的关键是有无诱发地震及其最大震级的估计。当然，从出现微小的诱发地震活动到发生破坏性大地震之间有时要经历几个月甚至几年的时间。能够正确地预报诱发地震的发展，仍然有助于采取各种防震措施。523.进行抗震设防对常见的滑移、开裂、渗漏和沉降等加以防范，控制震陷率急剧增加，使震陷率随地震强度的增长发展缓慢。5.3地裂缝的工程防治对策531避开法因地裂缝地表陡坎充分发育后，会在很长时间内比较稳定，一般建筑可在地裂致灾作用减弱后的几年内修建，也可满足工程寿命的要求。故既要采用空间域的避开法，又要采用时间域的避开法。532部分拆除法适用于已建成建筑物的长轴与地裂走向接近正交的情况，由于地裂缝的宽度很窄，所以此法很有效。53.3适当加固法(加抗剪梁法)对于建筑物位于地裂的主变形区域或只有小部分地区被地裂所切割的情况。目的是提高建筑物的整体抗剪能力。相互平行或垂直的建筑结构在其节点处呈铰结，其总体抗剪能力是很弱的，加入抗剪梁后，节点处的转动已非常困难，结构的刚性将大大提高。53.4土的特殊处理方法局部浸水法。湿陷性黄土地区，利用黄土的湿陷性及其下沉稳定较快的特点，可以进行有控制的局部的浸水(必要时可以加压)，使下沉量较小的一边得到一个人工补偿下沉量，以达到整个基础均匀下沉的目的。断裂置换法是一种以裂治裂的特殊方法。断裂的传播必然遵循能量最小的原理。为了挽救坐落在地裂处的建筑物，可以在其近旁设置一条人工地裂，只要把原建筑进行一般性的加固，就可能使原地裂成为不活动的地裂，而人工地地裂成为活动地裂，起到断裂置换的作用。 1引言环境工程地质既是工程地质的分支学科，又是环境科学的组成部分。它是专门研究由于人类所兴建的各种工程设施引起的工程地质现象、问题及其防治和利用等。因此，环境工程地质不但要从地质角度，而且要从环境保护角度，亦即从人类资源生态、健康、生存和发展的角度进行整体的综合研究，克服地质和环境给人类带来的危害1。辽宁省地势自北向南、自东西向中部倾斜，受北北东向地质构造格局控制，山脉平原均呈北东方向展布。山地丘陵分列于东西两侧，中部为平原，北部为波状平原及丘陵低地2。2区域地质概况辽宁省地壳运动具有多旋回的特点，断裂构造分为超岩石圈断裂、岩石圈断裂、壳断裂和一般断裂4种，它们分属于中朝准地台断裂体系和滨太平洋断裂体系。辽宁境内的深断裂极为发育，具有多期次活动的特点。该区第三纪以来的地壳变动，表现为辽东、辽西大面积上升，中部下辽河平原下降，伴有断裂、火山活动及局部小构造生成。表现为：辽北低丘缓慢隆起、下辽河断陷平原沉降、辽东山地较强烈隆起、辽西丘陵山地缓慢隆起。辽宁省为继承性的断陷、坳陷盆地，新构造运动控制着全区的环境工程地质稳定性，展示出明显的差异性运动，从而也导致了岩、土体结构类型较为复杂，因此全区的环境工程地质条件有较大的差异。3环境工程地质特征3.1环境工程地质稳定性辽宁省环境工程地质稳定性大体可分为4种类型：辽西为弱差异性上升的冲洪积平原基本稳定的环境工程地质条件。辽东为强差异性上升的冲洪积平原不稳定的环境工程地质条件，主要表现在深大断裂在本区通过，并有多次强烈地震发生。如1975年曾发生7.3级海城强烈地震造成的危害极为严重，周期性地震活动的发生使此区成为易受强烈地震危害的不稳定区。中部及北部为均匀下降的冲洪积平原基本稳定的环境工程地质条件。沉积物均一，为上覆粘性土良好的天然地基与少丘漫布的天然地基。辽南为河口三角洲大幅度下降的滨海平原稳定性较差的环境工程地质条件，受构造运动的影响，本区大幅度下降，接受河口及海相沉积，形成多层结构。该区表面为盐渍土，临海为淤泥粉砂互为夹层的软弱地基和砂土液化区，工程地质基础条件较差，受强烈地震活动的影响，使此区呈现出稳定性差的环境工程地质特征。3.2岩、土体工程地质类型3.2.1岩体工程地质类型依岩体成因及特征、产出条件、物理成分及组分，划分了沉积岩、岩浆岩及变质岩三大类型。以岩体层组为单元，划分了薄层中层厚层状结构类型。依岩石的干抗压强度及软化系数划分了较坚硬坚硬强度类型。其干抗压强度为602124.5MPa，软化系数为1.0。根据岩体的建造类型、岩性、强度及结构面的展布，将省内岩石划分6个工程地质类型即较坚硬中厚薄层状砂岩、砂砾岩、页岩为主岩组；坚硬厚层中厚层状灰岩岩组；厚层中厚层状石英岩、砂岩、大理岩、灰岩岩组；坚硬块状花岗岩为主岩组；坚硬玄武岩、安山岩为主岩组；坚硬块状混合花岗岩、混合岩为主岩组。3.2.2土体工程地质类型依土体的岩性、水理及物理力学性质划分类型，按土体在垂向30m的深度内的分布组合，进行结构分类，即土体夹层累积厚度不超过总厚度的10时为均一结构；土体夹层超过总厚度10的叠置分布为多层结构。土体类型有非粘性土的砂类土、砂砾石；粘性土有粘土、亚粘土、亚砂土；特殊类土有黄土类土、盐渍土和软弱土。上述各类土体结构与岩石类型所形成的地基条件有明显的区别，在辽西地带及大小凌河的中后缘为上伏粘性土或地表沙丘漫布的良好地基，在东、西、北部山前坡状平原为黄土类相对稳定的地基；辽河以西至大小凌河扇前缘则为具多层结构由泥质、盐渍土构成的软弱地基；辽河口以东地带为细粉砂形成的砂土液化不稳定地基。在辽东地带虽然地表上部为粘性土及砂砾石，是良好的天然地基，但易受到强烈地震活动的危害，因此也受到不稳定因素的影响。4环境工程地质问题4.1地面沉降起因于超量抽取地下水液态矿体。如海城、本溪、大连、辽阳、鞍山等地因过量开采地下水，破坏了地下水的动态平衡，致使土层非弹性压密，极易形成地面沉降，造成地基稳定性的不利影响。因开采石油、天然气也可造成不可恢复的地面沉降。4.2诱发地震水库蓄水、向地下注液、采矿，在特定的工程地质环境内均可以诱发破坏性地震。据文献资料不完成记载，自公元421年至1975年，全省共发生三级以上地震70余次，五级以上破坏性地震20余次。本区隶属环太平洋地震带华北地震区，海城营口地震带，是活动性较强的地震带，历史上曾发生多次大于五级的破坏性地震。地面出现裂缝，大坝多次震裂。4.3边坡失稳据有关资料报道，70的滑坡的发生或复活均直接与工程开挖有关3。水库区由于水位上升，浸润托浮作用于边坡，常引起大量崩滑现象；采矿既可塑造边坡(如露天开采)，也可使边坡脱空(地下开采)。从而使边坡失稳。又如公路、铁路等交通线的修建而开挖路基，也会破坏自然边坡的休止角而使其失稳，致使沿交通线形成带状的工程地质环境恶化区。4.4人工废弃物对环境的危害废矿、矸石及城市生活垃圾等的堆放也会引起工程地质环境的恶化。生活垃圾不仅污染地下水源，增强地下水对建筑物地基的腐蚀性，也会给未来的地基处理带来困难。5环境工程地质问题综合防治对策辽宁省是一个环境地质问题较多的省份。地下水位下降，引起某些地区产生地面沉降；矿渣山、尾矿坝、垃圾填坑等，造成下游地下水源、地面水源等的污染及某些环境污染问题的产生等。所有这些现象，不仅要从工程地质范畴加以研究，而且还要从环境科学角度进行研究。辽宁省由于天然地质环境的促成和控制，以及人类活动对环境地质的改造与破坏，产生了一系列原生环境工程地质问题，进而引发出现了人为环境工程地质问题。为使环境最大限度地为人类所利用，对各类环境工程地质问题加以综合防治，进行区域性、系统性、整体性和相关性的系统分析。对各类子系统的防治措施简述如下。5.1地面沉降的防治按照地面沉降的成灾特点、沉降寿命和危害等方面予以考虑。控制地面沉降主要方法有人工回灌和限制或限量开采；填高沉降洼地，乃至修改城市规划。5.2诱发地震对策诱发地震具有地震本身的和次生的双重灾害。防震抗震和减轻地震灾害主要是通过以下途径实现的。521控制地震的设想有的科学家设想，通过诱发一系列小地震，分解尚未发生的大地震为若干较小的地震，或者提前释放一部分已积累的应变能，减弱当地即将发生的大地震的强度。即设法锁住一条活动断层的部分地段，然后在未被锁住的地段用住水的办法增加液压，使这段断层产生小规模地震错动。522预测、预报地震