城镇环境工程地质工作方法浅探

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　　摘要：随着我国十二五发展规划宏伟蓝图的实施，城镇化在人们物质文化追求中不断加强，而城镇建设的发展空间对城镇环境提出了更高的要求，特别是城镇环境工程地质工作，总是在不断地改变与塑造地质环境,而地质环境又制约城市建设的发展,城市建设所引发的环境工程地质问题越来越多。本文力求在城镇环境工程地质工作方法和预测防治研究方面进行探讨。

　　关键词：环境工程地质,城镇化,地质环境演变,地质灾害,预测防治研究

　　1城镇地质环境演变与城镇地质作用

　　城镇环境工程地质研究思路服从环境工程地质一般研究思路。对本部门环境工程地质来说，就是必须同时紧密顾及城镇地质作用和城镇地质环境，注意从地质环境演变动态、城市类型与功能两个方面进行研究。

　　环境演变动态，可分为原生地质环境动态与次生地质环境变迁两方面。

　　原生地质环境的演变史和对其未来变化的预测，是研究城市环境工程地质的基础。这些变化常以地壳稳定性状为代表，包括地应力场、水热物理场、岩土水理及物理力学性质场等在地质历史中发生的变化。次生地质环境的变迁，如地貌形态、表层岩土介质与特性、地下水分布运移场等的变化。这种变迁常以各种工程地质现象的发生发展为代表，受控于城镇活动，在很大程度上是可控的，成为城市环境工程地质研究的重点和主要内容。

　　认识和划分两类动态的意义在于，既可服务于城市布局，以减少目前尚无法抵御的地质灾害可能造成的损失，又可服务于具体的城市，使研究工作直接服务于实践。

　　两类动态的划分，还可以明确城市环境工程地质学研究的主攻方向，以第一类动态研究作为基础，以第二类动态研究作为重点。若以自然年为时间单元，还可视第一类动态研究为相对静止，突出对次生地质环境演化的研究。

　　对城镇地质作用的研究，要把握城镇的类型和功能。城镇的类型、功能不同，城镇的地质作用和产生的环境工程地质问题也就不同，所以把握了它，就把握了城镇地质作用的主体，使对一个具体城镇所具有的环境工程地质问题的产生机制及根源，可以有更清楚的认识。

　　综合上述认识，可构成城镇环境工程地质学的研究思路(图1)。

　　2基础研究

　　首先要进行基础性研究，相应编制城镇环境工程地质条件图系。

　　这方面研究与编图的具体内容，一般包括地质、地形、地貌、水文、气象、植被等基础自然条件;矿产、地下水、热矿水、土地等资源的分布;地下水化学类型、岩土体工程地质类型、特殊土分布特征、活动性构造与地震等内容。同时要研究它们的动态特征，研究动力地质作用及自然地质灾害，对地质环境的质量进行评价。主要考虑的是与可能出现城镇环境工程地质问题有关因素。对于不同类型、不同功能的城市(区)，由于可能产生的环境工程地质问题不一样，相对于产生这些问题的地质条件也不一样，还应有选择地突出这些因素。

　　以上内容，实际上包含了自然(基本的)地质环境条件(包括地质资源)以及天然地质环境条件对城市活动与发展的影响等基本内容，是产生环境工程地质问题的重要物质基础。具体编图时，可根据编图对象的繁简程度决定。当内容较简单时，可编综合图;内容复杂时，应考虑分区图、各种单图子图等。

　　3评价研究

　　评价研究的任务是，进行城镇环境工程地质评价，编制相应的城镇环境工程地质评价图系。这种研究是在研究原生地质环境，特别是自然地质灾害的基础上，对其质量和容量进行综合评价之后进行的。它侧重于研究城市地质作用及其诱发的地质灾害，并对其造成的次生地质环境质量进行综合评价。

　　研究和编图的内容，一般可包括：

　　(1)地质环境开发利用状况，包括水资源开发利用现状、地热资源开发利用现状、城镇地质环境有关的土地及生物资源(森林、草原等)开发利用现状，矿产(含天然建材)资源开发利用现状等，以及其开发利用所引起的环境工程地质问题。例如过量抽汲地下水或液态矿产引起的地面沉降、裂缝、塌陷;破坏森林、草原引起的斜坡失稳和土地沙化问题;采石引发的滑坡，甚至地震问题等。

　　(2)各类工程建设引起的环境工程地质问题，如山区城镇由于大量挖方和填方引发滑坡、泥石流问题，破坏植被引发水土流失问题以及抽排地下水引发的岩溶塌陷问题等。在特殊土地区，还会引发诸如湿陷、膨胀、裂缝等一类特殊问题。部分城市还存在人防工程引起的沉陷、塌陷问题。

　　(3)废弃物处置状况及其引起的城市地质环境污染问题。例如工业“三废”、生活垃圾、建筑废墟、核废料等，因处置不当而引起的对城市土地、地表地下水资源的污染，以及对地基土的破坏等。

　　具体图件的选择，要根据城市类型和功能确定，也就是根据具体的城市地质作用类型来选择，既突出主要的城镇环境工程地质问题，又要对潜在的问题有足够的注意，同时还要考虑到为下阶段的预测研究和编图打下基础。

　　城镇环境工程地质评价，要在环境分析基础上进行。环境分析可从以下环境因素分析入手：

　　①充分收集各项环境因素资料，建立环境因素信息库予以储存;

　　②编制单项环境因素图(多数情况可以收集并略加改造而成);

　　③分析各项环境因素的特点;

　　④勾绘环境因素体系轮廓(环境灾害区划轮廓)，待修正;

　　⑤收集分析地质灾害资料;

　　⑥分析研究区域地质环境中的主导因素、从属因素和激发因素(只在激发灾害时才显示出其作用)，以及它们相互作用的规律。

　　城镇环境工程地质的评价，属于针对性评价。相对来说，为局部地区或单项工程的环境工程地质评价以及单项诱发地质灾害的地质环境评价，常不以自然地质环境因素体系的地域性为边界条件。

　　(1)局部地区(或称小区域)环境工程地质评价

　　环境的特点是：主导环境因素作用明显和具体，从属因素作用较弱，而激发因素十分突出(如山区城镇人工边坡引起滑坡、工矿城镇采空塌陷等)。环境质量局部差异性明显，孕灾作用往往以个别灾害种类为主。评价应包括：

　　①环境质量区划。根据环境因素良性平衡程度，将环境划分为良好、中等、有害和灾害四个等级。

　　②对有害、灾害区进行孕灾条件的评价，指出孕灾的主导因素和激发因素，以及可能出现的灾情程度。

　　(2)单项工程的环境工程地质评价

　　在城镇环境工程地质评价中时有出现，如某些城镇或城市的某城区为大型工矿企业所在地，它可能涉及同一环境因素体系内的若干种灾害类型。评价主要包括：

　　①工程地基承载力条件及岩体稳定性的动态评价。应论证当与地基承载力或岩体稳定有关的环境因素发生变化时，它们是否会发生危害工程的变化。

　　②分析与该项工程有关的各种地质灾害的孕育机制，论证可能出现何种灾害以及灾害程度、复发频率等。

　　③进行环境质量区段划分。

　　(3)单项灾害的环境工程地质评价

　　这是环境工程地质评价中最基本的内容，也是较简单的一种。其主要内容是：

　　①进行孕灾环境因素分析，提出并区分主导因素、从属因素及其孕灾机制;

　　②确定灾害的激发因素，进行激发机制分析;

　　③对灾害程度进行评价。

　　4预测防治研究

　　预测研究的任务是对城镇地质作用及其引起的地质环境变化的趋势作出预测，并提出相应的预测图件。

　　城镇地质作用的预测尚未真正展开，但城市正高速发展，土地日益紧张。为了有效地利用土地，现代化城市建设正向高、大、深方向发展。

　　“高”，指高层建筑，几十层的大厦在国内发展很快，趋势是上百层的建筑以至过百层建筑也会增加。这些高层建筑对地基的承载性能和抗震性能要求极高。

　　“大”，建筑物的规模日益宏大，如高速公路、机场、港口、桥梁等的规模，其发展都十分迅速。

　　“深”，许多建筑物向地下发展，如地下铁道、地下仓库、商场、过江过海隧道等。

　　这样，现代建筑不仅对地质环境提出了更高的要求，也大大提高了塑造次生地质环境的强度，从而引起环境工程地质问题日趋严重化。另外，从城市布局看，表现出以下趋势性特色，即城市布局不严格受地质环境制约。以我国城市布局为例，即受三大因素制约：

　　(1)受国民经济发展战略的制约。实行改革开放形成了沿海、沿江、沿边开发带(区)，形成了一大批新兴城市。如深圳、防城港区、海口和日渐扩大的上海浦东区、宁波市等。

　　(2)受国家建设需要的制约。如战略要地西昌市，三线建设的十堰市、攀枝花市，能源开发的宜昌市及边陲开发需要的石河子市等。

　　(3)受区域政治、经济发展需要的制约。如各省会城市的发展。

　　从以上制约城市布局的因素看，城市的选址定位，必然会涉及众多的恶劣地质环境，如区域地壳不稳定、不良工程地质性质的岩土介质分布等。这样，又会使环境工程地质问题复杂化。由于城市地质作用及作用对象的变化，必将引起环境工程地质出现一些新的情况，这些都是预测应考虑的内容。

　　关于治理，基本原理是通过改变某些环境因素的作用强度和频度，以达到减轻灾害或消除灾害的目的。因为地质环境是由各种环境因素组成的，一切地质现象都受环境因素综合作用的控制，任何地质灾害的孕育和激发过程，都是环境因素相互作用的过程，环境因素又分为主导因素、从属因素和激发因素，其中一部分具有不可调性，是现在还不能为人类所控制的，而大部分则在不同程度上能被人类调控，具有可调性。所以，人类可以通过调节包括自身活动内在的各种环境因素，来控制地质灾害的发生或者减轻灾情。具体的预测防治方法和内容如下：

　　(1)城镇或城区环境工程地质问题的预测和防治

　　①城镇地质作用发展趋势预测，结合城镇发展规划和现代技术发展趋势进行。包括单位城市地质环境载入量增加，城镇占地日趋增大，城镇地质灾害的后果趋于严重等。

　　②地质环境演化趋势预测。自然地质环境因素演化的速度是相对缓慢的，因此重点考虑的是人类的城镇地质作用，在对城镇地质作用预测基础上，进行城镇地质环境演化趋势的预测，强调演化中出现灾害的强度和频度。由于小区域环境信息带有局部性和随机性，往往难以进行长期预测，但可以从环境因素演化趋势来进行环境趋势的短期和中期预测。

　　③环境治理方案建议。在预测的基础上，提出环境治理方案建议，从治理和改善某些环境因素入手，提出分阶段、多方位的整治措施。主要内容包括治理步骤、主攻方向、调控环境因素指标(如强度、频度)以及防治灾害的总体目标。对于不可调控的恶劣地质环境，应提出防止灾害外延的措施。

　　(2)单项工程环境工程地质问题的预测与防治

　　①预测在人类的工程地质作用下，地质环境的演化趋势及可能出现的环境工程地质问题、地质灾害的程度和频率。

　　②提出治理措施，包括工程稳定措施和环境安全措施。

　　(3)单项灾害环境工程地质问题的预测与防治

　　①对灾害发展趋势进行预测，主要是灾害的强度与频度的预测。

　　②提出灾害地质环境整治措施的建议。

　　参考文献：

　　[1]《环境工程地质》刘起霞李清波邹剑波黄河水利出版社出版2001

　　[2]《环境地质工作手册》《环境地质工作手册》编委会中国科技文化出版社2005.9

　　[3]《环境工程地质学》贾永刚中国海洋大学出版社2003.9

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