兰州美加地块低丘缓坡工程地质灾害危险性评估与防治措施探讨
?P键词： 兰州美加地块； 低丘缓坡工程； 地质灾害； 危险性评估； 防治措施
1. 地层及构造特征
评估区出露地层较为简单，大面积覆盖第四系马兰黄土。河（沟）谷内为第四系全新统堆积物。从板块构造学说的观点出发，兰州市位于祁连褶皱系东部，横跨祁连中间隆起带和拉脊山加里东褶皱带。大致可分为加里东以前、加里东、印支、燕山及喜马拉雅五个构造期的褶皱和断裂，其中以燕山期表现最为明显。燕山运动还使新近系地层发生强烈褶皱和断裂，并伴随着不均匀的升降运动，并产生褶皱和断裂。评估区发育的主要断裂有秦王川盆地西缘断裂（F2），秦王川盆地东缘断裂（F5）。
评估区位于青藏高原东缘，是我国重要的地貌梯级过渡带，其新构造运动十分强烈，以断裂和断块活动为基本特征。其主要活动特征表现为构造活动的继承性和新生性。在时间上具有阶段性，空间上具有差异性。概括起来，本区主要有大范围整体性、间歇性抬升和断裂、断块活动的继承性和新生性两个主要特征。
2. 水文地质特征
根据地下水的赋存条件，将区内地下水类型划分为碎屑岩类孔隙裂隙水和松散岩类孔隙水两类。
2.1 碎屑岩类孔隙裂隙水
碎屑岩类孔隙裂隙水指存在于新近系中的地下水，在评估区分布很广，赋存于新近系砂岩、砂砾岩、砂质泥岩的孔隙裂隙中，厚度2m～5m不等，往往与第四系黄土、砂砾卵石等构成统一含水层，含水层透水性、富水性差，单井涌水量流量一般小于10m3/d，枯季地下径流模数小于0.1l/s?km2，水质较差，矿化度达3g/L以上，水化学类型以Cl?D-SO42-型和Cl-型为主。该地下水主要接受大气降水补给，一般自高处向低洼处径流，绝大部分转化为沟谷潜水。
2.2 松散岩类孔隙水
可细分为黄土孔隙裂隙潜水和沟谷潜水两类。
（1）黄土孔隙裂隙潜水分布于低山丘陵区，赋存于黄土的孔隙裂隙中，地下水主要接受大气降水补给，多以泉的方式排泄，水量贫乏，水质亦较差。区内大多地段为透水不含水的黄土，只在丰水年或雨季有季节性或暂时性的水流富集与赋存。
（2）沟谷潜水分布于孙家沟以及大西沟等较大沟谷的中、下部一带，地下水主要赋存于第四系冲洪积角砾层中，含水层厚度较小，一般为2m～5m，地下水位埋藏较深，为40m左右。该类水主要接受降水及灌溉水的入渗补给，由北向南径流，向沟口一带排泄。富水性普遍较差，单井涌水量一般小于100m3/d，矿化度多大于1g/l，水化学类型为HCO3--SO42-型或Cl--SO42-型。
3. 岩土体工程地质类型及特征
3.1 土体工程地质性质
区内土体根据其成因类型可分为一般土和特殊土两大类型，―般土包括粉土、砾卵石，特殊土为黄土。
（1）粉土：在沟谷中均有分布，其成因类型冲积、洪积和坡积。其厚度一般10m～15m，最大厚度20m，往往夹有多层砂土。由于成因复杂，结构多变，其物理力学性质差异很大，为中等压缩性土，稍密，具有Ⅲ-Ⅳ级自重湿陷性，承载力特征值为120kPa～140kPa。
（2）碎石土：主要分布于区内较大支沟沟谷中，上部为砂土，下部为角砾。呈稍密―中密状，地基土承载力特征值200kPa～300KPa。
（3）黄土：区内黄土分布广泛，以马兰黄土为主，厚度变化大，黄土层厚度一般为30m～70m。具中等压缩性，马兰黄土具低压缩性。区内黄土具强湿陷性，湿陷等级为Ⅱ-Ⅳ级，承载力特征值为140kPa～160kPa。据实验资料，湿陷系数0.001～0.142，自重湿陷系数0.001～0.079，易溶盐量0.57%～3.82%，塑性指数7.5～8.5，液性指数0.21～0.30。
3.2 岩体工程地质性质
根据岩体结构、岩性组合、岩石力学性质等特征，将评估区岩体划分为层状软弱―半坚硬砂岩、泥岩岩组（N），评估区范围内地表无出露，岩性主要为砂岩，岩层具层状结构，承载力400kPa～500kPa，变形模量40kPa～60mPa，重度22KN/m3～24KN/m3，凝聚力100kPa～200kPa，内摩擦角26°～35°。
4. 地质灾害危险性现状评估
根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004），评价得出黄土大部分具中-强湿陷性，并具自重湿陷性，为Ⅳ级自重湿陷，属很严重湿陷等级；黄土状粉土一般浅部多具湿陷性，以非自重湿陷为主，湿陷土层厚度一般在2m～5m左右。黄土湿陷或潜蚀现象主要表现为陷穴、陷坑、落水洞和竖井等。多零星分布于地形低洼地带和陡岸处，规模均较小，落水洞一般深2m～5m，洞口直径0.5m～2.5m。目前主要危害公路、渠道和农田，另外场地内黄土湿陷等级为Ⅳ级（很严重），且湿陷性较敏感，若地基处理不当或者排水设施不到位，发生黄土湿陷的可能性较大，黄土湿陷可能破坏建设项目地下给排水等设施，或引起拟建建筑物基础局部地段的不均匀沉降、路面沉陷等，判定现状评估区内发生黄土湿陷的可能性较大。
5. 工程建设引发地质灾害的可能性预测
（1）场地平整后形成填方边坡引发地质灾害的可能性预测评估。根据“平整方案”结合该区域地形地貌条件，场地平整后将会形成三处填方边坡，为X1、X2和X3，最大坡高分别为30m、15m和12m，坡体主要由人工填土组成，结构松散，预测在降雨、地震和人类工程活动等外部作用下，3条填方边坡发生滑坡、崩塌等地质灾害的可能性均为大。（2）场地平整后开挖形成挖方边坡引发地质灾害的可能性预测评估。场地平整后将在规划区形成3块台地，1号台地位于规划区北侧，2号台地位于规划区中部，3号台地位于规划区南侧，3块台地周围形成1级～2级边坡，坡度25°～35°，边坡高度5m～6m。由于形成的边坡坡度较缓，坡高不大，因此场地平整后形成的边坡失稳发生地质灾害的可能性小。（3）场地平整后回填土引发黄土湿陷灾害的可能性预测评估。场地回填区分布于建设场地沟谷地带，回填土为区内丘陵地段挖方地段产生的黄土，回填土厚度最大34m。由于场地平整过程中回填厚度大，分布面积广，以及回填施工过程中受降雨天气及施工方法的影响，在土体自然沉降及场地区大面积集水等不利工况条件下，易使回填场地区整体上或局部地段出现较大幅度的沉降变形，引发黄土湿陷灾害。填方区发生黄土湿陷灾害的可能性主要依据填方厚度判定，填方区厚度15m～34m，发生黄土湿陷的可能性大。（4）场地平整过程中引发泥石流灾害的可能性预测评估。建设场地区共分布有3条沟谷。强降雨期间，填方过程中推填的松散土体在雨洪水冲蚀作用下，在沟谷地带可引发泥石流灾害。由于区内各沟谷长度均较小，汇水区范围小，而且沟底较宽阔平缓，因而场地平整过程中引发泥石流灾害的可能性小。
6. 防治措施
6.1 黄土湿陷灾害的防治措施
（1）对项目区规划整平的建设场地应做好地表水的防渗、排水处理等防护措施，对雨水及其他生活、生产废水实行统一的排泄，减少地表水向场地内入渗，防止因地表水渗漏造成的场地区地面的塌陷。（2）严格控制绿化用水，尽量减少水体向场地区入渗，并按照湿陷性黄土地区绿化用水要求进行用水的管理，并不定期检查地面变形情况，发现问题及时解决。（3）对场地区已发生的陷穴，可采用灌砂、灌浆、开挖回填等措施。经夯填处理好的陷穴，其土层表面应用采用3∶7灰土填筑夯实或辅填其他不透水材料加以改善，并将流向陷穴的附近地表水引离，防止形成地表积水及水流集中产生冲刷。
6.2 场地平整后形成地质灾害的防治措施
填方边坡的防治措施：对于规划区边界处回填结束后形成的低于整平面的填土边坡，为保持边坡稳定，减少水土流失，应使最终坡面具有安全坡度，并采取分级放坡、坡脚设置挡土墙、坡面设置格栅状浆砌块（片）石护面或采用三维垫固定植草护面、坡顶设置截排水沟的综合措施防治。
6.3 场地平整过程中可能引发泥石流的防治措施
（1）在场地平整和沟道回填施工中，边填方边拦挡支护，不能将土方长时间堆放在沟道中，防止强降雨引发泥石流灾害。（2）沟谷回填中，应从沟脑向下游回填，防止先在沟谷中下游回填形成堰塞体。
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