石灰石生产加工项目地质灾害危险性评估及防治措施

朱佳川，刘占梅，张志颖，王泽蛟，郑玉新

(辽宁省有色地质局一○九队，朝阳 122000)

石灰石生产加工项目地质灾害危险性评估及防治措施

朱佳川，刘占梅，张志颖，王泽蛟，郑玉新

(辽宁省有色地质局一○九队，朝阳 122000)

地质灾害危险性评估是对工程建设场地及可能危及工程建设安全的邻近地区可能引发或加剧的和工程本身可能遭受的地质灾害的危险性做出评估，对于工程建设具有重要指导意义。本文对凌源市翅冀矿业有限公司项目生产场地地质灾害危险性进行评估，确定了评估范围、评估级别、预测可能引发和遭受的地质灾害类型及危害程度，并提出了工程防治措施。

建设场地；地质灾害；危险性评估；防治措施

凌源市翅冀矿业有限公司在凌源市三家子乡歪脖杖子村投资新建年产140×104t活性石灰项目，企业采用新型高效节能套筒窑进行生产。该项目用地总面积156 119 m2，投资规模56 898.73万元，主要构筑物总面积为25 318.62 m2，场地近似于长方形。厂区主要建筑物为四个套筒窑、一套喷煤系统、2条破碎生产线和公辅配套设施。

为有效防治地质灾害，最大限度减少和避免地质灾害对建设工程造成的损失，防止由于工程建设引发地质灾害及对地质环境的影响，凌源市翅冀矿业有限公司对该建设项目进行地质灾害危险性评估工作。

1 评估范围与级别

1.1 评估范围

评估范围东西界线以征地范围东西侧山脊线为界，南以征地范围南侧山脊线为界，北以征地范围边界连线为界，面积0.696 8 km2，以此面积作为地质环境条件调查面积。

1.2 评估级别

(1) 地质环境条件复杂程度

评估区区域地质背景条件复杂程度中等，地形地貌条件复杂程度中等，地层岩性和工程地质条件复杂程度中等，地质构造条件复杂程度简单，水文地质条件复杂程度简单，地质灾害条件复杂程度简单，人类工程活动一般，对地质环境影响程度轻微。评估区地质环境条件复杂程度属于中等级别。

(2) 建设项目重要性

该项目年产活性石灰70×104t，同时具有加工冶金用石灰石150×104t的生产能力，生产规模均属于大型，重要建(构)筑物套筒窑高度52.09 m，跨度>30 m，投资规模56 898.73万元。该项目为重要建设项目。

(3) 评估级别

根据地质环境条件复杂程度分类为中等，建设项目重要性分类为重要建设项目，按照《地质灾害危险性评估规范》(DZ/T0286-2015)分级标准，该项目地质灾害危险性评估工作级别确定为一级。

2 地质环境条件

2.1 区域地质背景

(1) 地质构造

评估区区域地质构造一级单元为华北板块，二级构造单元为华北陆块，三级构造单元为燕山中晚元古代-古生代裂陷带，四级构造单元为建昌中生代火山沉积盆地和歪脖杖子中生代隆起。

经收集相关资料和现场勘查，评估区内没有褶皱和断裂构造，评估区周边有3条断裂构造：马圈山-塔子山逆断层、五道河子逆断层、铁杖子逆断层。上述断裂自中生代末期以来，长期处于稳定状态，在新生代时没有全新活动的迹象，是一个长期稳定的区域性断裂构造，并且距离评估区较远，不会对评估区工程建设产生不良影响。

(2) 地震

据中国地震动峰值加速度区划图(GB18306-2001图A1)划分，评估区地震动峰值加速度0.10，反应谱特征周期0.35 s，属地震烈度Ⅶ度区。

根据以上特征，确定评估区区域地质背景条件复杂程度为中等。

2.2 地形地貌

评估区具有3条山脊、两条沟谷相间组合的特征。山脊线呈北东-南西向展布，形态呈长梁状，山顶呈浑圆状或长椭圆状，纵向坡度较缓；沟谷纵向形态呈中部宽大、两端较窄的橄榄形，断面形态总体呈拓宽“U”字形，局部呈“V”字形。评估区总体地形特征呈南西高，北东低，依次降低的特点，最高海拔高度710.20 m，最低海拔高度435.00 m，相对高差275.20 m。建设场地地形特征与评估区相似，最高海拔高度569.00 m，最低海拔高度435.00 m，相对高差134.00 m。

根据评估区地形地貌特征，确定评估区地形地貌条件复杂程度为中等(图1)。

图1 地形地貌

2.3 地层岩性

评估区内地层岩性较简单，地表广泛分布的为第四系、侏罗系蓝旗组和寒武系下统。

(1) 第四系(Q)

第四系仅分布在评估区北东端，面积0.007 3 km2，仅占评估区面积的1.05%，岩性为粉质粘土和碎石土，由坡洪积所形成。呈土黄色，主要由粉粒、粘粒和碎石组成，局部夹有沙砾卵石透镜体，厚度较小，仅1.00～3.30 m。山丘和斜坡残存少量第四系坡积物，主要为腐殖土和碎石土，厚度仅0.10～0.30 m。

(2) 侏罗系蓝旗组(J2l)

侏罗系蓝旗组广泛分布于评估区，出露面积0.511 3 km2，约占评估区面积的73.38%。主要由安山岩组成，由中生代火山喷发-喷溢形成，呈灰色-深灰色，斑状结构，斑晶为板状斜长石，基质为隐晶质和细晶质结构。主要矿物为斜长石和角闪石及少量云母，层状、厚层状和块状构造，岩石节理裂隙较少，坚硬致密。该岩层与分布在评估区南东侧的寒武系下统灰岩呈角度不整合接触。

(3) 寒武系下统馒头组(∈1)

寒武系下统馒头组分布于评估区东南部，出露面积0.178 2 km2，约占评估区面积的25.57%，地层岩性为白云质灰岩，由古生代浅海相沉积形成。岩石呈灰白色，隐晶质结构，层状构造，主要由方解石、白云石等组成，地层产状300°∠50°，岩层厚度361 m，与上覆侏罗系蓝旗组安山岩呈角度不整合接触。

综合上述，评估区岩性岩相变化较大，地层岩性条件复杂程度中等。

2.4 地质构造

评估区周边具有一组北东向逆掩断层，时代较老的地层推覆在时代较新的地层之上，这些断裂形成时代为中生代中晚期，在新生代时期没有发生重新活动，长期处于稳定状态，对评估区没有影响。经过勘查，评估区内没有褶皱和断裂构造，岩层完整性好。

评估区主要地层结构面为岩层的层理面，形态呈直线状，长度和延伸较大。岩层倾向方向与斜坡坡向大部分呈斜交，岩层倾角大于斜坡坡度，对地质体成灾作用影响较小。

评估区地质构造简单，无褶皱和断裂，裂隙不发育，地质体完整性好，确定评估区地质构造条件复杂程度为简单。

2.5 岩土类型及工程地质性质

(1) 岩土类型及工程地质

根据现场勘察结果并结合周边工程揭露的地层情况，评估区工程地质特征如下：

场地岩土体类型为素填土、残积土、安山岩、白云质灰岩，成因分别是人工填筑、冲洪积、海相化学沉积和岩浆喷发-喷溢而形成。各岩土体力学性质及地基承载力特征值见表1。

①素填土：杂色；稍密-中密；稍湿；以山皮土、碎石为主，含粘土，堆积年代较短，该层不均匀，素填土较厚区域已进行强夯处理，层厚为0.50～21.70 m。

②残积土：黄褐色；风化为土状，原岩结构难以辨认，原岩成分为安山岩，含碎石，局部夹碎石薄层，该层局部缺失，不均匀，层厚0.70～3.30 m。

③强风化安山岩：灰褐色，矿物成分显著变化，风化裂隙较发育，岩体较破碎，干钻不易钻进。

④中风化安山岩：灰褐色，斑状结构、层状构造，岩石完整性较好，干钻不易钻进。

⑤白云质灰岩：呈灰白色，晶质结构，层状构造，厚度0.5～1.0 m，主要矿物成分为方解石、白云石和燧石，岩石完整，岩溶裂隙不发育。

表1 建设场地岩土体力学性质及地基承载力特征值一览表

(2) 建设场地稳定性评价

拟建场地历史上没有引发地震的活动性发震断裂，没有发生过大的地震，无崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷等地质灾害，不良地质作用不发育。但是人工填土厚度较大，且不均匀。场地的稳定性较差，基本适宜工程建设。

评估区岩土体结构较复杂，工程地质性质较差，确定评估区工程地质条件复杂程度中等。

2.6 水文地质条件

(1) 含水层分布及赋水性

根据评估区地层岩性、地质构造、地形地貌特征，可划分为第四系松散岩类含水层、侏罗系安山岩裂隙含水层和寒武系白云质灰岩岩溶裂隙含水层。

①第四系松散岩类含水层

该层分布于评估区北东部边缘，出露面积仅0.007 3 km2，占评估区面积的1.05%，由粉质粘土和碎石土组成，砂砾石层不发育厚度薄。经勘察，在该层未见地下水，含水层的赋水性很差。

②侏罗系安山岩裂隙含水层

该层广泛分布于评估区，出露面积仅0.511 3 km2，占评估区面积的73.38%，岩石类型主要是安山岩，岩石风化程度低、节理裂隙不发育、分布地势高。经勘察，在该层未见地下水，含水层的赋水性差。

③寒武系白云质灰岩岩溶裂隙含水层

该层分布在评估区南东部一角，出露面积仅0.178 2 km2，占评估区面积的25.57%，岩石类型主要是白云质灰岩，含有较多的泥质和燧石，具有微小的溶洞和溶隙，被粘土等所充填。经勘察，在勘察范围和深度内没有发现地下水，该含水层的赋水性也较差。

(2) 地下水类型及动态特征

根据地层岩性和地下水的赋存特征，评估区地下水类型主要是松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩岩溶裂隙水。

根据岩土工程勘察结果，在勘察最大深度内并没有见到各类地下水。参照区域地下水类型的动态特征，本区地下水的动态特征也和区域相同，即地下水丰富程度受季节和降水量变化影响，地下水动态曲线与降水曲线基本同步变化。雨季时，水位随即提高，雨季过后，水位随之跌落，每年的8月份是地下水的丰水期，5月份是枯水期，埋深的变化区间为1～2 m。

(3) 地下水开采与补给、径流、排泄条件

由于评估区整体位于低山区，地势较高，切割深度较大，冲沟较发育，属于地下水的补给区，主要接受大气降水的垂向补给，大部分以地表径流的形式汇入沟谷，向下流入善于沟。只有一小部分大气降水沿着基岩裂隙渗入地下，补给基岩裂隙水含水层和碳酸盐岩岩溶裂隙含水层。

评估区北东端善于沟沟谷为径流区和排泄区，当地地下水开采主要是居民生活用水，用水量较少。

(4) 地下水对工程的腐蚀性

经过勘察，在评估区范围和勘察深度内未发现地下水，工程基础埋深小于勘察深度。因此，地下水不能对混凝土结构及钢材造成腐蚀。

评估区内地下水埋藏较浅，水文地质条件较好，确定水文地质条件复杂程度为简单。

2.7 人类工程活动对地质环境的影响

经调查，评估区人类工程活动主要均以种植为主，基本保持原始自然状态，破坏地质环境的人类工程活动轻微。

项目区地质环境条件总结对比见表2。按照《地质灾害危险性评估规范》(DZ/T0286-2015)表B.1，判定评估区地质环境条件复杂程度为中等。

表2 地质环境条件一览表

3 地质灾害危险性现状评估

地质灾害的现状评估即指对评估区内已经存在或正在发生的地质灾害进行危险性评估，现状范围确定以评估区上游分水岭为界，向下外延至沟谷，面积0.696 8 km2。

经评估区现场实地调查和综合分析：评估区地质环境条件中等，破坏地质环境的人类工程活动简单，原始地质环境未遭受到破坏或者破坏程度轻微。经现场实地调查，在现状评估范围未发现地质灾害，现状条件下评估区内无地质灾害发生。

4 地质灾害危险性预测评估

预测评估是在现状评估的基础上，根据评估区地质环境条件、建设工程的类型和工程特点进行评估，主要对工程建设中、建成后可能引发、加剧地质灾害的可能性；工程本身可能遭受地质灾害的危险性及工程活动对地质环境的影响等评估。预测评估范围为项目建设范围，面积156 119 m2。

4.1 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

根据实际调查，依据建设项目工程特点，结合该区地层结构与岩土体工程地质条件，预测评估区内工程活动可能引发的地质灾害类型为崩塌、滑坡和地面沉降。

(1) 崩塌

根据实地勘察，建设场地上部岩土体遭受风化结构较为松散，场地平整最大挖方深度约25 m，形成的边坡较陡，形成的陡边坡在爆破震动、地震及强降水等因素作用下，可能引发小规模崩塌地质灾害。但由于边坡上部表土层最大厚度仅0.6 m，下部为坚硬的安山岩，且节理裂隙不发育，岩土体的稳定性好。所以，引发崩塌的可能性小，崩塌地质灾害的危险性小。

经现场调查，评估区或周边无崩塌地质灾害发生，即使存在个别的危岩体，近年来无掉块现象，上面无新裂隙分布，崩塌地质灾害发育程度弱。

综上，工程建设活动引发或加剧崩塌地质灾害的可能性小，崩塌地质灾害的危害小，发育程度弱，确定危险性等级为小。

(2) 滑坡

①岩质滑坡

项目主要建设工程地段为缓倾斜的斜坡，需要削坡(高)填低平整建设场地，建成后形成3处平台，最大挖方深度为25 m。所切地层岩性分别是白云质灰岩、安山岩和粉质粘土，挖方切坡后形成坡度较陡的边坡，它们在降水、地震、爆破震动等作用影响下，可能会发生滑坡。但是，边坡局部坡向与地层岩石倾向相同，而且倾角小于边坡坡度角，大部分地段与地层倾向斜交，特别是安山岩和白云质灰岩的岩层之间不存在泥质岩等夹层。所以引发岩质滑坡的可能性较小，危险性较小。

②堆积层滑坡

在工程建设场地平整阶段，新形成3处填方地段，最大填方深度25 m，形成3处堆积层边坡，边坡最大高度25 m，坡度35°。它们在降水、地震和爆破振动、重力荷载等作用下，可能会引发堆积层滑坡地质灾害，且发生的可能性较大，危险性中等。

综上，工程建设活动引发或加剧滑坡地质灾害的可能性中等，滑坡地质灾害的危害程度中等，确定危险性等级为中等。

(3) 地面沉降

评估区项目建设部分地段需要回填土方，填筑高度2～25 m。如施工过程中碾压夯实不够，造成存在虚土地段。它们在地下水、大气降水和上覆建筑物荷载的作用下，可能会发生地面沉降地质灾害。由于填方厚度比较大，容易在填方地段引发地面沉降地质灾害，危害建设工程和员工的安全受到威胁，故地质灾害的危险性和危害性为中等。

综上，工程建设活动引发或加剧地面沉降地质灾害的可能性中等，地面沉降地质灾害的危害程度中等，确定危险性等级为中等。

4.2 建设工程自身可能遭受已存在地质灾害危险性预测评估

工程建设会引发地质灾害，同时自然环境条件下及工程活动引发的地质灾害也会对工程造成危害。通过对评估区地质环境分析，项目建设存在可能遭受崩塌、滑坡、地面沉降和泥石流地质灾害的危险性。

(1) 崩塌

崩塌是由于工程建设过程中的基础施工和场地平整挖方所引发，也使工程建设本身可能遭受到崩塌地质灾害的危害。但是由于崩塌地质灾害发育程度弱，评估区表土层厚度小，下部是坚硬的安山岩，且节理裂隙不发育，岩土体的稳定性好，即使是形成崩塌地质灾害也是规模很小的坍塌，容易防治和防范，建设工程自身遭受地质灾害的可能性小，危害程度小，发育程度弱。因此，工程建设本身可能遭受崩塌地质灾害的危险性等级小。

(2) 滑坡

①岩质滑坡

岩质滑坡是由于工程建设挖方切坡所引发，也使工程建设本身可能遭受到滑坡地质灾害的危害。但是由于所切地层岩性分别是白云质灰岩、安山岩和粉质粘土，挖方切坡后形成坡度较陡的边坡。但是，边坡局部坡向与地层倾向相同，倾角小于边坡坡度角，岩层之间不存在泥质岩等夹层，故引发滑坡地质灾害的危险性小，建设工程遭受到滑坡地质灾害的可能性小，工程建设本身可能遭受滑坡地质灾害的危险性等级为小。

②堆积层滑坡

工程建设场地平整阶段形成3处填方地段，最大填方深度25 m，形成3处堆积层边坡，它们在降水、地震和爆破振动、重力荷载等作用下，可能会引发堆积层滑坡地质灾害，且发生的可能性较大，危险性中等，工程建设本身可能遭受堆积层滑坡地质灾害的危险性等级为中等。

综上，工程建设本身可能遭受滑坡地质灾害的可能性中等，滑坡地质灾害的危害程度中等，确定危险性等级为中等。

(3) 地面沉降

地面沉降是由于施工过程回填土方、大气降水和建筑荷载所引发，也使工程建设本身可能遭受到地面沉降地质灾害的危害。由于局部填方的厚度比较大，地面沉降的幅度有可能比较大，建设工程自身遭受地面沉降地质灾害的可能性中等，危害程度中等，故工程建设本身可能遭受地面沉降地质灾害的危险性等级为中等。

(4) 泥石流

评估区具有一定的汇水面积，约1.572 5 km2，沟谷两侧斜坡具备一定坡度，地形相对高差较大，一旦遇到大暴雨，形成泥石流的水源条件，沟谷底部部分地段存在冲洪积形成泥石流的物源条件。而拟建原煤储存库位于龙爪沟的下游，在两者的共同作用下，可能形成泥石流地质灾害。但是沟谷上游地形坡度较缓，并且支谷较少，汇水面积不大，加之沟谷底部冲积物及生活建筑垃圾较少，评估区又地处辽西干旱地区，年平均降水量550 mm。因此，虽然在降大雨、暴雨时可能会引发泥石流灾害，对工程建设造成危害。根据其发生的可能性和危害性小，工程建设本身可能遭受滑坡地质灾害的危险性等级为小。

4.3 预测评估结论

综上所述，工程建设可能会引发崩塌、滑坡和地面沉降地质灾害，工程建设本身可能遭受崩塌、滑坡、地面沉降和泥石流地质灾害的危害，地质灾害的危险性等级为小-中等。

5 建设用地适宜性分区及地质灾害防治措施

5.1 建设用地适宜性分区评估

工程建设适宜性评估范围与预测评估范围相同，根据区内地质环境条件，工程活动目前对地质环境的破坏程度及今后的影响范围，现状评估、预测评估、综合评估结果，将评估区回填深度>10 m的区域划分为地质灾害危险性中等区，基本适宜工程建设区；将其它区域划分为地质灾害危险性小区，适宜工程建设区。

5.2 防治措施

地质灾害防治应坚持以预防为主，防治结合的原则，根据防洪堤工程特征和评估区的地质环境条件，做到因地制宜，因灾设防，合理有效。

(1) 主管部门和工作人员要提高保护地质环境的自觉性，充分认识地质灾害的严重性、危害性，提高对地质灾害的识别能力，编制好针对可能发生地质灾害的防灾预案，建立预报预警系统，提高临灾抗御能力。

(2) 该工程建设必须严格按设计部门提交设计方案进行施工，不得私自变更设计方案。

(3) 崩塌和滑坡防治措施主要是要按照设计稳定的边坡坡度进行开挖施工，及时清除危险岩土体，按照设计和施工揭遇的岩土体强度、稳定状态采取削坡、锚固、支护和排水措施，提高边坡的稳定性。

(4) 地面沉降防治措施是减少回填的土方量和回填幅度，充分碾压夯实。在回填地段建设工程，必须先勘察确定回填段是否满足工程建设需要，当回填土的地基承载力满足不了工程建设需要时，必须进行补强，或者另选它址。基础类型采用桩基础，桩端岩层为中风化安山岩(白云质灰岩)，能够起到基础、拉滑作用。回填地段地面要采用混凝土硬化，防止地表水入渗，降低回填土强度，从而提高抗滑地面沉降的能力。

(5) 泥石流的防治措施是施工期要避开汛期，施工物料和生产生活设施要堆放和设置在历史洪水水位线之上。此外要加强雨情监测，在降大雨、暴雨时及时撤离施工人员，建设原煤储存库，避开主沟谷段，防止泥石流危害其安全。

(6) 针对可能发生的崩塌、滑坡、地面沉降和泥石流地质灾害进行监测工作，指定专人定期巡视，发现险情及时撤离人员和财产。

[1] 地质灾害危险性评估规范(DZ/T 0286-2015)[S].北京：中华人民共和国国土资源部,2015.

[2] 兰奎华，李祥才，付庆,等.辽宁省凌源市年丰沟滑坡特征及引发因素分析[J].地质灾害与环境保护，2010，21(3)：18-21.

[3] 马建德，相阳秋，付庆,等.凌源市马头山沟崩塌-泥石流地质灾害特征 [J].地质灾害与环境保护，2005，16(4)：354-357.

PRODUCITION AND PROCESSING LIMESTONE PROJECTGEOLOGICAL DISASTER RISK ASSESSMENT AND PREVENTION MEASURES

ZHU Jia-chuan,LIU Zhan-mei,ZHANG Zhi-ying,WANG Ze-jiao,ZHENG Yu-xin

(Team 109 of the Bureau of Non-ferrous Geology of Liaoning Province,Chaoyang Liaoning 122000,China)

The geological disaster risk assessment is on construction sites or may endanger the safety of construction projects may cause or aggravate the neighborhood and the project itself may suffer from the risk of geological hazards assessment, and has important guiding significance for the engineering construction. Hebei mining co., LTD. In this paper, the lingyuan wing project production site geological disaster risk assessment, determine the level of the assessment scope, assessment, prediction could trigger and the types of geological disasters and the damage degree, and engineering control measures are put forward.

construction site; Geological disasters; Risk assessment; Prevention and control measures

1006-4362(2017)02-0026-06

2016-12-19 改回日期： 2017-02-06

P642;TD167

A

朱佳川(1983- )，男，辽宁朝阳人，工程师，主要从事环境地质和地质灾害危险性评估及防治工作。E-mail:360524632@qq.com