桂林市综合实践学校地质灾害发育特征研究

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(桂林理工大学地球科学学院，广西 桂林 541006)

随着城市化发展，建设项目日益增加，为了减轻工程建设地质灾害对人民生活和设施的损害，对建设项目进行地质灾害危险性评估便显得尤为重要[1]。地质灾害是指在地球的发展演化过程中，由各种自然地质作用和人类活动所形成的灾害性地质事件。该文所指地质灾害是因人类活动所造成的，包括危岩崩塌、岩质崩塌、岩溶地面塌陷等类型[2]。该项目位于广西桂林市临桂县，为面状新建建设项目。项目规划范围面积132 995 m2，建筑物占地面积16 896.39 m2，总建筑面积47 026.39 m2，容积率0.354，建筑密度12.70%，绿地率48.93%。项目拟建十余栋建筑，包括教学楼、污水处理厂、张拉膜训练场等建设项目，建筑类型均为多层和低层，基础形式采用独立柱基和天然地基条形基础。

1 地质灾害发育特征

经现场调查评估区发育有3处危岩W1、W2和W3。W1危岩位于评估区南东侧P2山坡坡肩上，距离建设项目约118 m(水平距离)，呈立方状，单体体积约2.5 m3，坐落位置高约85 m，三面临空，欲崩落方向313°，规模小，稳定性较差。W2危岩位于评估区中部P4山坡山腰上，距离建设项目约24 m(水平距离)，呈三角锥状，单体体积约3.0 m3，坐落位置高约25 m，三面临空，欲崩落方向36°；控制W2危岩的两组节理，一组近于水平，另一组近于垂直，两组节理切割岩块，形成W2危岩，规模小，现状稳定性差。W3危岩位于评估区北西部P5山坡坡顶，距离建设项目约200 m(水平距离)，呈不规则状，单体体积约2.5 m3，坐落位置高约198 m，三面临空，欲崩落方向101°，规模小，稳定性差。现状条件下，评估区内发育的W1、W2和W3危岩未造成人员伤害，亦没有直接造成财产损失。除此之外，评估区内目前尚未发现有其他崩塌、滑坡和岩溶地面塌陷等和其他地质灾害。

2 地质灾害危险性预测

2.1 工程建设引发地质灾害危险性预测

工程建设引发基坑崩塌地质灾害危险性：建设场地地势较平坦，按照设计标高，拟建建筑依地势而建，工程建设不需要进行大幅度的平整场地工程。因此，工程建设引发的崩塌地质灾害主要在建筑物基础施工时基坑开挖区段。建设工程中的大多数建筑物基础形式采用独立柱基，公厕采用天然地基浅基础，基础施工时会形成2～5 m深的基坑，基坑面积较小。基坑开挖后的基坑壁红黏土、一般破碎-破碎灰岩层构成，结构松散，透水性较强，稳定性较差。基坑开挖后，形成卸载临空面，在施工过程中如未及时对边坡体进行有效监测与支护处理，在施工机械振动、荷载和雨水冲刷等外界条件影响下，基坑壁容易失稳形成崩塌地质灾害。

工程建设引发岩溶地面塌陷地质灾害危险性：本区岩溶强发育，工程建设施工过程中，机械和车辆运输等所产生的震(振)动、荷载等作用可能破坏地下溶洞、破碎灰岩层或土洞的支撑平衡，形成岩溶地面塌陷。另外，地表水的下渗也可能引发岩溶地面塌陷。

2.2 工程建设加剧地质灾害危险性预测

根据评估区地质环境条件与发育的地质灾害现状，预测工程建设可能加剧的地质灾害是危岩体发生崩塌。工程建设施工过程中，机械和车辆运输等所产生的震(振)动可能引发W1、W2、W3危岩发生崩塌地质灾害。

2.3 建设工程遭受地质灾害危险性预测

2.3.1 崩塌地质灾害危险性预测

评估区发育的3处危岩距离建设工程较近且稳定性差，在附近采石场采矿作用或者极端天气(如暴雨)的影响下可能会发生崩塌地质灾害，使建设工程遭受危岩崩塌地质灾害的影响。

预测建设工程本身可能遭受岩质崩塌地质灾害的区段主要在评估区北西、西和南东部的灰岩山坡P2、P3、 P4 、P5、P6及其附近，这些山坡均由上泥盆统桂林组(D3g)灰岩构成，岩层(S0)产状为158°∠24°，岩层中发育J1和J2两组节理，其产状分别为34°∠82°和290°∠80°。根据各山坡上的节理、岩层层理及山坡产状，采用赤平极射投影图法，对各山坡稳定性进行分析(图1～图5)。

图1 P2山坡与构造面赤平投影

图2 P3山坡与构造面赤平投影

根据图1可知，P2山坡结构面中，节理J1、节理J2以及节理J1与节理J2组合交割线倾角均大于边坡角，表明上述结构面切割的岩块处于稳定状态；岩层S0、节理J1与岩层S0组合交线、节理J2与岩层S0组合交线倾向与坡向夹角大于60°，表明上述结构面切割的岩块处于稳定状态。

根据图2可知，P3 山坡结构面中，节理J1、节理J2以及节理J1与节理J2组合交割线倾角均大于边坡角，表明上述结构面切割的岩块处于稳定状态；节理J1与岩层S0、节理J2与岩层S0组合交割线倾向与坡向夹角大于30°且小于60°，且倾角小于边坡角，表明上述结构面切割的岩块处于基本稳定状态；岩层S0倾向与坡向夹角大于0°且小于30°，且倾角小于边坡角，表明岩层S0切割的岩块处于不稳定状态。

图3 P4山坡与构造面赤平投影

图4 P5山坡与构造面赤平投影

图5 P6山坡与构造面赤平投影

根据图3和图4可知， P4和P5山坡结构面中，节理J1、节理J2以及节理J1与节理J2组合交割线倾角均大于边坡角，表明上述结构面切割的岩块处于稳定状态；岩层S0、节理J1与岩层S0组合交线、节理J2与岩层S0组合交线倾向与坡向夹角大于60°，表明上述结构面切割的岩块处于稳定状态。

根据图5可知，P6 山坡结构面中，节理J1、节理J2以及节理J1与节理J2组合交割线倾角均大于边坡角，表明上述结构面切割的岩块处于稳定状态；岩层S0、节理J2与岩层S0组合交线倾向与坡向夹角大于60°，表明上述结构面切割的岩块处于稳定状态；节理J1与岩层S0倾向与坡向夹角大于0°且小于30°，且倾角小于边坡角，表明岩节理J1与岩层S0切割的岩块处于不稳定状态。

除P3 山坡上岩层S0以及P6 山坡上节理J1与岩层S0割体的岩块不稳定外，其余结构面及切割体处于稳定或基本稳定状态。但这些山坡临空面较高，距离建设项目很近，在附近采石场生产时爆破、机械震(振)动以及载荷和日晒雨淋等影响下，可能产生岩质崩塌地质灾害(图6)。

图6 预测P2山坡岩质崩塌剖面示意图

2.3.2 岩溶地面塌陷地质灾害危险性预测

本区岩溶强发育，本工程的建设势必加剧人类活动和对地质环境的人为扰动，改变碳酸盐岩体中原有的溶洞、溶隙的平衡状态，并加速土洞的形成，易使建设工程遭受岩溶地面塌陷[4]。另外，地表水的下渗也可能引发岩溶地面塌陷。由于岩溶地面塌陷具有突发性，因此，岩溶地面塌陷除可能造成其附近建(构)筑物和道路损坏之外，还可能造成人员伤亡。

2.3.3 不均匀沉降地质灾害危险性预测

预测建设工程中以灰岩作为持力层的建筑物，可能遭受岩溶地基不均匀沉降。建设场地岩面溶蚀现象强烈，起伏变化大，岩体形态多异，浅层岩溶现象发育，且这些岩溶现象常常存在软弱土层，力学性质高低不均。如果项目建筑物基础以灰岩作为持力层，可能遭受岩溶地基不均匀沉降，引起地基的不均匀变形，致使建(构)筑物倾斜、开裂等。岩溶地基不均匀沉降主要危害建设工程中的以灰岩为基础持力层的建筑物及其配套设施。因此，本项目以灰岩作为持力层的建筑物基础要采用独立柱基，基础施工工程量相对较大；建筑物基础以灰岩为持力层，需对浅层溶洞作处理，且建设场地浅层岩溶现象发育强烈，基础施工难度较大。

预测建设工程中以红黏土作为持力层的建筑物，可能遭受地基不均匀沉降[5]。本项目工勘资料显示，场地红黏土层厚1.9～8.4 m，为坡残积成因，硬塑至软塑状态，具中等压缩性，地基承载力特征值fak为130 Kpa。以上建筑物基础以红黏土作为持力层，可能遭受地基不均匀沉降，引起地基的不均匀变形，致使建(构)筑物倾斜、开裂等。地基不均匀沉降主要危害建设工程中的以红黏土为基础持力层的建筑物及其配套设施。

2.3.4 膨胀土地质灾害危险性预测

建设工程存在红黏土地段可能遭受膨胀土地基胀缩地质灾害。红黏土中含有灰白色亲水化合物(蒙脱石、伊俐石等)，使红黏土具有一定的胀缩性，主要表现为吸水膨胀、失水收缩，可能对建筑物和路面有不利影响，如建筑、路基开裂等。建设过程中的以红黏土作基础持力层的建(构)筑物可能会遭受膨胀土地基胀缩地质灾害的影响[6]。

3 结语

研究区地质灾害中等发育，危害程度和危险性小，工程建设引发基坑崩塌地质灾害的可能性中等，危害程度和危险性小；引发岩溶地面塌陷地质灾害的可能性、危害程度和危险性中等。预测工程建设加剧危岩发生崩塌地质灾害的可能性、危害程度和危险性中等。预测建设工程本身遭受崩塌、岩溶地面塌陷地质灾害的可能性、危害程度和危险性中等；遭受地基不均匀沉降地质灾害的可能性中等，危害程度和危险性小-中等；遭受膨胀土地基胀缩地质灾害的可能性中等，危害程度和危险性小。 本文仅以桂林市综合实践学校的建设为例，思路和方法不仅具有针对性，亦可作为其他同类型地质灾害评估的实际参考。

[1]刘衡秋，朱志刚，何维彬.地质灾害危险性评估工作发展现状及若干技术问题探讨[J].中国地质灾害与防治学报.2008.19(4)：128-130.

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[3]魏兴琥，徐喜珍，雷俐，等.粤北岩溶峰林不同地貌部位植被特征研究[J].中国岩溶.2014.4:441-448.

[4]缪钟灵，宗凤书.桂林岩溶塌陷风险评价[J].中国地质灾害与防治学报.1995.6(2)：58-66.

[5]邹志豪.浅谈地基不均匀沉降的预防处理措施[J].福建建材.2010.1：82-83.

[6]张永婷，王保田，朱宝平.击实红钻土与膨胀土的变形特性对比研究[J].科学技术与工程.2013.6：1676-1712.

[7]刘传正，刘艳辉.论地质灾害防治与地质环境利用[J]. 吉林大学学报(地球科学版).2012.42(5)：1469-1476.