桂林市岩溶区典型地质灾害危险性评估

《桂林市岩溶区典型地质灾害危险性评估》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桂林市岩溶区典型地质灾害危险性评估（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第20卷第3期覃兰丽、曾宪斌、张云良用:林市岩溶区典型地质灾害危险性评佔29笫20卷笫3期2 0 0 9年9月地质灾害与环境保护Journal of Geo logical H azards and Environment Preservat ionVoL 20. No. 3Septem her 2009第20卷第3期覃兰丽、曾宪斌、张云良用:林市岩溶区典型地质灾害危险性评佔29第20卷第3期覃兰丽、曾宪斌、张云良用:林市岩溶区典型地质灾害危险性评佔29文章编号：1006- 4362( 2009) 03- 0028- 06桂林市岩溶区典型地质灾害危险性评估覃兰丽，曾宪斌，张云良（广西壮族|&#

2、39;|治区桂林水文工程地质勘察院，桂林541002）摘要：根据建设项II地质灾害危险件评佔T作特点,结介打林帀地质灾害现状提出用层次因了分析 法对岩溶地面塌陷地质灾吿进行危险性评佔I地质成因历史分析法、赤半投彩法对不同类熨危岩进行 评估，并用实例进行分析预测.关键词：岩溶地面塌陷；危岩；口次因f分析法;地质刃史成IM分析法；赤'I'投影法：地质灾启危验性 评估中图分类号：PM2.25: P642.26文献标识码：A第20卷第3期覃兰丽、曾宪斌、张云良用:林市岩溶区典型地质灾害危险性评佔29第20卷第3期覃兰丽、曾宪斌、张云良用:林市岩溶区典型地质灾害危险性评佔29收稿日期：2

3、008 1卜25 改回日期：2(X)9 06 29© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 桂林是世界著名的风景旅游城市和历史文化名 城.地处南岭山系的西南部,两侧高，中部低，区域上 处丁北东向、南北向构造复介部位，受压、扭性挤圧 构造作用，岩石节理裂隙发育；岩层主耍为泥盆系桂 林组（Df）、融县组（Du）厚层灰岩、白云质灰岩，方 解石含暈94% 99%,可溶性极高，加之地表笫四 系覆盖厚度一般小于15 m,区域降南量丰富，所处 岩溶盆地有利丁地下水汇集地表

4、河流发育,地下水 丰富，水位埋藏浅地表水与地下水相互联系、水动 力作用强烈，同时导致桂林区段F伏岩溶强烈发育. 为土洞发育提供了有利条件。独特的地质环境孕育 了桂林市地质灾害的类型为桂林市岩溶地面塌陷和 危岩，对城区各种建筑匸程及市民生命安全具有极 大的威胁。1桂林市岩溶区主要地质灾害1.1岩溶地面塌陷桂林城市建设主耍集中丁岩溶平原、谷地和漓 江阶地，城区碳酸盐岩分布广泛，岩溶发育,地下水 活动强烈，第四系覆盖层较薄岩溶地而塌陷灾害I- 分严巫。据调査统计，至2006年城区的第四系覆盖 层区共发生塌陷3（X）余个严巫的塌陷灾害已经成 为城市建设和人民生命财产安全的严重威胁。桂林 ill的岩溶地

5、面塌陷+：要分布于溶余堆积岩溶半原 中，漓江冲积阶地有少帚:塌陷分布,尧山前缘洪积扇 尚未发现地而塌陷;塌陷集中分布在覆盖层厚度小 于10 m和岩溶发育程度较高地段。1.2危岩桂林城区有大小数百座石山隐丁市内，“山在城 中，城任山间”己成为一道独特美景，依山建房十分 普遍。孤峰、峰林山体挺拔陡峭，节理裂隙发冇，山 体表而岩体较破碎，危岩众多，断层、褶皴核部地段 山体危岩发育密度最大。危岩在暴雨、大风、地震、 人类工程爆破震动等因索作用下，易欠稳发生册塌。 据调查统计，市区共有1 400余处危岩,近年來，瓦 窑的野狗山、廉彩山、铁睥山、羊角山等山体上均发 生过危岩崩塌地质灾害。同时，危岩州塌呈逐

6、年递 增趋势，每年以4至6次的速度增加，严重威胁到 市民的生命财产安全。桂林市危岩崩塌按其力学机理和欠稳模式表现 为压剪滑动型、拉剪倾倒型、拉裂坠落型、拉裂"压 剪坠落型危岩崩塌（分别见图14）o压剪滑动型危岩：危岩的主控结构而倾角较 小,一般在45°以下，为陡崖或陡坡内缓倾角的卸荷 拉张绍构面或缓倾角地层软弱而。危岩体重心任主 控结构而内侧，在危岩体11重及作用在危岩体的地 震力及裂隙水压力作用下，危岩体沿着主控结构而 滑移变形、破坏r 至朋塌呈现压剪破坏力学机理。图1压剪滑动型危岩Fig. I Sliding perilous rock under pressure s

7、htur图3拉贽际落空危岩Fig. 3 Falling perilous rock under tension理。拉裂坠落型危岩：危岩体后部为倾角大于8(T卫於会里出筠。直右筠G沪/由童、才筠°才V 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publis魏廳必勿囉ft愍尿龈脚伏屈楡康拉剪倾倒型危岩:危岩的主控结构面倾角变化 较大,一般大T255,多为陡崖或陡坡的卸荷张拉结 构面，I土主控结构面下端部潜存丁陡崖或陡坡岩体 内。危岩体的重心位于主控结构面外侧在荷载作 用下用绕主控结构面的下端部或F端部与临空面的 交点旋转倾倒破坏形成崩塌呈现拉

8、剪破坏力学机图4拉裂斥剪臥落型危岩Fig.4 Falling perilous rock under lensioir pressure shear的卸荷结构而或断裂结构而，多数处丁基本贯通状 态;主控结构而位丁危岩体顶部，近丁水平，其逐渐 扩展贯通诱发危岩体变形与失稳坠落呈现拉裂的 力学机理。拉裂压剪坠落型危岩:危岩主耍受控丁两条主 控结构而,即近丁水平的主控结构面1和倾角小丁 8(r的主控结构而2,分别属丁拉裂及压剪力学机 理。危岩体任荷载作用下首先是主控结构而1逐渐 受拉扩展,扩展至一定程度时危岩体沿着主控结构 而2滑移变形，变形达到阈值后整体失稳坠落。2地质灾害危险性评估方法2. 1岩

9、溶地面塌陷评估岩溶地而塌陷危险性评价方法较多，上要有人 匸神经网络、模糊数学、回归分析法、基于人工神经 网络(ANN)与地理信息系统(GIS)的综合评价方法 等。/!-：桂林市众多科研单位、院校等均对桂林岩溶 及岩溶地面塌陷进行了大彊的研究匸作。陈学军等 人采用模糊层次综合预测法，选取了“岩溶地层、岩 溶发育强度：覆盖层厚度、覆盖层岩性、覆盖层结构: 距断裂距离、距褶皱距离、断层性质、构造组合、构造 规模:地下水面与基岩面接触、地下水波动频率、地 卜水位变幅、地E水径流强度;地形变化、地貌条件;距抽水井距离、抽排水强皮”作为评价指标,对桂林 市西城区岩溶塌陷危险性进行了评价。胡成等人采 用基于

10、ANN与GIS技术的方法选取了“盖层厚度、 盖层成内、基岩岩性、空间遇洞指数、距断层跖离、断 层构造强度、水位平均变幅、水位平均变频、距强径 流带距离、水位距基岩而距离”作为评价指标对桂 林市西城区的岩溶塌陷危险性进行评价。二者的 3()地质灾害与环境保护2(X)9 彳F稳定、极不稳泄5个等级。宙丁建设用地地质灾吉 危险性评佔的匸作于段上耍是收集区域地质环境资 料和进行野外地质灾害调查，因此，不可能建立特定 地质姿索号岩溶塌陷之间的定量统计关系,这决左 岩溶塌陷这个多因索决策系统客观上“在模糊性。 此外，基丁地质灾害评估工作特点，实际工作中难以 取得评价所盂的全部信息,即信息応存在不充分性.

11、且评价结果应与建设项日地质灾害危险性评佔规 程)(DB45/T 382-2006) (T西壮族|'|治区地方标 准)要求相对应。出丁上述因索，笔者建议采用层次 因子综合分析法对桂林市岩溶地而塌陷进行危险性 评估。2. 1. 1层次因子综合分析法(1) 判别因子的确定选取岩溶条件(岩溶地层、岩溶发育程度)、覆盖 层条件(土层J5度、土层岩性、土层结构)、构造条件 (距断层距离、距褶皱距离、断层性质)、地下水条件 (地卜水面与垄岩而距离、地下水位变幅)、地形地貌 条件(地形变化、地貌条件)等5个条件共12个因子 作为模糊层次评判预测因子.由此得出评佔区岩溶 地面塌陷预测的层次结构模型，如图

12、5o图5预测因子层次结构模熨分析图Fig. 5 M odd of hy er structure for predict ion divisorA.目标层;B.条件层;C.因子层(2) 预测因子权值的确定根据该区岩溶塌陷条件及影响因素分析，结合 专家经验利用A. L. Salty提出的“ I- 9标度”法，分 别列出图5所示的预测因子层次结构中条件层和因 子层的判断矩阵(岩溶塌陷的棊本条件相对丁预测 岩溶塌陷H标的相对雨耍性比较和针对各基木条件 矩阵的特征向氐经归化后即得出岩溶塌陷各基 本条件及相关因了的相对权重值.再通过条件层与 因子层相对权重的连乘，可得到各预测因了的计算 权重值(图6)。

13、图6预测因子权重图Fig. 6 Weight for predict ion divisor(3)预测因子等级划分和取值各因子的发仔程度与预测单元的相对位置不7:溶地曲塌陷町舵件A1«可,对预测单元岩溶地面塌陷稳定性的影响程度也 不尽相同。根据地区岩溶地而塌陷形成条件和影响 因索分析，确定预测所需的12个因子等级指标，如 表1 O(4) 预测因子等级隶属函数确定预测因子分定性指标和定彊指标两类。定性指 标是离散性取值其隶屈函数为其和应指标所对应 的级别：定量指标常常是连续件区间取值，各级别虽 有界限值，但实际I.往往呈过渡状态对定杲指标隶 W函数的取值原则是在各级别界限值上、卜限各取

14、 1/4区间值作为各级别界限值的过渡函数,分属相 邻级别共有;其余定量指标区间值隶属J：相应级别。(5) 根据地区岩溶地面塌陷的分布特征,采用 模糊数学方法，将预测层次结构模型(图5)中的预 测目标A划定评价集为：A = 稳定级(ai),基本稳定级(血)，不稳定级(a?)(1)相应的条件层各预测指标对A的评价模糊子 集为：Bi = hi, ha, bi3)(2)相应的因子层各预测指标对A的评价模糊子 集为： 32地质灾害与环境保护2(X)9 年表1岩溶地面塌陷模糊评判因子等级划分表T able I Classifk-ation of divisors for fuzzy op in ion o

15、f karsl collapse指标分级和収值条件层因子层代号稳定级(1)基木稳定级(2不稳定级(3)岩溶条件B,岩溶地层Cl无尧云岭组Cj，、东村组Dvl融县组Djr、桂林组Djg岩溶发育程度c2曲发肖中等发育强发育土层片度/mCi> 16(或二 0)8- 16< 8覆蟄层条件B2土厲岩性(：4砂砾石、残枳粘土残坡枳红粘土粉质粘土、含砾粉质粘土土层结构Cs无或多元二元一元或混杂距断层距离/mC6> 400400- 2(X)< 3)()构造条件Ba距褶皱轴距离/mCt> 800800- 400< 400断层性质Cg压性压扭性、扭性张扭性、扭性地下水条件皿地卜

16、水而与基岩而C9> 1010- 5< 5地卜水变幅/n】Cjo< 0. 750.75- 1.5()> 1.5()地形地貌条件b5地形变化Cil山头、坡地平坦地低洼地、沟谷地貌单元C|2峰从、岗丘阶地峰林平原、洼地、谷地© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 32地质灾害与环境保护2(X)9 年© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. Al

17、l rights reserved, 32地质灾害与环境保护2(X)9 年0.0000. 0000.0000. 0000.0000. 0000.0000. 0000.0000. 0001.0000. 0001.0000. 0000.0001.0000.0000. 0000.0000.0500.0001.0000.0000. 0(X)1.0001.0001.0001.0001.0000.0000.0000.0001.0000. 9500. ()001.000在所建立的模型中，基木条件层有5个评价指 标因子层有12个评价指标，则某评价单元j所构 成的相应模糊子集为：B> = (Bi,B2,B

18、3,Bi,B5)T(4)Ci = Ci, C2,Cj, .,Ci2T(5)利用层次分析法确定各层指标权重的模糊子集 P对基本条件层：Wn- Wb9 Whi9 -y Wbi且 £即林=1( 6丿对于因子层.We= fWcl, Wc2, Wei, . “丿,且琢=1 (1) 丁处得到某预测单元厂评价集的计算模型：Aj- IFnB)- WcCi Ia, 02, ay( 8)式中为稳定级，产生塌陷的可能性小;02为基本 稳定级，产生塌陷的可能性中等；心为不稳定级,产 生塌陷的可能性小。根据各单元评判结果，按垠人隶屈度原则确定 其所处单元的级别,然后再根据各单元的级別进行 评估区稳定性预测评价

19、。2. I. 2岩溶地面塌陷预测实例在桂林碳酸盐岩区按地貌单元选取2个项日区 作为评价单元,利用野外调査和收集的评佔区环境 地质条件确定的基础资料进行分析预测。(1) 桂林市慰思大厦T程评价指标(因子层)的 实际值为:Cl融县组,C2强发育,C 17. 3 m, C4冲 洪积粉质粘土、粉细砂、卵石、粘土，O混杂结构. C6 2 500 m,C7> 800 nu C« 床性，Coll. 9 m, Ciol. 1 m, Cm平坦地,Ci2漓江II阶地。(2) 桂林市港澳山庄工程评价指标实际值为： Ci融县组,(丄强发育；CO. 7 m, C4含砾粉质粘土、 粉质粘土, C5 元结构

20、.G600叫C?> 800 m, Cs压上述匸程地段相应的判别因子模糊子集如下所 示：慰思大厦判别因子模糊子集0. 0000. 0001.0000. 0000. 0001.0000. 9700. 0300.0000. 0000. 0001.0000. 0001.0000.0001. 0000. 0000.0001. 0000. 0000.0001. 0000. 0000.0001. 0000. 0000.0000. 0000. 0001.0000. 0001.0000.0000. 0001.0000.000港澳山庄判别因了模糊了集根据图6结果，因子层相对丁目标层的权重ffLWc= (0.

21、 035 4, 0 247 9,0 082 2,0 020 5,0. 010 3,0 200 6,0 1 09 4,0 046 5,0. 089 6,0 089 6,0 017 0,0 051 0)则目标隶属函数计算结果分别为：4i = W.Cx = Q 53, 0 08, 0. 39,取最大值 0 53,其相应的稳定级别为稳定，表明慰思大厦地段 发生岩溶地面塌陷的可能性小。42= a 31, 0 07, 0. 62,取最大值0 62,其和应的稳定级别为不稳定，表明港澳山庄地 段发生岩溶地而塌陷的可能性大。2.2危岩崩塌地质灾害危险性评佔中，危岩削塌的评价一般 采用定性分析法可凭肉眼或借助V地

22、质罗盘等量 测匸具在现场识别危岩崩塌的类型，即从陡崖或陡 坡断面形状、主控结构面、主控结构面走向与陡崖或 陡坡总向么间的组合以及岩性等4个方而判泄危岩 谢塌的4个基本类型，然后根据主控结构而的开启 宽度、深度、裂而粗糙程度、充填物性质、结构面走向 与陡坡(崖)走向的组合、结构而倾角与坡角等因索, 建立不同类型危岩的宏观判据，采用地质刃史成因 分析法、赤平投影法进行评价。评价分级标准见 表2。利用表中判据，在桂林市机场路改扩建建设项 日中对沿线危岩进行危险性评佔，据此确定危岩发 生朋塌的可能性大小，进而根据危岩体的规模与危 害程度进行危险性人小评估,其评估结果较切介实 际。值得指出的是，上述评价

23、方法所依据的判据较 粗，为了较全而地确定各类危岩的物理力学性质特 性,进行危岩稳泄性的定量分析及防治工程设计,在 危岩広观分类基础I .进彳r J I-体的危岩测量、钻探、裂 隙水斥力测试并从危岩体及其环境岩土中取样进 行室内物理力学性质试验是十分必雯的。© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 32地质灾害与环境保护2(X)9 年© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing Ho

24、use. All rights reserved, 32地质灾害与环境保护2(X)9 年表2地层稳定性分级表Tabic 2(Classific ation of the stability for stratum危岩类些评估方法稳定性分级稳定基本稳定不稳定斥剪滑动熨、拉裂斥剪 坠落型赤平投影法a> Mac B且 Q6(fa< 3 11 3(y < *< 6(fa< B1L X3CT拉裂坠落熨、拉剪落地质历史成因分析法n< 1/5<、结构而多闭合、 弯曲、粗険，丐质或铁贞 胶结n/5L</<3/5L、结构面 部分开启较平直、较粗 糙、泥质胶结

25、或无胶结n> "5/,结构面大部分开 启、平直、光滑泥虞胶结 或无胶结备注：a.结构面或切割体殳线倾角沖.陡坡坡角;巴结构面倾向与坡向交角危岩练上控结构面扩展贯通长度或面积£主控结构面未形成前危岩体打“岩接触长度或面枳。© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 32地质灾害与环境保护2(X)9 年© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House.

26、All rights reserved, 32地质灾害与环境保护2(X)9 年3结论(1) 根据桂林市岩溶区地质灾害特点，结介广 西建设项目地质灾害危险性评估规程(DB45/ T 382-2006) 求,采用层次因子分析法对桂林市岩溶 地而塌陷地质灾害危险性进行评估，评估结论与现 状地质灾害发育情况基本相符,具有较岛的可信度， 评估报告经专家评审获得通过。(2) 采用地质历史成因分析法、赤平投影法对 不同类型的危岩进行危险性评估,较充分地考虑r 不同危岩形成刖塌的孕育过程及力学机理,具有一 定的针对性,评估结果有一定的可信度o(3) 文中提出的评佔方法,其所依据的判别要素 较充分地占虑了岩溶地

27、而塌陷和危岩的形成影响因 素，且易丁通过收集区域地质环境资料和野外地质 灾書调査获収与地质灾書危险性评佔E作方法相 适应,可供本地区及其他类似地区借鉴。参考文献1 岩土丁程于册編写委员会.岩土工程手册M .北京：中国建 筑工业出版社.1994.2 陈洪凯，等.长江三峽水库区危岩分类及宏观判据研究J.中 国地质灾害与防治学报.2005. 16( 4):53-57.3 陈学军，等.桂林市酋城区岩溶埸陷模糊层次综合预测J.桂 林工学院学报，2(XM). 3)( 2): 112-116.胡成，等.ANN与CIS技术的区域岩溶塌陷稳定性预 测 以桂林曲城区为例J.地球科学中国地质大学学 报,2(X)3.

28、 28( 5):557 562.© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 32地质灾害与环境保护2(X)9 年© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第20卷第3期覃兰丽、曾宪斌、张云良胡林市岩溶区典型地质灾害危险性评估33HAZARD EVALUATION OF TYPICAL GEOLOGICAL DISASTERS

29、 INKARST AREA IN GUILINQIN Lairli,ZENG Xiairbin, ZHANG Yuirliang(>uangxi Zhuang zkutononious Beg ion (y uiliii instil ule of hydrolog ical engin<!er iiig andGeological Survey, Guilin 541002 5China)Abstract： Aca)r(ling to t h<- feat u res of geo logical disasters about Q> list ruction Pro

30、jects, combined w it h the status of geo log ical disasters in Guilin, the paper proposes: using levels of fact or analysis in evaluation of the geo log ical disasters in karst collapse, using geological historic analysis and stereographic projection to e aluate p<feril()us rock and colla|>se

31、and using prad i(Bal «anr pies for analysis aixl predict ion.Key words:Karst collapse; pM ilous rock; analysis of level factors; analysis the causes of geological history; st (Tcograpliic pr(rjed ion; evaluation of geological disasters作者简介：頊兰浙(1980-),女助理工程师，硕I:研究生，上耍从M岩上工程与地质灾害防治工作。(上接第20页)NALY

32、SIS ON FORMING MECHANISM GEOLOGIC HAZARDS ANDPREVENTION COUNTERMEASURE ALONG S331 IN LUOYANG CITYLIANG Jing-ge, ZHANG Seirlin(The SccdimI Geo logical Br iga<l< II enan Prov incial Burchau of Gc(r exploration and M ineralDevelopment. Zhengzhou 45000h China)Ahstract:Vi ith lhe developmnit of hig

33、hw a y The geologic hazards is increas ing rap idly (esjMHially in t he mountainous area),which endanger the people s security and the highw ay normal operation. We invest igat <tl the geologic liazards along S331 in Luoy ang city purlieularly. and found seventeen geologic hazard of dilapidation

34、five landslides geologic hazard, eight instability slopes aikl seventeen crags. The g<nlogic hazards(k?stroyi<il roads, farming laikls5 houses and puts residents lives aixl property in danger T he paper analyses in <l<4ail forming inecluiiism of grologica hazard ami pits forward rresponding preventing cnuntermcasu rKey words： S331: geolog ic luzanls： forming mu hanism; pre ml ion unterin(%isure; analyse作者简介：梁京阁(1969 -)女四川乘庆永川人助理工程师上耍从爭地质调杳和矿山规划方而的研究工作© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved,