浅析城市地质调查中主要环境地质问题及特征 ——以安徽省芜湖市为例_刘显涛.pdf

2020年第9期西部探矿工程 * 收稿日期 2019-11-16 作者简介 刘显涛 （1985-） ， 男 （汉族） ， 内蒙古乌兰浩特人， 工程师， 现从事地质灾害及城市地质调查工作。 浅析城市地质调查中主要环境地质问题及特征 以安徽省芜湖市为例 刘显涛* （安徽省地勘局第二水文工程地质勘查院， 安徽 芜湖 241000） 摘要 地质环境是自然环境的一个组成部分， 是人类居住和赖以生存的浅部地质空间， 有空间性、 稳定性、 可变性及系统性的特点。同时， 地质环境还具有环境功能， 对现代人类居住环境质量具有明 显的影响， 其影响主要表现为环境质量得以保护和改善的影响， 以及环境质量恶化的影响。 关键词 城市地质； 环境地质； 芜湖市 中图分类号 TU42 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202009-0031-04 随着芜湖市城市的快速发展， 地质环境对人类生 活、 生产活动的地质效应愈发明显， 环境地质问题愈发 突出。工作区存在或可能发生的主要环境地质问题有 地下水污染、 地质灾害 （崩塌、 滑坡、 泥石流、 潜在岩溶 塌陷、 潜在采空塌陷、 软土变形、 膨胀土变形） 、 长江岸 崩淤积及关闭矿山环境地质问题等。 1地下水污染 1.1地下水污染源类型及分布 根据本次地下水水质分析结果及收集的资料， 工 作区地下水质量总体较好， 可能造成地下水污染的污 染源类型主要有工业污染源、 农业面源污染源、 生活污 染源三类。 工业污染源主要有矿山、 化工、 电力、 冶金、 医院、 食品、 机械等几大行业源， 主要分布在区内矿区周边、 经济技术开发区和江北产业集中区等。工业污染源主 要来源于工业 “三废” 排放， 根据 芜湖市环境质量报告 （2015 年） ， 芜 湖 市 2014 年 工 业 废 水 排 放 量 达 2087.86104t， 工业源废气排放量为1522.80108m3， 一 般工业固体废弃物产生量达262.528104t。 农业面源污染源主要来源于化肥农药的大量施 用， 主要分布在各类农用地分布区。 生活污染源主要来源于生活垃圾的随意堆放以及 生活污水、 人畜粪便的不当处置， 主要分布在城区、 人 口密集地区及农村地区。 1.2地下水污染方式及污染途径 地下水污染方式可分为直接污染和间接污染两 种。直接污染的特点是污染物直接进入含水层， 在污 染过程中， 污染物的性质不变， 这是对地下水污染的主 要方式。间接污染的特点是， 地下水污染并非由于污 染物直接进入含水层引起的， 而是由于污染物作用于 其他物质， 使这些物质中的某些成分进入地下水造成 的。如由于污染引起的地下水硬度的增加、 溶解氧的 减少等。间接污染过程复杂， 污染原因易被掩盖， 要查 清污染来源和途径较为困难。 地下水污染途径是指污染物从污染源进入到地下 水中所经过的路径。按照水力学的特点分类介绍， 地 下水污染途径大致可分为四类 间歇入渗型、 连续入渗 型、 越流型和径流型。 1.3调查区内地下水污染情况 本次评价主要对工作区第四系孔隙水质量进行评 价。本次评价利用野外调查中的50组地下水样品的分 析结果及收集的17组地下水样品的分析结果， 对工作 区第四系松散岩类孔隙水质量进行综合评价。 根据野外取样的水质分析资料， 本次取样达到Ⅲ 类较为普遍， 部分水样检测项目达到Ⅳ类、 Ⅴ类标准。 达到Ⅳ类、 Ⅴ类的项目分别为pH值、 氨氮、 铅、 砷、 硒、 硝酸盐、 亚硝酸盐、 铁、 锰、 氟化物、 氯化物。 区内地下水主要污染项目为硝酸盐、 亚硝酸盐、 铁、 锰。区内硝酸盐、 亚硝酸盐富集的主要原因为农业 生产过程中氮肥的过量使用、 生活污水和居民生活区 31 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 的粪便排放不当及工业废水的排放不当引发的。工作 区地下水中铁、 锰离子富集主要与还原环境和介质中 含铁、 锰有关。工作区第四系冲积粘性土中含有丰富 的铁、 锰成份， 同时， 含水层普遍具有二元结构， 大气降 水垂直入渗补给较弱， 缺氧易形成还原环境， 介质中有 较稳定的高价铁、 锰氧化物 （如Fe2O3、 MnO2） ， 还原成 低价的铁、 锰易溶盐并离解出大量的二价铁、 锰离子， 使得地下水中的铁、 锰离子含量较高， 从而形成较高的 背景值。 2城市地质灾害 2.1地质灾害基本情况 工作区地质灾害的总体特征是类型多， 灾情和规 模较小； 地质灾害的引发因素主要是人为与自然共同 作用所致。区内地质灾害类型为崩塌、 滑坡、 泥石流、 潜在岩溶塌陷、 潜在采空塌陷、 软土变形、 膨胀土变形 七种， 除软土变形、 膨胀土变形属缓变性地质灾害外， 其余属突发性地质灾害。 根据 芜湖市2013年地质灾害隐患点核查鉴定 （芜湖市国土资源局2013年11月） ， 工作区共有地质灾 害隐患点22处， 其中崩塌11处、 滑坡7处、 泥石流1处、 不稳定斜坡3处； 至2018年6月新增滑坡3处； 期间将 已搬迁避让、 经工程治理后基本稳定及经多年监测基 本稳定的地质灾害隐患点， 经地质灾害防治专家现场 验收、 核查后予以核消， 共计核消了19处地质灾害隐患 点。目前， 工作区共有地质灾害隐患点6处 （崩塌3处、 滑坡2处、 泥石流1处） ， 其中镜湖区1处、 鸠江区3处、 三山区2处， 共威胁35户105人及360万元财产的安 全。同时， 明确了各地质灾害隐患点的防治责任单位、 责任人及监测人。地质灾害监测网络的日趋完善， 地 质灾害防御体系的逐步健全， 能够避免人员伤亡， 大大 减少地质灾害造成的损失。 2.2地质灾害分布与特征 （1） 崩塌地质灾害。根据本次调查统计区内崩塌 点3处， 占灾害点总数的50。分布的行政区域为镜湖 区荆山街道、 鸠江区四褐山街道， 分布的地貌单元为低 丘。区内3处崩塌规模均小于1000m3， 均为小型。虽 然这些崩塌规模不是很大， 但危害性较大， 直接威胁人 民的生命财产安全。 上述3处崩塌地质灾害均由人类工程活动引起， 主 要是房屋建设过程中的切坡引发的， 切坡较高、 较陡， 切坡部位植被被破坏， 且均为土质边坡， 因此， 在强降 雨的作用下， 边坡上部前缘松散的含碎石粉质粘土易 沿岩土体接触面产生崩塌地质灾害。 （2） 滑坡地质灾害。根据本次调查统计区内滑坡 点2处， 占灾害点总数的33.3。分布于鸠江区四褐山 街道的低丘丘坡 （DZ01） 及三山区峨桥镇的低丘丘坡 （DZ05） 。发生的时间段多为主汛期的5～8月。 区 内 滑 坡 规 模 分 别 为 1050m3（DZ01）、 150m3 （DZ05） ， 均为小型。滑坡规模虽然不大， 但危害性较 大， 且直接威胁人民的生命财产安全。区内滑坡产生 于第四系更新统残坡积的含碎石粉质粘土及强风化的 燕山晚期石英闪长玢岩中， 降雨入渗到这些岩土体内， 在松散层与基岩接触面或强弱风化带等下伏不透水层 或弱透水层遇阻后， 使不透水层或弱透水层的界面上 岩土体中地下水处于饱和状态， 抗剪强度降低， 对滑坡 的形成和发展起到了促进作用。 （3） 泥石流地质灾害。根据本次调查统计区内泥 石流灾害点1处， 占灾害点总数的16.7。分布于三山 区峨桥镇丰裕村东形组。 东形组位于一近南北向的沟口低洼地带， 汇水面 积约1km2， 沟谷长约800m， 组成岩性为燕山晚期钾长 花岗岩， 浅表微风化， 上覆残坡积层厚1.5m左右， 具备 形成泥石流的地质环境条件。因此， 于1983年6月26 日暴雨时发生了面状侵蚀型泥石流， 流动方向为18， 规模为0.1104m3； 2010年7月5日凌晨， 东形组6h降雨 量达280mm， 为50年一遇的特大暴雨， 从而导致边坡 上的弃渣 （响水涧抽水蓄能电站切坡修路将弃渣顺坡 堆放） 及沟谷上游的松散层沿沟谷发生泥石流， 规模为 0.2104m3。根据 县 （市） 地质灾害调查与区划基本要 求实施细则 （修订稿） 中泥石流易发程度数量化评分 标准， 该泥石流易发程度评分为59分， 易发程度分级属 低易发区， 泥石流重现期为30～40年， 因此， 永久性建 筑物应避开泥石流下游的沟口。 （4） 潜在岩溶塌陷地质灾害。芜湖市平原、 山前斜 地区松散层分布有覆盖型灰岩地层， 为潜在岩溶塌陷 区。分布的行政区域为镜湖区荆山街道、 弋江区火龙 街道白马街道、 三山区三山街道等部分地段。 （5） 软土变形地质灾害。软土变形危害主要表现 在房屋及道路的不均匀沉降、 建筑施工基坑开挖等方 面。软土地基不均匀沉降引发房屋开裂现象在芜湖市 出现过多处， 如芜湖市少年宫大楼、 原市教育局大楼、 小营盘燃料公司住宅楼等； 荆山河东岸镜湖区方村街 道天城村一带民房开裂现象较多， 民房裂缝以纵向为 主， 间夹横向裂缝， 裂缝宽0.5～3cm （图1） ， 使一些住房 32 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 成为危房而废弃。对道路的危害以皖赣铁路八里湾 湾沚段的软土路基变形较典型， 该段路基下沉严重， 铁 路部门曾多次投入较多资金进行治理。另外， 软土地 区的基坑问题也很突出， 如芜 （湖） 宣 （城） 高速公路鸠 江区清水街道西闸村公路小桥基础基坑开挖至4.4m 时， 遇灰黑色淤泥质粉质粘土时， 产生基坑隆起， 使工 程无法继续进行而被迫停止。 图1镜湖区方村街道天城村民房墙体开裂素描图 2.3地质灾害对社会的影响 发生的地质灾害已经成为影响城市经济和社会发 展的因素之一， 主要表现在以下几个方面 （1） 地质灾害的发生会引发一系列社会问题， 尽管 不会像地震、 干旱、 洪涝等灾害那样造成社会的震荡， 但对受灾地区社会安定的影响却是极其明显的。 （2） 地质灾害对一定地区的危害和威胁， 首先必然 会引起人们对自己及亲人命运的担忧， 心里负担加重， 进而影响社会的安定。如三山区峨桥镇丰裕村东形组 2010年7月5日凌晨发生泥石流地质灾害 （DZ06） ， 导 致该组村民惶恐不安， 影响了正常生活、 工作和学习。 （3） 地质灾害的发生， 还会影响不同社会群体之间 的和谐关系， 导致利益主体之间产生纠纷、 矛盾， 产生 了严重的社会问题， 且解决难度大。尤其是矿产资源 开采产生的各类地质灾害分布范围一般会超出矿区范 围， 如矿山地下开采引发的采空塌陷、 岩溶塌陷地质灾 害， 往往造成矿山和周边居 （村） 民之间的矛盾， 且问题 解决起来十分棘手。 3长江岸崩 3.1岸崩 长江芜湖市段上起三山区河口下至东、 西梁山， 全 长约43km。河道水流走向在山西咀处呈90转角， 急 弯处即为大拐弯道。大拐以上水流为东西向， 以下水 流转为南北向。本河段分上、 下二段， 弋矶山以上顺直 微弯的单一河段长约26km称之为大拐段， 漳河、 青弋 江自右岸汇入。弋矶山至东、 西梁山为首尾束窄中间 展宽的分汊型河道， 长约17km， 裕溪河自左岸汇入； 展 宽段有鲥鱼洲 （新洲） 、 曹姑洲、 陈桥洲 （属和县管辖） 顺 列其间， 将水流分为左右两汊； 左汊称之为裕溪水道、 常年分流比为5.9～41.19， 右汊称之为西华水道、 常 年分流比为94.7～59， 多年来右汊一直为主汊。 河道左岸筑有国家一级江堤无为大堤， 沿堤建有 汤沟闸、 水楼闸、 下沟闸、 四新闸、 裕溪闸、 黄山寺引水 闸， 蛟矶、 西梁山为左岸的两个天然节点。右岸筑有繁 昌江堤、 芜当江堤， 弋矶山、 广福矶、 四合山和东梁山滨 临江边或伸出江中控制岸线横向右移， 芜湖长江大桥、 芜湖外贸码头等人工节点的挑流， 使其下游岸带易产 生条带状淤积带等。 根据本次调查统计区内共产生16处岸崩， 岸崩主 要分布于左岸鸠江区汤沟镇三坝村二坝镇远洋船厂 段 （大拐段） 及右岸三山区保定街道新埂八凸子段、 鸠江区四褐山信义玻璃厂码头段。其中大拐拐头及 以上岸段， 岸带崩塌不止， 且以窝崩为主。岸崩的长度 为25～1400m， 平均崩退距离2.0～55.0m， 年崩率2.0～ 3.5m/a。 岸崩的岸带均是由第四系全新统芜湖组上段的粉 质粘土、 粉土、 粉细砂等松散土体组成。区内岸崩发生 于直接受水流顶冲的岸坡或受横向环流强烈冲刷的凹 岸。岸崩主要是由于洪水期深泓靠岸， 冲刷岸坡， 使边 坡变陡； 退水时， 岸坡地下水位降速低于河床， 形成较 大的渗水压力， 导致岸坡失稳而崩塌。因此， 岸崩发育 的时间在每年长江水位高涨的汛期或汛后退水期。 3.2危害 区内岸崩已造成的危害主要是土地损毁13865m2 （约20.8亩） ， 直接经济损失达142.6万元。 3.3形成条件分析及主要影响因素 长江岸崩是江岸介质与长江水流互相作用的结果。 （1） 江岸介质类型。区内岸崩段的江岸介质为第 四系全新统沉积物。上部岩性为粉质粘土、 粉土， 厚度 1.0～3.0m； 下部岩性为粉细砂， 厚度2.0～5.0m。粉质 粘土、 粉土、 粉细砂， 抗水流冲蚀性差， 在江水顶冲或横 向环流冲刷下易发生岸崩。 （2） 水动力条件。水流对江岸的侵蚀作用又可分 为两种情况， 一种是水流直接作用于河岸、 冲刷河岸的 泥砂颗粒并将它们带走； 另一种是水流冲刷坡脚， 将岸 坡的坡脚掏空， 使上部的岸壁土体因重力作用而崩塌 （下转第35页） 33 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 3.1成孔 采用MXL-150D锚杆钻机在原勘察孔内复成孔 钻进， 钻进时核对详勘的地质资料， 针对砂质粘性土层 和强风化白云岩层的破碎带采用高转速低进尺的方式 逐步钻进。由于多数勘察孔内没有泥浆， 复成孔的时 候需要注意控制钻杆的垂直度， 预防卡钻， 同时还要注 意控制钻头温度， 避免不必要的消耗。 3.2注浆 采用静压化学灌浆法， 注浆材料选择P.O 42.5R水 泥， 浆液水灰比为1 ∶ 1， 注浆压力1.0MPa， 要求填充饱 和密实应保证注浆下插至孔底， 注浆时由孔底开始注 浆， 待浆液返浆至孔口后可停止注浆。 锚杆钻机钻进至孔底后， 采用BW-250注浆泵灌 注水泥浆， 注浆时根据不同地层和前期注浆情况逐步 提升钻杆， 在大溶洞及串珠溶洞多发的地层应多做停 留。本工程场地串珠状溶洞较多， 并夹杂破碎地层， 注 浆过程中， 应每隔10min转动并上提、 下沉钻杆， 以防止 钻杆被抱死形成卡钻。同时， 在破碎地层应降低钻杆 提升速度， 确保水泥浆充分填充串珠状溶洞。 对于吸浆量大， 注浆难以结束的区域， 应采用降低 压力、 适当加大浆液浓度、 间歇注浆等方式进行处理。 3.3补浆 注浆完成拔出钻杆后， 下插25mm的注浆管至孔 底， 待孔内水泥浆体积收缩后进行二次注浆。二次注 浆结束的标准为孔口出现返浆或注浆压力控制在3～ 5MPa并保持1min， 以保证注浆效果。 4结论和建议 本次注浆施工共持续约 2 个月， 共注入水泥 8900t。施工结束后， 抽取其中3的注浆孔进行了抽芯 检测， 芯样连续、 无夹层， 表明注浆效果良好。 针对郁南县附近溶洞地质发育强烈， 附带串珠溶 洞和破碎地层的情况， 在处理过程中， 利用锚杆钻机钻 进并利用其钻杆作为注浆管的施工工艺可行， 该措施 可将成孔、 插管、 注浆三个工序合并为一个工序， 在具 备一定施工效率的情况下， 也能够保证施工质量。 参考文献 [1]温汉德,张所邦.深圳葵涌西市交桥桩基溶洞的处理方法[J]. 探矿工程,2005,32736-37. [2]侯兴芝,刘鑫.浅谈地基溶洞注浆的技术方法[J].西部探矿工 程， 201118-12. Construction Technology of Pre-Grouting in Karst Cave of a Project in Yunfu City, Guangdong Province PAN Xi-jun, ZHENG Liang, YU Hong-fei Wuhan Geological Survey Foundation Engineering Co., Ltd, Wu- han Hubei 430072, China Abstract Taking a project in Yunfu City of Guangdong Province as an example, through the analysis of the advantages and disad- vantages of three different grouting s, this paper introduces the construction case of using bolt machine drill pipe to directly carry out cave grouting foundation pretreatment under the geologi- cal conditions of dolomite beaded caves in broken stratum. Key words broken stratum； beaded caves； grouting （上接第33页） 江中。如长江三山区保定街道小洲村立新组段岸崩 （AB16） ， 该江段近期河道演变是鲫鱼洲的消失， 在鲫 鱼洲的右侧偏下游右岸又生长出新的沙洲 （潜洲） ， 潜 洲向上游方向淤长， 淤长的沙洲将单一的顺直河段向 分汊型河段演变， 从而使立新组段一带右汊分流增大， 主泓水流动力轴线靠近右岸直接顶冲河岸， 侵蚀作用 强烈， 加之， 江岸又是易冲蚀的粉细砂， 从而使岸带产 生崩塌。该段虽采取了抛石护脚、 预制块护坡的措施， 但由于河流深泓不断地右移， 从而导致每年汛期均有 岸崩发生。 （3） 人为因素。引发岸崩的人为因素主要是对崩 塌岸的改造， 即上游的小江坝及下游的大拐均实施了 大规模的抛石护岸工程， 虽然有效地减缓了岸崩， 但这 些抛石护岸工程改变了江水的流向， 使水流动力轴线 下移或上提， 崩塌段的位置、 强度及河道冲淤平衡发生 了新的变化， 从而导致该段河势发生了变化。 参考文献 [1]董建才.城市地质调查中主要环境地质问题及特征[J].工程 技术， 2013 （2） 11-12. [2]王华琪.城市地质调查中主需要注意的问题及思考[J].自然 科学， 2011 （3） 51-52. [3]王亮.城市地质调查工作中的一些思考[J].建筑与发展， 2013 （2） 33-35. [4]何杰豪.城市地质调查注意工作方法及急需解决的问题[J]. 工业， 2002 （2） 63-65. 35 ChaoXing