水工環地質技術在地質災害防治工程中的運用

宋 楊

（中國建筑材料工業地質勘查中心吉林總隊，吉林 長春 130033）

現代科技進步促使地質災害防治方法發生改變，而且地質災害防治也逐漸趨于穩定，明確了監督預警的重要價值。此外，水文地質技術，文化與技術工程、環境地質技術防治等，是防治地質災害的有效技術手段，在地質災害防治工程中組織勘察設計，全面分析地質災害數據，將工程治理、地質環境有機融合，勘察地質災害治理水質，可以得到有實際應用價值的數據。所以水工環地質技術對于地質災害防治工程中的運用具有非常顯著的效果，起到預防、解決地質災害的作用。

本文圍繞地質災害防治工程中水工環地質技術的應用進行，了解該技術應用價值與要點，根據不同技術形式總結其在防治地質災害方面的應用方法。

1 水工環地質技術

水工環地質是按照水文地質、工程地質、環境地質，所形成的一種綜合性技術手段，針對不同地質條件展開調查、勘測，評價與地質作用分析，是如今地質災害防范的有效技術形式，也在地質構造、地質運動等領域得到應用。水工環地質是以地質調查、勘探、監測為基礎，重點預防和治理地質災害，監測區域范圍內水工環地質的分析，可以及時發現潛在的地質災害的苗頭，并且根據調查、監測獲得數據提出地質災害防治的方法[1]。

根據一直以來我國地質災害防治工程建設經驗，水工環地質具有非常重要的意義。如今我國推出了一系列環保政策，加強環境綜合治理，更是在環境發展戰略的引導下切實改善了自然環境與生態環境質量。生態文明建設開展至今，廣大群眾更是樹立了環保意識，這是水工環地質技術在社會范圍內得以普及以及廣泛應用的重要條件，也是不可或缺的人文環境。基于國內外發展趨勢，水工環地質相關工作與現代化建設需求相符，對于水工環技術的改進，也使得水文地質、工程地質、環境地質基礎理論更加豐富，為社會主義現代化建設提供了助力，也可以全面實現人與自然和諧發展的建設目標[2]。

“一帶一路”倡議的不斷推進，使得各個國家之間緊密銜接，更是組建成為一個有機聯合體，在此環境下水工環地質工作的意義便更加深刻。既要關注水土資源保護、可持續利用，又要明確水工環地質在生態環境、生活環境等方面可能存在的影響[3]。一直以來我國堅持可持續發展道路，人民群眾也更加關注水工環地質技術在地質災害防治工程中的應用，以夯實的水工環地質理論知識為前提進行實操，積極創新的同時總結地質災害防治和水工環地質技術應用經驗，明確今后防治地質災害的思路，還可以構建更加成熟的水工環地質技術體系。

2 地質災害及防治要點

2.1 常見的地質災害

第一，地震。所有地質災害當中地震是現代社會的常見災害之一，由板塊之間相互作用引發的地殼劇烈運動。地震本身在地質災害中表現出極高的不確定性，對地震進行精準預警存在難度。一旦發生地震災害，必然會嚴重影響人們正常生活，如果地震等級高甚至會威脅到人們人身安全。根據以往地震災害的實際經驗，若地震發生在山區，極有可能誘發山體崩塌、滑坡等地質災害，需要科學應用水工環地質技術預防地震災害的發生[3]。第二，崩塌。在地心引力作用下巖土體發生重力作用，可能導致崩塌。一般該地質災害多發生在坡度在56°以上且高度28m以上的陡峭斜坡[4]。一旦發生崩塌，必然會威脅到附近建筑物的安全性，甚至會對周圍地區生態環境造成破壞。第三，滑坡。滑坡這一地質災害的方式，同時是受到重力作用影響，山坡土體導致滑落。當產生了滑坡地質災害之后潛在影響較大，如人們正常生產與經濟。因此，地質災害防治工程需要重點關注滑坡現象，減小因滑坡導致的地質災害后果。第四，地面沉降。所有地質災害中的地面沉降主要與自然因素、工程建設有關，地質災害。伐善地面沉降后致使生態環境急速，阻礙正常生產與生活，甚至會帶來經濟方面的損失。第四，地裂縫。地裂縫的形成，是因地殼構造移動引發的地裂現象，一般違規的地下水資源開發地裂縫是導致該地質災害的主要原因。當出現了地裂縫后可能誘發其他不確定性地質災害，需要及時予以防范[5]。

2.2 地質災害防治要點

組織水工環地質分析地質災害防治的要點，重點在于提高水工環地質工作人員專業水平，通過定期培訓更新知識體系，從而及時關注地質災害防治工程建設，加強管理，以免地質災害發生威脅到人民群眾的正常生活。水工環地質工作還需關注自然資源的管理，嚴禁因開采自然資源導致地面結構變化，這是預防地質災害的有效前提[6]。我國各個地區地質條件不同，所以制定水工環地質技術應用方案也要保證針對性，同時關注當地群眾與自然生態環境的需求，發揮水工環地質技術優勢組織地質勘查與部署，有效防治地質災害。

3 水工環地質技術與運用

3.1 物探法

地面表層可以采用物探電阻率法和磁法，深入勘察地質災害，總結地質災害根源。掌握了地層沿線地下水流向流速、實際分布情況、寬度厚度等參數之后，可以著手制定水工環地質技術方案[7]。

3.2 GPS技術

地質災害防治工程應用衛星定位法，即GPS技術（Global Positioning System，全球定位系統）可以深入、全方位的勘察地質災害。水工環地質工作人員利用精準測量確定災害發生的位置，而且GPS本身也具有導航的作用，不僅是在地質災害防治中，也普遍應用于人們的生活中。應用無線傳輸設備接收GPS信息，轉換成無線電信號之后制定地質災害防治的可行策略。

3.3 RTK技術

RTK技術（Real-time kinematic，實時動態載波相位差分技術）在地質災害防治中的應用，是利用相位差分獲取基站信號。RTK技術接收基準站傳輸信息，按照接收信息內容確定地質災害具體情況[8]。此外，RTK技術與互聯網連接，明確地質災害所在位置，有助于快速判定地質災害與防治對策的分析，全面提高地質災害分析與防治效率。

3.4 RS技術

利用RS技術（Remote Sensing，遙感技術）可以幫助水工環地質工作人員獲取到地質災害有關的詳細信息，如地質災害圖像。針對動態圖像與靜態圖像進行地質災害的遠程勘察，大致明確地質災害危害程度、具體類別之后，及時提出應對方法。

3.5 水工環地質技術與信息技術融合

3.5.1 大數據

防治地質災害一般對信息傳輸效率提出非常高的要求，以往在應用水工環地質技術時，盡管可以保證信息的及時傳遞，但卻無法快速、準確的分析數據。針對該問題，建議將水工環地質技術和大數據結合，提高地質災害信息分析的效率與準確性。大數據用于地質災害防治工程，利用水工環地質技術對地質災害信息處理體現其優勢。將大數據與水工環地質技術結合，按照地質災害防治現場采集到的信息，經過大數據的迅速分析進行自動分類，并且自動化生成圖表，根據地質災害具體情況、指標等展開核算。

3.5.2 人工智能

人工智能用于地質災害防治工程，將其與水工環地質技術結合，可以實現地質災害數據的智能化分析，而且傳統的人工環節全面替換為機器人，可以對一些比較特殊的地質環境進行勘察，既降低了水工環地質工作人員在地質災害勘察環節的危險程度，又可以提高地質災害防治效率。今后人工智能技術必然會不斷創新，地質災害防治工程也即將實現人工智能的普及。

4 地質災害防治工程中的水工環地質技術

4.1 地震災害治理

地質災害治理制定的應急方案，一般是在水工環地質技術基礎上作出的設計。通常開展水工環地質工作，主要是對地震災害進行預警，明確礦山水工環地質基本情況、采集地質信息，從而預測潛在的地質災害。應用水工環地質技術必須認識到的是，利用水工環地質信息可以明確礦山上存在的采空區[9]。按照人工激發地震波，礦山地下巖層形成傳播路線、具體傳播時間，這是礦山地下巖層界面采空區埋藏深度、埋藏形狀進行探測的重要依據。另外，水工環地質技術還具有掌握礦山地下地質構造的功能，明確探測到采空區的剖面特征。

根據水工環地質技術的探測經驗，總結礦山采空區剖面特征時發現反射波穩定性較差，而且具有間斷性。所以，利用水工環地質技術分析礦山采空區剖面，分辨率也比較高，能夠幫助水工環地質工作人員清晰得知礦山采空區探測實際狀況。探測過程中為了得知礦山采空區綜合探測事情，工作人員還需要展開礦山采空區剖面特征的科學配比。此環節需要用到水工環地質技術，針對礦山采空區綜合探測作業，明確探測種類與具體的探測程度，這與地震災害治理工程中的實際應用要求也比較貼合[10]。綜合以上分析，水工環地質技術用于地震災害防治工程，在地震災害治理方面積累了非常成熟的經驗，今后應該在地震災害治理中水工環地質技術的推廣領域加大力度，實現礦山開采經濟效益最大化的同時，預防地震災害。

4.2 地質構造沉降治理

地質構造沉降治理中運用水工環地質技術，要求水工環地質人員展開調查，測量得出礦山地下水位，此環節采用水位測量設備，掌握礦山地下水、測水管口間距以及實際水深的數值。實際操作中工作人員操作水位測量設備，將其中一端連接探頭，另外一端則與指示表相連，連接一般使用鋼尺。鋼尺標注具體的刻度、尺寸，如果探頭已經接觸水面，此時水位測量設備指示表便會發生改變，利用鋼尺刻度便可獲取實際水位深度，進而判斷礦山地質構造是否存在沉降的可能性，制定沉降應急對策。因為水工環地質指標會影響到礦山地質環境，所以開展地質構造沉降治理必須采用水工環地質技術，以免發生地下水開采違規問題，最終得到的開采結果甚至會降低礦山地下水位，誘發其他水工環地質災害[11]。

地質構造沉降治理中進行水工環地質工作，最后得到的調查結果作為制定地質構造沉降治理方案的依據，在水工環地質技術作用下可以實現智能化管控。另外，水工環地質技術在制定礦山地質構造沉降災害的防治方案這一方面，還可以有效預防水工環地質構造沉降災害，水工環地質勘察之后預測礦山潛在地質災害。所以，根據上述分析可以確定的是，水工環地質技術對于防范礦山地質構造沉降有非常直觀的效果，能夠降低地質構造沉降可能性。提出地質構造沉降的防治方案，要求礦山企業承擔起社會責任，重點關注生態效益，保證礦山自然生態環境質量基礎上，有序開展地質構造沉降災害的治理。

4.3 滑坡災害治理

參考現有滑坡地質災害的防治經驗，不難發現多數露天礦邊坡治理時，盡管也采取了相應的治理方法，但是在治理結束之后依然會發生滑坡。導致頻繁滑坡的原因，多與滑塌體的位置有關，例如位于采場邊坡上方，這是露天礦邊坡安全隱患的一大主要原因。所以對于滑坡地質災害的治理，如果露天礦邊坡治理所處地質條件比較復雜，務必要使用水工環地質技術，在露天礦邊坡現場科學設置勘察點[12]。

滑坡災害治理工程所在地區的關鍵土層需要組織試驗，要求原狀土試樣、原位測試數據子啊6組以上，以此來杜絕偶然性取樣的現象。根據水工環地質技術設置周邊線、角點布設勘測點，因為滑坡災害的治理，會對主要受力層造成干擾，如果下臥層起伏明顯，那么務必要在原本2個勘探點的中間處增設1個勘察點，再利用水工環地質技術勘查現場及周圍水文地質信息是否存在變化。關于滑坡災害的嚴重性、所處地區復雜地質條件以及土壤條件等，也需要采用水工環地質技術，將鉆探、觸探組合應用，在露天礦邊坡現場布設探井。

對于滑坡災害的治理，建議按照水工環地質勘查得到的數據，開展地面排水的相關工作，并且降低地下水位。由工作人員對定位放線、排水情況、降低地下水位系統的運行等進行檢查，制定土方運輸線路，附近地區設置棄土場。綜合地質災害實地勘察得到數據信息，采取定量分析法，將地質災害劃分評價等級。如果地質災害所在地的環境比較復雜，那么附近的一些關鍵建筑物應該劃分等級。利用水工環地質技術深入剖析治理規模，嚴格參照國家標準規定的地質災害等級劃分要求，明確滑坡地質災害評價等級，在地質災害治理中充分發揮水工環地質技術的優勢。在了解所在地區對于滑坡災害治理工程基本要求之后，重點集中關注埋藏河道、墓穴以及防空洞等提出治理對策，注意無益于滑坡災害治理的埋藏物，一般不能使用管樁，其他地點則使用沖孔樁。明確了基礎勘測形式之后，按照水工環地質技術獲取附近地塊地層條件，所有數據加以整合、分析，便可獲得初勘深度數值。另外，地面排水、降低地下水位也是該領域必須重點關注的內容。

5 結語

綜上所述，根據現有地質災害防治的經驗，應用水工環地質技術是地質災害防治工程的可行技術手段之一。一方面水工環地質工作可以全方位勘察地質災害，起到良好的災害預防作用。另一方面將水工環地質技術與GPS、大數據等技術結合，還可以提高地質災害信息分析的準確性與效率，為制定地質災害防治對策提供參考依據，及時發現地質災害苗頭的同時，還可以針對發現的地質災害問題提出相對應的解決對策，降低因地質災害防范不及時造成的嚴重后果。