淺論地質(zhì)環(huán)境條件與地質(zhì)災(zāi)害危險性

1、淺論地質(zhì)環(huán)境條件與地質(zhì)災(zāi)害危險性對濟南市東部產(chǎn)業(yè)帶建設(shè)的影響與防治對策趙書泉1，2 梁鳳英3 佟光玉 3（中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所1山東省地礦局2山東省地礦工程勘察院 3）摘要：濟南市部東部地區(qū)地形地貌較簡單，地層巖性、巖相變化不大，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度一般，水文地質(zhì)條件與巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)良好，因而，其環(huán)境地質(zhì)條件對產(chǎn)業(yè)帶的規(guī)劃建設(shè)是適合的；但區(qū)內(nèi)鐵礦開采、道路建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)等人類工程活動劇烈，潛在并誘發(fā)了諸如采空塌陷、地裂縫、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，從而對產(chǎn)業(yè)帶的規(guī)劃建設(shè)造成危害。因此，一些重要的建設(shè)項目應(yīng)盡量避開地質(zhì)災(zāi)害危險性大區(qū)。關(guān)鍵詞：地質(zhì)環(huán)境 地質(zhì)災(zāi)害 產(chǎn)業(yè)帶 濟南市1前 言濟南市東部

2、產(chǎn)業(yè)帶地處主城區(qū)東側(cè)，在以濟鋼為代表的傳統(tǒng)工業(yè)區(qū)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)兩個片區(qū)的基礎(chǔ)上，擬規(guī)劃發(fā)展形成全國重要的軟件產(chǎn)業(yè)基地、環(huán)渤海灣地區(qū)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高附加值制造業(yè)走廊以及山東省的新型工業(yè)化基地、技術(shù)創(chuàng)新基地和高科技成果產(chǎn)業(yè)化基地。規(guī)劃建設(shè)用地約120平方公里，人口規(guī)模70-90萬人。 2地質(zhì)環(huán)境條件概述2.1地形地貌產(chǎn)業(yè)帶地處丘陵山區(qū)的山前地帶，地貌類型較簡單，屬剝蝕堆積地貌類型。區(qū)內(nèi)開闊平原與山丘相間，山丘多為渾圓的饅頭狀，主要有圍子山-丘山-玉皇山（海拔高程250-310m）、鳳凰山（海拔高程218m）等，山坡坡度一般為10°30°。山體植被較好，主要為耐旱常青的松

3、柏以及矮小的灌木。 2.2氣象、水文 濟南市地處暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，據(jù)1952年2000年降水資料，多年平均降水量644.60mm，年最大降水量1253.85mm（1964年），年最小降水量378.7mm（1999年），年降水多集中在69月份，降水量占全年降雨73%。日最大暴雨量334mm（1987年8月26日）。 本區(qū)屬于小清河水系，流經(jīng)該區(qū)的河流主要有港溝河、巨野河等，屬季節(jié)性河流，僅在汛期大雨時排泄山洪短時有水流，雨后隨之干涸。2.3地質(zhì)與礦產(chǎn)地質(zhì)概況濟南東部地區(qū)總體上是一個以古生代地層為主體的向北傾斜的單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)出露的地層主要為奧陶系碳酸鹽巖夾碎屑巖，新生界第四系松散堆積

4、物廣泛分布在山前及溝谷地帶，厚度由南向北逐漸增大，在頓丘一帶出露燕山期輝長巖。該區(qū)奧陶系巖層比較完整，巖溶主要順層發(fā)育，地表可見一些溶溝、溶槽、溶隙以及蜂窩狀溶孔等，一般沒有較大的溶洞等。鉆孔資料顯示，地下巖溶形態(tài)主要為一些垂向溶隙，局部有小溶孔、洞，直徑可達數(shù)厘米。第四系主要分布在山前平原、山間谷地和山麓坡地上，巖性主要為雜色粘土及紅色、紫紅色砂質(zhì)、粉質(zhì)粘土夾礫石，其厚度變化較大，總體趨勢是從南部的山區(qū)的山間谷地和山麓坡地向北部平原逐漸加厚。區(qū)內(nèi)發(fā)育北西向的斷裂,如港溝斷裂、孫村斷裂、東梧斷裂等，該斷裂主要發(fā)育在古生界地層內(nèi)，其中東梧斷裂是一條區(qū)域性大斷裂，一般被認為是濟南泉域的東邊界。該區(qū)

5、的主要礦種為鐵礦，其成因類型屬于夕卡巖接觸交代型鐵礦床。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單，主要控礦構(gòu)造為燕山中期偏基性的閃長巖侵入使中奧陶系灰?guī)r拱起而形成的短軸背斜；成礦母巖為輝石閃長巖、正長閃長巖等，這些巖石也是攜帶礦液上升的載體；圍巖為奧陶系灰?guī)r，其蝕變作用比較弱，以夕卡巖、大理巖等為主。主要賦存在火成巖體的周邊，具有埋藏淺，品位富，規(guī)模小的特點，其礦體形態(tài)多為似層狀、透鏡狀以及不規(guī)則狀等1。2.4巖土體工程地質(zhì)特征區(qū)內(nèi)的巖體主要有堅硬塊狀巖漿巖體、堅硬厚層狀石灰?guī)r體兩類。土體主要為山間谷地松散堆積型、山前平原松散堆積型兩大類。其中，山間谷地松散堆積型主要分布于山間河谷平原區(qū)，厚度一般為幾米至十幾米不等，土

6、體為粘性土單層結(jié)構(gòu)。山前平原松散堆積型主要分布在山前沖洪積平原及山區(qū)坡麓地帶。巖性主要為粉質(zhì)粘土及含泥礫石層。期內(nèi)的巖土體一般可作為工業(yè)民用建筑天然地基2。2.5水文地質(zhì)條件2.5.1區(qū)域水文地質(zhì)條件 產(chǎn)業(yè)帶位于濟南白泉泉域巖溶水的補給徑流區(qū)，北部武家附近是巖溶水強富水地段（武家水源地），水位埋深在45-60m，單井出水量10005000m3/d。該處灰?guī)r頂板埋深約200m，第四系厚度大于20 m，含水層段埋深在220-270 m。2.5.2礦區(qū)水文地質(zhì)概況礦區(qū)主要含水層為奧陶中統(tǒng)馬家溝組裂隙巖溶含水層，水量隨巖溶裂隙發(fā)育情況，大小不一，滲透系數(shù)1-10m/d米/日，水量一般為1000m3/d

7、左右。隔水層為致密狀閃長巖、磁鐵礦等，位于含水層底部，起隔水和阻水作用。2.6人類工程活動 近年來濟南地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展迅速，工程地質(zhì)活動頻繁，由此產(chǎn)生的不良地質(zhì)現(xiàn)象呈上升趨勢。區(qū)內(nèi)開山采石和公路修建過程中多開挖山體坡角，破壞了原有的應(yīng)力結(jié)構(gòu)，易造成邊坡失穩(wěn)，可造成崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。另外，有關(guān)資料顯示，該區(qū)鐵礦開采歷史悠久。由于區(qū)內(nèi)鐵礦長期開采，目前已形成了多處采空區(qū)，并在部分地段如唐冶至邢村、康山養(yǎng)殖廠一帶發(fā)生數(shù)起地面塌陷，造成耕田廢棄、部分建筑物開裂，并對附近公路、民用建筑造成了威脅。3地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀3.1主要災(zāi)害類型一般而言，影響建設(shè)規(guī)劃的地質(zhì)災(zāi)害種類主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷

8、、地裂縫及地面沉降等。根據(jù)區(qū)內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境條件，產(chǎn)業(yè)帶規(guī)劃區(qū)內(nèi)一般不具備滑坡、泥石流、地面沉降產(chǎn)生和誘發(fā)的基本條件，但由于礦產(chǎn)開發(fā)、道路、房地產(chǎn)建設(shè)等人為工程活動的影響，區(qū)內(nèi)發(fā)生了不同程度的采空塌陷、地裂縫、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。而采空塌陷與地裂縫將對東部產(chǎn)業(yè)帶的規(guī)劃建設(shè)產(chǎn)生重大影響。3.2地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估現(xiàn)狀評估主要根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模、危害程度、穩(wěn)定性等方面來確定其危險性大小。由于本區(qū)地裂縫是伴隨采空塌陷的發(fā)生而發(fā)生的，因而，將這兩個災(zāi)種放在一起進行評估。3.2.1采空區(qū)基本情況 采空區(qū)的分布與郭店鐵礦的開采是一致的，均分布在唐冶邢村巖體、頓邱巖體的邊緣地帶。位于該區(qū)的郭店鐵礦是建國初建礦的，

9、沒有整體設(shè)計。開拓方法主要為雙斜井、中央式雙斜井和斜豎井聯(lián)合式，井下運輸采取分散運輸方式，每個階段運輸大巷直通主井；由于礦體分散，規(guī)模小、形態(tài)復(fù)雜，其采礦方法主要采用了小分段空場法、高分段空場法、分段崩落法等，開采深度從+10米（水平標高，下同）到-70米。長期的開采，就形成了規(guī)模不等、垂向多層分布的采空區(qū)。 3.2.2采空塌陷情況與危險性現(xiàn)狀評估根據(jù)野外調(diào)查，在康山、唐冶邢村、釣魚臺等礦區(qū)附近發(fā)現(xiàn)了四處小型地面塌陷（見表3-1），其形態(tài)以小型塌陷坑為主，塌坑外形呈方形或圓形，直徑10-20m左右，誘發(fā)的動力因素為鐵礦開采坑道挖掘頂板冒落所致，涉及受災(zāi)對象主要為農(nóng)田、公路等，并伴有建筑物開裂現(xiàn)

10、象?？傮w而言，區(qū)內(nèi)已發(fā)生的塌陷范圍和規(guī)模為小，造成的危害不大，但康山、邢村北塌陷仍不穩(wěn)定。因此，這兩處采空塌陷危險性現(xiàn)狀評估為大；其他兩處穩(wěn)定，危險性現(xiàn)狀評估為小。 地面塌陷調(diào)查情況表 表3-1序號位置發(fā)生時間塌陷面積 m2/深度(m)規(guī)模危害對象穩(wěn)定性危險級別1康山養(yǎng)殖廠1995年（2002年5月新塌陷）1000/20(新坑120/15)小型農(nóng)田、民居公路不穩(wěn)定大2孫村荒山坡1991年1256.6小型農(nóng)田穩(wěn)定小3港溝鎮(zhèn)邢村北1991（2000年塌新坑）4200/1.5（新坑30-40/5）小型農(nóng)田不穩(wěn)定大4郭店鎮(zhèn)武家東南1992年20/20小型農(nóng)田穩(wěn)定小4對產(chǎn)業(yè)帶規(guī)劃的影響分析與防治對策4.

11、1 地質(zhì)環(huán)境條件對產(chǎn)業(yè)帶規(guī)劃建設(shè)影響的分析從區(qū)內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境條件分析，區(qū)內(nèi)地形地貌較簡單，地層巖性、巖相變化不大，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度一般，水文地質(zhì)條件與巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)良好，因而，對產(chǎn)業(yè)帶的規(guī)劃建設(shè)是適合的。對產(chǎn)業(yè)帶規(guī)劃建設(shè)的影響主要表現(xiàn)在以下方面：由于巖土工程地質(zhì)條件良好，一般的建筑物可直接采用天然地基；高層或載荷大的建筑物，基礎(chǔ)的開挖深度也不大，而且一般不需要降水處理，可大大減低建設(shè)成本。區(qū)內(nèi)深層優(yōu)質(zhì)地下巖溶水資源豐富，基本可滿足規(guī)劃人口的生活用水和部分工業(yè)生產(chǎn)用水。區(qū)內(nèi)低山與平地、河谷相間分布，有利于生態(tài)環(huán)境和山水風(fēng)景區(qū)的規(guī)劃與建設(shè)。但區(qū)內(nèi)人類工程活動劇烈，尤其是長期的鐵礦開采，產(chǎn)生了多處

12、較大面積的采空區(qū)，在部分地段發(fā)生了幾處較小規(guī)模采空塌陷，會對產(chǎn)業(yè)帶的規(guī)劃建設(shè)造成不良影響。4.2地質(zhì)災(zāi)害危險性對產(chǎn)業(yè)帶規(guī)劃建設(shè)影響的分析從地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀看，在武蔣山東頓邱、高二莊南頓邱、唐冶邢村、章靈等地段位于鐵礦采空區(qū)內(nèi)。雖然原有礦區(qū)已經(jīng)閉坑，但目前仍有零星小礦井開采，使得采空區(qū)并不穩(wěn)定，地質(zhì)災(zāi)害危險性大。對產(chǎn)業(yè)帶規(guī)劃建設(shè)的影響主要表現(xiàn)在以下兩個方面：采空塌陷與地裂縫對擬建工程的潛在危害主要針對規(guī)劃的道路工程，從兩方面分析：一是采空塌陷與地裂縫距離擬建道路的距離；二是采空塌陷與地裂縫本身的穩(wěn)定性。從前面描述的采空區(qū)和采空塌陷與地裂縫的調(diào)查情況看，唐冶邢村、沙溝、東頓邱、康山、東山坡、釣魚

13、臺流海、段家墳、章靈等采空區(qū)，距離擬建道路10300m左右，其中在唐冶邢村、康山采空區(qū)內(nèi)塌陷（或地裂縫）多次發(fā)生，表明其狀態(tài)仍不穩(wěn)定；加之在這些采空區(qū)內(nèi)，零星的個體小礦井仍然濫開濫采，更增大了不穩(wěn)定因素。因而，對擬建道路的危險性大。建設(shè)工程誘發(fā)、加劇地質(zhì)災(zāi)害的可能性一是在道路建設(shè)工程中，路基土層一般采用振動碾壓實，由于震動頻率和強度較大，對附近的采空區(qū)有一定的影響；再就是道路通車后，車輛行駛過程中產(chǎn)生的震動同樣對附近的采空區(qū)造成影響。因此，道路建設(shè)在某種意義上說會影響采空區(qū)的穩(wěn)定性，加劇甚至誘發(fā)新的地面塌陷。4.3防治對策建議加強勘察，適當(dāng)避讓。首先，應(yīng)盡量避免在地質(zhì)災(zāi)害危險性大區(qū)規(guī)劃建設(shè)重要

14、的工程項目；如果一些線狀工程如道路、管線等必須穿過地質(zhì)災(zāi)害危險性大區(qū)時，建議設(shè)計前，除按有關(guān)“工程地質(zhì)勘察規(guī)范”要求進行常規(guī)項目的勘察外，應(yīng)特別要求對重點地段加強采空區(qū)勘察，使擬建工程與采空區(qū)保持適當(dāng)?shù)木嚯x。清理零星礦井，保持原采空區(qū)的穩(wěn)定。調(diào)查表明，區(qū)內(nèi)國營礦山閉坑后，個體小礦井濫開濫采現(xiàn)象嚴重，至今采礦仍未停止，直接影響了原采空區(qū)的穩(wěn)定性，增大了災(zāi)害發(fā)生的隱患，在此建議有關(guān)主管部門采取措施進行治理。對開挖山腳進行錨固護坡，對道路兩側(cè)土坡、沖溝等進行必要的襯砌護坡和綠化，保持邊坡的穩(wěn)定性。由于該區(qū)處于濟南泉水和武家?guī)r溶水源地的補給、徑流區(qū)，因此，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)沫h(huán)境保護措施，避免污染物進入地下水

15、，對下游濟南泉水和武家?guī)r溶水源地的水質(zhì)造成影響。5結(jié)論濟南市東部地區(qū)的自然地質(zhì)環(huán)境條件良好，對產(chǎn)業(yè)帶的規(guī)劃與建設(shè)是有利的。但在局部地段存在采空塌陷、地裂縫、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，這些地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生都是由于主要與人為地采礦與工程建設(shè)活動有關(guān)，目前，已在局部地區(qū)造成了一定的危害，其危險程度對濟南市東部產(chǎn)業(yè)帶的規(guī)劃與建設(shè)具有重大的影響。經(jīng)過評估，地質(zhì)災(zāi)害危險性大的地段，在對產(chǎn)業(yè)帶規(guī)劃時，應(yīng)采取適當(dāng)避讓等措施，防止對工程建設(shè)造成危害，同時也可避免誘發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害。本文在撰寫過程中，參考了濟南市城市規(guī)劃空間研究報告、濟鋼集團總公司提交的山東省濟南郭店鐵礦區(qū)閉坑地質(zhì)總結(jié)報告、山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站提交的濟南市歷城區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報告和山東省地礦工程勘察院（原801隊）提交的1：5萬山東省濟南市白泉-武家水源地供水水文地質(zhì)勘探報告等資料，在此，對提供資料的有關(guān)單位和個人表示衷心的感謝。參考文獻：1. 曾廣湘等山東鐵礦地質(zhì)M 濟南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1998，P49-602. 山東省地礦局編山東省環(huán)境地質(zhì)圖集M 濟南：山東地圖出版社，1996Di