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在巖土工程中,地下水對巖土結(jié)構(gòu)和建筑物的作用和影響已經(jīng)成為最需要考量的問題,對地下水對巖土結(jié)構(gòu)和建筑物的作用和影響進行重點預(yù)測,并根據(jù)相關(guān)評價結(jié)果,制定切實可行措施,對工程項目順利實施有重要意義。勘察評價內(nèi)容主要包括勘察目的、地下水埋藏情況、水位變化情況、場地穩(wěn)定性、地下水對建筑材料的腐蝕情況等等。
1.2水文地質(zhì)勘察要與建筑物地基類型結(jié)合
水文地質(zhì)勘察需要與建筑物地基類型緊密結(jié)合,查明地質(zhì)水文情況,可以為建筑物地基選擇提供最準確地質(zhì)資料。勘察內(nèi)容評價主要包括水文地質(zhì)歷史情況、地下水成因類型、巖土性質(zhì)、巖土風化程度、巖土物理力學(xué)性質(zhì)等,還要將巖土、水文和建筑物三者因素進行對比分析,形成完善的評價體系。要在具體操作中判定和明確場地是不是存在地震斷裂的地質(zhì)情況、場地有沒有斷裂活動,周圍有沒有其他不良的地質(zhì)作用。通過多元評價,為工程提供全面水文地質(zhì)評價報告。
1.3地下水對工程建設(shè)的作用和影響
地下水對工程的作用和影響呈現(xiàn)多元性,需要從不同角度展開具體評價。首先是對埋藏在地下水水位以下的建筑物基礎(chǔ)和砼內(nèi)鋼筋的腐蝕情況進行評價;其次是地下水對選用的軟質(zhì)巖石、殘積土、膨脹土等基礎(chǔ)持力層形成的軟化情況進行評價;再就是地下水對地基基礎(chǔ)范圍內(nèi)存在的粉細砂、粉土產(chǎn)生的潛蝕、流砂、管涌的可能性進行評價;在地下水水位以下開挖基坑,需要進行富水性和滲透性試驗,要對人工降水可能引起的土體沉降、邊坡失穩(wěn)等情況進行評估。
2巖土主要水理性質(zhì)和具體測試方法
根據(jù)地下水在巖土中的存在方式可以分為:結(jié)合水、毛細管水和重力水三種形式。所謂巖土的水理性質(zhì),是指巖土和地下水相互作用產(chǎn)生的物理性質(zhì)。根據(jù)地下水存在的方式具體分析其物理性質(zhì),對制定科學(xué)測試方法有積極作用。
2.1巖土的軟化性
巖土的軟化性,是指巖土在地下水作用下發(fā)生了力學(xué)強度降低的變化,一般情況要用軟化系數(shù)進行表示,根據(jù)軟化系數(shù)可以判斷巖土的耐水浸、耐風化的能力。如果在巖土層中存在較多容易被軟化的巖層,地下水對其產(chǎn)生的軟化作用就會更為顯著。在粘性土壤、泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖等地質(zhì)條件下,都存在軟化特性。在地下水作用時,也容易產(chǎn)生較多軟化層,對建筑工程的影響自然呈現(xiàn)顯性。
2.2巖土的透水性
巖土都有透水性,自然水在重力作用下,穿過巖土下沉。巖土性質(zhì)有差異,其透水性也表現(xiàn)出個體差異。松散巖土的顆粒加大,透水性較好;如果顆粒很細小,其透水性就差。巖土透水性用滲透系數(shù)來表示。巖土透水性大小,對巖土產(chǎn)生的軟化作用自然不同,進而對工程建設(shè)產(chǎn)生直接影響。巖土的滲透系數(shù)需要通過抽水試驗獲得。
2.3巖土的崩解性
巖土在地下水作用下,土粒連接被破壞,很容易造成土體崩散和解體等現(xiàn)象。巖土崩解系數(shù)高低,與巖土的顆粒成分、礦物質(zhì)和結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。如果是水云母、高嶺土為主的殘積土,大多會以散開方式崩解,如果是石英為主的殘積土,則會以裂開的形式崩解。厘清巖土崩解方式,可以針對性地制定防范措施。
2.4巖土的脹縮性
巖土在地下水浸透下,會吸收眾多水分,土體增大,而失水后,土體又會縮小。這是由于巖土的顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚了,而水分失去后,顆粒表面就會變薄。如果巖土發(fā)生大幅度脹縮,就會形成地裂、基坑隆起等現(xiàn)象,嚴重影響工程基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。對巖土的脹縮性進行測量時,需要針對如下指標:膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數(shù)等。
2.5巖土的給水性
所謂給水性,是指巖土在地下水重力作用下從孔隙裂縫中自由流出水分的性能。測量巖土給水指數(shù),對巖土穩(wěn)定性做出科學(xué)推斷。給水性以給水度進行標識,需要進行相關(guān)試驗才能測定。
3水文地質(zhì)問題對工程造成的危害分析
3.1地下水活動產(chǎn)生的壓力形成的危害
地下水活動會產(chǎn)生一定的壓力,對巖土形成的危害也不容小視。地下水活動是自然現(xiàn)象,在天然情況下,地下水活動產(chǎn)生的壓力不會造成多么嚴重的地質(zhì)裂變現(xiàn)象,但在人工作用下,由于工程施工打破了地下水活動的平衡狀態(tài),地下水活動會形成比較大的壓力,對巖土工程的危害也就顯示出來。在地下水活動作用下,巖土中的粉土、粉細砂等,在地下水活動中很容易形成流砂、管涌、基坑突涌等情況,給工程施工造成嚴重的影響。
3.2地下水水位變化引發(fā)巖土縮漲變形
地下水水位處于周期性變化之中,對巖土形成的物理作用也是非常顯著的。地下水水位變化,可以促使巖土結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻脹縮,甚至?xí)纬傻亓眩瑢?dǎo)致地基較淺建筑物出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。如果地下水水位發(fā)生大幅度變化,還會導(dǎo)致巖土脹縮幅度提升,對工程施工造成嚴重影響。在工程施工時,要注意對地下水具體情況進行勘察,盡量減少在地下水變動比較大的地帶進行施工。地下水水位變化雖然有一定規(guī)律,但也存在很多例外情況,在針對地下水水位變化勘察時,要注意地下水水位變化的多種可能性。通常情況下,如果地下水水位在建筑基礎(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi),不管是上升還是下降,都會造成建筑物的基礎(chǔ)失去穩(wěn)定性。地下水水位上升,建筑物基礎(chǔ)地基的土質(zhì)就會發(fā)生軟化現(xiàn)象,自然會導(dǎo)致建筑物發(fā)生沉降和變形。如果地下水水位下降,壓縮層巖土的自重力就會增加,也會導(dǎo)致建筑物發(fā)生沉降或變形。地下水發(fā)生頻繁升降,對巖土工程造成的危害更為嚴重。地下水水位變化能夠引起巖土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生脹縮變形等現(xiàn)象,當?shù)叵滤殿l率加大,巖土產(chǎn)生的脹縮幅度也會不斷加大,有可能形成地裂等劇烈地質(zhì)現(xiàn)象,很容易造成建筑物的坍塌。由于地下水水位升降過于頻繁,也會促使巖土中鐵、鋁等成分的流失,土壤發(fā)生內(nèi)質(zhì)變化,土質(zhì)變松、含水量孔隙增多,其承載力自然降低,也會對工程基礎(chǔ)造成嚴重威脅。工程水文地質(zhì)勘察中,要了解和明確基坑開挖對周圍多種自然因素的影響,主要是巖性、承壓性、含水層類型等。
2滑坡解譯
2.1遙感數(shù)據(jù)源和解譯方法GoogleEarth影像在研究區(qū)的覆蓋情況較好,大部分區(qū)域有Quickbird(0.6m)、Worldview-2(0.5m)和Geoeye-1(0.5m)等高精度影像,只有少部分區(qū)域為Spot-5(5m)影像(圖2)。滑坡解譯直接在GoogleEarth軟件三維視圖下進行,采用添加多邊形的方式直接進行滑坡的解譯。由于研究區(qū)面積較大,為了避免遺漏和重復(fù)解譯,全區(qū)被劃分為34小塊,逐一對每小塊進行解譯,如圖2所示。為了后期滑坡分布規(guī)律統(tǒng)計的準確性,將滑坡滑源區(qū)和堆積區(qū)分別用不同的多邊形表示,并賦予相同的滑坡編號。所有解譯的滑坡多邊形都放在同一個文件夾下,解譯完成后將該文件夾存為KLM格式文件,再由GlobalMapper軟件轉(zhuǎn)換為Shapefile文件。
2.2解譯標志區(qū)別于其他植被覆蓋較茂密的區(qū)域,黃土高原地區(qū)植被稀少,地表光禿,通過以下影像特征可以較容易識別出滑坡。(1)圈椅狀滑坡后壁滑坡后壁是滑坡解譯最直接的解譯標志。海原地震滑坡發(fā)生已有90多年,雖然經(jīng)歷了長期的水土侵蝕和人工改造,但由于海原地震觸發(fā)的滑坡后壁都很高陡,其圈椅狀特征仍然非常明顯,在影像上呈弧狀深色調(diào),尤其在GoogleEarth三維視圖下,較容易識別出滑坡(圖3)。圈椅狀滑坡后壁是本次遙感解譯中最主要的解譯標志。(2)影像紋理黃土斜坡在遙感影像上一般呈現(xiàn)與等高線平行的連續(xù)條狀紋理,滑坡位置條狀紋理會突然錯位或者中止(圖4),是識別黃土滑坡的重要標志。(3)堰塞湖大量規(guī)模較大的海原地震滑坡堵斷河流形成堰塞湖,共有43處保留至今,主要集中分布在西吉縣境內(nèi)。在影像上堰塞湖呈深色調(diào),容易識別,可以作為地震滑坡的輔助解譯標志(圖5)。
2.3解譯結(jié)果利用上述解譯標志,我們前期在研究區(qū)共解譯滑坡805處。2012年7-8月對其中473處滑坡進行了野外驗證,這473處全部被證明為滑坡。在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上,我們進行了第二次補充解譯,最終確定滑坡為1000處,如圖6所示。滑坡總面積102.6×106m2,其中滑源區(qū)總面積45.2×106m2,堆積區(qū)總面積57.4×106m2。最小滑坡面積755m2,最大滑坡面積2.3×106m2,平均面積102.5×103m2(圖7)。從圖6可以看出,地震滑坡主要集中分布于兩個區(qū),海原縣東南部和西吉縣西南部,其中后者分布滑坡最多,約有600處滑坡分布在該區(qū)域。此外,絕大多數(shù)滑坡都分布在發(fā)震斷裂的西南側(cè),僅有14處滑坡分布在東北側(cè)。需要說明的是,由于海原地震距離現(xiàn)在已經(jīng)有90年,大量地震觸發(fā)的中小型滑坡由于后期自然和人為改造已經(jīng)無法通過遙感解譯辨別出來,因此海原地震觸發(fā)的滑坡應(yīng)該要遠遠多于1000處,本研究解譯的1000處滑坡是規(guī)模較大或后期改造較小,滑坡形態(tài)保持較好的滑坡。
2.4黨家岔滑坡和地震堰塞湖位于西吉縣城大約30km的黨家岔滑坡(35°50''''3″N,105°27''''38″E)是海原地震觸發(fā)的大規(guī)模、低角度、高速、遠程災(zāi)難性滑坡的最典型代表。該滑坡為黃土滑坡,滑體由同一山脊的兩部分組成,如圖8所示。滑坡先沿著溝谷快速運移了約2km,直至溝口主河,再順主河向下游運動了約1.1km。滑坡壩堵塞主河,形成了一個長約5km,寬約400m的堰塞湖,是海原地震觸發(fā)堰塞湖中保留至今規(guī)模最大的,滑坡體積約1500萬m3。該滑坡滑源區(qū)原始坡度約20°,前后高差僅約170m,卻總共運動了約3100m,其視摩擦角僅0.05,表現(xiàn)出了非常大的運動性。ZhangDX等[23]通過現(xiàn)場調(diào)查和大量環(huán)剪試驗認為主要是由于地震過程中黃土液化和孔隙水壓力導(dǎo)致該滑坡具有大的運動性。
3地震滑坡分布規(guī)律
地震滑坡的分布主要受到地震參數(shù)、地質(zhì)構(gòu)造背景和地形地貌等因素的影響和控制。本文擬從震中距離、地震烈度、發(fā)震斷層距離、高程、坡高、坡度和坡向等參數(shù)來分析海原地震滑坡的分布規(guī)律。統(tǒng)計分析利用ARCGIS9.3的Spatiala-nalysis功能完成,分別將滑坡滑源區(qū)多邊形與對應(yīng)參數(shù)進行疊加,統(tǒng)計滑源區(qū)面積在各參數(shù)內(nèi)的百分比。
3.1震中距離與地震滑坡分布不同的研究人員確定的海原地震的震中位置差別較大,本文以蘭州地震研究所確定的海原縣干鹽池(36°39″N,105°17″E)為震中位置(見圖6)。利用ARCGIS9.3軟件,以5km為間隔統(tǒng)計地震滑坡的分布情況,結(jié)果如圖9所示。地震滑坡距離震中最大距離約140km。與大部分地震滑坡不一樣,海原地震滑坡并不是距離震中越近滑坡就越多,大部分(67%)的滑坡分布于距離震中80~100km范圍,這說明海原地震滑坡主要不受震中距離控制。
3.2地震烈度與地震滑坡分布海原地震震中位置地震烈度達到Ⅻ度,本研究解譯滑坡分布范圍為Ⅸ~Ⅻ度范圍。統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),滑坡分布密度隨地震烈度遞減,47.4%的滑坡位于Ⅸ度區(qū),35.0%的滑坡位于Ⅹ度區(qū),10.3%的滑坡位于Ⅺ度區(qū),而Ⅻ度區(qū)內(nèi)滑坡最少,占總滑坡的7.3%(圖10)。可見Ⅸ、Ⅹ度區(qū)內(nèi)的滑坡要遠遠多于Ⅺ和Ⅻ度區(qū),而且Ⅺ和Ⅻ度區(qū)內(nèi)滑坡總體上較小,這可能主要由于Ⅺ和Ⅻ度區(qū)主要為六盤山脈(見圖6),黃土厚度較小或為基巖出露。
3.3斷層距離與地震滑坡分布發(fā)震斷層矢量化于1:50萬地質(zhì)圖,并根據(jù)遙感影像特征進行了局部修改,如圖6所示。以5km為間隔對地震滑坡與發(fā)震斷裂的關(guān)系進行統(tǒng)計,結(jié)果如圖11所示。地震滑坡具有兩個集中分布區(qū),即0~5km(22.0%)和40~70km(66.8%)范圍,分布對應(yīng)海原縣和西吉縣集中分布區(qū),其中40~70km范圍內(nèi)地震滑坡最多。兩集中分布區(qū)之間為六盤山脈,可見地震滑坡還主要受到地層巖性和地形地貌等因素的影響。
3.4高程與地震滑坡分布高程數(shù)據(jù)來源于ASTERG-DEM,ASTERG-DEM單元格大小為30m,高程標準差為7~14m。整個研究區(qū)高程范圍為1245~2992m,而地震滑坡的滑源區(qū)分布范圍為1407~2423m,且集中分布于1800~2200m高程范圍(90.3%)。
3.5斜坡高度與地震滑坡分布斜坡高度由ASTERG-DEM數(shù)據(jù)利用ArcGIS軟件計算得來,即斜坡坡底至坡頂?shù)母叱滩睢U麄€研究區(qū)斜坡高度范圍為0~496m,而地震滑坡滑源區(qū)斜坡高度范圍為0~224m,且集中分布于15~100m坡高范圍(74.0%)。
3.6坡度與地震滑坡分布斜坡坡度也由ASTERG-DEM數(shù)據(jù)利用ArcGIS軟件計算得來。整個研究區(qū)地形坡度都較小,91.6%的范圍斜坡坡度都小于20°,而地震滑坡滑源區(qū)的坡度范圍為0°~41°,且集中分布于5°~20°坡高范圍(87.9%)。
3.7坡向與地震滑坡滑向分布關(guān)系整個斜坡坡向由ASTERG-DEM數(shù)據(jù)計算得來,整個研究區(qū)斜坡坡向分布比較均勻,而地震滑坡滑向是ArcGIS軟件里逐個量取得來,二者分布關(guān)系見圖15。可見地震滑坡的優(yōu)勢滑向為40°~80°和260°~330°。結(jié)合滑坡的整體分布位置,即大部分滑坡分布于震中東南方向和發(fā)震斷裂的西南方向(圖15),則地震滑坡的滑向主要是朝向震中和發(fā)震斷裂方向,這正好與汶川地震觸發(fā)滑坡的規(guī)律相反。
4討論
上述滑坡分布統(tǒng)計分析結(jié)果表明,海原地震滑坡的空間分布主要受高程、坡高、坡度、坡向等地形地貌因素的控制,而與距震中距離、距發(fā)震斷層距離、地震烈度等地震本身因素相關(guān)性較小。海原地震滑坡的空間分布規(guī)律與汶川地震滑坡相差較大,汶川地震滑坡主要受發(fā)震斷層的控制,可能主要是由于兩地震發(fā)震斷裂性質(zhì)和觸發(fā)滑坡類型不同的緣故。汶川地震發(fā)震斷層為逆沖走滑型,而海原地震發(fā)震斷裂主要為左旋走滑型。汶川地震滑坡主要為巖質(zhì)滑坡,而海原地震觸發(fā)滑坡主要為黃土滑坡。陳永明等[30]認為黃土厚度對黃土地震滑坡有重要影響,滑坡厚度越大,黃土滑坡的規(guī)模也就越大,西吉縣境內(nèi)滑坡的集中分布,也可能是由于該處黃土厚度較其它地方厚的緣故。前述研究表明,海原地震滑坡普遍發(fā)生在坡度較緩的斜坡上且運動距離較遠。許多研究人員都試圖對其機制進行解釋。袁麗霞[22]對西吉縣境內(nèi)的滑坡進行了調(diào)查和室內(nèi)試驗研究,認為由于非飽和黃土中大量孔隙的存在,地震中地下水位迅速上升,導(dǎo)致孔隙水壓力陡增,在地震作用下,黃土瞬間液化導(dǎo)致低角度高速遠程滑坡的發(fā)生。在遙感解譯中,我們發(fā)現(xiàn)位于固原縣西北約14km的石碑塬滑坡黃土液化的特征最為明顯(圖16)。該滑坡原始坡度非常緩,只有2°~5°,其滑動距離則達1500m。圖16顯示滑坡表面呈排列整齊的波浪狀,液化流動特征非常明顯,是黃土液化的重要證據(jù)。
圣弗朗西斯科盆地經(jīng)歷了復(fù)雜構(gòu)造演化,地質(zhì)條件復(fù)雜,由于形成年代久遠,盆地中烴源巖經(jīng)歷了長期熱演化。此外,盆地最終演化為前陸盆地,因此石油地質(zhì)特征也部分呈現(xiàn)出前陸盆地的特點。
1生烴潛力分析
圣弗朗西斯科盆地主要烴源巖為Bambui群和Macaubas群中富含有機質(zhì)的黑色淺海相頁巖以及Macaubas群中富含有機質(zhì)的疊層石碳酸鹽巖,這些生烴層位于Bambui群和Macaubas群頂部[11-13]。Macaubas群和Bambui群中的2套烴源巖在形成時代上分別屬于被動大陸邊緣沉積期和前陸坳陷期,2套烴源巖為典型前陸盆地烴源巖系[14]。Bambui群和Macaubas群中黑色頁巖的有機碳含量平均值為4%—6%,最大值可達15%,而疊層石碳酸鹽巖的有機碳含量也較高[12]。Bambui群沉積過程中,盆地在巴西利亞造山運動作用下處于前陸負載階段。Macaubas群和Bambui群底部的烴源巖在上覆地層仍接受沉積時即進入生烴門限,而生烴高峰則在巴西利亞構(gòu)造運動發(fā)生期間達到[1]。這是因為受前陸撓曲作用的影響,Bambui群沉積厚度巨大,在該群尚未完全形成時下伏烴源巖已具有足夠的埋深。由于烴源巖進入生烴門限的年代很早,因此必然經(jīng)歷長時期的熱演化。盆地中烴源巖的鏡質(zhì)體反射率約為2%,說明盆內(nèi)烴源巖的成熟度已非常高,基本上處于深部高溫生氣階段[14]。
2儲蓋特征
圣弗朗西斯科盆地中主要的儲層有2套:Bambui群的碳酸鹽巖和Macaubas群粗粒的硅質(zhì)碎屑巖[15]。Bambui群儲層形成于淺海相沉積環(huán)境,可分為2類:一類為白云石化碳酸鹽巖,原生鮞粒灰?guī)r和內(nèi)碎屑被白云石化,形成中粒結(jié)晶白云石;另一類為破碎的碳酸鹽巖,發(fā)育近水平的裂縫,部分裂縫被溶蝕成溶蝕孔洞。Macaubas群的粗碎屑巖儲層受構(gòu)造運動的影響發(fā)生破碎,形成大量裂縫,儲集物性得到極大提高。研究區(qū)發(fā)育2套蓋層:一套為Bambui群厚層淺海相頁巖和致密碳酸鹽巖,另一套為盆地頂部的白堊系蓋層的泥巖。此外,一些層內(nèi)的頁巖夾層亦可提供一定的封堵作用。
3生儲蓋組合
盆地中可劃分出Bambui和Macaubas兩套生儲蓋組合。Bambui群下部發(fā)育黑色淺海相頁巖烴源巖,破碎碳酸鹽巖和白云石化碳酸鹽巖則為有利儲層,上覆于儲層的頁巖及致密碳酸鹽巖構(gòu)成了封堵層(圖3)。因此,在該群可構(gòu)成“自生自儲自蓋”組合特征。在Macaubas群中還發(fā)育有一套烴源巖和儲層(圖3),該群烴源巖和Bambui群儲層可構(gòu)成“古生新儲、下生上儲”的源儲組合類型,該群內(nèi)部儲層則形成“自生自儲”的組合類型。
4圈閉特征
盆地中圈閉類型多樣,包括構(gòu)造圈閉、地層圈閉以及地層-構(gòu)造復(fù)合型圈閉。由于圣弗朗西斯科盆地最終為前陸盆地,因此盆內(nèi)由構(gòu)造沖斷作用控制的背斜圈閉和各種斷層相關(guān)褶皺是盆地內(nèi)最普遍也最重要的一類圈閉,在這些圈閉中,蛇頭構(gòu)造最為有利[15]。除蛇頭構(gòu)造外,Bambui群和Macaubas群還均具備形成地層圈閉的條件。Bambui群SeteLagoa組生物礁(如疊層石)發(fā)育良好,呈條帶狀展布,向盆地西南部逐漸變薄,形成一些透鏡體,這些透鏡體在盆地西北部的MinasGerais連接成片,且生物礁多被白云石化,形成中粗晶白云巖[11]。這些呈條帶狀展布的白云石化生物礁亦可形成有利的生物礁圈閉。
5油氣成藏特征
1北流市地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀
北流市近年來地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生比較頻繁,各鎮(zhèn)不同程度受到災(zāi)害威脅,災(zāi)情較為嚴重,災(zāi)害經(jīng)濟損失較大。如西埌鎮(zhèn)西沖村大竹根泥石流(BL-049),造成死亡14人,毀房40間,直接經(jīng)濟損失27萬元;塘岸鎮(zhèn)金城村紅日巖崩塌(BL-348),造成4人死亡;新圩鎮(zhèn)覃沖村旺廟腳滑坡(BL-035)造成5人死亡;大里鎮(zhèn)冠塘村佛子沖滑坡(BL-029)造成4人死亡,毀房30間,直接經(jīng)濟損失20萬元;大里鎮(zhèn)林垌村斗田肚滑坡(BL-026)造成3人死亡,毀房15間,直接經(jīng)濟損失10萬元;民樂鎮(zhèn)石垌村文魁田滑坡(BL-062)造成5人死亡,3人受傷,毀房30間,直接經(jīng)濟損失20萬元;民樂鎮(zhèn)蘿村村黃嶺山滑坡(BL-055)造成2人死亡,3人受傷,毀房30間,毀田30畝,迫遷6戶,直接經(jīng)濟損失200萬元;六麻鎮(zhèn)六美村根竹滑坡(BL-209)造成3人死亡,毀房8間,直接經(jīng)濟損失5萬元。
2北流市常見地質(zhì)災(zāi)害及防治措施
據(jù)調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果,北流市地質(zhì)災(zāi)害主要以人為引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害為主,災(zāi)害種類有滑坡、泥石流、地面塌陷等。
2.1滑坡
2.1.1滑坡影響因素滑坡形成的影響因素是多方面的,但主要的影響因素是:
①人類工程活動:人類工程活動對滑坡形成的影響主要表現(xiàn)為:a建房削坡:北流市是一個以山地為主的市,山地面積約占全市總面積的85%,因此廣大農(nóng)村農(nóng)民建房多于坡腳挖坡修建,一般形成高5~20m,坡度將近直立的邊坡,使邊坡上土體處于臨空狀,在降雨作用下極易產(chǎn)生滑坡。前述滑坡多與該活動有關(guān)。b修筑公路:在修筑公路過程中,普遍高角度切坡,形成高邊坡,導(dǎo)致邊坡巖體結(jié)構(gòu)受到破壞,巖體,加速巖石風化,巖石力學(xué)強度體降低,加上坡體臨空,支擋、護坡措施失當,邊坡失穩(wěn)。如北流市至容縣一級公路滑坡。
可見,人為工程活動強度與滑坡形成關(guān)系密切,是滑坡形成的主要影響因素之一。
②降雨:北流市降水充沛,降雨量集中在5~8月份,根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計,滑坡大多在豐水期時發(fā)生,其中7~8月滑坡發(fā)生的頻率最高,發(fā)生滑坡159處,占滑坡總數(shù)的91.9%。而降雨量少的1、2、3、4、9、10、11、12月份,滑坡極少發(fā)生,有的月份甚至沒有發(fā)生。滑坡數(shù)量與多年月平均降雨量、時間關(guān)系見圖1-1。
2.1.2滑坡防治措施滑坡的防治要貫徹“及早發(fā)現(xiàn),預(yù)防為主;查明情況,綜合治理;力求根治,不留后患”的原則結(jié)合邊坡失穩(wěn)的因素和滑坡形成的內(nèi)外部條件,治理滑坡可以從以下兩個大的方面著手:
①消除和減輕地表水和地下水的危害滑坡的發(fā)生常和水的作用有密切的關(guān)系,水的作用,往往是引起滑坡的主要因素,因此,消除和減輕水對邊坡的危害尤其重要,其目的是:降低孔隙水壓力和動水壓力,防止巖土體的軟化及溶蝕分解,消除或減小水的沖刷和浪擊作用。具體做法有:防止地表水進入滑坡區(qū),可在滑坡邊界修截水溝;在滑坡區(qū)內(nèi),可在坡面修筑排水溝。在覆蓋層上可用漿砌片石或人造植被鋪蓋,防止地表水下滲。對于巖質(zhì)邊坡還可用噴混凝土護面或掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土。排除地下水的措施很多,應(yīng)根據(jù)邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征和水文地質(zhì)條件加以選擇。常用的方法有:a水平鉆孔疏干;b垂直孔排水;c豎井抽水;d隧洞疏干;e支撐盲溝。
②改善邊坡巖土體的力學(xué)強度通過一定的工程技術(shù)措施,改善邊坡巖土體的力學(xué)強度,提高其抗滑力,減小滑動力。
常用的措施有:a削坡減載;用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩(wěn)定性。削坡設(shè)計應(yīng)盡量削減不穩(wěn)定巖土體的高度,而阻滑部分巖土體不應(yīng)削減。此法并不總是最經(jīng)濟、最有效的措施,要在施工前作經(jīng)濟技術(shù)比較。b邊坡人工加固;常用的方法有:修筑擋土墻、護墻等支擋不穩(wěn)定巖體;鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程;預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索,適用于加固有裂隙或軟弱結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡;固結(jié)灌漿或電化學(xué)加固法加強邊坡巖體或土體的強度;SNS邊坡柔性防護技術(shù)等。
2.2泥石流
2.2.1泥石流的形成條件泥石流的形成需要豐富的固體物源、充足的水源和有利的地形,因此,泥石流的形成受地形條件、地質(zhì)條件、水文氣象條件的控制。
①地形條件泥石流形成區(qū)地形多為三面環(huán)山一個出口的瓢狀或漏斗狀,地勢陡峻,溝床縱坡大,地形上有利于水和碎屑物質(zhì)的集中。堆積區(qū)的地形較平坦開闊,利于碎屑物質(zhì)的堆積。
②地質(zhì)條件a地質(zhì)構(gòu)造:地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,斷層褶皺發(fā)育,造成巖石破碎,巖石風化強烈,為泥石流提供了物質(zhì)條件。b地層巖性:地層是泥石流松散固體物質(zhì)的物源。區(qū)內(nèi)花崗巖表層風化強烈,上部第四系殘坡積層松散,遇水極易崩解,產(chǎn)生滑坡、崩塌,為區(qū)內(nèi)泥石流的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ),如大竹根泥石流。
③水文氣象條件水是泥石流的組成部分,又是搬運介質(zhì)的基本動力。泥石流的形成與短時間內(nèi)突然性的大量流水密切相關(guān)。同時降水入滲軟化巖土體,引發(fā)巖土體的滑坡、崩塌。2.2.2泥石流防治措施按照“以防為主、防治結(jié)合、全面規(guī)劃、綜合治理”的原則,根據(jù)滑坡泥石流發(fā)生的規(guī)律和活動強度,全面規(guī)劃,采取遠近結(jié)合,工程措施與生物措施相結(jié)合等方式,進行綜合防治。近期目標是:嚴禁亂砍濫伐、亂采亂挖、亂堆亂倒等不良行為;遠期目標是:對從事地面和地下資源開發(fā)的單位和個人,嚴格執(zhí)行“三同時”制度,認真落實水土保持治理措施,盡量減少植被破壞,減少人為水土流失。
2.3巖溶地面塌陷
2.3.1巖溶地面塌陷的形成條件和影響因素巖溶洞隙的存在,一定厚度的覆蓋層和地下水活動是塌陷形成的必要條件。多種外界動力因素的作用,影響著土洞的產(chǎn)生、發(fā)育和塌坑的形成。
①必要條件
a巖溶巖溶洞隙是巖溶塌陷賴以產(chǎn)生的基礎(chǔ),它為塌陷產(chǎn)生提供了物質(zhì)運移空間。質(zhì)純灰?guī)r巖組易被溶蝕,在淺層部位可形成連通性好的洞隙網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在不純灰?guī)r和白云巖巖組的局部地段,由于構(gòu)造影響和地下水逕流條件較好,巖體洞隙也很發(fā)育,亦可形成塌陷。
b松散履蓋土層調(diào)查區(qū)的第四系土層具有一個特點:厚度小、松散、欠固結(jié)、孔隙度大、強度低、含砂量大、易崩解,因此其抗?jié)撐g、抗崩解、抗塌能力弱。
c地下水活動地下水活動是形成巖溶地面塌陷的一種極為重要的又十分活躍的因素,能產(chǎn)生多方面的作用和效應(yīng):
A改變土的容重,增加土層的有效重量,改變土的塑性狀態(tài)和力學(xué)強度。
B水位下降可發(fā)生滲流潛蝕作用。
C水位急降引起洞隙中負壓力產(chǎn)生吸蝕作用,帶走洞隙充填物,加速土洞垌壁土體的剝蝕和崩解,同時加強滲流潛蝕,作用在土洞頂板,成為附加致塌力。
②動力因素
a降雨其效應(yīng)為使土層增重和降低土體強度。
b抽汲地下水其效應(yīng)主要是產(chǎn)生滲流潛蝕,開采地下水使地下水位頻繁波動,造成地下溶洞中的充填物被淘空,當?shù)叵滤幌陆禃r,對巖溶空腔上的土層產(chǎn)生反吸作用,誘發(fā)地面塌陷。
③荷載與振動荷載與振動使地面變形,土洞頂板變形下陷誘發(fā)地面塌陷。
2.3.2巖溶地面塌陷防治措施巖溶塌陷的防治措施包括控水措施、工程加固措施和非工程性的防治措施。
①控水措施
a地表水防水措施:防地表水進入塌陷區(qū),可以:清理疏通河道,加速泄流,減少滲漏;對漏水的河、庫、塘鋪底防漏或人工改道;嚴重漏水的洞穴用粘土、水泥灌注填實。
b地下水控水措施根據(jù)水資源條件,規(guī)劃地下水開采層位、開采強度、開采時間,合理開采地下水,加強動態(tài)監(jiān)測。危險地段對巖溶通道進行局部注漿或帷幕灌漿處理。
②工程加固措施
a清除填堵法:用于相對較淺的塌坑、土洞。
b跨越法:用于較深大的塌坑、土洞。
c強夯法:用于消除土體厚度小,地形平坦的土洞;
d鉆孔充氣法:設(shè)置通風調(diào)壓裝置,破壞巖溶封閉條件,減小沖爆塌陷發(fā)生的機會。
e灌注填充法:用于埋深較深的溶洞。
f深基礎(chǔ)法:用于深度較大,不易跨越的土洞,常用樁基工程。
g旋噴加固法:淺部用旋噴樁形成一“硬殼層”,(厚10~20m即可),其上再設(shè)筏板基礎(chǔ)。
③非工程性的防治措施
a開展巖溶地面塌陷的風險評價。
b開展巖溶地面塌陷的試驗研究,找出臨界條件。
(2)地下水位下降帶來的危害。我國屬于多地形多氣候環(huán)境,很多地區(qū)都缺水嚴重,地表水不足,地下水位明顯下降,從而導(dǎo)致整個地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,這些是由于氣候干旱帶來的水位下降,從而影響了巖土層,影響施工操作;同時,還有一些水位下降是由于地表一些工廠施工,抽取了大量了地下水,造成地下水位明顯下降,也會直接危害到后續(xù)的建筑施工,從而使得水源越來越少,環(huán)境受到嚴重威脅,建筑工程受到阻礙。
(3)地下水位影響巖土結(jié)構(gòu)帶來的危害。水文地質(zhì)變化是影響巖土結(jié)構(gòu)的主要因素,而且這種變化是沒有規(guī)律的、隨機的,地下水位如果忽高或者忽低,就容易造成巖土結(jié)構(gòu)發(fā)生變形,導(dǎo)致地表開裂,對建筑物帶來損害,水位上升時,巖土結(jié)構(gòu)變得松軟,強度低,使得低沉易于壓縮,這就會造成建筑物下沉和變形;而數(shù)位下降時,巖土結(jié)構(gòu)就會變得堅硬,強度增高,使得地基隨之而下降,從而造成地表建筑下沉,遭到損壞。
2解決水文地質(zhì)帶來的危害的具體措施
(1)對地下水位變化危害的解決措施。地下水位的上升和下降都會直接影響巖土結(jié)構(gòu),影響水源分布,進而影響了建筑物地基的穩(wěn)定性,所以,在工程地質(zhì)勘察中,要高度觀察地下水位的變化,結(jié)合周圍環(huán)境和氣候的變化,密切注意巖土層隨地下水位變化的規(guī)律,從而制定出切實可行的預(yù)先規(guī)劃和施工方案,對發(fā)生意外的情感做好預(yù)測措施,使得建筑物所承受的危害降到最低。
(2)水源性質(zhì)危害的解決措施。在實際的水文地質(zhì)勘察過程中,地下水由于會和巖土結(jié)構(gòu)發(fā)生相互作用,從而影響巖土層的含水量,使得巖土結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,進而對建筑物帶來安全隱患,所以,在勘察時,要注意定期的對地下水進行取樣和監(jiān)測,使得巖土含水量變化可以更好的被監(jiān)測,對地下水進行綜合的分析,得出可靠的數(shù)據(jù),以便于可以第一時間發(fā)現(xiàn)問題,從而做出正確的解決措施,降低安全隱患。
(3)評價機制不足的解決措施。完善的水文地質(zhì)評價體系可以提高勘察質(zhì)量和水平,所以,勘察部門要提高工作人員的技術(shù)水平和責任意識,不斷完善工程勘察的評價機制,從而提高管理水平,使得水文地質(zhì)勘察工作更為高效和準確,對地下水位的監(jiān)控更為嚴格,確保對各類問題可以做出正確的預(yù)防和解決措施,從而有助于建筑工程的施工規(guī)劃,提高建筑工程的穩(wěn)定性。
(4)地下水性質(zhì)變化的解決措施。在勘察過程中,對地下水自身的性質(zhì)分析也是非常重要的,地下水的PH值、硬度等相關(guān)因素的變化,也會對巖土結(jié)構(gòu)和建筑工程帶來一定的危害,為此,必須要對地下水的性質(zhì)做出準確的分析,找出性質(zhì)變化與巖土結(jié)構(gòu)變化的規(guī)律,及時發(fā)現(xiàn)問題,確保將風險降到最低,全方位的保證建筑施工可以有序開展。
1地質(zhì)災(zāi)害總是發(fā)生在一定的地質(zhì)環(huán)境中地質(zhì)環(huán)境是地球自身運動與人類活動的相互作用的結(jié)果,而地質(zhì)環(huán)境在不斷演變過程中,會帶來不同程度的地質(zhì)災(zāi)害,尤其是在近些年來,我國的地質(zhì)環(huán)境變化比較快速,人類改造自然的速度以及強度都在增加,追去經(jīng)濟效益的腳步越來越快,因此,地質(zhì)環(huán)境的變化速度,也超過人們的想象,并超出了環(huán)境本身所能承擔的范圍,這樣的結(jié)果,就是地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生必然是在一定的地質(zhì)環(huán)境中,它不可能脫離地質(zhì)環(huán)境而獨立存在,地形、地貌以及地質(zhì)構(gòu)造儀器構(gòu)成了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生的條件,它們的變化以及相互作用,成為了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的誘因。
2地質(zhì)災(zāi)害影響地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣按環(huán)境學(xué)的定義,所謂環(huán)境質(zhì)量一般是指:“在一個具體的環(huán)境內(nèi),環(huán)境的總體或環(huán)境的某些要素,對人類的生存和繁衍以及社會經(jīng)濟發(fā)展的適宜程度。”對地質(zhì)環(huán)境而言,環(huán)境質(zhì)量就是指構(gòu)成地質(zhì)環(huán)境的各要素對人類的生存和發(fā)展的適宜程度。如前所述,如果地質(zhì)環(huán)境的改變超過了地質(zhì)環(huán)境的自適應(yīng)能力,就會產(chǎn)生某種地質(zhì)災(zāi)害。從地質(zhì)災(zāi)害的危害程度來看,地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生給人類社會的發(fā)展造成難以估量的損失。在中國這樣一個地域遼闊、地質(zhì)條件復(fù)雜、氣候因素繁多的國家,每年地質(zhì)災(zāi)害造成的損失是以百億元計的。總體來說,地質(zhì)災(zāi)害的影響主要體現(xiàn)在兩個方面:一方面影響人類的生命財產(chǎn)安全,另一方面是間接地影響整個人類經(jīng)濟與社會的健康發(fā)展。從地質(zhì)環(huán)境保護角度來說,地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生與發(fā)展,影響了反映地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的地質(zhì)環(huán)境各要素對人類生存和發(fā)展的適宜程度。地質(zhì)災(zāi)害越嚴重,發(fā)展速度越快,危險性越大,對地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的影響也就越大。
二、地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護
進行地質(zhì)災(zāi)害的綜合防治,必然要遵循地質(zhì)環(huán)境發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上,在災(zāi)害發(fā)生之前,采取可續(xù)的防預(yù)措施,減少其發(fā)生的幾率,或者是在災(zāi)害發(fā)生之后,在第一時間內(nèi)采取治理措施,減少災(zāi)害所造成的損失,這兩者就是人們常說的“防”與“治”。只有采取防治結(jié)合的手段,才能受到更好的治理效果。防止受災(zāi)對象與致災(zāi)作用遭遇的方法也有兩種,一是防止將擬建工程設(shè)施(含居民點)放進有致災(zāi)作用存在或有其發(fā)生危險的危險區(qū),這是“避”;二是將已處于致災(zāi)作用威脅之下的人、物、設(shè)施撤離危險區(qū),這是“撤”。
1.工程地質(zhì)學(xué)科的爭議
教科書對工程地質(zhì)學(xué)的三種定義:①工程地質(zhì)學(xué)是研究與工程有關(guān)的地質(zhì)問題的科學(xué);②工程地質(zhì)學(xué)是研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境相互作用的科學(xué);③工程地質(zhì)學(xué)是研究人類工程建設(shè)活動與自然地質(zhì)環(huán)境相互作用和相互影響的一門地質(zhì)科學(xué)。
從以上三種定義的實質(zhì)中均不難看出,工程地質(zhì)學(xué)強調(diào)的工程和地質(zhì)的關(guān)系,研究的是人類工程活動與自然地質(zhì)環(huán)境的相互作用。但是,近年來工程地質(zhì)學(xué)科卻正在經(jīng)歷著前所未有的挑戰(zhàn),工程地質(zhì)學(xué)被異名為巖土工程學(xué),工程地質(zhì)勘察被稱之為巖土工程勘察。工程界有此呼聲,學(xué)術(shù)界有此呼應(yīng),一些大專院校也紛紛效仿,甚至工程地質(zhì)這個專業(yè)在高校也被取消了。一時間,似乎工程地質(zhì)已經(jīng)成了守舊傳統(tǒng),巖土工程才是先進時髦的,才是可以適應(yīng)市場經(jīng)濟并與國際接軌的。這是近年來分歧最大的爭議。
這些年來工程地質(zhì)勘察的不景氣以及市場競爭的不規(guī)范化,工程地質(zhì)勘察隊伍增加了巖土工程的業(yè)務(wù)是完全必要的,但將巖土工程作為工程地質(zhì)的救世主,則值得商榷了。
根據(jù)筆者的理解,巖土工程是一項工程應(yīng)用技術(shù),是針對地質(zhì)體的工程缺陷實施的工程措施而進行的一系列設(shè)計和施工過程的總稱。巖土工程的任務(wù)是“處理”地質(zhì)體的工程缺陷,使之滿足工程建筑物對地基的工程要求,因此又有“巖土工程處理技術(shù)”的別名,說明巖土工程的確是一項實實在在的工程技術(shù)。確立工程地質(zhì)學(xué)是一門獨立的學(xué)科,盡管也僅僅是本世紀初的事,并不象數(shù)學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)等等著名學(xué)科那樣歷史悠久,然而,之所以將工程地質(zhì)定義在“學(xué)科”這樣的高度上,是因為她具備學(xué)科的一些基本特性和基本理論,這就是地質(zhì)學(xué)的基本特性和基本理論,換句話說,工程地質(zhì)學(xué)的基本理論就是地質(zhì)學(xué)(當然更包括數(shù)學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等等),因此,又將工程地質(zhì)學(xué)界定為地質(zhì)學(xué)的一個分支學(xué)科或應(yīng)用學(xué)科,這是符合實際的。工程地質(zhì)學(xué)的最新定義也是較為全面的:研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境相互作用的科學(xué)。顯然,工程地質(zhì)與巖土工程盡管有相似之處,但也有天地之別。如果將巖土工程界定為工程地質(zhì)學(xué)科的一個分支,好象還說得過去;而反過來用巖土工程來代替工程地質(zhì),則實在有些牽強附會。
1997年6月20-27日,國際工程地質(zhì)學(xué)會在希臘召開了一次學(xué)術(shù)討論會,會上決定將本學(xué)會名稱改為:國際工程地質(zhì)學(xué)與環(huán)境學(xué)會。我國組團15人參加,王思敬任團長。隨后國內(nèi)也有人提出工程地質(zhì)學(xué)會改名,以便與國際接軌,但一直未獲通過。在近幾年的中國地質(zhì)學(xué)會工程地質(zhì)專委會會議上,學(xué)科和學(xué)會更名問題的交鋒一直也沒有停止過。我國工程地質(zhì)界的前輩專家學(xué)者們多數(shù)也不同意更名,認為如此嚴肅的基礎(chǔ)性應(yīng)用性學(xué)科,沒有必要放棄自己的傳統(tǒng)風格,我國的工程建設(shè)任務(wù)十分繁重,工程地質(zhì)學(xué)科的研究和發(fā)展前景仍然是艱巨和光明的。
2.工程地質(zhì)工作的任務(wù)
在工程建設(shè)中,工程地質(zhì)工作的任務(wù)十分繁重,也異常艱巨,主要任務(wù)是:①選址,選擇在地質(zhì)條件上相對最優(yōu)的工程建筑地區(qū)或場地;②評價,闡明工程建筑區(qū)或場地的工程地質(zhì)條件,進行定性和定量的工程地質(zhì)評價,準確界定工程地質(zhì)問題;③預(yù)測工程建筑物興建和運用過程中地質(zhì)條件的可能變化,為研究改善和防治工程地質(zhì)缺陷的措施提供依據(jù);④調(diào)查工程建筑物所需的天然建筑材料等。
3.工程地質(zhì)專業(yè)的尷尬
工程地質(zhì)專業(yè)是工程建設(shè)的基礎(chǔ)性專業(yè),沒有這個專業(yè),一切工程建設(shè)均將成為空中樓閣,這是常識性問題,我們在這里反復(fù)強調(diào)好象有些多于。然而,現(xiàn)實確讓這一基礎(chǔ)性專業(yè)處于一個十分尷尬的境地,主要表現(xiàn)在:
①工程地質(zhì)專業(yè)本身的特殊性、復(fù)雜性和實踐性;
②專業(yè)不景氣,社會地位和經(jīng)濟地位與工程地質(zhì)專業(yè)不相適應(yīng),工作環(huán)境、工作條件的局限,擇業(yè)行為中的浮躁動機,專業(yè)本身的局限性;
③規(guī)程規(guī)范存在的問題;
④工程地質(zhì)勘察技術(shù)的局限性;
⑤相關(guān)專業(yè)對工程地質(zhì)專業(yè)的輕視;
⑥長官意志,某些決策者對工程地質(zhì)專業(yè)的無知或輕視;
⑦世人對工程地質(zhì)專業(yè)的不了解與不理解。
4.在工程建設(shè)中的地質(zhì)教訓(xùn)
由于地質(zhì)問題而嚴重影響工程建設(shè)的實例太多,教訓(xùn)太深刻,順手拈來幾個實例:
①云南漫灣水電站左壩肩順層滑坡和建材問題;
②貴州天生橋二級水電站廠址、隧洞等問題;
③貴州東風水電站右壩肩和帷幕線上的巖溶問題;
④烏江彭水水利樞紐前期工作重復(fù)問題;
⑤雅礱江錦屏二級水電站巖溶地下水問題;
⑥軟弱夾層的遺漏對工程建設(shè)的重大影響,葛州壩、西津溢洪道等。
5.工程地質(zhì)在工程建設(shè)中的決定性作用
任何地質(zhì)條件下都可以建工程,對嗎?這個問題也是這些年來工程界的一個熱門話題,筆者認為答案是否定的。
①陜西東莊水庫灰?guī)r壩址滲漏嚴重不能建壩;
②小浪底滑坡性質(zhì)界定對設(shè)計的影響;
③天生橋二級水電站移民區(qū)是否滑坡對移民安置的影響;
④堤防工程中的堤基垂直防滲引起的環(huán)境地質(zhì)問題,有時可能是決定性的;
⑤地質(zhì)邊界條件和地質(zhì)參數(shù)對工程設(shè)計的影響。
6.相關(guān)學(xué)科在工程地質(zhì)中的應(yīng)用
①系統(tǒng)工程在工程地質(zhì)中的應(yīng)用;
②計算機技術(shù)在工程地質(zhì)中的應(yīng)用;
③遙感、物探、GPS等;
④水工設(shè)計施工與工程地質(zhì)的關(guān)系。
清晰的工程概念是地質(zhì)師所必需的。潘家錚院士對地質(zhì)師的要求:應(yīng)該有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)水工建筑物的基本設(shè)計理論,計算方法,以及地基缺陷的影響,各種處理的措施,各種成功和失敗的經(jīng)驗;最好補一些數(shù)學(xué)、力學(xué)、水力學(xué)、巖土力學(xué)、巖石試驗、有限元分析和計算機應(yīng)用等方面的基礎(chǔ)課。五十年代初,由于我國水利水電工程地質(zhì)專業(yè)人才奇缺,一批設(shè)計師改行從事工程地質(zhì)專業(yè)的學(xué)習(xí)和工作,后來大都成為工程地質(zhì)專業(yè)的優(yōu)秀專家。實踐證明,地質(zhì)師的工程概念清晰,地質(zhì)工作會得心應(yīng)手;反之則可能事倍功半。
7.工程地質(zhì)要面對現(xiàn)實著眼未來
汪恕誠部長最近講話強調(diào):不能老修改設(shè)計,因為搞招投標尤其是國際合同,修改設(shè)計就意味著被索賠。修改一個設(shè)計,似乎節(jié)省了某一個工程量,而索賠量比這個還大,大量修改設(shè)計怎么得了?汪部長的這段講話似乎在批評設(shè)計,實則是水利水電工程地質(zhì)的一個千載難逢的新的契機。
如何理解汪部長的這段話?我們認為首先要搞清楚為什么修改設(shè)計,水利工程因為地質(zhì)問題而修改設(shè)計的可以舉出若干例子來。
修改設(shè)計往往賴地質(zhì),我們當然可以理直氣壯地說:前期地質(zhì)工作投入不夠,工程地質(zhì)條件不清楚,地質(zhì)基礎(chǔ)資料不準確,工程地質(zhì)分析出力不夠或分析工作的深度不到家,工程地質(zhì)問題的界定不明確或界定有錯誤,學(xué)術(shù)技術(shù)問題得不到廣泛的討論和爭論,工程地質(zhì)問題的真理有時往往掌握在少數(shù)人手里。
1、專家評估法
此種方法一般是由在研究區(qū)當?shù)厣罟ぷ鞫嗄辏蚨鴮Ξ數(shù)氐牡刭|(zhì)情況比較熟悉的的專家,對災(zāi)害進行直接的評估。這種方法雖然效率高,也能結(jié)合現(xiàn)場的很多因素進行考慮,不過人為因素比較大,評價的結(jié)果受制于專家的經(jīng)驗水平。
2、參數(shù)合成法
對影響質(zhì)地災(zāi)害的所有因素分類,然后根據(jù)經(jīng)驗,對每一個因素給予一個權(quán)值,最后對這些所有的權(quán)值平均。此種方法是定量評估,利用軟件,工作效率也很高,缺點是當?shù)V山面積比較大時,災(zāi)害點多,應(yīng)用就比較復(fù)雜,而且權(quán)值的確定主觀性比較強。
3、數(shù)理統(tǒng)計
通過對現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害以及影響它的因素,建立調(diào)查和統(tǒng)計分析,總結(jié)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育規(guī)律,從而建立評價模型,并利用所建模型進行的評估預(yù)測。這種方法比較復(fù)雜,模型需要反復(fù)的驗證,不過評估結(jié)果科學(xué)準確。
4、人工智能
這種方法包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、向量機、灰色聚類。
二、評估及治理工作開展的思路
在開展評估及治理工作的思路上,首先應(yīng)該對礦區(qū)進行現(xiàn)場的調(diào)查和數(shù)據(jù)的收集整理,對以前的一些相關(guān)資料和評估方法進行一個綜合的分析和評估,進而對礦山的地質(zhì)災(zāi)害提出一個治理的合理措施,在治理完成后,還必須對礦山地質(zhì)災(zāi)害進行監(jiān)測,如果發(fā)現(xiàn)任何的安全隱患以便及時上報給相關(guān)部門。
三、礦山地質(zhì)災(zāi)害的防護措施及治理方法
礦山地質(zhì)災(zāi)害的防護措施和治理方法,必須要根據(jù)評估的結(jié)果以及災(zāi)害的類型來制定相應(yīng)的措施。這是因為不同的災(zāi)害類型,它的災(zāi)害體所危害對象的范圍也就相應(yīng)的不同,所以在制定切實可行的措施的時候必須結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況。根據(jù)礦山的地質(zhì)特點和條件以及地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)點的分布情況基本可以劃為幾個不同的防治區(qū)。其次是次重點防治區(qū),這個主要針對的是礦山的生活區(qū)和進場公路,這兩出地方很容易形成大量的邊坡,周圍還有一些廢棄的渣,如果這些邊坡失去穩(wěn)定就很有可能造成塌方和滑坡,而那些沿途的廢棄的渣也會造成礦區(qū)的水土流失,從而形成泥石流;最后一般防治區(qū),就是指在無主要建筑和項目工程的建設(shè)的礦區(qū)內(nèi),一些地表巖石由于破裂、破碎等原因而造成的水土流失,這里應(yīng)該減少人為因素的干擾,做好植被的防護工作。那么發(fā)生了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)該怎么做,采取哪些措施?下面是一些典型的地質(zhì)災(zāi)害的治理方法:1、滑坡:修建排水設(shè)施,建立安全平臺;2、塌陷:可以采用充填復(fù)墾的方法;3、崩塌:降低陡峭程度,清理或攔截危巖;4、泥石流:封固礦山的物質(zhì),建立攔擋設(shè)施,建設(shè)疏導(dǎo)通道;5、瓦斯爆炸、礦坑火災(zāi):設(shè)置檢測點,設(shè)計預(yù)火方案;6、水土流失:綠化植被;7、礦坑突水、涌水、涌泥:做好坑道排水、排沙設(shè)計。
四、對礦山地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測方法
礦山地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測方法主要有三種:即人工巡視法、工程測量法和遙感解譯法。
(一)人工巡視法
人工巡視法可以監(jiān)測不同類型的礦山,比如崩塌、滑坡、泥石流等,還能根據(jù)季節(jié)的變化,增加監(jiān)測頻率,比如在雨季的時候,監(jiān)測頻率要頻繁一些。人工巡視法主要是針對礦山地質(zhì)災(zāi)害點多、點散,規(guī)模較小的致災(zāi)地質(zhì)體。
(二)工程測量法
工程測量法主要應(yīng)用在三個方面:一是災(zāi)體已經(jīng)發(fā)生變形,周圍有青瓷的滑坡、不穩(wěn)定斜坡的礦區(qū);二是防治效果監(jiān)測方面,如擋土墻等防治工程部位;三是礦區(qū)地表的變形和沉降等監(jiān)測方面。工程測量法只要的是測量儀器對致災(zāi)體進行相對位移的測量,因此,大多時候是用在滑坡有變形的階段以及防治工程效果的檢測。
(三)遙感解譯法
遙感解譯法一般應(yīng)用在對地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測方面,這是由于遙感解譯法可以發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的泥石流和滑坡災(zāi)害,并且監(jiān)測的效率比較高,不過同時也需要現(xiàn)場調(diào)查核實驗證手段來進行輔助,所以遙感解譯法一般應(yīng)用在區(qū)域性的礦山地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測,以達到大面積的觀測的目的。
2太陽能在石油地質(zhì)勘探中的應(yīng)用
石油地質(zhì)勘探中的太陽能可以直接應(yīng)用于室外采光系統(tǒng),太陽光經(jīng)過漫射系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)化為較為柔弱的自然光,可以最大限度避免太陽光帶來的炫目、頭暈等現(xiàn)象。同時太陽能的使用還表現(xiàn)在晶硅電池的使用上,晶硅電池在現(xiàn)如今屬于能夠流水線化批量生產(chǎn)的一種高效的新能源,它是通過將乙硼烷B2H6、硅烷與磷化氫PH3等氣體進行結(jié)合后,再將含有SiH4的等離子進行分解的技術(shù)。晶硅電池的原理是在其內(nèi)部含有的半導(dǎo)體元件吸收太陽光能量之后,內(nèi)部的帶電載流子分部會相應(yīng)的發(fā)生變化,其后將太陽能進行轉(zhuǎn)化產(chǎn)生光伏效應(yīng)。通常根據(jù)電池內(nèi)部晶硅含量的不同,其太陽能的轉(zhuǎn)化率也是有差別的,一般根據(jù)其轉(zhuǎn)化率的不同儲電量也會不同的,為了能夠合理使用晶硅電池,有效的延長其壽命及使用頻率,通常會嚴格限制其充放電條件。在石油地質(zhì)勘探的現(xiàn)場,氣候、地形都屬于極端惡劣的,且其日照情況也是相當?shù)牟环€(wěn)定,經(jīng)過反復(fù)的實驗,得出了單晶硅、多晶硅與非晶硅電池的太陽能轉(zhuǎn)化率分別為17%、15%與12%,此數(shù)據(jù)對于電池在石油地質(zhì)勘探工程中的使用有著極大的作用。
3太陽能在石油地質(zhì)勘探中取得的成果
太陽能在石油地質(zhì)勘探工程中的應(yīng)用完全符合了現(xiàn)如今“綠色能源”與“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的要求,在推動石油地質(zhì)勘探新型技術(shù)應(yīng)用的同時也達到了節(jié)能的要求,也更進一步的將太陽能資源進行應(yīng)用推廣,其取得的成果主要有以下幾點:
3.1太陽能更加適應(yīng)惡劣的環(huán)境
石油地質(zhì)勘探工程現(xiàn)場的環(huán)境是十分惡劣的,而在這種情況下能源的供給是否及時充分,直接影響到各個儀器設(shè)備的正常使用,因此能源問題是勘探工作能否順利開展的關(guān)鍵所在。太陽能在石油地質(zhì)勘探工程中使用之后,15cm的非晶硅太陽能電池便可以提供20mA~80mA的電流以及4.5V~5V的電壓,這樣的能量已經(jīng)可以滿足石油地質(zhì)勘探工作前期的需求。
3.2太陽能實現(xiàn)了“以人文本”的作業(yè)理念
在石油地質(zhì)勘探過程中,設(shè)備儀器的正常工作以及新型技術(shù)的應(yīng)用無疑是工作順利進行的先決條件,但工作的開展是建立在充分發(fā)揮人的主觀能動性基礎(chǔ)之上的。但據(jù)施工現(xiàn)場的實地考察,施工人員經(jīng)常會在現(xiàn)場生活半個月甚至更久的時間,但大多數(shù)時間用電、熱水以及補給都不能及時保證,甚至在寒冷的冬天,施工人員經(jīng)常要面臨無熱水可以飲用的窘境。太陽能的使用,無疑解決了作業(yè)人員在施工現(xiàn)場的基本生活問題,如此便能從“以人為本”的人因工程理念出發(fā),最大限度的發(fā)揮作業(yè)人員的主觀能動性,保證石油地質(zhì)勘探工作順利進行。
3.3太陽能幾乎屬于“零污染”
我國石油地質(zhì)勘探所處的位置大多為山區(qū)、沙漠、戈壁、海上等人煙稀少的區(qū)域,施工時因采集能源的問題,會對周圍環(huán)境產(chǎn)生較大的污染。而太陽能本身屬于一種可再生的“綠色能源”,其在良好的保證發(fā)電量的同時,本身不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生任何影響,完全符合中國“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的要求,是一種理想的能源。
3.4太陽能降低了勘探成本
現(xiàn)如今,在石油地質(zhì)勘探的施工過程中,為供應(yīng)電能,則必須設(shè)置一個專用房間,配置發(fā)動機來進行能源的輸入,這無疑是一項不小的投資。而太陽能在石油地質(zhì)勘探工程中應(yīng)用之后,僅僅只需要幾塊太陽能電池,便解決了這一問題。太陽能到電能的轉(zhuǎn)化,保證了石油地質(zhì)勘探過程用電的同時,極大程度地節(jié)約了輸電過程中的能源制造成本。
2降水引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的特征
地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與氣象因素有很大的關(guān)系,降水在甘肅引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害具有以下特征。
2.1突發(fā)性特征局地強對流天氣形成的短時強降水強度大,歷時短,覆蓋面積較小。可形成突發(fā)性崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害。尤其是泥石流災(zāi)害,往往形成嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。典型的如舟曲8.8特大泥石流災(zāi)害,距離縣城15km的東山站記錄的小時降水量達77.3mm,過程降水量達96.6mm,造成嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失[14]。
2.2群發(fā)性特征區(qū)域性的暴雨往往是誘發(fā)滑坡、泥石流的主要因素。據(jù)調(diào)查和統(tǒng)計,5月下旬~9月上旬,為甘肅大暴雨或暴雨發(fā)生期,其中7月上旬~8月中旬,為大暴雨或特大暴雨集中期,同時也是崩滑流的集中發(fā)生期。如2013年隴東南部“7•25”群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害,天水、平?jīng)觥c陽等地區(qū)形成了滑坡、泥石流數(shù)量近千次。
2.3滯后性特征大型滑坡一般出現(xiàn)在降雨過程后期,甚至降雨結(jié)束后數(shù)天。典型的如天水珍珠溝滑坡,在經(jīng)歷了2013年4次強降水過程后在2013年12月21日發(fā)生大規(guī)模滑動。
3地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警模型研究
3.1研究思路從理論上講,地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警指標應(yīng)全面考慮前期巖土體含水量、未來降水以及實時降水情況。但目前準確獲取前期巖土體含水量還不具備條件。因此要解決問題必須從宏觀上結(jié)合地質(zhì)環(huán)境條件和氣象條件綜合分析研究,建立適合的模型,得出有效的地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警指標。目前國內(nèi)采用的地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警多是把崩滑流災(zāi)害考慮在一起,但實際情況是泥石流的激發(fā)雨量比滑坡小,且往往為短歷時強降雨。因此考慮地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警的實際需求,本次將分別建立泥石流和滑坡的預(yù)警模型,并考慮如前期降水、新近強震、地面高程等關(guān)鍵影響因素。
3.2滑坡預(yù)警指標和模型
3.2.1滑坡與降水關(guān)系據(jù)統(tǒng)計降雨類型的滑坡約占滑坡總數(shù)的70%,同時調(diào)查表明95%的降雨型滑坡發(fā)生于雨季[17]。對1967~2010年80個氣象站逐日降水量資料與滑坡災(zāi)害的關(guān)系分析表明,滑坡與雨型、前期降水等具有顯著關(guān)系,根據(jù)甘肅實際降雨可歸類為連陰雨型、暴雨(雷暴)、前期—暴雨型、持續(xù)暴雨型(表1)。根據(jù)對汶川地震、岷縣漳縣6.6級地震研究表明,地震烈度大于6度區(qū)時,各種雨型對應(yīng)的滑坡臨界雨量呈顯著下降趨勢,降幅可達20%~50%[18-19]。例如2013年7月25日,岷縣漳縣地震災(zāi)區(qū)烈度Ⅵ度區(qū)范圍內(nèi)降雨量僅30mm,就出現(xiàn)了大量的小型滑坡,對搶險救災(zāi)造成了嚴重的影響。
3.2.2滑坡預(yù)警模型構(gòu)建前述分析表明,滑坡與雨型、過程等有著直接的關(guān)系。根據(jù)歷史滑坡災(zāi)害資料、降雨資料和災(zāi)害易發(fā)度綜合統(tǒng)計分析,并借鑒國內(nèi)外研究應(yīng)用成果,建立基于綜合有效累積降雨量的滑坡24h趨勢預(yù)警模型和基于實時雨量的滑坡實時預(yù)警模型。(1)滑坡24h趨勢預(yù)警模型基于綜合有效累積降雨量,并考慮地震影響,建立滑坡24h趨勢預(yù)警模型。式中:RL為綜合有效累計雨量,Ri為前i天實測雨量,包括當日最新實況雨量(i=0-4),RF為24h預(yù)報雨量。a為前期降雨影響時間衰減系數(shù),一般取0.5~0.8,b為地震烈度修正系數(shù),取1.25~2.0。對應(yīng)不同的災(zāi)害預(yù)警等級和災(zāi)害易發(fā)度等級,兩者共同確定某一綜合有效累積雨量值為該易發(fā)區(qū)內(nèi)該預(yù)警等級的指標臨界值,具體數(shù)值可根據(jù)當?shù)厍闆r進行動態(tài)調(diào)整。(2)基于實時雨量的滑坡預(yù)警模型目前甘肅省氣象、水利、國土等部門建設(shè)的雨量計接近4000處,網(wǎng)格密度5~30km2,基本可以滿足滑坡實時監(jiān)測預(yù)警。因此綜合考慮不同雨型特征,建立基于實時監(jiān)測的區(qū)域滑坡預(yù)警模型。采用臨界雨量系數(shù)來表征。公式(6)適用于1h、3h、6h暴雨雨量計算;公式(7)適用于12h和24h暴雨雨量計算。
3.2.3滑坡氣象預(yù)警等級劃分根據(jù)全國統(tǒng)一的地質(zhì)災(zāi)害氣象等級,將甘肅省地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警等級劃分為4個等級(表2),當預(yù)報出現(xiàn)1~3級地質(zhì)災(zāi)害時,對外預(yù)報或預(yù)警。
3.3泥石流預(yù)警指標和方法
3.3.1泥石流與降水的關(guān)系分析對甘肅東部武都北峪河、舟曲三眼峪溝、天水市樺林溝、羅峪溝等典型泥石流的22組成災(zāi)過程研究表明:泥石流發(fā)生時的10min雨強最小值為8.3mm,最大值為24mm,說明災(zāi)害性泥石流的暴雨初始雨強是非常大的;泥石流發(fā)生的時間大都集中在一場降雨的前期,主要集中于3h之內(nèi),3h雨量達到了過程雨量的45%~100%(表3)。進一步研究表明,降水量與降水歷時呈指數(shù)相關(guān)(圖3,表4),相關(guān)系數(shù)在0.89~0.99,說明引發(fā)泥石流的降水過程具備一定的規(guī)律性,四條典型泥石流發(fā)生的10min雨量差別不同,在圖3上基本重復(fù),而隨著時間的增加則出現(xiàn)自南而北、自西向東雨量不斷增大的趨勢。
3.3.2泥石流臨界雨量確定根據(jù)省內(nèi)各地資料狀況,選用歷年積累的泥石流災(zāi)害調(diào)查資料、實測大暴雨資料和歷史洪水調(diào)查資料,優(yōu)先選擇資料較為充足完善的地方,依據(jù)上述典型泥石流研究方法,采用內(nèi)插法計算全省不同時段泥石流臨界雨量值。
3.3.3泥石流實時預(yù)警模型泥石流的發(fā)生和雨強有很強的關(guān)聯(lián)性,因此當預(yù)警判據(jù)中的臨界雨量達到下限時,已開始產(chǎn)生泥石流,當30min降雨達到臨界雨量時,則可能暴發(fā)大規(guī)模的泥石流;根據(jù)牛最榮[21]等研究,同一流域內(nèi)各時段暴雨和高程具有密切關(guān)系,暴雨雨量隨高程增高而增大,并呈直線相關(guān)。因此基于泥石流暴發(fā)的雨強特征,建立基于臨界雨量和實時雨量為參照的泥石流預(yù)警模型,該模型考慮高程對暴雨雨量的影響。
3.3.4泥石流預(yù)警等級劃分參照滑坡預(yù)警等級,泥石流預(yù)警等級仍設(shè)定為四級,當1/6h、1/2h、1h、3h臨界雨量系數(shù)符合表8的規(guī)定時,分別對應(yīng)于藍色、黃色、橙色、紅色預(yù)警(表8)。
4預(yù)警模型檢驗
2013年甘肅省連續(xù)遭受強降水、暴雨襲擊,從5月14日開發(fā)預(yù)警信息,直到9月24日結(jié)束,省級地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警平臺共122次地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警產(chǎn)品(因降雨范圍、強度發(fā)生變化而有34個降雨日一天內(nèi)了兩次預(yù)警信息),其中紅色預(yù)警信息(Ⅰ級)9次、橙色預(yù)警信息(Ⅱ級)37次,黃色預(yù)警信息(Ⅲ級)68次、藍色預(yù)警信息(Ⅳ級)8次。成功預(yù)報367起地質(zhì)災(zāi)害(圖2),轉(zhuǎn)移安置145868名群眾,114363.9萬元財產(chǎn)及時的進行了避讓,有效的保護了人民群眾生命財產(chǎn)安全。本年度是首次采用24h預(yù)報、臨災(zāi)(2~6h)預(yù)報,預(yù)警信息量是多年平均量的150%,地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域成功預(yù)報率達22.82%。典型案例如天水6.20、甘肅東部7.25(包含岷縣漳縣地震災(zāi)區(qū))(圖4)、文縣8.7等強降水過程引發(fā)的群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害。
(1)通過對氣相、液相色譜、紅外等光譜進行分析的光譜分析設(shè)備。
(2)通過對生物、實體、偏光等進行觀察所使用的顯微鏡觀察儀器。
(3)通過對樣本進行同位素質(zhì)譜分析、電鏡掃描等的大型分析儀器
以上這些分析儀器通過對勘探開采出的油氣樣本進行物理、化學(xué)性質(zhì)的分析,可以對油氣資源的性質(zhì)以及是否含有油氣資源等的分析發(fā)揮出重要的作用。現(xiàn)今,隨著科技的發(fā)展,各種分析儀器更是向著自動化方向快速發(fā)展。
2石油地質(zhì)分析測試所使用的技術(shù)
在石油地質(zhì)分析中所使用的技術(shù)主要分為有機地化方面和沉積及儲蓋層方面的的分析技術(shù),其中在有機地化方面所使用的分析技術(shù)主要有:巖石超臨界提取技術(shù)、烴源巖模擬實驗技術(shù)、有機巖石學(xué)分析測試技術(shù)、有機同位素分析技術(shù)等,通過以上這些分析技術(shù)可以有效的對樣本中有機質(zhì)的烴含量及形成烴的能力等進行分析。沉積及儲蓋層方面的分析技術(shù)主要有:儲層地球化學(xué)研究方法、成巖作用于模擬實驗技術(shù)、油藏地球化學(xué)及油藏注入史研究等,以上這些技術(shù)通過對油氣資源的存儲環(huán)境以及巖石的地質(zhì)分析從而得出油氣資源存儲的重要信息。
3新的石油地質(zhì)分析測試技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用
3.1同位素分析測試技術(shù)
通過對勘探樣本進行同位素進行分析可以有效的得出沉積有機質(zhì)母質(zhì)的類型,從而對油氣源的分析對比有著重要意義。在原先的分析中,由于受到時代和技術(shù)的限制,造成分析只能局限于烴類及碳類物質(zhì)的某一方面,但是隨著科技的進步以及油氣運移過程中的物質(zhì)分異及同位素的分餾作用,可以使得單體烴同位素的分析得到更為廣發(fā)的應(yīng)用,同使用此種技術(shù)可以極大的提升在油氣資源的劃分、油氣源對比工作中的精度。而通過使用新技術(shù)可以對氣態(tài)烴的碳同位素特征進行熱解模擬實驗從而模擬油氣資源在地下的存儲情況。
3.2輕烴分析測試技術(shù)
輕烴分析主要是指對于天然氣、原油等的輕烴分析,對于輕烴的成因和開采得益于輕烴測試技術(shù)的應(yīng)用,隨著科技的進步和廣大科技工作者的不懈努力,現(xiàn)今對于輕烴的分析技術(shù)已經(jīng)較為完善,現(xiàn)今已經(jīng)形成了油—氣—源巖三位一體的對比分類研究能力。其中對于天然氣輕烴的指紋分析可以有效的對天然氣的來源進行分析,通過對天然氣干氣使用低溫或吸附的方法來得出輕烴,通過對輕烴進行分析可以得出較普通的天然氣烴更為全面的數(shù)據(jù)。而對于原油的輕烴指紋分析則主要是通過對原油輕烴的資料進行分類對比,從而可以對烴類的運移進行研究和對油層的連通性進行對比分析。在以上這些分析技術(shù)成功完成了對天然氣和石油的輕烴分析以后,在完成對于巖石的輕烴分析則可以實現(xiàn)油、氣和巖石三者同位一體的分類,從而實現(xiàn)對于原油和天然氣的運移分析以及對于原油油源的分析追蹤。現(xiàn)今,我國自主研發(fā)的使用特殊的有機溶劑來對巖石中的輕烴進行分離提取可以有效的滿足實驗室對于烴類物質(zhì)的分析需要。
3.3對油氣資源中的含氮、氧化合物進行分析測試的技術(shù)
對于勘探樣本中的烷基苯酚以及含氮的化合物進行分布以及所具有的含量進行分析可以有效的得出油氣運移以及油氣資源的聚集和形成有著重要的意義,其中,含氮類的有機化合物是原油以及油巖中的一種非烴類的化合物,其在原油中的含量較低。由于其在原油中的含量較低,因此在對其進行分離時的難度較大,現(xiàn)今,通過不懈的研究發(fā)展出了一種新的通過對色譜和質(zhì)譜進行過對比分析從而對含氮化合物的成分進行分析,現(xiàn)今使用此種方法已經(jīng)能夠完成對40多種含氮類化合物的分析鑒定。
3.4對于包裹體分析測試技術(shù)流體
包裹體熱力學(xué)研究是一門較為年輕的學(xué)科,其是最近20年中發(fā)展起來的新技術(shù),其主要是通過對巖石以及礦物中的流體介質(zhì)的性質(zhì)進行分析,從而確定烴類物質(zhì)的運移方向以及存儲位置等,為石油的勘探帶來方便。