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概念設計在地質災害治理中的作用
地質災害具有隱蔽性強、突發(fā)性強和破壞性強等特點。其隱蔽性體現(xiàn)在人們對地質、地貌等控制滑坡、崩塌、泥石流等地質災害發(fā)生的區(qū)域地質環(huán)境條件難以了解清楚,即使采用工程勘查等手段,也難以以點帶面,而降水、地震、人類工程活動的隨機性又很大,因此,人們很難及時準確地捕捉到有關信息。盡管我們已經有了很多諸如衛(wèi)星、雷達、無人機等高科技的現(xiàn)代化監(jiān)控措施,但對地質災害的認識還難以達到人們所期望的準確率。
堅持以預防為主、避讓與治理相結合和全面規(guī)劃、重點突出的防治原則是從我國地質災害治理工作主要經驗和教訓的基礎上提出的。但是地質災害治理工程與一般的建設工程不論是在研究的對象還是內容上均有較大差異,做好地質災害的治理設計需要清晰的認識到地質災害的特殊性。
首先,地質災害治理研究的對象是地表以下的巖土體,目的是如何利用工程措施如加固、改良等防治巖土體(含水體)等地質體發(fā)生而產生的破壞性活動。而地質災害是在多種動力作用下形成的,其影響因素更是復雜多樣,如地質體的物質組成、地質構造、地表形態(tài)、氣象條件以及人類活動等都是地質災害形成和發(fā)展的重要影響因素。在現(xiàn)有技術水平下,難以準確查明地質體的內部情況,只能是以點帶面的推測性的結論。
其次,不同類型地質災害的成因各不相同,大多數(shù)地質災害的成因具有多元性,往往受氣候、地形地貌地質構造和人為活動等綜合因素的制約,勘查設計人員對災害區(qū)區(qū)域的各種制約因素難以準確和全面掌握,更加難以準確分析各因素的影響權重。
基于以上因素,地質災害治理設計需要設計人員踏勘現(xiàn)場,對周圍環(huán)境、交通狀況、地形地貌、災害體的特征等進行實地調查,對災害體有總體宏觀的感性認識,再通過自己的知識體系初步給出結論,從總體上勾劃出設計框架,即概念設計。
這種概念設計,必須對原理有深刻的理解,對現(xiàn)象有本質的認識,有豐富的經驗和總結,并應有靈活的運用能力,能夠總攬全局,掌握影響工程成敗的關鍵,對設計后實施效果要有基本正確的估計。在進行概念設計時,必須符合科學原理,不能犯概念性的錯誤。概念錯誤或不清,往往只見現(xiàn)象,不見本質,憑局部經驗處理問題,容易走入誤區(qū),可能犯原則性的錯誤,概念清晰才能透過現(xiàn)象,看到本質,能自覺地運用理論和經驗。
在實際工作中表現(xiàn)為,通過野外的地質現(xiàn)象,結合地質、巖土、力學等知識以及類似工程經驗,先宏觀判定該災害體的狀態(tài)及可能的破壞形式,結合災害體的環(huán)境條件、保護對象等初步確定適當?shù)闹卫矸桨?,再通過地質環(huán)境調查、地質測繪、地質勘探、巖土監(jiān)測、現(xiàn)場和室內試驗等確定基本數(shù)據(jù),采用自然歷史分析法、工程地質類比法、圖解分析法、巖體質量分級法、極限平衡法以及有限元法等數(shù)值模擬與數(shù)學方法進行綜合分析和評價,通過定性分析和定量-半定量分析的結果,選用適當?shù)闹卫矸桨敢孕纬沙晒Y料。這也是在國土部門內審查勘查設計單位提交的成果以及治理工程的竣工驗收必須請專家組踏勘現(xiàn)場的原因。
地質災害治理不僅涉及到地質科學、環(huán)境科學、災害學等學科,同時還涉及到土木工程學、工程力學、巖石力學、土力學、水力學等方面的知識,是一個融合多學科理論的交叉學科,其研究方法不僅要遵循各個學科的傳統(tǒng)研究方法,同時由于地質環(huán)境的系統(tǒng)性、復雜性要求環(huán)境地質學的研究要將時間與空間相結合、宏觀與微觀相結合、物理模擬與數(shù)值模擬相結合、區(qū)域與局部相結合、自然科學方法與社會科學方法相結合,以概念設計為基礎,探索新的研究方法和途徑。
目前在地質災害設計方法中,應用最多的還是傳統(tǒng)的荷載-結構法,這類方法將地質體和結構分開計算,其物理意義明確,使用簡便,可以通過概念宏觀判斷,較準確的定性分析,在巖土體與結構體融合后相互作用的研究尚未進行到能實際運用之前,概念性設計依然任重而道遠。
根據(jù)本人這幾年參與的設計項目及后續(xù)服務經驗,也算是在這方面的一些不成熟的考量,考慮不周及錯漏處還請各位專家提供寶貴意見。
堅持以預防為主、避讓與治理相結合和全面規(guī)劃、重點突出的防治原則是從我國地質災害治理工作主要經驗和教訓的基礎上提出的。但是地質災害治理工程與一般的建設工程不論是在研究的對象還是內容上均有較大差異,做好地質災害的治理設計需要清晰的認識到地質災害的特殊性。
首先,地質災害治理研究的對象是地表以下的巖土體,目的是如何利用工程措施如加固、改良等防治巖土體(含水體)等地質體發(fā)生而產生的破壞性活動。而地質災害是在多種動力作用下形成的,其影響因素更是復雜多樣,如地質體的物質組成、地質構造、地表形態(tài)、氣象條件以及人類活動等都是地質災害形成和發(fā)展的重要影響因素。在現(xiàn)有技術水平下,難以準確查明地質體的內部情況,只能是以點帶面的推測性的結論。
其次,不同類型地質災害的成因各不相同,大多數(shù)地質災害的成因具有多元性,往往受氣候、地形地貌地質構造和人為活動等綜合因素的制約,勘查設計人員對災害區(qū)區(qū)域的各種制約因素難以準確和全面掌握,更加難以準確分析各因素的影響權重。
基于以上因素,地質災害治理設計需要設計人員踏勘現(xiàn)場,對周圍環(huán)境、交通狀況、地形地貌、災害體的特征等進行實地調查,對災害體有總體宏觀的感性認識,再通過自己的知識體系初步給出結論,從總體上勾劃出設計框架,即概念設計。
這種概念設計,必須對原理有深刻的理解,對現(xiàn)象有本質的認識,有豐富的經驗和總結,并應有靈活的運用能力,能夠總攬全局,掌握影響工程成敗的關鍵,對設計后實施效果要有基本正確的估計。在進行概念設計時,必須符合科學原理,不能犯概念性的錯誤。概念錯誤或不清,往往只見現(xiàn)象,不見本質,憑局部經驗處理問題,容易走入誤區(qū),可能犯原則性的錯誤,概念清晰才能透過現(xiàn)象,看到本質,能自覺地運用理論和經驗。
在實際工作中表現(xiàn)為,通過野外的地質現(xiàn)象,結合地質、巖土、力學等知識以及類似工程經驗,先宏觀判定該災害體的狀態(tài)及可能的破壞形式,結合災害體的環(huán)境條件、保護對象等初步確定適當?shù)闹卫矸桨?,再通過地質環(huán)境調查、地質測繪、地質勘探、巖土監(jiān)測、現(xiàn)場和室內試驗等確定基本數(shù)據(jù),采用自然歷史分析法、工程地質類比法、圖解分析法、巖體質量分級法、極限平衡法以及有限元法等數(shù)值模擬與數(shù)學方法進行綜合分析和評價,通過定性分析和定量-半定量分析的結果,選用適當?shù)闹卫矸桨敢孕纬沙晒Y料。這也是在國土部門內審查勘查設計單位提交的成果以及治理工程的竣工驗收必須請專家組踏勘現(xiàn)場的原因。
地質災害治理不僅涉及到地質科學、環(huán)境科學、災害學等學科,同時還涉及到土木工程學、工程力學、巖石力學、土力學、水力學等方面的知識,是一個融合多學科理論的交叉學科,其研究方法不僅要遵循各個學科的傳統(tǒng)研究方法,同時由于地質環(huán)境的系統(tǒng)性、復雜性要求環(huán)境地質學的研究要將時間與空間相結合、宏觀與微觀相結合、物理模擬與數(shù)值模擬相結合、區(qū)域與局部相結合、自然科學方法與社會科學方法相結合,以概念設計為基礎,探索新的研究方法和途徑。
目前在地質災害設計方法中,應用最多的還是傳統(tǒng)的荷載-結構法,這類方法將地質體和結構分開計算,其物理意義明確,使用簡便,可以通過概念宏觀判斷,較準確的定性分析,在巖土體與結構體融合后相互作用的研究尚未進行到能實際運用之前,概念性設計依然任重而道遠。
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