摘要
场地地灾危险性的评估分析，对预防和控制地灾有着十分重要的意义。本文以北京市门头沟区天山陵园扩建项目为例，通过调查了解场地及其周边的地形地貌特征，地灾类型、分布、规模、稳定状态等，评估分析地灾对场地和既有建筑物的影响，以及地灾发生的可能性、发生危害的程度和范围，综合判断其建筑的适宜性。研究结果表明，该区为“一般建设工程”，地质环境条件复杂程度等级为“复杂”，地质灾害危险性评估的级别属于“二级”，当前遭受灾害为“危险性小”，未来可能升级为“危险性中”，地质灾害危险性等级属“中”级，建筑适宜性为“基本适宜”。地灾危险性评估分析能够准确的判定拟建场地的适宜性，并且提出适宜的地灾防治措施，为工程建设的造价和预防安全隐患提供有力的参考依据。
Abstract
The assessment and analysis of geological disaster risks at a given site play a crucial role in the prevention and mitigation of such hazards. This study focuses on the expansion project of Tianshan Cemetery located in Mentougou District, Beijing. Through field investigations and comprehensive analyses of the topographic and geomorphic features, as well as the types, distribution, scale, and stability of geological disasters within the site and its surrounding areas, this research evaluates the potential impact of these hazards on existing structures and the likelihood, severity, and extent of future incidents. The overall suitability of the site for construction is then determined. Findings indicate that the area is categorized as a "general construction project", with the geological environmental conditions assessed as "complex". The risk level of geological disaster is classified as "Level 2", with the current risk status being "low", though it may escalate to "medium" in the future. Consequently, the overall geological disaster risk is considered "medium", and the construction suitability is judged as "basically suitable". The risk assessment and analysis enable precise determination of the site's suitability and provide targeted measures for geological disaster prevention, offering a solid reference for engineering cost estimation and the mitigation of potential safety risks.
Keywords
0 引言
地质灾害（简称地灾）是以板块运动或地质环境的变化为主要成因的自然灾害。在地球内外动力或人为地质动力作用下，地球发生能量释放造成物体运动、形变以及环境异常等，造成危害人类生命财产与经济损失的活动，或者是破坏人类赖以生存与发展的资源和环境的现象。地质灾害在时间和空间上的分布变化规律，既受制于自然环境，又与人类活动有关，往往是人类与自然界相互作用的结果。地灾危险性评估是指分析当下和预测未来时期将在某个时间可能发生的灾害（罗元华等， 1998；邓学军，1999；李铁峰，2022；盛夏，2022；刘曼等，2023）。
国外的地灾危险性评估也称作地灾敏感性评价，类似于中国的地灾易发程度评价，通常以地质、地形条件和以往发生的灾害空间分布情况为依据进行评价。欧洲国家在阿尔卑斯山附近开展了较多地危险性评价，亚洲国家在一些地灾多发区也开展了危险性评价。
进入21世纪，中国有计划地在全国范围内开展了地灾评估分析，积极汲取国际地灾防治的先进技术，整合颁布了《地质灾害防治条例》，灾害易发区的研究也纳入了国家法规当中。
随着社会的快速发展，人们越来越多关注地灾安全问题，并积极地采取科学合理的预防手段和治理措施，有效防御了地灾的发生。所以选址前的场地地灾危险性的评估，对预防和控制地灾有着十分重要的意义（竟春艳，2015；高志刚，2023；李海等， 2023；李勇和宋英旭，2023；徐占涛，2023；张沛栋， 2023；周托，2023；陈阳等，2024；贺文强，2024；胡艳青，2024）。
北京市门头沟区天山陵园扩建项目是门头沟区民生工程，对于整个门头沟区的整体规划有着长远的意义。本文以天山陵园扩建项目场地为研究区，通过调查场地及其周边的地质环境条件，地灾类型、规模、分布、稳定状态等情况，进行地灾危险性的现状评估、预测评估和综合评估，分析评价地灾对场地的影响，以及地灾发生的可能性、危害的范围和程度，确定场地的适宜性，提出相应的地灾防治措施，为工程建设的安全提供参考依据（武军， 2001；韦勇，2023）。
1 研究区地质概况
研究区位于北京市门头沟区军庄镇，北起东杨坨村，南起西杨坨村，东至番峪村。整个扩建项目总用地面积约为37.2 hm2，其中第一期约5.3 hm2，第二期约 9 hm2 （含已建成墓区 1.6 hm2），第二期约 10.9 hm2，第三期约12 hm2（图1）。
1.1 气象水文
研究区受中纬度大气环流的不稳定和季风影响，降水量年际变化大，多年年平均降水为 500～675 mm，区内降水在时空上分布不均，7—8 月的降水量可占到全年降水量的60%左右。
研究区属于永定河水系，主要由洋河、妫水河、桑干河等支流汇聚而成，从官厅水库流入北京，进入京西平原。进入平原后永定河水流逐渐变慢，河床固体颗粒沉积、抬升，由于河床渗透性较强，多干涸，在洪水或雨水丰富期，会形成较危险的水系。
1.2 水文地质条件
研究区属于永定河水系，水文地质条件简单，含水层主要为基岩裂隙层，主要受岩性和气候的影响，水源补给主要来源于大气降水。永定河，古称无定河，是海河流域七大水系之一。上游流经黄土高原，河水含沙量大，下游河道因泥沙淤积，形成地上河，且河道迁徙不定，故称“无定河”。
图1研究区范围分区图
1.3 地层岩性及工程地质条件
研究区属于低山丘陵区，地形起伏较大。上部为第四系沉积层（Q4）：表层为填土，下部为坡洪积的黏性土及碎石土。下部为侏罗系—二叠系砂岩。
碎石土局部包含有块石，钻探时较为困难。侏罗系基岩钻探时岩心较为完整，易施工。三叠系大部分基岩易施工，但砾岩钻进困难。二叠系红庙岭组石英砂岩钻探较为困难。
1.4 区域地壳稳定性
依据相关规范（中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会， 2015），本研究区场地条件为Ⅱ类，基本地震动峰值加速值为 0.20 g，特征周期值为 0.40 s，地壳稳定性分级属地壳次不稳定区。地壳稳定性分级详细划分见表1。
表1地壳稳定性分级
1.5 采空区分布规律及特征
1.5.1 煤层分布特征
研究区范围内煤层主要由石盒子组、山西组和太原组组成，最主要的含煤地层为山西组，其余地层主要为含不具有工业价值的煤线或薄煤层。该区域煤层基本沿地层走向分布，顺倾向延深，主要有名煤层七层即：明煤（M1）、子煤（M2）、黑煤（M3）、小白煤（M4）、大白煤（M5）、无名煤（M6）、臭煤 （M7）。主要可采煤层为黑煤、小白煤、大白煤和臭煤共4层。
1.5.2 煤层开采情况及采空区分布
臭煤M7层主要开采深度在150 m左右，大白煤第 3 槽 M5 层，开采深度为 230～430 m，开采厚度 11.4～13.8 m（包含夹石）。开采的范围及采空区区域主要分布在研究区北侧，详细的分布位置如图2所示。
图2研究区采空区分布图
2 地质灾害危险性评估
2.1 评估方法
地灾危险性评估是在进行场地调查了解的基础上，结合场区附近的区域地质、工程地质、水文地质、环境地质等资料，进行的地质环境的综合分析评价。现场工程地质、水文地质及环境地质调查面积为 2.3 km2，收集报告 45 份，收集图件 25 张，勘探钻孔3个共计180 m，室内试验50组，重型动力触探 10.5 m，标准贯入试验 85 次，数码照相 237 次（北京市水文地质工程地质公司，1979a①，1979b②；北京市地质矿产局地质调查所，1990③；北京市水文地质工程地质大队，1990④；北京市地质研究所，1992⑤， 2000⑥，2008⑦；北京市地勘局，2007⑧）。
地灾评估的技术流程：接受委托→建设项目初步分析及立项→地形、地貌特征分析→划分评估级别、确定评估范围、编制评估大纲→收集资料→现场调查→整理资料→进行场地危险性评估→判断场地的适宜性、提出防治建议。
图3覆岩形变分带示意图
I—冒落带；II—导水裂隙带；III—弯曲下沉带
2.2 现状评估
通过现场调查了解，分析研究了大量的资料，确定研究区内可能受采空塌陷、泥石流、不稳定斜坡及崩塌灾害影响。本文评估分析将主要针对采空塌陷、泥石流、不稳定斜坡及崩塌地灾进行（邢铭汕，2002；彭路，2022；王文考等，2022；张世葵， 2022；李勇和宋英旭，2023；王璐，2023）。
2.2.1 采空塌陷的现状评估
研究区主要开采层为第3槽M5层（大白煤），该层在北部区域大面积开采。上覆岩层形变自下而上主要分为冒落带、导水裂隙带和弯曲下沉带，详细的岩层形变分带如图3所示。
煤层采空的冒落带、导水裂隙带估算，依据煤层的采厚及离地表的距离，运用式（1）及式（2）进行，详细的结果如表2所示。
(1)
(2)
式（1、2）中：H 冒为采空区冒落带高度（m），H 裂为采空区裂隙带高度（m），M为矿层法向厚度（m）；
表2第3槽M5层开采参数及覆岩状况
根据以上参数可知煤层采空所形成的冒落带及裂隙带高度不足以延伸至地表，因此不会引发地面塌陷。研究区采空塌陷的现状发育为“弱”，灾情为“轻”，研究区采空塌陷地灾的现状危险性“小”。
2.2.2 泥石流的现状评估
CG1 冲沟长约 2000 m，汇水面积约 2.3 km2，发源于研究区南部山区，横穿研究区域，沟谷较开阔，下游沟床经过整治，宽 8～10 m，深 2～3 m，冲沟沟床平均坡度约为 4.7°，沟谷切割 82 m/km，冲沟内及两岸主要为林地、陵园，冲沟两岸残坡积厚1～5 m，冲沟两岸基岩主要为砂岩、砾岩及玄武岩，岩体较完整，流域内相对高差 50～300 m，冲沟中有崩落的块石，该冲沟流域未发现滑坡体，整个冲沟流域植被覆盖率约 90%，形态如图4、图5所示。2023 年 7 月 31 日—8 月 1 日发生的特大暴雨期间，该冲沟下游有碎石堆积，洪水未造成房屋等损毁，泥石流灾情为“轻”。泥石流的发育程度为“中”，泥石流地灾的现状危险性“小”。
图4CG1形态图
a—镜向东南；b—镜向西北
图5XP1剖面示意图
图6XP1现状（镜向西）
2.2.3 不稳定斜坡现状评估
研究区属低山丘陵区，其周边存在 2 处不稳定斜坡（编号为 XP1 及 XP2）。XP1 位于规划用地西南，边坡坡向东北，坡底为冲沟。XP1高约 30 m，坡度40°～60°，如图5、图6所示。XP1为土质边坡，岩性主要为碎石混黏性土，由于边坡较陡，该边坡中上部土体出现了向坡外变形迹象，局部出现了塌方，综合评价为欠稳定状态。
XP2位于规划用地西北，边坡坡向西南，坡底为冲沟。XP2 高约 20 m，平均坡度约 33°，如图7、图8所示。XP2为土质边坡，岩性主要为碎石混黏性土，该边坡中上部土体出现了向坡外变形迹象，局部出现了坍方，综合评价为欠稳定状态。
综上所述研究区不稳定斜坡（XP1 及 XP2），现状处于“欠稳定”状态，不稳定斜坡的现状发育程度为“中”，灾情为“轻”，不稳定斜坡地灾的现状危险性为“小”。
图7XP2剖面示意图
图8XP2现状（镜向东北）
2.2.4 崩塌现状评估
研究区内及周边存在2处危岩体（编号为bt1及 bt2）。bt1分布在场地东北侧，其所在边坡平均坡度约 28°，局部较陡，可达 60°，岩性为红庙岭组砂岩，受陵园开挖切坡影响，形成危岩，危岩呈带状分布，危岩带宽 110 m，单体危岩体一般 0.1～1 m3（图9）。危岩分布在边坡的上部，岩层倾向东南，倾角约 45°，该危岩体中发育 2 组节理，产状分别为 222° ∠76°及 322°∠35°，个别危岩体有向坡外变形趋势，处于欠稳定状态，通过赤平投影分析（图10），属不利的结构面组合，极端情况下，有可能失稳。
图9bt1现状（镜向北）
图10bt1赤平投影分析图
图11bt2现状（镜向北）
bt2分布在场地西北侧，其所在边坡平均坡度约 24°，局部较陡，可达70°，岩性为红庙岭组砂岩，受陵园开挖切坡影响，形成危岩，危岩呈带状分布，危岩带宽20 m，单体危岩体一般0.1～1 m3（图11）。危岩分布在边坡的上部，岩层倾向西南，倾角 38°，该危岩体中发育 2 组节理，产状分别为 72°∠85°及 172° ∠86°，个别危岩体有向坡外变形趋势，处于欠稳定状态，通过赤平投影分析（图12），属不利的结构面组合，极端情况下，有可能失稳。
图12bt2赤平投影分析图
综上所述，研究区危岩体（bt1 及 bt2）现状处于欠稳定状态，崩塌的发育程度为“中”，灾情为“轻”，崩塌地灾的现状危险性为“小”。
2.3 预测评估
2.3.1 采空塌陷预测评估
依据调查了解采空区采空深度为 230～430 m，老采空区已完成塌陷冒落，呈充填—半充填状态，地表急剧沉降已基本完成，残余沉降可能会对构建筑物、设施等产生影响，严重时可能会出现裂缝，需要进行维护。采空塌陷地灾发生的可能性为“中”，险情为“中”，采空塌陷地灾的预测评估分级为危险性“中”。
2.3.2 泥石流预测评估
根据《地质灾害危险性评估技术规范》（DB11/T893-2021）中表 G.4 判断 CG1 冲沟泥石流的易发程度（表3），评定结果为“低易发”。泥石流的易发程度为“低易发”，在研究区冲沟沟床区域，空间位置为“低”，遭受泥石流地灾的可能性“小”，泥石流的险情为“小”，泥石流地灾预测评估分级为危险性 “小”。
表3CG1泥石流沟易发程度等级划分
2.3.3 不稳定斜坡和崩塌预测评估
研究区地形起伏较大，拟建工程切坡工程量较大，拟建工程引发、加剧不稳定斜坡和危岩体地灾的可能性“中”，需对各种边坡进行及时有效防护和必要的治理，处理后的地灾可能性“小”。综述不稳定斜坡和危岩体地灾的危险性“中”。
2.4 综合评估及防治
2.4.1 综合评估
根据以上现状评估和预测评估结果：采空塌陷、泥石流、不稳定斜坡和崩塌现场评估和预测评估均为危险性“小”，综合评估研究区地灾的危险性等级为“中”级，详细评估如表4所示。
表4地灾危险性分级综合评估
2.4.2 适宜性评估
根据上述综合评估，地灾的危险性等级为“中” 级，防治工程中等复杂、治理费用较高，防治效益与投资比中等，根据“北京市地灾评估技术规范”规定，确定研究区的适宜性为“基本适宜”。
2.4.3 建议
（1）工程建设时加强排水系统的完善，保证各冲沟排洪渠道的畅通，保证拟建工程的安全。
（2）加强边坡巡视，发现危险及时处理（如发现松动的石块、土块及时清除），排除各种安全隐患，保护拟建工程及人员安全。
（3）密切关注周边的人类活动，如发现危及拟建工程安全的活动，应即时沟通，采取必要措施保证拟建工程的安全。
3 结论
灾害危险性评估分析是一项基础性工作，对灾害的防治和控制起着至关重要的作用。地灾危险性评估，在完成大量的地质调查、资料收集基础上，通过客观的分析研究、钻探和物探等方法验证后才能获得评估结果。本文通过对北京市门头沟区天山陵园扩建项目地灾评估的分析研究，取得如下结论：
（1）研究区为“一般建设工程”，地质的环境条件复杂程度等级为“复杂”，地灾危险性评估的级别属于“二级”。
（2）研究区当前遭受灾害为“危险性小”，未来可能升级为“危险性中”。
（3）综合评估认为：研究区地灾危险性等级属 “中”级。
（4）从地灾评估角度来看，该研究区作为扩建项目是“基本适宜”的。
注释
① 北京市水文地质工程地质公司.1979a. 北京平原区基岩地质图 （1∶10万）及其说明书[R].
② 北京市水文地质工程地质公司.1979b. 北京地区活动构造体系图（1∶10万）及说明书[R].
③ 北京市地质矿产局地质调查所 .1990. 石景山幅 1∶5 万地质图 [R].
④ 北京市水文地质工程地质大队.1990. 北京市平原区1∶10万区域工程地质勘察报告[R].
⑤ 北京市地质研究所.1992. 北京市地质灾害现状调查报告[R].
⑥ 北京市地质研究所 .2000. 北京市门头沟区地质灾害调查与区划报告[R].
⑦ 北京市地质研究所.2008. 北京地质灾害[R].
⑧ 北京市地勘局.2007. 北京平原区基岩地质构造图（1∶10万）[R].