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關鍵詞:工程地質;走廊帶;地質災害;防治
1.概述
汶川“5.12地震”后,阿壩州全州公路受到了嚴重破壞。現有州到縣公路和鄉鄉公路等級相對較低,缺少高等級快速干道。為了適應社會經濟快速發展的需要,必須大力發展公路網建設,提高道路等級。成都至蘭州高速公路汶川至川主寺段為新建項目,是為了提高現有公路的通行能力而建的高等級快速干道。
線路位于阿壩藏族羌族自治州境內,是阿壩藏族羌族自治州各縣南下通往四川省會成都市的最主要通道,也是通往著名旅游景區九寨溝、黃龍寺、若爾蓋大草原等的主要公路通道。線路起于汶川縣,順岷江河谷而行,茂縣之前向北東40°向延伸,茂縣之后轉而向近正北向延伸,止于川主寺兩河(東源漳臘河、西源潘州河)合流處,途徑汶川縣、茂縣、松潘縣,路線全長176.7KM。
路線區地理位置與構造位置獨特,以高山峽谷地貌和山原地貌為主,地形條件差,氣候惡劣,地質構造復雜,崩塌、滑坡、泥石流、不穩定斜坡等不良地質十分發育。
2.地質災害與地貌
2.1地貌類型分類
線路走廊帶所處地區受地質構造及高原氣候的控制,地形復雜,地勢變化多端,相對高差懸殊。地貌以構造侵蝕地形占主體部分,大體以鎮江關為界,以北為山原地貌,包括川主寺、松潘到鎮江關;以南為高山峽谷地貌,包括汶川縣、茂縣,總體趨勢北西高、南東低。
1)山原區地貌
大致東起松潘的鎮江關,經黑水理縣一線之西北,是高原向高山峽谷區的過渡地帶。地勢高亢,丘原綿延,嶺平谷寬,谷底仰望成山,山頂環顧如原。古冰川作用遺跡多,冰川地貌明顯,現代流水作用較強烈,氣候條件較好,是山原區的種植業地帶。
2)高山峽谷區地貌
鎮江關以南,屬四川盆地向青藏高原過渡的中、高山地帶,山高谷深,河流深切,峰巒疊嶂,溝壑縱橫,嶺谷高差懸殊,谷坡陡峻,階地不甚發育。
2.2地質災害與地貌的關系
線路走廊帶地質災害主要集中分布在高、中、低山地貌中,崩塌主要分布于高中山地貌區,岷江兩岸及其支溝。其中岷江西岸有崩塌8處,東岸崩塌15處,且西岸崩塌規模大于東岸崩塌的規模。本次發現的52處滑坡(群),大型滑坡17處,中型27處,小型8條,高中山地貌區滑坡以大中型滑坡為主。經詳細解譯及實地調查共有泥石流溝17條,坡面泥石流9條,溝谷泥石流8條,坡面泥石流主要在汶川至茂縣段高山峽谷區發育。
3.地質災害與巖性
3.1 線路走廊帶巖組類型
根據公路沿線地層出露情況及其巖土體工程地質特征、成因類型、力學性質等,將區內巖土體分為三大類、八個工程地質巖組(見表1)。
3.2 地質災害與巖組類型
地質災害的發生跟巖組類型有很大的關系。崩塌常發生在堅硬性脆的巖石構成的斜坡及由軟硬互層(如砂頁巖互層、灰巖與泥灰巖互層、石英巖與千枚巖互層等)構成的陡峻山坡,為崩塌的形成提供了空間和背景條件。
泥巖、頁巖、構造破碎巖層以及坡積物發育區容易形成滑坡。極易風化的軟弱巖層和厚層坡積物,冰積物,沖洪積物等形成的滑坡及新的活動滑坡,主要分布在汶川至茂縣段,以及岷江谷坡地帶,滑坡數量多,規模大,裂隙發育的較軟弱巖層以及厚層崩坡積物組成的滑坡及基巖古滑坡,此類滑坡主要分布在以兩河口為中心的大片地帶,危害相當嚴重。較堅硬砂巖,板巖及其坡積物,洪積物滑坡,此類滑坡體的坡度較緩,此類滑坡基本穩定,滑坡前緣常有小規模崩塌、泥石流等存在。
危巖體一般存在于高陡邊坡及陡崖上,由堅硬半堅硬巖組成,節理裂隙發育,破碎,受到外力影響極容易滑落造成災害。
泥石流多分布在巖石破碎,植被稀少的地區,這些區域為泥石流提供豐富的固體物質,一般巖石物理風化強烈,大量風化碎屑堆積于山坡,遇到集中降水,極易激發成泥石流。
4.地質災害分布規律
4.1地質災害與地質構造
線路走廊帶處于秦嶺東西向構造帶、龍門山北東向構造與馬爾康北西向構造帶間的三角地塊內。線路在汶川~茂縣段主要受九頂山北東向構造體系中的茂汶斷裂控制。茂縣以北至疊溪海子以北段主要受石大關弧形構造以及較場山字型構造控制。疊溪海子以北至川主寺段主要在受岷江南北向構造控制。
線路走廊帶褶皺發育,褶皺被斷層破壞嚴重,巖石破碎。部分褶皺受較場”山“字型構造影響,褶曲緊密,次級同斜倒轉及尖棱小褶曲發育。崩塌、滑坡地質災害十分發為育。
斷裂構造在區內亦十分發育,其中茂汶斷裂,為壓扭性逆沖斷層,斷裂擠壓破碎帶寬達100余米,并發育 多條北東向分支小斷裂。形成疊瓦狀構造,崩塌、滑坡地質災害發育;九頂山斷裂,下盤灰巖比較破碎,上盤拖拉小
褶皺發育,坡面泥石流及滑坡發育;石大關斷裂,位于較場“山”字形構造搌布前弧,沖斷裂構造形成的逆斷層,中部向南突出的弧形褶斷帶,災害密布區,崩塌、滑坡、危巖等地質災害發育;岷江斷裂,為一條活動性斷裂,新構造運動強烈。線路在黑水河口以北大致沿岷江斷裂南北搌布,與岷江斷裂平行或者斜交,發育有小型滑坡和泥石流,局部地段有危巖發育。
4.2 地質災害與地震
線路走廊帶屬地震強烈和鄰區強震波及區,自有記載的1948年至今,大于4.5級的地震就達七次,走廊帶地震烈度8度。
地震是滑坡、崩塌的最主要的觸發因素之一,往往在烈度為Ⅶ度(或震級為6級)以上地震活動地區,尤其在坡度大于25°的斜坡地帶,地震誘發的滑坡、崩塌災害特別嚴重。線路走廊帶地震穩定區在汶川至茂縣段,屬欠穩定區外,其余路段屬基本穩定區。
地震波引起的縱向、橫向地質體振動,使松散體及巖體不穩定斜坡,高聳山峰等在慣性力作用下脫離母體發生崩塌、滑坡。同時也為泥石流發生創造了物質條件。堵溝蓄水、潰決,形成低頻率、高危害的特大泥石流災害,危險性極大。另一方面地震作用使山體開裂、塌陷形成易滑面、形成不穩斜坡,在一定條件下再次形成災害。
5.地質災害水文地質條件
線路走廊帶氣候具有川西高原氣候區的特點,水文地質條件復雜,對地質災害影響較大的主要為大氣降水。5-10月為雨季,多年平均降雨量60.8毫米,月平均最大降雨量12.8毫米,夏季暴雨頻繁,強度大、歷時短。地質災害多發生在此期間,與降雨量呈明顯的正相關。
暴雨或融雪深入地下,使巖土軟化,降低巖土的抗剪和粘結強度,潛蝕巖土,增大巖土容重,產生動水壓力、孔隙水壓力和對透水巖石產生托力等,是產生滑坡、泥石流的重要催發因素,尤其在持續降雨時表現更為明顯。
6.結論
汶川至川主寺段高速公路主要沿岷江兩岸布線,大部分路段傍山臨河,山高、坡陡,切割深,為地質災害的產生提供了勢能和臨空條件,地質災害集中分布在高、中山地貌區。巖組類型和地質構造對地質災害起到明顯的控制作用,走廊帶內整體地質構造條件復雜,工程地質條件較差。地質構造發育區地質災害亦發育,褶皺強烈、斷裂發育,巖石破碎,剪裂隙發育,岸坡巖體極不穩定滑坡、崩塌、危巖等地質災害發育,成群成帶性明顯,是滑坡、崩塌活躍區。大氣降水以及地震,是地質災害發生的主要誘導因素。
線路走廊帶不良地質滑坡、崩塌、泥石流特別發育,主要系“5.12大地震”引發,特別是汶川至茂縣段。加之工作區特殊的地形地貌、區域地質條件、巖體風化等因素,山體地表特別疏松,后期道路修建應盡量減少對山體開挖,對隧道工程進出口段的滑坡、崩塌邊坡應采用合理工藝,在公路工程建設過程中,應盡力保護植被,把對生態環境的破壞降到最低程度,以防生態環境惡化。
參考文獻
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(靈寶市國土資源局,靈寶 472500)
(Lingbao City Land Resources Bureau,Lingbao 472500,China)
摘要: 論述了靈寶峪洼滑坡形成的地質環境背景,分析了峪洼滑坡變形特征和失穩機理,并對其穩定性進行了分析,提出峪洼滑坡的防治措施。
Abstract: The geological environment background of formatting the landslide of valley and depression in Lingbao is discussed, the characteristics of landslide deformation and instability mechanism of the valley and depression in Lingbao are analyzed. And the stability of it is analyzed, the prevention measures of the valley and depression in Lingbao are put forward.
關鍵詞 : 峪洼滑坡;滑體特征;失穩機理;防治措施
Key words: landslide of valley and depression;landslide characteristics;instability mechanism;prevention and control measures
中圖分類號:TV213.4 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2015)25-0104-02
作者簡介:沈亞明(1976-),男,河南洛陽人,地質工程碩士,工程師,河南省靈寶市國土資源局工作,主要從事國土資源管理與技術研究工作。
1 概況
靈寶市地處河南省西部,南部為之秦嶺余脈小秦嶺石質山地,有古老的變質巖及火成巖組成,地形險峻陡峭;北部為燕山運動所形成斷陷盆地。以小秦嶺山前緯向大斷裂向北,地形依次為山前洪積扇、黃土臺塬、黃河階地及河谷侵蝕堆積地形。區內地勢的總特點是具南高北低,由南向北呈階梯狀下跌,自南部小秦嶺老鴨岔腦2413.8m向北降至308m,相對高差2015.8m,自然比降34.4‰。
靈寶市屬于暖溫帶半干旱大陸性季風型半干旱氣候,四季分明。降雨量、蒸發量、氣溫等氣象要素年際、年內變化明顯。多年平均氣溫13.8℃,多年平均降水量609.7 mm,年際最大降水量988.2mm(1964年),最小318.7mm(1997年),最大24小時降雨量217mm(2013年7月31日);年內降水多集中在6~9月,占全年降水量的61.1%,也是崩塌、滑坡、泥石流等地質災害高發期。
峪洼滑坡位于靈寶市蘇村鄉原坡村峪洼組。東經110°54′57.2″,北緯34°26′59.5″。為大型土質滑坡。地勢北東高南西低,東高西低,總體為一斜坡地形,坡向南西,坡度20~40°不等,滑坡后緣人工削坡建窯,局部陡峭,近直立,坡度60~85°。
2 峪洼滑坡的基本特征
2.1 滑坡周界與滑體特征 滑坡平面形態總體為“梯形”。后緣可看到明顯的陡壁,高約15m。滑體剖面近似為凹形,坡向280°,整體坡度約為35°。滑體寬510m,長260m,厚度約為15m,體積198.9×104m3。滑體地表較平緩,有多級小陡坎,坎高1~3m。前緣有一北東向淺蝕溝,南東向溝壁土層常呈潮濕狀,溝中有水流滲出。滑體中部地表低凹處可見季節性滲水帶,干旱季節無水流,滑坡后部一水井水位隨季節變化。滑坡頂部標高794m,坡角標高680m。相對高差114m。
2.2 滑坡物質結構特征 滑坡物質由黃土夾古土壤組成,土質不均,含零星鈣核,具針蟲孔、大孔隙。原土成分結構無明顯變化,結構疏松。雨水季節在暴雨的情況下極易沿軟弱帶滑動。據地表調查,滑體下伏為中厚層狀粘土巖(下第三系),呈灰綠色。粘土巖層面沿坡向傾斜,斜坡類型為順向坡。
2.3 滑坡變形特征 峪洼滑坡于1954年雨季首次大規模滑動,1964年再度復活,現今仍有明顯變形。據野外調查,老裂縫(1953年發生)南北向延伸,規模較大,長約375m,地面裂縫寬10cm,裂縫填埋后,其上部新建房屋部分墻體仍出現0.2~0.5cm寬的裂縫;近年來,滑坡蠕動變形趨勢明顯,時有地裂縫發生,在地裂縫穿過地段,部分房屋有不同程度的變形,墻體開裂0.3~2cm。
滑坡體內地下水位受季節變化升降明顯。滑體后部民井深3.0m,水位埋深1.2m,受氣候影響,水位有明顯升降。地表潮濕區出水點旱季干枯。在水位附近及以下土體呈軟塑、流塑狀。土質松軟,強度降低,是坡體中的較軟弱部位。滑坡后緣多有削坡建窯,后壁陡峭,近直立,坡度65~85°,原始斜坡后壁陡峻,也是坡體失穩的主要因素。
3 峪洼滑坡的失穩機理
峪洼滑坡是一處土質新滑坡。黃土垂直節理發育,并不斷擴張為拉張裂縫,在雨水入滲侵蝕作用下,裂縫逐漸加深至粘土巖。土體受雨水入滲浸泡,其重度加大,粘土巖接觸面受水軟化,強度降低,因此斜坡土體沿軟弱面向坡下滑動,形成滑坡。目前滑坡失穩的可能性依然存在。
滑體后緣斜坡陡峭,土體橫向和垂直節理發育,具大孔隙,結構疏松。植被稀疏,沿陡壁形成危巖危坡。滑體表部地勢較緩,雨水排泄不暢。坡體前緣淺蝕溝谷為滑坡堆積提供了空間條件。雨水、地表水沿黃土空隙下滲,匯聚于粘土巖表面,在黃土層內形成一定厚度的飽水層,同時,基巖層面強度降低。在雨季或暴雨季節,滑體沿基巖層面或其以上軟弱帶失穩的可能性極大。
4 穩定性分析
峪洼滑坡的穩定性較差。滑體后緣土體空隙發育,存在拉張裂縫,土體破碎,有危坡危巖。滑體中部土體不斷出現裂縫,究其原因,主要是在基巖面上長期存在一定厚度的軟濕土層。在暴雨情況下,雨水入滲,軟濕土層極易被飽和,形成軟弱帶;黃土與粘土巖接觸面受水浸潤,抗剪強度降低。因此,滑坡在強降雨作用下,滑體沿軟弱帶或粘土巖接觸面復活的可能性較大(圖1)。
5 峪洼滑坡防治措施
峪洼滑坡地質災害防治堅持“以人為本”的原則,采取“預防為主避讓與治理相結合”的方針,變消極被動的應急避災為積極主動的減災防災,使地質災害防與治協調統一。考慮到峪洼滑坡區地形地貌、地層巖性、水文地質條件,可采取場地排水、工程加固等措施。
5.1 場地排水 水是影響邊坡變形和穩定性的重要因素,孔隙水壓力是影響邊坡滑動面上土體抗剪強度的重要因素。在雨季,隨著大氣降水的急劇增加,地表水下滲進入滑坡體,增加了水壓力及坡體重度,減小的軟弱面的抗剪強度,使邊坡穩定系數直線下降。這也是雨季滑坡多發的根本原因所在。所以對于邊坡的防護治理,最大的問題是解決水的問題。①首先是攔截和旁引滑坡范圍外的地表水,包括泉水和雨水,在滑坡變形破壞區外設置環形排水渠和截水溝。②對滑坡破壞區內裂縫進行填埋,整平地表,夯實松動地面,設置防滲層,修建排水系統,使地表水盡快排出滑坡體,減少地表水下滲。③由地表井及季節性出水點可知,滑坡區存在一定強度的地下水徑流帶,主要集中在水井附近,可用明渠或盲溝將地下水輸入滑坡區以外的集水構筑物。這樣不僅縮小了滑坡軟弱層的范圍,而且亦能控制滑坡發生的幾率,同時也不會給該村居民用水造成大的影響。
5.2 工程加固 滑坡的加固治理措施主要有擋墻、抗滑樁、錨桿(索)、減載反壓等。通過一定的工程加固措施,能夠改善滑坡巖土體的力學強度,提高其抗滑能力。一般滑坡后緣采用減載,中部采取抗滑樁,前緣采取擋墻。
擋墻一般設置在滑坡的前緣,單獨使用擋墻只適合于中小型滑坡。擋墻的優點是結構比較簡單,可就地取材,能夠較快地起到穩定滑坡的作用。在修筑擋墻時,要注意排水,擋墻的基礎要砌置于最低滑動面以下。
抗滑樁是穿過滑坡體深入于滑床的樁柱,用以支擋滑體的下滑力,起到穩定滑坡的作用,適用于淺層和中厚層的滑坡。抗滑樁一般設置在滑坡的前緣附近,應將樁身全長的1/3~1/4埋置于滑動面以下完整巖土體中,并灌漿使樁和周圍巖土體構成整體。抗滑樁能承受較大的土壓力,所以成排的抗滑樁可用來治理巨型滑坡體。因其經濟性和抗滑效果兼具,是一種滑坡治理的主要措施。錨桿(索)是一種有效的防治滑坡的方法,最大的特點是盡可能少的擾動被錨固的巖土體。錨桿(索)的方向和設置深度應根據滑坡的結構特點而定,利用錨桿或錨索上所施加的預應力,以提高滑動面的正應力,進而提高滑面上的抗滑力,有事可用錨桿擋墻代替混凝土擋墻。減載反壓法的目的在于降低坡體的下滑力,將坡體后緣的巖土削去一部分,與反壓措施結合起來,將減削下的土石對于邊坡或滑坡前緣阻滑部位,使之既能起到降低下滑力,又能增加抗滑力的良好效果。
6 結論
峪洼滑坡位于靈寶市蘇村鄉原坡村峪洼組,其類型為土質滑坡,規模級別為大型。目前該滑坡處于不穩定狀態,若與強降雨或地震等誘發因素,極可能發生失穩而形成新的滑坡,滑坡范圍也會進一步擴大,威脅到滑坡體下方178人及大量房屋,建議加強監測,對已形成的裂縫進行回填夯實,修建截排水工程加強對雨水的排泄,降低發生新的滑動的可能性。
參考文獻:
[1]河南省地質環境監測院、河南省鄭州地質工程勘察院.河南省三門峽市靈寶市地質災害詳細調查報告[R].鄭州:2013.