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关键词:工程地质;走廊带;地质灾害;防治
1.概述
汶川“5.12地震”后,阿坝州全州公路受到了严重破坏。现有州到县公路和乡乡公路等级相对较低,缺少高等级快速干道。为了适应社会经济快速发展的需要,必须大力发展公路网建设,提高道路等级。成都至兰州高速公路汶川至川主寺段为新建项目,是为了提高现有公路的通行能力而建的高等级快速干道。
线路位于阿坝藏族羌族自治州境内,是阿坝藏族羌族自治州各县南下通往四川省会成都市的最主要通道,也是通往著名旅游景区九寨沟、黄龙寺、若尔盖大草原等的主要公路通道。线路起于汶川县,顺岷江河谷而行,茂县之前向北东40°向延伸,茂县之后转而向近正北向延伸,止于川主寺两河(东源漳腊河、西源潘州河)合流处,途径汶川县、茂县、松潘县,路线全长176.7KM。
路线区地理位置与构造位置独特,以高山峡谷地貌和山原地貌为主,地形条件差,气候恶劣,地质构造复杂,崩塌、滑坡、泥石流、不稳定斜坡等不良地质十分发育。
2.地质灾害与地貌
2.1地貌类型分类
线路走廊带所处地区受地质构造及高原气候的控制,地形复杂,地势变化多端,相对高差悬殊。地貌以构造侵蚀地形占主体部分,大体以镇江关为界,以北为山原地貌,包括川主寺、松潘到镇江关;以南为高山峡谷地貌,包括汶川县、茂县,总体趋势北西高、南东低。
1)山原区地貌
大致东起松潘的镇江关,经黑水理县一线之西北,是高原向高山峡谷区的过渡地带。地势高亢,丘原绵延,岭平谷宽,谷底仰望成山,山顶环顾如原。古冰川作用遗迹多,冰川地貌明显,现代流水作用较强烈,气候条件较好,是山原区的种植业地带。
2)高山峡谷区地貌
镇江关以南,属四川盆地向青藏高原过渡的中、高山地带,山高谷深,河流深切,峰峦叠嶂,沟壑纵横,岭谷高差悬殊,谷坡陡峻,阶地不甚发育。
2.2地质灾害与地貌的关系
线路走廊带地质灾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区,岷江两岸及其支沟。其中岷江西岸有崩塌8处,东岸崩塌15处,且西岸崩塌规模大于东岸崩塌的规模。本次发现的52处滑坡(群),大型滑坡17处,中型27处,小型8条,高中山地貌区滑坡以大中型滑坡为主。经详细解译及实地调查共有泥石流沟17条,坡面泥石流9条,沟谷泥石流8条,坡面泥石流主要在汶川至茂县段高山峡谷区发育。
3.地质灾害与岩性
3.1 线路走廊带岩组类型
根据公路沿线地层出露情况及其岩土体工程地质特征、成因类型、力学性质等,将区内岩土体分为三大类、八个工程地质岩组(见表1)。
3.2 地质灾害与岩组类型
地质灾害的发生跟岩组类型有很大的关系。崩塌常发生在坚硬性脆的岩石构成的斜坡及由软硬互层(如砂页岩互层、灰岩与泥灰岩互层、石英岩与千枚岩互层等)构成的陡峻山坡,为崩塌的形成提供了空间和背景条件。
泥岩、页岩、构造破碎岩层以及坡积物发育区容易形成滑坡。极易风化的软弱岩层和厚层坡积物,冰积物,冲洪积物等形成的滑坡及新的活动滑坡,主要分布在汶川至茂县段,以及岷江谷坡地带,滑坡数量多,规模大,裂隙发育的较软弱岩层以及厚层崩坡积物组成的滑坡及基岩古滑坡,此类滑坡主要分布在以两河口为中心的大片地带,危害相当严重。较坚硬砂岩,板岩及其坡积物,洪积物滑坡,此类滑坡体的坡度较缓,此类滑坡基本稳定,滑坡前缘常有小规模崩塌、泥石流等存在。
危岩体一般存在于高陡边坡及陡崖上,由坚硬半坚硬岩组成,节理裂隙发育,破碎,受到外力影响极容易滑落造成灾害。
泥石流多分布在岩石破碎,植被稀少的地区,这些区域为泥石流提供丰富的固体物质,一般岩石物理风化强烈,大量风化碎屑堆积于山坡,遇到集中降水,极易激发成泥石流。
4.地质灾害分布规律
4.1地质灾害与地质构造
线路走廊带处于秦岭东西向构造带、龙门山北东向构造与马尔康北西向构造带间的三角地块内。线路在汶川~茂县段主要受九顶山北东向构造体系中的茂汶断裂控制。茂县以北至叠溪海子以北段主要受石大关弧形构造以及较场山字型构造控制。叠溪海子以北至川主寺段主要在受岷江南北向构造控制。
线路走廊带褶皱发育,褶皱被断层破坏严重,岩石破碎。部分褶皱受较场”山“字型构造影响,褶曲紧密,次级同斜倒转及尖棱小褶曲发育。崩塌、滑坡地质灾害十分发为育。
断裂构造在区内亦十分发育,其中茂汶断裂,为压扭性逆冲断层,断裂挤压破碎带宽达100余米,并发育 多条北东向分支小断裂。形成叠瓦状构造,崩塌、滑坡地质灾害发育;九顶山断裂,下盘灰岩比较破碎,上盘拖拉小
褶皱发育,坡面泥石流及滑坡发育;石大关断裂,位于较场“山”字形构造搌布前弧,冲断裂构造形成的逆断层,中部向南突出的弧形褶断带,灾害密布区,崩塌、滑坡、危岩等地质灾害发育;岷江断裂,为一条活动性断裂,新构造运动强烈。线路在黑水河口以北大致沿岷江断裂南北搌布,与岷江断裂平行或者斜交,发育有小型滑坡和泥石流,局部地段有危岩发育。
4.2 地质灾害与地震
线路走廊带属地震强烈和邻区强震波及区,自有记载的1948年至今,大于4.5级的地震就达七次,走廊带地震烈度8度。
地震是滑坡、崩塌的最主要的触发因素之一,往往在烈度为Ⅶ度(或震级为6级)以上地震活动地区,尤其在坡度大于25°的斜坡地带,地震诱发的滑坡、崩塌灾害特别严重。线路走廊带地震稳定区在汶川至茂县段,属欠稳定区外,其余路段属基本稳定区。
地震波引起的纵向、横向地质体振动,使松散体及岩体不稳定斜坡,高耸山峰等在惯性力作用下脱离母体发生崩塌、滑坡。同时也为泥石流发生创造了物质条件。堵沟蓄水、溃决,形成低频率、高危害的特大泥石流灾害,危险性极大。另一方面地震作用使山体开裂、塌陷形成易滑面、形成不稳斜坡,在一定条件下再次形成灾害。
5.地质灾害水文地质条件
线路走廊带气候具有川西高原气候区的特点,水文地质条件复杂,对地质灾害影响较大的主要为大气降水。5-10月为雨季,多年平均降雨量60.8毫米,月平均最大降雨量12.8毫米,夏季暴雨频繁,强度大、历时短。地质灾害多发生在此期间,与降雨量呈明显的正相关。
暴雨或融雪深入地下,使岩土软化,降低岩土的抗剪和粘结强度,潜蚀岩土,增大岩土容重,产生动水压力、孔隙水压力和对透水岩石产生托力等,是产生滑坡、泥石流的重要催发因素,尤其在持续降雨时表现更为明显。
6.结论
汶川至川主寺段高速公路主要沿岷江两岸布线,大部分路段傍山临河,山高、坡陡,切割深,为地质灾害的产生提供了势能和临空条件,地质灾害集中分布在高、中山地貌区。岩组类型和地质构造对地质灾害起到明显的控制作用,走廊带内整体地质构造条件复杂,工程地质条件较差。地质构造发育区地质灾害亦发育,褶皱强烈、断裂发育,岩石破碎,剪裂隙发育,岸坡岩体极不稳定滑坡、崩塌、危岩等地质灾害发育,成群成带性明显,是滑坡、崩塌活跃区。大气降水以及地震,是地质灾害发生的主要诱导因素。
线路走廊带不良地质滑坡、崩塌、泥石流特别发育,主要系“5.12大地震”引发,特别是汶川至茂县段。加之工作区特殊的地形地貌、区域地质条件、岩体风化等因素,山体地表特别疏松,后期道路修建应尽量减少对山体开挖,对隧道工程进出口段的滑坡、崩塌边坡应采用合理工艺,在公路工程建设过程中,应尽力保护植被,把对生态环境的破坏降到最低程度,以防生态环境恶化。
参考文献
[1] 四川省志.地质志,四川省地矿厅 1996年
[2] 茂汶幅、灌县幅区域地质调查报告(1:20万) 四川省地质局 1975年
[3] 国道213线川主寺至汉川段公路改造工程可行性研究 西南交通大学研究生学位论文 罗海涛 2008年7月
(灵宝市国土资源局,灵宝 472500)
(Lingbao City Land Resources Bureau,Lingbao 472500,China)
摘要: 论述了灵宝峪洼滑坡形成的地质环境背景,分析了峪洼滑坡变形特征和失稳机理,并对其稳定性进行了分析,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.
关键词 : 峪洼滑坡;滑体特征;失稳机理;防治措施
Key words: landslide of valley and depression;landslide characteristics;instability mechanism;prevention and control measures
中图分类号:TV213.4 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2015)25-0104-02
作者简介:沈亚明(1976-),男,河南洛阳人,地质工程硕士,工程师,河南省灵宝市国土资源局工作,主要从事国土资源管理与技术研究工作。
1 概况
灵宝市地处河南省西部,南部为之秦岭余脉小秦岭石质山地,有古老的变质岩及火成岩组成,地形险峻陡峭;北部为燕山运动所形成断陷盆地。以小秦岭山前纬向大断裂向北,地形依次为山前洪积扇、黄土台塬、黄河阶地及河谷侵蚀堆积地形。区内地势的总特点是具南高北低,由南向北呈阶梯状下跌,自南部小秦岭老鸭岔脑2413.8m向北降至308m,相对高差2015.8m,自然比降34.4‰。
灵宝市属于暖温带半干旱大陆性季风型半干旱气候,四季分明。降雨量、蒸发量、气温等气象要素年际、年内变化明显。多年平均气温13.8℃,多年平均降水量609.7 mm,年际最大降水量988.2mm(1964年),最小318.7mm(1997年),最大24小时降雨量217mm(2013年7月31日);年内降水多集中在6~9月,占全年降水量的61.1%,也是崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害高发期。
峪洼滑坡位于灵宝市苏村乡原坡村峪洼组。东经110°54′57.2″,北纬34°26′59.5″。为大型土质滑坡。地势北东高南西低,东高西低,总体为一斜坡地形,坡向南西,坡度20~40°不等,滑坡后缘人工削坡建窑,局部陡峭,近直立,坡度60~85°。
2 峪洼滑坡的基本特征
2.1 滑坡周界与滑体特征 滑坡平面形态总体为“梯形”。后缘可看到明显的陡壁,高约15m。滑体剖面近似为凹形,坡向280°,整体坡度约为35°。滑体宽510m,长260m,厚度约为15m,体积198.9×104m3。滑体地表较平缓,有多级小陡坎,坎高1~3m。前缘有一北东向浅蚀沟,南东向沟壁土层常呈潮湿状,沟中有水流渗出。滑体中部地表低凹处可见季节性渗水带,干旱季节无水流,滑坡后部一水井水位随季节变化。滑坡顶部标高794m,坡角标高680m。相对高差114m。
2.2 滑坡物质结构特征 滑坡物质由黄土夹古土壤组成,土质不均,含零星钙核,具针虫孔、大孔隙。原土成分结构无明显变化,结构疏松。雨水季节在暴雨的情况下极易沿软弱带滑动。据地表调查,滑体下伏为中厚层状粘土岩(下第三系),呈灰绿色。粘土岩层面沿坡向倾斜,斜坡类型为顺向坡。
2.3 滑坡变形特征 峪洼滑坡于1954年雨季首次大规模滑动,1964年再度复活,现今仍有明显变形。据野外调查,老裂缝(1953年发生)南北向延伸,规模较大,长约375m,地面裂缝宽10cm,裂缝填埋后,其上部新建房屋部分墙体仍出现0.2~0.5cm宽的裂缝;近年来,滑坡蠕动变形趋势明显,时有地裂缝发生,在地裂缝穿过地段,部分房屋有不同程度的变形,墙体开裂0.3~2cm。
滑坡体内地下水位受季节变化升降明显。滑体后部民井深3.0m,水位埋深1.2m,受气候影响,水位有明显升降。地表潮湿区出水点旱季干枯。在水位附近及以下土体呈软塑、流塑状。土质松软,强度降低,是坡体中的较软弱部位。滑坡后缘多有削坡建窑,后壁陡峭,近直立,坡度65~85°,原始斜坡后壁陡峻,也是坡体失稳的主要因素。
3 峪洼滑坡的失稳机理
峪洼滑坡是一处土质新滑坡。黄土垂直节理发育,并不断扩张为拉张裂缝,在雨水入渗侵蚀作用下,裂缝逐渐加深至粘土岩。土体受雨水入渗浸泡,其重度加大,粘土岩接触面受水软化,强度降低,因此斜坡土体沿软弱面向坡下滑动,形成滑坡。目前滑坡失稳的可能性依然存在。
滑体后缘斜坡陡峭,土体横向和垂直节理发育,具大孔隙,结构疏松。植被稀疏,沿陡壁形成危岩危坡。滑体表部地势较缓,雨水排泄不畅。坡体前缘浅蚀沟谷为滑坡堆积提供了空间条件。雨水、地表水沿黄土空隙下渗,汇聚于粘土岩表面,在黄土层内形成一定厚度的饱水层,同时,基岩层面强度降低。在雨季或暴雨季节,滑体沿基岩层面或其以上软弱带失稳的可能性极大。
4 稳定性分析
峪洼滑坡的稳定性较差。滑体后缘土体空隙发育,存在拉张裂缝,土体破碎,有危坡危岩。滑体中部土体不断出现裂缝,究其原因,主要是在基岩面上长期存在一定厚度的软湿土层。在暴雨情况下,雨水入渗,软湿土层极易被饱和,形成软弱带;黄土与粘土岩接触面受水浸润,抗剪强度降低。因此,滑坡在强降雨作用下,滑体沿软弱带或粘土岩接触面复活的可能性较大(图1)。
5 峪洼滑坡防治措施
峪洼滑坡地质灾害防治坚持“以人为本”的原则,采取“预防为主避让与治理相结合”的方针,变消极被动的应急避灾为积极主动的减灾防灾,使地质灾害防与治协调统一。考虑到峪洼滑坡区地形地貌、地层岩性、水文地质条件,可采取场地排水、工程加固等措施。
5.1 场地排水 水是影响边坡变形和稳定性的重要因素,孔隙水压力是影响边坡滑动面上土体抗剪强度的重要因素。在雨季,随着大气降水的急剧增加,地表水下渗进入滑坡体,增加了水压力及坡体重度,减小的软弱面的抗剪强度,使边坡稳定系数直线下降。这也是雨季滑坡多发的根本原因所在。所以对于边坡的防护治理,最大的问题是解决水的问题。①首先是拦截和旁引滑坡范围外的地表水,包括泉水和雨水,在滑坡变形破坏区外设置环形排水渠和截水沟。②对滑坡破坏区内裂缝进行填埋,整平地表,夯实松动地面,设置防渗层,修建排水系统,使地表水尽快排出滑坡体,减少地表水下渗。③由地表井及季节性出水点可知,滑坡区存在一定强度的地下水径流带,主要集中在水井附近,可用明渠或盲沟将地下水输入滑坡区以外的集水构筑物。这样不仅缩小了滑坡软弱层的范围,而且亦能控制滑坡发生的几率,同时也不会给该村居民用水造成大的影响。
5.2 工程加固 滑坡的加固治理措施主要有挡墙、抗滑桩、锚杆(索)、减载反压等。通过一定的工程加固措施,能够改善滑坡岩土体的力学强度,提高其抗滑能力。一般滑坡后缘采用减载,中部采取抗滑桩,前缘采取挡墙。
挡墙一般设置在滑坡的前缘,单独使用挡墙只适合于中小型滑坡。挡墙的优点是结构比较简单,可就地取材,能够较快地起到稳定滑坡的作用。在修筑挡墙时,要注意排水,挡墙的基础要砌置于最低滑动面以下。
抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱,用以支挡滑体的下滑力,起到稳定滑坡的作用,适用于浅层和中厚层的滑坡。抗滑桩一般设置在滑坡的前缘附近,应将桩身全长的1/3~1/4埋置于滑动面以下完整岩土体中,并灌浆使桩和周围岩土体构成整体。抗滑桩能承受较大的土压力,所以成排的抗滑桩可用来治理巨型滑坡体。因其经济性和抗滑效果兼具,是一种滑坡治理的主要措施。锚杆(索)是一种有效的防治滑坡的方法,最大的特点是尽可能少的扰动被锚固的岩土体。锚杆(索)的方向和设置深度应根据滑坡的结构特点而定,利用锚杆或锚索上所施加的预应力,以提高滑动面的正应力,进而提高滑面上的抗滑力,有事可用锚杆挡墙代替混凝土挡墙。减载反压法的目的在于降低坡体的下滑力,将坡体后缘的岩土削去一部分,与反压措施结合起来,将减削下的土石对于边坡或滑坡前缘阻滑部位,使之既能起到降低下滑力,又能增加抗滑力的良好效果。
6 结论
峪洼滑坡位于灵宝市苏村乡原坡村峪洼组,其类型为土质滑坡,规模级别为大型。目前该滑坡处于不稳定状态,若与强降雨或地震等诱发因素,极可能发生失稳而形成新的滑坡,滑坡范围也会进一步扩大,威胁到滑坡体下方178人及大量房屋,建议加强监测,对已形成的裂缝进行回填夯实,修建截排水工程加强对雨水的排泄,降低发生新的滑动的可能性。
参考文献:
[1]河南省地质环境监测院、河南省郑州地质工程勘察院.河南省三门峡市灵宝市地质灾害详细调查报告[R].郑州:2013.