廬江銅陵段鐵路地質(zhì)災(zāi)害評估及防治措施

黃昕霞

(安徽工業(yè)經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院 地質(zhì)學(xué)院，安徽 合肥 230051)

廬江銅陵段鐵路地質(zhì)災(zāi)害評估及防治措施

黃昕霞

(安徽工業(yè)經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院 地質(zhì)學(xué)院，安徽 合肥 230051)

通過野外調(diào)查和室內(nèi)資料分析，對廬江銅陵段鐵路的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件進行闡述，對沿線修建鐵路的地質(zhì)災(zāi)害進行了綜合評估.評估結(jié)果表明，危險性小的區(qū)段總長為35.7 km，占32.6%；危險性中等的區(qū)段總長為25.25 km，占23.04%；危險性大的區(qū)段總長為48.6 km，占44.36%.在分析各種地質(zhì)災(zāi)害形成條件及影響因素的基礎(chǔ)上提出對應(yīng)的防治措施.

地質(zhì)災(zāi)害評估；災(zāi)害預(yù)測；防治措施

廬江銅陵段鐵路位于安徽省中南部，西起合九鐵路，途徑廬江縣、無為縣，在無為縣跨越長江后進入銅陵市.在工程施工過程中受到地形地貌條件的影響，建設(shè)過程可能會誘發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害.本文對廬江銅陵段鐵路地質(zhì)災(zāi)害進行評估[1-2]，一方面可以進一步優(yōu)化區(qū)域鐵路網(wǎng)布局，加快地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進“皖江城市帶”國家戰(zhàn)略實施的需要，加快中部崛起戰(zhàn)略的實施；另一方面，可以促進沿途資源深度開發(fā)利用，增強地區(qū)經(jīng)濟，實現(xiàn)區(qū)域資源可持續(xù)發(fā)展.

1 評估區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

評估區(qū)地勢總體特征是東西高、中部低、中部總體地勢較平坦，主要為漫灘、二級階地為主，其標(biāo)高5～34 m，東西兩側(cè)主要以丘陵為主，地勢起伏較大，標(biāo)高在37～374 m之間.評估區(qū)地貌主要為低丘、漫灘、二級階地.

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

評估區(qū)外圍中部和東南角分布九個褶皺構(gòu)造(見圖1).其褶皺以北東向線性緊閉褶皺為主，且多發(fā)生倒轉(zhuǎn)并伴有同褶皺期的斷裂構(gòu)造，其構(gòu)造形態(tài)較復(fù)雜[3].區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，其中規(guī)模較大者或與鐵路工程建設(shè)關(guān)系密切的描述如下：

(1)郯廬斷裂帶的分支(F1、F5)，一支走向45°～50°，另一支走向60°～80°，斷層沿線次級斷裂密集，形成較寬的動力變質(zhì)帶，巖石強烈壓碎、糜棱巖化、片理化.

(2)黃破斷裂(F3)，該斷層走向為35°～73°，斷層壓碎巖及裂隙發(fā)育.

(3)羅河斷裂(F4)，該斷層走向由北北東向向南西漸轉(zhuǎn)為北東向(40°～50°)，該斷裂在評估區(qū)內(nèi)為第四紀(jì)所覆蓋.

(4)F6斷裂，該斷層走向南北向(80°～100°)，在評估區(qū)內(nèi)地表斷續(xù)出露，主要切割的地層為志留紀(jì)和侏羅紀(jì)地層.

(5)黃屯—壩鎮(zhèn)斷裂(F7)，該斷層走向為北東向，在評估區(qū)內(nèi)為第四紀(jì)所覆蓋.

圖1 廬江銅陵段鐵路工程沿線地質(zhì)圖

1.3 地層巖性及巖土體劃分

評估區(qū)主要出露有震旦紀(jì)的變質(zhì)巖，志留紀(jì)的石英砂巖、粉砂巖、泥巖，三疊紀(jì)的灰?guī)r、粉砂巖，侏羅紀(jì)的砂礫巖、砂巖、粉砂巖、凝灰?guī)r、安山巖、夾砂巖和頁巖，白堊紀(jì)的礫巖、砂礫巖、砂巖、粉砂巖、石英砂巖，第三紀(jì)的礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖，第四紀(jì)地層的砂—粉砂質(zhì)粘土、砂、礫，現(xiàn)代松散堆積；沿線及其評估區(qū)部分地區(qū)有巖漿巖發(fā)育，主要為燕山期(晚侏羅紀(jì)—白堊紀(jì))侵入巖和火山巖，其主要巖石類型為：花崗巖，石英閃長玢巖等.

巖體又有以下分類：(1)堅硬層狀砂巖巖組；(2)較堅硬層狀泥頁巖巖組；(3)堅硬中厚層狀中等巖溶化灰?guī)r、白云巖巖組；(4)較堅硬—堅硬薄—中層狀弱巖溶化灰?guī)r夾砂頁巖巖組；(5)堅硬塊狀正長花崗巖巖組；(6)較堅硬—堅硬似層狀火山碎屑巖組.

土體又有以下分類：(1)粘性土；(2)砂性土；(3)礫卵石土；(4)膨脹土；(5)軟土；(6)液化沙土.

1.4 水文地質(zhì)

根據(jù)地下水的埋藏條件將評估區(qū)地下水劃分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水三大類[4].

區(qū)內(nèi)地下水的補、徑、排特征明顯不同，主要是受到本區(qū)的地形地貌、地層巖性特征而變化.區(qū)內(nèi)地下水與長江水力聯(lián)系緊密.

大氣降水是本區(qū)孔隙水的主要補給來源，還有江、河、湖的側(cè)向補給.地下水的排泄途徑有多種，在豐水季節(jié)以地下徑流向下游排泄，在枯水期間向河流側(cè)向排泄，同時蒸發(fā)也是地下水排泄途徑之一.

本區(qū)基巖裂隙水主要補給來源是大氣降水，由于地形位置較高，大氣降水多沿基巖表面的裂隙滲透，運移到深部儲水系統(tǒng)，地下水流向一般與地形坡向一致.

溶洞水的補給主要為大氣降雨，接受降雨垂向補給后，下滲到一定深度，受到不溶的相對阻水邊界的限制，轉(zhuǎn)入水平運動，在溝谷深切處呈下降泉排泄地表.

2 地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評估

2.1 崩岸現(xiàn)狀評估

崩岸主要分布于CK94+300、CK95+600長江南北兩岸，共有2處.兩處崩岸均為土質(zhì)崩岸，均為條崩，規(guī)模均為小型.崩岸巖性主要為粉質(zhì)粘土，抗外界沖刷能力弱，遇到風(fēng)浪沖刷后產(chǎn)生崩塌；兩處崩岸對本次工程危害較小[5].

2.2 膨脹土變形現(xiàn)狀評估

膨脹土主要分布于CK3+300—CK12+100、CK37+200—CK41+400段.地表出露巖性為第四紀(jì)晚更新世殘坡積粘土，厚約5.0～25 m.粘土呈硬塑狀，稍濕，柱狀節(jié)理較發(fā)育，其土體含水量為11.0%～21.1%，自由膨脹率(δef)為40.0%～41.0%[6].

針對評估區(qū)及周邊調(diào)查發(fā)現(xiàn)約30%的民房及周圍墻體存在不同程度的開裂現(xiàn)象，多為一層建筑物.總之，評估區(qū)具有弱膨脹潛勢，其危害程度低，危險性小.

2.3 崩塌災(zāi)害現(xiàn)狀評估

評估區(qū)內(nèi)調(diào)查發(fā)現(xiàn)崩塌災(zāi)害共11處，其中有2處在線路上和近側(cè)，多分布于山體一角，巖性多為粗安巖、粉砂質(zhì)泥巖、千枚巖、含砂質(zhì)灰?guī)r、石英砂巖、粉砂巖、灰?guī)r及第四紀(jì)殘坡積物，裂隙發(fā)育，巖石破碎，因引發(fā)范圍較小，所以其危險性小[7].

3 地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估

3.1 崩塌、滑坡災(zāi)害危險性預(yù)測

沿線路共有切坡16段，切坡段總長6.380 km，深度為5.00～23.40 m.切坡段巖性主要為白堊紀(jì)宣南組(K2xn)的礫巖、砂礫巖、砂巖、粉砂巖、石英砂巖；侏羅紀(jì)龍門院組(J3l)的凝灰?guī)r、粗安巖以及第四紀(jì)的土體，當(dāng)現(xiàn)場施工進行切坡時，會引起崩塌、滑坡災(zāi)害.受到崩塌、滑坡災(zāi)害的區(qū)域大約為120～1 200 m3，其危險性小[8].

3.2 膨脹土變形災(zāi)害危險性預(yù)測

膨脹土區(qū)域在工程施工時，若處置不合理會造成路面發(fā)生開裂或膨脹.因此工程施工時需要考慮膨脹土因素.實驗說明，粘土自由膨脹率40.0%～41.0%，具弱膨脹性，其受到膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害危險性小[9].

3.3 軟土變形災(zāi)害危險性預(yù)測

本區(qū)軟土低強度，孔隙比高，含水多，它在正常情況下，土體常顯示流塑-軟塑狀態(tài)，若改變后結(jié)構(gòu)受損，土體出現(xiàn)流動狀態(tài)[10].

CK41+400—CK53+000、CK58+800—CK71+600、CK78+000—CK102+200段軟土厚4～35 m，天然孔隙比1.11～1.47，液性指數(shù)0.738～1.741，基礎(chǔ)施工過程中可能遭受軟土變形災(zāi)害大，其災(zāi)害危險性大；

CK23+500—AK41+400段軟土厚2～9 m，天然孔隙比1.09～1.12，液性指數(shù)0.655～0.972，基礎(chǔ)施工過程中可能遭受軟土變形地質(zhì)災(zāi)害中等.

3.4 砂土液化災(zāi)害危險性預(yù)測

廬江至銅陵鐵路工程CK67+000—CK70+600、CK67+000—CK93+200約15 m以內(nèi)分布有第四紀(jì)全新世粉砂，細(xì)砂層；在外界遭受劇烈振動或地震裂度Ⅶ度作用下，地基土將產(chǎn)生液化現(xiàn)象，可能產(chǎn)生管涌、沉陷或不均勻沉降等不良地質(zhì)現(xiàn)象,將不利于工程建筑物穩(wěn)定.據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011—2001)中4.3.3—1，對大橋橋址區(qū)埋深20 m之內(nèi)粉砂、細(xì)砂層，按地震裂度Ⅶ度進行液化判別[11].

根據(jù)貫入深度、實測標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)、地下水水位深度等資料及收集資料對20 m之內(nèi)粉砂，細(xì)砂層進行復(fù)判計算后，粉砂液化指數(shù)(I1E)為1.6～3.86(數(shù)據(jù)來自《新建廬江至銅陵鐵路工程可行性研究報告》).在Ⅶ度地震條件下可有出現(xiàn)輕度液化，其危險性小.

3.5 巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測

在線路CK106+600—CK109+550段，其第四紀(jì)之下有三疊紀(jì)南陵湖組(T1n)的灰?guī)r.根據(jù)鉆孔揭露，灰?guī)r埋深10～28 m，節(jié)理裂隙發(fā)育，發(fā)育長5～40 m，溶蝕現(xiàn)象較明顯.根據(jù)資料，隱伏于第四紀(jì)松散層之下的三疊紀(jì)灰?guī)r溶蝕形態(tài)有溶洞、溶隙、溶孔等，其線巖溶率一般為2%～9%.其上覆蓋層為戚家磯組(Q2q),厚度為10～28 m，地下水埋深為1～6 m,參照巖溶塌陷災(zāi)害評價指標(biāo)覆蓋層厚度、巖溶率、地下水水位綜合分析，本工程實施過程中可能遭遇巖溶塌陷災(zāi)害，其危險性中等[12].

4 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)評估

4.1 綜合評估量化指標(biāo)

根據(jù)本次現(xiàn)狀評估地質(zhì)災(zāi)害種類有崩塌、膨脹土、崩岸三種，預(yù)測評估引起的地質(zhì)災(zāi)害有崩塌、滑坡，可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害為崩塌、滑坡、膨脹土變形、軟土變形、砂土液化、巖溶塌陷.地質(zhì)災(zāi)害危險性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)(見表1).

表1 地質(zhì)災(zāi)害危險性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

4.2 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)評估

根據(jù)評估區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件、地質(zhì)災(zāi)害主要類型及地質(zhì)災(zāi)害危險性分級對評估區(qū)進行地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)評估，將評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性劃分為6個區(qū)(見表2)，并分段進行綜合評估.

表2 廬江銅陵段鐵路工程評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性分區(qū)表

其中，危險性小的區(qū)段總長為35.7 km，占32.6%，危險性中等的區(qū)段總長為25.25 km，占23.04%，危險性大的區(qū)段總長為48.6 km，占44.36%.

5 地質(zhì)災(zāi)害防治措施

地質(zhì)災(zāi)害的防治，應(yīng)遵循“以防為主，防治結(jié)合”的原則，以做到保護環(huán)境，減少災(zāi)害為目的，根據(jù)鐵路建設(shè)工程要求及可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害危險性提出具有針對性的防治措施建議.

5.1 崩塌、滑坡災(zāi)害防治措施

(1)土質(zhì)邊坡防治措施包括：①降低邊坡坡度；②修建截排水溝，防止地表水進入土體；③采用擋土墻、抗滑樁、錨桿、錨索和錨管注漿等支擋工程，恢復(fù)土體平衡；④坡頂清方、坡腳加載；⑤邊坡采用種植植物、漿砌片石等邊坡防護.

(2)巖質(zhì)邊坡防治措施包括：①降低邊坡坡度；②砌坡；③在斜坡及其周圍地帶，修筑地表排水系統(tǒng)，以防止地面水體進入斜坡，增強斜坡穩(wěn)定性，降低崩塌、滑坡發(fā)生；④修建擋土墻；⑤對裂隙發(fā)育，巖石破碎的切坡段可灌漿加固，以增強巖體完整性，提高巖體強度.⑥修建落石平臺、擋石墻等，以攔截落石，防止毀壞線路設(shè)施.

(3)對線路已有的崩塌、滑坡，規(guī)模小的要進行清理，對規(guī)模大的要進行詳細(xì)的調(diào)查，采取工程措施進行治理.

5.2 膨脹土變形災(zāi)害防治措施

(1)對于沿線工程路基，應(yīng)對膨脹土采取改變土質(zhì)特性來處理，嚴(yán)格按照規(guī)范進行施工.

(2)回填土的回填過程中應(yīng)夯實.

(3)路基開挖，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范，防止土體受到長期的暴露在外.

5.3 軟土變形災(zāi)害防治措施

(1)在詳勘過程中要重點查明軟土的分布、性質(zhì)等特征，采用相應(yīng)的方法，使地基固結(jié)，從而達(dá)到預(yù)防地面沉降及變形.

(2)在橋的建設(shè)過程中，適宜使用樁基礎(chǔ)，考慮深度要達(dá)到軟土層以下，同時需要考慮建橋部位軟土的相關(guān)危害.

5.4 砂土液化防治措施

(1)線路上的大橋、特大橋橋基礎(chǔ)應(yīng)采取樁和沉井等基礎(chǔ)，應(yīng)穿過液化土層，且樁尖和沉井底埋入穩(wěn)定土層內(nèi)不應(yīng)小于1～2 m.

(2)采用加密法：如振沖、振動加密、砂樁擠密、注漿加密、強夯加密等工程措施消除砂土液化災(zāi)害的影響.

5.5 崩岸防治措施

(1)采用沉排、砌石護坡工程.

(2)對易發(fā)生崩岸段可采用幃幕灌漿、攪拌樁等措施加固地基[13].

5.6 巖溶塌陷災(zāi)害的防治措施

巖溶塌陷災(zāi)害的防治措施主要是在工程勘察詳細(xì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)某地區(qū)的勘察結(jié)果對工程進行防治塌陷設(shè)計.對位于基床范圍內(nèi)的溶溝、溶槽，應(yīng)進行清爆、換填.對裸露型或半裸露巖溶地段，采用梁跨、板跨等結(jié)構(gòu)形式跨越或M7.5漿砌片石、C15混凝土回填.進一步勘查工程地質(zhì)，詳查地下巖溶孔洞，當(dāng)孔洞埋藏深度很深時，可通過鉆孔向孔洞內(nèi)注入水泥砂漿或混凝土等.

6 結(jié) 論

本文通過對廬江銅陵段鐵路的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件的描述以及各種地質(zhì)災(zāi)害的分析，并提出了對應(yīng)的防治措施.

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GeologicalHazardAssessmentandPreventionMeasuresalongRailwaySectionLujiangtoTongling

HUANG Xin-xia

(College of Geology,Anhui Technical College of Industry and Economy,Hefei 230051,China)

Through field investigation and indoor data analysis,hydrogeological and engineering geological profile along the railway section from Lujiang to Tongling is elaborated in this paper and geological disaster situation and hazard prediction are assessed. Evaluation results show that the section length with small risk is 35.7 km,accounting for 32.6%,and the section length with medium risk is 25.25 km,accounting for 23.04%,and that with high risk is 48.6 km,accounting for 44.36%. On the basis of the analysis on various geological disaster formation conditions and affecting factors,the corresponding prevention measures are put forward.

geological hazard assessment; hazard prediction; prevention measures

2016-05-21

黃昕霞(1982-)，女，安徽桐城人，講師，主要研究方向為水文地質(zhì)、工程地質(zhì).

P694

A

1008-536X(2016)10-0054-05