蒙山至象州高速公路地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律綜合分析

韋 浩，吳 濤，簡 慧，林芷行

(1.廣西交通科學(xué)研究院有限公司，廣西 南寧 530007；2.廣西交通設(shè)計集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

公路沿山區(qū)布設(shè)，路基建設(shè)需要對原始山體進(jìn)行開挖，改變地質(zhì)環(huán)境后隨之而來的是崩塌、滑坡等邊坡地質(zhì)災(zāi)害，不論是工程建設(shè)過程中或工程竣工后都會帶來一定的安全隱患，威脅著附近居民以及過往行人車輛的安全，對交通影響日益加劇。在進(jìn)行公路選線、路基邊坡支護(hù)時，需要摸清沿線邊坡崩塌、滑坡的分布規(guī)律和形成機(jī)制，這樣才能進(jìn)一步提高防治措施的針對性，有效保證公路本身的安全。

本文以蒙山至象州高速公路為依托，通過調(diào)查分析蒙山至象州高速公路沿線現(xiàn)狀崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害，對其類型、巖性、影響因素等進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計，總結(jié)其分布與發(fā)育規(guī)律，提出形成機(jī)制，為公路選線、邊坡支護(hù)提供參考依據(jù)。

1 概況

擬建蒙山至象州高速公路途經(jīng)梧州市蒙山縣、桂林市荔浦縣、來賓市象州縣、金秀瑤族自治縣，全部為新建路段。主線全長100.765 km，其中與荔玉路共線12.786 km，建設(shè)里程87.979 km。按照高速公路標(biāo)準(zhǔn)修建，其主線特大橋1 090 m 1座，大橋共19 612 m 64座，中橋415 m 6座，隧道8 450.5 m 5條，橋隧比33.61%。

2 地質(zhì)背景

2.1 地層巖性

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及野外調(diào)查，評估區(qū)出露的地層有第四系、泥盆系、寒武系。各地層巖性見表1。

2.2 區(qū)域構(gòu)造背景

研究區(qū)位于華南準(zhǔn)臺地的大瑤山隆起褶皺帶。該區(qū)域經(jīng)歷了加里東、印支、燕山等時期三次劇烈地殼運(yùn)動，形成了不同形態(tài)、方向、性質(zhì)、級別和不同序次的褶曲、斷裂、隆起等構(gòu)造形跡，褶皺運(yùn)動以加里東期最為強(qiáng)烈、印支期次之。其特點(diǎn)是褶皺發(fā)育，呈線形緊密褶皺，發(fā)育方向以北東為主，南北向次之，構(gòu)造形跡受大瑤山隆起控制。研究區(qū)橫穿大瑤山隆起帶，附近的構(gòu)造形跡(按線路經(jīng)過先后順序)有黎村至三旺斷層①、天井嶺斷層②、天堂山背斜、范道斷層③、同庚斷層④、桐木斷層⑤、敖村向斜、林村向斜、三里村斷層⑥，詳見構(gòu)造綱要圖1。研究區(qū)內(nèi)影響公路建設(shè)的斷裂比較發(fā)育，部分路段與斷層相交、斜交或在處于斷裂帶內(nèi)，局部路段與區(qū)域性大斷裂相交，對路塹穩(wěn)定性有一定影響。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖

2.3 地形地貌

地形地貌研究區(qū)位于廣西大瑤山區(qū)域，地勢高峻崎嶇，山嶺重迭，以山地為主，平地較少；根據(jù)地形的山岳分類、地貌的成因類型及形態(tài)組合特征，公路沿線的地貌類型主要有7種類型：中山齒峰峽谷、低中山齒脊峽谷、低山峰脊峽谷、丘陵壟丘谷地、低山丘陵壟脊谷地、丘陵緩丘寬谷、河谷階地等。

2.4 巖土體工程地質(zhì)類型及特征

研究區(qū)內(nèi)根據(jù)巖土體的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及力學(xué)性質(zhì)，將各巖類劃分為4個巖組，見表2。

3 地質(zhì)災(zāi)害類型及分布規(guī)律分析

3.1 地質(zhì)災(zāi)害類型

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生需要具備內(nèi)因、外因。一般說來，內(nèi)因指的是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生所處的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等，而外因則多為大氣降雨、地震、人類工程活動等，在目前形成的大多數(shù)地質(zhì)災(zāi)害中，人類工程活動為最主要的誘發(fā)因素。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，蒙山至象州高速公路現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害類型有崩塌、滑坡兩種，均為小型規(guī)模，其中崩塌13處(代號B1～B13)、滑坡3處(代號H1～H3)。以下分崩塌、滑坡來統(tǒng)計分析其分布特征。

3.2 崩塌分布特征

3.2.1 地層巖性

3.2.2 地形地貌

地形地貌對崩塌分布影響也較明顯。從地貌類型看，崩塌密集區(qū)主要分布于丘陵緩丘寬谷、中山齒峰峽谷，其次為低山峰脊峽谷。從微地貌來看，崩塌多發(fā)生在人工開挖的邊坡之上，特別是人工開挖高陡邊坡。評估區(qū)崩塌分布與地形地貌關(guān)系見表4。

3.2.3 人類活動

評估區(qū)內(nèi)人類活動強(qiáng)度對崩塌分布作用最為明顯。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)的崩塌，均發(fā)生于人工開挖的路塹或者修屋建房整平地形后的遺留邊坡，如縣道X645至金秀縣公路段自公路修建后，沿公路邊坡崩塌頻發(fā)，明顯多于周圍地區(qū)，規(guī)模以小型為主。

3.2.4 巖組類型

評估區(qū)內(nèi)崩塌主要形成于中厚層弱巖溶化硬質(zhì)灰?guī)r、白云巖與中薄層軟質(zhì)泥頁巖巖組，其次為厚層狀堅(jiān)硬的砂巖、礫巖巖組和中～薄層狀堅(jiān)硬砂巖與軟質(zhì)頁巖互層巖組。崩塌巖組統(tǒng)計情況見表5。

3.2.5 形成機(jī)制

(1)巖組：評估區(qū)內(nèi)大面積出露的砂巖、泥頁巖體，新鮮巖體一般較穩(wěn)定，不易發(fā)生崩塌，但是巖體上部一般都覆蓋有厚薄不一的松散層。各類巖體上部全風(fēng)化層或坡殘積層大多數(shù)巖性松散，強(qiáng)度低，透水性好，穩(wěn)定性差，特別是砂頁與泥頁巖互層或夾層出露地段，泥頁巖易于風(fēng)化，蓋層相對較大，多達(dá)1～3 m，殘坡積土中含有碎石塊，更增加了土體的透水性，土體遇水易軟化，在連續(xù)降雨飽水情況下易沿基巖接觸面產(chǎn)生崩塌。

(2)風(fēng)化作用：評估區(qū)內(nèi)廣泛分布砂泥巖、砂頁巖互層地層，其物理力學(xué)性質(zhì)差異大，長期的風(fēng)化作用使軟弱巖凹入形成崖腔，加劇了崩塌的變形破壞；另外，評估區(qū)部分巖層外傾區(qū)段，上覆全～強(qiáng)風(fēng)化層在雨水作用下也易發(fā)生崩塌。

(3)坡體結(jié)構(gòu)：巖體節(jié)理裂隙、風(fēng)化裂隙最易成為斜坡體的軟弱結(jié)構(gòu)面，這些軟弱結(jié)構(gòu)面和斜坡臨空面對崩塌的形成起著重要的作用。

(4)人類工程活動：人類工程活動對崩塌形成的主要表現(xiàn)為修筑公路和修屋建房的屋后邊坡開挖。在修筑山區(qū)公路的過程中，普遍高角度切坡，形成較高的陡坎甚至陡崖，由此導(dǎo)致巖土體結(jié)構(gòu)受到破壞，邊坡失穩(wěn)，形成崩塌。人類工程活動是誘發(fā)崩塌最重要的外因。

3.3 滑坡分布特征

3.3.1 地形地貌

從地貌因素上看，主要位于低山丘陵壟脊谷地(H1、H3)和丘陵緩丘寬谷，山坡坡度在25°～45°，以土質(zhì)斜坡分布較多。

3.3.2 地質(zhì)構(gòu)造

從構(gòu)造部位上看，斷裂發(fā)育附近地帶，由于巖石風(fēng)化破碎強(qiáng)烈，土質(zhì)覆蓋層較厚且松散，較易發(fā)生滑坡。

3.3.3 巖組類型

從巖組上看，主要是中厚層弱巖溶化硬質(zhì)灰?guī)r、白云巖與中薄層軟質(zhì)泥頁巖巖組(H2、H3)和厚層狀堅(jiān)硬的砂巖、礫巖巖組(H1)并且與人類工程活動密切相關(guān)。由于大部為山區(qū)，較少平地，修路建房基本上是向山坡發(fā)展，如觸發(fā)脆弱地質(zhì)環(huán)境帶(巖層強(qiáng)風(fēng)化殼，土質(zhì)覆蓋層較厚且松散，局部匯水帶)，極易誘發(fā)滑坡。

3.3.4 滑坡形成機(jī)制

(1)地形地貌：評估區(qū)地貌對滑坡的影響，主要表現(xiàn)在坡形、坡度和臨空面狀態(tài)及斜坡結(jié)構(gòu)類型。據(jù)調(diào)查，區(qū)內(nèi)滑坡多產(chǎn)生于坡度在25°～45°的斜坡。以發(fā)生于順向坡(H1)和斜向坡(H2、H3)為主，土質(zhì)斜坡特別是順向斜坡、斜向坡、坡度在35°～45°的斜坡最利于滑坡形成。

(2)地層巖性：區(qū)內(nèi)的滑坡主要分布于在中厚層弱巖溶化硬質(zhì)灰?guī)r、白云巖與中薄層軟質(zhì)泥頁巖巖組(H2、H3)和厚層狀堅(jiān)硬的砂巖、礫巖巖組(H1)。區(qū)內(nèi)滑坡坡體物質(zhì)基本上為土質(zhì)，存在于泥盆系石橋組含礫砂巖、信都組頁巖以及應(yīng)堂階泥巖等地層表面。在這些地區(qū)，坡體表層殘坡積粉質(zhì)黏土、碎石土厚1～3 m(最厚可達(dá)5 m)，土體結(jié)構(gòu)松散，孔隙度大，透水性強(qiáng)，該松散覆蓋層下的巖石表層風(fēng)化強(qiáng)烈，極易形成厚度較大的松散堆積體，為滑坡的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。這些地段的風(fēng)化層厚5～15 m，局部地段風(fēng)化層厚度達(dá)20 m，風(fēng)化層易于吸水飽水，風(fēng)化層與下伏基巖的界面成了相對隔水層，由于阻水作用，導(dǎo)致基巖面上的風(fēng)化層飽水軟化，甚至液化，飽水的風(fēng)化層在自重作用下極易沿液化面滑移，形成滑坡。

(3)降雨：不僅是崩塌，而且是滑坡發(fā)生的重要動力破壞因素。雨水入滲使巖土體降低了強(qiáng)度，增加自重，并造成巖土體中地下水位上升，水壓增大，降低了巖土體抗剪強(qiáng)度，地下水沿斜坡的流動，對土體有較大的推動力，使滑坡易于發(fā)生。連續(xù)降雨、特別是大暴雨，常觸發(fā)滑坡發(fā)生。

(4)人類活動：對滑坡的影響同樣明顯。如前所述，村莊、道路分布地段(特別是山區(qū)里)，崩塌、滑坡發(fā)生的可能性也相應(yīng)較大。

4 公路建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害防治建議

4.1 對現(xiàn)狀災(zāi)害點(diǎn)的防治措施

公路選線設(shè)計，沿途遇上現(xiàn)有災(zāi)害點(diǎn)(隱患)，采取的應(yīng)對方式無非兩種——避讓或者治理；若遇上大型地質(zhì)災(zāi)害，如采空塌陷、大型泥石流溝等，一般采取避讓方式；而對于小型的崩塌、滑坡等，一般采取治理、清除的防治方式。

結(jié)合本項(xiàng)目，7處現(xiàn)狀災(zāi)點(diǎn)(崩塌點(diǎn)B3、B4、B5、B7、B10、H2、H3)距離擬建公路較遠(yuǎn)，認(rèn)為工程建設(shè)不會加劇其發(fā)生的可能性。而對B1、B2、B6、B8、B9、B11、B12、B13等8處崩塌點(diǎn)建議進(jìn)行清除并加強(qiáng)監(jiān)測邊坡變形情況。另外，滑坡H1距離公路350 m，公路建設(shè)建議采取靜態(tài)爆破減小對滑坡本身的擾動并加強(qiáng)監(jiān)測。

4.2 對路塹邊坡開挖的防治措施

擬建線路大部分地區(qū)挖方量大，形成的路塹邊坡數(shù)量多、高度大，形成的巖質(zhì)邊坡部分為軟硬相間的碎屑巖邊坡。需要根據(jù)邊坡地層巖性、產(chǎn)狀和開挖坡比、規(guī)模進(jìn)行穩(wěn)定性分析，以采取針對性措施。對于

坡頂有較厚的坡殘積黏土、粉質(zhì)黏土夾碎石或容易產(chǎn)生碎落的巖質(zhì)邊坡可放緩坡率，無條件的可在坡腳設(shè)置擋墻支護(hù)；對于危險性大的高陡邊坡，建議分級放坡結(jié)合錨固、擋墻、截水溝等工程措施。

5 結(jié)語

高速公路屬于大型的線性工程，穿越的地貌單元多，途經(jīng)的地層數(shù)量大，巖性巖相一般變化較大，由此工程建設(shè)引發(fā)以及建設(shè)工程遭受的地質(zhì)災(zāi)害類型、發(fā)生的可能性、危險性等在不同區(qū)段內(nèi)不盡相同。調(diào)查分析沿線以及周邊地質(zhì)災(zāi)害，探索其分布規(guī)律與成災(zāi)機(jī)制，對于公路邊坡支護(hù)設(shè)計、預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、保證公路工程順利建設(shè)與安全運(yùn)營具有十分重要的意義。