某高速公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及防治措施

王 宇，羅貴強(qiáng)

（1.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都610059；2.成都理工大學(xué) 環(huán)境與土木工程學(xué)院，成都610059；3.中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司，重慶400037）

某高速公路位于四川省境內(nèi)，全長(zhǎng)240km，是京昆高速公路的重要組成部分。該條高速公路橫穿西南地區(qū)典型的深山峽谷，沿線復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境、陡峭的地形特征、豐富的降雨條件，加之建設(shè)過(guò)程中的開挖卸荷影響，導(dǎo)致沿途邊坡存在安全隱患，尤其在K16～K33段沿線經(jīng)常發(fā)生各類邊坡地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著道路行車安全，亟待解決。因此，開展關(guān)于這條高速公路K16～K33段沿線邊坡地質(zhì)災(zāi)害的研究工作，對(duì)保障該路段的安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義。

目前，有關(guān)公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害的研究成果雖然頗為豐富，但不同地區(qū)的公路邊坡由于地質(zhì)環(huán)境、氣候條件及開挖情況等因素的不同，其災(zāi)害特征和類型均有所不同，因而其防治措施也有所不同。尹超等［1］以永藍(lán)高速公路邊坡為研究對(duì)象，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沿線邊坡地質(zhì)災(zāi)害主要為滑坡和崩塌兩類；胡朝旭［2］通過(guò)對(duì)汶川～馬爾康高速公路邊坡的研究指出，沿線地質(zhì)災(zāi)害類型主要有巖體變形、剝蝕及溯源侵蝕、滑移、傾倒及墜落，并針對(duì)這些災(zāi)害提出用明洞、攔擋及主動(dòng)加固等方式進(jìn)行防治；王斌俊等［3］提出襄十高速公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害具有時(shí)間特征，即集中群發(fā)性、周期性及時(shí)間周期不規(guī)則性；彭社琴等［4］通過(guò)對(duì)浙江某公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害特征的分析指出，研究區(qū)西部～中部～東部的災(zāi)害類型依次為滑坡、崩塌及蠕動(dòng)變形，并提出采用重力式擋墻、噴錨、抗滑樁等方式進(jìn)行防治；段磊［5］通過(guò)對(duì)高速漢中西段地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查和分析指出，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型主要有坡積/堆積/殘積層滑坡、 膨脹土滑坡、巖體崩塌、巖質(zhì)邊坡滑坡等，并針對(duì)各類災(zāi)害提出了相應(yīng)的防治建議；岳平七等［6］通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查指出，陜南公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征為受人類工程活動(dòng)影響大、新建路段易發(fā)生災(zāi)害、邊坡穩(wěn)定性受坡體結(jié)構(gòu)控制、多為中小型淺表層滑坡；周美珍等［7］以鉛山縣紫桐公路邊坡為研究對(duì)象，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和分析指出，沿線邊坡地質(zhì)災(zāi)害以滑坡和崩塌為主，同時(shí)針對(duì)懸空或倒角巖體提出采用爆破清除的方式進(jìn)行防治。

鑒于此，筆者采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方式，對(duì)某高速公路K16～K33段沿線邊坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征展開研究，并對(duì)邊坡已有支護(hù)措施效用進(jìn)行評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上，分析災(zāi)害規(guī)模、危險(xiǎn)等級(jí)，提出相應(yīng)的防治建議，并確定治理緊迫程度。此次研究不僅有助于山區(qū)公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題的進(jìn)一步研究，而且對(duì)該路段沿線邊坡地質(zhì)災(zāi)害防治工作的展開也有一定的指導(dǎo)作用，具有重要的理論和實(shí)際研究?jī)r(jià)值。

1 工程地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

研究區(qū)地處四川盆地西南緣向高原的過(guò)渡帶，地形起伏，為中切割中低山—單面山寬谷地貌山地高程600～1000m，切割深度小于500m，主要山脊、河流走向與構(gòu)造線相近，呈SN向，山脊線平緩，河流切割不深。自然坡角19°～70°。

1.2 地層巖性

邊坡地層巖性較為簡(jiǎn)單，覆蓋層主要為崩坡積碎塊石土和殘坡積黏土及粉土、含碎石黏土等，厚度5～10m，穩(wěn)定性較差。下伏基巖以砂巖、泥巖為主，其出露主要地層為：

1.2.1 須家河組（T3x）

陸相含煤碎屑巖，巖性為砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾煤線及可采煤層，厚290～860m，與下伏雷口坡組地層呈假整合接觸。

1.2.2 沙溪廟組（J2S）

河湖相沉積，巖性為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾含巖屑長(zhǎng)石石英砂巖，呈紫紅色、黃灰色、黃灰綠色等雜色狀。厚227～997m，與自流井組呈整合接觸。

1.2.3 遂寧組（J2sn）

湖相沉積，巖性為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖夾少量砂巖，呈鮮紅色、紫紅色。厚385～1719m，與沙溪廟組呈整合接觸。

1.2.4 蓬萊鎮(zhèn)組（J3P）

湖相沉積，巖性為泥巖、粉砂巖夾砂巖等，呈紫紅色、雜色。厚847～882m，與遂寧組呈整合接觸。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)在新華夏系構(gòu)造、青藏“歹”字形構(gòu)造的復(fù)合部位，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，相關(guān)構(gòu)造體系有：

1.3.1 新華夏系構(gòu)造體系

新華夏構(gòu)造體系發(fā)育于測(cè)區(qū)東北部，構(gòu)成雅安～滎經(jīng)構(gòu)造帶。其中寬緩褶皺較發(fā)育，斷裂較少，總體走向N20°～25°E。由雅安～石滓向斜、香樟巖背斜、羊子嶺背斜及花灘斷裂等組成。

1.3.2 “歹”字型構(gòu)造體系

路線處于“歹”字型構(gòu)造體系中的大相嶺構(gòu)造帶及青龍構(gòu)造帶。大相嶺構(gòu)造帶界于金坪斷裂和保新廠～凰儀斷裂之間，走向北30°～40°西，由保新廠～凰儀斷裂、 施查溝斷裂、 羅鍋坪斷裂和寬緩的宜東向斜、大相嶺背斜組成；青龍構(gòu)造帶處于“歹”字型構(gòu)造體系的應(yīng)力場(chǎng)東邊，由青龍斷裂和NNW向?qū)捑彽耐氲┢罕承苯M成。

1.3.3 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

區(qū)域內(nèi)挽近構(gòu)造活動(dòng)比較活躍，體現(xiàn)為間歇性強(qiáng)烈上升，伴隨大量的新生帶斷裂等。主要表現(xiàn)為大相嶺山脊保留了2900～3200m 夷平面，兩側(cè)還有1900，2200，2500m等三級(jí)殘留剝蝕面，代表青藏高原間歇性抬升過(guò)程中相對(duì)穩(wěn)定的剝蝕階段。滎經(jīng)河兩岸有多級(jí)階地和剝蝕平面，以中更新世抬升較為強(qiáng)烈，全新世趨于緩和，形成陡峻山勢(shì)，“V”型溝谷發(fā)育，切割較強(qiáng)烈。

1.4 水文地質(zhì)條件

1.4.1 地表水

區(qū)域水網(wǎng)密集，各主要河流與其次級(jí)支流呈樹枝狀分布。一般河流下游河谷開闊，中上游狹窄，主要接受降雨補(bǔ)給。各支流為測(cè)區(qū)地表、地下水匯集、排泄通道，同時(shí)也為地表水侵蝕、地下水排泄的基準(zhǔn)面。

1.4.2 地下水

地下水十分發(fā)育，主要有第四系堆積層孔隙潛水、碎屑巖孔隙裂隙水、基巖構(gòu)造裂隙水、基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水、碳酸鹽巖裂隙溶洞水等5類。地下水以重碳酸鈣、重碳酸鈣鎂型水為主，pH值5～6.4，一般礦化度小于0.3g/l，屬弱酸性的低礦化度淡水，對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。

1.5 地震作用

研究區(qū)位于四川西南邊境，該區(qū)域內(nèi)地震基本烈度7°，地震動(dòng)峰值加速度0.15g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.45s。

2 邊坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

2.1 邊坡地質(zhì)災(zāi)害概況

本次研究范圍為某高速K16～K33段，全長(zhǎng)17km。現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域內(nèi)共發(fā)育有15個(gè)邊坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，各災(zāi)害點(diǎn)的具體情況如表1。

表1 研究區(qū)邊坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況

續(xù)表1

2.2 邊坡地質(zhì)災(zāi)害類型

2.2.1 塊體崩落

此類變形破壞一般發(fā)生于具有不少于3組結(jié)構(gòu)面且臨空條件較好的邊坡，巖體受多組結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)烈切割作用，呈塊體狀，這些塊狀巖體在自身重力作用下，易向臨空條件較好的一側(cè)（一般為開挖面）產(chǎn)生崩落破壞，最終在坡表形成大小不一、形狀不規(guī)則的空腔。

典型實(shí)例位于K22+540～K22+605，該處邊坡巖性為紫紅色砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，巖層面傾向坡外，產(chǎn)狀為313°∠48°，層厚15～45cm不等，除層面外，坡體主要發(fā)育兩組優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面J1和J2，J1產(chǎn)狀為221°∠79°，J2產(chǎn)狀為130°∠41°，J1和J2多為閉合結(jié)構(gòu)面，與層面近似垂直，如圖1。坡表巖體受這三組結(jié)構(gòu)面的切割作用，呈塊體狀，并在自身重力作用下發(fā)生崩落，形成空腔，如圖2。

圖1 巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況

圖2 塊體崩落破壞形成空腔

2.2.2 滾石

滾石危害主要發(fā)生于高陡邊坡，坡表孤石在地震、風(fēng)荷載及降雨沖刷等不良作用下，容易從坡表滾落，尤其是位于坡體中上部的孤石，由于具有較大勢(shì)能，滾落過(guò)程中勢(shì)能轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大的動(dòng)能，可能滾落至路面，危險(xiǎn)過(guò)往車輛的安全。

典型案例位于K23+780～K24+150，該處邊坡為土質(zhì)斜坡，坡體中上部殘積少量形狀不規(guī)則的孤石（圖3），直徑從10～50cm不等，部分孤石在不良作用的影響下，已發(fā)生滾落，雜亂堆積于坡腳處（圖4）。

正確處理好支持人大代表依法監(jiān)督與保護(hù)法官獨(dú)立行使審判權(quán)的關(guān)系，是司法監(jiān)督的關(guān)鍵。代表法第3條第3款規(guī)定：人大代表享有提出對(duì)各方面工作的建議、批評(píng)和意見的權(quán)利。監(jiān)督法第5條規(guī)定：各級(jí)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)對(duì)本級(jí)人民政府、人民法院和人民檢察院的工作實(shí)施監(jiān)督，促進(jìn)依法行政、公正司法?？梢姡舜蟪Ｎ瘯?huì)組織人大代表對(duì)法院庭審工作進(jìn)行旁聽，是法律規(guī)定的監(jiān)督職責(zé)和權(quán)利所在。與此同時(shí)，憲法第131條規(guī)定，“人民法院依照法律規(guī)定獨(dú)立行使審判權(quán)，不受行政機(jī)關(guān)、社會(huì)團(tuán)體和個(gè)人的干涉”。

圖3 坡體中上部孤石

圖4 坡角堆積的滾石

2.2.3 剪切滑移

此類失穩(wěn)發(fā)生的兩個(gè)必要條件為：

（1）坡體具有中緩傾坡外的巖層面或軟弱結(jié)構(gòu)面；

（2）巖層面或軟弱結(jié)構(gòu)面傾角小于邊坡坡角，即邊坡失穩(wěn)巖體下部具有良好的剪切空間。當(dāng)邊坡具備上述條件時(shí)，在強(qiáng)降雨作用下，雨水滲透進(jìn)入坡體內(nèi)部，浸潤(rùn)巖層面或軟弱結(jié)構(gòu)面，弱化其抗剪參數(shù)，使得其抗剪強(qiáng)度降低，導(dǎo)致巖體在自身重力驅(qū)使下易沿這兩類結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切滑移破壞。

典型案例位于K23+260～K23+460，該處邊坡巖性為須家河組（T3x）陸相含煤碎屑巖，含砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾煤線，與下伏雷口坡組地層呈假整合接觸。邊坡為順層坡，順層面節(jié)理極發(fā)育，節(jié)理面平直光滑，產(chǎn)狀為40°∠20°，除層面外，坡體發(fā)育一條中緩傾坡外的碎裂巖體夾層，且其傾角小于坡角，如圖5。當(dāng)遇強(qiáng)降雨作用時(shí)，夾層上伏巖體在自身重力下，可能沿該夾層發(fā)生如圖6的剪切滑移失穩(wěn)。

圖5 潛在剪切滑移失穩(wěn)巖體

圖6 失穩(wěn)示意圖

2.2.4 淺表層滑塌

此類變形破壞模式主要發(fā)生在土質(zhì)邊坡和淺表層為松散堆積的殘坡積土的巖質(zhì)邊坡中，坡體淺表部土體或松散覆蓋層受強(qiáng)降雨影響，在土體或者覆蓋層內(nèi)部發(fā)生圓弧狀滑塌破壞，或沿基巖和覆蓋層的交界面發(fā)生滑塌破壞。

典型案例位于K23+780～K24+150，該處邊坡主要為第四系殘坡積塊、碎石土層，土層厚度較大，土體松散，未見基巖裸露。在強(qiáng)降雨過(guò)后，該處出現(xiàn)多處小規(guī)?；渲幸惶幰?guī)模相對(duì)較大的滑塌為圓弧狀滑塌，如圖7，滑面長(zhǎng)4.5m，寬4m，深3m，滑塌體積10m3。

圖7 淺表層圓弧狀滑塌破壞

2.3 邊坡地質(zhì)災(zāi)害影響因素

基于上述邊坡地質(zhì)災(zāi)害類型的分析發(fā)現(xiàn)，不同類型的邊坡災(zāi)害的影響因素也有所不同，其中塊體崩落破壞主要受結(jié)構(gòu)面的發(fā)育情況和坡體臨空條件的影響，結(jié)構(gòu)面越發(fā)育，坡面臨空條件越好，越容易發(fā)生塊體崩落破壞；滾石危害主要受其所處高程、邊坡坡角及地震等因素影響，孤石所處位置越高，坡角越大，越易出現(xiàn)滾石災(zāi)害；剪切滑移破壞主要受中緩傾坡外結(jié)構(gòu)面及其與坡角的相對(duì)大小控制，且降雨是這類破壞發(fā)生的重要誘發(fā)因素； 淺表層滑塌主要受土體或覆蓋層的密實(shí)度和降雨影響，密實(shí)度越小，在降雨作用下越易產(chǎn)生滑塌破壞。

3 邊坡地質(zhì)災(zāi)害防治措施

在邊坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征的研究基礎(chǔ)上，首先對(duì)邊坡已有支護(hù)措施效用進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后結(jié)合邊坡災(zāi)害規(guī)模確定其危險(xiǎn)性程度，最后綜合考慮災(zāi)害危險(xiǎn)性程度及其類型，提出相應(yīng)的防治措施建議，并確定治理緊迫度。

基于上述原則，對(duì)沿線15個(gè)邊坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)提出相應(yīng)的防治建議，如表2。

表2 邊坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)防治建議

續(xù)表2

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方式，對(duì)某高速公路K16～K33段沿線邊坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及其治理措施進(jìn)行了研究，得到如下認(rèn)識(shí)。

（1）研究區(qū)域內(nèi)發(fā)育的邊坡地質(zhì)災(zāi)害類型主要有塊體崩落破壞、滾石危害、剪切滑移失穩(wěn)及淺表層滑塌破壞。

（2）塊體崩落破壞主要受結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況和臨空條件影響；滾石危害主要受其所處高程、邊坡坡角及地震等因素影響； 剪切滑移失穩(wěn)主要受控于中緩傾坡外結(jié)構(gòu)面和剪切變形空間； 淺表層滑塌破壞主要受滑體密實(shí)度和降雨影響。

（3）建議對(duì)塊體崩落和滾石危害點(diǎn)以定期巡查為主，個(gè)別危險(xiǎn)性較大的災(zāi)害點(diǎn)加設(shè)主動(dòng)網(wǎng)防護(hù)；對(duì)剪切滑移危害點(diǎn)應(yīng)采用加強(qiáng)巡查、 適當(dāng)增加擋墻高度、加強(qiáng)坡表變形監(jiān)測(cè)等方式進(jìn)行防護(hù)；對(duì)淺表層滑塌危害點(diǎn)主要通過(guò)定期巡查、增加擋墻高度、加設(shè)排水措施等方式進(jìn)行防治。