316國(guó)道沿線地質(zhì)災(zāi)害類型、成因及防范對(duì)策,地質(zhì)工程論文

316國(guó)道沿線地質(zhì)災(zāi)害類型、成因及防范對(duì)策,地質(zhì)工程論文316國(guó)道是我們國(guó)家南北運(yùn)輸?shù)闹匾ǖ?，起點(diǎn)福建福州國(guó)貨東路連潘，終點(diǎn)甘肅蘭州，總里程2951km.途經(jīng)福建、江西、湖北、陜西和甘肅5個(gè)省份，陜西省內(nèi)總長(zhǎng)653km.316國(guó)道從河?xùn)|店鎮(zhèn)北之萬(wàn)年橋附近進(jìn)入陜西漢中市漢臺(tái)境，于鑫源街道辦與108國(guó)道并線，由西向東從漢臺(tái)區(qū)東部鋪鎮(zhèn)附近出境。漢中境內(nèi)316國(guó)道長(zhǎng)度87km,改線后從北部中低山區(qū)線路穿越長(zhǎng)度約20km,老316國(guó)道長(zhǎng)度約15km.316國(guó)道在漢中市漢臺(tái)區(qū)乃至我們國(guó)家公路網(wǎng)骨架中占有舉足輕重的地位。近20年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我們國(guó)家道路建設(shè)加快，316國(guó)道也經(jīng)太多次加寬和改造，固然通行能力得到了一定的改善，但是道路建設(shè)不可避免要開(kāi)挖坡體，引發(fā)了嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)禍如滑坡、崩塌和泥石流等，這在一定程度上又嚴(yán)重影響道路的運(yùn)行能力，同時(shí)威脅過(guò)往車輛和行人生命財(cái)產(chǎn)安全。如2020年7月2日，316國(guó)道漢臺(tái)段K2181+600m處〔河?xùn)|店鎮(zhèn)光明村HT0087〕發(fā)生崩塌[1],方量約900m3,堵塞交通近2h;2020年7月4日，該段北側(cè)K2191km+800m處〔河?xùn)|店鎮(zhèn)麻坪寺村HT0037〕再次發(fā)生崩塌，方量約1.7104m3,此次崩塌體巨石較多，華而不實(shí)最大的一塊約有500t,堵塞交通近4d.為了盡可能避免316國(guó)道沿線地質(zhì)災(zāi)禍的發(fā)生，最大限度地保衛(wèi)過(guò)往車輛和行人生命財(cái)產(chǎn)安全，作者在漢臺(tái)區(qū)1:50000地質(zhì)災(zāi)禍具體調(diào)查的基礎(chǔ)上，將316國(guó)道沿線作為重點(diǎn)地段進(jìn)行了地質(zhì)災(zāi)禍專題研究，為漢臺(tái)區(qū)國(guó)土資源分局等部門對(duì)公路沿線地質(zhì)災(zāi)禍的防備提供決策與根據(jù)。1地質(zhì)環(huán)境條件1.1地形地貌漢臺(tái)區(qū)境秦嶺南麓316國(guó)道沿線為中低山地貌，褒河由北向南通過(guò)，主河及其支溝老丈溝、沙河溝、蔣家溝、潘家河、瀝水溝呈V字型溝谷，切割深度大，一般在200~400m,山坡陡峻，坡度角一般在35~50之間，山背狹長(zhǎng)，陡坡處基巖裸露，緩坡處殘坡積土覆蓋。區(qū)內(nèi)植被較發(fā)育，但在人類活動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)，如316國(guó)道沿線或礦山開(kāi)采區(qū)植被欠發(fā)育。1.2地層巖性國(guó)道沿線出露震旦系和寒武系地層，第四系地層廣布于地表。震旦系地層分布于老莊基-土罐子溝一帶，呈NEE向展布，巖性為絹云綠泥石片巖、千枚巖夾灰?guī)r；其余大部分區(qū)域?yàn)楹湎档貙?，與震旦系呈沉積不整合接觸關(guān)系，受復(fù)式褶皺構(gòu)造與震旦系呈南北向間隔出現(xiàn)，巖性主要為黑云母石英片巖、二母云石英片巖夾大理巖。分布于河道或溝道第四系物質(zhì)為沖洪積物，斜坡體上為坡殘積碎石土；漢臺(tái)境萬(wàn)年橋附近316國(guó)道沿線兩側(cè)有萬(wàn)年橋花崗巖枝出露，屬印支期中粒花崗巖，巖石塊狀構(gòu)造，侵入于寒武系地層中。1.3地質(zhì)構(gòu)造國(guó)道沿線位于揚(yáng)子板塊與秦嶺板塊結(jié)合帶之秦嶺板塊之上，屬康縣-略陽(yáng)-勉縣華力西褶皺帶。褶皺、斷裂及次級(jí)節(jié)理裂隙構(gòu)造發(fā)育。褶皺構(gòu)造總體為軸向北東東的復(fù)式緊閉褶皺，可進(jìn)一步分為沙河溝口次級(jí)向斜和老莊基次級(jí)背斜，地層傾角大，50~80，褶皺緊閉，軸面劈理發(fā)育。斷層主要為次級(jí)順層走向斷層，規(guī)模較大的老丈溝斷層展布于寒武系地層內(nèi)部。1.4巖土體類型地層巖性決定了區(qū)內(nèi)巖土體類型。巖體主要為堅(jiān)硬塊狀花崗巖類；較堅(jiān)硬中厚層狀碳酸鹽類；較堅(jiān)硬-較軟黑云母石英片巖類、較軟中淺變質(zhì)巖類等；土體為坡殘積碎石土和沖洪積粘性土等。1.5人類工程活動(dòng)國(guó)道沿線與地質(zhì)災(zāi)禍有關(guān)的人類工程活動(dòng)主要有道路建設(shè)、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)、削坡建房?！?〕秦嶺南麓漢臺(tái)境316國(guó)道沿褒河左岸前行，工程建設(shè)對(duì)原始坡體進(jìn)行了大面積的開(kāi)挖、削坡，致使基巖邊坡穩(wěn)定性較差。另外，區(qū)內(nèi)近年來(lái)通村公路基本建成，開(kāi)挖的邊坡大都沒(méi)有防護(hù)，不穩(wěn)定邊坡在降水、自重作用下經(jīng)常發(fā)生滑塌等?！?〕漢臺(tái)區(qū)礦產(chǎn)豐富，當(dāng)前沿線正在開(kāi)采礦種有石英礦、磷礦，牽涉6個(gè)礦權(quán)。礦產(chǎn)資源礦的開(kāi)發(fā)利用毀壞了大量的土地資源，同時(shí)構(gòu)成大量的棄渣，部分棄渣沿溝道分布，前緣未做有效的攔擋，成為泥石流隱患，一方面威脅礦山本身的安全，另一方面威脅下游耕地、國(guó)道的安全。〔3〕受地形條件的限制，北部中低山區(qū)削坡建房現(xiàn)象普遍存在，村民一般在屋后坡體前緣用石頭碼坎砌筑，不穩(wěn)定邊坡大都得不到有效的防治。區(qū)內(nèi)降水充沛，坡體臨時(shí)空失穩(wěn)后，構(gòu)成滑坡，威脅村民的安全。2地質(zhì)災(zāi)禍類型2.1地質(zhì)災(zāi)禍大概情況根據(jù)地質(zhì)災(zāi)禍具體調(diào)查，316國(guó)道沿線地質(zhì)災(zāi)禍類型為崩塌、滑坡和泥石流災(zāi)禍〔圖1、表1〕,華而不實(shí)崩塌數(shù)量最多，為23處；其次為滑坡13處；泥石流隱患4處。威脅最嚴(yán)重的災(zāi)禍類型為崩塌。2.2地質(zhì)災(zāi)禍類型2.2.1崩塌316國(guó)道工程建設(shè)經(jīng)過(guò)中，對(duì)原始坡體進(jìn)行了開(kāi)挖，大部分地段未進(jìn)行工程治理，構(gòu)成不穩(wěn)定邊坡，近乎直立或負(fù)坡，開(kāi)挖地段植被覆蓋率低，在各類誘發(fā)因素的作用下，極易發(fā)生崩塌?！?〕分布特征崩塌是指受重力作用的巖土體從高陡邊坡忽然加速崩落或滾落〔跳躍〕的現(xiàn)象[3].崩塌的往往突發(fā)性強(qiáng)、危害大，十分是在公路沿線頻發(fā)。漢臺(tái)境316國(guó)道沿線崩塌主要發(fā)育在褒河左岸斜坡體中上部，多因構(gòu)造抬升、河流下切和人類工程活動(dòng)互相作用構(gòu)成陡崖，加之巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，在暴雨等作用下易構(gòu)成崩塌，對(duì)道路的安全暢通造成極大隱患。另外公路邊坡開(kāi)挖構(gòu)成的高陡斜坡，由于巖體差異風(fēng)化，下部軟弱巖層抗風(fēng)化能力弱，構(gòu)成凹巖型，使上部堅(jiān)硬巖石忽然失去支撐，在重力作用下，也易構(gòu)成崩塌。316國(guó)道沿線共發(fā)育23處崩塌，均為巖質(zhì)崩塌。華而不實(shí)，中型崩塌居多，共16處，占崩塌總數(shù)的69.6%,其余7處均為小型崩塌，占崩塌總數(shù)的30.4%.按穩(wěn)定狀態(tài)分，當(dāng)前穩(wěn)定性差的12處，其余11處為穩(wěn)定性較差。〔2〕發(fā)育特征①斜坡類型通過(guò)調(diào)查分析，316國(guó)道沿線崩塌發(fā)育的坡面形態(tài)可分為三類：直立型、凹型和凸型，華而不實(shí)直立型和凸型屬于正向類，而凹型屬于負(fù)向類[4].發(fā)育的23處崩塌中，直立型15處，占崩塌總數(shù)的65.2%;凹型5處，占21.7%;凸型3處，占崩塌總數(shù)的13.1%.②斜坡坡度斜坡的坡度是影響崩塌發(fā)育的一個(gè)重要的因子。23處崩塌坡度均大于60〔表2〕,隨道地形坡度的增大，崩塌的數(shù)量也隨之增加，當(dāng)坡度到達(dá)80~90時(shí)，崩塌的數(shù)量到達(dá)10處，這主要是由于坡度變陡，臨空面變大，巖土體內(nèi)的應(yīng)力就越集中于坡腳或軟弱構(gòu)造面部位，使邊坡的穩(wěn)定性大大降低，容易產(chǎn)生邊坡變形毀壞，崩塌發(fā)生的數(shù)量也就越多。③斜坡厚度崩塌厚度分布范圍為1~5m,主要集中在3m和5m〔見(jiàn)圖2〕.23處崩塌中有10處厚度約3m,8處厚度為5m,而厚度為1m和2m的崩塌個(gè)數(shù)分別為3處和2處。由此講明：漢臺(tái)境秦嶺南麓316國(guó)道沿線基巖理裂隙切割塊體深度或厚度介于3~5m間。④斜坡坡高斜坡坡高也是影響崩塌發(fā)生的一個(gè)重要因素。坡高不能改變斜坡應(yīng)力分布狀態(tài)，但隨著坡高的增大，坡體內(nèi)應(yīng)力大小將發(fā)生變化。對(duì)316國(guó)道沿線發(fā)育的崩塌的坡高進(jìn)行統(tǒng)計(jì)〔見(jiàn)圖3〕,由圖3能夠看出：坡高在10~20m區(qū)間的僅發(fā)育1處崩塌，占崩塌總數(shù)4.34%;而20~30m和30~40m這兩個(gè)區(qū)間均發(fā)育崩塌9處，分別占崩塌總數(shù)39.13%,共占78.26%;40~50m區(qū)間內(nèi)發(fā)育3處崩塌，占總數(shù)13.06%;坡高大于50m有崩塌1處，占崩塌總數(shù)4.34%.由此可知：崩塌主要發(fā)育在坡高為20~40m區(qū)間內(nèi)，隨著坡高的增大，崩塌的數(shù)量有所減少。⑤斜坡寬度崩塌寬度分布于50~400m間。寬度在100~150m的崩塌最多，有10處，占崩塌總數(shù)43.50%〔見(jiàn)圖4〕;其次是50~100m的有6處，占崩塌總數(shù)26.08%;200~250m的有4處，占崩塌總數(shù)17.40%;250~300m、300~350m和350~400m這三個(gè)區(qū)間內(nèi)都僅發(fā)育崩塌災(zāi)禍1處，分別占崩塌總數(shù)4.34%.由此可知：該段發(fā)育的崩塌寬度主要在50~150m之間。崩塌的寬度受人類工程活動(dòng)的影響，講明工程建設(shè)經(jīng)過(guò)中邊坡開(kāi)挖的長(zhǎng)度集中分布于50~150m間。⑥斜坡坡向斜坡坡向也是影響崩塌發(fā)育的一個(gè)因素。通過(guò)對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)〔表3〕能夠看出：發(fā)育于0~90坡向的崩塌數(shù)量1處，占崩塌總數(shù)的4.35%;發(fā)育于90~180坡向的崩塌數(shù)量6處，占崩塌總數(shù)的26.08%;發(fā)育于180~270坡向的崩塌最多，為12處，占崩塌總數(shù)的52.17%,而發(fā)育在270~360坡向的崩塌數(shù)量為4處，占17.40%.這里把90~270坡向的坡稱為陽(yáng)坡，把270~90坡向的坡稱為陰坡，能夠看出陽(yáng)坡發(fā)育的18處崩塌數(shù)量遠(yuǎn)大于陰坡發(fā)育的5處崩塌，造成這種現(xiàn)象的主要原因是：由于朝向的不同，山坡的氣候和溫差可能存在差異變化等。陽(yáng)坡比陰坡受日照時(shí)間長(zhǎng)，氣溫與巖土體溫度在白天的溫度比擬高，所以在同等條件下，陽(yáng)坡的晝夜溫差比陰坡大，同時(shí)陽(yáng)坡一般都是人類寓居地，工程活動(dòng)比擬強(qiáng)烈，這也是造成陽(yáng)坡崩塌災(zāi)禍發(fā)育的原因。2.2.2滑坡漢臺(tái)境秦嶺南麓316國(guó)道位于中低山區(qū)，第四系坡殘積層廣布，厚度一般3~5m,下伏寒武系和震旦系片巖灰?guī)r，由于地形陡峻，汛期土巖接觸面含水量較大，在自重作用下發(fā)生滑動(dòng)，個(gè)別地段由于國(guó)道或通村公路建設(shè)開(kāi)挖，坡腳臨空失穩(wěn)，上覆土體發(fā)生滑動(dòng)?；乱话沩樒孪蜷L(zhǎng)20~50m,垂直于坡向?qū)挾?0~100m,厚度與坡積層等厚，一般3~5m,滑坡后壁周界不清，拉張裂縫大都斷續(xù)出露，長(zhǎng)度、深度、寬度不等，滑體上常見(jiàn)粒徑不等的塊石分布，前緣剪出口附近可見(jiàn)地下水呈點(diǎn)滴狀滲出。316國(guó)道沿線共發(fā)育13處滑坡，均為殘坡積層滑坡。小型滑坡9處，中型滑坡4處；按穩(wěn)定狀態(tài)分，穩(wěn)定性差5處，其余8處穩(wěn)定性較差。2.2.3泥石流316國(guó)道沿線溝谷為褒河水系，其支溝為V字型溝谷，溝谷縱坡降大，兩岸谷坡坡度較陡，開(kāi)采石英礦在溝腦構(gòu)成大量廢渣，具備泥石流的構(gòu)成物源和地形條件，在降水作用下發(fā)生泥石流災(zāi)禍，沖洪積物所到之處如有重要設(shè)施必致災(zāi)，即對(duì)老316國(guó)道已造成影響。有些泥石流溝短，構(gòu)成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)界限不清，沖洪積物沿整個(gè)溝道分布，最終堆積于褒河支溝潘家河內(nèi)；而有些泥石流溝較長(zhǎng)，構(gòu)成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)界限可辨，如大東溝和小東溝泥石流隱患，構(gòu)成區(qū)位于溝腦的礦區(qū)集中開(kāi)采區(qū)，如此圖4所示，廢渣規(guī)模較大，流通區(qū)位于溝的中游，狹窄且長(zhǎng)，下游主溝與支溝交匯處為堆積區(qū)，對(duì)316國(guó)道和耕地構(gòu)成威脅。綜上，316國(guó)道沿線地質(zhì)災(zāi)禍以滑坡、崩塌、泥石流為主。崩塌以中型基巖為主，穩(wěn)定性較差；滑坡以小型殘坡積層滑坡為主，穩(wěn)定性較差；泥石流以小型中~低溝谷型泥石流為主。3地質(zhì)災(zāi)禍成因漢臺(tái)區(qū)地質(zhì)災(zāi)禍多分布在公路、居民區(qū)、礦山企業(yè)附近，而人口稀少的高山或深山處，地質(zhì)災(zāi)禍的發(fā)生率相對(duì)較低。這種分布并不是偶爾的，而是由于地質(zhì)災(zāi)禍的發(fā)生與人類生產(chǎn)、生活活動(dòng)密不可分，人類活動(dòng)往往使已經(jīng)應(yīng)力平衡的坡體發(fā)生應(yīng)力集中和應(yīng)力重分布現(xiàn)象，必然導(dǎo)致穩(wěn)定的坡體向不穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)展，進(jìn)而產(chǎn)生崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)禍。對(duì)316國(guó)道沿線災(zāi)禍多發(fā)的原因，從下面幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。3.1陡峻的地形地貌是地質(zhì)災(zāi)禍發(fā)生的前提316國(guó)道地貌單元為中低山區(qū)，V字形溝谷發(fā)育，切割深度大，一般在200~400m,山坡陡峻，坡度角一般在35~50之間，山背狹長(zhǎng)，陡坡處基巖裸露，緩坡處殘坡積土覆蓋，植被較發(fā)育，一般在人類活動(dòng)強(qiáng)的地區(qū)，地形坡度較大，植被欠發(fā)育，在降雨充沛時(shí)上覆松懈層易沿下伏基巖面發(fā)生滑動(dòng)；在坡腳遭開(kāi)挖的中上部地段，因存在臨空面易發(fā)生崩塌災(zāi)禍；而在深切的溝谷中且上游有采礦活動(dòng)的可能構(gòu)成泥石流。316國(guó)道沿線地質(zhì)災(zāi)禍均與這些地形地貌條件有關(guān)，因而陡峻的地形地貌是地質(zhì)災(zāi)禍發(fā)生的前提。3.2地層巖性及其巖土體是地質(zhì)災(zāi)禍發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查并結(jié)合前人的研究成果，得出316國(guó)道地質(zhì)災(zāi)禍多發(fā)生在構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈、巖性軟弱、巖體破碎的順向構(gòu)造邊坡的千枚巖、片巖地層中。尤其在316國(guó)道沿線地質(zhì)災(zāi)禍高發(fā)段，由于修路、人工開(kāi)挖切坡構(gòu)成具有一定高度差的臨空面，導(dǎo)致邊坡體內(nèi)的應(yīng)力差異及應(yīng)力重分布，造成局部應(yīng)力超過(guò)巖體自穩(wěn)條件，發(fā)生邊坡失穩(wěn)毀壞。而這個(gè)區(qū)域出露的主要是寒武系和震旦系軟弱變質(zhì)巖，變質(zhì)巖體構(gòu)造由于在巖漿巖和沉積巖，甚至是原有變質(zhì)巖的基礎(chǔ)上經(jīng)歷了高溫、高壓下的變質(zhì)-變形經(jīng)過(guò)[5