公路工程地質(zhì)危害

工程地質(zhì)與水文第八章常見的地質(zhì)災(zāi)害

湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院——胡新華2/5/2023

一.滑坡

公路工程地質(zhì)病害

二.崩塌

三.泥石流

四.巖溶

2/5/2023第一節(jié)滑坡

一、滑坡的概念：滑坡是指斜坡巖土體在重力作用下，沿一定的軟弱面或滑動帶整體下滑的現(xiàn)象。

西南地區(qū)(云、貴、川、藏)是我國滑坡分布的主要地區(qū)，其他地區(qū)的山區(qū)、丘陵區(qū)，包括黃土高原，亦有不同類型的滑坡分布。

2/5/20232、滑坡的種類及形成的原因滑坡的類型滑坡的成因堆積層滑坡：坡積、洪積、重力堆積中或沿基巖頂面滑動的各種滑坡。是由于地下水的作用引起的。殘積層滑坡：發(fā)生在厚層風(fēng)化殼中的滑坡。是由于強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用，堅硬基巖也風(fēng)化成土和碎石，滑坡多沿軟弱的風(fēng)化帶滑動。黃土滑坡：新、老黃土的滑坡?；碌漠a(chǎn)生與黃土對水的不穩(wěn)定性有關(guān)。粘性土滑坡：均質(zhì)和非均質(zhì)粘性土中產(chǎn)生的滑坡。因網(wǎng)狀裂隙破壞了土的結(jié)構(gòu)，水沿裂隙下滲，使土的強(qiáng)度降低，而產(chǎn)生的滑坡。堆填土滑坡：人工填筑的路堤土及棄土。路堤沿原地面發(fā)身發(fā)生的滑動，有時也帶動其下的坡積層一起下滑。破碎巖石滑坡：松散破碎的巖石，可產(chǎn)生層面滑坡和構(gòu)造面滑坡?；w由碎、塊石和粘性土混合組成，地下水較多，無明顯的含水層。巖石滑坡：各種較完整的巖石。是以泥巖、泥質(zhì)頁巖、片巖等軟弱巖石形成的滑坡。2/5/2023二、滑坡的形態(tài)特征

一個發(fā)育完整的滑坡一般都具有滑坡體、滑動面、滑坡床、滑坡壁、滑坡臺地、滑坡鼓丘、滑坡舌、滑坡裂隙等滑坡特有的形態(tài)持征。

滑坡形態(tài)2/5/2023三、滑坡的形成條件1．邊坡體的巖性條件2．邊坡體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)構(gòu)造3．地形地貌條件4．水文地質(zhì)條件5．氣候和地震作用6．人為因素影響巖層或土層層面、節(jié)理、裂隙等常是影響邊坡體穩(wěn)定性坡角愈平緩、坡高愈低，邊坡體的穩(wěn)定性愈好90％以上的邊坡滑動都與水的作用有關(guān)A.氣候條件變化會使巖石風(fēng)化作用加劇B.地震烈度在5度以上時就可能誘發(fā)邊坡滑動。平整場地、修筑道路、開挖渠道、基坑以及采礦都將導(dǎo)致產(chǎn)生滑坡2/5/2023滑坡的特征

滑坡產(chǎn)生具有以下特征2/5/2023四.滑坡的防治措施地面與地下排水減重與反壓措施抗滑支擋工程2/5/2023樹枝狀排水系統(tǒng)滲溝平面布置圖截水滲溝平面布置圖地面排水

環(huán)形截水溝

樹枝狀排水系統(tǒng)

明溝與滲溝相配合地下排水滲溝排水隧洞

2/5/2023減重與反壓措施在滑坡后緣挖除一定數(shù)量的滑體，使下滑力減小而使滑坡穩(wěn)定下來。一般情況下，減載不能改變滑坡的下滑趨勢，故常與其他的整治措施配合使用。

抗滑支擋工程抗滑片石垛

抗滑擋土墻

錨桿加固

抗滑樁抗滑片石垛2/5/2023抗滑擋墻抗滑樁錨桿加固樁通過錨桿把斜坡上被軟弱結(jié)構(gòu)面切割的板狀巖體組合成一個穩(wěn)定的結(jié)合體常作為大型滑坡的排水、減重等綜合措施組成部分一種承受側(cè)向荷載作用以支撐滑坡的構(gòu)造物

2/5/2023第二節(jié)崩塌一.崩塌和巖堆的概念：

崩塌是指陡峻斜坡的巨大巖塊，在重力作用下突然而猛烈地向下傾倒、翻滾、崩落的現(xiàn)象。崩塌經(jīng)常發(fā)生在山區(qū)河流、溝谷的陡峻山坡上，有時也發(fā)生在高陡的路塹邊坡上。

山崩

規(guī)模巨大的山坡崩塌稱為山崩

落石

懸崖陡坡上個別較大巖塊的崩落稱為落石。

巖堆是由碎落、崩塌和落石在山坡低凹處或坡腳形成的疏松堆積體，在高山地區(qū)，巖堆常沿山坡或河谷谷坡呈條帶狀分布，連續(xù)長度可達(dá)數(shù)公里至數(shù)十公里。2/5/20232、崩塌和巖堆的成因：（1）山坡坡度大于45度，可形成崩塌。

（2）節(jié)理發(fā)育的塊狀或?qū)訝顜r石，如石灰?guī)r、花崗巖、砂巖、頁巖等；厚層硬巖覆蓋在軟弱巖層之上的陡壁均可形成崩塌。（3）各種構(gòu)造面，軟弱夾層傾向臨空面且傾角較陡時，便構(gòu)成崩塌的依附面。

（4）在暴雨或久雨之后，水分沿裂隙滲入巖層，降低了巖石裂隙間的粘聚力和摩擦力，增加了巖體的重量，就促進(jìn)崩塌的產(chǎn)生。

（5）水流沖刷坡腳，削弱了坡體支撐能力，使山坡上部失去穩(wěn)定。（6）地震會使土石松動，引起大規(guī)模的崩塌。（7）工程活動造成的崩塌，如在山坡上部增加荷重，大爆破的震動等。

2/5/2023崩塌的病害3.崩塌的病害規(guī)模小的崩塌崩落的土石方僅有數(shù)立方米到數(shù)十立方米，大者可達(dá)數(shù)百、數(shù)千直至數(shù)萬立方米，崩落土石體達(dá)到數(shù)十萬、上千萬甚至更多的山體大崩塌多和地震相關(guān),發(fā)生的次數(shù)也極為有限2/5/2023二、崩塌的形成條件1.地形條件

2.巖層條件3.邊坡巖土體的結(jié)構(gòu)構(gòu)造條件4.水的作用

5．其他因素的影響崩塌多發(fā)生在大于45o的斜坡上，其中尤其以55o一75o的斜坡崩塌現(xiàn)象多發(fā)生在風(fēng)化的堅硬巖石構(gòu)成的高陡斜坡地段，而軟質(zhì)巖石形成的低緩斜坡地帶則較為少見

邊坡巖土體中大都存在有很多結(jié)構(gòu)面，將巖體切割成苦干不連續(xù)塊體、導(dǎo)致崩塌的發(fā)生絕大多數(shù)崩塌都發(fā)生在雨季.以及暴雨天氣或暴雨之后地震、爆破、人工開挖邊坡土石體甚至列車的震動等都有可能增大邊坡或邊坡巖土塊體不穩(wěn)定性，導(dǎo)致崩塌的發(fā)生2/5/2023三、崩塌的處理措施穩(wěn)定措施：

對高陡邊坡上的巖體進(jìn)行穩(wěn)定加固，主要有以下幾種：（1）通過開挖方式使邊坡得到穩(wěn)定。

（2）坡面與巖體加固，即通過各種手段恢復(fù)和增強(qiáng)巖體的連續(xù)性和完整性。（3）對已建成公路上方的危巖、危石，應(yīng)根據(jù)地形和巖層情況采取支頂、支護(hù)等方式予以穩(wěn)定加固。

2/5/2023遮擋建筑物在中、小型崩塌地段或崩塌發(fā)生次數(shù)頻繁，采用一般攔截建筑物有困難時，可采用框架棚洞；如因地形或地質(zhì)條件限制，外側(cè)設(shè)置基礎(chǔ)有困難時，亦可采用鋼筋混凝土懸臂式棚洞；在有條件的地方，經(jīng)過方案比較也可采用明洞處理。2/5/2023在小型崩塌和落石地段，如可能崩塌的數(shù)量不大或落石的數(shù)量不多，且基巖破壞程度不嚴(yán)重時，可采用全部清除的辦法；如基巖破壞嚴(yán)重，崩塌、落石的物質(zhì)來源豐富，則宜采用落石平臺、落石槽、攔石堤、攔石墻等攔截建筑物。攔截建筑物落石槽與攔石墻支頂2/5/2023第三節(jié)泥石流1、泥石流的概念：由暴雨或冰雪迅速融化形成的一種突然爆發(fā)性的含大量泥砂、石塊的急驟水流，并且挾帶堆積在緩坡或山谷中的大量堆積物成為泥石洪流沖向山前地帶的現(xiàn)象，稱為泥石流。

1）溝槽縱坡較大、便于集水、集物的陡峻的地形地貌

2）流域內(nèi)有豐富的松散固體物質(zhì)；

3）流域中上游有大量的降雨、急劇消融的冰雪或渠道、水庫的潰決短時間內(nèi)有大量的水源供給。2、泥石流的成因2/5/2023我國是世界上泥石流活動最多的國家之一,主要分布在西南、西北及華北的山區(qū)，如四川西部、云南西部和北部、西藏東部和南部、甘肅東南部、青海東部、祁連山地區(qū)、昆侖山及天山地區(qū)；黃土高原、太行山和北京西山地區(qū)、秦嶺山區(qū)、鄂西及豫西山區(qū)等。此外，在東北西部和南部、華北部分以及華南、臺灣、海南島等地山區(qū)也有分布。據(jù)統(tǒng)計，我國每年有近百座縣城受到泥石流的直接威脅和危害；有20條鐵路干線的走向經(jīng)過1400余條泥石流分布范圍內(nèi)，1949年以來，先后發(fā)生中斷鐵路運行的泥石流災(zāi)害300余起，有33個車站被淤埋。在我國的公路網(wǎng)中，以川藏、川滇、川陜、川甘等線路的泥石流災(zāi)害最嚴(yán)重，僅川藏公路沿線就有泥石流溝1000余條，先后發(fā)生泥石流災(zāi)害400余起，每年因泥石流災(zāi)害阻礙車輛行駛時間長達(dá)1-6個月。2/5/20233、泥石流對公路的危害2/5/2023最近有關(guān)泥石流的報道：（1）2007年元月13日，在斯里蘭卡中部連續(xù)暴雨引發(fā)泥石流，導(dǎo)致14死亡；（2）2007年3月3日，在印泥東部爆發(fā)泥石流，80人失蹤，40人確認(rèn)死亡，20處道路交通被中斷；（3）2007年3月20日，在巴基斯坦克什米爾的巴格地區(qū)爆發(fā)泥石流，37人死亡；2/5/2023（4）2006年2月27日，在菲律賓東部萊特島爆發(fā)泥石流，1800人死亡；2/5/2023（5）山西省浮山縣2005年11月8日凌晨3時10分發(fā)生泥石流山西省浮山縣發(fā)生泥石流搶救現(xiàn)場2/5/2023（6）2002年8月16日，在中國云南省新平、思茅地區(qū)爆發(fā)泥石流，213人死亡；

（7）2006年5月6日，在中國甘肅武都縣爆發(fā)泥石流，212國道中斷10余小時；2/5/2023（8）2003年5月11日，在貴州三凱高速公路工地因山體滑坡爆發(fā)泥石流，30人死亡；2/5/2023（9）2003年5月23日，在貴州冊亨爆發(fā)泥石流，南昆鐵路被中斷；（10）2003年6月22日，在貴州畢節(jié)爆發(fā)泥石流；（11）2003年6月24日，在貴州習(xí)水爆發(fā)泥石流，9人死亡；（12）2004年5月30日，在貴州水城爆發(fā)泥石流，3死8傷；（13）2004年7月19日，在貴州桐梓爆發(fā)泥石流貴州習(xí)水爆發(fā)泥石流2/5/20234、泥石流對公路的危害①泥石流溝道變遷改道，沖毀路基。②淤埋公路。③橋涵孔徑部分或全部被堵塞④沖毀橋涵。⑤泥石流固體物撞擊損壞橋涵。⑥堵塞河流，改變水流方向，造成河流下游橋梁水毀；抬高水位，造成上游橋梁和沿河公路被淹沒。

總的來講，泥石流主要災(zāi)害特征是成災(zāi)快、災(zāi)情重、危害面廣。

2/5/20235、泥石流的形成條件

泥石流的形成區(qū)一般呈現(xiàn)為三面環(huán)山、另一面僅有一個狹窄出口的瓢狀或漏斗狀，匯水面積大；流通區(qū)的縱坡坡度大，溝谷狹窄．岸坡陡峻，使泥石流得以迅猛直瀉，堆積區(qū)為開闊的山前傾斜平原。典型的泥石流發(fā)生地由形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三個區(qū)段構(gòu)成2/5/2023氣象條件

地表水的迅速而大量匯流是形成泥石流的根本條件，因此泥石流流域常發(fā)生強(qiáng)度較大的暴雨或具有開闊的山坡，堆積有大量的積雪或冰川，氣溫回升強(qiáng)度大，有產(chǎn)生驟然融雪的可能。形成泥石流的地質(zhì)條件泥石流分布多為新構(gòu)造運動活動顯著、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂、褶皺發(fā)育，裂隙密行，滑坡、崩塌等不良地質(zhì)作用強(qiáng)烈；山體巖石結(jié)構(gòu)疏松、軟弱、易風(fēng)化，地表巖石風(fēng)化破碎．有形成泥石流所需的大量顆粒狀松散固體物質(zhì)來源。2/5/2023

人類的濫砍濫伐、墾荒造田、修路切坡、開山劈石、采石棄渣甚至過度放牧等活動都會嚴(yán)重破壞山區(qū)的地表植被．加速地表巖體的風(fēng)化，加大水土流失程度。大量調(diào)查研究結(jié)果表明，很多泥石流的發(fā)生都與人類的上述各種活動有著或多或少的關(guān)系。有的就是導(dǎo)致泥石流發(fā)的直接原因，有的會加大泥石流的發(fā)生程度。

人為因素影響2/5/20236、泥石流的防治措施A.跨越措施

（1）橋梁適用于跨越流通區(qū)的泥石流溝或者洪積扇區(qū)的穩(wěn)定自然溝槽。

（2）隧道適用于路線穿過規(guī)模大、危害嚴(yán)重的大型或多條泥石流溝。

（3）泥石流地區(qū)不宜采用涵洞，在活躍的泥石流洪積扇上禁止使用涵洞。

（4）過水路面適用于穿過小型坡面泥石流溝的三、四級公路，路基坡腳宜設(shè)抑水墻，以防止沖刷。2/5/2023排導(dǎo)溝渡槽

導(dǎo)流堤

B.排導(dǎo)措施適用于有排沙地形條件的路段。出口應(yīng)與主河道銜接，出口標(biāo)高應(yīng)高出主河道20年一遇的洪水水位。排導(dǎo)溝縱坡宜與地面坡一致。排導(dǎo)溝的橫斷面應(yīng)根據(jù)流量計算確定，排導(dǎo)溝應(yīng)進(jìn)行防護(hù)適用于排泄流量小于30m3／s的泥石流，渡槽應(yīng)與原溝順直平滑銜接，縱坡不小于原溝縱坡，出口應(yīng)滿足排泄泥石流的需要。導(dǎo)流堤以防止泥石流直接沖擊路堤或壅塞橋涵。在泥石流可能受阻的地方或彎道處，要考慮上沖起高度和彎道高度。2/5/2023C.攔截措施攔擋壩格柵壩適用于溝谷的中上游或下游沒有排沙或停淤的地形條件，且必須控制上游產(chǎn)沙的河道，以及流域采沙量大，溝內(nèi)崩塌滑坡較多的河段。攔擋壩壩體的最大高度不宜超過5m，壩頂宜采用平頂式。當(dāng)兩端岸坡有沖刷可能時，宜采用凹形。適用于攔截流量較小,大石塊含量少的小型泥石流。格柵壩壩的寬度應(yīng)與溝槽相同。壩基應(yīng)設(shè)在堅實的地基上。2/5/20237.案例分析鎮(zhèn)寧至水城公路第七標(biāo)段泥石流的處治方案(1)公路路線地質(zhì)特征A.鎮(zhèn)寧至水城公路是貴州省“3388”骨架公路網(wǎng)中“五聯(lián)”重要路段。起于國家級風(fēng)景區(qū)黃果樹瀑布,迄于六盤水市雙水開發(fā)區(qū)。全長117.9公里。本公路于1999年開始勘測設(shè)計，2000年動工修建。2003年12月竣工通車。B.路線第七標(biāo)段所經(jīng)地區(qū)地表橫坡陡峻，植被稀疏，水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境脆弱。

C.每當(dāng)雨季來臨，泥、沙、石塊與水體組合在一起并沿山坡上的沖溝溝床沖瀉而下，形成泥石流。2/5/2023(2)泥石流的處治方案

主要采用設(shè)置有效的攔擋工程

A.攔碴滯流在泥石流溝口內(nèi)筑壩攔截固體物質(zhì)，放緩溝床縱坡，降低泥石流運動速度，從而減少下泄峰量和固體物質(zhì)總量，并控制下游淤積。B.護(hù)床固坡通過修建攔擋壩控制或提高溝谷侵蝕基準(zhǔn)面，可防止溝床下切，從而促進(jìn)溝床和兩岸山坡的穩(wěn)定，減少泥石流固體物質(zhì)的來源。減少泥石流對下游道路的沖刷、撞擊和淤埋等危害

2/5/2023圖1：攔砂壩立面圖2/5/2023攔砂壩橫斷面圖攔砂壩鋪砌圖2/5/2023第四節(jié)巖溶1、巖溶的概念：巖溶是巖溶作用和巖溶現(xiàn)象的統(tǒng)稱。

巖溶作用是指地表流水和地下水的長期化學(xué)溶蝕和機(jī)械侵蝕作用，形成的特殊地貌形態(tài)和水文地質(zhì)現(xiàn)象。包括可溶性巖石被溶蝕、遷移、沉積的全過程。巖溶又名喀斯特.

我國可溶性巖石（碳酸鹽巖）分布很廣，遍及26個省、市、自治區(qū)，尤其是西南、中南地區(qū)分布更廣，云、貴、桂連成一片，其中貴州僅碳酸鹽巖的出露面積就占全省面積的51％，廣西、湖南、云南、湖北、山西、四川等省，其碳酸巖鹽的出露面積也均在20％以上，其分布面積占全省面積均在50％以上。常見的巖溶現(xiàn)象有溶洞、溶槽、溶溝、孤峰、石林、天生橋、漏斗、落水洞、暗河、鐘乳石、石柱、石芽、石筍等。

2/5/2023石林天生橋巖溶豎井石鐘乳常見的巖溶現(xiàn)象

2/5/2023溶洞巖洞巖溶水石鐘乳常見的巖溶現(xiàn)象

2/5/20232、巖溶的成因

巖石的可溶性、透水性、水的溶蝕性及其流動性是巖溶發(fā)育必須具備的基本條件。1）由于碳酸鹽類巖石的主要成分是由Ca、Mg，其溶蝕能力強(qiáng)，一般為石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r。2）水中含有侵蝕性CO2，含量越高，對巖石的溶蝕性越強(qiáng)，在熱帶、亞熱帶氣候條件下氣溫較高，土體中微生物的生物化學(xué)作用很強(qiáng)，它使有機(jī)物分解成各種有機(jī)酸，并產(chǎn)生大量CO2，故大大提高了溶巖中的CO2含量。3）溶蝕碳酸鹽的地下水主要由大氣降雨得到補(bǔ)給，因此濕潤多雨地區(qū)有利于地下水補(bǔ)給，巖溶易發(fā)育。地貌上，地形切割強(qiáng)烈，有利于地下水排泄；地表土壤覆層淺，滲透性好，有利于地表水下滲，這兩種情況都可以促使巖溶發(fā)育。2/5/20234）在構(gòu)造發(fā)育地區(qū)，巖石破碎嚴(yán)重，裂隙發(fā)育，連通性好，有利于水的運動循環(huán)，故巖溶往往沿斷裂、裂隙層面發(fā)育。在新構(gòu)造運動強(qiáng)烈地區(qū)，上升運動使侵蝕基準(zhǔn)面下降，從而加強(qiáng)了地下水的垂直循環(huán)，巖溶就強(qiáng)烈發(fā)育。

巖溶的形成條件

1．可溶性的巖石2．具有溶解能力的水3．巖石的透水性4．水的運動2/5/2023巖溶的形成條件2/5/20231．地層巖性及可溶性巖層厚度2．地質(zhì)構(gòu)造和巖石的微觀構(gòu)造

3．新構(gòu)造運動

4．地形地貌

5．氣候條件

三、影響巖溶發(fā)生、發(fā)展的主要因素

可溶性巖層的厚度越厚，巖溶發(fā)育得越強(qiáng)烈、發(fā)展的規(guī)模愈大。顆粒結(jié)晶愈大，水對巖石的溶蝕和沖蝕速度愈快。

地殼強(qiáng)烈上升的地區(qū)，巖溶發(fā)育以垂直方向為主；地殼運動相對穩(wěn)定的地區(qū)，巖溶發(fā)育以水平方向為主在地形相對平緩，地下水運動活躍的地區(qū)，地下巖溶形態(tài)則較為發(fā)育。在氣候濕潤、多雨的都區(qū)，地表水和地下水充沛，巖溶易發(fā)育、發(fā)展。