工程活動(dòng)與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系

工程活動(dòng)與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系

西南部是中國(guó)經(jīng)常發(fā)生洪水的地區(qū)。其中，由于其獨(dú)特的喀斯特地形特點(diǎn)，貴州地質(zhì)條件復(fù)雜，受河流切割深度、地形起伏大、森林覆蓋率低、降水大等自然因素的影響，導(dǎo)致頻繁發(fā)生的自然災(zāi)害，造成巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生除了自身的地層巖性和巖體結(jié)構(gòu)以外,通常還會(huì)受到工程活動(dòng)的影響,與工程活動(dòng)強(qiáng)烈程度密切相關(guān)。本文在調(diào)查研究區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境條件的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)工程活動(dòng)下地質(zhì)災(zāi)害的類型、分布規(guī)模、特征、形成因素及其危害程度進(jìn)行分析,進(jìn)而對(duì)基于工程活動(dòng)下的貴州某高速公路地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)價(jià),從而為貴州地區(qū)具有類似特點(diǎn)的高速公路的建設(shè)提供地質(zhì)災(zāi)害方面的治理建議與技術(shù)參考。1項(xiàng)目環(huán)境背景1.1山地氣候特征根據(jù)立地條件,氣候隨天氣立地條件,具有用研究區(qū)高速公路沿線屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),氣候溫和,冬無(wú)嚴(yán)寒,夏無(wú)酷暑,多云霧照,濕度較大,氣候隨地勢(shì)高低略顯垂直變化,山地比河谷洼地氣溫偏低,年平均氣溫14.1℃,年均降水量1035.7mm,降雨量大于蒸發(fā)量,雨水充沛,具有溫和濕潤(rùn)的氣候特征。區(qū)內(nèi)地表水系較發(fā)育,本項(xiàng)目區(qū)域發(fā)育最大河流為長(zhǎng)江流域?yàn)踅登逅由嫌蔚漠Y城河及其支流,河流流量大。1.2下降趨勢(shì)分析研究區(qū)位于黔中山原與黔南苗嶺山脈的銜接地帶,地形起伏大,切割強(qiáng)烈,總體地勢(shì)為西高東低,下降趨勢(shì)集中于東南部。研究區(qū)沿線一般高程1000~1300m,地貌類型為溶蝕溝谷、峰叢谷地、峰叢溝谷、侵蝕脊?fàn)钌綔瞎?、溶蝕—侵蝕中低山溝谷地貌及河谷地貌等,地形起伏大,切割強(qiáng)烈,地形坡度25°~55°,局部達(dá)70°,相對(duì)高差100~200m。1.3斷裂構(gòu)造對(duì)公路建設(shè)的影響研究區(qū)區(qū)域上位于華南準(zhǔn)臺(tái)地與揚(yáng)子準(zhǔn)臺(tái)地的過(guò)渡帶,其構(gòu)造線方向受江南地軸控制,山脈走向與構(gòu)造線基本一致,褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育,斷裂以北東———南西及近東西向斷裂發(fā)育為主上述斷層中,斷裂構(gòu)造交錯(cuò)發(fā)育,其對(duì)擬建公路影響大,在公路建設(shè)過(guò)程中亦應(yīng)引起高度重視。1.4地層系、志留系、奧陶紀(jì)研究區(qū)出露地層由新至老為第四系、三疊系、二疊系、石炭系、泥盆系、志留系、奧陶系等地層。沿線各地層鑲嵌分布,第四系殘坡積層粘土、亞粘土、砂土、粉土等廣泛分布于槽谷、谷地、斜緩坡處,土層厚度一般0~3m;槽谷、谷地地段分布較厚,最大達(dá)8m。1.5巖性孔隙水研究區(qū)內(nèi)地下水賦存的地層巖性、含水介質(zhì)特征和地下水水動(dòng)力條件,將區(qū)內(nèi)地下水類型劃分為碳酸鹽巖巖溶水、基巖裂隙水、松散巖類孔隙水三類。研究區(qū)大部分地段為碳酸鹽巖分布區(qū),地表水、大氣降雨是區(qū)內(nèi)地下水主要的補(bǔ)給來(lái)源,由于落水洞、溶洞、巖溶洼地等巖溶個(gè)體形態(tài)發(fā)育,地下水多以管道形式富集,以巖溶泉及地下河出口的形式排泄于河流中及地勢(shì)低處。2高陡斜坡厚層巖石研究區(qū)在工程建設(shè)活動(dòng)影響下,地質(zhì)災(zāi)害主要類型為崩塌,共發(fā)現(xiàn)8處主要崩塌(危巖體)點(diǎn),均為小型崩塌,現(xiàn)狀條件下穩(wěn)定性較差至差。8處崩塌(危巖體)的總體特征在地層巖性方面為二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m)厚層塊狀灰?guī)r,巖體節(jié)理裂隙發(fā)育,裂隙寬1~20cm,無(wú)充填,受裂隙切割、巖石破碎,呈塊狀,破碎巖塊形成崩塌危巖體,均處于高陡斜坡頂部,頂部陡崖處破碎巖塊形成崩塌危巖體,局部巖體以成臨空狀態(tài),最大塊徑達(dá)斜坡中下部見(jiàn)零星崩落塊石、碎石堆積,塊體0.5~2m3不等。研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要分布點(diǎn),如圖1所示。由圖1可以看出,研究區(qū)由于地勢(shì)陡峻,地形切割強(qiáng)烈,斜坡上部巖體在風(fēng)化及構(gòu)造作用、裂隙切割等因素控制下,形成崩塌(危巖體)。目前,該崩塌危巖體處于不穩(wěn)定狀態(tài),穩(wěn)定性差,擬建公路及橋梁從崩塌(危巖體)下部穿過(guò),崩塌(危巖體)對(duì)擬建公路造成危害大,危害程度和危害性都很大。3研究區(qū)域內(nèi)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)3.1隧道工程及互通工程研究區(qū)擬建公路工程包括路基工程、橋梁工程、隧道工程及互通工程?，F(xiàn)根據(jù)路基工程建設(shè)、橋梁工程建設(shè)、隧道工程建設(shè)和互通工程建設(shè)等工程活動(dòng)影響下,對(duì)研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。3.1.1邊坡加固方案設(shè)計(jì)研究區(qū)擬建工程的整個(gè)路段地貌類型基本為溶丘谷地,地形起伏較大,路基工程建設(shè)以切方和填方工程活動(dòng)為主,邊坡組構(gòu)包括順向邊坡、逆向邊坡、斜向邊坡及填方邊坡,工程建設(shè)切、填方規(guī)模也比較大,工程建設(shè)引發(fā)切方邊坡崩塌、滑坡的可能性比較大;在路基工程建設(shè)過(guò)程中,擬建公路路段與F15、F16兩斷層發(fā)育延伸方向臨近,由于斷層破碎帶巖體結(jié)構(gòu)差,工程建設(shè)切方引發(fā)切方邊坡滑坡和崩塌的可能性大,對(duì)施工人員、設(shè)備及擬建公路危害大,另外在擬建公路斷裂構(gòu)造交錯(cuò)發(fā)育,其對(duì)擬建公路的建設(shè)影響比較大,在公路建設(shè)過(guò)程中亦應(yīng)引起高度重視。3.1.2橋面結(jié)構(gòu)及內(nèi)跨橋臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)研究區(qū)擬建公路全線共設(shè)計(jì)特大、大、中型橋梁38座,總長(zhǎng)19430m。其中,某橋梁設(shè)計(jì)橋長(zhǎng)850m,橋面寬25.5m,上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)箱梁,橋墩為柱式墩,橋墩基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ),橋臺(tái)為U型橋臺(tái),橋臺(tái)基礎(chǔ)為明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。由于橋墩位于谷地及緩坡處或者橋墩位于河谷階地及斜坡上,橋墩基礎(chǔ)開挖引發(fā)樁基基坑坑壁垮塌、滑坡、崩塌的可能性大,且由于橋梁工程的建設(shè)產(chǎn)生的基坑填方邊坡和切方邊坡,從而引發(fā)邊坡滑坡、崩塌的可能性大。3.1.3研究方法研究區(qū)擬建公路全線共設(shè)計(jì)隧道23座,隧道總長(zhǎng)25616m,洞寬21m。隧道工程洞身建設(shè)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性評(píng)估可根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范,采用壓力拱高度計(jì)算模式進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。(1)計(jì)算模式:式中,f為壓力拱高度,m;s為圍巖類別,其中,硬質(zhì)巖類(Ⅳ類)s值取4、軟硬相間巖類(Ⅴ類)s值取5;i為寬度每增加1m時(shí)的增減率(一般取0.1);B為隧道寬度,m。(2)壓力拱安全高度(臨界值H0)的計(jì)算模式:其中,H0為安全高度,m;K為安全系數(shù)(K取2.5)。(3)根據(jù)隧道縱剖面反映的隧道不同地段的覆巖厚度(H),結(jié)合上述計(jì)算方法,得出評(píng)價(jià)指標(biāo)如下:當(dāng)H<H0時(shí),覆巖不穩(wěn)定;當(dāng)H<H0<1.5H時(shí),覆巖較穩(wěn)定;當(dāng)H>1.5H0時(shí),覆巖穩(wěn)定。通過(guò)計(jì)算分析,得出在隧道工程建設(shè)活動(dòng)下地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),即為進(jìn)口處由于為斜向坡,工程建設(shè)需對(duì)洞口處進(jìn)行切方,切方邊坡高度17~22m,引發(fā)滑坡、崩塌的可能性大;出口處由于為順向坡,工程建設(shè)需對(duì)洞口處進(jìn)行切方,切方邊坡高度7~12m,引發(fā)滑坡、崩塌的可能性較大。(4)互通工程建設(shè)。研究區(qū)擬建公路全線互通工程建設(shè)路段地貌組合類型,主要為溶丘谷地地貌,互通工程建于斜坡處,由于工程匝道建設(shè)切、填方規(guī)模小至大,填方邊坡和切方邊坡都具有一定高度,從而工程填方和切方引發(fā)填方邊坡和切方邊坡崩塌和滑坡的可能性也比較大。3.2篩選醫(yī)橋梁研究區(qū)擬建公路沿線分布的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量雖不多,但工程建設(shè)將存在不同程度加劇地質(zhì)災(zāi)害的可能性,崩塌危巖體位于擬建公路左側(cè)斜坡中上部,目前,該崩塌危巖體處于不穩(wěn)定狀態(tài),穩(wěn)定性差,擬建公路橋梁從其下部通過(guò),在公路建設(shè)爆破震動(dòng)的作用下,加劇崩塌失穩(wěn)產(chǎn)生崩塌的可能性大;其余崩塌危巖體現(xiàn)狀條件下穩(wěn)定性較差,且均位于擬建公路或擬建橋梁上方,在公路建設(shè)爆破震動(dòng)的作用下,加劇其失穩(wěn)產(chǎn)生崩塌的可能性較大。4災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析本文通過(guò)對(duì)工程活動(dòng)下地質(zhì)災(zāi)害的類型、分布規(guī)模、特征、形成因素及其危害程度進(jìn)行分析,分別對(duì)基