广东省肇庆—高明高速地质灾害危险性预测及防治措施.pdf

环境工程广 东 省 肇 庆高 明 高 速 地 质 灾 害 危 险 性 预 测 及防 治 措 施作者简介：温 敏（），男，江西会昌人，本科，工程师，主要从事工程勘察、地质灾害治理工作。温 敏（广东省核工业地质调查院，广东 广州）摘 要：广东省肇庆高明高速位于粤桂湘赣褶皱带和粤桂隆起的交接处，自北向南穿越多条断裂、褶皱构造带，属地质灾害易发高易发区，潜在地质灾害为地面沉降、崩塌或滑坡。本文结合工程路线区域内的地质环境条件和工程建设特征，分析和预测地质灾害类型、规模、发育特点及规律，并提出防治措施。崩塌或滑坡潜在的危害性及危险性为小大，以清理坡面、完善排水体系、加固不稳定边坡等措施进行治理；地面沉降潜在危害性及危险性为小中等，以清除软土层、埋填水泥桩、夯实地基、加强监测等措施进行治理。关键词：地质灾害；危险性预测；崩塌；地面沉降；肇庆高明高速中图分类号：文献标识码：文章编号：（）（，）：，：；肇庆高明高速的建成对扩大珠三角南部的经济辐射能力具有重要作用。该工程路线区域属于地质灾害易发高易发区，潜在地质灾害为地面沉降、崩塌或滑坡等，给工程建设及后期利用带来安全隐患。本文结合工程路线区域内的地质环境条件和工程建设特征，分析和预测地质灾害类型、规模、发育特点及规律，并提出防治措施和建议，为工程的顺利施工和建成后的正常运营提供科学依据。地质环境概况工程路线位于粤桂湘赣褶皱带和粤桂隆起的交接处，区域地质运动强烈，岩浆活动、断裂、褶皱构造较发育，自北向南穿越的断裂构造有禄步断层、葫芦田断层、高要大断层，主要的褶皱构造有石牛头背斜、官田向斜、大沙塱底向斜、尖峰顶大山背斜。线路沿线出露地层有奥陶系、泥盆系、石炭系、三叠系、新近系和第四系；侵入岩主要为中粗粒黑云母花第 卷 第 期 年 月资源信息与工程 岗岩。工程路线地处南亚热带季风气候区，潮湿多雨，区内水系发育，地下水类型为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩类岩溶裂隙水 类。山地丘陵地区地下水环境较复杂，水位变化较大，不利于边坡的稳定。区域新构造运动主要表现为云浮近期较强烈的隆起、新兴近期缓慢隆起带和三水近期坳陷带的形成。因新构造运动影响，地貌类型多为低山丘陵区，阶地普遍发育。地质灾害类型及形成条件 地质灾害类型工程路线所发育的地质灾害类型主要为因平整场地、开挖山体等人类工程活动而形成的不稳定边坡，在岩土体自重及降水作用下形成崩塌或滑坡，以及因填土等特殊性岩土和软土层下沉而形成地面沉降。区内分布地面沉降 个区段；共发现崩塌 处，编号为，主要分布在路边开挖的人工边坡中，规模为微型小型。地质灾害形成条件区内崩塌或滑坡产生的内因主要是岩土体松散、坡度陡、抗剪强度低等，外因主要为降雨及人为开挖。地面沉降则因为线路全线多处低洼地段需进行填土路基回填，回填土及软土总体物理力学性能较差，在重力荷载下容易下沉。）构成陡坡的岩土体主要为残坡积土和强风化中风化花岗岩、泥质粉砂岩，结构松散，遇水软化，对边坡的稳定性不利。）坡面受雨水冲刷及地下水渗流影响，岩土体物理力学性质降低，诱发崩塌或滑坡。）线路全线多处低洼地段进行了填土路基回填，填土的物理力学性能总体较差，密实度、压缩性等存在明显的不均匀性；填土施工区段地貌局部差异较大、地表水发育、下覆软弱土层厚度变化大，故大面积的填土施工会出现路基不同程度沉降现象，引发地面沉降地质灾害。地质灾害危险性预测工程建设过程中可能引发或加剧的地质灾害类型主要有崩塌或滑坡及地面沉降。崩塌或滑坡工程路线主要横跨低山丘陵地貌和平原微丘地貌。在低山丘陵区，线路改造多以削坡处理，形成一定规模的路堑边坡，分为土质路堑边坡、岩质路堑边坡和岩土质混合路堑边坡。）土质路堑边坡。路线内土质路堑边坡在天然状态下稳定性较好，但在大气降雨条件下容易发生小型崩塌现象，失稳形式多为崩塌或滑坡。区内土质路堑边坡的稳定性受大气降雨影响，抗剪强度降低，见表。表 土质路堑边坡稳定性计算参数岩土层名称天然状态条件大气强降雨条件重度 （）黏聚力 内摩擦角 （）重度 （）黏聚力 内摩擦角 （）可塑状残积土硬塑状残积土全风化花岗岩全风化砂岩 以 区间段为例，采用圆弧滑动法估算土质路堑边坡的稳定性。段土质路堑边坡长约 ，最大坡高约 ，为残坡积粉质黏土（软塑）及卵石（硬塑），下伏基岩为全风化花岗岩。本文以 的坡率计算和评估该土质路堑边坡的稳定性，当坡率为 时，处于饱和状态时边坡稳定性系数为，最可能的滑动面剪出口在坡脚。因此，坡率为 时，该边坡处于不稳定状态，其危害性和危险性为大。工程建设中应以 作为土质路堑边坡控制坡率。）岩质路堑边坡。路线内岩质路堑边坡最大坡高为 ，最小为，一般约 ，边坡陡峭，基岩节理裂隙发育，在线路建设开挖过程中基岩有可能沿节理裂隙面发生崩塌或滑坡。根据野外测得的基岩节理裂隙产状，采用赤平投影法对该段岩质边坡的稳定性进行评第 卷温 敏：广东省肇庆高明高速地质灾害危险性预测及防治措施第 期估。以 处为例，该段岩质路堑边坡分布里程为 段，主要发育 组节理、，将节理进行赤平投影，见图。图 处边坡节理裂隙产状赤平投影图对 处边坡稳定性进行分析，从图 可知：组裂隙交线投影与坡面斜交（倾角），岩石分离块体不具有滑移空间，其稳定性较好；组裂隙交线投影与坡面斜交（倾角），岩石分离块体易沿其组合面崩落；组裂隙交线投影与坡面近似重合（倾角），岩石分离块体易沿其组合面崩落。由于坡高较小，岩质边坡崩塌或滑坡潜在的危险性中等，危害性中等。）岩土质混合路堑边坡。路线内有 段为岩土质混合路堑边坡（含服务区、停车区及隧道口开挖边坡），该类边坡上部为残坡积粉质黏土、卵石，厚度一般小于 ，下部为强中风化花岗岩或砂岩，节理裂隙较发育。结合土质边坡和岩质边坡的分析方法，段岩土质混合边坡中：处边坡潜在的危险性大，危害性大；处边坡潜在的危险性中等，危害性中等；其余 处边坡危险性小，危害性小。地面沉降工程线路可能产生地面沉降的特殊性土体主要分布在冲积平原及山间沟谷的路堤段，引发地面沉降的因素主要为填土和粉质黏土。本文选取填土厚度最大、粉质黏土分布最厚的 个区段进行典型分析，在不考虑应力扩散的条件下，采用公式（）计算地面总沉降量。，（）式中：为地面总沉降量，；，为各土层压缩模量，；为沉降计算经验系数，取；为各土层厚度，；为地面荷载，取 。）段地面沉降：该段填土厚度最大为 （段），回填土主要为全风化砂岩层，地表为残坡积粉质黏土，厚度约 ，下伏基岩为中微风化砂岩（图）。其他计算参数取值：压实后的回填土压缩模量 为、粉质黏土 为 。根据公式（）计算该段最终总沉降量，为 。图 段剖面示意图）段地面沉降：该段为桥梁工程，跨西江河道，地表为素填土，厚度约 ，河床淤泥层厚度最大为 ，其下为残坡积粉质黏土，厚度 ，下伏基岩为中微风化灰岩。其他计算参数取值：素填土 为 、淤泥 为、粉质黏土 为 。根据公式（）计算该段最终总沉降量，为 。）段地面沉降：该段为立交桥工程，影响地面沉降的主要土层为淤泥等软土，地表为素填土，厚度约 ，其下为淤泥，厚度约，淤泥下为强风化砂岩，厚度 ，下伏基岩为中风化砂岩。其他计算参数取值：素填土为、淤泥 为、强风化砂岩 为。根据公式（）计算该段最终总沉降量，为 。）段地面沉降：该段填土厚度最大为 ，地表为素填土，厚度约 ，其下为卵石，厚度约 ，卵石下为全强风化花岗岩，厚度 ，下伏基岩为中风化花岗岩。其他计算参数取值：压实后的填土 为、素填土为 、卵石 为 、全强风化花岗岩 为 。根据公式（）计算该段最终总沉降量，为 。按照计算结果及表 所示地面沉降量危险性分级标准，上述 路段地面沉降危险性评估结果如下：第 卷资源信息与工程第 期 段、段地面沉降危害性中等，危险性中等；段、段地面沉降危害性小，危险性小。表 地基沉降量危险性分级表地面沉降指标地质灾害危险性程度划分危险性大危险性中等危险性小累计沉降量 防治措施 崩塌或滑坡防治措施）修建并完善排水系统，减少雨水对坡面的冲刷。）对岩质边坡进行坡面清理，清除可能产生崩塌部位松动的岩块。）对破碎松散岩体构成的边坡，采用窗式护面墙及植物防护措施，防止进一步风化。）对有软弱或不利结构面、高度较大且稳定性差的边坡，采用挡土墙、抗滑桩、锚拉桩或预应力锚索加固。当边坡的下滑力很大时，采用抗滑桩或预应力锚索加固；当边坡较高较陡时，可选用预应力锚索加固。地面沉降防治措施工程路线地质条件复杂，淤泥、软土、填土在荷载作用下均会压缩、固结、沉降，对路基和桥头产生较大危害，主要处理措施如下：）对淤泥、软土浅埋地段，采用挖除和回填处理。）对软土埋深相对较大且有一定厚度的地段，建议采用水泥搅拌桩等进行加固处理，以复合地基作为路基持力层。）回填土区段应加强碾压、夯实，必要时可采用 桩（，水泥粉煤灰碎石桩）等进行地基处理。）加强对地面沉降、地下水水位的监测，发现问题及时处理。结语）工程路线位于粤桂湘赣褶皱带和粤桂隆起的交接处，自北向南穿越多条断裂、褶皱构造带，地质环境条件复杂。）工程路线内地质灾害类型主要为崩塌、滑坡或地面沉降。崩塌或滑坡多为人类工程活动引起，潜在的危害性及危险性为小大；地面沉降则因特殊性土体下沉引起，潜在的危害性及危险性为小中等。）崩塌或滑坡为重点防治的潜在地质灾害，防治措施包括清理坡面、修建完善的排水系统，对于稳定性差的边坡以窗式护面墙、挡土墙、抗滑桩、锚拉桩和预应力锚索加固，对土质边坡进行绿化，采用植物防护。）地面沉降为一般防治的潜在地质灾害，防治措施包括：软土层较薄区段以挖除处理；软土埋深相对较大且有一定厚度的地段以水泥搅拌桩等方式进行加固处理；回填区段应夯实地基，并加强地面沉降、地下水位的监测，发现问题及时处理。参考文献：张鸿鼎 甘肃 线清水秦安段公路地质灾害特征及成因分析 资源信息与工程，（）：汪 茜，万 鹏 省道图们至和平营子某公路地质灾害评估研究 吉林建筑大学学报，（）：林 光 软弱土地区既有厂房首层地面沉降原因分析及处理措施福建建材，（）：第 卷温 敏：广东省肇庆高明高速地质灾害危险性预测及防治措施第 期