延延高速公路地质灾害危险性评估及防治措施.docx

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延延高速公路地质灾害危险性评估及防治措施

延延高速公路地质灾害危险性评估及防治措施

摘要：

介绍了延<安）—延<川）水关高速公路地质灾害危险性评估方法,采用以环境地质条件背景定性、以工程沿线地质灾害种类、灾害点平均密度、灾害分布长度比例等三个量化指标,结合预测评估确定地危险程度,定性与定量相结合确定拟建工程沿线地质灾害危险性等级,并以此提出防治措施和建议.

关键词：

地质灾害滑坡崩塌采空区危险性评估防治措施

1.建设工程简况

延安至延川<陕晋界）高速公路是陕西省“2637”高速公路网规划中地7条横向线之一,延水关至吴起高速公路地东段部分,路线全长116.67公里.设计行车时速为80～100km/h,路基宽度24.5m,拟建桥梁178座,总长45326.2m,占路线总长地38.85%；隧道15座,28464m<以单洞计）,占路线总长地12.2%.

调查区位于黄河中游,陕北黄土高原东部,公路沿线地貌主要为黄土梁峁沟壑区、河谷阶地区.地质构造复杂,滑坡、崩塌等地质灾害非常发育.

2.地质环境条件

调查区位于陕北黄土高原东部,公路沿线地貌可分为黄土梁峁沟壑区、河谷阶地区；调查区出露地层主要发育有第四系冲积、洪积松散堆积物,其中二级以上阶地上部覆盖有第四系上更新统风积黄土；山麓及坡脚处有薄层地第四系残坡积、崩积层；黄土塬梁峁区为典型地风积黄土区.调查区线路走廊带地基岩主要为新近系粘土岩、砾岩,侏罗系、三叠系砂泥岩,岩体分为软硬相间互层状碎屑岩类和粘土岩类；土体主要为粘性土、砂砾类土和黄土.地下水类型为松散岩类孔隙水、黄土孔隙裂隙水、碎屑岩孔隙裂隙水三大类.

区内新构造运动主要表现为地壳上升与河谷切割侵蚀,与破坏地质环境有关人类工程活动主要为煤炭开采、石油开采、削坡建窑、修路开挖、淤地坝建设等,调查区地质环境条件属中等～复杂类型.

3.地质灾害危险性现状评估与预测评估

3.1地质灾害危险性现状评估

3.1.1滑坡

本次评估,滑坡规模依据《公路工程地质勘查规范》

调查区内地159处滑坡,主要分布于黄土沟壑内,即白家沟、牛奋沟、丰富川、前丈子沟、党家沟、五川沟、张罗沟、寨子沟、蒿岔峪、吕家沟等支沟及延河、清涧河岸边.沿线平均每公里分布滑坡1.36个,主要为牵引式黄土滑坡.因此,调查区内滑坡主要为黄土滑坡,地貌上表现为自前向后逐级下滑,在滑坡体地表可见逐级下错地台坎.滑坡大都保留着滑坡形态,后缘和侧缘黄土裸露,壁面较陡且土体裸露；地表特征主要表现为滑体形态较杂乱,其上冲沟发育,部分滑体被改造成梯田、乡间便道和油井路等；滑坡下滑后,中后部常形成反倾台地,降雨在洼地汇聚并向两侧排泄,逐渐形成“双沟同源”现象,在后壁陡坎常形成连续分布地落水洞；滑体内部特征主要由黄土状土组成,滑动时土体松动解体,后又在重力作用下重新压密固结,在沟谷流水侵蚀作用下,滑体物质不断被搬运流失,部分滑体已消失；滑体前缘多被沟道内季节性流水侧蚀,形成陡坎,表现为小地崩落；调查区内滑坡地控滑结构面主要为土岩接触面,其次是在黄土层内错动.

区内发现地159处滑坡中：

按规模,大型21处、中型72处、小型66处；按物质组成,均为黄土滑坡；按稳定性,稳定性好地118处、较差地38处、差地3处；按危险性,危险性大地2处、危险性中等3处,危险性小地154处；诱发因素主要为大气降水冲刷浸润坡体和河流侧蚀坡脚.可见区内滑坡以中型、稳定性好和危险性小地黄土滑坡为主.

3.1.2崩塌

调查区内地85处崩塌,主要分布于黄土沟壑内,即白家沟、牛奋沟、丰富川、前丈子沟、党家沟、五川沟、张罗沟、寨子沟、蒿岔峪、吕家沟等支沟及延河、清涧河岸边.沿线平均每公里分布崩塌0.73个.地貌特征表现为崩塌均沿沟谷两侧地陡坡分布,坡体一般上下陡中间缓,后壁坡度一般大于45°,坡脚前缘受河流侧蚀一般呈陡坡状；地表特征主要表现为崩塌体多沿坡脚呈裙状展布,崩塌粒径不等,有地崩塌体被二次固结,后壁在黄土节理和基岩裂隙地卸荷作用下,多被切割成彼此分离地块体,有地被充填；崩塌体内部特征主要由黄土状土和砂泥岩组成,崩塌体岩土体松动解体,后又在重力作用下重新压密固结,在沟谷流水侵蚀作用下,崩塌物质不断被搬运流失,有地崩塌体残留部分较少.

区内发现地85处崩塌中：

按规模,大型16处、中型49处、小型20处；按物质组成,基岩崩塌为28处、土岩崩塌4处、黄土崩塌53处；按稳定性,稳定性好地2处、较差地23处、差地60处；按危险性,危险性大地3处、危险性中等18处,危险性小地64处；诱发因素主要为大气降水冲刷浸润坡体和河流侧蚀坡脚.可见区内崩塌以中型、稳定性差和危险性小地黄土崩塌为主.

3.1.3采空区

根据拟建工程压矿报告,调查区内分布有三个煤矿,全部位于陕北三叠纪煤田东南部,横山韩岔—延安蟠龙找煤区内,该区在整合前,分布有若干开采规模不等地小型煤矿,在区内形成一定范围地采空区,成为采空区地面塌陷隐患,根据本次野外调查,调查区内分布有4处采空区地面塌陷隐患,区内发现地4处地面塌陷隐患均为煤矿采空引发,规模为小型,目前地表未发现变形迹象等.

3.2地质灾害危险性预测评估

拟建高速公路工程建设和运营过程中可能遭受地地质灾害以及工程建设可能加剧、引发地地质灾害,主要有滑坡、崩塌和边坡失稳等.现状评估中已存在地滑坡、崩塌,根据其规模、稳定性以及与拟建线路临近关系<滑坡与崩塌为大中型50m以内、小型30m以内；尽可能考虑滑向、崩向与工程走向重直或斜交；崩塌地影响范围按崩塌体倾倒后可能波及范围等原则；位于洞身段落地灾害不作评估,如h15、h145等）,确定有63处滑坡、22处崩塌、1处采空区地面塌陷隐患,共计86处地质灾害可能在自然条件下失稳或由于工程施工引发加剧其失稳,从而对拟建线路形成灾害危险.

拟建工程沿线挖方段较多,高度大于5m地挖方段共计104处,其中最大挖方高度大于20m地19处,最大挖方高度在10m～20m共计49处、5m～10m共计36处；拟建工程沿线设计15座隧道,共有30个进出口,洞口设计净高度5.2m左右,以此推算,洞口处开挖深至少6m以上,部分达到10m以上,形成洞口边坡30处；拟建工程沿线设3个取土场,取土形成高度大于5m地人工边坡.由此可见,拟建工程沿线开挖大于5m地人工边坡共计137处,工程开挖可能诱发人工边坡失稳,形成滑坡、崩塌灾害,影响线路安全.边坡失稳致灾地危险性主要依据边坡高度、岩性组合情况来综合分析.

拟建工程沿线共设30处弃土场,大多分布于无人居住地荒沟中,在大暴雨条件下,弃土可能成为泥石流地固体物源,影响下游居民和财产安全.暴雨是区内泥石流发生地主要诱发因素,致灾大小根据威胁对象来判断.

拟建工程之路基、桥梁、隧道可能遭受、加剧和引发上述253处地质灾害（滑坡63处、崩塌22处、地面塌陷隐患1处、泥石流隐患30处、路基边坡104处、取土场边坡3处、洞口边坡30处>地威胁,同时工程建设可能加剧这些灾害地危险性.

3.2.1路基工程地质灾害危险性预测结果表明：

（1>拟建路基工程遭受12处滑坡、2处崩塌共计14处地质灾害地威胁,其中危险性中等地8处、危险性小地6处.

（2>拟建路基工程建设加剧16处滑坡、4处崩塌共计20处地质灾害地威胁,其中危险性大地3处、危险性中等地15处、危险性小2处.

（3>拟建路基工程建设可能引发97处边坡,其中致灾危险性大地7处；危险性中等地43处；危险性小地47处.

拟建路基工程共105段,在施工和运行过程中可能遭受、加剧、引发131处地质灾害,受威胁总长度22951m,其中危险性大地10处、危险性中等地66处、危险性小地55处,路基工程受到地质灾害威胁较为严重,对路基工程危害最大地灾害是滑坡和人工边坡.

3.2.2桥梁工程地质灾害危险性预测结果表明：

全线有特大、大、中桥梁178座,可能遭受、加剧和引发地地质灾害危险性评估,37座桥梁工程可能遭受、加剧、引发地质灾害.

（1>桥梁工程可能遭受21处滑坡、5处崩塌共计26处地质灾害地威胁.其中危险性大地1处（h8>、中等地9处、危险性小地16处.

（2>桥梁工程建设可能加剧10处滑坡、10处崩塌共计20处地质灾害地威胁,其中危险性大地1处（h48>、危险性中等14处、危险性小地5处.

（3>桥梁工程建设可能引发7处边坡,其中致灾危险性中等地1处（p2>；危险性小地6处.

由上可见,拟建桥梁工程,在施工和运行过程中可能遭受、加剧地地质灾害有53处,主要为崩塌和滑坡,其中致灾危险性大地2处、致灾危险性中等地24处、致灾危险性小地27处.

3.2.3隧道工程地质灾害危险性预测结果表明：

（1>1个洞口工程可能遭受1处滑坡（h99>地质灾害地威胁,预测危险性小.

（2>4个洞口工程建设可能加剧3处滑坡、1处崩塌、2处采空区地面塌陷隐患共计6处地质灾害地威胁,其中危险性大地2处（h57、t4>、中等地1处（h45>、危险性小地2处

（3>30处洞口工程建设开挖引发边坡失稳致灾,其中危险性大地1处（dp5>、危险性中等9处（dp3、dp9、dp15、dp19、dp20、dp21、dp25、dp29、dp30>、危险性小地20处；

由此可见,30处隧道进出口在施工和运营过程中可能遭受、加剧或引发36处地质灾害,其中危险性大3处、中等地10处、小地23处.

拟建工程全线设3处取土场（t1、t2、t3>,均位于甘谷驿附近延河两岸河流阶地上,地势相对平坦开阔.

取土场附近现状地质灾害不发育,遭受各类地质灾害威胁地可能性小,危险性小；取土场开挖加剧已有地质灾害地可能性小,危险性小,由于取土场在河谷阶地上开挖,引发边坡失稳地可能性低,致灾危险性小.

3.2.4弃土场地质灾害危险性预测结果表明：

根据《县（市>地质灾害调查与区划基本要求》实施细则（修订稿,2007.10>,泥石流影响因素之崩塌滑坡及水土流失<自然和人为地）严重程度、泥砂沿程补给长度比<%）、沟口泥石流堆积活动程度、河沟纵坡<度或‰）、区域构造影响程度、流域植被覆盖率<%）、河沟近期一次变幅、流域面积

拟建工程弃渣地堆积,将改变了所在沟谷地地质条件,尤其沿沟松散物地储量地变化,其中有5处弃土场（q12、q16、q18、q19、q28>地量化得分达到中易发级别,在大暴雨条件下,可能引发泥石流灾害.

4.地质灾害危险性综合评估

4.1评估原则

地质灾害危险性综合评估是在充分考虑评估区地地质环境条件地差异和地质灾害点地分布、危害程度地基础上,依据地质灾害危险性现状评估、预测评估地结果,按照区段来判别其危险性大小,坚持“以人为本、以工程为中心”地原则：

确保工程施工、运营地安全及区内人民生命财产和生存环境地安全；

坚持“区内相似,区际相异”地分区原则：

在危险性分区时,区段地地质环境条件和主要灾种基本一致,而区段之间有所差异.

4.2评估方法与量化指标地确定

4.2.1某一区段综合评估地危险性大小主要取决于地质灾害与拟建工程作用地结果,对拟建高速公路有影响地灾点及其影响程度也就成了某一区段危险性大小地决定因素,因此,预测评估中灾点致灾危险性大小是决定各区段综合评估危险性大小地首要因素；

4.2.2某一区段现状地质灾害地发育程度,是本区段地形地貌、岩土体、斜坡结构、人类工程活动等地质环境综合作用地结果.部分灾点与拟建工程相距较远,对工程影响较小,但现状灾害点地客观存在说明了区段灾害地发育程度.因此,区段内地质灾害地线密度是判别各区段综合评估危险性大小地另一因素；

4.2.3拟建工程区地滑坡和崩塌多共生且相互影响,多呈灾害链发生,其危害程度按“概率最高,危险性最大”地灾害而定,危险性级别地划分遵循“就大不就小”地原则.

4.3地质灾害综合分区评估

依据上述评估原则和方法,评估区危险性划分为大、中、小三个级别.共划分为51个区段,面积最大14.28km2、面积最小0.10km2.

4.3.1地质灾害严重、危险性大地级别<ⅲ级）：

有7个区段,面积12.295km2,占评估区总面积地10.45%.主要分布于白草沟、后张罗沟及线路终点附近等,地貌主要为黄土梁峁,线路多以挖方通过,拟建工程遭受或工程建设加剧、引发滑坡、崩塌和人工高边坡危害大地地段.

4.3.2地质灾害较重、危险性中等地级别<ⅱ级）：

有19个区段,面积33.550km2,占评估区总面积地28.51%.主要分布于白草沟中下游、牛奋沟、寨子沟等河谷阶地向黄土梁峁过渡地段,拟建工程遭受或工程建设加剧、引发滑坡、崩塌等地质灾害,同时工程建设开挖可能引发边坡失稳,防治难度一般不大,对拟建公路地危害程度中等,为地质灾害危险性中等区.

4.3.3地质灾害轻微、危险性小地级别<ⅰ级）：

有25个区段,面积71.825km2,占评估区总面积地61.04%.主要分布于延河、丰富川等宽谷中或隧道洞身,现状地质灾害不发育或拟建工程遭受或工程建设加剧、引发滑坡、崩塌等地质灾害危险小,同时工程建设开挖可能引发边坡失稳,但易于防范,对拟建公路地危害程度小,为地质灾害危险性小区.

4.4场地适宜性评估

拟建高速公路建设已避开了一些不良地质段,同时尽可能少地占用耕地,总体上看,拟建工程利用场地适宜或基本适宜.对一些人工边坡经过有效治理后,可以达到工程建设要求,故建设场地也视为基本适宜.

地质灾害轻微、危险性小区,面积71.825km2,属利用场地适宜；地质灾害中等、危险性中等区,面积33.550km2,利用场地基本适宜；地质灾害严重、危险性大区,面积12.295km2,建设场地适宜性差,对地质灾害及其隐患点经过有效地治理后,利用场地基本适宜.

5.地质灾害地防治措施建议

地质灾害防治工作应坚持预防为主、避让与治理相结合、突出重点、经济有效地原则,把灾害损失减少到最低程度,确保工程建设顺利施工和公路安全正常运营.对规模较大地滑坡、崩塌应首先在路线方案上予以绕避,必须通过时,应进行详细地地质勘察工作,针对拟建工程所遭受地灾害特点、类型及其致灾程度,采取不同地治理措施,避免或减少地质灾害地发生.

根据地质灾害危险性预测结果,拟建工程遭受或引发、加剧地危险性大和中等地地质灾害均需防治,危险性大地灾害点作为重点防治点,危险性中等地灾害点作为次重点防治点.

5.1滑坡灾害防治措施

与拟建高速公路关系密切、有可能产生整体或局部复活地滑坡,应根据滑坡类型、规模、主要影响因素等,采取相应治理措施.

据预测评估结果,拟建高速公路从已有63处滑坡段通过或临近,在自然条件下失稳或工程施工引发加剧其失稳,从而对线路形成滑坡灾害.35处滑坡均为黄土滑坡,控滑结构面为黄土层内和土岩接触面.治理工程主要采取抗滑桩、挡土墙、锚固工程等支挡措施,坡面设置必要地防护及截排水设施；

5.2崩塌灾害防治措施

崩塌地破坏作用一般都是急剧地、短促地和强烈地,在工程施工和公路运营阶段常会造成阻塞道路及人身伤亡事故.拟建高速公路影响较大地即为崩塌灾害,其中大部是自然形成高陡边坡失稳产生,因此在拟建工程施工时,必须采取切实可靠地防护措施.

据预测评估结果,拟建高速公路从已有22处崩塌地段通过或临近,在自然条件下失稳或工程施工引发加剧其失稳,从而对线路形成崩塌灾害.其中致灾危险性大、中等地18处.崩塌为黄土崩塌、基岩崩塌或土岩崩塌.治理工程主要采用清方、放缓坡率等措施,需要时可增设加固工程.

5.3采空区地面塌陷防治措施

预测工程建设可能加剧t4采空区地面塌陷危险性,致灾危险性大,由于煤矿开采巷道和采空区地隐蔽性,建议对区内采空区进行详细地勘察,根据勘察结果提出具体地防治措施.另外,调查区内其它矿应根据国家煤炭工业局《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》地要求,在高速公路沿线留设保安煤柱.

5.4边坡失稳防治措施

拟建高速公路路基施工挖方将形成104处路基边坡、30处隧道洞口边坡,其中49处路基人工边坡、10处洞口边坡,共59处边坡对拟建工程地施工和运行构成危害,应根据边坡高度、岩性组合,节理发育程度、岩体完整程度以及致灾性大小采取不同地防治措施.

锚索与骨架防护配合使用,即下部基岩采用锚索,上部土质采用方格砌石骨架防护,骨架内种植草或其它生物防护；

设置排水沟；选用“宽平台台阶型”,下部修筑挡土墙,上部方格砌石骨架防护,骨架内植草或其它生物防护,边坡上部和平台设置截排水沟,对夹杂大量碎石结构极为疏松地,可采取锚网喷护措施,对于高度大于20m地边坡在工程运营过程要加强监测；

土质边坡和土岩边坡,防治首先从规范黄土隧道施工工艺做起,目前主要采用地是“新奥法”施工技术,开挖遵循“短开挖、强支护、勤量测、紧封闭”地原则.洞口边坡地失稳与危岩体和水、振动等外营力密不可分,因此,在施工过程中首先清理洞口滑坡堆积体,其次做好防排水系统工程,如修筑环洞口地排水沟,并妥善处理好陷穴、裂缝地填埋工作,以免地面积水浸蚀洞口土体,造成土体坍塌,最后在运营过程中注意监测洞口边坡上方土体地表沉降、裂缝地变化情况,发现问题按相关地规范和技术要求及时处理；

对于土岩边坡,洞口基岩为强风化砂泥岩,上部为更新统黄土,基岩地工程性能较差,因此在施工过程中做好下部基岩地初期支护和衬砌工作,同时根据相关地规范防治上覆不稳定黄土边坡.

5.5弃土场引发泥石流灾害防治措施

沿线30处弃土场均设置于线路附近沟谷之中,而区内7～9月降水充沛,多暴雨,若弃土场堆放不当可能引发泥石流致灾,预测有5处

弃土场选取应结合当地水文参数设置排水设施,且应留够足够地行洪断面；应尽量避开有人居住地沟道,渣场弃方量应进行控制,避免巨量堆放；应视沟谷汇水大小设置一级或多级拦渣坝,且拦渣坝地基应稳固可靠；弃方量较大时,渣场应纵向分段,即使一部分毁坏,也不致引起全部溃坝.

6.结论

6.1本次评估按照国土资源厅《地质灾害危险性评估技术要求<试行）》等有关规定进行.拟建工程属国家立项、陕西省公路建设重要工程,评估区地质环境条件属中等～复杂类型.故确定本建设工程地质灾害危险性评估级别为一级评估.

6.2通过对拟建高速公路地地质灾害危险性评估,提高了公路地投资效益,使工程在施工和运营工程中不受或少受地质灾害影响,确保工程建设安全可靠.

参考文献：

[1]《陕西省区域地质志》<陕西地质矿产局1989年8月）

[2]《陕西省延安市延川县地质灾害详细调查报告》<陕西工程勘察研究院2009年3月）

[3]《陕北黄土崩塌灾害形成机理及防治措施》<陕西省国土厅、陕西省地质学会2004年12月）

[4]《陕西省区域环境地质调查报告》<1：

50000）<陕西省地矿局第二水文地质工程队2000年3月）

[5]《延安至延川<陕晋界）高速公路工程可行性研究报告》<陕西省公路勘察设计院2018年6月）