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谈公路边坡滑塌地质灾害特性及治理

2019/09/09 阅读:

摘要:工作区大地构造位置为华北准地台之燕山台褶带南缘,地形地貌复杂,地质构造复杂,岩土体工程地质性质一般,地质灾害较发育。本文从地质概况、工程地质条件、滑塌现状进行分析,对地质灾害危险性进行了评价,最后提出“退线15m+顺产状削方减载(坡率1∶2.5)+主动防护网+截排水沟”治理方案,为工程建设及防灾减灾提供参考。

关键词:公路边坡;滑塌;地质灾害;治理;天津市

1地质概况

工作区位于蓟州区山地丘陵最南端,地貌类型为山前坡地沟谷。地形低矮坡缓,沟浅谷宽,地势总体东高西低。主要出露蓟县系雾迷山组第八段地层,岩性为:灰-灰白色页片状薄-中层含粉砂砾砂屑白云岩、灰黑色燧石条带层纹状藻粉晶白云岩组成的韵律形式为主。第四系残坡积物岩性为褐黄色薄层含砾粉砂质黏土。工作区岩体属于单斜岩层分布地带,岩层产状较稳定,倾向与坡向基本一致,产状为190°∠22°,工作区内构造活动不发育,距场地北侧约2km发育一条近东西向断裂,距场地西侧约7km发育一条近南北向正断层,两条断层距场区较远,影响较小。地下水受岩性、地貌、构造等因素控制,其补给、径流、排泄较复杂。根据含水介质类型及地下水水动力特征,将其分为第四系松散岩类孔隙水和岩溶裂隙水。

2工程地质条件

2.1基岩工程地质特性

工作区大部分为基岩裸露段,基岩工程地质受岩体完整程度及风化程度影响较大,按岩石的坚硬程度评估区基岩可分为坚硬岩、较硬岩和软弱岩。坚硬岩类:主要为雾迷山组第八段的白云岩,新鲜岩石坚硬,致密、性脆,岩石干抗压强度110~170MPa,饱和抗压强度95~120MPa,抗风化能力较强,工程地质条件较好。较硬岩类:在本区主要指雾迷山组第八段内的泥质白云岩夹层和燧石条带白云岩,该类新鲜岩石工程地质条件较好,强度较大,但该类岩石抗风化能力弱,表层风化强烈。软弱岩:主要指雾迷山组第八段内的海泡石和薄层泥晶白云岩夹层,该类岩石易风化,饱和抗压强度低,为本区软弱层。该层易风化,遇水可软化,表层可用镐头撬动,岩体较破碎,岩层软硬相间,工程地质条件较差。

2.2松散层工程地质特性

工作区周边松散层主要分布在山间沟谷中。岩性为冲洪积粉质黏土层,褐黄色,可塑~硬塑,稍湿,见锈染,土质不均,有孔隙,夹少量砂砾石。属中等压缩性土,地基土基本承载力值f0=160~260kPa,工程地质条件较好。

3滑塌现状分析

3.1滑塌成因分析

因生活垃圾焚烧厂路的修建对道路北侧边坡进行了削坡,边坡坡向185°,坡角31°。2018年初,道路北侧边坡产生拉裂缝。滑塌成因主要有以下几点:(1)边坡整体稳定性较差。边坡整体呈顺向坡,岩层倾角小于边坡倾角,蓟县系雾迷山组第八段含有多层海泡石和泥晶质白云岩,遇水软化降低层间摩擦力,形成多层牵引式滑坡,边坡整体稳定性较差。(2)岩体节理、裂隙极其发育。边坡岩石风化程度中等~强,岩体节理、裂隙极其发育。根据现场踏勘,因历史采矿爆破所致,岩石破碎程度大,在外力震动或强降雨天气下,极易发生块体松动、崩落或滑塌。(3)坡顶上方排水不畅。因边坡上方原为废弃采石场,地面无硬化和排水设施,导致降水极易入渗,入渗后与遇水软化的软弱岩结合形成利于滑动的滑动面,从而形成滑坡。综上分析,天津市某公路边坡发生滑塌与以上三点因素密切相关,在震动和降水等诱发因素下,边坡稳定性变差,从而发生滑塌。

3.2危岩体稳定性评价

工程区段边坡大致呈东西向展布,坡倾向南西185°,工程地质测绘时,在边坡上量取坡度为31°。岩体结构面(层面)倾向与坡向基本一致,倾角略小于坡角,实测倾角为22°,据此生成坡向与结构面倾向赤平投影图。经分析,岩体结构面(层面)为不利结构面。并通过现场观察,已有裂缝下端滑动面就是岩层面,岩层面上分布极薄层海泡石和泥质白云岩,厚度1~3cm,且已风化成土状,遇水泥化,因此控制边坡稳定的结构面为岩层面,工程区岩石风化程度为强风化。参照《工程地质手册》(第五版)白云岩天然重度r为26kN/m3,岩体较破碎,结构面结合较差或一般,岩体基本质量等级为IV类。依据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487—2008)附录E表E.0.5:结构面抗剪断(抗剪)强度参数建议值f'为0.20,黏聚力c'为6kPa,摩擦系数f为0.18。在强降雨天气下,该边坡发生进一步滑塌的可能性大,极大地威胁通行人员、车辆的安全。

4地质灾害危险性评价

4.1评估级别的确定

(1)地质环境复杂程度。本治理项目道路为乡镇公路,据此,对照建设项目重要性分类可确定,该工程建设项目属较重要建设项目。通过对评估区现有的区域地质、环境地质、灾害地质等资料分析,结合现场踏勘调查,确定评估区地质环境条件复杂程度的依据如下:评估区地质灾害较发育,地貌类型为低山丘陵,地势起伏,地形地貌复杂;地质构造复杂;岩土体工程地质性质一般;工程地质、水文地质条件一般。根据《天津市地质灾害危险性评估技术要求》中地质环境条件复杂程度分类表确定,评估区地质环境条件复杂程度为复杂。(2)评估级别的确定。综上所述,根据《天津市地质灾害危险性评估技术要求》(津国土房矿[2009]49号文件)中的具体规定,蓟州区别山镇生活垃圾焚烧发电厂路属较重要建设项目,地质环境复杂程度为复杂,根据地质灾害危险性评估分级表(表1)确定,该建设工程地质灾害危险性评估级别为一级。

4.2地质灾害现状评估

(1)地质灾害类型的确定。依据《天津市地质灾害危险性评估技术要求》,评估区属于山区,应对崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷进行评价。根据本建设工程的地质环境条件、评估区地质灾害的发育现状和发展趋势以及收集相关资料和现场踏勘后可知,评估区为中低山区,对坡面进行削方后整体山体稳定性较差,区内虽有沟谷分布,但属于多年形成的泄洪沟,现场调查从未发生过泥石流地质灾害且山体表层松散物质覆盖较少,泥石流地质灾害不发育。评估区边坡倾角为30°,边坡上方为平缓平台,边坡坡面上无凌空和孤立浮石,没有形成崩塌地质灾害的地形条件,崩塌地质灾害不发育。在评估区范围内发现有明显的滑坡体,岩性为蓟县系雾迷山组第八段白云岩有破碎的松软岩质形成滑坡的地形和地层岩性条件,因此评估区范围内滑坡地质灾害较发育。(2)滑塌地质灾害特征。工作区岩体节理较发育,岩体产状与坡面顺向斜交并与三组节理的切割体均处于不稳定状态,岩层又夹杂多层软弱层,岩层产状小于边坡角有下滑空间,目前坡面已形成拉裂隙,由此判断出边坡稳定性差,形成牵引式滑坡的可能性大。现状评估本治理工程地质灾害危险性大。

4.3地质灾害预测评估

(1)工程引发的地质灾害。本治理工程在对滑塌体进行治理施工后边坡已基本达到堆体自然稳定状态,所以本治理工程引发地质灾害的可能性小,危害程度小,危险性小。(2)工程遭受的地质灾害。工作区岩体节理较发育,产状稳定,岩体产状与坡面顺向斜交并与三组节理的切割体均处于不稳定状态,边坡稳定性差,易形成牵引式滑坡。但经过治理后,坡面可以达到各工况状态下的稳定,所以本治理工程遭受地质灾害的可能性小,危害程度小,危险性小。

5地质灾害治理方案

(1)在对已滑塌边坡清理的基础上,进行削坡减载处理。在保证安全的前提下,要充分考虑防护治理工程的经济合理、技术可行、施工方便。根据边坡特征及地质环境条件,结合场地条件,治理设计方案以边坡防护为主。(2)本着安全、根治的原则,选择“退线15m+顺产状削方减载(坡率1∶2.5)+主动防护网+截排水沟”方案。从硬路肩起水平削坡15m后再以产状20°削方减载,削坡后坡面施工SNS柔性防护网,坡顶修建截水沟,坡底修建排水沟和绿化带。

参考文献:

[1]天津市地质矿产局.天津市区域地质志[M].北京:地质出版社,1992.

[2]王宇,罗贵强.某高速公路边坡地质灾害发育特征及防治措施[J].水科学与工程技术,2019(1):27-31.

[3]田祖涛.滑坡工程地质勘察内容与治理[J].资源信息与工程,2017(5):188-189.

作者:谷丛楠李立伟陈利贞单位:天津华北地质勘查局地质研究所

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