陕北地区公路黄土滑坡与倒坡的研究

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  [摘要]随着煤炭,石油,水电电力行业的发展,施工道路修建量越来越大,由于多在山区,地形地貌复杂,同时受到投资的限制,其修建技术难度也随着增加,陕北地区,由于地层地貌的特征,黄土滑坡和倒坡成为其主要常见的地质灾害。以陕北地区施工道路中常见的主要工程地质问题为对象,根据工程实例,对黄土滑坡和倒坡两个问题进行研究分析。
  [关键词]施工道路 黄土滑坡 倒坡
  [中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-4-362-1
  1黄土滑坡
  1.1滑坡类型
  榆林地区公路滑坡沿路较为常见,从地质角度来讲可分为4个类型,黄土层内滑坡,黄土~红粘土接触面滑坡,红粘土基岩接触面滑坡,黄土泥流滑坡。
  1.1.1黄土层内滑坡
  该类滑坡多切离石、马兰两层黄土,于马兰黄土内部某古土壤层形成滑面滑体主要由中晚更新世黄土崩滑堆积物组成,结构零乱,颜色混杂或较均一,滑体厚度一般为3~30m。本类系研究区主要发育类型,与人类工程活动密切相关,占陕北地区滑坡总数65%。
  1.1.2黄土~红粘土接触面滑坡
  该类滑坡面为黄土~红粘土接触面。滑体由中、晚更新世黄土崩滑堆积物组成,可辨层次,厚度一般为10~40m,滑速相对较慢,规模较大,有20处因人工开挖坡脚导致坡体复活或者加剧。
  1.1.3红粘土~基岩接触面滑坡
  该类滑坡在研究区发育较少,调查发现的6处滑坡,均分布在深切河谷两岸。滑动面为红粘土~砂岩接触面,滑体除中、晚更新世黄土及新近系红粘土崩滑堆积物外,还含有部分风化砂泥岩,滑体厚度较薄,一般为5~25m.
  1.1.4黄土泥流滑坡
  黄土泥流滑坡的滑动面发育于马兰黄土层内部,仅在白于山以北黄土梁间涧边地边缘受河流切割部位发育,在研究区仅发育有3处,该类滑坡多形成较规则的弧形后缘和近于直立的后壁,平面呈“U”字形。由于该地区马兰黄土粘粒含量较低,土体松散,在连阴雨或强降雨条件下,滑坡启动即转化为泥流,呈流态化运动特征,具有周期性、多频次、单次规模小等特点,造成严重的土地资源损失。
  1.2滑坡时间分布特征
  对研究区内的1980~2010年119处有时间记录的滑坡灾害点的年际和年内分布特征进行总结(其中有15处活动时间无法考证或未在研究时限内),发现滑坡活动在时间上呈现出与降雨和人类工程活动密切相关的周期性变化。
  (1)滑坡活动存在着一定年际变化,与降水强度有着直接的关系,丰水年多发,贫水年少的发,在一个滑坡高发期后伴随着低谷期,这与黄土地区滑坡与降水量关系基本吻合,人类工程活动的强弱也对滑坡活动周期影响显著,地区发展战略的实施,促使区内工程活动日趋频繁,滑坡活动强度也呈逐年上升态势,根据人类工程活动种类的不同,滑坡活动常伴或之后于人类工程活动。
  (2)滑坡活动存在着一定的年内变化,区内降雨主要集中在7~9月份,并形成滑坡活动的高发时段。多年7~9月份共发生滑坡灾害82起,占滑坡总数的71%,可以看出,集中性的降雨对滑坡发育特征与降雨强度有一定关系外,还受重大工程项目施工的黄金期影响。此外,初春冻融作用也对滑坡稳定性造成一定影响。
  1.3防治对策
  根据对滑坡灾害分布特征分析可知,降雨及人类工程活动对区内滑坡多发、频发起着决定性作用,因此有效控制诱发因素(外因)是减少滑坡灾害发生的最佳途径,①应针对工程项目进行合理规划,统筹布局,尽量避开古、老滑坡密集区,施工应严格按照相关工程规范进行施工,减少不合理的人类工程活动。②结合工程项目类型开展相关地质灾害评估工作,查明滑坡类型、特征,对滑坡可能造成的危害进行预测,以指导工程项目的顺利进行。③对已存在的滑坡灾害,应结合滑坡危害程度采取相应对策,危害性大的地区应以搬迁为主,危害性中等地区地区可进行勘察、设计,设置抗滑桩、挡墙、排水等防护措施。④应加强监测力度,尤其是在滑坡多发时段,提高群众认识,发动群众,群测群防。⑤建立滑坡灾害相关应急方案,自五谷城乡实施《自然灾害群众救灾安置工作实施方案》以来,该乡滑坡灾害增量显著降低。⑥积极开展植树造林,薛差乡多年坚持春季植树造林工作,有效地减少乡内滑坡灾害的发生。
  2倒坡路基
  2.1倒坡路基概述
  陕北地区底层基岩以砂岩和泥岩为主,砂岩(sandstone)是一种沉积岩,主要由砂粒胶结而成的,其中砂里粒含量要大于50%。绝大部分砂岩是由石英或长石组成的,石英和长石是组成地壳最常见的成分。砂岩的颜色和沙子一样,可以是任何颜色,最常见的是棕色、黄色、红色、灰色和白色。悬崖峭壁常由砂岩形成。泥岩(Mudstone)是一种由泥巴及黏土固化而成的沉积岩,其成分与构造和页岩相似但较不易碎。一种层理或页理不明显的粘土岩。其风化速度及规模远大于砂岩,故形成了倒坡陕北典型的地形地貌,其上部基岩悬空,悬空段常见3~8m,个别甚至超过10多米。
  2.2倒坡路基安全避让距离
  施工道路在线性设计中,由于投资、坡降、地形地貌影响,存在着诸多困难。以神木县木某项目的施工道路为例,由于受到坡降、地形,以及线性设计要求,此横断面为线路必须通过区域,倒坡的悬空段是线路设计时必须避让的,但是避让过度会造成深开挖,形成高边坡,支护和开挖形成较大投资。避让多少距离,怎么避让才是安全的。目前此类问题的解决在高等级公路上可以架桥或者深开挖来解决,相关规范里没有解决此类问题的方法,经查资料,也没有可以借鉴的技术资料和经验。对岩体的受力的理解和研究尤为重要,陕北地区岩层接近于水平,在没有大的结构面影响路基稳定性的情况下,可以使用熔岩洞距路基安全距离计算公式计算悬空倒坡对公路路基稳定性的影响。
  式中:H—顶板岩土厚度;β—坍塌扩散角(0);K—安全系数,取1.10~1.25;φ—岩石内摩擦角。
  如在基岩层有覆盖土,则自土层底部用45°角向上绘斜线,路基坡脚应在交点范围内。
  参考文献
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