某高速S1标段斜坡结构类型及变形破坏特征分析

发表时间:2021/8/26   来源:《工程管理前沿》2021年第7卷第9期   作者:孙一平
[导读] 拟建某高速公路S1标段起于马边县永红乡
        孙一平
        四川德阳  618000
        摘要:拟建某高速公路S1标段起于马边县永红乡,止于雷波县大谷堆村,路线全长40km。公路沿线地质构造复杂,滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害频发,对公路的施工及运行安全构成巨大威胁。本文研究区内地势陡峭,主要以中山地貌为主,斜坡分布十分广泛。经调查,公路沿线斜坡类型众多,而斜坡的稳定性问题是一个主要环境地质问题。通过调查公路沿线的斜坡结构类型,结合沿线典型灾害分析斜坡变形破坏模式。掌握研究区斜坡破坏的一般规律,可以对斜坡稳定性作出初步评价,为后面研究灾害发育规律提供理论基础。
关键词:高速公路;斜坡结构;变形破坏;
1引言   
        乐山-西昌高速公路(简称乐西高速),起于乐山市,止于西昌市,路线全长277km。乐西高速公路建成通车后将结束凉山州雷波、美姑、昭觉三县不通高速公路的历史,打通成都到攀西地区途经大小凉山腹地彝族聚居区的高速通道,是省内重要的扶贫道路和生态旅游道路。其中,S1标段起于马边县永红乡,止于雷波县大谷堆村,路线全长40km,公路设计包括12处隧道和27处桥梁,桥隧长度比占整个 S1标段线路总长的95%。工程区大地构造位处扬子准地台西部的二级构造单元上扬子台褶带西北侧,凉山断块活动断裂构造区,与“川滇菱形断块”相邻,地质条件十分复杂;地貌上处于川西南横断山系东北缘,四川盆地向西南山地过渡地带,介于四川盆地和云贵高原之间,以构造剥蚀中山地貌为主。公路沿线地质灾害十分发育,对公路的施工及运营安全构成极大的潜在威胁。
2斜坡地质结构类型
2.1 层状结构类型斜坡  
        区内岩质斜坡以纵向坡、横向坡为主,斜向坡次之,岩层倾角均小于45°。其中纵向坡斜坡以缓、中倾纵向坡斜坡为主。(1)缓倾纵向坡斜坡(缓倾顺向层状斜坡 A-Ⅰ1和缓倾逆向层状斜坡 A-Ⅱ1)线路 K38+100-K42+800 段主要为缓倾顺向层状斜坡(A-Ⅰ1),该类型结构斜坡由于倾角较缓,经调查滑坡在此区域不发育,但有发生滑移-拉裂破坏的可能。区内地形上纵坡降比大,发育两组陡倾结构面,斜坡临空条件好,容易发生泥石流及小规模滑塌灾害(N3、N4、N5、B2、B3)。总长4.2km,占线路总长 10.5%。(2)中倾纵向坡斜坡(中倾顺向层状斜坡 A-Ⅰ2 和中倾逆向层状斜坡 A-Ⅱ2)线路 K46+800-K64+400 段主要为中倾纵向斜坡,其中 K46+800-K54+700 段主要为中倾顺向层状斜坡(A-Ⅰ2),岩性主要为中-薄层状砂泥岩互层,岩性较破碎,具有软弱结构面,该类型结构斜坡无论是岩层倾坡内还是坡外,岩体均易产生滑移-拉裂及滑移-弯曲破坏。斜坡临空条件好,纵坡降比大,容易发生崩、滑灾害及泥石流。研究区内主要地质灾害集中在此区段(H1、H2、H3、H4、H5、H6、B4、B5、B6、B7、B8、N9、N10)。总长5.7km,占线路总长14.3%。
2.2 土质斜坡  
        研究区土质斜坡主要分布于线路中上段和线路终点谷堆乡处,主要以冲积物、滑坡、崩塌、泥石流堆积为主。(1)冲积物堆积体斜坡(C-Ⅰ)研究区内冲积物堆积体斜坡以阶地为主,主要分布在线路终点大谷堆乡处,地势相对宽缓,堆积体属于二元结构。上层由粉质黏土、砂土组成,厚度约 0~20m;下层为砂卵石夹漂石,母岩主要为砂岩,粒径一般为 10~30cm,最大约3m,大部分呈次圆-圆状,分选性较好。(2)泥石流积体斜坡(C-Ⅱ)泥石流堆积体斜坡主要发育在相对宽缓的河谷地段,由于线路前半段纵坡降大,冲沟发育,松散物质丰富,泥石流相对集中且规模较大。部分泥石流呈多期次堆积,具一定的成层性,多为泥质半胶结
-密实。区内泥石流堆积体斜坡前缘受水流侵蚀切割成陡坎,容易发生圆弧式滑动。(3)滑坡堆积体斜坡(C-Ⅲ)研究区内发育滑坡主要集中在线路 K44+200-K52+900 段,该区段地层主要为侏罗系沙溪庙组(J2s)至二叠系宣威组(P3x)。滑坡堆积体成份主要为块碎石土,其岩性主要为砂岩、粉砂岩、泥岩等。

经调查统计,块石粒径多为 20~30cm,含量约 30~40%;孤石粒径1~2m,含量约10~15%;碎砾石粒径5~10cm,含量约 20%~30%;其余主要为灰黄色粉质黏土。滑坡多发生在顺向坡以及斜顺坡中,此区段斜坡稳定性较差。
3. 斜坡变形破坏特征
3.1 斜坡变形主要机制类型
        研究区沿线斜坡主要以层状结构为主。是由沉积砂岩、泥岩和砂泥岩互层,页岩、灰岩以及玄武岩等组成。研究区内沉积岩的岩层结构面、节理裂隙结构面对斜坡变形破坏起到主要控制性作用。而玄武岩具有似层面,节理裂隙十分发育,一般发育3~5 组裂隙结构面,对斜坡变形破坏也有重要影响。受上述斜坡结构类型控制,公路沿线岩质层状斜坡变形破坏的机制主要为滑移—弯曲型和滑移—拉裂型;土质斜坡的破坏机制分为两类:沿基岩界面破坏和圆弧型滑塌破坏。
3.2 斜坡变形破坏的一般规律
        根据对公路沿线斜坡结构类型及变形破坏模式的分析,发现其破坏模式主要由斜坡结构类型控制。通过研究区地质灾害的发育特点,分析沿线不同类型斜坡变形破坏的特征,并且掌握了不同类型斜坡的一般规律。
        (1)缓倾纵向坡的变形破坏特征及其稳定性该类斜坡岩层倾角α<20°,岩层走向与线路走向β<30°,线路K38+100-K42+800 段主要为缓倾顺向层状斜坡(A-Ⅰ1),区内一般发育两组陡倾节理,坡度一般在 30°~45°之间,但岩层倾角小于斜坡坡度,临空条件好,具备滑移-拉裂的条件。当人工开挖坡脚时,卸荷强,岩体在自重应力下容易发生小型滑塌,此类破坏规模都比较小。区内地质灾害较发育,斜坡稳定性较差。
        (2)中倾纵向坡的变形破坏特征及其稳定性此类斜坡岩层倾角20°<α<45°,岩层走 向与线路走向β<30°,线路K46+800-K64+400段主要为中倾纵向斜坡,其中 K46+800-K54+700 段主要为中倾顺向层状斜坡(A-Ⅰ2),区内发育两组陡倾裂隙结构面,坡度约为30~45°,岩层倾角大致与坡度相近,公路左侧斜坡表现出不同程度的倾倒和拉裂式破坏,一般表现为小型崩塌;该斜坡主要的破坏模式为滑移-弯曲型和滑移-拉裂型。区内岩层成层性较好,岩性较软弱,容易发生倾倒弯曲变形,岩性主要为厚层状砂岩。
4. 斜坡工程地质分段
        根据地层岩性、岩层展布、与公路走向组成的斜坡结构类型将研究区公路线路分为8段,得到了线路各段斜坡工程地质条件及稳定性初步评价。
        本段长约3.2km,公路斜坡由自流井组(J2z)、须家河组(T3xj)砂岩、石英砂岩、粉砂岩、砂泥岩互层组成,岩层产状为51°∠15°。公路整段比较顺直,走向为SW,构成以横向坡(A-Ⅲ)为主的斜坡结构。区内主要发育灾害(N01),斜坡主要变形破坏方式表现为圆弧滑塌,滑坡、崩塌不发育,斜坡整体稳定性好。
5.结束语
        本文研究区内地势陡峭,主要以中山地貌为主,斜坡分布十分广泛。经调查,公路沿线斜坡类型众多,而斜坡的稳定性问题是一个主要环境地质问题。通过调查公路沿线的斜坡结构类型,结合沿线典型灾害分析斜坡变形破坏模式。掌握研究区斜坡破坏的一般规律,可以对斜坡稳定性作出初步评价,为后面研究灾害发育规律提供理论基础。
参考文献
[1]陈洪凯.唐红梅.川藏公路地质灾害危险性评价[J].公路2011, (09): 17-23.
[2]董秀军,裴向军,黄润秋.贵州凯里龙场镇山体崩塌基本特征与成因分析[J].中国地质灾害与防治学报, 2015, 26(03):3-9.
[3]林涛.川东巴州区滑坡发育规律及危险性预测评价[D].成都理工大学, 2015.
[4]潘文燕.密涿高速公路北京山区段地质灾害特征及危险性评价[D].中国地质大学(北京).2015.
作者:孙一平,身份证号:510602196305121157。
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