国道212线高楼山路段滑坡灾害成因分析

中国科技纵横 / 2018年08月24日 07:19

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106国道炎陵水口镇大风垅路段因暴雨发生了大面积山体滑坡(受访者 ...

李二新

摘 要:5.12汶川地震重创甘肃文县,亦为南北向贯穿县境的国道212线留下了诸多滑坡、泥石流地质灾害隐患。历时两年的地震灾后重建,有效地恢复了公路的通行能力和服务水平,但对地质灾害的处治尚不完善;在其后降雨、后续地震等因素的诱发下,灾害显著发育,严重破坏了各类公路构造物。本文以国道212线高楼山路段三处典型的滑坡为例,全面分析了区域的自然地理、地质环境和灾害的诱发因素,并有针对性地提出了治理灾害的建议措施。

关键词:滑坡;原因;分析;国道212线

中图分类号:P642.22 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)09-0128-01

并线进入文县境内的国道212线(兰州~重庆)和247线(景泰~昭通),自北向南翻越高楼山后相背而行:247线逆江向西,212线顺江而东。作为文县联系外界的仅有的两大交通主动脉,社会战略意义十分显著;加之,据世界自然遗产九寨沟之要冲,其经济效益的前景也十分广阔。两国道高楼山越岭段(以下表述为国道212线高楼山路段)最低处北坡脚海拔820m,越岭垭口海拔1850m。滑坡是影响公路安全畅通的常见地质灾害。著名的川藏公路102滑坡在公路建设之初即现成灾先兆,在1991年6月16日~18日路基急剧沉降逾3m,堰塞帕隆藏布河成湖,导致该年度交通中断179天。2004年1月23日,会宁县境内的国道312线发生滑坡,150m范围内的路基整体下滑近20m,滑动土体达4.0×105m3,一辆正在通行的汽车被突然下滑的土体掀翻。

1 滑坡特征

1.1 研究区域自然地理概况

高楼山地处文县中部,为中高山地貌,主峰金子山海拔3113m。区域内冬季高寒、夏季潮湿;年降雨总量较大,但时空分布不均匀;南北两坡分别孕育了文县八河中的马莲河与洋汤河。气候呈显著的垂直分布特征。高楼山地处南秦岭地槽褶皱带(北部)与扬子准台地(南部)两大构造单元的过渡区域,地层多由变质后的砂砾岩组成,地表覆盖粘性颗粒比重较大的淡黄色亚砂土,透水性差。

1.2 K522+460~+580滑坡

K522+460~+580段滑坡,基岩风化严重,山体覆盖土沿土石结合面构成的滑面滑移,在历时近两年后趋于稳定。滑坡平面呈纵长型,坡面起伏小,坡角约为35°,面积2.4×104m2,滑动土层厚2~4m,规模小。穿越滑坡后壁的公路,被其强大的牵引力所撕裂,半幅成为滑坡后壁,半幅成为滑坡台,后壁台坎高1.5m。

1.3 K540+610~+700滑坡

K540+610~+700段滑坡为填方路基边坡的浅层滑移,平面呈横长冰斗型,沿公路纵长90m,顺坡面斜宽10m,高差7.4m,坡度约为45°,厚度8~9m,体积约8.1×103m3,属小型滑坡。路基由填筑天然沟谷至设计标高而成型,滑移区自然坡度在35°~40°之间,滑舌停滞于坡角平缓处,原为农田,退耕还林后植落叶松。5.12地震后,該段路基随即出现缓慢下沉迹象,在其后的两年半的时间内,总沉降量约为30cm;2011年5~9月间,频发的暴雨促使滑坡急剧加速,致使其年度沉降值高达2.2m。

1.4 K541+000~+500滑坡

K541+000~+500段滑坡为东北西南走向,呈纵长型平面,南北斜长230m,东西宽160m,滑动土层平均厚度10.6m,属中型滑坡;形成年代久远。滑坡坡面平顺,相对高差达400m;土体松软、潮湿,坡面渗水痕迹明显。土体滑出剪出口后,在前方形成一大型堆积平台,平台坡度平缓。坡面植被良好。滑坡整体滑动速度慢,一般在春融和雨季加速蠕动,引起的路基下沉速度一般在10~20cm/年。国道212线K541+050~+150段路基首次穿越滑坡体后,经一半径为20m的回头曲线折回, K541+230~+360段再次穿越滑坡体。

公路翻越垭口后,依靠包括K540+610~+700和K541+000~+500两段路基在内的大长坡道快速降低高程,坡陡弯急,滑坡引发的路基沉降进一步降低了道路的安全保障水平。

2 滑坡成因分析

2.1 地震

高楼山地处南北地震带中段的武都—马边地震带,地质构造复杂,强震频发;根据相关区划图,区域内地震动峰值加速度为0.30g,地震动反应谱特征周期为0.4s,构造物基本设防烈度Ⅷ度。

公路管理部门提供的相关资料显示,2008年5月之前的数十年内,国道212线高楼山路段滑坡地质灾害发育不显著,既有古滑坡亦处于“休眠期”。汶川地震(8.0级,2008.5.12)及其后的雅安地震(7.0级,2013.4.20)、岷县漳县地震(6.6级,2013.7.22)均波及文县,遂成为触发高楼山区域滑坡地质灾害的主要因素。

沉寂多年的K541+000~+500古滑坡,在地震力的作用下“复活”成灾,之后,文县连续数年主汛期的强降雨则进一步削弱了滑坡自我稳定的能力。

2.2 强降雨

2008年~2013年间,暴洪灾害伴随地震交替侵袭文县。其中,最具破坏性的8.12(2010)、8.17(2012)和7.24(2013)强降雨的12小时降雨量均超过100mm,境内基础设施损失惨重。降雨有效补充了地表径流和地下水,地表水利用裂隙、孔洞等通道下渗,快速提高了土体饱和的程度,加之优良植被的强大蓄水功能对渗入水量的持续补充,进一步促使土体抗剪强度降低,最终导致震后处于极限平衡状态的坡面丧失稳定。

数年内,作为强推手的暴雨,高效地触发高楼山地区的滑坡陆续发育成灾十余处。

2.3 地层地质因素

探坑显示,K540+610~+700段路基填土为杂填土,自顶面至2.0m范围内为填筑碎石土,透水性好,天然级配,最大粒径1.5cm,零含泥量;2.0~8.0m范围内为就地采取的强风化片岩碎块和混杂其间的粉质粘土,透水性差。人工填土下伏千枚岩,灰黑色,易风化,水稳定性极差。通过踏勘了解到,在最初的路基填筑时,未依据规范对原坡面作开挖台阶处理,为路基填土与原坡面间的相对滑移留下伏笔;进而,遇水成泥的风化千枚岩滑动带,为坡面的滑移提供了更充分的条件。

K541+000~+500段滑坡的地质勘探结果同样指出,下卧的炭质千枚岩在饱和状态下形成的滑带,仍然是促使滑坡发生的重要原因,其作用机理也基本相同;所不同的是,该处滑坡的滑体主要由第四系全新统堆积层构成,路基填土不多。

2.4 公路受K522+460~+580滑坡影响成灾分析

在公路建成后的历次改建设计中,对K522+460~+580段滑坡,均贯彻了从后壁外侧避绕滑体的选线原则;该原则有效确保了路基在役数十年内的整体稳定。但近年的地震和强降雨,在短时间内加速滑体下挫,产生的强大牵引力在撕裂公路地基的同时,拖动其下沉,进而,在重载交通的助力下,路面位移、沉降。

3 处治建议

基于前述滑坡成因分析,提出以下处治建议。(1)K522+ 460~+580段路基,整体左移不小于6m,以确保路线完全绕开滑坡的不利影响。(2)挖除K540+610~+700段路基填土,清理千枚质基岩的软化层,依据规范要求开挖台阶,选择适宜的填料重新填筑路基。(3)限于地形对K541+000~+500段路基改线的不利约束,对该滑坡宜采用锚、挡结合的方案:回头弯道内侧、上下路基之间的部分滑体,以锚索框格梁予以锚固;以K541+230~+400段公路地基为主的滑体,设置数量和断面适当的抗滑桩支挡。

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