S206線博湖至庫爾勒公路沿線地質(zhì)災害初探★

王海濤 張遠芳 齊海龍

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院，新疆 烏魯木齊 830052; 2.中鐵二十一局集團第一工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830026)

S206線博湖至庫爾勒公路沿線地質(zhì)災害初探★

王海濤1張遠芳1齊海龍2

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院，新疆 烏魯木齊 830052; 2.中鐵二十一局集團第一工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830026)

對S206沿線常發(fā)生的地震液化、地面沉降、鹽漬土病害等地質(zhì)災害問題進行了分析，初步探明了沿線地質(zhì)災害的類別及成因，提出了設計、施工中應采取的措施和原則，為類似復雜地質(zhì)條件地區(qū)的工程建設提供了參考。

S206線，地質(zhì)災害，類別，措施

1 線路概況

S206線起點位于博湖縣西南S206公路K63+700處，全長約80 km，其中平原微丘區(qū)段約70 km，山嶺重丘區(qū)段約10 km，線路穿越從平原、沼澤到沙漠、山地等多種地貌單元，沿線地質(zhì)條件復雜，地質(zhì)災害多發(fā)。

2 線路沿線地形地貌及水文特征

2.1 線路沿線地形地貌

沿線地貌單元主要為開都河沖積平原地貌、湖濱地貌、沼澤地貌、沙漠地貌、山前沖洪積平原地貌以及中山地貌。

1)開都河沖積平原地貌(K63+700～K75+500)。開都河沖積平原地勢平坦，地層以粉砂與粉質(zhì)黏土為主，地表植被豐富，博斯騰湖和開都河為該區(qū)段主要水系，地下水位較高。

2)湖濱與沼澤地貌(K75+500～K87+400)。湖濱與沼澤地貌地勢平坦，地層主要為淤泥質(zhì)腐土、粉砂及粉質(zhì)黏土，地表植被茂盛，地下與地表水豐富。

3)沙漠地貌(K87+400～K97+500)。沙漠段地勢稍有起伏，主要地層為粉砂，地下水位埋藏較深，地表覆蓋著稀疏的耐旱耐鹽植被，有流動沙丘及半固定沙丘存在。

5)中山地貌(K127+030～K137+600)。路線穿越庫魯克塔格中山地貌，地勢起伏較大，山脊與溝壑較大，主要巖石為花崗巖，局部為受高溫高壓作用后的變質(zhì)巖—片麻巖，地表植被稀疏，巖石風化較嚴重。

表1 沿線主要氣象要素

2.2 沿線水文特征

線路區(qū)域地表水主要有:博斯騰湖、開都河、孔雀河及降水和冰雪融水;地下水:在K63+700～K87+000段可見地下水，埋藏深度為1.5 m～4.0 m，其流向與地表水流向相同，地下水主要為地表水滲入、側(cè)向補給及降水與農(nóng)田灌溉補給和地下泉水。線路所在的中山區(qū)有短暫性地表水流，其流量較大，時間短，同時攜帶泥沙，沿線主要氣象要素見表1。

3 沿線主要地質(zhì)災害

按照《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》［1］線路工程地質(zhì)條件屬復雜。主要地質(zhì)災害有:湖濱及沼澤地段的地面沉降、砂土液化和鹽漬化，開都河沖積平原和湖濱及沼澤地段的季節(jié)性凍土，沙漠地段的風沙災害、山前區(qū)路段的崩塌和泥石流。

3.1 地震液化

地震動峰值大于0.1g的地區(qū)且地面以下20 m深度范圍內(nèi)有飽和砂土和粉土時，存在地震液化的可能［1］。開都河沖積平原地段，地層主要為5個主層2個亞層，見表2。由于該段臨近博斯騰湖和開都河，地下水位達2.2 m～3.8 m。該段地震動峰值加速度為 0.15g［2］，地震烈度為 7 度。

表2 開都河沖積平原區(qū)主要地層特征

鑒于本段地層特征，采用《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》［1］中的上覆非液化土層和液化特征深度及基礎埋深的關系判別:從表2及地下水位可知上覆非液化土層的厚度du取4 m，液化特征深度d0取6 m，基礎埋深db不足2 m的取2 m，有du＜ d0+db－2，可知產(chǎn)生液化的可能性較大，在線路設計、施工及運營中應采取相應的處理措施。

3.2 地面沉降

該段路面沉降的主要原因為地質(zhì)原因。線路部分穿越焉耆盆地最低處——博斯騰湖，湖區(qū)蘆葦豐盛。路線K76+500～K87+200段為第四系湖相沉積淤泥質(zhì)土，厚度0.9 m～10 m，按照《公路工程土工試驗規(guī)程》［3］對在該段不同地點所取的部分土樣的室內(nèi)試驗結果列于表3。

從表3可以看出該段土呈軟塑～流塑狀態(tài)，含水量介于23.8%～62.4%，有機質(zhì)含量處于4 g/kg～125 g/kg范圍內(nèi)，10 m以上土層基本為淤泥質(zhì)土。該地段淤泥質(zhì)土是在靜水或流速緩慢的沉積環(huán)境下沉積并伴有微生物作用的一種結構性土，其固結沉降包括主固結、次固結及側(cè)向擠出等固結階段，固結時間長，并且受地震荷載時路基會出現(xiàn)下沉。

表3 土樣物理性質(zhì)參數(shù)

3.3 鹽漬土的鹽脹、溶陷及融沉

博斯騰湖三面環(huán)山，是我國最大的內(nèi)陸湖［4］，冰雪融化或暴雨后，地表徑流溶解沿途巖土體，成為含鹽礦化水，當?shù)乇硭鞒錾娇诨蛄魉贉p慢，形成漫流時，在強烈的地表蒸發(fā)下，水中的鹽分即聚集在地表或者地表以下某一深度范圍內(nèi)，形成鹽漬土，其含鹽成分與地表水所溶解的鹽成分直接相關。同時該區(qū)域次生鹽漬化也很嚴重，大量的農(nóng)業(yè)灌溉和渠道滲漏導致地下水位上升，在強蒸發(fā)的作用下鹽分隨毛細水上升聚集于地表，形成次生鹽漬化。焉耆盆地東部博斯騰湖附近鹽漬土廣泛發(fā)育，氯鹽、亞氯鹽、硫酸鹽和亞硫酸鹽都有發(fā)育，平面上，從沖洪積扇前緣的細土平原到?jīng)_積—湖積平原，鹽漬化程度呈增高趨勢，開都河沖積平原段地層主要為粉土、細砂，0 m～1.0 m土層鹽漬土類型為中硫酸鹽漬土［5］。

鹽漬化路段部分土樣的試驗結果列于表4。

面對這種情況，他倆毫不猶豫地蹲下身子，兩只手齊下，用手指摳土。重新填溝的泥土并不太堅硬，但由于翻填時把地表面的碎石子、碎玻璃等雜物摻入土中，不大一會兒，手指就劃破了，滲出了血。劃破的指頭又攪在濕潮、冰冷的泥土里，十指連心，直痛得額頭滴下汗珠。他倆卻咬緊牙關，不肯停手，直到找出沒有纏繞膠帶的管線，把它纏繞好，并經(jīng)檢查合格，方才罷手。

表4 鹽漬化路段部分土樣易溶鹽試驗結果

從表4中可以看出，該路段以硫酸鹽型鹽漬土為主，鹽漬土的凍脹是土中含水率、含鹽量及含鹽類型、外界溫度、路基土壓實度等因素綜合作用的結果［6］，硫酸型鹽漬土中的硫酸鈉為路基鹽脹主要因素。在溫度低于或高于32.4℃時硫酸鈉的溶解度均降低，同時吸收10個水分子變成Na2SO4·10H2O晶體［7］，尤其是溫度迅速降低時，硫酸鈉晶體析出的速度加快，路基土表現(xiàn)出明顯的鹽脹，隨著土體自重或行車附加壓力的作用及溫度升高，水分的浸入同時會引起溶陷及融沉。

3.4 季節(jié)性凍土

區(qū)域標準凍土深度在0.60 m～0.80 m之間［8］。開都河沖積平原、湖濱與沼澤地段，地層粘土、粉土較厚，含水率在20%以上，凍脹等級為Ⅴ級，冬季路基土凍脹和春融會導致路基的沉降、路面翻漿。線路在博斯騰湖湖區(qū)路段，高含水率、大孔隙比的淤泥質(zhì)土會在數(shù)年內(nèi)對道路使用存在不利影響。

3.5 風沙災害

線路沙漠段兩側(cè)100 m～300 m存在半固定沙丘，植被稀少，降雨量少，全年盛行西北風，風力一般為3級～5級，7級，8級大風天數(shù)全年達32 d，年平均風速3.0 m/s，最大風速可達40 m/s，易產(chǎn)生風沙災害。風沙災害主要危害類型為掩埋路線，掏蝕路基等。

3.6 山前區(qū)路段的崩塌、巖堆和泥石流

該區(qū)段由于線路選址困難，線路不得不建在地質(zhì)不良路段。

3.6.1 崩塌與巖堆

崩塌與巖堆的引發(fā)因素主要有風化、凍融、雨水沖刷、溫度變化、植物根系膨脹、水位驟變、工程活動、雷擊及地震等［9］。庫魯克塔格山巖層受到各個地質(zhì)時期的構造力作用致使巖體裂隙發(fā)育，該路段的巖體裂隙與節(jié)理寬度為0.5 cm～3.0 cm，延伸3.0 cm～600 cm，坡度在50°～60°之間，結構面復雜，且該區(qū)域晝夜、季節(jié)溫差大，風化作用強烈使巖體在開挖后易出現(xiàn)崩塌及巖堆等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

3.6.2 泥石流

中山區(qū)地形較陡，匯水面積較大且?guī)r層風化嚴重，山體植被不發(fā)育，在短時暴雨、春季冰雪消融的短暫性洪流條件下易形成突發(fā)性泥石流。

4 結論及建議

4.1 S206沿線主要地質(zhì)災害

線路主要地質(zhì)災害有高含水砂土段地震液化;軟土段地面沉降、鹽漬土的鹽脹、溶陷及融沉;季節(jié)性凍土;風沙災害;山前區(qū)段的崩塌;巖堆和泥石流等。

4.2 建議

該路線的地質(zhì)災害的設計及施工措施:對于嚴重液化的段落建議采用排水、換填結合強夯或者碎石樁處理，并加強后期觀測;對于軟弱地基導致的地面沉降，根據(jù)具體情況采取:換填、碎石樁、水泥攪拌樁、換填強夯以及柱錘沖擴樁處理，加強后期沉降觀測;鹽漬土段建議清表20 cm～50 cm，采用土工布或塑料薄膜隔斷層措施，強鹽漬化路段要抬高路基，做好防鹽脹、鹽腐蝕措施;對于季節(jié)性凍土建議進行換填基礎處理，做好排水設施;對風沙災害可以采用降低路基高度，放緩路堤邊坡，加強路堤防護，同時使用蘆葦柵格進行防沙與固沙，風沙較嚴重時可設置堤式、柵式沙障及防沙網(wǎng)，避免路線走向與主要風向大交角［10］;對崩塌及巖堆路段破碎嚴重的巖面進行掛網(wǎng)噴漿處理，對破碎較小的開挖面進行掛柔性網(wǎng)處理，同時做好積石平臺;對泥石流的防治可以在邊坡較陡與匯水面積較大的段落使用橋涵進行排水處理，同時做好對風化層的覆蓋處理。

［1］JTG C-C20-2011，公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.

［2］GB 18306-2001，中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖［S］.

［3］JTG E40-2007，公路土工試驗規(guī)程［S］.

［4］譚 芫，王亞俊，寧建忠.新疆博斯騰湖水生態(tài)環(huán)境變化分析［J］.干旱區(qū)研究，2004，21(1):7-12.

［5］黃璟焱，海米提·依米提，陳劍杰，等.新疆博斯騰湖東岸鹽漬土分布特征［J］.中國地質(zhì)災害與防治學報，2009，1(20):126-129.

［6］王俊臣.新疆水磨河細土平原區(qū)硫酸(亞硫酸)鹽漬土填土鹽脹和凍脹研究［D］.吉林:吉林大學建設工程學院，2005:48-100.

［7］王海濤，張遠芳，慈 軍，等.羅布泊鹽漬土含鹽量與電導率及稠度指標的關系［J］.水利與建筑工程學報，2013，11(5):17.

［8］JTG D30-2004，公路路基設計規(guī)范［S］.

［9］卓萬生.巖崩的成因分析及治理方法研究［J］.資源與礦業(yè).2006，8(6):107-108.

［10］馬培建，王選倉，聶少峰.沙漠公路沙害原因分析及對策措施研究［J］.路基工程，2009(4):99.

Preliminary study of geological hazards along the highway S206 Bohu to Korla★

WANG Hai-tao1ZHANG Yuan-fang1QI Hai-long2
(1.College of Hydraulic and Civil Engineering of Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China;2.China Railway Twenty-one Bureau Group the First Engineering Company，Urumqi 830026，China)

The paper analyzed the earthquake liquefaction，ground subsidence，saline soil disease and other geological diseases common caused in S206 line.The article initially proved the category and causes of geological hazards along the route，the article proposed some measures and principles in design and construction，the concluded will create reference for the complex geological conditions construction in the similar areas.

S206 route，geological hazards，category，measure

TU448

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2014.14.039

1009-6825(2014)14-0071-03

2014-03-08 ★:國家自然科學基金(項目編號:41262012)

王海濤(1984-)，男，碩士，助理工程師; 張遠芳(1963-)，女，副教授; 齊海龍(1986-)，男，助理工程師