高速公路工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估與預(yù)測(cè)探究

周 托

（廣東省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊(duì)，廣東惠州 516008）

隨著我國(guó)高速公路工程不斷建設(shè)，擬建公路將形成大量路塹和路堤邊坡，這些邊坡作為擬建公路的重要組成部分，高陡的路塹和路堤邊坡在施工過程中及完工后易遭受崩塌/滑坡等地質(zhì)災(zāi)害[1]。結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)高速公路工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估和預(yù)測(cè)，最后對(duì)方案進(jìn)行危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，從而確保建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)和安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。

1 工程概況

韶惠高速公路龍門至惠州段位于廣東省惠州市北部，項(xiàng)目起點(diǎn)設(shè)在龍門縣平陵街道辦附近的武深高速處，擬建高速公路向南跨越縣道X224 并設(shè)置平陵立交，經(jīng)路灘村后設(shè)大嶂頂隧道穿過阿婆云山，經(jīng)山佳斗、冷水坑、賀屋，在鵲樓村附近（K10）設(shè)置公莊立交，擬建道路繼續(xù)向南在蘇茅坪附近跨越廣河高速，擬建蘇茅坪立交與廣河高速相接。

2 韶惠高速公路地質(zhì)環(huán)境條件評(píng)估

韶惠高速公路地貌單元包括丘陵地貌和平原地貌，地形起伏較大，坡度較陡，地表巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，按地質(zhì)條件復(fù)雜程度綜合判定評(píng)估區(qū)巖土體結(jié)構(gòu)為復(fù)雜；地形地貌條件復(fù)雜；斷裂較發(fā)育，評(píng)估區(qū)內(nèi)地層巖石類型較多，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，區(qū)域地殼穩(wěn)定性屬于基本穩(wěn)定；水文地質(zhì)條件為復(fù)雜；巖土體工程地質(zhì)條件為復(fù)雜，對(duì)擬建工程項(xiàng)目影響較大；人類工程活動(dòng)破壞地質(zhì)環(huán)境程度為強(qiáng)烈，綜合分析評(píng)估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害成因，評(píng)估區(qū)內(nèi)主導(dǎo)的地質(zhì)環(huán)境因素是巖土體本身的物理力學(xué)性質(zhì)；從屬的地質(zhì)環(huán)境因素是降雨、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)構(gòu)造和地形地貌條件；激發(fā)因素是氣象變化和人類工程活動(dòng)[2]。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估

通過在評(píng)估區(qū)內(nèi)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，評(píng)估區(qū)內(nèi)已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害類型包括崩塌1種，在區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)已發(fā)的崩塌地質(zhì)災(zāi)害12 處，主要分布在路邊開挖的人工邊坡中，規(guī)模為微—小型。

3.1 地質(zhì)災(zāi)害類型

根據(jù)調(diào)查，評(píng)估區(qū)發(fā)現(xiàn)崩塌點(diǎn)12處，主要分布于在丘陵區(qū)山麓斜坡前緣。在工程地質(zhì)巖組上，主要與碎屑巖巖性組關(guān)系最為密切，其次為侵入巖巖性組。位于人工開挖邊坡中，規(guī)模主要為微型。崩塌地質(zhì)災(zāi)害主要表現(xiàn)為陡坡表層巖土體掉塊及崩落，大部分發(fā)生在殘坡積層和全風(fēng)化巖中，呈松散狀堆積于坡腳，崩塌坡面較為新鮮，評(píng)估區(qū)內(nèi)的崩塌均為新近形成，破裂面較新鮮，目前多數(shù)處于較不穩(wěn)定狀態(tài)。規(guī)模多數(shù)為微型—小型，已造成的損失小，其危害性小。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害特征

評(píng)估區(qū)人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈，由于人工無序取土、取石料現(xiàn)象嚴(yán)重，加上丘陵區(qū)、剝蝕殘丘局部坡腳居民切坡建房及修建道路，導(dǎo)致巖土體直接裸露，邊坡高陡，在強(qiáng)降雨條件下，易發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害[3]。

3.3 地質(zhì)災(zāi)害因素

3.3.1 崩塌發(fā)生的內(nèi)在因素

地形條件：人工挖方形成陡立邊坡，有利于崩塌的發(fā)生；

巖性條件：殘坡積碎石土、全風(fēng)化花崗巖構(gòu)成的坡體，巖土體結(jié)構(gòu)松散，水理性能差，基巖風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體破碎，有利于崩塌的發(fā)生。

3.3.2 崩塌發(fā)生的外在因素

人工開挖的邊坡過于陡峭，且坡面未采取工程措施進(jìn)行防護(hù)，此為崩塌地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的主要外因；另外大氣強(qiáng)降雨引發(fā)或加劇了崩塌地質(zhì)災(zāi)害的形成，洪暴期間，坡面雨水沖刷、地下水滲流加劇等因素為崩塌形成的誘發(fā)因素。

3.3.3 穩(wěn)定性與危險(xiǎn)性

崩塌位于既有道路路塹邊坡，由于人為挖方形成的陡坡未進(jìn)行及時(shí)防護(hù)，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在強(qiáng)降雨和重力的作用下極易繼續(xù)引發(fā)崩塌，但規(guī)模較小，對(duì)線路的危害程度及危險(xiǎn)性均小[4]。

3.4 危險(xiǎn)性分級(jí)原則及判別標(biāo)準(zhǔn)

災(zāi)害對(duì)建設(shè)場(chǎng)地的災(zāi)害的損失程度以及影響程度等因素決定，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性是由地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)害的危害程度以及發(fā)育程度決定的，而地質(zhì)災(zāi)害的危害程度主要由地質(zhì)環(huán)境破壞程度決定的，根據(jù)這些依據(jù)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與分析對(duì)已發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性評(píng)估如下：有關(guān)判別依據(jù)見表1、表2。

表1 地質(zhì)災(zāi)害危害程度表

表2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分級(jí)表

3.5 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)現(xiàn)狀評(píng)估

經(jīng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，地質(zhì)災(zāi)害以微—小型崩塌為主，主要表現(xiàn)為陡坡表層巖土體崩落、掉塊、滾落，崩塌、滑坡物主要為坡殘積土，局部強(qiáng)風(fēng)化巖，但未造成人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，已發(fā)崩塌危害程度小，危害對(duì)象少，造成經(jīng)濟(jì)損失小。地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀為危害程度小，危險(xiǎn)性小，對(duì)擬建道路影響小。評(píng)估區(qū)發(fā)現(xiàn)崩塌點(diǎn)12處，主要分布于在丘陵區(qū)山麓斜坡前緣，區(qū)內(nèi)已發(fā)的崩塌現(xiàn)狀其危害性小，危險(xiǎn)性小，對(duì)擬建高速公路的影響為小。

4 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

工程建設(shè)可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害有巖溶地面塌陷、泥石流、崩塌/滑坡和地面沉降。

4.1 巖溶地面塌陷危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

巖溶地面塌陷危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的基本思路是從眾多影響巖溶塌陷的因素中提取出最主要評(píng)價(jià)因素，并建立評(píng)價(jià)模型，同時(shí)采用定性和半定量綜合評(píng)價(jià)的方法。

在確定各類型的評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，同時(shí)根據(jù)巖溶地面塌陷穩(wěn)定性與各指標(biāo)的關(guān)系，將其因素量值劃分為4個(gè)等級(jí)，并對(duì)每個(gè)等級(jí)進(jìn)行不同的賦值。當(dāng)巖溶地面塌陷的穩(wěn)定性越差，則其賦值越大，反之賦值越小;其中對(duì)應(yīng)塌陷不穩(wěn)定的賦予量值4，對(duì)應(yīng)較不穩(wěn)定的為3，對(duì)應(yīng)基本穩(wěn)定的為2，對(duì)應(yīng)穩(wěn)定的為1。由此便構(gòu)成巖溶地面塌陷穩(wěn)定性判別指標(biāo)的量化準(zhǔn)則。

根據(jù)評(píng)估區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件及收集區(qū)域地質(zhì)資料，巖溶地面塌陷主要評(píng)估指標(biāo)選取如表3所示，根據(jù)上述條件對(duì)照表3進(jìn)行賦值，可得出評(píng)估區(qū)巖溶地面塌陷穩(wěn)定性評(píng)估指數(shù)為X=2.71。

表3 巖溶地面塌陷穩(wěn)定性綜合評(píng)估表

根據(jù)表3可以判定，評(píng)估區(qū)巖溶地面塌陷穩(wěn)定性屬于較不穩(wěn)定（易塌陷）。

4.2 崩塌滑坡預(yù)測(cè)

根據(jù)地形地貌特征結(jié)合道路設(shè)計(jì)標(biāo)高，道路建設(shè)產(chǎn)生的人工邊坡主要為路堤填方邊坡及挖方邊坡，局部地段為半挖半填道路邊坡，其中最大挖方高度達(dá)50.1m，最大填方高度達(dá)19.0m，而由于項(xiàng)目設(shè)置隧道2座，在隧道建設(shè)中，可能產(chǎn)生大量棄土、廢石，如任意堆放或工后處理不好，將可能引發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害。針對(duì)道路工程不同的施工情況，預(yù)測(cè)工程建設(shè)引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害主要為巖溶地面塌陷、崩塌/滑坡、地面沉降、泥石流。而地面沉降包括道路地基地面沉降及橋基地面沉降；崩塌/滑坡包括路堤崩塌/滑坡、路塹邊坡崩塌滑坡、隧道口崩塌/滑坡。

崩塌滑坡擬建線路路堤邊坡的設(shè)計(jì)坡率為1∶1.5，對(duì)場(chǎng)地各填方路堤進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，通過計(jì)算結(jié)果及評(píng)價(jià)，路堤邊坡其穩(wěn)定性屬于不穩(wěn)定狀態(tài)，其危險(xiǎn)性為大，危害性為大。在實(shí)際道路施工過程中，需要對(duì)路堤邊坡進(jìn)行防護(hù)措施，采取擋土墻、格構(gòu)護(hù)坡等措施，可進(jìn)一步降低路堤邊坡發(fā)生崩塌失穩(wěn)的可能性。

4.3 地面沉降預(yù)測(cè)

根據(jù)線路場(chǎng)地平整情況及鉆孔揭露情況，進(jìn)行地面沉降計(jì)算，計(jì)算時(shí)假設(shè)道路荷載模型為條形基礎(chǔ)均布荷載，上部路面附加應(yīng)力為20kPa，動(dòng)載荷為30kPa，總附加應(yīng)力取50kPa，計(jì)算時(shí)，壓實(shí)填土的壓縮模量取4.0MPa，其余各巖土層取前述推薦值，土層厚度取該土層平均厚度，基礎(chǔ)計(jì)算寬度取34.5m，預(yù)測(cè)地面沉降量為131～563mm，沉降量以地面沉降發(fā)育程度評(píng)估要素表進(jìn)行判別（表4）。

表4 地面沉降發(fā)育程度評(píng)估

預(yù)測(cè)工程建設(shè)引發(fā)地面沉降的可能性中等—大，其中有10 段路基的地面沉降危害程度為大，危害對(duì)象為道路及車輛，可能造成的經(jīng)濟(jì)損失大，潛在的危險(xiǎn)性大；有20段路基的地面沉降危險(xiǎn)程度為中等，危害對(duì)象為道路及車輛，危害程度為中等，可能造成的經(jīng)濟(jì)損失中等，潛在的危險(xiǎn)性中等。

4.4 泥石流預(yù)測(cè)

道路平整將需要大量進(jìn)行開挖低丘，對(duì)原有山區(qū)丘陵巖土體結(jié)構(gòu)造成破壞，并形成大量松散碎屑物質(zhì)來源，同時(shí)在強(qiáng)降雨作用下可能出現(xiàn)嚴(yán)重水土流失，從而可能誘發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害，因此需要對(duì)低丘陵地區(qū)仍可能潛在泥石流災(zāi)害進(jìn)行危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估[5]。

根據(jù)泥石流溝評(píng)判方法，對(duì)評(píng)估區(qū)西側(cè)泥石流溝谷（NSL2）的15 項(xiàng)要素進(jìn)行量化評(píng)分，評(píng)分結(jié)果為61分，易發(fā)程度為輕度易發(fā)，預(yù)測(cè)其危害性為中等，危險(xiǎn)性為中等。

5 結(jié)束語

通過調(diào)查場(chǎng)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征，從內(nèi)在因素和外動(dòng)力作用兩個(gè)方面闡述了地質(zhì)災(zāi)害的成因，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)評(píng)估要素、量化指標(biāo)及區(qū)段危險(xiǎn)性判別原則，通過對(duì)地質(zhì)災(zāi)害代表性剖面進(jìn)行穩(wěn)定性分析，在查明巖溶發(fā)育情況、區(qū)內(nèi)各類型邊坡巖土層的前提下，對(duì)評(píng)估區(qū)內(nèi)不同災(zāi)種采取相應(yīng)的防范措施后，地質(zhì)災(zāi)害的危害性和危險(xiǎn)性可以消除或減弱，在完善施工安全管理制度下，合理設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了擬建高速公路的建設(shè)場(chǎng)地可以進(jìn)行工程建設(shè)，并對(duì)類似高速公路工程具有一定參考意義。