精伊霍鐵路北天山中山區(qū)滑坡成因及治理淺析

黃 杰

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司, 陜西西安 710043)

精伊霍鐵路從精河站與北疆鐵路分離,蜿蜒向西南穿越天山西北支的博羅霍洛山進(jìn)入伊犁河谷,終點(diǎn)在霍爾果斯口岸。是我國(guó)新疆烏魯木齊以西的重要鐵路干線,對(duì)連接中亞各國(guó),促進(jìn)邊境口岸貿(mào)易具有深遠(yuǎn)意義。該線1958年曾經(jīng)草測(cè),1994年正式進(jìn)行了可行性研究,1997年到2004年對(duì)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)勘察論證,形成了較完善的線路方案后,于2004年底動(dòng)工修建,歷經(jīng)六年,目前已全線貫通。

2010年1月底日,新疆發(fā)生特大雪災(zāi),積雪最大厚度達(dá)1 m,雪災(zāi)對(duì)剛剛建成的精伊霍鐵路造成了大量的病害,其中比較嚴(yán)重的為DK173及DK178處滑坡。此兩處滑坡前緣已延至路基,對(duì)線路的安全運(yùn)營(yíng)造成嚴(yán)重威脅,亟待治理。

1 自然地理

1.1 地形地貌

該段位于北天山南麓丘陵區(qū),沿北天山南麓呈近東西向長(zhǎng)條狀分布,沿河谷兩側(cè)由一系列的渾圓狀山丘組成,高程800～1 300 m,相對(duì)高差小于200 m,多為低矮的山丘,山坡較緩,呈弧形展布,南北波狀起伏,東西溝梁相間,溝谷發(fā)育,草本植物茂密。

1.2 氣候條件

本區(qū)屬中溫帶干旱氣候區(qū),降水量及氣溫隨高程的變化較大,一般每升高100 m,降水量增加39～42 mm,而氣溫則下降0.7 ℃。極端最高氣溫30 ℃,最低氣溫-32 ℃,年平均降水量300 mm左右,日照強(qiáng)烈,極端天氣較多。季節(jié)性凍土深達(dá)200 cm。

2 地層巖性

2.1 DK173滑坡處地層

砂質(zhì)黃土(Q3eol3)：淺黃色,厚0～7 m,稍密,具Ⅲ級(jí)自重濕陷性,γ=19 kN/m3,φ=24.2°。

砂巖(PSs):分為兩層,表層7 m厚為紫色,泥鈣質(zhì)膠結(jié),以泥質(zhì)膠結(jié)為主。層理產(chǎn)狀N72°E/20°S,層厚0.1～0.3 m。主要發(fā)育兩組節(jié)理：J1層理產(chǎn)狀為N15°W/75°N ,間距8～15 cm；J2層理產(chǎn)狀為N45°/70°N, 間距20 cm。全-強(qiáng)風(fēng)化,風(fēng)化后呈碎屑或塊狀,γ=22 kN/m3。

表層泥鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖下為鐵鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖,鐵褐色-暗紅色,中厚層狀構(gòu)造,變晶結(jié)構(gòu),局部可見(jiàn)柱狀斑晶,巖質(zhì)堅(jiān)硬,γ=23 kN/m3。

2.2 DK178滑坡處地層

砂巖 (PSs):褐黃色,厚4～6 m,鐵硅質(zhì)膠結(jié),變晶結(jié)構(gòu),中厚層狀構(gòu)造,層理產(chǎn)狀N70°E/30°S。層厚0.2～0.3 m,巖質(zhì)堅(jiān)硬,局部夾薄層泥巖,主要發(fā)育四組節(jié)理。

J1:N10°E/77°/N,張性,平直,間距0.2～0.4 m,延伸大于5 m。

J2：N40°E/85°/S,密閉,平直,間距0.2～0.5 m,延伸大于1 m。

J3：N20°E/75°/N,張性,平直,間距0.3～1.0 m,延伸大于3 m。

J4：N77°E/67°/N,密張,平直,間距0.1～0.3 m,延伸大于5 m。

3 水文地質(zhì)

3.1 地表水

該區(qū)地表沖溝發(fā)育,地表水多以片流方式向沖溝匯集。DK173處發(fā)育一沖溝,溝寬約1 m,溝內(nèi)有常年流水,水質(zhì)清澈,水量不大；DK178處地表水不發(fā)育。

3.2 地下水

圖1 DK173滑坡主軸斷面(單位：m)

DK173處地下水主要為孔隙潛水及基巖裂隙水。孔隙潛水主要為賦存于第四系黃土層孔隙中,埋深較淺,主要受大氣降水補(bǔ)給；基巖裂隙水賦存于二疊系砂巖層中,二疊系砂巖表層風(fēng)化嚴(yán)重,節(jié)理發(fā)育,巖體破碎,而下層完整砂巖又是天然隔水層,故風(fēng)化基巖層中裂隙水較為發(fā)育。因節(jié)理多密閉,故地下水連通性差,泉水稀少。

4 滑坡概況

4.1 DK173滑坡

(1)滑坡形態(tài)

該滑坡位于DK173+442～DK173+490段路塹右側(cè),邊坡高8～11 m,邊坡坡率1∶1.5。該滑坡圈椅狀滑坡地形十分明顯,主軸長(zhǎng)約41 m,寬48 m,前緣突起呈舌狀，兩側(cè)拉張裂縫呈圓弧狀,深1.5～2.5 m,寬2 m,前緣拉張裂縫寬0.5～1 m,相對(duì)高差17 m?；潞缶壭纬砷L(zhǎng)15 m、寬6～7 m的滑坡洼地。

(2)滑坡變形和危害

該段路塹2008年施工完畢后,右側(cè)設(shè)有底寬1 m,深1.5 m的梯形水溝,側(cè)溝邊坡坡率1∶1.5,另設(shè)有3 m寬的側(cè)溝平臺(tái)?？⒐ず?邊坡一直完好,沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)裂變形現(xiàn)象。

2010年2月7日出現(xiàn)開(kāi)裂變形,很快產(chǎn)生滑坡?；聦⑻鞙洗怪毕洛e(cuò)2.5 m,水平位移3 m,并將防風(fēng)雪柵欄懸空、拉倒。滑坡舌將DK173+451.3～DK173+478.5段3 m寬的側(cè)溝平臺(tái)及底寬1 m、深1.5 m漿砌片石梯形側(cè)溝連同溝底推翻后緊貼路基,路基起到了抗滑作用。

(3)滑坡性質(zhì)

該滑坡是雪害引起的典型順層、巖質(zhì)、中淺層滑坡。據(jù)鉆探揭示,滑體厚度2.7～8.5 m ,滑床位于全風(fēng)化的二疊系砂巖內(nèi)，滑坡體物質(zhì)主要為黃土及塊石土,塊石成分為二疊系砂巖。滑面等滑坡形態(tài)詳見(jiàn)圖1。

4.2 DK178滑坡

(1)滑坡形態(tài)

精伊霍線DK178滑坡主軸長(zhǎng)約78.4 m,寬約41 m,表層巖體破碎,呈塊狀及砂礫狀堆積于坡面,無(wú)明顯后緣。

(2)滑坡變形和危害

精伊霍線DK177+965～DK178+040段為一山嘴,線路DK177+790～DK178+030段以挖方通過(guò),中心挖方深度為0～4 m,邊坡高15 m左右；DK178+030～DK178+047段以填方通過(guò),填方高度0～4 m。右側(cè)山坡自然坡度為26°，兩年來(lái)邊坡穩(wěn)定,未出現(xiàn)異常。2010年3月5日，DK178+003～K178+044段開(kāi)始出現(xiàn)裂縫,蠕動(dòng)、下滑,最后形成主軸與線路呈70°角的滑坡?；律侠瓘埩芽p發(fā)育,縫寬10～20 cm,深0.5～2 m。巖塊呈波浪起伏的松散狀,由蠕動(dòng)變?yōu)橄禄?滑坡舌越過(guò)3 m寬的側(cè)溝平臺(tái)后停積在DK178+015～DK178+032(長(zhǎng)17 m)的側(cè)溝內(nèi)。

(3)滑坡性質(zhì)

該滑坡為典型的順層、巖質(zhì)、淺層滑坡,滑體物質(zhì)為砂巖塊石,厚約4～8 m,滑面等具體形態(tài)見(jiàn)圖2。

說(shuō)明：本斷面與線路小里程方向的水平夾角為90°

5 滑坡成因分析

5.1 內(nèi)因

(1)基巖順層

DK173滑坡處,砂巖產(chǎn)狀N72°E/20°S,線路走向N45°E,即巖層走向與線路夾角27°,山坡自然坡度約16°～20°。

DK178滑坡處線路的走向?yàn)镹87°W,巖層走向N70°E/30°S，與線路的夾角為23°。

(2)節(jié)理

DK173處主要發(fā)育兩組節(jié)理,DK178滑坡處主要發(fā)育四組節(jié)理,部分節(jié)理輕微切層,使坡面巖體被分割,應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化。

節(jié)理發(fā)育使地表水下滲至巖體,浸泡軟弱巖層,形成軟弱面。

(3)軟弱滑動(dòng)面

DK173處坡面表層為薄層砂質(zhì)黃土,下伏二疊系砂巖。此處砂巖風(fēng)化嚴(yán)重,表層全風(fēng)化成角礫狀,滲水性強(qiáng)。砂質(zhì)黃土與全風(fēng)化砂巖因雪水下滲飽和后經(jīng)反復(fù)凍融,沿下伏的砂巖風(fēng)化軟弱帶下滑。

DK178滑坡處山坡表層為褐黃鐵鈣質(zhì)膠結(jié)二疊系砂巖,其下有厚度為3.7 m的泥鈣質(zhì)膠結(jié)強(qiáng)風(fēng)化砂巖夾泥巖,在其頂面和底部夾有5～7 cm的全風(fēng)化紫紅色泥巖,本次滑動(dòng)就是發(fā)生在上部鐵鈣質(zhì)膠結(jié)的砂巖與下部分地為5～7 cm之間的泥巖面。

(4)砂巖隔水

表層巖、土體滲水性較強(qiáng),而二疊系弱風(fēng)化砂巖隔水性較好,以致表層巖、土體含水量大。

5.2 外因

(1)雪災(zāi)

由于遭受60年一遇的大雪、積雪厚度達(dá)1 m以上,雪水難以盡快排出,下滲后土體自重增大,并浸泡軟弱帶。

(2)防排水措施不完善

兩處坡面刷坡后均未作任何防護(hù)工程,坡面排水能力一般。

(3)工程切層

右側(cè)排水溝施工后,有輕微切層現(xiàn)象,導(dǎo)致坡腳應(yīng)力發(fā)生改變。

6 治理措施建議

為保證施工及運(yùn)營(yíng)安全,建議滑坡前緣采取反壓措施,以提高滑體穩(wěn)定性。

采用抗滑樁加固,并露出一定高度。在抗滑樁之間加設(shè)擋板或砌筑擋土墻。為了徹底消除隱患，最好在設(shè)置抗滑樁的同時(shí)，對(duì)右側(cè)邊坡60 m內(nèi)的土體進(jìn)行分級(jí)清方減載。

DK173滑坡處完善補(bǔ)強(qiáng)邊坡排水系統(tǒng)。

DK178滑坡處設(shè)置平臺(tái)截水溝,并完善排水系統(tǒng)。

DK178滑坡處設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)攔截落石。

7 結(jié)束語(yǔ)

選線中應(yīng)對(duì)基巖順層問(wèn)題引起重視,地質(zhì)調(diào)查時(shí),及時(shí)查明沿線的基巖順層段落,選線時(shí)應(yīng)避免走大范圍通過(guò)基巖順層山坡。

如線路走在基巖順層山坡坡腳,應(yīng)避免進(jìn)行大的挖方工程,以免切層,造成坡面不穩(wěn)。

對(duì)于基巖順層的路塹邊坡,應(yīng)采取合理的刷坡坡率,并對(duì)坡面進(jìn)行防護(hù),設(shè)堆土平臺(tái),于邊坡坡腳采取支擋措施。

做好坡面的防、排水工作。

如果路塹邊坡較高,應(yīng)設(shè)多級(jí)平臺(tái)。

[1]鐵一院.精伊霍鐵路初步設(shè)計(jì)文件地質(zhì)勘察第四篇[R].西安：鐵道第一勘察設(shè)計(jì)院，2006

[2]鐵一院.鐵路工程地質(zhì)手冊(cè).北京：中國(guó)鐵道出版社，1999