湫水河下游東岸滑坡發(fā)育區(qū)鐵路工程地質(zhì)選線

黃英儒

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

湫水河下游東岸滑坡發(fā)育區(qū)鐵路工程地質(zhì)選線

黃英儒

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

湫水河下游自山西省臨縣三交鎮(zhèn)至磧口鎮(zhèn)匯入黃河段，地質(zhì)條件復(fù)雜，尤其河流東岸滑坡、溜塌等不良地質(zhì)體集中發(fā)育，在此區(qū)域修建鐵路，選線難度大，地質(zhì)條件對(duì)線路走行方向具控制作用。闡述該區(qū)域的地質(zhì)條件及滑坡發(fā)育特征，結(jié)合該區(qū)域修建鐵路的成功選線實(shí)例，論述地質(zhì)工作在山區(qū)鐵路選線中的重要作用，提出復(fù)雜山區(qū)鐵路工程地質(zhì)選線的工作思路。

湫水河下游 滑坡 鐵路 地質(zhì)選線

湫水河為黃河支流，發(fā)源于興縣黑茶山南麓，其下游自山西省臨縣三交鎮(zhèn)至磧口鎮(zhèn)匯入黃河段，長(zhǎng)約24 km，河流自北東流向南西。該主河道水系呈羽毛狀，NNW、NNE向發(fā)育支溝，其中2條支溝長(zhǎng)度超過(guò)10 km。該范圍分布三交滑坡群、李家塔棗疙瘩滑坡群、嚴(yán)家塔滑坡群、羊塔上滑坡群及其他段落大小規(guī)?；录傲锼w178處，三交軟層、義圪垛軟層、胡家圪垛軟層等基底軟弱層8處。

1 自然條件

湫水河下游地處呂梁山西側(cè)的黃土梁峁區(qū)，是呂梁山地向黃河峽谷的延伸部分，地勢(shì)總體由東向西傾斜。上部覆蓋的厚層黃土，受長(zhǎng)期水流侵蝕和切割作用，形成以黃土梁、峁和深切沖溝為主的典型黃土丘陵地貌，地形起伏較大且凌亂破碎。

區(qū)域內(nèi)出露典型地層自上而下依次為第四系上更新統(tǒng)新黃土、中更新統(tǒng)老黃土，第三系上新統(tǒng)粉質(zhì)黏土，二疊系上統(tǒng)砂泥巖(見(jiàn)圖1)。

(1)第四系上更新統(tǒng)(Q3)

新黃土：淺黃色，堅(jiān)硬—硬塑，土質(zhì)較均勻，大孔隙，垂直節(jié)理發(fā)育，成分以粉粒為主，地層界面附近黃土含水量局部增大。

(2)第四系中更新統(tǒng)(Q2)

老黃土：褐黃色，堅(jiān)硬—硬塑，土質(zhì)不均，局部含鈣質(zhì)結(jié)核，成分以黏粒為主，巖心呈土塊狀。

(3)第三系上新統(tǒng)(N2)

粉質(zhì)黏土：紅褐色，堅(jiān)硬，含鐵錳氧化物、姜石，姜石粒徑1～2 cm，巖芯柱狀，手搓成條狀，切面較光滑。

(4)二疊系上統(tǒng)(P2)

砂巖：灰白色，全—強(qiáng)風(fēng)化，中厚層狀構(gòu)造。

泥巖：褐紅色，全—強(qiáng)風(fēng)化，中厚—厚層狀構(gòu)造。

圖1 湫水河下游典型地層剖面

區(qū)內(nèi)巖層產(chǎn)狀330°∠10°，巖層平緩，為緩傾單斜構(gòu)造。新黃土具濕陷性，黃土陷穴分布較廣，粉質(zhì)黏土、泥巖具膨脹性。

湫水河常年有水，水面寬10～20 m，水深0.1～0.6 m，其支流地表徑流受季節(jié)影響較大。地下水不豐富，多為上層滯水及潛水，受大氣降水補(bǔ)給。

2 湫水河下游東岸滑坡發(fā)育特征

有利于斜坡破壞的內(nèi)在因素，決定著其潛在的不穩(wěn)定性，外因的作用將促進(jìn)這種不穩(wěn)定性不斷惡化，最終形成滑坡災(zāi)害。

2.1 滑坡形成的內(nèi)在因素

(1)地形地貌

湫水河下游東岸地形起伏較大且凌亂破碎，黃土梁、峁和深切沖溝發(fā)育，具備黃土滑坡形成、發(fā)育的物質(zhì)環(huán)境。

(2)地層巖性

黃土層含易溶鹽，整體結(jié)構(gòu)疏松，孔隙度大，垂直節(jié)理發(fā)育，抗剪、抗壓強(qiáng)度對(duì)水具有敏感性。湫水河下游東岸廣泛存在黃土層與砂、泥巖風(fēng)化殘積層接觸面，新黃土層與老黃土層接觸面，新黃土層與第三系紅黏土層接觸面等隔水地層界面，這些界面在水的作用下會(huì)軟化、泥化，抗剪強(qiáng)度降低，成為潛在滑動(dòng)面。

(3)地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造

湫水河下游東岸地層組合不利，上覆土層與基巖接觸面傾向河流、溝谷；基巖巖層產(chǎn)狀傾向湫水河，存在順層、順坡現(xiàn)象。

2.2 產(chǎn)生滑坡的誘發(fā)因素

(1)水的作用

湫水河下游東岸較西岸為陰面坡，對(duì)水的蒸發(fā)相對(duì)較弱，新黃土具大孔隙有利于降水的下滲，即有利于地下水的聚集和儲(chǔ)存，易于在隔水地層界面上形成力學(xué)性質(zhì)差、含水量高的土體軟弱夾層。此外，湫水河及支溝水流的沖蝕和側(cè)蝕作用強(qiáng)烈，切穿了隔水地層界面，形成了界面暴露的臨空面，使得邊坡具備剪出的應(yīng)力集中點(diǎn)和向前滑動(dòng)的空間。

(2)人為作用

湫水河下游東岸分布很多村莊，人類(lèi)的生產(chǎn)、生活活動(dòng)對(duì)邊坡坡腳的改造和破壞，加劇了邊坡的失穩(wěn)。

湫水河下游東岸邊坡具備了形成滑坡的多個(gè)內(nèi)在條件，又在不同外部不利因素的疊加影響下，在“V”形溝遍布的梁峁區(qū)，形成了多處滑坡和滑坡群。

3 工程實(shí)例

受鐵路線形的控制及壓覆礦產(chǎn)的影響，鐵路必須從地質(zhì)條件復(fù)雜的湫水河下游東岸滑坡發(fā)育區(qū)通過(guò)。由于不可能避開(kāi)所有不良地質(zhì)體，因此需要對(duì)影響線路的不良地質(zhì)體進(jìn)行評(píng)價(jià)，做到繞有根據(jù)，治有措施。經(jīng)過(guò)數(shù)次研究和方案比選，線路繞避了幾個(gè)大型的滑坡群，對(duì)于無(wú)法繞避的可治理滑坡，結(jié)合工點(diǎn)類(lèi)型選擇，從安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小的滑坡部位通過(guò)并采取相應(yīng)的支護(hù)加固措施。

3.1 三交古滑坡

影響線路里程范圍為CK39+800～CK40+420，處于半環(huán)形黃土緩坡，區(qū)內(nèi)小型溝谷發(fā)育，地形凌亂，堆積新黃土、老黃土、圓礫土、粉質(zhì)黏土、塊石土，下伏砂泥巖，產(chǎn)狀305°∠6°、310°∠8°，未見(jiàn)地下水。沿公路民房密集，民房修建時(shí)切削山坡，形成高約5～10 m的陡壁，陡壁面見(jiàn)土與塊石混雜，坡面淺層滑塌明顯。該區(qū)域無(wú)明顯圈椅狀后緣、臺(tái)階狀地貌，坡面未見(jiàn)洼地，滑坡表觀特征不明顯。經(jīng)過(guò)詳細(xì)調(diào)查及勘探工作，最終定義此處坡體為多期、多塊、多級(jí)的古滑坡堆積體，現(xiàn)狀總體穩(wěn)定，坡體前緣受人工活動(dòng)影響，局部發(fā)生滑塌。但重載鐵路、車(chē)站加載、排水、人工活動(dòng)等因素將影響古滑坡穩(wěn)定，最終線路繞避到滑坡后緣以外，以隧道形式通過(guò)(見(jiàn)圖2)。

圖2 繞避三交古滑坡

3.2 嚴(yán)家塔滑坡群

影響線路里程范圍為MCK46+450～MCK47+050，滑坡群所在區(qū)域?yàn)辄S土梁峁區(qū)，地形起伏較大，沖溝發(fā)育，地層自上而下為新黃土，砂巖及泥巖。經(jīng)過(guò)詳細(xì)調(diào)查，此段落沿一東西走向的黃土梁向兩側(cè)溝谷發(fā)育規(guī)模不同的4處滑坡，其中山梁北側(cè)嚴(yán)家塔滑坡滑向北西，后緣與前緣落差85 m，軸向長(zhǎng)度約400 m，最寬處約300 m，坡體表覆巨厚層新黃土，黃土陷穴發(fā)育，坡面沖溝密布，滑坡北側(cè)邊緣可見(jiàn)拉張裂縫，滑坡特征明顯，滑面為土石界面。山梁南側(cè)嚴(yán)家塔古滑坡滑向向西，后緣與前緣落差70余m，軸向長(zhǎng)度約600 m，最寬處約200 m，坡體表覆殘留新黃土層8～10 m，滑面為土石分界，出露于前緣坡腳，目前暫時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)。另外兩處規(guī)模較小的滑坡滑向東，滑面均在土體里，為旋轉(zhuǎn)型黃土滑坡。受地形及曲線半徑控制，此段落線路無(wú)法繞避，最終選擇沿黃土梁走行，避開(kāi)各滑坡的主滑方向，不擾動(dòng)滑面，從土石分界面以下以隧道形式通過(guò)(見(jiàn)圖3)。

圖3 下穿嚴(yán)家塔滑坡后緣

鐵路選線是鐵路工程建設(shè)的關(guān)鍵，在地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)(尤其在地質(zhì)斷裂帶、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)區(qū)域)，做好鐵路工程地質(zhì)選線，是保證工程勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵，不僅有利于施工的順利進(jìn)行，而且對(duì)保證鐵路運(yùn)輸?shù)拈L(zhǎng)期暢通與安全，更具有突出的作用。

一批具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)專(zhuān)家撰文總結(jié)研討了滑坡地區(qū)鐵路地質(zhì)選線的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，總結(jié)歸納滑坡地區(qū)鐵路選線設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)和基本原則。特別指出鐵路選線決策階段要擺好線路與地質(zhì)的關(guān)系，新線鐵路的勘測(cè)設(shè)計(jì)，工程地質(zhì)是基礎(chǔ)，選線是主導(dǎo)，而擋護(hù)加固工程的設(shè)計(jì)，應(yīng)充分考慮不利因素，并盡早施工。

滑坡對(duì)線路有極大危害，勘察工作繁重，防治工程艱巨，所以在選擇線路方案時(shí)，應(yīng)把滑坡災(zāi)害列為重要問(wèn)題加以重視，根據(jù)地質(zhì)條件結(jié)合線路要求，做出分析評(píng)價(jià)，然后決定方案取舍。

4 滑坡區(qū)地質(zhì)選線工作思路探討

山區(qū)滑坡等不良地質(zhì)發(fā)育，地質(zhì)條件對(duì)選線工作有控制作用，地質(zhì)工作的精度和質(zhì)量對(duì)選線工作的成敗優(yōu)劣起到?jīng)Q定性的作用。

(1)地質(zhì)條件復(fù)雜的山區(qū)選線工作，應(yīng)突出地質(zhì)選線地位，其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)配合。

(2)初測(cè)工作開(kāi)始前，地質(zhì)專(zhuān)業(yè)先行開(kāi)展與選線有關(guān)的區(qū)域地質(zhì)工作，從時(shí)間、組織上確保地質(zhì)工作的主動(dòng)性和質(zhì)量。合理運(yùn)用遙感判釋、詳細(xì)地面調(diào)查、工程物探、鉆探相結(jié)合的綜合地質(zhì)技術(shù)，有效提高滑坡的勘察精度。

(3)地質(zhì)工作應(yīng)分步驟，分階段，工作范圍從大到小，工作精度從粗到精，依照“繞有根據(jù)，治有措施”的原則，穩(wěn)步推進(jìn)。

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RailwayEngineeringGeologicalLineSelectioninLandslideDevelopedAreaintheEastofLowerReachesofQiushuiRiver

HUANG Ying-ru

2014-07-18

黃英儒(1982—)，男，2009年畢業(yè)于西南交通大學(xué)地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)，碩士，工程師。

1672-7479(2014)05-0080-03

P642； U212.32

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