甘肅省甘南礦山公路災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘察研究

何 維

（甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020）

地質(zhì)勘察是礦山工程建設(shè)的最基本工作環(huán)節(jié)，對于礦山工程順利施工與最終的工程完成質(zhì)量作用深遠(yuǎn)。但是，細(xì)觀我國長期以來的礦山工程地質(zhì)勘察工作實際情況可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段的礦山工程地質(zhì)勘察工作尚未得到應(yīng)有重視。這在很大程度上直接導(dǎo)致礦山工程建設(shè)的后期功能發(fā)揮受到影響。而造成這一問題出現(xiàn)的主要原因是建設(shè)單位前期對礦山工程地質(zhì)勘察工作重要性認(rèn)識不足。為此，筆者以甘肅省甘南礦山公路災(zāi)害防治工程為實例，對其工程地質(zhì)勘察工作展開深入研究，最終形成該礦山工程地質(zhì)災(zāi)害防治有效策略。

1 工程實例

以甘肅省甘南礦山公路災(zāi)害防治工程為例。該工程的所在地原為斜坡地貌，易于發(fā)生滑動，為了滿足后期礦區(qū)的發(fā)展需求，xxxxx地質(zhì)勘察公司在承接由xxxxx有限公司委托的甘南礦山公路xxxxx路段災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘察工作后，在項目路段搭建相應(yīng)的地質(zhì)勘察場地。并在場地的平整區(qū)域，依據(jù)工程需要挖開路塹，長度約為145.0m。同時，相關(guān)工作人員在挖好的路基中心設(shè)計一個高度約1360.0m～1363.1m的路標(biāo)，最大坡度約80.8m。

2 地質(zhì)勘察目的與執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 甘肅省甘南礦山公路災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘察目的

此次地質(zhì)勘察工作旨在收集詳實勘察資料，并在收集到的勘察資料基礎(chǔ)上，通過礦山工程地質(zhì)調(diào)繪﹑鉆探﹑取樣試驗等方式，仔細(xì)查明挖好的公路路段路塹場地實際地質(zhì)條件，對其做出適切評價。換言之，探明深挖路塹場地的公路災(zāi)害防治工程真實地質(zhì)條件，以穩(wěn)定性為第一指標(biāo)對其做出相應(yīng)評價，進(jìn)而為路塹施工圖設(shè)計提供齊全地質(zhì)資料[1]。所以，甘肅省甘南礦山公路災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘察工作主要任務(wù)包含：

（1）勘察深挖路塹的基本地貌屬于哪一地貌類型，并對深挖路塹的地形情況﹑橫向坡度以及穩(wěn)定性等進(jìn)行實際狀況判斷；

（2）對深挖路塹的斜坡上覆蓋層土質(zhì)﹑地層結(jié)構(gòu)﹑密實度以及含水狀態(tài)等進(jìn)行勘察；

（3）結(jié)合勘察材料查明深挖路塹斜坡覆蓋層與基巖接觸面的實際形態(tài)特征與起伏變化情況；

（4）查明深挖路塹基巖的具體巖性以及其風(fēng)化程度﹑組合情況，并厘清路塹邊坡巖體所屬結(jié)構(gòu)類型；

（5）對層理﹑節(jié)理﹑斷層以及軟弱夾層等深挖路塹結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀與規(guī)模等仔細(xì)查明；

（6）考慮周邊礦山地區(qū)情況，針對性查明該路段地下水的流量﹑實質(zhì)動態(tài)特征﹑出露以及地下水對邊坡穩(wěn)定性的影響等；

（7）對礦山周邊地區(qū)地表水的類型﹑徑流﹑分布以及地表水對邊坡穩(wěn)定性影響等逐一查明；

2.2 礦山工程地質(zhì)勘察執(zhí)行的規(guī)范

對甘肅省甘南礦山公路災(zāi)害防治工程進(jìn)行地質(zhì)勘察需要符合國家現(xiàn)行規(guī)定。目前適用的規(guī)范﹑規(guī)程﹑標(biāo)準(zhǔn)版本推薦如下：

（1）《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021—1999）

（2）《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB145—90）

（3）《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTGC20—2011）

（4）《公路工程抗震規(guī)范》（JTCB02—2013）

（5）《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTGD30—2015）

3 工程地質(zhì)勘察方法

本次地質(zhì)勘察工作是基于已完成材料收集，繼續(xù)通過礦山工程地質(zhì)調(diào)繪﹑鉆探﹑取樣測驗等綜合性勘察方法，對甘肅省甘南礦山公路災(zāi)害防治工完成行地質(zhì)勘察。外業(yè)期間，相關(guān)工作人員完成1：1000工程地質(zhì)調(diào)繪面積0.25km2，鉆孔5個，每個孔的孔深在10.0m～30.0m區(qū)間，進(jìn)尺總計約70.2m，擾動樣2組，巖樣10組。所有采集材料均經(jīng)過勘察測試。

4 自然地理條件

4.1 位置與交通

本次地質(zhì)勘察工作的項目場地建設(shè)位于甘肅省甘南市xxxxxxxxxx，附近有xxxx道路可直接通至項目區(qū)。

4.2 氣象

從本項目建設(shè)的地質(zhì)勘察區(qū)所屬地理位置看，勘察區(qū)屬于北亞熱帶向北溫帶過渡區(qū)域。因地形影響與大氣環(huán)流，在氣候?qū)用婢哂写怪睔夂蚍謳黠@與干濕季分明顯著特點。年內(nèi)氣候受季風(fēng)控制，當(dāng)海拔升高，區(qū)域內(nèi)的高山與河谷氣候便垂直變化突出，高山寒暑交替分明，河谷冬季無酷寒，夏季無酷暑，降水相對較少且分布不均，夏季與秋季較多，春季與冬季相對干燥，常年平均氣溫13.5℃，晝夜溫差小，最熱時不高過23.5℃。而受到區(qū)域內(nèi)植被與地理情況綜合影響，東南氣候潮濕，東北氣候陰涼，河谷氣溫明顯高于山區(qū)。

5 甘肅省甘南礦山公路災(zāi)害防治工程地質(zhì)條件

5.1 工程地質(zhì)特征

本項目勘察區(qū)地貌類型為構(gòu)造剝蝕地貌，微地貌為：山梁﹑山脊﹑斜坡以及沖溝等，總體地勢自西北向東南傾斜，地勢起伏變化較大，西北高，東南低。邊坡為自然坡，邊皮角度約42°。因邊坡常會被大面積的雨水沖刷，導(dǎo)致基巖出露，所以在邊坡局部可以看到第四系全新統(tǒng)殘坡積（Q4el+dl）粉質(zhì)黏土以及碎石，厚度大約1.9m～7.5m。在邊坡表面較少植被，僅坡頂位置會稀疏發(fā)育一些草叢與灌木，整體狀態(tài)不穩(wěn)定。

5.2 勘察區(qū)地質(zhì)構(gòu)造

擬建設(shè)場地因其所在位置于xxx地帶，主要由留系主體組成一向北西傾伏的復(fù)式背斜構(gòu)造，構(gòu)造線往西逐步收斂，往東逐步張開，故次一級褶皺發(fā)育較好，受到晚期斷層破壞的影響較為明顯[3]。本次勘察借助工程地質(zhì)調(diào)繪勘察手段，發(fā)現(xiàn)項目勘察區(qū)范圍內(nèi)有一條斷層，相關(guān)人員為其編號F1。斷層性質(zhì)﹑產(chǎn)狀﹑規(guī)模以及其與周邊邊坡的實際關(guān)系等詳見表1。

表1 勘查區(qū)斷層統(tǒng)計一覽表

5.3 水文地質(zhì)條件

本項目深挖路塹范圍內(nèi)的地下水類型為變質(zhì)巖類基巖裂隙水，含水層接受咋大氣降水補給，徑流主要受巖層產(chǎn)狀﹑構(gòu)造等發(fā)育程度影響，垂直徑流。遇到相對隔水層時，徑流轉(zhuǎn)為水平。但是，區(qū)內(nèi)自身降水較少，大部分的大氣降水在匯入各級沖溝時，能夠短暫形成暫時性洪流，只有少量的大氣降水會沿著巖體節(jié)理裂隙滲透補給至地下水[4]。根據(jù)本次勘察結(jié)果，深挖路塹范圍內(nèi)地下水埋藏過深，整個工程地質(zhì)勘察過程未見地下水，周圍的沖溝以及坡麓亦皆未見出露，水文地質(zhì)條件相對簡單。

6 工程地質(zhì)評價

6.1 場地穩(wěn)定性與適宜性評價

本項目勘察區(qū)位于xxxxxxxxx，結(jié)合甘肅省地震危險區(qū)劃圖可以發(fā)現(xiàn)本區(qū)域內(nèi)有十分活躍的新構(gòu)造運動，且受到附近地理﹑地形影響，甘南礦山公路xxxx路段西部總體隆起，山體范圍有3500m以上的海拔，其他地區(qū)主要表現(xiàn)為早期斷裂復(fù)活，區(qū)內(nèi)溝谷狹窄。結(jié)合地震活動﹑地質(zhì)構(gòu)造以及外動力地質(zhì)現(xiàn)象等，綜合評價本次勘察結(jié)果可知曉，場地穩(wěn)定性整體較差，擬建工程建設(shè)適宜性較差。

6.2 邊坡穩(wěn)定性評價

6.2.1 邊坡穩(wěn)定性定性分析

（1）xxxxxx路段危巖體：

邊坡類型：本項目路塹邊坡為巖質(zhì)邊坡。

邊坡結(jié)構(gòu)類型：本項目路塹由強風(fēng)化砂質(zhì)板巖與中風(fēng)化砂質(zhì)板巖組合而成，因而，邊坡結(jié)構(gòu)類型屬于層狀同向結(jié)構(gòu)。

坡體穩(wěn)定性分析：根據(jù)本項目勘察分析可知：勘察路段地質(zhì)風(fēng)化較嚴(yán)重。一旦附近的正斷層出現(xiàn)擾動，便易于造成不良地質(zhì)現(xiàn)象出現(xiàn)。故綜合評價為：坡面穩(wěn)定性較差。需要對勘察路段的危巖﹑松散碎石等專門清理，并設(shè)置防護(hù)網(wǎng)。

（2）xxxxxx路段滑坡：

根據(jù)本次勘察結(jié)果，筆者現(xiàn)將xxxx路段的滑塌類型以及影響滑塌穩(wěn)定性的因素細(xì)述如下：

邊坡類型：根據(jù)上文分析可知該路塹邊坡為土石復(fù)合邊坡。

邊坡結(jié)構(gòu)類型：深挖路塹邊坡的破壞類型主要為滑塌，因其邊坡表面風(fēng)化巖體受層理﹑節(jié)理等組合控制。

坡體穩(wěn)定性分析：本項目深挖路塹范圍內(nèi)無地下水，地表水排泄較通暢。

坡面穩(wěn)定性分析：因坡面的強風(fēng)化砂質(zhì)板巖不抗風(fēng)化，易于破碎，一旦出現(xiàn)擾動便會導(dǎo)致不良地質(zhì)現(xiàn)象。綜合而言：坡面穩(wěn)定差。

6.2.2 邊坡穩(wěn)定性定量分析

（1）邊坡滑動面確定：

根據(jù)此項目勘察發(fā)現(xiàn)，影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素為：坡面松散的碎石與抗風(fēng)化能力弱的強風(fēng)化砂質(zhì)板巖。所以，為有效防治xxxxxx路段發(fā)生滑塌，筆者采用圓弧法對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計算。

（2）計算剖面選擇與參數(shù)選?。?/p>

通過規(guī)范勘察，筆者對邊坡的真實發(fā)育特征有相對全面的了解。由此繪制出相應(yīng)的工程地質(zhì)剖面，選取其中有代表性的Ⅱ—Ⅱ′剖面進(jìn)行計算。并結(jié)合室內(nèi)試驗結(jié)果，選取計算參數(shù)。

表2 物理力學(xué)參數(shù)取值

（3）計算方法選?。?/p>

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330－2013）規(guī)定，筆者針對本項目采用簡化畢肖普法進(jìn)行其穩(wěn)定性計算。計算公式為：

附：

FS—安全系數(shù)；

mai—第i個條塊的計算系數(shù)；

Wi—第i個條塊的重量；

ai—第i個條塊底部的傾角；

ci—第i個條塊的粘聚力；

bi—第i個條塊的長度；

ui—第i個條塊的孔隙水壓力。

從計算結(jié)果可知：Ⅱ-Ⅱ′邊坡在天然狀況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。一旦下暴雨或者地震，邊坡的自重增大，更易發(fā)生滑塌，僅坡頂保持基本穩(wěn)定。

7 工程對策

根據(jù)本項目地質(zhì)勘察結(jié)果，深挖路塹工程的實際規(guī)模較大，實際施工難度高，易于發(fā)生滑塌。對此，筆者現(xiàn)提出如下建議：

首先，針對滑塌采用臺階式放坡，邊坡真實坡率值為1：1.00，臺階高度約8m左右，寬度不小于2m，呈平臺狀。

其次，正式開挖后深挖路塹的坡度在自然條件下會處在欠穩(wěn)定狀態(tài)。所以，施工需要使用分層開挖﹑分層防護(hù)等手段，針對坡面重點做好防護(hù)加固工作。

再次，工作人員對危巖體進(jìn)行防護(hù)前，需要清楚邊坡范圍內(nèi)松動的巖塊與殘坡積土，繼而對坡面進(jìn)行掛網(wǎng)錨噴，對易于變形或松動的較大巖塊進(jìn)行加固。

最后，為防止雨水對邊坡坡面大面積沖刷，工作人員應(yīng)根據(jù)需求對坡面進(jìn)行一定保護(hù)處理，并在坡角設(shè)置支擋工程，避免長時間的地表水沖刷造成坡體失穩(wěn)。

8 結(jié)語

綜上所述，礦山工程地質(zhì)勘察是能夠影響礦山工程整體建設(shè)質(zhì)量與后續(xù)功能發(fā)揮的基本工作。建設(shè)單位在項目正式落地前后，皆應(yīng)對礦山工程地質(zhì)勘察工作予以重視，積極審視建設(shè)過程的地質(zhì)勘察工作不足。而后，以此為基，針對性探索有效的礦山工程地質(zhì)勘察方法與技術(shù)，避免整體工程受到影響，為工程建設(shè)順利進(jìn)行提供保障。因此，本文以甘肅省甘南礦山公路災(zāi)害防治工程為例，對其地質(zhì)勘察工作細(xì)化分析，以期打破礦山工程地質(zhì)勘察局限性，為其他礦山工程提供有利的地質(zhì)勘察方向用戶措施，整體提高礦區(qū)公路災(zāi)害防治質(zhì)量。