樂西高速張油坊滑坡地質(zhì)選線研究

李 博，何 韜，廖文林

（1.四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院有限公司,四川 成都 610041；2.綿陽市安州區(qū)自然資源局地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站，四川 綿陽 621000）

1 工程概況

樂山至西昌高速公路位于四川省以南的樂山市、涼山州境內(nèi)，是《四川省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》的重要組成部分，是成都平原與攀西高原的重要戰(zhàn)略通道，全線貫穿大小涼山大量彝族聚居區(qū)，也是重要扶貧通道[1]。

張油坊滑坡位于樂山市馬邊縣城以北約1.2 km處的馬邊河右岸的張油坊村境內(nèi)，場地內(nèi)有簡易公路可以到達(dá)場地。該滑坡橫向起于路線K0+200～K1+690，平均寬度約1.2 km，長約1.6 km，平均厚度約70 m，滑坡體約1.4 億m3，該滑坡為牽引式巨型深層巖質(zhì)順層古滑坡,路線擬從滑坡體中部以隧道的形式通過[2]。

2 場地地質(zhì)環(huán)境

2.1 地形地貌

測區(qū)處于大涼山北段西側(cè)，馬邊河由南向北沿路線右側(cè)約1 km 處通過。測區(qū)分水嶺山脊海拔多在1900～2000 m，馬邊河谷底海拔約520 m，相對高差大于1000 m，屬深切割構(gòu)造侵蝕中山地貌，受馬邊河及其支流的切割，在平面上多形成的單面山邊緣具階梯狀的陡峻谷坡的地貌景觀。地形地貌受馬邊河及其支流切割的影響，溪溝發(fā)育，溝谷縱橫。

2.2 地層巖性

場地內(nèi)經(jīng)地調(diào)及鉆探揭露地層為新生界第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層（Q4del）及中生界侏羅系上統(tǒng)沙溪廟組（J2s），地層巖性分述如下。

2.2.1 第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層（Q4del）

粉質(zhì)黏土：灰棕色，以粉黏粒為主，硬塑狀。全層結(jié)構(gòu)不均，含少量粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖質(zhì)角礫及塊石，局部因塊石含量增多而呈含塊石低液限粉質(zhì)黏土。

塊石：灰棕-棕紅色，局部夾綠灰色，石質(zhì)以粉砂質(zhì)泥巖為主，細(xì)砂巖、粉砂巖次之，棱角狀，部分塊石強(qiáng)風(fēng)化。結(jié)構(gòu)不均，局部塊石含量增多而呈塊石，含量減少而呈塊石質(zhì)土，局部段粉質(zhì)黏土富集，有架空現(xiàn)象，地表可見塊石直徑5～8 m。全層松散，潮濕，透水性較好。

鉆探揭露最大厚度147.1 m，路線在滑體下方通過，分布于K0+800～K2+530。

2.2.2 中生界侏羅系上統(tǒng)沙溪廟組（J2s）

粉砂質(zhì)泥巖，棕紅色，礦物成分以粉質(zhì)黏土礦物為主，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，粉泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層-中厚層狀構(gòu)造。裂隙不發(fā)育，層間結(jié)合一般，巖石具飽脫風(fēng)化開裂特征。

細(xì)砂巖，紫灰色，礦物成分以石英為主，長石、巖屑次之，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中-厚層狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)不均，沿層理云母富集，夾泥質(zhì)團(tuán)塊或泥質(zhì)條帶。

該層厚度>500 m，分布于整個場地，臥于松散層下，出露于斜坡陡坎、峭壁。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震基本烈度

場地位于軸向南北的砂腔背斜東翼，軸向近南北的馬邊向斜東翼南段翹起端，五指山背斜西段傾末端[3]。層由中生界侏羅系下統(tǒng)沙溪廟組（J2s）地層組成，巖層產(chǎn)狀單斜，巖層產(chǎn)狀主要受馬邊向斜控制。

場地內(nèi)巖層產(chǎn)狀268°～282°∠25°～32°，主要發(fā)育兩組近正交的構(gòu)造節(jié)理。L1：20°～35°∠60°～90°，L2：275°～300°∠65°～90°，兩組裂隙垂向止于粉砂質(zhì)泥巖層面上，巖石在節(jié)理、層面的切割下巖體呈碎塊狀結(jié)構(gòu)。

區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動的特點上升運(yùn)動為主，根據(jù)GB 18306—2015《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，區(qū)內(nèi)地震動峰值加速度為0.15 g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40 s，場地對應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。

3 張油坊滑坡成因機(jī)制分析

3.1 滑坡的形態(tài)規(guī)模

該滑坡為牽引式巨型深層巖質(zhì)順層滑坡，滑坡后壁及后緣拉裂槽清晰可見，上中部可見滑動的基巖產(chǎn)狀紊亂；下部則為塊石。目前方案路線于滑面下部以隧道的形式通過。滑坡主軸在K2+000 附近，軸向280°，主軸長1 700 m。滑坡后緣在K1+600～K2+300 左側(cè)300～360 m，前緣在隧道右側(cè)馬邊河邊，距隧道最遠(yuǎn)處1 350 m。平均寬約1.2 km，隧道地表通過滑坡路段長1 550 m，厚度17.3～147.1 m。

該滑坡形成系由馬邊河的沖刷、切割，巖體產(chǎn)生沿層面的順層滑動，將馬邊河擠壓。滑體受馬邊河的沖刷、淘蝕再次形成的多級次生滑動，滑體上見有多級不連續(xù)的、高低不一的平臺，地形向坡下凸起，壓迫河道向W 凸起，滑動的塊石層覆蓋河床的卵石層約3～10 m。

古滑坡的右前部有較多的次生滑體，較大的體積大于10 萬m3。從上到下均有解體嚴(yán)重呈塊碎石狀的滑體，也有基本沒有解體的像大片出露的基巖（假基巖）。

滑坡后緣有3 處槽地地形，K0+700 左側(cè)約300 m處槽地長150 m，寬60 m，深約5～10 m，槽內(nèi)為荒地。槽兩側(cè)基巖有錯位現(xiàn)象。陡坎上有危巖分布，地表可見塊石散落，粒徑＞2 m。槽地以下，為一坡脊?fàn)畹匦?；K0+900 m 左側(cè)約350 m 處槽地長160 m，寬70 m，深約7 m，槽內(nèi)為荒地，臺緣向坡下明顯凸起。槽地上部斜坡覆蓋層較薄，偶見基巖出露。槽地下方為一陡坎，坎邊處基巖松動體出露，產(chǎn)狀異常；K1+300 m 左側(cè)約350 m 處槽地長250 m，寬80 m，深約3～5 m，槽內(nèi)農(nóng)舍分布，見多級平臺，平臺上農(nóng)田分布，臺緣向坡下明顯凸起，槽地左側(cè)約130 m處可見滑坡后壁，后壁處滑床基巖產(chǎn)狀由北向南從275°∠25°到280°∠29°到282°∠32°。

滑坡下部，地形凹凸不均，總體向馬邊河凸起并擠壓馬邊河道，地表塊石散布，地形陡緩不均，臺階不連續(xù)，農(nóng)田、荒地混雜，地形較零亂，據(jù)當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)介紹，每年雨季時坡表均有小規(guī)模的滑塌，根據(jù)《四川省樂山市馬邊縣地質(zhì)災(zāi)害隱患排查報告》（2017年），馬邊縣國土資源局對張油坊古滑坡的前緣地段實施了地質(zhì)災(zāi)害防治治理工程。主要治理工程措施為：抗滑樁板墻+格構(gòu)錨索，治理工程于2016 年1月竣工，經(jīng)過1 個水文年的試運(yùn)行，復(fù)核其工程治理有效性較好，目前安全性較好，公路擋墻基本完好，進(jìn)一步說明該古滑坡目前整體穩(wěn)定。

3.2 滑面的確定及滑面的形態(tài)

勘察期間，部分鉆孔在揭露滑體下部土體至巖面時，鉆探揭露的多為塊石、粉質(zhì)粘土質(zhì)角礫，并且大量鉆孔采取的巖樣產(chǎn)狀不一，采芯率及塊石的質(zhì)量指標(biāo)較高，雖表明該巖樣系曾發(fā)生滑動的基巖，部分鉆孔未見有明顯的滑動面，鉆孔于106.2 m 處見10 cm 厚軟弱夾層、鉆孔于51.75 m 處見傾角約65°光滑鏡面及擦痕，56.7 m 處見10 cm 厚軟弱夾層、鉆孔于110 m 處見傾角約32°光滑鏡面及擦痕、鉆孔于68.7 m 處見傾角約12°光滑鏡面及擦痕，68.9 m處見5 cm 厚軟弱夾層、鉆孔揭露上部為砂泥巖塊石，下部為卵石，表征上覆土體曾快速的覆蓋（滑動）其上，該河道發(fā)生過變遷，向南凸起。

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查分析并結(jié)合鉆探巖芯的情況，可推斷塊石與基巖、卵石的界面為主滑面。次級滑面則受塊石中的低液限粉質(zhì)黏土控制，具多條、多級而互不連續(xù)性。

3.3 滑坡的成因分析

（1）環(huán)境地質(zhì)條件差。場地地層為侏羅系沙溪廟組粉砂質(zhì)泥巖與細(xì)砂巖不等厚互層。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境來看，場地位于近東西向的馬邊—沐川弧形構(gòu)造帶于川滇南北向構(gòu)造帶的北段交切復(fù)合地帶，地形、巖層走向都受構(gòu)造控制，構(gòu)造應(yīng)力集中，巖層中節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層破碎。涉及主要構(gòu)造為馬邊向斜，其軸向呈近南北方向展布。場地位于向斜東翼上，地層產(chǎn)狀表現(xiàn)出整體傾向西（略偏北）。這樣，馬邊河左岸為逆向坡，右岸為順向坡，坡度緩，一般在20°～35°，場地晚近時期構(gòu)造活動仍很活躍，為川西南主要的地震帶。歷史記載發(fā)生過地震烈度為六級以上地震30 次，1936 年場地東南19 km 曾發(fā)生6.75 級強(qiáng)震，更早、更強(qiáng)的地震沒有詳細(xì)記錄。1975年以來發(fā)生三級以上的有感地震26 次。強(qiáng)烈的地震活動觸發(fā)了滑坡的發(fā)生。

（2）馬邊河水常年對凹岸、坡腳沖蝕，降低了斜坡的穩(wěn)定性。據(jù)馬邊水文站多年的觀測:馬邊河流域多年平均降雨量為1 074.3 mm，最大年降雨量為1 688 mm。并且雨水集中，降雨強(qiáng)度大。5—10 月降雨量占全年的88%。馬邊河多年平均流量為79.5 m3/s，汛期集中在雨季。因而在雨季河流強(qiáng)烈侵蝕坡腳，破壞了其原有的平衡狀態(tài)，加之巖體風(fēng)化剝蝕強(qiáng)烈，坡積層較厚。在汛期大量雨水滲入坡體后，增大了巖體中的孔隙水壓力，進(jìn)一步降低了穩(wěn)定性。前緣稍加破壞或受其他因素誘發(fā)就能引起滑坡。2019年馬邊河遭遇50 年一遇特大洪水，馬邊城水位高于橋面2 m，最大洪峰流量達(dá)1000 m3/s 以上。馬邊河的侵蝕沖刷是古滑坡發(fā)生的重要因素，強(qiáng)烈地震可能是誘發(fā)的原因。順向坡的不利產(chǎn)狀是滑坡產(chǎn)生的內(nèi)因。

4 滑坡的穩(wěn)定性評價

4.1 定性評價

古滑坡總體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在今后強(qiáng)降雨或地震及人為因素情況下，仍有局部復(fù)活的可能。

該古滑坡形成年代久遠(yuǎn)，后經(jīng)過多次局部滑動，現(xiàn)整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，如果按目前的設(shè)計方案，隧道洞頂距滑面底部最小厚度為46 m（K1+200 附近洞身），最大厚度270 m（K2+450 洞身），隧道施工對整個坡體擾動較小，對該古滑坡的整體穩(wěn)定性影響不大。

4.2 定量評價

滑坡物質(zhì)組成主要為塊石，滑面物質(zhì)主要為粉砂質(zhì)泥巖軟弱夾層?；嬷饕獮橹本€形，采用基于極限平衡理論的折線型滑動面的傳遞系數(shù)法對滑體進(jìn)行穩(wěn)定性分析及計算。

目前滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，結(jié)合已有工程經(jīng)驗及現(xiàn)場調(diào)查等，取其天然工況下綜合重度為22.5 g/cm3，暴雨工況下綜合重度為23.0 g/cm3。

計算出主滑斷面在各工況下的穩(wěn)定系數(shù)見表1。根據(jù)計算結(jié)果，滑坡在暴雨、地震、天然工況下均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

表1 滑坡綜合抗剪強(qiáng)度反算參數(shù)取值與穩(wěn)定性計算結(jié)果

5 地質(zhì)選線原則

（1）應(yīng)選擇地質(zhì)穩(wěn)定、地形條件較好的地區(qū)通過，盡量避免穿過不良地段[4]。張油坊滑坡為巨型深層巖質(zhì)順層古滑坡，具有分布范圍廣，滑面埋深大等特點?；轮卫黼y度極大，治理工程風(fēng)險高[5]，高速公路路線應(yīng)當(dāng)繞避張油坊古滑坡。

（2）地質(zhì)選線應(yīng)充分利用有利地形、地勢優(yōu)化平縱線型，路線選擇需達(dá)到平面順適、縱面均衡、橫面合理的效果，并滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求[6]。

（3）樂西高速公路是聯(lián)系成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)與攀西高原的重要戰(zhàn)略通道，工程建設(shè)耗資巨大，工程技術(shù)難度高。在選線工作中應(yīng)綜合考慮工程經(jīng)濟(jì)因素，合理優(yōu)化路線方案，以達(dá)到縮減工程規(guī)模降低工程造價的效果[7]。

6 線路方案比選

從初步設(shè)計到施工圖設(shè)計階段，路線設(shè)計共草擬出多個不同方案。主要包括以下3 種路線方案：（1）初設(shè)方案以挖方形式通過古滑坡中前部，路線兩側(cè)擋土墻基礎(chǔ)施工將開挖形成臨空面，如不加以防護(hù)將導(dǎo)致坑壁土體不斷的滑塌，并逐漸向坡上發(fā)展，從而破壞古滑坡的現(xiàn)有平衡狀態(tài)，形成大面積的巖土體失穩(wěn)下滑，導(dǎo)致古滑坡局部復(fù)活。（2）最初的施工圖設(shè)計方案以隧道形式通過，局部段隧道洞身將從滑體內(nèi)通過，還有部分段洞頂上方靠近滑面底部，隧道開挖過程中極易造成隧道冒頂?shù)仁鹿剩灾劣跀_動滑體誘發(fā)整個古滑坡左側(cè)復(fù)活。（3）施工圖設(shè)計最終采用的方案以隧道形式從滑面下方通過，隧道洞頂距滑面底部最小厚度為46 m（K1+200 附近洞身），最大厚度270 m（K2+450 洞身）。經(jīng)過驗算滑面底部距隧道頂板距離達(dá)到安全厚度，隧道施工對整個坡體擾動較小，對該古滑坡的整體穩(wěn)定性影響不大。

最終路線方案從滑面底部一定距離通過，成功繞避了張油坊巨型古滑坡，不僅確保了高速公路施工及運(yùn)營安全，同時也降低了滑坡治理費用，路線線型也滿足相關(guān)要求，保證行車安全與舒適，設(shè)計方案達(dá)到最優(yōu)。

7 結(jié)論

通過工程地質(zhì)調(diào)查、現(xiàn)場鉆探等綜合手段，查明了樂西高速張油坊古滑坡的滑坡規(guī)模、滑面特征、滑坡成因，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，為優(yōu)化路線方案提供了地質(zhì)依據(jù)。通過地質(zhì)選線成功繞避了張油坊巨型古滑坡，確保路線方案使用安全、線型舒適、造價合理[8]。實踐證明，樂西高速張油坊古滑坡地質(zhì)選線理念、思路和工作是合理可行的，對順層古滑坡段地質(zhì)選線具有一定的借鑒意義。