公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害特征及防治措施研究

摘要：以某公路邊坡為研究對(duì)象，開展重點(diǎn)調(diào)查點(diǎn)特征分析及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，通過有限元軟件對(duì)格構(gòu)梁的治理效果進(jìn)行分析。該工程存在5處重點(diǎn)調(diào)查點(diǎn)：BP3邊坡段、BP10邊坡段、BP19邊坡段、危巖體WY1、危巖體WY2；強(qiáng)降雨是調(diào)查區(qū)不穩(wěn)定斜坡主要誘發(fā)因素之一，需在強(qiáng)降雨過程中加強(qiáng)對(duì)調(diào)查區(qū)的關(guān)注。選擇格構(gòu)梁治理作為治理措施，治理后的邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)均顯著提升，從不穩(wěn)定或欠穩(wěn)定狀態(tài)變成穩(wěn)定狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：公路邊坡；邊坡地質(zhì)災(zāi)害；格構(gòu)梁；治理效果

0" "引言

沿海公路山腳邊易導(dǎo)致公路邊坡存在安全隱患，尤其在雨季天氣易發(fā)生各類邊坡地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅行車安全，因此開展公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害特征及防治措施研究具有重要意義。

對(duì)此許多研究學(xué)者開展了研究。梁瀚元[1]通過對(duì)半巖半土質(zhì)邊坡災(zāi)害形成原因進(jìn)行研究，分析相應(yīng)防范策略。張建宏[2]基于實(shí)際工況對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，提出疏排積水等防治措施，為后續(xù)施工提供參考。李彬[3]結(jié)合施工區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，分析治理方案，為區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害治理提供參考。楊曉冬等[4]通過地質(zhì)調(diào)查對(duì)擬建場地進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害等級(jí)，為后續(xù)施工提供理論依據(jù)。王宇等[5]針對(duì)高速路邊坡災(zāi)害事故進(jìn)行分析，提出相應(yīng)預(yù)防措施。

現(xiàn)有研究對(duì)公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害特征及防治情況分析較少，基于此本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)邊坡地質(zhì)災(zāi)害特征進(jìn)行評(píng)估，并研究相應(yīng)防治措施。

1" "地理位置及地質(zhì)環(huán)境條件

1.1" "地理位置

本文所研究的工作區(qū)面積約0.6km2。工作區(qū)地勢南高北低，多為低丘陵，局地為平緩的臺(tái)地，最低點(diǎn)位于沿海海灣，海拔1m左右。工作區(qū)地形起伏較大，自然斜坡較陡。

1.2" "地形地貌

工作區(qū)地形起伏較大，以正在施工的道路為界，北側(cè)為大亞灣海域，南側(cè)為山脈，地形起伏較大，以低丘陵地貌為主，部分為高丘陵，山脈受構(gòu)造控制明顯，山脈主要呈北東向及東西向展布，坡度一般15～55°。

山體坡、脊植被覆蓋率高，但受地形和地質(zhì)構(gòu)造影響，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，溝谷切割相對(duì)較深，區(qū)內(nèi)南北向分布3條溝谷，屬構(gòu)造剝蝕及地表雨水侵蝕區(qū)。坡腳沿海岸線建設(shè)形成一條道路，坡腳開挖形成大量高陡邊坡，較易引起崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。部分邊坡已采取護(hù)坡措施，主要措施包括擋土墻、格構(gòu)梁、錨桿、主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等。

1.3" "氣象水文

研究區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，長夏短冬，氣候溫和，日照充足，雨量充沛。年平均氣溫23.3℃，歷史極端最高氣溫38.7℃，歷史極端最低氣溫0.2℃；一年中1月平均氣溫最低，平均為15.7℃，7月平均氣溫最高，平均29℃，年日照時(shí)數(shù)平均為1853.0小時(shí)，年降雨量平均為1939.9mm，全年86%的雨量出現(xiàn)在汛期。

區(qū)內(nèi)南北向分布2條溪流，流量不大，地表水主要由大氣降水補(bǔ)給，流量隨季節(jié)降雨量的變化而變化，經(jīng)過短暫的地表徑流，從地形較高處向低洼地帶排泄，最終均通過道路涵洞流入海洋。

1.4" "地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，本工作區(qū)主要分布第四系（Q）、白堊系（K）、上侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)七娘山組（J3-K1qn）、中泥盆統(tǒng)鼎湖山群（DDh）等地層。從區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上看，工作區(qū)范圍內(nèi)主要受F2315斷裂及其多條次級(jí)斷裂控制。F2315東西向斷裂主要分布在七娘山北側(cè)等地區(qū)。東西向，其西段傾向北，傾角80°；東段傾向南，傾角45°。長3.5km，寬12～20m。其西端延伸入大鵬灣，東端被第四系覆蓋。

2" "重點(diǎn)調(diào)查點(diǎn)特征及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

通過對(duì)調(diào)查區(qū)開展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，其中重點(diǎn)調(diào)查點(diǎn)24處。選取5處危害程度較高位置展開分析，分別為BP3、BP10、BP19、WY1、WY2。

2.1" "重點(diǎn)調(diào)查點(diǎn)特征

2.1.1" "BP3公路入口約120m處邊坡

邊坡為巖土混合邊坡、路塹邊坡，人工修建道路開挖形成，整體呈西南-東南走向。該邊坡長約114m，坡高5～9m，坡度45～75°。巖體主要為砂巖，頂部分部有較薄層覆蓋層，邊坡節(jié)理裂隙發(fā)育，發(fā)育3組節(jié)理，節(jié)理1傾向357°，傾角13°；節(jié)理2傾向310°，傾角83°，節(jié)理3傾向194°，傾角85°。

坡頂為自然山體，植被覆蓋度高，通行和可視度較差；坡面分布有較大塊石，塊石尺寸0.1～2.5m。目前堆積于坡面，坡面有人類活動(dòng)痕跡，分級(jí)修筑多個(gè)平臺(tái)種植樹木，平臺(tái)寬約0.2～0.5m；坡腳修筑有0.2m×0.2m的排水溝，緊鄰沿海大道。坡腳正在進(jìn)行道路及海堤加固的工程施工，道路上有施工人員及車輛通行。裸露巖體受雨水沖刷及風(fēng)化作用，容易發(fā)生小范圍崩塌，威脅人數(shù)1-2人，潛在經(jīng)濟(jì)損失80萬元。

2.1.2" "BP10公路入口1200m邊坡

邊坡為巖土混合邊坡、路塹邊坡，人工修建道路開挖形成，整體呈西南-東南走向。該邊坡長約180m，坡高6～12m，坡度45～75°。巖性為砂質(zhì)泥巖，節(jié)理裂隙發(fā)育。

坡頂為自然山體，植被覆蓋度高，通行和可視度較差；邊坡節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較為破碎，坡面分布有較大塊石，塊石尺寸0.1～2.5m，目前堆積于坡腳；坡面有人類活動(dòng)痕跡，分級(jí)修筑多個(gè)平臺(tái)種植樹木，平臺(tái)寬約0.2～0.5m，坡底修筑有0.2m×0.2m的排水溝，緊鄰坡腳為沿海大道。

坡腳存在堆積體，有大塊狀巖體崩落。崩塌體積約5m3，坡腳樹木倒伏，未造成人員傷亡，造成少量直接經(jīng)濟(jì)損失，潛在威脅人數(shù)1-2人，潛在經(jīng)濟(jì)損失80萬元。

2.1.3" "BP19公路入口2280m邊坡

邊坡為巖土混合邊坡、路塹邊坡，人工修建道路開挖形成。坡長約92m，坡高約7m，坡寬5m，坡度45～75°，整體呈西北走向。巖性為泥質(zhì)砂巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層傾向144°，傾角20°；層面為逆向，有順層節(jié)理面，地層存在軟弱夾層面。

坡頂為自然山體，植被覆蓋度高，通行和可視度較差；邊坡節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較為破碎，坡面分布有較大塊石，塊石尺寸0.1～2.5m，目前堆積于坡面；坡面有人類活動(dòng)痕跡，分級(jí)修筑多個(gè)平臺(tái)種植樹木，平臺(tái)寬約0.2～0.5m，坡底修筑有0.2m×0.2m的排水溝，緊鄰坡腳為沿海大道。

坡腳有2m×1m×6m堆積體。受下部巖體風(fēng)化脫落，在重力作用下容易引起上部巖體崩塌，坡體已發(fā)生局部崩塌，堆積在坡腳，約3m2。坡體高陡，具有較高的勢能，突出巖體高度較大，具有較大的勢能，距離道路較近，一旦發(fā)生崩塌，對(duì)道路，及道路下側(cè)人行道均會(huì)構(gòu)成威脅。威脅人數(shù)1～2人，潛在經(jīng)濟(jì)損失80萬元。

2.1.4" "WY1—生態(tài)監(jiān)測中心站西北50m危巖體

分布危巖體群，規(guī)模最大達(dá)到3m×2m。巖質(zhì)主要為泥質(zhì)砂巖，巖體呈層狀堆放，底部懸空，由小型巖體支撐。危巖體現(xiàn)狀處于平衡狀態(tài)，不排除支撐巖體受風(fēng)化等不利地質(zhì)因素影響引起失穩(wěn)造成巨型巖體的崩落，對(duì)底部道路及路過車輛、行人構(gòu)成一定威脅。潛在威脅人數(shù)1人，，潛在經(jīng)濟(jì)損失40萬元。

2.1.5" "WY2—生態(tài)監(jiān)測中心站西偏北104m危巖體群

分布5塊危巖體，磨圓度好，受海蝕及風(fēng)化影像嚴(yán)重，分布在山腰位置，多數(shù)巖面臨空，上部致密巖體由下部次密實(shí)分化巖體支撐，上部危石主要靠下部巖體支撐，下部起支撐作用的巖體風(fēng)化，極容易引起上部疊加危石失穩(wěn)，在重力作用下，最終導(dǎo)致巖體突然崩落。

該危石距離下方道路較遠(yuǎn)，并且下方植被、樹木發(fā)育。危巖體具有較高的勢能，不排除滾落到道路的可能。威脅人數(shù)1人，潛在經(jīng)濟(jì)損失40萬元。

2.2" "危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

參照《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)范》，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度取決于地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模、活動(dòng)性和穩(wěn)定性。地質(zhì)災(zāi)害危害程度反映災(zāi)害體已對(duì)或?qū)砜赡軐?duì)周圍設(shè)施，建設(shè)項(xiàng)目及生態(tài)環(huán)境的破壞程度，本報(bào)告主要依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的破壞程度、危及對(duì)象和損失情況進(jìn)行判別和分級(jí)。依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度和危害程度對(duì)危險(xiǎn)性進(jìn)行分級(jí)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，24處重點(diǎn)調(diào)查點(diǎn)，主要的危害對(duì)象均為坡腳行人、車輛和建構(gòu)筑物（道路、海濱棧道），威脅人數(shù)一般小于10人，潛在經(jīng)濟(jì)損失在100萬元以內(nèi)。綜合評(píng)定重點(diǎn)調(diào)查點(diǎn)危害程度小-中等。重點(diǎn)調(diào)查點(diǎn)現(xiàn)狀危險(xiǎn)性評(píng)估見表1。

3" "調(diào)查區(qū)失穩(wěn)條件分析

3.1" "失穩(wěn)導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害形成的主要因素

3.1.1" "地形地貌因素

調(diào)查區(qū)不穩(wěn)定斜坡失穩(wěn)與地形地貌的關(guān)系十分密切，不利的地形地貌是崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患發(fā)生的主控因素，為其災(zāi)害提供能量和活動(dòng)場所。調(diào)查區(qū)地形為起伏較大，以低丘陵地貌為主，部分為高丘陵，不穩(wěn)定斜坡較高，坡度大，易失穩(wěn)。

3.1.2" "區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造控制地貌的形成發(fā)育，改變巖土體的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和力學(xué)強(qiáng)度。調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)主要受F2315斷裂及其多條次級(jí)斷裂控制，導(dǎo)致調(diào)查區(qū)不穩(wěn)定斜坡巖石破碎，裂隙發(fā)育，易發(fā)生崩塌滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

3.1.3" "地層巖性及巖土體類型

調(diào)查區(qū)的地層巖性特征是控制斜坡穩(wěn)定性的主要因素之一。調(diào)查區(qū)地層巖性以碎屑巖為主，主要分布有砂質(zhì)泥巖、石英砂巖等。區(qū)內(nèi)地表殘坡積層普遍較薄，土質(zhì)較為疏松，黏性較差；加之不穩(wěn)定斜坡臨海，受風(fēng)化作用明顯，巖體較為破碎，易造成不穩(wěn)定斜坡失穩(wěn)，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的形成。

3.2" "失穩(wěn)主要誘發(fā)因素

3.2.1" "強(qiáng)降雨

根據(jù)該市氣象局1988—2019年氣象資料：年均降雨量為1933.2mm，年平均降雨天數(shù)149.9d，多為臺(tái)風(fēng)降雨，最大日降雨量為338.6mm（2018年9月16日），年均相對(duì)濕度80%，4—9月為大鵬新區(qū)的雨季。

根據(jù)此次地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)分析，自2018年至今，調(diào)查區(qū)地質(zhì)災(zāi)害（隱患）均發(fā)生在4—9月，共計(jì)4處，且均發(fā)生在強(qiáng)降雨之后，占災(zāi)害總數(shù)的100%。強(qiáng)降雨作用會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定斜坡土體滲水，降低土體黏聚力，不穩(wěn)定斜坡將會(huì)沿著軟弱面進(jìn)行滑動(dòng)從而發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。故強(qiáng)降雨是調(diào)查區(qū)不穩(wěn)定斜坡主要誘發(fā)因素之一，需在強(qiáng)降雨過程中加強(qiáng)對(duì)調(diào)查區(qū)的關(guān)注。

3.2.2" "人類工程活動(dòng)

隨著沿海大道的逐步開發(fā)，坡腳沿海岸線建設(shè)形成一條道路，調(diào)查區(qū)全線施工工程增多，工程活動(dòng)開挖坡腳，形成大量高陡邊坡，較易引起崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

4" "防治措施及效果研究

為探究格構(gòu)梁的治理效果，選取BP3邊坡段、BP10邊坡段、BP19邊坡段作為研究對(duì)象，通過數(shù)值模擬手段計(jì)算出處理前后3段邊坡的穩(wěn)定性安全系數(shù)，結(jié)果見表2。從表2可以看出，治理后的邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)均顯著提升，從不穩(wěn)定或欠穩(wěn)定狀態(tài)變成穩(wěn)定狀態(tài)。可見格構(gòu)梁對(duì)于該工程治理效果良好。

5" "結(jié)束語

本文以某公路邊坡為研究對(duì)象，開展了重點(diǎn)調(diào)查點(diǎn)特征分析及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，通過有限元軟件對(duì)格構(gòu)梁的治理效果進(jìn)行分析。主要獲得以下主要結(jié)論：

通過調(diào)查分析可知，該工程存在5處重點(diǎn)調(diào)查點(diǎn)：BP3邊坡段、BP10邊坡段、BP19邊坡段、危巖體WY1、危巖體WY2；強(qiáng)降雨是調(diào)查區(qū)不穩(wěn)定斜坡主要誘發(fā)因素之一，需在強(qiáng)降雨過程中加強(qiáng)對(duì)調(diào)查區(qū)的關(guān)注。選擇格構(gòu)梁治理作為治理措施，治理后的邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)均顯著提升，從不穩(wěn)定或欠穩(wěn)定狀態(tài)變成穩(wěn)定狀態(tài)，說明格構(gòu)梁對(duì)于該工程治理效果良好。

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