吉黑高速公路孙吴至黑河段地质灾害调查与评价

吉黑高速公路孙吴至黑河段地质灾害调查与评价成胜权【摘要】通过对吉黑高速公路孙吴至黑河段不良地质现象的调查与分析，对于该段可能诱发的地质灾害进行了评价，确定了该路段存在的主要地质问题.【期刊名称】《黑龙江大学工程学报》【年(卷)，期】2010(037)003【总页数】3页(P50-52)【关键词】地质现象;滑坡;地表裂缝;不均匀沉降;水流侵蚀【作者】成胜权【作者单位】黑龙江省公路勘察设计院,哈尔滨,150080【正文语种】中文【中图分类】U412.221工程概况吉林至黑河高速公路是在原G202国道的基础上进行加宽扩建。高速公路由于其线形指标高,工程艰巨，投资巨大，对地质条件的要求极高。同时高速公路建设对于自然环境的破坏也非常严重，对高速公路的勘察设计、施工运营等方面的环保要求也越来越高［1］。工程地质条件对于高速公路建设之间相互影响、相互制约。高速公路的环境载体主要是地质环境，高速公路在建成之后对于地质环境又要产生一定的影响，引发新的地质灾害。吉黑高速公路孙吴至黑河段由于地质条件相对复杂，具体表现为：地表之下存在多年冻土区、高纬度地区冻害严重、部分地段存在古滑坡，局部地段存在沼泽湿地，路基软基岩基并存，导致原G202国道并有路面横向开裂，最大缝宽达1.5cm,裂缝贯穿整个路面;局部路基整体下沉，下沉深度最大达10cm;水流的侵蚀作用对于路基边坡的破坏较严重，路基边坡形成许多的冲沟。可见在原G202国道孙吴至黑河段其地质条件相对复杂,地质环境脆弱。由于高速公路的建设可能会诱发和加剧各种地质灾害，对于高速公路的正常运营产生潜在的威胁。地质灾害调查评价的目的：根据G202国道目前存在的各种地质问题，有针对性的进行工程地质的勘察工作，查明重点地段的工程地质条件,确定存在的不良地质现象,为公路建设提供完整、准确的地质资料，为高速公路的设计、施工提供科学依据。同时对可能存在的地质灾害进行调查评估。在本次工作中采用了工程地质测绘、钻探、物探、室内岩土试验等方法，获取了重点路段的地质资料，为工程的设计、施工奠定了基础。2区域地质特征及分析2.1地形地貌吉林至黑河高速公路孙吴至黑河段主要为低山丘陵区，地形相对高差10~30m,坡角多在10。~25。,本次调查的重点地段在区内K177+000~K181+100段坡角多在25°~35°。地表出现由古滑坡形成的台阶式地貌,在山体的中部及中上部也发现大量滑坡后缘地貌,后缘地势较高，大多数古滑坡相互咬合或呈阶梯状,由高处向低处排列，马刀树、醉汉树多有分布，表明了在该处存在蠕动。尤其路线所经过的K177+500~K178+250高地的东北坡具有明显的滑塌与滑坡所形成的阶梯状地貌。除此之外,整个调查区还发现有大量地表裂缝存在,其表现在滑坡体后缘处为圆弧线状裂缝，而在山体的中下部则以龟裂出现,尤其是山脚部分,裂缝几乎以每棵树为单体、发育强烈。根据工程地质测绘及钻探岩芯揭露，区内地层为上白垩系嫩江组(K2n),其上被第三系中一上更新统孙吴组(N1—2s),=者关系为不整合接触［2］。上白垩系嫩江组(K2n)出露于调查区山坡的中部和较低处局部也在山脊出露，呈NE—NEE向展布，倾角10。~25。,出露面积约8.5km2。据已有资料揭示，其岩性主要为深灰色、黑灰色泥岩，灰色粉砂岩与含砾粗砂岩，含砂质泥岩，黄褐色含砾的砂岩等。厚度＞145m。上述地层为一套以内陆河湖相为主的细屑岩缓慢沉积建造。岩石均属软质岩类，岩石风化程度普遍较强。第三系中一上更新统孙吴组(N1—2s)分布于调查区内山脊及山脚等较高处，呈盖帽状不整合覆盖在上白垩统嫩江组(K2n)之上。据已有的资料，该组岩性主要为半胶结的砾岩、砂砾岩、砂岩、含铁质砂砾岩。该组多呈NNE—NE向展布，倾角多＜10。。第四系全新统现代河床低河漫滩相冲(堆)积层(Q42)主要分布于区内太阳河及其支流中及山前堆积扇、山前洼地内、构成现代河床、洪冲积平地、洪积扇等宏观地貌。其物质组成主要为松散砂、卵石、黏土等。2.3区域地质构造调查区构造单元属兴安岭一内蒙地槽褶皱区小兴安岭一松嫩地块乌云一结雅新断陷带，是早白垩世晚期发生发展起来至新生代继承活动的沉降带，区域褶皱构造不发育，但不同时期构造运动的迭加作用使调查区内断裂构造趋于复杂化。调查区内断裂具多期性和继承性的特点,调查区内较大的断裂为太阳河断裂，为黑龙江断裂的次级断裂。沿太阳河北东向展布，北侧为低矮地貌。中生代断裂切过嫩江组地层，由层位对比,可知当时为压性断裂，北盘上升而由现在的地貌及河道向北侧滚动近20m,在南侧残留古河道遗迹及牛扼湖可知，新生代以来又表现为北盘下降的张性断裂。太阳河的分支水系形成的沟谷,大多为继承性活动断层沟谷均可见到明显的断层崖及断层三角面。2.4区域水文地质条件太阳河沟谷向夕卜缘依次为河流阶地、平原和低山丘陵,地层岩性复杂，构成了相对复杂的地下水系统。根据含水介质、地下水赋存状态及水动力特征，调查区分布有第四系松散层孔隙水和基岩孔隙裂隙水，后者呈明显的不均匀分布。地下水主要接受大气降水的入渗补给，径流方向严格受地形控制，水力联系差，没有统一的地下水面，地下水埋深差异较大，其水位随季节变化。该区地下水的工程地质作用表现主要为软化、泥化岩石，增加岩层块体重量，侵蚀开挖段路基斜坡坡角，同时在季节冻融作用下,使地表浅部产生蠕动，形成地表龟裂。2.5岩土体类型及特征高速公路穿越的线路岩土体特征主要受原岩类型、岩石风化程度、构造等控制。调查区岩土体类型可以分为软弱互层结构类、软弱厚层结构类和第四系松散堆积体。软弱互层结构类在调查区见的较多，岩性为砂岩泥岩互层，岩石风化强烈;软弱厚层结构类岩性为厚层泥岩;第四系松散堆积体为黏土含碎石，厚度差异大，其结构松散，稳定性差。26个钻孔岩土特征及承载力试验值见表1[2]。表1岩土特征及承载力值Table1Groundcharcteristicsandbearingcapacityvalue名称特征承载力值/kPaP硬塑状态为主，含氧化铁及铁锰结核等矿物成分220风化泥岩黏土状，硬塑-坚硬状态240风化砂岩原岩结构构造已全部破坏，风化呈砂状，密实状态260风化砾岩原岩结构构造已全部破坏,风化呈圆砾状，密实状态300泥岩黏土状，硬塑-坚硬状态，局部夹有透镜体状薄层砂岩2303不良地质现象及分析滑坡、崩塌、泥石流等人们称作不良地质现象，当危害人类的生命财产时，人们又把它们叫做地质灾害。调查区内可能引发地质灾害的不良地质现象主要有古滑坡、蠕动变形、地表裂缝、路基的不均匀沉降、冻胀作用、水流侵蚀等。3.1滑坡古滑坡大多集中在调查区较高的山体中上部，是本区主要地质灾害隐患。古滑坡发育区多为陡峭的地形，滑坡体分布较多且规模较小，大多相互咬合断续连接，局部呈明显阶梯状。高差为1.0~1.5m,局部可达4.0m。滑坡体组成主要为上部第三系砂砾岩，而中下部为白垩系泥岩，局部为白垩系泥岩和细砂岩。形成滑坡的主要因素是岩土体类型及水的作用［1］。调查区内孙吴组砂砾岩和嫩江组泥岩、粉细砂岩，都处于强风化带中，岩石十分破碎,已呈松散砂状、土状，属软岩类地区，风化砂岩、泥岩吸水性持水性均较强，在水的作用下不但加大了岩土体的自重,还软化、泥化岩土体，降低了岩土体的抗剪强度，导致岩土体失稳,破坏岩土体的稳定性和完整性，使之产生斜坡失稳，形成剥落或滑坡。根据调查区内古滑坡的规模及地形起伏状况，路基两侧的坡顶与公路路面的高差一般在2~4m,有的高差〉5m,绝大部分路段坡度＜25。,产生大规模滑坡的可能性极小,当边坡在各种因素作用下出现破坏时,产生边坡表面的破坏称作剥落更为准确。3.2蠕动变形和地表裂缝蠕动变形最明显的特征是边坡出现马刀树、醉汉林，这些现象在调查区内都有不同程度的表现。蠕动变形往往是形成滑坡的初期阶段,蠕动变形与边坡的变形及破坏是密切联系在一起的。边坡的破坏往往是蠕动在先，但蠕动并不一定形成滑坡。调查区边坡上一定延伸长度的地表裂缝、龟裂现象更为普遍，地表裂缝均为张性裂缝，被视为另外一种地质灾害隐患。根据其上覆落叶腐化、表层土壤密实程度及植物根系发生情况，地表裂缝延伸长度、宽度、深度差异很大，见到地表裂缝延伸长度最大达十几m,宽度大的可达30~40cm,深度一般20~30cm推断形成时间为几年到几十年。地表裂缝、龟裂现象在调查区分布广泛,但其影响深度比较小，不会形成地质灾害。3.3冻胀作用及路基不均匀沉降调查区地处高纬度寒温带,无霜期较短,冰冻期较长,在冬季最低温度可达-40°C。季节性冻土最大深冻可达2.6m［2］。在温度变化下，裂隙或岩土空隙中的水会产生反复冻融，逐年增大延伸风化或构造裂隙（缝）的宽度、深度及长度，破坏岩土体的稳定性和完整性，使之产生斜坡失稳，诱发滑坡的发生。在原G202国道出现的路面裂缝,路基不均匀沉降是主要原因，冻胀作用应视为辅助作用，加速了路面裂缝的发展，冻胀作用造成的路基不均匀沉降应是不容忽视的公路灾害问题。3.4水流侵蚀地表水及地下水的作用是影响边坡稳定的重要因素，许多滑坡的实例与水的作用密切相关，水是触发滑坡和其他地质灾害的重要因素［3］。在该区段有地表水流的侵蚀作用对于路基边坡冲刷破坏，路基边坡形成许多冲沟，对于路基的破坏十分严重;地下水流对于岩土体的软化、泥化作用,由于砂砾岩松散且透水性强，当地表水渗到泥岩面时就会从斜坡接触面处渗出，侵蚀坡脚;地下水对于岩土体软化、泥化，破坏岩土体的抗剪强度;造成地基的沉陷和剪切破坏，地表水、地下水成为影响该段路基稳定、发生地质灾害不可忽视的因素。4结语吉黑高速公路孙吴至黑河段地质条件复杂，地质环境脆弱。形成地质灾害的因素众多，各种影响因素多是随机的、不确定的，但又相互关联、相互影响、相互触动。内在因素主要为边坡岩土体性质、地质构造、边坡高度、坡度等因素，夕卜在因素主要有水的作用、工程荷载条件及人为因素等。通过对勘察区的地质调查和分析，结论如下：1） 公路是沿山脊选线,山脊相对较高，在选线上避开了一些不良地质现象;选线的结果是合理的；2） 调查区岩土体破碎松散，强度较低,是各种不良地质现象的主要成因；3） 古滑坡基本处于稳定状态，现代边坡相对稳定性较差，但由于边坡相对高差较小、坡度不大，发生灾害性滑坡的可能性极小；4） 蠕动变形和地表裂缝发育普遍，出露面积大，但影响深度小,不能诱发地质灾害；路基不均匀沉降导致出现路面裂缝，冻胀对其辅助作用不容忽视