三峡库区高阳一峡口复建公路地质灾害评估.pdf

第 2 6卷第 6期 2 0 0 4年 1 2月 三峡 大 学学报 自然科 学 版 J o f Ch i na Th r e e Go r g e s Uni v ． Na t u r a l S c i e n c e s Vo 1 ． 2 6 NO ． 6 De c ． 2 0 0 4 三峡库 区高阳一峡 口复建公路地质灾害评估 肖诗 荣 彭光忠。 谭炳 炎。 谷 明成。 1 ． 三峡 大学 土木 水电学院 ，湖北 宜昌4 4 3 0 0 2 ； 2 ． 中科院 武汉岩 土力 学研 究所 ，武汉4 3 0 0 7 1 ； 3 ． 铁道部 西 科 院，成都6 1 0 0 1 6 摘要 通过资料复核 和现场调 查 ， 对 三峡库 区高阳一峡 口复建公路 进行 了地 质灾害评估． 评 估结 果 表 明， 公路 沿线 的滑坡 和危 岩 为评估 不安全 的必须 治理 的两 类灾 害； 经估 算 ， 滑坡 治理 经费 大约 1 5 0 0 0万 元 ． 关键词 地质 灾害评 估； 地质 安全 等级分 区； 经 费估 算 中图分类号 TV2 2 1 ． 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 2 9 4 8 X 2 o 0 4 0 6 0 5 0 9 0 5 Ge o l o g i c a l Ha z a r d As s e s s m e nt t o t he Re bu i l di ng Ro a d f r o m Ga o y a ng t o Xi a ko u， Thr e e Gor g e s Re s e r v o i r Ar e a Xi a o Sh i r o n g 。Pe n g Gu a n g z h o n g e Ta n Bi n g y a n a Gu M i n g c h e n g 。 1 ． Co l l e g e o f Ci v i l a n d H y d r o p o we r En g i n e e r i n g， Ch i n a Th r e e Go r g e s Un i v ．， Yi c h a n g 4 4 3 0 0 2， Ch i n a ； 2 ． W u h a n Ro c k a n d S o i l M e c h a n i c a l I n s t i t u t e ， Chi n a Ac a d e my o f S c i e n c e ， W u h a n 4 3 0 0 7 1， Ch i n a ； 3 ． Ch i n a S o u t h we s t Ac a d a my o f Ra i l wa y S c i e n c e ， Ch e n g d u 6 1 0 0 1 6， Ch i n a Ab s t r a c t Th r o u g h d a t a r e v i e w a n d f i e l d i n v e s t i g a t i o n， t h e g e o l o g i c a l h a z a r d s a l o n g t h e r e b u i l i d i n g r o a d f r o m Ga o y a n g t o Xi a k o u we r e a s s e s s e d， whi c h s h o ws t h a t l a n d s l i d e s a n d d a n g e r o u s r o c k ma s s e s a l o n g t h e r o a d a r e n o t s a f e a n d h a v e t o b e c o n t r o l l e d， t h e c o s t o f t h e c o n t r o l e n g i n e e r i n g i s a b o ut RM B 1 5， 0 0 0 1 0 ． Ke y wo r d s g e o l o g i c a l h a z a r d a s s e s s me n t ； g e o l o g i c s a f e t y z o n e ； c o s t e s t i ma t e 拟 建的长 江三峡 工程 库区湖北 兴 山县高 阳一峡 口复建公路是兴山县对外交通 的主要 干线 ， 向南与宜 秭线相接 ， 可达宜 昌 、 巴东 和秭归 ， 向北可达 神农架等 地． 整条线路 规划 高程为 1 8 0 2 9 0 m， 长 1 6 ． 0 2 5 k m． 因三峡水库二期水位 已达 1 3 5 m， 原 有公路 局部路段 已淹没 于库 水之下 ， 复建该公路 十分 紧迫． 按 复建 规划 ， 该公 路线 选定 在 香溪 河左 岸 ， 公 路 通过地段 主要 为中倾顺 向斜坡 结构 ， 地形 地质 条件复 杂 ， 不 良地质体较发育 ， 严重控制着公路 工程 设计 、 工 程建设 和工程投 资． 为优化 公路 工程 设计 ， 正确评 价 工程建设 和工程投资的合理性 ， 需进 行高 阳一峡 口复 建公路地质灾 害评 估 工作． 其 主要 任务 和 目标是 查 明该公路通过地段地质灾害 的类 型、 分布 、 高程 、 规模 、 范 围、 机理 、 稳定 状态及 其危害对 象 ； 预测 三峡 水库蓄 收稿 日期 2 0 0 4 - 0 5 - 1 7 作者 简介 肖诗荣 1 9 6 3 一 ， 男 ， 副教授 ， 博 士研究 生 水对地质灾害 的诱 发和加剧 ， 评 价对公 路建设 的危 害 性 ； 预测和评价公 路工程施 工对 地质 灾害 的诱发 和加 剧 ； 划分高阳一峡 口复建公路的地质 安全等级 区段 ， 本 着确保公路安全 和经济投入 合理 的原则 ， 提 出地 质灾 害防治优化方案 ， 并提出防治工程经费估算 ． 高 阳一峡 口复建公路地质环境 条件复 杂 、 建设 项 目重要 ， 其 地质 灾害评 价 按一级 场 地要 求 ， 主要 评 估 方 法为资料复核及现场调查． 1 评估 区地质概 况 1 ． 1 地 形 地 貌 复建公路 所在区域属鄂 西构造侵蚀 、 剥蚀 中低 山 区． 线路 区均为黄 陵背斜西翼 所构成 的近 南北走 向 的 维普资讯 三 峡 大 学 学 报 自 然 科 学 版 2 0 0 4年 1 2月 单面 山， 山脉与褶 皱轴 向一致 ， 山脊尖棱 ， 线 路高程 在 1 8 0 ～2 9 0 m． 近南 北流 向的香溪河河 谷形态 呈不对称 “ V” 字形峡谷． 复建公路 所在 的香溪 河左岸 主要 为基 岩顺 向岸坡 ， 坡 面绝 大部分 为岩 层层 面 ， 且多 为一 坡 到顶 ， 地形坡度大体与岩层倾 角保持一致． 1 ． 2地质构造 在区域地质构造上 ， 复建公 路 区位于黄 陵背斜 的 西翼与秭归盆地 的交接部位 ， 大致处于秭归 盆地 的东 部边缘 ， 主要以侏 罗系 地层 构成 的单斜 构造 ， 地 层 连 续 ， 呈 整合 接触 ． 复建公路 区 内未发育大型 断裂构造 ， 但发育多组长 大裂 隙． 1 ． 3地层岩性及岩组划 分 拟建线路 区 出露 的基 岩 主要为 侏罗 系 中下 统 内 陆相碎屑沉 积 ， 线路 区外 围附近出露有三迭 系中下统 地层． 线路 经过 区以 中统 泄滩组 J 。 为主 ， 其次 是 中 下统聂家 山组 J 一 。 和下统香溪组 J ． 根据 区出露 的各类地层 的岩性特征 ， 将拟建线路通过 的地层划 分 为 4个工程地质 岩组 1 松散岩类工程地质 岩组 主要是滑坡 堆 积和 崩坡堆 积． 2 硬软 相间岩 类工 程地质 岩组 本 岩组 主 要包 括 泄滩组 J 的厚层 、 中厚层 状 中细粒长 石砂 岩与 紫红色泥岩互层 ； 中下统聂家 山组 J 一 的上部紫 红 色薄层砂质泥岩夹厚层砂岩 ． 在本岩组 中所 夹软弱 岩 类易 于风化剥蚀 ， 硬岩 中发育长 大裂 隙． 3 坚硬岩类 工程 地质 岩组 本 岩组包 括 聂 家 山 组 J 一 z 的下部 中厚 层 、 厚层 长石 石英 砂 岩 、 长石 砂 岩 、 细砂岩 、 泥质粉砂岩和香溪组 J 下部厚 层 、 巨厚 层长石石英砂岩 、 中粒砂 岩和细砂岩． 4 半 坚硬岩类 工程 地质 岩组 本 岩组 主要 包括 香溪组 J 上部 的薄层泥 质粉 细砂 岩夹 炭质 页岩 与 煤层及粉砂质泥岩． 1 ． 4水 文 地 质 线路 区水 文地质条件简单 ， 地下水受 控于地 形地 貌 、 地层结构 ， 由于区域侵蚀基准面为香溪 河 ， 其 高程 约为 1 2 0 ～1 5 0 m， 远低 于线路高程 ， 场 区地下 水主要 来 源为大气降水 ， 地表 、 地下水排 泄基 准面为香溪河． 在滑坡 堆积和崩坡堆积体 中 ， 由于局部粘 性土具 相对隔水作用 ， 从而易形成上层滞水． 个别滑坡 体 如 李家湾滑坡 有较丰富 的上层滞水． 在侏 罗系中下统 泄滩组 和 聂家 山组 的厚 层长 石 砂 岩中赋存基岩裂 隙水． 1 ． 5不 良地 质 现 象 复建公路沿线 的不 良地质 现象包括 滑坡 、 潜在 不 稳定崩坡堆积体 、 危岩体 、 泥石流和煤矿采空等． 复建线路地 区是一个 滑坡 多发 区 ， 根据 已做 的勘 察 工 作 和本 次 核 查 ， 拟 建 线 路 要 经 过 矿 务 局 、 电 厂 、 郑 家坪 、 柑子沟 、 李家沟 、 泗湘溪 、 石佛寺 、 李家湾 、 金乐 、 唐 家院子 、 徐 家院子 沟、 王 家岭 、 珍 珠 潭 、 夏 橙 研究 所 等规模 不等的 1 4个 滑坡 群 ． 体 积在 5 0 0 ～1 0 0 0万 m 的滑坡 1个 ， 体 积在 1 0 0 ～5 0 0万 m。的滑坡 7个 ， 1 0 0万 m。以下 的滑坡 6个 ， 规模 最大 的是金乐 滑坡 ， 面积达 3 8 ． 7万 m ， 体积达 9 6 0万 m。 ． 经过 滑体 的线 路总长度达 3 6 0 0多 m， 占线路 总长的近 1 ／ 4 ， 滑坡体 总 计 近 2 9 0 0万 m ． 崩坡堆 积体是拟 建公路 沿线 较发 育 的另 一 种不 良地质 现象． 经本次核查 ， 对原定滑坡群 中规模较 小 、 厚度 不大 、 无 明滑坡形迹 的单个 滑坡 确认为 崩坡 堆积 共有 7处 ， 线路 长度 7 9 0 m， 总方量为 1 4 8万 m。 ． 在柑子沟有一处危岩 体 ， 宽 5 0 ～ 8 0 m， 面积 约 1 万 m。 ， 厚度 一般 3 ～5 m． 主 要是 裂 隙密 集的厚 层 砂 岩 ， 在 风化剥蚀及卸 荷作 用 ， 不断 崩塌 堆 积于斜 坡 较 缓地带 和凹槽之 内． 复建公路 沿线 冲沟发育 ， 沟槽深切 ， 沟床纵坡 陡 ， 两岸 山坡 陡峻 ， 坡 面 和沟谷 中有 较多 的松 散堆 积 ， 如 遇诱发 泥石流活动 的雨 量 ， 极 有 可能 发生 泥 石流． 在 郑 家坪以南地段高程 1 6 0 ～3 5 0 m 分布 有矿 硐 ， 但在 高程 2 0 0 m 以下 而与公 路工 程建 设有 关 的仅 3个 矿 硐 ， 且 以上煤 矿矿硐 ， 因在地 面 以下深 度较 大并 且 硐 径 较小 ， 沿 矿硐的地表未发现任何变形坏 迹象． 2单体地质灾害评估 2 ． 1滑坡 灾害评估 线路滑坡评估结果列于表 1 ． 2 ． 1 ． 1 滑坡 现状评估 滑坡稳定性计 算方 法采 用极 限平 衡 之剩 余 推力 法 ] ， 计算 工况 I 为 天然 状态 降 雨 、 自重 、 地 震 ． 计 算参数采 用试验 资料 和反演 分析综合 取值 ． 计算 与分析表明 ． 天然状 态下 ， 矿务局滑坡 、 电厂 下游滑坡 I 、 郑家坪滑坡 I 、 李 家沟滑坡 、 石佛寺 滑 坡 、 唐 家院子下游 滑坡 、 王 家岭 滑坡 、 珍 珠潭 滑坡等 8 个 滑坡 是稳定 的； 电厂滑坡 I I 、 泗 湘 溪滑坡 、 金乐滑 坡 I 、 I I 、 夏橙研究所滑坡等 4个滑坡 总体稳定 ， 局部 变形 ； 柑 子沟滑坡 、 李 家湾滑坡 、 徐 家院子 沟滑坡 等 3 个古滑坡 前缘变形 明显 ， 虽 总 体稳 定 ， 但 存在 滑坡 复 活迹象 ； 郑家坪滑坡 I I 水 田坡滑 坡 近 期受 降雨影 响 ． 蠕 滑变形 ， 呈不稳定或极 限平衡状态 ． 现状条件下 ， 电厂滑坡 I I 、 柑子 沟 滑坡 、 泗湘溪 滑坡 、 李家湾 滑坡 、 徐家 院子 沟滑坡 、 夏橙研 究所滑坡 维普资讯 第 2 6卷第 6期 肖诗 荣等三 峡库 区湖北 兴 山县高 阳 一峡 口复建 公 路地 质灾 害评 估 5 1 1 2 ． 1 ． 2 滑坡预测评估 对于公路沿线规模 的 1 4处滑坡 群 进 行水库蓄 水及公 路建成 后安 全性评估 包括 工况 Ⅱ和 工况 Ⅲ的 稳定性计算 分析． 水库蓄水后 的稳定性 分析计算 考虑 以下几 种工况 Ⅱ 长江三 峡水库正常蓄水 1 7 5 m 水 位时 整 体 的稳定 性 ； Ⅲ 水库 水位 从 1 7 5 m 骤 降到 1 45 m ． 评估表 明 ， 除金 乐 滑坡 为 危 险性 预 测 基 本 安 全 外 ， 其 它所有滑坡均为不安全． 2 ． 1 ． 3 滑坡综合评估 单体 地质灾害 滑坡 、 潜在不稳定崩坡堆 积体 综 合评估表 明 ， 高峡路 1 4个滑坡 群 、 7个 潜在不 稳定 崩坡 堆积体在三峡水库及公路建设 的作 用下 ， 均为不 安全 ， 威胁库区交通复建． 2 ． 2 崩坡堆积体评估 1 现状评估 沿线 的 7处 崩坡 堆积体 一 般规模 较小 ， 多分布在 斜 凹地 或沟槽 中 ， 现阶段 处于 稳定 状 态． 堆积体表 面多开 垦为 旱地 或果林 ， 其 上少 有 居 民 居住 ， 危 害程度小． 因此 ， 根 据 当前 的稳定状 态和危害 程度 ， 其现状应属安全． 2 预测评估 公路在 崩塌堆积体上通 过时 ， 或填 方加载 、 或挖方切坡 ， 都会降低堆积体 的稳 定性 ， 可使 其变形 失 稳 ， 形成 新 滑坡 ． 另 外 ， 有 的堆积 体前 缘 在 1 7 5 m 高 程 以下 ， 受库 水位升 高 和变化 ， 前 缘易 逐渐 失稳坍 塌 ， 引起 堆积 体 整体失 稳下 滑． 堆积 体一 旦整 体失稳下滑 ， 将危及公路 的安全． 因此 ， 对沿 线 7个 崩 坡堆积体预测 为不安全． 3 综合评估 均为不安全． 2 ． 3其他地质 灾害评估 相对 滑坡灾 害而言 ， 线路 其他 地 质灾 害较 轻 ， 且 由于文章篇 幅限制 ， 这 里 只叙 述评估 结论 ． 甘子 沟危 岩体 现状 不 安 全 ， 预 测不 安 全 ， 综合 评 估不 安 全． 1 1 条泥石流沟有 7条预测 为不安全的泥石流沟． 煤矿 采 空不会对路基 产生不利影响． 3 线路综 合评估 地质 安全等级 分 段 3 ． 1 地质安全等级划分标 准 以 长江三峡二期工程移 民工程地质安 全评价 实 施 细则 国土 资源部 2 0 0 2年 7月 为基本 依据 和精 神 ， 综合考察线路 工程地质条件和地质灾害 分布及特 征 ， 接合 灾害对象特 点 ， 划分 高 峡路地 质安 全等 级 标 准 ． 按照斜坡结 构 、 岩性 组合 及 灾害特 征 分布 情况 ， 制定 高峡路地质 安 全等级划 分标 准 如下 ①安 全 斜 坡 可为顺 向坡 地形坡 角 4 5 ． 3 ． 2 地质安全等级分 段 综 合斜坡结构 、 岩性组合 、 地质灾害分 布情况 ， 对 高峡路进行地质灾 害综合评估 ， 将高峡路按地 质安全 等级分为 9段 ， 分段情况见表 2 ． 表 2高 峡路 线路 安全 等级 分段 表 地 质 灾 害 综 合 评 估 安 全 段 共 计 3 2 9 2 m， 占 2 1 ； 地质灾害综合评估基本安全段共计 9 9 0 0 m， 占 6 2 ％ ； 地质 灾 害综合 评估 不安 全段 共计 2 7 3 0 m， 占 1 7 ％ ． 综合评估结果表 明 ， 高峡 路地 质灾 害严 重 ① 现 有 1 4个 滑坡 群 在库 水和公 路建设 作用下预测 不安 全 控 制公 路 里程 3 6 2 0 m； 滑坡 累计 方 量 总方 量 2 8 6 1 1 0 m。 ； 公 路 高 程 以 上 滑 坡 方 量 1 6 2 6 X 1 0 m。 ．②7处崩坡 堆积体 在库水和公路建设 作用 下产生 新 滑坡 ， 预测 不安全 控制公路 里程 7 9 0 m； 滑坡 累计 方 量总方量 1 4 8 X 1 0 ‘ m。 ； 公路高程 以上 方量 9 0 1 0 ‘ m 。 ．③ 高峡路沿线各类地 质灾 害 各类 滑坡 、 危 岩体 、 维普资讯 第 2 6卷第 6期 肖诗荣 等三峡 库 区湖北 兴 山县 高 阳一 峡 口复建 公 路地 质灾 害评 估 潜在不 稳定 堆 积 体 控 制 公 路 里 程 总长 度 为 4 4 1 0 m， 占线路总长 2 7 ． 5 9 ／ 5 ． 4地质灾 害防治措施建议 及防治 工程 经费估算 4 ． I防治措施建议 防治 原 则 避 重 就 轻 ， 多 作 避 让 平 面 的 、 立 面 的 ， 少 挖低切 ， 下挡上护 ， 把灾害 防止在设 计 阶段． 防 治 重点 公 路下侧和桥涵建筑． 1 滑坡治理 为 确保 复建公 路 的安全 和正 常运 营 ， 对各 滑坡应根据其规模 、 推 力的大小 、 稳定程度 和 要达到 的安全程 度 ， 采取不 同的工程治理 措施或综 合 治理措 施． 安全 避让 优先 ， 工程 措施 宜在 公 路下侧 以 支挡 为主 ， 如抗 滑 桩 、 对 大型 滑坡 必要 时可 采用抗 滑 桩 加预应力锚 索 ； 在公路 上侧 辅 以其它 防护 措施 ， 如 挡 墙 、 护坡 ， 必要 时可采用格构锚 杆或预应力锚 索 ； 在 滑体外 围设 置截水 沟 ， 滑坡体 上设 排水 沟 ， 防止 地表 水渗入滑 面 ； 滑坡前缘库岸段视情况结合 库岸治理 进 行 防护 ． 对 于后缘在 3 5 0 m 以上的大型滑坡 ， 既要考虑主 滑方 向和沟槽及线路 的关 系 ， 还要考虑可能形 成泥石 流的危害． 对 潜在危险性较大的金乐滑坡及 在金乐滑 坡 体 上发 育的龚 家大沟 和万丈 沟和徐 家 院子沟滑坡 等段的线路通过方 案及桥涵应 进一步优化 、 重点处理 并 和隧道绕 避方 案进行 比选． 为 确保 公路的安全 ， 对具有潜在危 险的崩坡堆 积 体采用 滑坡 治理方案进行治理． 2 泥石流治理 本峡谷段有泥石 流活 动的地形 、 地貌 和沟槽条件 ， 物源条件 充分 ， 且 过 去有泥 石 流活 动史 ， 除龚 家大沟 、 万丈 沟 、 徐家 院子 沟 、 柳树 沟 和龚 家院子沟等为较典型 的泥石流沟谷外 ， 其余 皆为非典 型的冲沟型泥石流 沟． 因本峡谷段地形条件 能满足排 导要求 ， 拦 挡条件又差 ， 故 防治方 案应 以排导 为主 ， 可 结合桥涵设计 处理 ， 暂不需另加 防治措施 ． 3 危岩治理 对柑 子沟 、 李 家沟下游 段顺层基岩 出露 区上端的部 分危 岩 ， 建议 清 除危 石 后挂 网 S NS 网 防护 ． 4 ． 2防治经费估算 防治经费 主要 包括 滑坡 和崩坡 堆积 体 的 防治 经 费 ， 泥 石流的防治只需在过沟建筑物的设计 中加 以考 虑 ， 不必专列治理 经 费 ， 危 岩体 仅一处 ， 且规 模不 大 ， 公路设计施 工 中加以考虑即可． 滑坡 和崩坡堆 积体 的治理 经 费按整 体 治理 和局 部治理两 类估算 1 整体 治理经费估算 整体治理 即为完全治理方案治理滑坡． 按滑坡 和堆积体 的总方量估算治理经 费． 估算 依 据是湖北省 内已完成 的三 峡库 区二期地 质 灾害滑 坡 治理工程 的单位 工程 量造 价 ， 据统计 ， 每 1万方 滑坡 体治理 投资约 5万 元． 按 此计 算 ， 高峡 路滑坡 和 崩坡 堆积体 的治理 经费 约 ， 3 0 0 9万 m 5万元／ 万 m 一 1 5 0 4 5万 元 ． 2 局部治理 经费估算 以保 高峡路为 主要 目的 ， 仅对公路路基及 以上 滑 体 含潜在不稳 定崩坡堆积体 作工程 治理 ， 对 1 7 5高 程 ～公路范 围的居 民作搬迁安 置． 按在拟建 公路外 侧设 抗滑桩 的钢 筋混 凝土 工程 量估 算治理 经费 含 公路 以上局 部变形体 治 理费 用 为 1 2 3 0 0万元 ， 1 7 5高程公 路范 围的居 民作搬迁安 置 经费估算 为 3 6 3人 3万元／ 人 一1 0 8 9万元 ， 两项 共 计 1 3 3 8 9万 元． 经上述估 算 ， 高 峡路 地 质 灾 害治 理 经 费 大约 为 1 3 3 8 9 ～ 1 5 0 4 5 万 元 ． 5 结论与建议 1 拟建公 路沿线地质灾害发育 ， 包括 滑坡 、 潜在 不稳定崩坡 堆积体 、 危岩 、 泥 石流 、 煤矿采 空和顺 向基 岩斜坡等 ， 其 中滑坡 潜在崩坡堆积体 和危岩是必须进 行治理的两类灾害 ， 这些地质灾害现状安全～基本安全 ， 预测不安全 ， 综合评估不安全． 泥石流灾害通过跨沟建筑 物解决． 煤矿采空对复建公路基本不造成灾害． 2 建议 对沿 线 1 4个 滑坡 群 和 7个潜 在不稳 定崩坡 堆 积体 进 行 治理 ， 公 路外 侧 以支挡 和 护 坡为 主． 经 估 算 ， 治 理 滑 坡 和 潜 在 崩坡 堆积 体 经 费 大 约 1 5 0 0 0 万 元 ． 参考文献 E l i 殷坤龙． 滑坡灾害预测预报E M] ． 武汉 中国地质大学出 版社 ， 2 0 0 4 ． [ 2 ] 崔政权 ， 李 宁． 边坡 工程 E M] ． 北京 中国水利水 电出 版 社 ， 1 9 9 9 ． [ 责任编 辑周丽丽] 维普资讯