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滑坡工程地势勘测选线探索范文

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滑坡工程地势勘测选线探索

作者:丁茂林单位:中铁工程设计咨询集团有限公司北京

上第三系(N2)③1粉质黏土(N2):棕红色为主,土质不均,夹有大量的粉细砂,局部含砾,可见大量的黑色铁锰质结核,坚硬。③2粉细砂(N2):紫红色为主,成分主要以石英、长石等为主,砂质不均,夹有大量的黏粒,局部夹少量砾石,潮湿—饱和,中密—密实。

三叠系上统延长组(T3y1)④1砂岩:浅黄色、灰黄色为主,主要成分以长石为主,细粒结构,薄层状构造,岩质较坚硬,岩体较完整,风化层厚约4~8m。④2泥岩:青灰色、紫红色为主,泥质结构,薄层状构造,岩质较软,岩体较破碎。

三叠系中统铜川组(Tt22)⑤1砂岩:肉红色、浅黄色为主,主要成分以长石为主,细中粒结构,中层状构造,局部夹有薄层黄绿色页岩,岩质较坚硬,岩体较完整,风化层厚约3~7m。⑤2凝灰岩:粉红色、紫红色为主,细粒结构,薄层状构造,遇水后迅速崩解,风化后呈红色、紫色、灰白色彩色黏土状。

压碎岩主要分布于断层构造带内,原岩为三叠系上统延长组砂岩、泥岩,颜色以原岩颜色为主,主要呈灰黄色、青灰色、紫红色,岩体呈碎块状,裂隙内有泥钙质充填,岩体易碎。

地质构造

该区域处于浮山大断裂的西侧边缘,受此影响,地质构造发育。老虎沟内主要的地质构造有F1正断层,断层宽度变化较大,约45~150m,断层带物质主要以压碎岩(原岩为砂岩)为主,局部可见断层角砾。断层整体走向与老虎沟斜交,南侧产状约N29°E/78°N,延伸至老虎沟滑坡群西南侧边界后,断层走向朝东侧扭转,产状大体变为N65°E/78°N,继续朝北东东方向延伸,延伸至西池村西侧被上第三系、第四系地层完全覆盖。同时,在花池沟南侧,发育有一f1-1次生正断层,断层带宽度约50m,断层带物质主要以压碎岩(原岩为砂岩)为主,断层产状为N60°W/85°N;物探测试查明南侧发育f1-2次生断层,由于表层被第四系覆盖,断层性质不明。

水文地质

老虎沟内有常年流水,滑坡西南侧下游约500m处为南河水库,本次调查时沟内水量较为稳定,初步估算稳定流量约900m3/d。沟内常年流水补给来源为两个泉点,一个位于断层F1与支断层f1-1的交汇处附近,另一个位于支断层f1-1的断层破碎带内。地下水对钢结构及混凝土结构无侵蚀性。

不良地质与特殊岩土

1不良地质

(1)滑坡

老虎沟滑坡位于位于F1断层北侧、老虎沟右侧,在平面上呈一簸箕形(见图2)。滑坡长约600m,宽约450m,滑坡体厚度变化较大,根据已钻钻孔HMGSZ-HP1号孔揭示,厚度间于5~40m,滑坡区域内地势东北高、西南低,滑坡主体滑向为S50°W(230°),为一受F1断层构造带影响、沿三叠系泥岩软弱层滑动的基岩顺层滑坡。滑坡后缘可见明显的地表拉裂缝、串球状黄土陷穴,地形呈明显的圈椅状构造,且滑坡呈嵌套式多级滑动。受F1断层构造的影响,滑坡可分面明显的两个主滑部分,滑坡体内又局部发育有小方量的次级滑坡,构成了一大规模的滑坡群。滑坡后缘为第四系黏质黄土,前缘土体被冲蚀,裸露基岩,局部基岩由于受滑坡影响,出现明显的基岩反翘现象;同时,在滑坡群内又伴生有小规模的次生切层滑坡。

(2)浅表层溜坍

区域内表层地层主要第四系上更新统砂质黄土,砂质黄土孔隙度较大,垂直节理裂隙发育,在下部临空的情况下浅表层产生错动,形成小规模的溜坍。该段线路主要以隧道工程通过,浅表层溜坍对工程影响较小。各溜坍具体分布见图3。

(3)黄土陷穴

黄土陷穴主要形成在滑坡的后缘,由于受滑坡拉裂缝的影响,滑坡后缘的圈椅状构造处往往地势相对较低,降水时雨水在此汇聚,并沿滑坡形成的拉裂缝下渗。随着时间的推移,在长期雨水下渗处黄土区形成局部下陷的洞穴,区域内在滑坡后缘处均有分布。

2特殊岩土

(1)湿陷性黄土区域内特殊岩土主要为湿陷性黄土,具湿陷性,根据相邻区域内取样实验,黄土自重湿陷系数δzs=0.01~0.022,湿陷系数δs=0.01~0.05,属于Ⅱ级中等非自重湿陷性场地类型。

(2)膨胀岩隧道出口段出露有三叠系中统铜川组凝灰岩,遇水迅速崩解、软化,且具膨胀性,工程性质极差,对隧道工程影响较大。

各方案工程地质与水文地质条件及问题

尽管三方案相距较近,但由于受断层、滑坡影响,三方案通过区域内的岩性、构造和不良地质差异较大,因此,分别从工程地质和水文地质条件等方面对三方案做出详细评估。

1滑坡中穿方案D1K

滑坡中穿方案D1K通过地层岩性相对较为单一,主要为三叠系上统砂泥岩,线路与F1断层相交于D1K353+700~DK353+840之间(130m),D1K353+700~D1K353+830以红木沟隧道通过该断层,隧道通过该段岩性主要为压碎岩,局部为断层角砾、泥砾。同时,HMGSZ-HP1号孔揭示,该段地下水位埋深较浅(19.5m),D1K353+700~D1K353+830段通过地层主要为水位以下的断层破碎带,工程性质差,且隧道设计、施工风险大。同时,D1K正穿老虎沟滑坡D1K353+470~D1K353+866(D1K353+859.7=D1K353+840长链),由于该滑坡方量巨大(长×宽×厚=600m×450m×5-40m),工程上基本上无处理的可能性,建议对此滑坡进行绕避。综合而言:D1K通过区域内地层岩性较差,且D1K353+700~D1K353+830段位于地下水位以于的断层破碎带内,工程地质和水文地质条件差。

2下游绕避滑坡方案D2K

下游绕避滑坡方案D2K通过的地层主要为三叠系上统延长组砂泥岩,上第三系粉质黏土、粉细砂层,线路与F1断层相交于D2K354+120-D2K354+250之间。经调查发现,下伏三叠系基岩与上覆上第三系地层为不整合接触关系,推测F1断层形成于三叠系与上第三系之间;经钻探、物探测试验证,隧道洞身在D2K354+100-D2K354+800全位于上第三系地层中,而F1断层带位于上第三系地层的下部,对工程影响较小,见图4。

D2K方案位于滑坡的下游侧,离滑坡群最近距离为310m,距离较远,同时,沟心在该段纵坡小,相对高差为6m,滑坡对D2K方案影响较小;且本次钻探过程中钻孔未见地下水。综合而言:D2K方案通过区域内岩性主要以第三系粉质黏土、粉细砂层,三叠系砂泥岩为主,断层构造、地下水以及滑坡对该方案均影响较小,工程地质与水文地质条件相对较好。4.3上游绕避滑坡方案D3K上游绕避滑坡方案D3K方案通过地层主要以三叠系上统延长组砂泥岩,中统铜川组砂泥岩、凝灰岩为主,线路与F1断层相交于D3K353+665~D3K353+915之间,与F2断层相交于D3K354+056~D3K354+136之间。受构造的影响,岩性主要为压碎岩,局部为断层角砾、泥砾,围岩工程性质差;同时F1断层上升盘翼所夹三叠系中统铜川组凝灰岩,遇水崩解、软化迅速,工程性质很差。受断层构造的影响,区域内泉点较发育,老虎沟、张家庄西侧冲沟内均发现有泉水出露。本次调查发现,老虎沟内常年流水,主要为断层带内泉水补给,且水量较大。D3K方案在该段以隧道形式通过,位于地下水位以下的D3K353+665-D3K353+915、D3K354+056-D3K354+136断层破碎带,F1断层上升盘翼隧道出口段的凝灰岩工程性质很差,隧道设计、施工风险大。同时,山体表层冲沟发育,局部仍发育有少量的小滑坡、崩塌,对该方案仍有一定的潜在风险。综合而言:滑坡北侧方案D3K工程地质和水文地质条件差。

各方案工程地质条件综合评价及比选意见

根据以上详细论述,现分别从工程地质、水文地质条件、不良地质和特殊岩土影响程度、工程风险作出相应对比分析,见表1。通过对工程地质、水文地质条件、不良地质和特殊岩土影响程度、工程风险等方面的评估,综合考虑断层、滑坡、断层富水对隧道工程的影响等多方面的因素后,在预留与老虎沟滑坡足够的安全距离条件下,老虎沟滑坡南侧方案优势较明显,因此,推荐D2K方案做为贯通方案。

结束语

老虎沟滑坡工程地质选线,在充分利用既有工程地质、水文地质资料的基础上,合理布置了钻探、物探等勘探措施,对该区域内的滑坡、断层等不良地质进行了较合理的综合分析,选取工程地质条件相对较优的下游绕避滑坡方案D2K作为推荐方案。不良地质条件下的铁路选线,应综合考虑多方面可能带来的影响,使线路方案趋于安全合理、经济科学。