樂西高速美昭段沿線地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征研究

蘇玉杰 吳事貴

(四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610041)

0 引言

四川省樂西高速美姑至昭覺段長(zhǎng)約51 km，是穿越四川省大涼山彝族腹地的一條扶貧高速公路，海拔在2 000 m左右。該條高速公路位于高原中山區(qū)，沿線復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境、多變的高原高寒氣候使高速公路線位走廊中發(fā)育了眾多的地質(zhì)災(zāi)害[1,2]，給高速公路選線帶來極大的困難。

目前，有關(guān)高速公路沿線地質(zhì)災(zāi)害的研究成果較多[3-6]，但均已建成的高速公路作為研究對(duì)象，而未見到勘察設(shè)計(jì)階段的高速公路沿線的地質(zhì)災(zāi)害研究。鑒于此，筆者在該高速公路詳細(xì)勘察階段對(duì)全線地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征開展研究，在此基礎(chǔ)上，分析災(zāi)害規(guī)模、危險(xiǎn)等級(jí)及成因。此項(xiàng)研究為大涼山地區(qū)高速公路的修建及防災(zāi)減災(zāi)提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 地形地貌

研究區(qū)地處四川盆地向西南山地過渡地帶，介于四川盆地和云貴高原之間，地形起伏，為中切割中山～高山，境內(nèi)海拔最高3 000 m，最低1 500 m，相對(duì)高差約1 500 m。山脈走向NE—SE，多見單面山。

1.2 氣象

地處低緯度高海拔的中山和山原，氣候具有高原氣候特點(diǎn)：冬季干寒而漫長(zhǎng)，夏季暖和濕潤(rùn)，按四川氣候分區(qū)，屬川西高原雅礱江溫帶氣候區(qū)。域內(nèi)冬寒少雨，夏不炎熱雨水多，1月平均氣溫1.6 ℃，雨量7.4 mm，之后氣溫升高，雨水增多；7月平均氣溫19.2 ℃，雨量194.9 mm；7月后氣溫下降，雨水減少。一年中各月雨量以7月最多，為162.5 mm；1月最少，為11.9 mm(多年平均值)。年際間雨量變化大，多年年均降雨量846.1 mm，年最多1 054 mm，年最少616.2 mm，兩極相差400多毫米。

1.3 地層巖性

研究區(qū)域地層巖性復(fù)雜多變，覆蓋層主要以崩坡積和滑坡堆積層的碎塊石及沖洪積的卵石、黏土等為主，一般在5 m～50 m之間，局部厚度大于100 m。下伏基巖從中生界侏羅系紅色砂泥巖一直到古生界志留系泥巖，分別為沙溪廟組砂泥巖、自流井組砂泥巖、須家河組含煤砂泥巖、雷口坡組+嘉陵江組灰?guī)r與泥灰?guī)r、飛仙關(guān)組砂泥巖、玄武巖組泥巖夾黏土巖、峨眉山玄武巖、陽(yáng)新組灰?guī)r、志留系石門坎組泥巖。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

區(qū)域上位于揚(yáng)子江準(zhǔn)地臺(tái)西部的二級(jí)構(gòu)造單元上揚(yáng)子臺(tái)褶帶西北側(cè)，西鄰康滇地軸，東接四川臺(tái)坳，構(gòu)造類型以NE向和NS向的斷裂、褶皺為主，褶皺及斷裂構(gòu)造均較為發(fā)育。漢源—甘洛大斷裂和小江斷裂北延段從場(chǎng)地通過，其中漢源—甘洛大斷裂在場(chǎng)地分為三支，分別為洪溪—美姑斷裂、三河斷裂和美姑大橋斷裂。

工作區(qū)挾持于西部安寧河—?jiǎng)t木河強(qiáng)地震帶和東部馬邊—鹽津—大關(guān)強(qiáng)地震帶之間，據(jù)有地震記載以來，區(qū)內(nèi)并無強(qiáng)震發(fā)生(M>6級(jí))，屬外圍兩強(qiáng)震帶的影響波及區(qū)。

2 公路沿線地質(zhì)災(zāi)害主要特征及規(guī)律

公路沿線地質(zhì)災(zāi)害主要為滑坡、泥石流、危巖等(地質(zhì)災(zāi)害分布圖見圖1)，其中滑坡災(zāi)害具有分布廣泛、規(guī)模大等特點(diǎn)，泥石流、危巖等災(zāi)害局部或零星分布。高速公路沿線地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.1 滑坡

在擬建高速公路走廊中，滑坡是威脅最大的地質(zhì)災(zāi)害[7]。集中發(fā)育在美姑縣城過境段、慶恒鄉(xiāng)過境段、昭覺縣城過境段。其統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2 對(duì)線位有影響的集中段落地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

場(chǎng)地滑坡滑體多為第四系松散層碎塊石土，局部滑體碎塊石解體不充分，可見原巖結(jié)構(gòu)面特點(diǎn)，俗稱“假基巖”，滑動(dòng)面多為下覆基巖頂面，滑動(dòng)面多見有光滑鏡面或滑面，滑坡體積多在2.4×104m3～400×104m3，全部為大型～巨型滑坡，均為推移式滑坡。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及分析，其中僅有一個(gè)滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，其余均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

ZK97+730～ZK97+910段滑坡為典型的滑坡災(zāi)害(見圖1)，位于美姑縣城過境段。滑坡堆積體前緣寬度約220 m，沿滑動(dòng)方向長(zhǎng)160 m，面積約3.7×104m2，鉆探揭露滑體厚度3.45 m～36.0 m，平均厚度約21.5 m，估算方量約8×105m3，屬大型滑坡。滑坡全貌圖見圖2。

滑坡體主滑方向約340°，平面上呈扇形，后緣具明顯圈椅狀，前緣壓迫河道，使河流改道，形成大于90°的轉(zhuǎn)角。滑坡體后緣位于斜坡上，地表多被覆蓋，呈上陡下緩之勢(shì)，左側(cè)以溝為界，地形上下錯(cuò)明顯，右側(cè)邊界因后期堆積改造形態(tài)不明顯。地面橫坡陡緩不均，總體地面坡度約20°，植被較發(fā)育，平緩地帶多被墾為耕地，局部有民房分布。前緣壓迫河道，滑坡堆積體與河床接觸，滑坡堆積體左右兩側(cè)均有T3xj基巖裸露。

滑體主要由碎石、塊石組成，滑體前緣壓迫河床，覆蓋于沖洪積卵石層上，滑床斷面整體呈下凹狀(見圖3)。滑坡地表多為林地，局部緩坡地段被墾為耕地，局部有民房分布，局部種植果樹，據(jù)調(diào)查，現(xiàn)狀條件下滑坡地表未見拉裂、變形等跡象，且經(jīng)過計(jì)算后得知滑坡現(xiàn)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 泥石流

泥石流災(zāi)害在路線分布范圍與線位相關(guān)的僅有一處，位于K98+450～K98+590之間勒布村溝(見圖4)，勒布村溝流域面積4.96 km2，主溝長(zhǎng)5.27 km，溝床平均縱比降為160.5‰；流域內(nèi)物源較為豐富，物源總量達(dá)37.0×104m3，動(dòng)儲(chǔ)量達(dá)10.5×104m3；類型為溝谷暴雨型中頻稀性中型泥石流溝。

擬建線位于流域下游，屬于泥石流堆積區(qū)，百年一遇泥石流危險(xiǎn)區(qū)寬度28 m，建議擬建橋梁適當(dāng)調(diào)整橋墩位置，使其處于低危險(xiǎn)區(qū)，同時(shí)在進(jìn)行高速公路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分保證橋梁的凈高、防沖等設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)橋墩進(jìn)行加固處理。同時(shí)為了保證擬建高速公路工程建設(shè)和運(yùn)行的安全，建議加強(qiáng)勒布村溝泥石流活動(dòng)的監(jiān)測(cè)，同時(shí)需對(duì)堆積區(qū)溝道大石塊進(jìn)行清理。

2.3 危巖

崩塌危巖在線位走廊中發(fā)育不多，僅分布有5處，影響路線長(zhǎng)度僅200 m左右。崩塌危巖主要發(fā)育在溝谷側(cè)的斜坡上，斜坡橫坡在70°以上，大部分多陡立。根據(jù)巖性組合可分為兩種類型：Ⅰ類：陡坡全部為硬質(zhì)巖，風(fēng)化強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體多被節(jié)理切割成碎塊狀，形成危巖，在重力、雨水等一些因素影響下，發(fā)生崩塌，見圖5；Ⅱ類：陡坡巖體為軟硬交替，由于巖體的差異風(fēng)化，往往在硬巖底下形成凹腔，硬質(zhì)巖巖體多被節(jié)理切割成碎塊狀，故凹腔上的危巖在重力、節(jié)理裂隙切割下形成危巖，在一些極端天氣、地震等不利因素影響下形成崩塌，見圖6。

3 地質(zhì)災(zāi)害的成因

影響地質(zhì)災(zāi)害形成的原因是多方面的，其中主要包含地形地貌、氣候水文、地質(zhì)構(gòu)造等因素，下面就各類地質(zhì)災(zāi)害的成因進(jìn)行簡(jiǎn)單的論述。

3.1 滑坡災(zāi)害

擬建公路沿線滑坡區(qū)出露的為砂泥巖夾頁(yè)巖或黏土巖，由于泥巖和頁(yè)巖夾在砂巖之間，為相對(duì)隔水層，場(chǎng)地巖性軟硬相夾的地層特點(diǎn)是構(gòu)造滑坡的控制因素。

斷層活動(dòng)控制斜坡的結(jié)構(gòu)的演化，使巖體破碎程度高，巖土力學(xué)性質(zhì)差，同時(shí)公路沿線5月～10月為集中降雨區(qū)，在降雨的影響下，滑坡體內(nèi)平衡狀態(tài)被打破，迫使滑坡產(chǎn)生滑坡，故集中降雨是滑坡發(fā)生的主要誘發(fā)因素。

3.2 泥石流

泥石流的爆發(fā)與當(dāng)?shù)氐牡匦巍⒔涤旰臀镌吹扔嘘P(guān)，場(chǎng)地公路沿線泥石流位于山體斜坡上溝谷處，物源區(qū)和堆積區(qū)高差較大(一般大于200 m)，致使流通區(qū)縱坡大，造成物質(zhì)流速快，沖擊力大；物源區(qū)位于斜坡之上，面積較大，造成匯水面積大、物源物質(zhì)多。

公路沿線5月～10月為集中降雨區(qū)，最大日降雨為124.9 mm，最大1 h降雨為66.9 mm，為泥石流的爆發(fā)提供了動(dòng)力條件。

3.3 危巖

危巖的產(chǎn)生與地形、降雨、地震等影響相關(guān)。沿線公路危巖均發(fā)育在陡坡上，高度大，巖性均為硬質(zhì)巖。在重力或地震作用下，巖體裂隙寬張，受降雨、地震及工程擾動(dòng)作用易發(fā)生崩落現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

1)擬建四川省樂西高速美姑至昭覺段地質(zhì)災(zāi)害以滑坡、泥石流和危巖為主，尤其是滑坡災(zāi)害。

2)公路沿線巖性復(fù)雜、地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育、地形陡峻和集中降雨是地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的主要原因。