高速公路工程地質災害危險性現狀評估與預測探究

周 托

（廣東省地質局第七地質大隊，廣東惠州 516008）

隨著我國高速公路工程不斷建設，擬建公路將形成大量路塹和路堤邊坡，這些邊坡作為擬建公路的重要組成部分，高陡的路塹和路堤邊坡在施工過程中及完工后易遭受崩塌/滑坡等地質災害[1]。結合工程實例，對高速公路工程地質災害危險性評估和預測，最后對方案進行危險性預測，從而確保建設項目的經濟和安全風險預測。

1 工程概況

韶惠高速公路龍門至惠州段位于廣東省惠州市北部，項目起點設在龍門縣平陵街道辦附近的武深高速處，擬建高速公路向南跨越縣道X224 并設置平陵立交，經路灘村后設大嶂頂隧道穿過阿婆云山，經山佳斗、冷水坑、賀屋，在鵲樓村附近（K10）設置公莊立交，擬建道路繼續向南在蘇茅坪附近跨越廣河高速，擬建蘇茅坪立交與廣河高速相接。

2 韶惠高速公路地質環境條件評估

韶惠高速公路地貌單元包括丘陵地貌和平原地貌，地形起伏較大，坡度較陡，地表巖石風化強烈，按地質條件復雜程度綜合判定評估區巖土體結構為復雜；地形地貌條件復雜；斷裂較發育，評估區內地層巖石類型較多，地質構造復雜，區域地殼穩定性屬于基本穩定；水文地質條件為復雜；巖土體工程地質條件為復雜，對擬建工程項目影響較大；人類工程活動破壞地質環境程度為強烈，綜合分析評估區地質災害成因，評估區內主導的地質環境因素是巖土體本身的物理力學性質；從屬的地質環境因素是降雨、水文地質條件、地質構造和地形地貌條件；激發因素是氣象變化和人類工程活動[2]。

3 地質災害危險性現狀評估

通過在評估區內進行地質災害調查，評估區內已發生的地質災害類型包括崩塌1種，在區內共發現已發的崩塌地質災害12 處，主要分布在路邊開挖的人工邊坡中，規模為微—小型。

3.1 地質災害類型

根據調查，評估區發現崩塌點12處，主要分布于在丘陵區山麓斜坡前緣。在工程地質巖組上，主要與碎屑巖巖性組關系最為密切，其次為侵入巖巖性組。位于人工開挖邊坡中，規模主要為微型。崩塌地質災害主要表現為陡坡表層巖土體掉塊及崩落，大部分發生在殘坡積層和全風化巖中，呈松散狀堆積于坡腳，崩塌坡面較為新鮮，評估區內的崩塌均為新近形成，破裂面較新鮮，目前多數處于較不穩定狀態。規模多數為微型—小型，已造成的損失小，其危害性小。

3.2 地質災害特征

評估區人類工程活動強烈，由于人工無序取土、取石料現象嚴重，加上丘陵區、剝蝕殘丘局部坡腳居民切坡建房及修建道路，導致巖土體直接裸露，邊坡高陡，在強降雨條件下，易發生崩塌、滑坡地質災害[3]。

3.3 地質災害因素

3.3.1 崩塌發生的內在因素

地形條件：人工挖方形成陡立邊坡，有利于崩塌的發生；

巖性條件：殘坡積碎石土、全風化花崗巖構成的坡體，巖土體結構松散，水理性能差，基巖風化強烈，巖體破碎，有利于崩塌的發生。

3.3.2 崩塌發生的外在因素

人工開挖的邊坡過于陡峭，且坡面未采取工程措施進行防護，此為崩塌地質災害產生的主要外因；另外大氣強降雨引發或加劇了崩塌地質災害的形成，洪暴期間，坡面雨水沖刷、地下水滲流加劇等因素為崩塌形成的誘發因素。

3.3.3 穩定性與危險性

崩塌位于既有道路路塹邊坡，由于人為挖方形成的陡坡未進行及時防護，處于不穩定狀態，在強降雨和重力的作用下極易繼續引發崩塌，但規模較小，對線路的危害程度及危險性均小[4]。

3.4 危險性分級原則及判別標準

災害對建設場地的災害的損失程度以及影響程度等因素決定，地質災害危險性是由地質災害的災害的危害程度以及發育程度決定的，而地質災害的危害程度主要由地質環境破壞程度決定的，根據這些依據并結合現場調查與分析對已發地質災害的危險性評估如下：有關判別依據見表1、表2。

表1 地質災害危害程度表

表2 地質災害危險性分級表

3.5 地質災害危險現狀評估

經地質災害調查，地質災害以微—小型崩塌為主，主要表現為陡坡表層巖土體崩落、掉塊、滾落，崩塌、滑坡物主要為坡殘積土，局部強風化巖，但未造成人員傷亡及財產損失，已發崩塌危害程度小，危害對象少，造成經濟損失小。地質災害現狀為危害程度小，危險性小，對擬建道路影響小。評估區發現崩塌點12處，主要分布于在丘陵區山麓斜坡前緣，區內已發的崩塌現狀其危害性小，危險性小，對擬建高速公路的影響為小。

4 地質災害危險性預測

工程建設可能遭受的地質災害有巖溶地面塌陷、泥石流、崩塌/滑坡和地面沉降。

4.1 巖溶地面塌陷危險性預測

巖溶地面塌陷危險性預測評價的基本思路是從眾多影響巖溶塌陷的因素中提取出最主要評價因素，并建立評價模型，同時采用定性和半定量綜合評價的方法。

在確定各類型的評價指標的基礎上，同時根據巖溶地面塌陷穩定性與各指標的關系，將其因素量值劃分為4個等級，并對每個等級進行不同的賦值。當巖溶地面塌陷的穩定性越差，則其賦值越大，反之賦值越小;其中對應塌陷不穩定的賦予量值4，對應較不穩定的為3，對應基本穩定的為2，對應穩定的為1。由此便構成巖溶地面塌陷穩定性判別指標的量化準則。

根據評估區的地質環境條件及收集區域地質資料，巖溶地面塌陷主要評估指標選取如表3所示，根據上述條件對照表3進行賦值，可得出評估區巖溶地面塌陷穩定性評估指數為X=2.71。

表3 巖溶地面塌陷穩定性綜合評估表

根據表3可以判定，評估區巖溶地面塌陷穩定性屬于較不穩定（易塌陷）。

4.2 崩塌滑坡預測

根據地形地貌特征結合道路設計標高，道路建設產生的人工邊坡主要為路堤填方邊坡及挖方邊坡，局部地段為半挖半填道路邊坡，其中最大挖方高度達50.1m，最大填方高度達19.0m，而由于項目設置隧道2座，在隧道建設中，可能產生大量棄土、廢石，如任意堆放或工后處理不好，將可能引發泥石流地質災害。針對道路工程不同的施工情況，預測工程建設引發或加劇地質災害主要為巖溶地面塌陷、崩塌/滑坡、地面沉降、泥石流。而地面沉降包括道路地基地面沉降及橋基地面沉降；崩塌/滑坡包括路堤崩塌/滑坡、路塹邊坡崩塌滑坡、隧道口崩塌/滑坡。

崩塌滑坡擬建線路路堤邊坡的設計坡率為1∶1.5，對場地各填方路堤進行穩定性計算，通過計算結果及評價，路堤邊坡其穩定性屬于不穩定狀態，其危險性為大，危害性為大。在實際道路施工過程中，需要對路堤邊坡進行防護措施，采取擋土墻、格構護坡等措施，可進一步降低路堤邊坡發生崩塌失穩的可能性。

4.3 地面沉降預測

根據線路場地平整情況及鉆孔揭露情況，進行地面沉降計算，計算時假設道路荷載模型為條形基礎均布荷載，上部路面附加應力為20kPa，動載荷為30kPa，總附加應力取50kPa，計算時，壓實填土的壓縮模量取4.0MPa，其余各巖土層取前述推薦值，土層厚度取該土層平均厚度，基礎計算寬度取34.5m，預測地面沉降量為131～563mm，沉降量以地面沉降發育程度評估要素表進行判別（表4）。

表4 地面沉降發育程度評估

預測工程建設引發地面沉降的可能性中等—大，其中有10 段路基的地面沉降危害程度為大，危害對象為道路及車輛，可能造成的經濟損失大，潛在的危險性大；有20段路基的地面沉降危險程度為中等，危害對象為道路及車輛，危害程度為中等，可能造成的經濟損失中等，潛在的危險性中等。

4.4 泥石流預測

道路平整將需要大量進行開挖低丘，對原有山區丘陵巖土體結構造成破壞，并形成大量松散碎屑物質來源，同時在強降雨作用下可能出現嚴重水土流失，從而可能誘發泥石流地質災害，因此需要對低丘陵地區仍可能潛在泥石流災害進行危險性預測評估[5]。

根據泥石流溝評判方法，對評估區西側泥石流溝谷（NSL2）的15 項要素進行量化評分，評分結果為61分，易發程度為輕度易發，預測其危害性為中等，危險性為中等。

5 結束語

通過調查場區地質災害的發育特征，從內在因素和外動力作用兩個方面闡述了地質災害的成因，根據地質災害危險性分區評估要素、量化指標及區段危險性判別原則，通過對地質災害代表性剖面進行穩定性分析，在查明巖溶發育情況、區內各類型邊坡巖土層的前提下，對評估區內不同災種采取相應的防范措施后，地質災害的危害性和危險性可以消除或減弱，在完善施工安全管理制度下，合理設計，驗證了擬建高速公路的建設場地可以進行工程建設，并對類似高速公路工程具有一定參考意義。