某山區(qū)公路地質環(huán)境條件及其工程地質問題分析

關鍵詞：公路；工程地質；邊坡穩(wěn)定性；路基沉降 

　　0 引言 

　　滇東南地區(qū)是云南省巖溶發(fā)育地區(qū)，地貌類型主要為巖溶峰叢谷地[1～2]，工程建設過程中，特別是公路工程建設開挖過程中易形成高陡邊坡，對公路施工及運營安全產生較大影響。工程區(qū)位于云南省麻栗坡縣境內，是連接滇東南與越南邊貿區(qū)的重要交通要道，對云南省經濟社會發(fā)展具有重要的意義。本文以該公路段建設為例，闡述工程區(qū)地質環(huán)境條件，分析說明巖溶發(fā)育地區(qū)修建交通公路可能存在的工程地質問題，并提出相應的處理措施。 

　　1 地質環(huán)境條件 

　　1.1 地形地貌 工程區(qū)地處滇東南巖溶峰叢谷地，地形標高介于1100～1140m之間，原始地形坡度介于35°～45°，整體地勢呈西高東低態(tài)勢，原始斜坡向東～南東向傾斜，地形地貌條件復雜。 

　　1.2 地層巖性 工程區(qū)主要地層為二疊系中統(tǒng)吳家坪組（P2w）以及第四系殘坡積層（Q4el+dl），其中吳家坪組地層根據巖性差異條件，可分為上下兩段，各巖性段描述如下： 

　�、俚谒南禋埰路e層（Q4el+dl）：巖性為褐黃色含礫粉質粘土、碎石土，礫石成分為灰?guī)r、砂頁巖，全～強風化，少量弱風化，磨圓度差，粒徑一般0.2cm～2cm，礫石含量5%～10%，局部含量較高，約為15%，分選性較差，土層結構稍密～中密，稍濕～干燥，厚度一般介于0.2m～2.5m之間，主要分布于工程區(qū)西部表層面。②二疊系中統(tǒng)吳家坪組（P2w）：下段（P2w2）：該段巖性主要為灰白色白云質灰?guī)r，隱晶質結構，呈中～厚層狀，巖質較堅硬；巖層產狀為123°∠55°，主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，均為張性節(jié)理，有少量泥質填充，節(jié)理產狀分別為197°∠36°、67°∠78°，節(jié)理間距0.5～2m，分布于工程區(qū)西部，是路塹邊坡的主要組成結構。 

　　上段（P2w1）：該段巖性主要為褐黃色泥巖夾泥頁巖，呈薄層狀，巖質較軟；巖層產狀為83°∠42°，主要發(fā)育一組節(jié)理，節(jié)理產狀為255°∠55°，節(jié)理間距為5～7cm，該巖性段廣泛分布于整個工程區(qū)內，為工程區(qū)主要基底巖性。 

　　1.3 地質構造及地震 工程區(qū)位于華南褶皺系滇東南褶皺帶文山巨型旋鈕構造中部，文麻斷裂帶東側；區(qū)域內新構造運動主要表現為大面積的緩慢抬升，自喜馬拉雅運動以來，新構造運動較強烈，地震活動頻繁。按GB18306-2001《中國地震動參數規(guī)劃圖》劃分，麻栗坡縣抗震設防烈度為6度，地震動反應譜特征周期為0.35s，設計基本地震加速度值為0.05g。工程區(qū)地處地殼穩(wěn)定區(qū)。 

　　1.4 水文地質 工程區(qū)水文地質條件中等，地下水類型主要為基巖裂隙水、巖溶裂隙水及松散孔隙水，富水性強～中等；水文地質結構呈孔隙水～裂隙水雙層結構特征；地下水主要接受大氣降水補給，其中大部分降雨隨地表徑流順地勢向地勢低洼處排泄，少量降雨下滲補給地下水，其中不同含水層之間存在水力聯(lián)系，形成相互補給通道。 

　　2 工程地質條件分析 

　　2.1 工程地質巖組 根據巖土體結構類型和巖石物理力學強度等特征，工程區(qū)巖土體劃分為松散土體（Ⅰ）、較堅硬中～厚層狀弱巖溶化白云質灰?guī)r巖組（Ⅱ）、較軟弱薄層狀泥巖巖組（Ⅲ）。巖組結構特征及可能引發(fā)的工程地質問題見表1。 

　　2.2 工程地質問題分析 工程區(qū)主要工程地質問題主要表現為路塹邊坡穩(wěn)定性及路基不均勻沉降等。 

　　2.2.1 路塹邊坡穩(wěn)定性分析 根據工程區(qū)地質環(huán)境條件，工程區(qū)施工開挖產生的路塹邊坡大部分均為巖質邊坡，邊坡組成主要為白云質灰?guī)r及泥巖巖體，本文選取工程區(qū)兩個典型邊坡采用地質分析法對邊坡穩(wěn)定性進行評價，分述如下： 

　�、偬栠吰拢喝鐖D1所示，邊坡坡高15～40m，開挖邊坡坡角約為60°，①號邊坡坡體為二疊系中統(tǒng)吳家坪組白云質灰?guī)r，屬較堅硬中厚層狀白云質灰?guī)r巖組（Ⅱ），巖體物理力學性質較好，主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，均為張性節(jié)理；根據赤平投影分析（圖2），巖層產狀面與邊坡坡面呈順層關系，節(jié)理裂隙與巖層層面之間的交點均位于邊坡投影弧同側，因此，①號邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 

　　②號邊坡：邊坡坡高為15～20m，開挖邊坡坡角約60°，如圖3所示，該邊坡上部坡體為白云質灰?guī)r，屬較堅硬巖體，巖體力學強度較高，巖層產狀為123°∠55°；邊坡下部為泥巖，為較軟弱巖體，巖質較軟，巖體物理力學性質較差，巖層產狀為83°∠42°；邊坡結構面與巖層產狀面基本呈順層關系，且?guī)r層傾角小于邊坡坡角，巖體結構面不利于邊坡穩(wěn)定性。 

　　邊坡施工過程中，特別是雨季施工過程中，由于邊坡下部巖質較軟，降雨入滲講導致下部較軟巖體產生軟化變形，加之上部較堅硬巖體強烈擠壓作用下，邊坡易產生坍塌破壞，進而導致邊坡失穩(wěn)導致崩塌、滑坡等地質災害。 

　　2.2.2 路基沉降分析 路基穩(wěn)定性問題是公路工程建設過程中常見并較為突出的工程地質問題[3]，公路路基不均勻沉降問題，主要受控于路基巖體受力不均以及巖土體的物理力學參數差異或巖溶塌陷問題。如圖4所示，公路東側為泥巖，屬較軟巖體，巖體物理力學性質較差；公路西側為白云質灰?guī)r，屬較堅硬巖體，巖體物理力學性質較差。工程建設完成后，公路可能由于巖體受力不均等因素影響，路基產生不均勻沉降的可能性大。 

　　降雨條件下，由于降雨易滲入地下，補給區(qū)內地下水含水層，處于飽水狀態(tài)的泥巖巖體物理性質急劇下降，在汽車的震動碾壓下，使路基巖體產生破壞，造成道路的損壞。其次，巖溶在公路工程地質問題中占據相當重要的地位[4]。受滇東南地區(qū)巖溶發(fā)育的影響，巖溶地區(qū)修建道路工程可能存在巖溶塌陷問題，導致路基出現不均勻沉降。 

　　3 結論與建議 

　　工程區(qū)地處滇東南巖溶發(fā)育區(qū)，地質環(huán)境條件復雜；出露地層巖性為二疊系中統(tǒng)吳家坪組（P2w）白云質灰?guī)r、泥巖以及第四系殘坡積層（Q4el+dl）松散土體；工程建設過程中施工開挖形成大量人工開挖邊坡且多數為順層坡，對邊坡穩(wěn)定性不利；受工程區(qū)巖性條件差異以及巖溶發(fā)育情況限制，工程區(qū)修建道路工程引發(fā)路基失穩(wěn)導致不均勻沉降的可能性大。 

　　對邊坡穩(wěn)定性問題：工程區(qū)地處山區(qū)谷地，施工開挖形成大量挖方邊坡，且多為順層坡，邊坡穩(wěn)定性差，工程施工過程中，應加強對開挖邊坡合理設計開挖坡比，對開挖高度較大的邊坡，建議采用分臺開挖；對順層高陡邊坡建議采用錨固措施予以處理；對巖質較破碎易發(fā)生崩塌地段建議使用欄石柵攔。 

　　對路基不均勻沉降問題：應加強對路基的支護，同時做好道路工程疏排水工作，避免由于地表水下滲，導致路基巖體軟化產生不均勻沉降，危害道路安全穩(wěn)定運營；對灰?guī)r地區(qū)應重點調查工程區(qū)巖溶發(fā)育情況，對可能引發(fā)路基不均勻沉降的巖溶發(fā)育區(qū)作重點論證，并設計合理的支護處理措施予以完善補充。通過對工程區(qū)地質環(huán)境條件的分析，筆者認為，公路工程修建，特別是山地巖溶發(fā)育區(qū)，修建重要交通工程設施，工程建設前期應重點加強對工程地質勘察工作，重點查明工程區(qū)可能存在的不良地質現象及可能引發(fā)的工程地質問題，對其中影響較嚴重的工程地質問題加強論證；工程施工過程中盡可能減少對原始地質環(huán)境的滑坡，為施工和運營提高良好的條件。綜合考慮，提出更加經濟合理的處理措施，并根據公路沿線地質災害發(fā)育情況進行必要的監(jiān)測。 

　　參考文獻： 

　　[1]中華人民共和國區(qū)域地質調查報告（馬關幅）[R].云南省地質調查局，1976. 

　　[2]中華人民共和國區(qū)域水文地質調查報告（馬關幅）[R].云南省地質調查局，1976. 

　　[3]杜坤凱等.武漢繞城公路東北段主要工程地質問題研究[J].地球科學-中國地質大學學報，2001，07，26（4）：368-372. 

　　[4]盧耀如.巖溶水文地質環(huán)境演化與工程效應研究[M].北京：科學出版社，1999.