山西某地方鐵路黃土滑坡發育區工程地質選線

張宏偉

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

1 工程概況

山西某地方鐵路為新建時速120 km煤運重載鐵路，運行萬噸列車，正線長度70 km，鐵路等級為國鐵Ⅰ級。主要承擔沿線地區煤炭外運任務，并兼顧集運周邊煤炭，是山西省煤炭外運通道的主要組成部分。

2 地質概況

該鐵路所經地段地形地貌屬于黃土高原丘陵及低山區，由于長期水流侵蝕和切割作用，以黃土梁峁和深切沖溝為主。沿線主要巖性為第四系更新統馬蘭階風積新黃土，新近系上新統粉質粘土;下伏二疊系、三疊系砂、泥巖。地方重載鐵路由于技術標準、地貌、煤礦、文物等因素對線路的限制，線位的選擇空間相對較小，而滑坡這一不良地質現象對鐵路工程影響又極大，只有查明境內黃土滑坡分布，才能保證線路走向穩定、工程造價合理，進而保證工程安全以及規避工程運營階段的風險隱患。

3 綜合地質選線

遙感判釋能在短時間內初步圈定大型不良地質體如滑坡等范圍[1]。將在室內進行的解釋工作與現場有目的的野外驗證有機結合，能盡早確定線位走向，繞避大型、不易處理的滑坡。本次在可行性研究階段利用1∶10 000遙感解譯成果圖對線位進行了詳細研究，繞避了部分巨型滑坡。

在遙感判釋成果的基礎上對可疑的不良地質體進行較為詳細的調繪工作，判定滑坡范圍及規模，并對線位附近的滑坡進行有針對性的測繪工作。

本線黃土滑坡通常在地形上的反映為:前緣呈舌形，后緣陡壁呈圓弧形、圈椅狀，發育有單級或多級錯落平臺及拉裂縫。滑坡前緣多呈舌狀并侵占沖溝。滑體兩側多發育對頭沖溝(即雙溝同源)等[2]。

對于規模巨大、整治困難的滑坡線路宜采用繞避原則。如本線CK2+460～CK2+830段穿越一滑坡(見圖1)。原線位以隧道淺埋通過。調繪后發現，該滑坡體最大高差約60 m。滑坡前緣呈舌狀，并侵占沖溝。滑坡體已辟為農田，上有3個平臺，并橫向發育兩條沖溝。滑坡后壁呈圈椅狀，陡峻，高約20 m～30 m。滑體主要成分為第四系更新統馬蘭階風積新黃土及新近系上新統粉質粘土夾卵礫石土，土體松散，坡面及坡角可見多處砂泥巖塊、礫巖大孤石，直徑約3 m～5 m。在滑坡后緣，可見明顯的滑坡裂縫。

綜合分析，該滑坡為新黃土粉質粘土沿泥巖面的黃土—泥巖順層滑坡。初步估算滑坡體厚約30 m，屬厚層巨型滑坡，且新近有過滑動。線位調整后，線路向右側改線繞避，目前線路于該滑坡體后緣右側約80 m處有隧道通過，該滑坡對工程已無影響。

如圖2所示CK26+240～CK26+530段原線位以特大橋與路基通過一滑坡。該處滑坡具明顯的圈椅狀構造，滑坡體上發育2級平臺，主要成分為新黃土及塊石土，巖土體松散，塊石成分主要為砂巖。后壁高約20 m，滑坡頂部局部見少量滑坡洼地，無水。前緣平緩，自然坡度10°～15°，前緣坡角發育少量孤石，徑約5 m～8 m，成分為砂巖。初步推測該滑坡為一黃土—泥巖切層古滑坡，滑體后約35 m，屬厚層巨型滑坡。

由于鐵路從滑坡中上部橫穿，在施工及運營過程中可能進一步誘發該滑坡。經過調整后，目前線位于該滑坡右側約310 m處通過，該滑坡對工程已無影響。

圖1 H-118號滑坡

圖2 H-142號滑坡

上述這類巨型滑坡，有黃土—泥巖順層滑坡和黃土—泥巖切層滑坡。考慮到這類滑坡規模大，整治困難，在工程地質選線中進行了繞避。

CK28+330～CK28+820段線路沿軸向穿越滑坡體(見圖3)，線路以橋梁和路塹通過。滑坡在平面上呈一圓弧狀，軸向長約480 m，橫向寬約980 m。該滑坡后緣高約20 m較陡，呈圈椅狀。滑坡前緣較平緩，基巖出露。坡面辟為耕地，有少量鼓丘，沒有明顯的滑坡臺坎，局部基巖出露。初步判斷該滑坡為黃土—泥巖順層古滑坡，活動面為土石界面，受長期水流沖蝕等影響滑坡體上土體較少，局部出露基巖滑床，初步判斷滑體土層較薄。該段關系著大里程向車站的設置問題，究竟能否通過需做進一步勘探查明。

根據勘探資料滑坡體一般厚度10 m～23 m，最大37 m。結合大里程向車站站位調整，降低了線路高程，設計以路基通過，前緣為填方，后部為挖方。軌面處于滑動面以下的穩定基巖中，挖方工程把滑坡體上的土體全部挖除掉，滑坡對工程影響較小。

圖3 H-103號滑坡

4 滑坡的機理分析

4.1 影響岸坡穩定的主要因素

4.1.1 巖性差異

該區域主要巖性為Q3p新黃土，N2粉質粘土及二疊系、三疊系砂巖、泥巖。Q3p新黃土粉粒含量高，大空隙及垂直節理發育，具濕陷性，易滲水，且浸水后土體強度明顯降低;而N2粉質粘土粘土含量高，具膨脹性，半膠結，較致密，可起到隔水作用。砂、泥巖，軟硬不均，存在差異風化，全風化帶巖體破碎，力學性質差，抗剪強度低，遇水易軟化，且泥巖具膨脹性。而下部基巖性質好，透水性差，形成一個相對的隔水層。常在新黃土及粉質粘土地層接觸面及新黃土與下部泥巖接觸面上形成飽水帶，使新黃土底部受水浸泡而形成軟弱滑動帶。

4.1.2 巖層結構與地質構造

該區域構造形跡微弱，構造簡單，地層總體為單斜構造，向西及南西緩傾。沖溝均為東西向分布，巖層的傾向與斜坡的傾向基本一致。而土石界面為主要的滑坡軟弱面，即軟弱面與斜坡傾向基本一致。當軟弱面的傾角小于坡角而大于自身摩擦角時，斜坡穩定性最差，極易發生順層滑坡。

4.1.3 水文地質因素

該區域由于河流下切侵蝕，形成“V”形沖溝，斜坡變形破壞模式以崩塌、崩滑為主，使坡體前緣產生臨空面，從而誘發滑坡的產生。

4.2 黃土滑坡成因

根據對該區域滑坡的調查及分析研究:本區黃土滑坡主要是在河流侵蝕下切的作用下，岸坡坡度變陡，坡角土體在重力及河水沖刷作用下產生強度破壞，從而開始變形破壞，坡體上產生自地表向深部的拉裂，進一步明顯變形產生貫通良好的拉裂縫。隨著地表水的下滲，在土—土界面或土—石界面形成軟弱結構面。最終沿滑動面形成滑坡。

本區滑體前緣滑動面多為新黃土與粉質粘土或新黃土與砂、泥巖的巖性差異面;后緣拉裂面則多發育串珠狀黃土陷穴。前緣滑動面和后緣滑動面共同控制了滑面形態。

5 滑坡的穩定性評價

通過對該區域的黃土滑坡的分析，發現多數滑坡發生在岸坡的順層側，均為黃土、粉質粘土沿砂、泥巖侵蝕面發生的順層滑坡;多為老滑坡、古滑坡。滑坡體前緣平緩，滑體上多被開墾成農田，受人為活動及侵蝕作用，滑體土層較薄。目前基本處于穩定狀態。但是，開挖邊坡，改變坡體形態，進而改變坡體內巖土的初始應力狀態，使坡腳附近出現剪應力集中帶，坡頂和坡面的一些部位，可能出現張應力區，使邊坡穩定性惡化，導致處于臨界狀態的邊坡滑動。如鐵路施工過程中爆破開挖失控、用藥量過大，施工不規范，塹頂堆載或大量施工用水滲入等均可誘發這些滑坡復活。另外，勘察設計不清晰或采取措施不當，往往造成邊坡坡形及坡度不適宜，而出現邊坡失穩等問題。

6 結語

在滑坡發育的復雜山區鐵路工程選線時應采取遙感判釋結合踏勘及測繪、勘探等綜合勘察方法。對于規模大、后期維護成本大的滑坡應堅決予以繞避，但對于能處理或處理成本低、風險低的滑坡則宜選擇適當部位，采取合適的工程通過。但必須做進一步的綜合勘探，查清范圍和性質，為工程設計提供相關的參數及依據。

[1] 石菊松，吳樹林.遙感在滑坡災害研究中的應用進展[J].地質論評，2008，54(4):505－514.

[2] 徐俊齡，馬惠民.滑坡的規律研究與防治[J].鐵道工程學報，2005(sup):333－339.

[3] 韓 康.河流峽谷地段地質選線方案研究[J].鐵道工程學報，2008，121(10):6－10.

[4] 何振寧.區域工程地質與鐵路選線[M].北京:中國鐵道出版社，2004:63－70.

[5] 鐵道第一勘察設計院.鐵路工程地質手冊[M].北京:中國鐵道出版社，1999:316－320.

[6] TB 10012－2007，鐵路工程地質勘察規范[S].

[7] TB 10027－2001，鐵路工程不良地質勘察規程[S].