瀘（定）石（棉）高速公路沿線地質災害類型及成因

陳文軍，謝立香，張玲瓏，王昌念

（四川省煤田地質工程勘察設計研究院，成都 610072）

瀘（定）石（棉）高速公路位于四川省雅安市和甘孜州境內，是一條連接雅康高速公路與雅西高速公路的聯絡公路，瀘石路將快速改變甘孜州的交通環境，有利于甘孜州區域經濟的進一步發展；同時，它對于完善四川省高速公路網、加密區域路網、帶動沿線旅游資源開發以及維護藏區穩定等方面都具有重要作用。但線路沿線地質環境復雜，新構造運動活躍，降雨量充沛，松散層巖層分布廣泛，內外地質作用強烈，地質災害頻發。本文在野外實地調查和相關資料整理的基礎上，重點分析公路沿線地質災害的類型、成因、發展趨勢并提出相應防治對策。

1 公路沿線的環境地質條件

瀘石高速公路近南北向展布，線路以瀘定縣傘崗坪互通（雅康高速公路）為起點沿大渡河至石棉縣東南部大杉樹互通（雅西高速）為終點，地理坐標東經102°09′03″～102°22′5″，北緯29°12′39″～29°58′9″，線路全長97.122km，沿線地質環境條件復雜。

1.1 地形地貌[1-2]

該路段處于川西高原與四川盆地的過渡帶，地形地貌主要受構造和巖性的制約，山高谷深，坡陡嶺峻，嶺谷相間，為典型的深切割中山寬脊溝谷地貌。海拔總體北高南低，線路起點傘崗坪高程1800米左右，線路終點大杉樹高程約890m，相對高差910米左右；區內山脊寬緩，山坡上緩下陡，上部坡度小于30°，下部坡度45°左右。河谷近南北向發育，橫斷面呈“V”字型，切深一般大于1000m，兩側“V”字型支溝呈樹枝狀發育，溝口高懸，由于主支溝切割深度和巖性差異，常見小型瀑布及跌水。

1.2 氣象[1-2]

該路段氣候屬于亞熱帶季風氣候，受東南、西南季風和青藏高原冷空氣雙重影響，表現為干雨季分明等氣候特點。區內年均氣溫為 15.4℃，地面溫度變化明顯，白天和夏季高，夜間和冬季低；低海拔的河谷地區地溫高；高海拔的高山地區地溫低。區內降雨量有明顯的時空差異。多年平均年降水量為1200.9mm，但分布不均，11月至次年4月受南支西風的氣流控制，空氣干冷，雨量稀少，降水量僅占全年10%左右；一般5月至10月受西南季風氣流控制，空氣暖濕，雨量逐漸增多，降雨量占全年的90%以上，其中6、7、8三個月占這一時期的64%以上，這是激發泥石流和滑坡災害的重要原因。

1.3 構造與巖性

在大地構造上，線路位于川滇南北向構造帶北段與北東向龍門山斷裂帶、北西向鮮水河斷裂帶交接復合部位，在具體構造部位上，線路主要沿大渡河斷裂展布。公路沿線出露的地層與巖性較為單一，以巖漿巖出露較廣，主體為晉寧期—澄江期侵入巖，巖性以斜長花崗巖、花崗巖、閃長巖為主（俗稱“康定雜巖”），其次為第四系各種不同成因類型的松散堆積層沿河谷及谷坡分布，沖洪積廣泛分布于溝口、河床及兩岸階地，殘積、崩坡積、冰川、冰水堆積主要分布于山頂平臺及緩坡地帶（圖1）。

1.4 新構造與地震

公路沿線為川西強烈抬升區，跨越不同構造帶，差異性活動明顯。喜馬拉雅運動伴隨青藏高原的強烈隆起和向SEE方向的水平推擠，加劇了各斷裂帶及其被分割的斷塊的新活動性。表現為大面積間歇性急速抬升，斷塊之間的不均勻性活動形成“Y”字形區域構造框架。

線路沿活動相對較弱的南北向大渡河斷裂帶展布，主要活動時期為中更新世中期至晚更新世。但線路與鮮水河和龍門山強活動性斷裂帶相交，對線路影響較大。根據地震資料統計[2]：自公元1216年以來，共記載7.0～7.9級地震7次；6.0～6.9級地震21次；5.0～5.9級地震71次。

圖1 線路區地質構造略圖

2 地質災害類型及成因

2.1 沿線地質災害概況

根據野外調查成果，該線路沿線發育的地質災害類型為泥石流、滑坡（不穩定斜坡）、危巖崩塌等。其中以泥石流最為發育，其次為滑坡、不穩定斜坡。

2.2 地質災害類型

2.2.1 泥石流

線路途經泥石流災害47處，主要為溝谷型，影響線路8000m，占線路總長的 8.24%。通過野外調查資料統計，沿線泥石流對公路構成威脅的均為溝谷型泥石流，其規模大部屬中-大型，少量為小型，多為大雨、暴雨誘發型，偶見在春季爆發雨水和冰雪融水混合成因的泥石流。沿線溝谷型泥石流的主要地形特征為：在形成區上游多呈漏斗型、勺型冰蝕地貌，有利于冰雪融水或大氣降雨的迅速匯集；在泥石流的形成流通段，地形起伏大，嶺谷高差大，縱坡一般為15%～30%，谷坡一般為50°～70°，溝谷多呈“V”型，有利于谷坡松散堆積侵蝕和匯集于溝道；在出山口附近溝谷變窄呈“U”字型，谷坡變陡，溝岸側蝕坍塌現象普遍，為泥石流的活動進一步增加了固體物源；泥石流淤積區多位于主河道相對較寬闊的河谷地或沖洪積臺地，地形平緩，泥石流堆積體多呈扇型，堆積物以塊碎石、漂礫石土組成。沿線泥石流多為稀型和水石型。公路多沿泥石流流通區或淤積區通過，部分路段為群發性泥石流，如里程K18—K21段杵坭鄉泥石流群，對公路的影響較大。

表1 地質災害類型及危害性

2.2.2 滑坡（不穩定斜坡）

線路途經滑坡（不穩定斜坡）地質災害19處，主要為土質滑坡，少量為巖質滑坡，影響線路長度3400m，占線路總長的 3.5%。滑坡多發育于大渡河河谷兩側緩坡地帶，滑坡主要沿巖土分界面滑動，滑體以第四紀松散堆積物-塊碎石土為主，滑體厚度較小，一般在2～10m，多為暴雨誘發；不穩定性斜坡無明顯滑移界面，處于局部滑塌，剝落破壞狀態。滑坡多為淺-中厚層牽引式滑坡，滑面多為基巖頂面，滑坡體積在 1.8～79.2×104m3，規模上屬小-中型。公路大多從滑坡中前部通過，滑坡對公路的破壞形式為推移變形、毀壞路基等，危害較大。

2.2.3 崩塌（危巖）

圖2 杵坭鄉群發性泥石流場景[2]

線路途經崩塌地質災害9處，以巖質崩塌或危巖為主，少量為危石，影響道路長1400m，占線路總長的 1.4%。崩塌（危巖）主要發育于線路段中的高陡斜坡（自然坡度 40°-80°）地帶，構成崩塌及危巖的巖性主要為變質花崗巖、混合花崗巖等，由于巖層的表層風化較強烈，構造節理裂隙和卸荷裂隙發育，巖體被多組節理裂隙切割呈塊狀，部分巖塊松動懸空，常發生崩塌、掉塊現象，同時在斜坡中部還發育有巖屑流和孤石等，常砸毀公路，威脅道路施工及行車安全。

圖3 K81+350處滑坡

圖4 K92+800處巖質崩塌

2.3 地質災害成因

地質災害的形成與區域自然地質環境因素有關，主要為地形地貌、氣象水文、地層巖性、植被等因素。但人類活動對地質災害的形成起著不可避免的作用，如邊坡開挖、墾荒、筑路、采礦等[3-5]。結合瀘石路沿線地質災害特點，簡單分析各類地質災害的形成原因：

2.3.1 泥石流

泥石流為固液兩相流體，形成過程復雜。沿線泥石流的形成主要與流域地形條件、固體物質來源及水源等條件有關。①地形條件：公路沿線地勢高亢或地形切割較深。沿線溝谷型泥石流的主要地形特征為：在形成溝谷以前有大片的終年積雪區或基巖區，且多呈漏斗型、勺型冰蝕地貌，有利于冰雪融水或大氣降雨的迅速匯集；在上游泥石流的形成流通段，地形起伏大，嶺谷高差達到 1000～2000m，縱坡一般為15%～30%，谷坡一般為50°～70°，溝谷多呈“V”型，有利于谷坡松散堆積侵蝕和匯集于溝道，為泥石流的形成和流動提供較好的勢能條件；中游段溝谷大多變窄，谷坡變陡，縱坡相對變緩，呈“U”字型；下游多為與主河道相較寬闊的河谷地或沖洪積階地，地形平緩，受侵蝕基準面的影響，大大減緩了溝谷的發育進程，為泥石流的淤積創造了條件。②物源條件：區內物源主要為斜坡或谷坡崩殘坡積物、溝床沖洪積物、老泥石流堆積物和第四系冰水堆積物等，以上成因類型松散堆積具有面廣量大的特點。溝床堆積物絕大部分參與泥石流活動，老泥石流堆積物主要在扇頂新沖溝兩側部分易參與新泥石流的活動。③水源條件：公路沿線泥石流的水源主要為大氣降水，其次為冰雪融水，冰雪融水是構成溝谷型泥石流溝道枯季逕流的主要水源，大氣降雨則是泥石流的激發條件。據瀘定縣氣象局資料，區內多年平均年降水量為1100 mm，但分布不均，主要集中于5月～9月，占全年降水量的86.4%，同時，山地降雨多于河谷地帶，且多以暴雨或陣雨出現，是泥石流的主要激發水源。水在泥石流形成過程中的作用主要表現在：一是對松散固體物質浸潤飽和作用，該作用持續而緩慢，為泥石流暴發前的孕育過程；二是對坡面及溝谷的侵蝕下切、側蝕掏挖作用，為泥石流固體物源的匯集創造條件；三是泥石流形成和運動的重要動力來源。

2.3.2 滑坡

沿線滑坡主要為土質滑坡，其形成主要與地形條件、地層巖性、雨水及人類活動等條件有關。①地形地貌：瀘定至石棉高速公路沿大渡河分布，由于大渡河的沖刷切割作用加之地質構造的共同作用下，線路兩側溝谷切割較深，相對高差達500～1000m，坡度較陡，斜坡坡度在30°～50°，并且在坡腳處形成高陡臨空面，為滑坡的形成提供了良好的地形地貌條件。②地層巖性：公路沿線的滑坡大部為土質滑坡，滑體組成成分為殘坡積、崩坡積、冰水堆積形成的松散類碎石土、礫石土。該類土一般為粉粘粒夾碎塊石組成，因其結構松散，物理力學強度低，遇水易軟化，透水性較好，厚度在2～10m，下伏晉寧期—澄江期花崗巖構成了相對隔水層，這種二元結構地層沿線廣泛分布，有利于滑坡的形成。③水：區內滑坡（除個別老滑坡外）多為暴雨期間形成，調查中發現滑體中有飽水特征，在坡腳地帶多有泉水出露，滑動面上土體含水率較高，并且滑坡后部多有更高一級的斜坡，部分坡面上分布有洼地或小型沖溝，有利于地表徑流的匯集，加之該區域內集中降雨量較多，進一步促進了滑坡的形成和發展。④人類活動：沿線人類活動對滑坡的影響主要表現為：一是增加荷載，如建筑、填方、傾倒、筑堤等引起邊坡超載，斜坡沿軟弱面下滑，沿線石棉-田灣段形成的地質災害均與此有關；二是開挖坡腳，在采石、筑路、水電建設等工程活動中，將斜坡人工開挖后形成了較陡峻的邊坡，產生滑坡，如K8+950處不穩定斜坡、K81+350倒玉瓶滑坡；三是人為提高地下水及地表水位，區內沿大渡河興建了一系列梯級電站，導致地下水位抬升，土層軟化，當水庫區蓄水后，水位提高，加之庫岸邊坡的再造，加劇滑坡的發生。

2.3.3 危巖崩塌

地形地貌、地層巖性、風化卸荷作用是崩塌及危巖形成的先決條件；降雨、地震和人為影響對崩塌和危巖的形成和發展起著重要的作用。①地形地貌：沿線崩塌多發生在40～80°的陡崖及高陡斜坡地帶，斜（邊）坡高一般40～100m，坡體前緣形成高陡的臨空面，這種特殊的地形條件易于導致陡崖巖體發生卸荷變形，若層面傾向與坡向一致，容易造成碎裂的巖體的滑塌；若為反向坡，則因卸荷的作用產生崩塌掉塊，斜坡底部形成凹腔，造成上部巖體卸荷崩塌掉塊。②地層巖性：沿線崩塌及危巖主要發生在變質花崗巖、混合花崗巖等巖體形成的陡坡、陡崖地，其巖層的表層風化較強烈，構造節理裂隙和卸荷裂隙較為發育，易形成崩塌。③水：降雨和地表水順巖體裂隙流入軟化結構面裂隙中，帶走細顆粒物質并產生不利于巖體穩定的靜、動水壓力，降低結構面和巖體強度而引起崩塌。④風化作用：巖體在溫度場、水、日照、風等因素的長期作用下發生風化，區內年均日照時間長，晝夜、夏冬溫差大，巖體在不均勻受熱下，加劇巖體的風化作用，尤其對節理裂隙的擴展作用。⑤地震：線路沿大渡河斷裂帶展布途經鮮水河和龍門山兩個強烈活動斷裂帶，新構造運動和地震活動強烈，破壞巖體的穩定性，加劇卸荷裂隙的發育，并為崩塌的形成提供初始動力。

3 地質災害的發展趨勢和防治對策

3.1 發展趨勢

區內地質災害多沿線路或緊鄰線路分布，通過分析地質災害分布、成因等影響因素的變化趨勢，并結合線路展布，可以對區內地質災害對線路的危害性進行預測，以便做好相應防治工作。區內地質災害爆發的頻率與季節密切相關，夏秋季節，隨著降雨量的增加，特別是強降雨的出現，滑坡、泥石流、崩塌的發生概率同時加大；隨著公路建設的進行，由于邊坡開挖、建筑棄渣的增加將加劇或誘發地質災害的發生。

3.2 防治對策

地質災害的防治應采取以避讓為主、預防為主、避讓與防治相結合的原則，及早治理，避免或減少地質災害的發生，把災害損失降低到最低水平，保證擬建公路的修建和運行安全[6-7]。沿線地質災害分布廣泛，類型多，成因復雜多變。根據地質災害與擬建公路的相對位置關系，其防治措施應更具有針對性，本文針對這一特點提出具有針對性的防治對策。

3.2.1 泥石流防治對策

擬建公路沿線泥石流分布較多，且大多與線路呈垂直相交關系，線路與泥石流的相交位置不同，其治理對策也不相同。①對公路位于泥石流沖積扇上：可采用在溝內設置多道梯級攔擋壩以固溝穩坡，對有條件的地勢可采用排導槽或涵洞方式通過；②對公路從泥石流溝口跨越時：可設置大涵洞或放沖橋的形式排泄溝內沖積物及流水，并加強溝道兩側路基的防掏蝕措施；③對公路從泥石流溝內跨越時：一般采用橋的形式跨越，危害性相對較低。另外，沿線泥石流多為溝谷型，從泥石流治理工程的長遠角度考慮，應采取工程治理與生物治理措施相結合方式，在泥石流發育區進行人工造林，封山育林，加強生態環境保護，同時合理規劃道路建設期的施工棄渣堆放地點，避免加劇或誘發新的泥石流。

3.2.2 滑坡（不穩定斜坡）防治對策

滑坡是線路遭受的主要地質災害之一，根據線路與滑坡相對位置關系提出不同的防治措施。①線路從滑坡前緣通過：宜對滑坡整體穩定性進行治理，可在坡腳修筑抗滑樁等攔擋工程，并完善坡面截排水工程，對滑坡體積較大者，可先進行后緣削方減載，再進行攔擋；②線路從滑坡體上通過：可采用一排或多排抗滑樁進行支擋，并在滑坡后緣和中部設置弧形截排水溝；③線路從滑坡體后緣通過：可采用半邊橋或橋的形式進行合理避讓，同時對滑坡的整體穩定性和危害性進行評估，并做好相應防治對策。對影響寬度較長，滑動面埋深較深的大中型滑坡，并且治理難度較大，經濟可行性較低的大滑坡，若地形條件許可，可采取小范圍改線避讓。

3.2.3 崩塌（危巖）防治對策

根據沿線調查成果統計可知，線路大多位于崩塌危巖體下方，針對崩塌的防治措施為：對巖體較破碎穩定性較差的高陡巖質危巖體，可采用清除的方式進行防治；對清除條件較差的危巖體，可采取噴錨防護、錨桿加固、水泥灌漿加固、掛主動防護網等主動防護措施；同時在公路內側崩坡積斜坡地帶設置攔石墻、落石槽、被動網等被動防護措施，并在崩塌危巖區外側修筑截排水溝，崩塌體下部斜坡地帶進行植被恢復。

4 結語

瀘（定）-石（棉）高速公路沿線發育的地質災害類型主要為泥石流、滑坡（不穩定斜坡）和崩塌（危巖），其中以泥石流最為發育，共分布有47處，占災害總量的62.67%，其次為滑坡（不穩定斜坡）共19處，占災害總量的25.33%，崩塌（危巖）也是重要的災害之一，共發育9處，占災害總量的12%。沿線地質災害的形成原因與區內地形地貌、地層巖性、降雨以及人類活動密切相關，其中地形地貌和地層巖性構成地質災害形成的內在因素，降雨和人類活動是地質災害發生的重要外在觸發因素。針對線路與地質災害的特點，提出了以工程治理為主，生物防治措施為輔的綜合治理方案。

[1] 四川省煤田地質工程勘察設計研究院.瀘定至石棉高速公路建設工程地質災害危險性評估報告[R].2012.

[2] 成都地質礦產研究所.四川瀘定縣地質災害詳細調查報告[R].2007.

[3] 成都地質調查中心.大渡河流域(石棉縣)地質災害詳細調查報告[R].2009.

[4] 李宗亮，巴仁基，等.四川瀘定地區巖土體類型與地質災害[J].沉積與特提斯地質，2010,30（1）：103-108.

[5] 洪毅，廖良清，等.地質災害氣象因素成因分析[A].地質災害氣象預報預警技術文集[C].北京：氣象出版社.2004.

[6] 徐為，胡瑞林，等.淺談我國的地質災害風險評估[J].中國地質災害與防治學報,2010（4）：126-129.

[7] 馬東濤，崔鵬，楊坤.新疆公路（新疆段）沿線道路病害及成因分析[J].自然災害學報.2013,21(3)：93-98.