新建銀川至西安鐵路滑坡成因分析

黃杰

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西西安　710043）

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新建銀川至西安鐵路滑坡成因分析

黃杰

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西西安710043）

摘要：論述了銀西線的工程及水文地質特征，結合該工程不良地質的分布情況，從構造單元、黃土性質、軟弱帶、大氣降水、地下水等方面，分析了銀西線鐵路工程滑坡的原因，并提出了相應的防治策略，有利于保證運營線的安全性。

關鍵詞：鐵路，滑坡，地質特征，黃土

0　引言

滑坡是黃土區典型的不良地質現象，其分布對于鐵路選線、工程設置和投資，具有直接的影響。銀西鐵路穿越黃土梁卯溝壑區及黃土臺塬區，沿線發育渭河、涇河及環江等多條河流，滑坡等不良地質極為發育。為充分保證選線的合理性及銀西鐵路以后的運營安全，對滑坡的調查、分析和治理將成為勘察設計及施工中的重點，而滑坡成因的研究對于滑坡的調查具有十分重要的意義。

1　工程概況

新建銀川至西安鐵路位于陜西、甘肅及寧夏自治區等三省（區）境內，連接關天經濟區、隴東地區和沿黃城市帶，線路南起西北地區中心城市西安，向西北經陜西省咸陽市、甘肅省慶陽市、寧夏自治區吳忠市后接入寧夏回族自治區首府銀川市；西安樞紐貨運北環線由既有西平鐵路乾縣站引出，經咸陽市乾縣、禮泉、涇陽、三原，西安市閻良區接入包西通道的何寨站。

本段起點西平線乾縣車站，終點為新建太昌車站，里程范圍：CK38 +300～CK167 + 800，外加雅店至太昌聯絡線5. 3 km，段落全長約131 km。

2　工程地質特征

2.1氣象

區內屬于暖溫帶亞濕潤大陸性季風氣候區。冬季寒冷，夏季炎熱，四季分明。年平均氣溫9. 7℃～13. 9℃，雨季主要集中在7月～8月，常出現雷暴和冰雹，年平均降水量541. 7 mm～588 mm，年最大降水量945. 7 mm；年平均風速1. 3 m/s～2. 5 m/s，最大瞬時風速28. 5 m/s。

2.2地形地貌

本隊負責的段落為西平線乾縣車站至本次新建太昌車站，里程范圍：CK38 + 300～CK167 + 800，外加雅店至太昌聯絡線5. 3 km，段落全長約131 km。本段主要穿越了四個地貌單元：

1）渭河北岸黃土臺塬區（CK38 +300～CK45 +000，乾縣車站至乾縣莫谷河）：該段地形起伏不大，塬面完整，地面多辟為耕地，高程400 m～700 m。2）黃土殘塬區（CK45 +000～CK84 +000，莫谷河至永壽縣馬坊鄉）：該段塬面經受強烈剝蝕，呈波狀起伏，塬邊溝谷深切，岸坡高陡，溝谷狹窄呈“V”字形，地面高程一般為650 m～1 100 m（見圖1）。3）黃土梁峁溝壑區（CK84 + 000～CK148 +200）：本段穿越涇河和渭河分水嶺永壽梁區域。本段地形支離破碎，溝谷縱橫交錯，植被茂密，溝谷下切70 m～150 m，除涇河、太峪溝為“U”形谷外，其他多為“V”形谷，沖溝兩岸滑坡、錯落等不良地質發育，地面高程800 m～1 450 m。4）黃土臺塬區（CK148 +200～CK167 +800）：以董志塬為主體，地形平坦開闊，由塬面中心向四面緩傾，東西南三面分別被環江——馬蓮河、蒲河、涇河環繞，塬邊溝谷發育，多為“V”字形，高程1 000 m～1 500 m。區內農田、道路、村鎮遍布，交通便利。

2.3地層巖性

本段線路范圍經過地層巖性主要為：第四系（Q）、上第三系上新統（N2）、白堊系下統（K1）、侏羅系中統（J2）、三疊系中統（T2）及奧陶系中統（O2）地層。1）第四系（Q）：廣泛分布于地表。在黃土塬及溝壑區，分布巨厚層風積黃土夾砂礫層、古土壤層；在河流溝谷區巖性主要為全新統沖洪積黃土、粘性土、砂類土及碎石類土，階地局部為上更新統（Q3）洪積層（見圖2）。2）上第三系上新統（N2）：主要出露在彬縣至雅店之間的深切溝谷下部，巖性為紅粘土，多可見黑色錳質斑，含少量鈣質結核，具弱膨脹性，表面形成網狀裂紋，遇水軟化，失水干硬，較易形成陡峭的坡岸。3）白堊系下統（K1）、侏羅系中統（J2）、三疊系中統（T2）：白堊系地層在永壽梁梁頂附近及彬縣至雅店區域內深切溝谷中出露，侏羅系和三疊系地層主要分布于永壽梁至彬縣地區。白堊系以礫巖、砂巖為主；侏羅系主要為砂巖、礫巖、泥巖，為區域上最軟弱巖層；三疊系為砂巖夾頁巖。另外，在乾縣莫谷河河谷中，局部出露有奧陶灰巖（O2）。

圖1　黃土殘塬區地貌

圖2　第四系黃土地層

2.4地質構造

全區屬中朝準地臺一級構造單元西部邊緣，本段位于二級構造單元陜甘寧臺坳中。本段區域內的主要構造特點是斷裂不發育，地表被厚層第四系地層覆蓋，全新世以來構造活動不明顯，巖體受構造影響輕微，大多呈近水平狀出露。

3　水文地質特征

線路通過區域總體屬于黃河水系一級支流渭河、二級支流涇河及涇河支流紅崖河、馬蓮河、四朗河等流域范圍。永壽梁為區內涇河與渭河的分水嶺。

地下水主要包括第四系孔隙潛水、基巖裂隙水兩種。

第四系孔隙潛水：主要賦存于沿線河（溝）谷沖積砂礫層及黃土裂隙中，受大氣降水補給，水量較豐富。河漫灘、一級階地水位埋藏較淺，一般0 m～10 m，高階地區水位可達30 m。

基巖裂隙水：基巖裂隙水主要賦存于黃土梁峁溝壑區、太峪溝、涇河河谷各類深切溝谷下部基巖中。受大氣降水及地表水的入滲補給。

4　不良地質分布情況

4.1滑坡、錯落

滑坡、錯落是區內對鐵路危害較大的不良地質，分布廣泛，局部成群出現，以溝壑梁峁區岸坡邊緣，黃土質斜坡變形體為主。影響方案的段落主要集中在乾縣莫谷河及支溝、永壽曹家溝及蔡家溝、渠頭溝、太峪溝、涇河、紅崖河等溝谷兩岸區域。太峪溝巨型滑坡見圖3。

滑坡、錯落等不良地質具有以下特點：1）類型以黃土滑坡、錯落為主，規模不一，以中小型為主，也有大型、巨型厚層滑坡；2）分布位置相對集中，主要出現在陡峭的沖溝河谷兩岸，特別是在河流下切作用強烈，溝谷處于發育高峰期的沖溝兩岸；3）滑坡、錯落地貌特征明顯，均存在圈椅狀地貌，發育平臺，坡面平緩，前緣突出，對沖溝河道具擠壓作用。

4.2溜坍

溜坍屬黃土斜坡塑流性坡面變形，多發育在溝壑梁峁區黃土岸坡表層。據調查分析，溜坍體大部分表層為淺層的新黃土層，其下與第三系紅粘土或老黃土呈傾斜接觸，紅粘土或老黃土間的古土壤相對隔水，地表水順表層淺層新黃土垂直下滲至隔水層頂面，致使黃土體飽和而發生淺層的黃土邊坡溜坍。

根據統計，本段范圍內線路附近滑坡多達93個，其中黃土臺塬區深切V形溝內，滑坡密布，線路多以繞避為主。

5　滑坡成因分析

5.1構造原因

本區陜甘寧臺坳，地表被厚層第四系地層覆蓋，全新世以來活動不明顯。相鄰的構造單元渭河斷陷盆地，新構造運動主要表現為間歇性上升，導致渭河支流涇河產生強烈的下切作用，造成本區形成多個深切的V形溝谷。

5.2黃土自身性質

沿線黃土地層廣泛分布，主要為粘質黃土、砂質黃土，結構疏松，多孔隙。黃土場地普遍具有濕陷性，濕陷的類型和等級與黃土場地所處的地貌單元關系密切。據挖探、鉆探取樣所作的濕陷性計算，河谷區一級階地黃土場地多具非自重濕陷性，濕陷等級以Ⅰ級～Ⅱ級為主，濕陷土層厚約3 m～7 m；二、三級階地及黃土塬區黃土具自重濕陷性，濕陷等級Ⅱ級～Ⅳ級，濕陷厚度為3 m～28 m。

由于黃土自身物理性質，極易在流水侵蝕作用下形成溝谷、沉陷和崩塌。

5.3軟弱帶

黃土中分布多層古土壤，局部產狀傾斜，易產生順層滑動。黃土層下部分布紅粘土、泥巖、砂巖、灰巖等，透水性差，起著相對隔水的作用，形成區內大量黃土的滑床。另外，泥巖、紅粘土遇水呈泥狀，順層流動，形成良好的滑動界面。軟弱帶的埋深在很大程度上決定了滑坡的規模，其形態直接控制著滑坡體的穩定狀態。

5.4人類工程活動

區內煤田及采空區分布較多，主要分布于涇河兩岸，采空區的分布破壞了河岸塬邊的應力分布平衡。采空區的地表裂縫見圖4。

圖3　太峪溝巨型滑波

圖4　采空區的地表裂縫

5.5大氣降水及地下水

大氣降水對坡體穩定性影響主要表現在：通過垂直和側向滲透，坡體的孔隙水壓力增大，容重增加，同時基質吸力減小。在黃土滑坡的形成中，地下水的活動為滑坡變形破壞提供了十分重要的動力條件。地下水沿裂隙面下滲并常在溝谷底部溢出，一方面增加了斜坡土體的重量，對不穩定土體產生降水壓力、動水壓力及向上的浮托力，另一方面降低了斜坡土體中軟弱結構面的抗剪強度，并起著溶解沖刷的作用，使不穩定土體和穩定土體之間的側向摩擦力減小，降低了黃土斜坡體的穩定性。

6　相關工程措施建議

鐵路從既有滑坡前緣挖方或后緣加載通過時，線路填方基底有軟弱層或填方基底橫向坡度過大時，挖方邊坡過高過陡、巖體破碎、土體松散、構造發育并富水時，均容易發生坍塌及滑坡。

因此，為保證地質選線的合理、安全，建議如下：

1）盡量避免線位從滑坡前緣挖方或從后緣加載通過；2）盡量減少高填深挖，必須采用時一定要做好支擋工程；3）軟弱基底、陡坡路基地段必須做好基底處理及擋護；4）挖方段巖體破碎、土體松散、構造發育并富水時作好預加固措施；5）對有水、切坡及加載后不穩定斜坡段必須做好工程綜合治理。

參考文獻：

［1］鐵一院.新建銀川至西安鐵路可行性研究（第四篇）［Z］. 2013.

［2］鐵道部第一勘測設計院.鐵路工程地質手冊（修訂版）［M］.北京：中國鐵道出版社，1999.

［3］TB 10012—2007，J 124—2007，鐵路工程地質勘察規范［S］.

An analysis on the causes of landslide in the newly-built Yinchuan-Xi’an railway

Huang Jie
（China Railway First Survey & Design Institute Group Co.，Ltd，Xi’an 710043，China）

Abstract：This paper discussed the engineering and hydrology geology characteristics of Yinchuan to Xi’an line，combining with the distribution situation of the engineering bad geological，from the tectonic units，loess nature，soft belt，atmospheric precipitation，groundwater and other aspects，analyzed the engineering landslide reasons of Yinchuan to Xi’an railway，and put forward corresponding prevention and control strategy，to ensure the safety of operation lines.

Key words：railway，landslide，geological characteristic，loess

中圖分類號：U213. 13

文獻標識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）09-0138-02

收稿日期：2016-01-11

作者簡介：黃杰（1982-），男，工程師