泥石流的調(diào)查及防治措施建議

◎劉曉勇

泥石流的調(diào)查及防治措施建議

◎劉曉勇

高速公路線路長(zhǎng)，必定跨越不同的巖性地層，不同的地形地貌及水文地質(zhì)條件，將遇到復(fù)雜的工程地質(zhì)條件；特別是山區(qū)高速公路的地形特點(diǎn)，其不特定因素更多，這就需要在路線勘察過程中了解清楚沿線的不良地質(zhì)作用，并查清其成因、規(guī)模，為設(shè)計(jì)提供所需的設(shè)計(jì)參數(shù)，減少設(shè)計(jì)變更，為高速公路的安全運(yùn)營(yíng)提供保障。本文介紹線路勘察過程中對(duì)泥石流的識(shí)別，并提供設(shè)計(jì)所需的參數(shù)及為設(shè)計(jì)提供必要的防治措施建議。

在線路勘察中，查明沿線的不良地質(zhì)作用對(duì)路線方案的選擇至關(guān)重要，疏忽了不良地質(zhì)的后果將可能造成較大的設(shè)計(jì)變更及經(jīng)濟(jì)損失，甚至影響線路的安全運(yùn)營(yíng)。本文根據(jù)《南平市順昌至邵武高速公路工程A1標(biāo)段》K6+065～K6+165段路線跨越泥石流堆積區(qū)為實(shí)例介紹泥石流的野外調(diào)查識(shí)別、驗(yàn)證、工程防治建議及施工情況進(jìn)行編寫。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查◎

外業(yè)調(diào)查在2014年12月進(jìn)行，在線路樁號(hào)K6+065～K6+165兩側(cè)滾石較多，粒徑大小不一，最大粒徑約5m，摻雜著泥質(zhì)石英砂礫等。沿溝谷方向向上游追索，在溝谷的西側(cè)山坡調(diào)查發(fā)現(xiàn)3處滑坡體，其中2處滑坡殘留體較厚，表層松散，上覆松樹東倒西歪呈“醉漢林”特征。滑坡特征見下表。

通過走訪溝口附近的多名村民，得出一致結(jié)論，該路段曾經(jīng)發(fā)生過多次泥石流，最大的兩次在1998年及2009年；兩次發(fā)生時(shí)均將溝谷附近的村道一并沖毀。該村道寬3～5m，為土質(zhì)填方路堤，設(shè)置一排水圓管涵洞直徑約0.50m。

布置鉆探工作量加以驗(yàn)證

對(duì)泥石流堆積區(qū)順溝谷方向布置鉆孔2個(gè)，坑探點(diǎn)1個(gè);泥石流物源區(qū)布置鉆孔4個(gè)，并加強(qiáng)沿溝谷，沖刷溝槽，溝槽坡度及兩側(cè)山坡的調(diào)查。

表1 滑坡特征表

表2 泥石流堆積區(qū)鉆孔揭露情況表

根據(jù)鉆探揭露，靠近泥石流溝谷處覆蓋層厚度層變小趨勢(shì)，且上覆粗砂層摻雜的滾石結(jié)晶顆粒較粗，與上游物源區(qū)鉆孔揭露的基巖結(jié)晶顆粒大小接近，而下伏基巖結(jié)晶顆粒較細(xì)，并驗(yàn)證了上覆層為外來物的特征。

工程地質(zhì)條件概況

地形地貌。K6+065～K6+165上游三面環(huán)山，一面溝口，山坡西側(cè)及北側(cè)自然斜坡坡度35～45°，東側(cè)山坡較緩，自然斜坡坡度25～30°。山坡總體匯水面積約0.048km2。山坡多為喬木，局部為松樹。

地質(zhì)構(gòu)造和地震。據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306－2015)，本線路抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)峰值加速度值為0.05g，中硬場(chǎng)地土地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s。

工程地質(zhì)條件。該區(qū)域主要為燕山早期侵入花崗巖（γ52）及其風(fēng)化層，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，根據(jù)沖溝后緣基巖出露情況，該區(qū)域基巖裂隙發(fā)育兩組；節(jié)理1：3～5條/m，產(chǎn)狀250°∠50°；節(jié)理1：5～8條/m，產(chǎn)狀160°∠75°；巖石風(fēng)化強(qiáng)烈。根據(jù)赤平投影分析，當(dāng)邊坡由北往南傾斜時(shí)容易產(chǎn)生楔形體崩塌。

氣象條件。測(cè)區(qū)屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫18.5℃，極端高溫40.3℃，極端低溫-6.8℃，年日照時(shí)數(shù)1442～2043小時(shí)，無霜期304天，年平均降水量1685mm且集中于4至8月份。氣候溫和，雨量充沛，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，四季常青。

圖1 赤平投影圖（上半球）

泥石流特征成因及規(guī)模

根據(jù)調(diào)查及鉆探結(jié)果分析，該區(qū)域內(nèi)特定的地形條件，形成較大的匯水面積，且地形較陡，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，易在北側(cè)、西側(cè)山坡產(chǎn)生滑坡崩塌；在暴雨期間，突然的降雨作用，使土體飽和，重度增加，從而引發(fā)泥石流，但其規(guī)模總體較小，根據(jù)計(jì)算堆積體總方量10000m3。該路段曾經(jīng)發(fā)生過多次泥石流，最大的兩次在1998年及2009年，屬于中等頻率泥石流溝谷，但其流域面積小，一次沖出量小于1萬m3，其破壞作用屬輕微。

從物源區(qū)鉆孔揭露情況，物源區(qū)松散覆蓋層厚度3.00～5.00m，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，分布面積約0.032km2，匯水面積0.048km2。溝槽上段坡度0.25～0.36，中段坡度0.14～0.23，下段與堆積區(qū)相連坡度0.09～0.14。

根據(jù)《鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)程》（TB 10027-2012）及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，泥石流彎道中心半徑R0=65m，彎道內(nèi)外側(cè)泥面高程差1.00m，溝槽寬度15～20m,根據(jù)公式計(jì)算得泥石流流速6.2m/s。

根據(jù)《工程地質(zhì)手冊(cè)》（第四版），夾石塊的黏性大的漿糊狀根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得密度為1.7t/m3。采用形態(tài)調(diào)查法Qm=Fm·vm得流量Qm=316m3/s。

泥石流防治建議

根據(jù)泥石流的成因規(guī)模，提出防治措施建議，對(duì)泥石流物源區(qū)清除表層松散物，在上游溝谷地段采用堆石壩分級(jí)攔擋；線路通過泥石流堆積區(qū)時(shí)應(yīng)根據(jù)泥石流的淤積高度留足凈空，調(diào)整線路設(shè)計(jì)高程，路基部分設(shè)置大的涵洞以保證水流的通暢。

本次不良地質(zhì)調(diào)查方法全面，工作量布置合理，滿足設(shè)計(jì)要求；設(shè)計(jì)基本按勘察的治理措施建議進(jìn)行了設(shè)計(jì)；本次勘察方法采用地質(zhì)調(diào)繪、鉆探、挖探情況基本查清了不良地質(zhì)作用，為施工圖設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)進(jìn)行施工，從施工情況來看，不良地質(zhì)的調(diào)查能滿足施工要求，未出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更。現(xiàn)場(chǎng)未再出現(xiàn)滑坡崩塌等情況。

（作者單位：福建巖土工程勘察研究院）