基于地質環境分析的復雜山區道路防護工程設計

摘要：以復雜山區道路防護工程設計為研究對象，通過對地質環境的深入分析，結合工程地質學和地質工程力學理論，對山區道路在地質災害作用下的穩定性和安全性進行了系統的評估。以地質勘測數據和現場調查結果為依據，提出了地質災害預警系統、坡面防護結構設計、路基穩定性改善方案等針對性防護措施。通過數值模擬和實地測試驗證，為復雜山區道路安全運行提供了科學和可行的技術保障，確保了工程設計的可靠性和實用性。

關鍵詞：復雜山區道路地質環境分析防護工程設計地質災害預警穩定性改善

DesignofComplexMountainousRoadProtectionEngineeringBasedonGeologicalEnvironmentAnalysis

JINGQilin1WANGYu2LYUYuhai2

1.XinjiangVocationalandTechnicalCollegeofCommunications，UrumqiCity，XinjiangUygurAutonomousRegion，831401China;2.XinjiangZhongzhouTransportationTechnologyCo.，Ltd.，UrumqiCity，XinjiangUygurAutonomousRegion，830006China

Abstract：Taking thedesignofcomplexmountainousroadprotectionengineeringastheresearchobject，throughin-depthanalysisofthegeologicalenvironment，combinedwiththetheoriesofEngineeringGeologyandGeologicalEngineeringMechanicstheory，thestabilityandsafetyofmountainousroadsundergeologicaldisastersaresystematicallyevaluated.Basedongeologicalsurveydataandon-siteinvestigationresults，targetedprotectionmeasuressuchasgeologicalhazardwarningsystem，slopeprotectionstructuredesign，androadbedstabilityimprovementplanhavebeenproposed.Throughnumericalsimulationandfieldtestingverification，ascientificalandfeasibletechnicalguaranteehasbeenprovidedforthesafeoperationofcomplexmountainousroads，ensuringthereliabilityandpracticalityofengineeringdesign.

KeyWords：Complexmountainousroads;Geologicalenvironmentanalysis;Protectionengineeringdesign;Geologicalhazardwarning;Stabilityimprovement

復雜山區地區因其地形陡峭和地質條件復雜而常受到地質災害的威脅，其中包括山體滑坡、地面塌陷、巖體崩塌等，這些地質災害不僅對周圍的自然環境造成破壞，更直接危及山區道路的安全與暢通。山區道路作為連接山區居民生活、財產以及與外界交流的重要通道，其安全性和穩定性直接關系到山區居民的生活質量和經濟發展。由于山區地質條件的多樣性和不確定性，常規的道路建設與維護難以滿足復雜山區的實際需求，因此，有必要通過深入分析復雜山區的地質環境針對性地設計防護工程，以確保道路的穩定性和安全性。

1地質環境分析

1.1復雜山區地質特征概述

地形地貌、地質構造、巖性等因素主要影響復雜山區地質環境的特點。復雜山區地形多種多樣，包括陡峭的山脊、深切的峽谷、復雜的溝壑和高低起伏的地形起伏，這些山地地形特點造成了大量天然坡地形成的地表坡度急劇變化，地質災害發生的可能性增大。地質構造復雜，常見的構造形式包括在地質歷史演化過程中形成的不同巖性和巖層傾角，以及進一步加劇地質環境復雜性的斷裂帶、褶皺帶、巖漿巖侵入體等[1]，因此，制訂合理且有效的道路防護工程設計方案對全面了解復雜山區地質特征及深入分析其地質構造、巖性分布和地形特征具有十分重要的意義。

1.2地質災害類型及危害分析

復雜山區地質災害種類繁多，其中包括山體滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷等。山體滑坡是復雜山區最常見的地質災害之一。由于山區地形陡峭，巖層斷裂帶較多，加之地表水分的作用及人類活動的影響，導致了山體的松動和滑動。當降雨量過大或地下水位急劇上升時，山體滑坡易發生，給附近的道路和建筑物帶來嚴重威脅[2]。泥石流是復雜山區常見的一種災害形式。在強降雨或雪融等條件下，沿山坡流下的大量泥土、巖石和水構成泥石流，其流速快、含沙量高，對道路和周邊建筑物造成毀壞。

這些地質災害的發生給山區道路及周邊地區的交通、生產和生活帶來了嚴重的危害。道路被山體滑坡、泥石流等災害毀壞，交通中斷，嚴重影響了人們的出行和物資的運輸，甚至造成交通事故和人員傷亡。建筑物被崩塌和地面塌陷影響，不僅造成財產損失，還可能威脅到居民的生命安全。地質災害還會造成土地資源的喪失和生態環境的破壞，加劇了山區地區的環境問題，影響了當地經濟的發展和社會的穩定。

1.3工程地質勘察方法

工程地質勘察是復雜山區道路防護工程設計中至關重要的一環，其目的在于對工程地質情況有一個全面的了解，為后續設計提供可靠的數據支撐。對于地表和地下的地質構造、巖性和巖層傾角，以及可能存在的地質斷裂、巖溶洞等地質隱患，一般應采取地質調查與地質剖面分析相結合的方法，通過實地觀察進行詳細了解。還要對地下水位、地下巖層變形等進行監測預測，結合數值模擬、地質雷達等先進技術手段，及時且有效地為項目設計提供數據支撐。

2復雜山區道路防護工程設計

2.1預警系統設計

對復雜山區道路安全運行的保障，建立有效的地質災害預警系統具有十分關鍵的作用。該預警系統將采集信息并進行數據傳輸，對地質災害進行實時監測與分析，最終進行預警的發布，其為道路交通管理工作提供科學的依據，能夠有效地防范地質災害的發生，因此，建立和完善這套預警系統對于保障道路安全運行具有十分重要的意義。

2.1.1數據采集

建立完善的數據收集網。在道路附近設置地質監控點，以在潛在地質災害易發區布設能夠實時收集地質信息的現代傳感設備為主，監控點包括地下水位監控井、地表層位移監測器、地震感應器等。同時，借助氣象站水文站等設備收集降雨量、地表徑流等數據，對氣象水文條件對地質災害的形成起到背景作用。通過收集匯總和分析地質和環境數據，使預警系統具備更好的預防和處置地質災害的能力。

2.1.2信息傳輸

對采集到的地質監測數據實時傳輸到預警中心進行分析和處理。建立可靠的數據傳輸通道，利用無線傳輸技術，如衛星通訊網絡或無線傳感器網絡等，保證監測數據的及時傳送；同時，利用云計算技術對大量數據進行存儲和處理，以提高數據處理的效率和分析的精確度。

2.1.3災害監測與分析

建立專門的地質災害預警系統，對實時監測數據的處理與分析有重要作用的地質災害形成機理和預警模型的構建等都在預警中心進行。對潛在的地質災害風險進行綜合評估與預測，提高地質災害預警能力，以保障群眾生命財產安全。

2.2坡面護筑結構設計

對地質災害對公路的破壞程度進行合理設計的防護和施工結構可有效提高公路的穩定性和安全性。常見的護砌結構有擋墻、擋石墻、護坡臺地等，其中，一種應用最廣泛的結構形式就是擋土墻[3]。由于地表坡度、土質類型、地下水位等因素主要影響擋土墻的穩定性，采用天然巖石擋土墻設計方案，根據丘陵山區實際情況設計（如圖1所示）。該方案確定了擋土墻所在區域的地質參數，如巖石種類、巖性、巖層傾斜度等，并通過地質勘察確定；接著，根據擋土墻的高度和坡度，計算巖石的承載力和抗滑穩定性。

外力穩定性主要考慮擋土墻受到的地下水壓力和外部荷載的影響，通過分析墻體的抗滑穩定性來確定[4]。最終，根據擋土墻的穩定性和安全性要求，確定擋土墻的設計參數，如墻體厚度、坡度、加筋形式等，并進行施工方案的制訂和監督。

2.3路基穩定性改善方案設計

設計合理的路基穩定性改善方案對防止路基發生沉降滑動等地質災害、保證道路運行穩定具有十分重要的意義。根據山區道路的地質情況和地形特征，選擇適宜的路基改善方式也是十分重要的。在陡峭山坡區域常見的路基改善方式有加固填方排水排澇、設置擋墻等。

加固填方是提高路基穩定性的一種常用方式，其原理是在路基表層設置加筋土工格柵，或巖石填充，以增加路基的抗滑性和承載能力，并減少地質災害的發生，從而保證填方結構的穩定性和安全性。在路基填方過程中，為了保證填方結構的穩定性和安全性，需要對填方材料的選擇、填方坡度、填方高度等因素進行綜合考量。評估路基填方穩定性的一個重要指標是填方的平衡坡度和抗滑安全系數[5]。

在易發生山體滑坡的路段，設計了擋墻及加固邊坡的辦法；在泥石流頻發的地區，為減少泥石流對路基的侵蝕和破壞，設計了擋板及構筑排水溝的措施。這些防護措施綜合考慮了地質災害的類型和規模及其發生的可能性，以確定最合適的方案來應對各種情況。同時，對防護措施的工程成本和施工難度也做了全面考慮，以確保方案的實施效果和經濟性。

3數值模擬及實地試驗結果分析

研究為評估復雜山區道路防護工程設計方案的效果，進行了數值模擬和實地試驗，并對其結果進行了比較分析。具體實驗設計和結果數據如表1～3所示。

數值模擬與實地試驗的對比結果顯示，雖然數值模擬和實地試驗在某些參數上存在一定的偏差，但總體上結果相符合。路基滑動距離、最大應力和平均變形率在兩種方法下的數值相近，最大降雨量也基本保持一致。因此，可以認為數值模擬的結果與實地試驗的觀測結果相符合，驗證了復雜山區道路防護工程設計方案的有效性。

4結語

結合復雜山區地質環境的各種特點，研究在道路防護工程設計中提出包括地質災害預警系統在內等多項技術措施，包括坡面護筑結構設計及路基穩定性的改善方案，并且進行了數值模擬和實地試驗，驗證了這些設計方案的有效性與可行性。方案在模擬和實地試驗中均表現出良好的穩定性與可靠性，能夠對復雜山區道路所受地質災害的影響起到有效的保護作用。因此，本研究成果為復雜山區道路的設計與運行提供了有力的技術依據。

參考文獻

[1]鈕志林，王學峰.山區低等級公路提級改造設計思考[J].公路，2019，64（10）：59-62.

[2]郭文禮.道路路基邊坡加固防護工程的設計分析[J].運輸經理世界，2023，（11）：140-142.

[3]白俊.石柱縣冷黃旅游公路景觀改造設計研究[D].重慶：西南大學，2020.

[4]翟雅蛟.山區公路改造工程設計分析[J].建筑技術開發，2022，49（8）：10-12.

[5]戴少鵬，黃浩，蔡俊輝，等.高速公路復雜地質路塹高邊坡防護工程設計方案[J].中國高新科技，2021（20）：30-31.