S40寧國(guó)至樅陽(yáng)高速公路池州段建設(shè)工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估

孫偉偉,許雪潔

(安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院,安徽 蚌埠 233000)

0 引言

地質(zhì)災(zāi)害對(duì)生態(tài)環(huán)境和人民生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成巨大的安全隱患,我國(guó)政府和相關(guān)專家學(xué)者一貫十分重視對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與防治研究[1-3]。地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估主要為評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害的破壞能力,往往是通過(guò)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)程度的調(diào)查、監(jiān)測(cè)及分析等手段加以實(shí)現(xiàn)的[4-6]。擬于池州市貴池區(qū)至青陽(yáng)縣一帶新建S40寧國(guó)至樅陽(yáng)高速公路池州段工程,全長(zhǎng)約46.21 km。依據(jù)前人在該區(qū)段及周邊已開(kāi)展的的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查,可能存在滑坡、膨脹土變形、巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。為完善國(guó)土資源正常用地審批程序,需在區(qū)內(nèi)開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作[7]。

基于以上,本次在充分收集研究前人資料基礎(chǔ)上,在評(píng)估區(qū)內(nèi)深入開(kāi)展了地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作。依據(jù)地災(zāi)種類及破壞性將評(píng)估區(qū)劃分為Ⅰ～Ⅴ共5個(gè)區(qū),對(duì)后期地質(zhì)災(zāi)害的分區(qū)防治具有重要意義。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

擬建的S40寧國(guó)至樅陽(yáng)高速公路池州段工程橫跨貴池區(qū)與青陽(yáng)縣,全長(zhǎng)共46.21 km,其中青陽(yáng)縣約23.16 km,貴池區(qū)約23.05 km。路線起于涇縣與青陽(yáng)縣交界處竹溪村附近接擬建的涇縣至青陽(yáng)高速公路(起點(diǎn)樁號(hào)K0+000),終于池州長(zhǎng)江公鐵大橋南引橋處(終點(diǎn)樁號(hào)K46+210)。

擬建的S40寧國(guó)至樅陽(yáng)高速公路池州段工程類別為一級(jí)公路,以道路中心線外擴(kuò)500 m范圍為本次評(píng)估區(qū)范圍,確定評(píng)估區(qū)總評(píng)估面積46.72 km2(圖1)。綜合評(píng)估區(qū)內(nèi)各方面條件,明確了區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為復(fù)雜。

圖1 地貌及第四紀(jì)地質(zhì)圖

1.1 地形地貌

評(píng)估區(qū)處于沿江丘陵平原及低山丘陵區(qū),地勢(shì)總體特征是西北低東南高,地形起伏相對(duì)較大,沿線海拔高度一般5.0～480.0 m左右,路線最高點(diǎn)位于青陽(yáng)縣竹溪村附近,海拔500 m左右。平原區(qū)相對(duì)高差較小,地面標(biāo)高一般25～50 m。

評(píng)估區(qū)地貌類型主要為平原、波狀平原、高丘、低山四類。平原標(biāo)高<20 m,主要微地貌有河漫灘,長(zhǎng)江江心洲等,擬建工程K13+600～K15+400、K44+000～項(xiàng)目終點(diǎn)段位于本區(qū);波狀平原海拔20～50 m,地面以5°～10°坡角呈扇形向山前傾斜,擬建工程K42+800～K44+000段位于本區(qū);高丘主要分布于青陽(yáng)縣城南及銅九鐵路附近,海拔一般在70～160 m,擬建工程K15+400～K30+000、K32+200～K36+300段位于本區(qū);低山標(biāo)高500 m左右,分布在青陽(yáng)縣的東南部,擬建工程起點(diǎn)至K6+000位于本區(qū)。

1.2 地質(zhì)及工程地質(zhì)條件

評(píng)估區(qū)隱伏基巖由寒武系～古近系組成;松散層主要由第四系全新統(tǒng)豐樂(lè)鎮(zhèn)組和上更新統(tǒng)下蜀組組成。區(qū)內(nèi)巖漿巖數(shù)量多,種類復(fù)雜,主要巖類有花崗巖、花崗斑巖等,分布于項(xiàng)目起點(diǎn)至K18+500。評(píng)估區(qū)及周邊主要發(fā)育北東向和近東西向斷裂,周王斷裂(F1)、高坦斷裂(F2)、九華山斷裂(F3),其中高坦斷裂(F2)、九華山斷裂(F3)通過(guò)評(píng)估區(qū)。

評(píng)估區(qū)內(nèi)地質(zhì)體劃分為巖體和土體兩大類。其中土體有(1)層填土、(2)層粉質(zhì)粘土及(3)層淤泥粉質(zhì)粘土,特殊土主要為膨脹土(K42+800～K44+000 段)、軟土(K13+600～K15+400、K44+000～項(xiàng)目終點(diǎn)段)、液化土(K38+500至項(xiàng)目終點(diǎn)段)。

1.3 人類活動(dòng)影響

評(píng)估區(qū)人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響主要體現(xiàn)道路及城鄉(xiāng)建設(shè)、礦山開(kāi)采兩方面。

隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,池州市的鐵路、公路建設(shè)的速度進(jìn)一步加快。銅九鐵路、滬蓉高速、318國(guó)道、221省道、在建城際高鐵從貴池區(qū)城南側(cè)橫穿而過(guò),鄉(xiāng)村中低山區(qū)的切坡工程建設(shè),使部分切坡處于不穩(wěn)定狀態(tài),部分路段崩塌和滑坡災(zāi)害的存在嚴(yán)重的安全隱患。另外擬建工程經(jīng)青陽(yáng)縣規(guī)劃區(qū)、池州東部新城、江南產(chǎn)業(yè)集中區(qū),城鎮(zhèn)建設(shè)對(duì)評(píng)估區(qū)的地質(zhì)環(huán)境造成一定程度的影響。

評(píng)估區(qū)周邊的水泥配料用砂頁(yè)巖、石灰石、方解石、花崗巖、白云巖、煤、金礦、鐵礦、銅礦、鉛鋅礦及粘土礦礦山眾多,絕大部分為個(gè)體小礦山,這些礦山的采礦方式分露天開(kāi)采和地下開(kāi)采兩種。露天開(kāi)采礦山采礦的邊坡均比較陡,達(dá)60°～90°,邊坡高度為7～30 m,調(diào)查結(jié)果表明部分采礦邊坡?tīng)顟B(tài)為不穩(wěn)定,存在崩塌及滑坡隱患;地下開(kāi)采多處引發(fā)了采空塌陷,另外由于地下開(kāi)采疏排礦坑水引發(fā)巖溶塌陷多處。

2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估

2.1 現(xiàn)狀評(píng)估

2.1.1 滑坡地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀

評(píng)估區(qū)存在滑坡1處,即梅龍街道新龍村畈章組滑坡,距擬建道路中心線約500 m。該滑坡位于梅龍街道新龍村畈章組,處于丘陵坡腳處,其坡向?yàn)?10°,坡度為13°～40°(圖2)。

圖2 梅龍街道新龍村畈章組滑坡平、剖面示意圖

該滑坡屬切坡建房引發(fā)的滑坡,形成原因?yàn)?切坡建房等人類活動(dòng)使邊坡前緣形成臨空面;坡體殘坡積土粘土結(jié)構(gòu)松散,孔隙比大于1,軟～硬塑狀。誘因是連續(xù)的強(qiáng)降雨,地表水沿松散土體裂隙大量入滲,增加坡體內(nèi)水壓力和土體自重,減少了滑床的抗滑阻力,在以上因素共同作用下發(fā)生該滑坡。

該滑坡發(fā)生初時(shí)間為2002年8月,毀房5間,未造成人員傷亡。2017當(dāng)?shù)卣块T對(duì)該滑坡點(diǎn)進(jìn)行治理,提高了邊坡的穩(wěn)定性。據(jù)本次調(diào)查該滑坡近幾年未發(fā)現(xiàn)有變形現(xiàn)象,現(xiàn)狀評(píng)估該滑坡發(fā)育程度為弱發(fā)育。

2.1.2 膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀

對(duì)評(píng)估區(qū)沿線的村莊現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí),開(kāi)裂房屋多為上世紀(jì)八十至九十年代建造的平房,據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪問(wèn),均為淺基礎(chǔ),未設(shè)地基圈梁。當(dāng)?shù)卮迕穹课蓍_(kāi)裂特征及程度如下:開(kāi)裂寬度在0.5～1.7 cm;開(kāi)裂長(zhǎng)度一般1.1～2.0 m,開(kāi)裂方向一般與地面的夾角60°～75°,開(kāi)裂位置多集中在門窗洞角、院墻,裂痕呈倒“八”字型,具備膨脹土變形造成房屋破壞的典型特征。評(píng)估區(qū)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害類型為膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害,為弱膨脹潛勢(shì),發(fā)育程度弱。

2.2 危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

2.2.1 工程建設(shè)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

預(yù)測(cè)評(píng)估內(nèi)橋涵工程施工過(guò)程中可能引發(fā)基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害,最大基坑崩塌方量約為248 m3,為小型基坑崩塌,其發(fā)育程度弱,危害程度小,危險(xiǎn)性小。

根據(jù)對(duì)評(píng)估區(qū)周邊的野外調(diào)查實(shí)地調(diào)查(青陽(yáng)縣蓉城鎮(zhèn)楊沖村楊沖水庫(kù)壩附近,坐標(biāo):117°48′48″、30°36′16″),擬建工程K0+000至K17+400段地層巖性主要為花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖等,風(fēng)化較弱,巖石呈塊裂狀(照片8),節(jié)理發(fā)育,主要有245°∠65°、140°∠70°和36°∠25°三組。對(duì)預(yù)測(cè)的切坡邊坡通過(guò)赤平面投影圖進(jìn)行穩(wěn)定性分析,邊坡穩(wěn)定性為較穩(wěn)定。預(yù)測(cè)可能發(fā)生的崩塌方量為468 m3、崩塌方量小于500 m3,危害程度小,危險(xiǎn)性小。

擬建工程K0+000～K42+800段位于丘陵、低山區(qū),地形起伏較大。擬建工程K17+400～K19+400段、K21+550～K24+200段、K28+450～K42+800段沿線部分路段表層殘坡積土和全-強(qiáng)風(fēng)化砂巖、泥質(zhì)砂巖及粉質(zhì)泥巖等風(fēng)化巖體疊加,厚度較大;K0+000～K42+800段位于巖漿巖分布區(qū),巖石風(fēng)化較強(qiáng)。當(dāng)?shù)缆饭こ?、隧道工程的切坡開(kāi)挖,使已有斜坡的坡腳,斜坡體失去支撐,產(chǎn)生卸荷裂隙,在暴雨及人類工程活動(dòng)等工況下,不合理的施工可能會(huì)引發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)以往地質(zhì)資料,評(píng)估區(qū)外圍因切坡修路發(fā)生過(guò)滑坡地質(zhì)災(zāi)害,主要為小型滑坡。結(jié)合現(xiàn)狀評(píng)估,預(yù)測(cè)道路工程、隧道工程在工程建設(shè)中可能引發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害,其發(fā)育程度弱,危害程度小,危險(xiǎn)性小。

2.2.2 工程建設(shè)可能遭受已存在的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)評(píng)估

評(píng)估區(qū)K19+410～K21+550段、K24+200～K28+450段、K33+400-K36+210段位于二疊系下統(tǒng)棲霞組、孤峰組和奧陶系下統(tǒng)侖山組,巖溶發(fā)育率為3.3%～5.87%,上覆松散層厚度大于30 m,地下水位變幅不大,評(píng)估區(qū)巖溶塌陷發(fā)育程度為中等發(fā)育。預(yù)測(cè)評(píng)估區(qū)內(nèi)擬建工程K19+410～K21+550段、K24+200～K28+450段、K33+400-K36+210段路基工程、橋涵工程、隧道工程等可能遭受巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害,其發(fā)育程度中等,危害程度中等,危險(xiǎn)性中等。

巖擬建工程起點(diǎn)至K6+000、K15+400～K30+000、K32+200～K36+300段位于低山丘陵區(qū),評(píng)估區(qū)相對(duì)高差較大,地形坡度為15°～30°。區(qū)內(nèi)植被覆蓋率較高,一般達(dá)50%～80%;流通區(qū)為短窄的沖溝,長(zhǎng)度在50～200 m,堆積區(qū)位于溝口外,泥石流發(fā)育程度為弱發(fā)育。評(píng)估區(qū)外圍主要過(guò)小型泥石流地質(zhì)災(zāi)害,結(jié)合現(xiàn)狀評(píng)估,預(yù)測(cè)擬建工程起點(diǎn)至K6+000、K15+400～K30+000、K32+200～K36+300段路基工程、橋涵工程、隧道工程可能遭受到泥石流地質(zhì)災(zāi)害,其發(fā)育程度弱,危害程度小,危險(xiǎn)性小。

擬建工程K42+800～K44+000 段分布有第四系上更新統(tǒng)下蜀組地層,地表巖性主要為黃褐色粉質(zhì)粘土。該土層自由膨脹率(δef)在40.0%～47.0%之間,具有弱膨脹潛勢(shì),預(yù)測(cè)評(píng)估區(qū)內(nèi)擬建工程K42+800～K44+000 段路基工程、橋涵工程等建設(shè)工程可能遭受膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害,其發(fā)育程度弱,危害程度小,危險(xiǎn)性小。

軟土地基在受荷后會(huì)發(fā)生剪切變形和緩慢沉降,會(huì)使得建設(shè)工程因?yàn)檐浲磷冃螌?dǎo)致路基等線狀工程產(chǎn)生裂隙。擬建工程沿線K13+600～K15+400、K44+000～項(xiàng)目終點(diǎn)段,位于現(xiàn)代河流兩側(cè),發(fā)育有軟土,位于第③層粉質(zhì)粘土層中,層厚約2.40 m,灰色,軟塑,含大量有機(jī)腐殖質(zhì),局部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,天然含水量34.2%～47.1%,天然孔隙比1.00～1.285,液性指數(shù)0.796～1.289,壓縮系數(shù)0.30～0.96 MPa-1,壓縮模量1.96～3.40 MPa,其承載力特征值為80 kPa,極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值為20 kPa,屬軟弱土。預(yù)測(cè)評(píng)估區(qū)內(nèi)K13+600～K15+400、K44+000～項(xiàng)目終點(diǎn)段路基工程、橋涵工程、交叉工程可能遭受軟土變形地質(zhì)災(zāi)害,其發(fā)育程度為中等發(fā)育,危害程度中等,危險(xiǎn)性中等。

評(píng)估區(qū)內(nèi)②1層中的粉土薄層,地質(zhì)年代為第四系全新統(tǒng)蕪湖組,判別的液化指數(shù)為0.19～3.08,為輕微液化土層。根據(jù)以往資料分析及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,評(píng)估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀砂土液化地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度弱。預(yù)測(cè)評(píng)估區(qū)內(nèi)建設(shè)工程可能遭受砂土液化地質(zhì)災(zāi)害,其危害程度小,危險(xiǎn)性小。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合分區(qū)

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測(cè)評(píng)估的結(jié)果,并基于地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的分區(qū)原則,結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)種類型和工程建設(shè)類型,將評(píng)估區(qū)46.72 km2范圍確定為5 個(gè)區(qū)(圖3),即巖溶塌陷、崩塌(基坑崩塌)、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等區(qū)(Ⅰ);軟土變形、砂土液化、基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等區(qū)(Ⅱ);崩塌(基坑崩塌)、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小區(qū)(Ⅲ);崩塌(基坑崩塌)、滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小區(qū)(Ⅳ);膨脹土變形、基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小區(qū)(Ⅴ)。

圖3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估分區(qū)圖

Ⅰ區(qū)分為三個(gè)亞區(qū)(Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3),面積分別為4.36 km2、2.06 km2、2.86 km2,主要建設(shè)工程為擬建道路的路基工程K19+410～K21+550段、K24+200～K28+450段、K33+400-K36+210段;橋梁工程、隧道工程等。Ⅱ區(qū)面積2.21 km2,主要建設(shè)工程為路基工程K44+000～K46+210段、江口長(zhǎng)江公鐵特大橋引橋等。Ⅲ區(qū)分為三個(gè)亞區(qū)(Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3),面積分別為19.62 km2、4.99 km2、2.63 km2,主要建設(shè)工程為擬路基工程K0+000～K19+410段、K21+550～K24+200段、K28+450～K33+400段;橋梁工程、隧道工程、交叉工程等。Ⅳ區(qū)面積為6.79 km2主要建設(shè)工程為擬路基工程K0+000～K19+410段、K21+550～K24+200段、K28+450～K33+400段、K36+210段～K42+800;橋梁工程、隧道工程、交叉工程等。Ⅴ區(qū)面積1.20 km2,主要建設(shè)工程為路基工程K42+800～K44+000段、查村特大橋、江口長(zhǎng)江公鐵特大橋南引橋等。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)擬于池州市貴池區(qū)至青陽(yáng)縣一帶新建S40寧國(guó)至樅陽(yáng)高速公路池州段工程,依據(jù)前人在該區(qū)段及周邊已開(kāi)展的的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查,可能存在滑坡、膨脹土變形、巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害,需在區(qū)內(nèi)開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作。

(2)在系統(tǒng)收集、充分研究前人資料的基礎(chǔ)上,開(kāi)展了地質(zhì)環(huán)境調(diào)查和地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查,基本查明了評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度為復(fù)雜,現(xiàn)狀有發(fā)育程度弱的滑坡和膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害。

(3)將評(píng)估區(qū)劃分為巖溶塌陷、崩塌(基坑崩塌)、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等區(qū)(Ⅰ),軟土變形、砂土液化、基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等區(qū)(Ⅱ),崩塌(基坑崩塌)、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小區(qū)(Ⅲ),崩塌(基坑崩塌)、滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小區(qū)(Ⅳ),膨脹土變形、基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小區(qū)(Ⅴ)。評(píng)估結(jié)果對(duì)后期地質(zhì)災(zāi)害的分區(qū)防治具有重要意義。