陕北神木至府谷和榆林至佳县高速公路不良地质现象特点

1、陕北神木至府谷和榆林至佳县高速公路不良地质现象特点张卫良1.项目所处地区-陕北黄土高原1.1该区域的地质构造：路线所经区域属中朝准地台陕甘宁台坳，位于其中的鄂尔多斯断块伊陕斜坡区，为我国大陆地壳稳定地带。区内地层稳定，产状较平缓，向南西微倾。区内中生代地层褶皱断层不发育，地震活动很少，为相对稳定构造区。新生代以来，该区新构造运动一直处于振荡性上升阶段，导致河流侵蚀下切，形成、级阶地，黄土“v”型冲沟发育，河流下游河床基岩外露，侵蚀剥离区水土流失严重。根据国家地震局1990年中国地震烈度区划图和中国地震动峰值加速度区划图（gb18306-2001）显示，项目区地震基本烈度为，地震动峰值加速度0.

2、05g。2、自然地理概况2.1地形、地貌该区地势总体西北高东南低，海拔一般在8001330米之间。项目区起点附近为黄土梁峁沙漠低丘区，中东部为河流阶地和黄土梁峁沟壑区。本区地貌主要有以下三类：（1）黄土梁峁-沙漠低丘地面起伏小，地表物质主要为现代风成沙、砂质黄土。地表形态以半活动、半固定沙丘、沙地及河谷滩地为主。典型地貌见以下图片。（2）河谷-阶地分布于黄河支流沟谷区，谷底海拔9201000米。一般河谷较宽阔，地形平坦，发育冲积、冲洪积砂土、黄土状土。河床深切，呈 “u”型，两侧冲沟发育，切割强烈，冲洪积层厚度小，在河谷两侧谷坡及河床可见基岩出露，河水摆动游荡，河曲发育，在河谷内残留有不连续的

3、河流阶地。典型地貌见以下图片。（3）黄土梁峁-沟壑分布于河谷两侧，海拔10541335米，地面起伏大，相对高差50200米。梁面上多断续分布孤立的或连续的浑圆峁，峁顶为平缓圆滑状，梁窄沟深，地形破碎，冲沟发育，形态多呈树枝状。梁、峁多被黄土层覆盖，河床、沟谷深切基岩，形成“石山戴土帽”的地貌景观。上覆数十米的黄土形成破碎梁峁地貌，水土流失严重。典型地貌见以下图片。3、路线工程地质条件3.1地层岩性项目所在区位于陕甘宁盆地之东北斜坡，自中生代以来，沉积了一套巨厚的陆相碎屑岩地层，项目区自东而西依次出露三叠系、第三系以及广泛覆盖于其上的第四系地层，第三纪前的岩层走向近于南北，倾向西，倾角18

4、86;，为一平缓的单斜构造。3.2不良地质与特殊性岩土本区内拟建公路沿线存在的主要不良地质现象有沙埋、风蚀和滑坡（滑塌）、崩塌、人工洞穴、黄土陷穴、落水洞、沟蚀等。特殊性岩土为湿陷性黄土。(1)不良地质崩塌区内崩塌主要有黄土崩塌、基岩崩塌和黄土、基岩混合崩塌。黄土崩塌主要分布在黄土梁峁区的黄土冲沟和切沟内，由于侵蚀作用强烈，切割严重，黄土本身岩性结构疏松，具有垂直节理及大孔隙，在洪水及沟水冲刷作用下，沿节理面产生崩塌。黄土、基岩混合崩塌在河流的两岸多发育。由于河流凹案基岩节理裂隙发育，将岩土体分割成多个条块，在河流冲刷淘蚀作用下，边坡陡坎底部出现临空面，降雨渗入节理裂隙后，由于重力作用，临空的

5、块体脱离主体边坡形成崩塌。崩塌体由大小不等的黄土块、基岩块等组成，崩塌壁陡立，最大高度可达数十米。崩塌体体积十余立方米至数百立方米，规模不大。基岩崩塌主要分布于河流下游，河谷深切，河曲发育,主沟多呈“u”型，陡崖多，河流纵坡大，支沟多呈“v”形，梁面狭窄，圆峁较少，第四系覆盖较薄。主要岩性为三叠系砂岩、泥质砂岩、泥岩等，基岩节理裂隙发育，在佳芦河冲刷淘蚀作用下，边坡陡坎底部出现临空面，崩塌体由大小不等的岩块等组成，最大可达78m，多堆积于河道内，崩塌壁陡立，最大高度可达数十米。滑坡（滑塌）本区域内一般无大型的滑坡，但小型的滑坡（塌）多见，一般规模不大，多数滑体水平位移较小，滑坡（塌）多发生在黄

6、土内部或沿黄土及下覆基岩陡倾接触面滑动，老滑坡居多。一般具有圈椅状或扇形地形，滑坡后缘高一般5-20m，滑坡体一般横宽50-200m、纵长一般50-300m，厚度一般5-30m。其形成原因分析如下：a 黄土孔隙及垂直节理发育，降水渗入坡体，使黄土的碳酸盐及可溶性盐类溶失，导致土体强度降低和重度增大，黄土与下卧粘土层、软质岩层的接触面，经层间水浸润后产生滑塌。005b由于降水下渗，并不断往下冲蚀，使黄土裂隙加深扩大，致使边坡失稳，发生突然破坏。其破坏机理大致为上部沿垂直裂隙断裂，下部受到附加推力作用而滑动。c沟谷雨季流水冲蚀边坡，使边坡变陡，形成高陡临空面。沙埋、风蚀005受毛乌素沙漠的不断侵蚀

7、，在本区域西部一带分布有新月形砂丘、波状砂丘、砂垄等，多为半固定型沙丘。据有关资料，沙丘的移动速度为每年1-4m。风沙对公路的危害主要表现为移动沙丘和风蚀，风沙造成的不良现象主要有两种：一是风沙流通过路基时，导致沙粒沉落堆积，掩埋路基，二是沙丘移动上路而掩埋公路；风蚀是在风沙的直接冲击下，路基上的沙粒或土粒被风吹走，出现路堤边坡被掏空和坍塌等现象。人工洞穴在历史上，本地居民习惯黄土斜坡依地势开挖窑洞。近20年来，当地居民已不开挖窑洞，目前大部分窑洞已废弃，也未作任何处理，有些已经坍塌。少部分窑洞仍有人居住或堆放杂物。但规模一般较小，对线路影响不大人工洞穴主要包括塬边窑洞、砖窑、墓穴和采煤点等。

8、黄土陷穴、落水洞（潜蚀） 分布于黄土塬边，以及分布在黄土梁峁斜坡及切沟两侧的冲沟沟头部位。由于地表径流沿塬边缘沟头或沟床汇集，新黄土土质松散，大孔隙及垂直节理发育，水沿节理下渗，潜蚀并在新黄土中形成竖井状、漏斗状或串珠状陷穴。其成因和岩溶地区竖井类似。陷穴大小与其形成时间相关，陷穴形成早期，直径很小，可以是几十公分，逐渐发展到数米、十几米，深度也从1m左右发展到5-6m。一般可看到它们的底部，有时其中还可长树、长草。沟蚀及泥流主要发生在坡度大于45度的谷坡中上部，由潜蚀转化而来，形成悬沟和冲沟，溯源侵蚀强烈，易形成泥流、崩塌等灾害。泥流是产生在沟谷中或坡地上的一种含大量泥沙的特殊洪流，多分布于

9、冲沟及其支沟沟谷中，由于流域内有丰富的松散黄土，沟槽纵坡大，沟岸有局部坍塌现象，在暴雨作用下，疏松的土体成为流性体而形成泥流。泥流多沿沟道及河道流动，多随洪流一起流走，一般很少在沟道形成堆积物，泥流对路基边坡和桥台桥基冲刷侵蚀，应加强防护。不稳定边坡项目区域属黄土地区，黄土的特性，其直立性较好，地形地貌上表现为沟壑纵横，黄土梁峁发育，梁窄沟深，地形破碎，形成较多的陡坡，在天然状态下，大部分边坡处于稳定状态，但是部分边坡稳定性较差，临界状态，外界条件一旦稍有变化，可能会产生失稳。区内天然边坡按岩性组合可分为单层结构、双层结构和多层结构边坡，就其稳定性评价如下（表3）：结构类型岩性组成分布范围形态

10、特征稳定性评价单层结构马兰黄土冲沟上游、分水岭附近沟谷断面呈“v”型，上缓下陡，多跌水陡坎，下部常见高度5-10米。陡坎处易于发生滑塌或崩塌，稳定性差。单层结构离石黄土冲沟上游、分水岭附近沟谷断面呈“v”型，纵坡降大，常见高度20-30米。较稳定。双层结构中、上更新统组成冲、支沟上游梁峁区沟谷断面呈“v”型，上缓下陡，常见高度20-40米。较稳定。接触面有潮湿带时，宜发生滑坡及滑塌。双层结构上更新统、三叠系组成冲、支沟中下游边坡上缓下陡，基岩高于河床，具凹部。较稳定。易发生小规模崩塌。多层结构中、上更新统及三叠系组成冲、支沟上游梁峁区上缓下陡，常见高度60-80米，基岩高于沟底。较稳定。由于流

11、水冲刷及风化作用易产生崩塌。项目区边坡类型简表 表3调查中发现部分岩石陡崖地段涎流冰现象，当路线位于阴坡下部时，应考虑其影响。山区公路挖方边坡截断地下含水层处，含水层中的水在冬季边渗边冻，可以漫延整个路幅，长可达数十米乃至百余米，称为涎流冰。对涎流冰应当采取截水盲沟将渗流水分截断，并且引至其他地方排出，以防止涎流冰的出现。路面上一旦出现冰层，要及时刨除，以免危及行车安全。 (2)特殊性岩土区内的特殊土为湿陷性黄土（黄土状土）以及湿软地基，湿陷性黄土多分布于河流阶地和梁、峁顶部，黄土状土分布于河流一级阶地和坡脚地带。湿软地基多发育于河流及其支沟中。湿陷性黄土本区发育的黄土按年代可大致划分为三类，

12、上更新统新黄土（马兰黄土）、中更新统老黄土（离石黄土）和全新统冲洪积形成的次生黄土状土（新近沉积黄土）。其中的新近沉积黄土主要出现在河流的漫滩或一级阶地部位。据区域资料及本次勘察调查资料，新黄土的中上部和全新统新近堆积的黄土状土具有湿陷性。新黄土在测区全线分布，颜色以浅黄色为主，有灰黄、褐黄等色；含大量粉粒，一般在55%以上；具有肉眼可见的大孔隙；富含碳酸钙成分及其结核；无层理，垂直节理发育；具有湿陷性和易溶蚀、易冲刷、各向异性等工程特征。006据本次调查及相关资料，上更新统新黄土的上部和全新统新近堆积的黄土状土具有湿陷性。为级（轻微）-级（中等）非自重湿陷性黄土场地；级（严重）自重湿陷性仅出

13、现在个别地段。湿软土湿软地基多发育于河流及其支沟中。为人工淤积坝形成，组成滩地、坝地，主要为粉细砂、粉土、粉质粘土等，土质疏松，空隙较大，含水量高，易于沉陷。3.3防治措施(1)沙埋、风蚀的防治措施a植树种草，防风固沙；b优化路基断面形式，加强边坡防护和改变路基填料等工程措施。(2)崩塌、滑坡及高陡边坡a 对构造物有危害的小型崩塌、滑坡，宜削坡挖除；对大、中型崩塌、滑坡，宜绕避，无法绕避时，应进行工程地质勘察，进行工程整治。b边坡高度小于等于10m时，采用直线型边坡，边坡坡率选用1:0.5；边坡高度大于10m但小于等于32m时，选用台阶型边坡，边坡按高度每8m分级，最下一级边坡坡率选用1:0.

14、5，其上各级边坡坡率选用1:0.75，分级处设置2m宽边坡平台，平台上设置矩形截水沟。c梁、峁边设截水沟并加固，防止水流下渗，影响边坡稳定。d采用浆砌片石实体护面墙或土工格栅植草护坡对坡面进行防护。e植树造林，绿化环境，防治水土流失。(3)人工洞穴a当人工洞穴完全位于挖方区挖方范围内，仅开挖不做处理，注意一定要开挖彻底。b当人工洞穴位于填方路基或挖方路基之下且洞顶埋藏较浅时，采用开挖回填夯实的处理措施；c当人工洞穴位于填方路基或挖方路基之下且洞顶埋藏较深时，可采用注浆充填的处理措施。(4)黄土陷穴的防治措施a 对流向陷穴的地面水，采取拦截引排措施。b 回填夯实。当黄土陷穴位于挖方区内但穴底高程低于设计高程或黄土陷穴位于填方路基下时，根据具体情况采用开挖回填夯实或采用注浆法进行处理。(5)湿陷性黄土路基湿陷性防治在测区内，一般新近堆积的黄土状土和上更新统新黄土具湿陷性，黄土塬面区一般路段，预防自重湿陷性黄土所产生的路基湿陷，主要措施是防水，防止路侧积水及积水下渗，完善公路排水系统。在路基坡脚外2030m范围内，要仔细整平地表不使积水，对积水洼地和地表裂缝要进行填平、夯实，路侧排水沟要保证排水畅通，为防止雨水下渗，路侧排水沟渠需进行防渗加固。在黄土沟壑区，由于新黄土厚度小，结合工程开挖，清除新黄土，以没有湿陷性的中更新统老黄土作为路基。