滇南红层区公路修建的主要地质灾害与治理模式

滇南红层区公路修建的主要地质灾害与治理模式一、前言与区域地质背景

1、云南省的地层岩性与地质构造1）、深断裂有：哀牢山深断裂带、小江深断裂带、澜沧江深断裂带。2）、大断裂有：富宁大断裂、文麻大断裂（即盘龙江大断裂）、弥勒一师宗大断裂、南盘江大断裂、嵩明大断裂、普渡河大断裂、元谋一绿汁江大断裂（四川为米易大断裂）、程海一宾川大断裂、红河大断裂、安定大断裂、阿墨江大断裂、柯街一南汀河大断裂、怒江大断裂、翁水河一小金河大断裂。2、滇南红层分布红层是一套侏罗系、白垩系非海相陆源碎屑物的红色地层，岩性以泥岩、泥质砂岩、粉砂岩的互层组合为主。滇南红层指分布在北纬24°00′以南的云南南部红层。东西向基本处于澜沧江与哀牢山脉之间，平面上呈北西-南东条带状，涉及镇远、景谷、墨江、普洱、思茅、江城、景洪、勐海、勐腊等地区，约占云南省面积的10%左右。3、滇南红层的主要特点1）矿物成分:为石英、方解石、粘土矿物，少量长石、云母，绿泥石、石膏、高岭石；2）化学成分:Sio2、Al2o3、Cao、Mgo、Fe2o3等；3）岩石成分:以软质岩－泥岩、泥质粉砂岩为主，少量硬质岩－砂岩、粉砂岩，不等厚互层；4）工程特点:力学指标整体偏低，饱和单轴抗压强度一般<30MPa；软硬岩石相间出现，层间结合强度低；泥岩等软质岩石遇水易软化与泥化，形成软弱层；抗风化能力弱，失水易崩解；普遍含膏盐成分，其地下水中含SO42-较多，对混凝土有侵蚀作用。二、滇南红层区公路修建的主要地质灾害及其原因分析云南省南部地区地形起伏大，山高沟深；地质构造复杂，区域经向、纬向大构造发育；干湿季节明显，雨季集中在5~10月，旱季集中在11月至次年4月，因而岩石风化强烈；许多地质灾害频繁发生。通过对景谷~普洱二级公路、元江~墨江~普洱（磨黑）高速公路、普洱（磨黑）~思茅二级公路、思茅~景洪（小勐养）高速公路、思茅~江城公路、景洪（小勐养）~勐腊（磨憨）高速公路的分析研究，公路病害主要为坡体变形、滑坡、泥石流三大类。2.1坡体变形坡体变形指由于公路修建过程中，由于对边坡进行开挖或填方引起边坡应力集中、隆起、开裂的现象，但尚未产生滑坡。如不加以预防，随着时间的推移，在干、旱季节交替变化的情况下，范围不断扩大，最终使边坡失稳形成滑坡。2.1.1滇南红层区公路修建坡体变形的主要类型有：（1）路堑开挖段，坡体变形普遍；（2）路堤填方段，坡体变形较多；（3）桥梁施工开挖便道段，引起坡体桥梁变形较多；（4）隧道施工中的明挖段/仰坡段，引起坡体隧道变形较多。2.1.2坡体变形的主要原因为：（1）红层的固有特性所决定，如红层岩体强度低，抗风化能力弱，遇水易软化等；（2）人工开挖产生裂隙面及临空面，破坏了边坡的自然稳定；（3）人工填方加大荷载，破坏了坡体的自然平衡；（4）气候、水的影响。2.2滑坡滇南红层区自然滑坡及施工中产生的工程滑坡较普遍，为主要病害类型。2.2.1红层区滑坡按构造物划分，主要类型有：（1）路堑边坡滑坡，该类型滑坡普遍；（2）路堤边坡滑坡，该类型滑坡相对较多；（3）桥梁基础因边坡滑动而产生破坏，该类型滑坡相对较多；（4）隧道进出口滑坡，该类型滑坡相对较多。2.2.2红层区滑坡按滑动面与层面的关系分，主要类型有：（1）均质滑坡：红层风化的第四系残坡积土层/堆积层地段产生的土层滑坡相对较多，而在单一岩石类型中产生的岩质滑坡相对较少；（2）顺层滑坡：多发生在风化层土与下伏基岩之间及软质岩与硬质岩之间的接触面上，为红层滑坡中的主要类型；（3）切层滑坡：多发生在节理裂隙广泛发育的红层地段，该类型滑坡相对较少。2.2.3若按滑动力学性质分，主要类型有：（1）牵引式或混合式滑坡，该类型滑坡普遍；（2）推落式滑坡，为红层中较多的类型之一；（3）平移式滑坡，该类型滑坡相对较少。2.2.4红层区滑坡主要原因有：（1）红层固有的物理力学特性所产生，主要由于有易于软化与泥化的软弱夹层－泥岩层，具有隔水作用，在外界条件影响下形成软弱面，而产生滑坡；（2）由于边坡开挖与爆破挖断了层面下部支撑部分，产生新的结构面，改变了原始地形地貌地应力和水文地质环境，边坡岩体松驰，裂隙张开在地表水下渗后使泥岩软化，强度降低，失去平衡而产生滑坡；（3）由于工程加载，导致阻滑力小于下滑力而沿滑动面产生滑动；（4）由于施工用水，使土体内含水量增大，降低了坡体的粘聚力与抗剪强度，从而产生滑动。2.3泥石流2.3.1按流域特征分：（1）标准型泥石流，为红层中较多的类型；（2）沟谷型泥石流，为红层中较普遍的类型；（3）山坡型泥石流，为红层中较多的类型。2.3.2按物质组成分：（1）泥流，为红层中较多的类型；（2）泥石流，为红层中较普遍的类型；（3）水石流，该类型泥石流相对较少。2.3.3按物质状态分：（1）粘性流石流，该类型泥石流相对较多；（2）稀性泥石流，该类型泥石流相对较少。2.3.4原因分析（1）地形因素：红层区山高沟深，地势陡峻，沟床纵坡大，便于地表水的汇集；（2）构造条件：红层区地质构造复杂，断层皱褶发育，岩层破碎、滑坡、崩塌等不良地质发育，有丰富的固体物质来源；（3）岩性条件：红层区岩石风化节理发育，软硬相间成层的红层极易风化破碎，在植物破坏较严重的地方更易产生泥石流；（4）水文条件：红层区暴雨集中，雨季来临时在短时间内能实然性地集中大量水源。3、治理模式研究3.1坡体变形治理3.1.1路堑挖方坡体变形路堑挖方坡体变形时主要处治方法有支挡、锚固、适当削坡、排水等方法。（1）削坡适宜于路堑边坡局部隆起且地形相对较缓、削坡后不会引起坡体滑动为原则，一般每级削坡高度8~10m，卸荷平台2m，下部坡比1:0.5～0.75，上部坡比1:0.75~1:1。（2）支挡路基靠山一侧设置抗滑挡墙，一般配合削坡或锚固进行。（3）锚固当挖方边坡自然坡度陡，不能达到预设的稳定边坡比时，必须采取锚固方法：锚索或锚杆。锚杆一般适用于覆盖层不太厚，基岩出露较浅时使用；目前使用的锚杆长度多数<20m。锚索则适用于覆盖层较厚且坡体较陡的情况，目前使用的锚杆长度多数在15~45m范围内。锚杆与锚索可混合使用。（4）排水主要设置截水沟，坡体内采用仰斜排水孔（疏干孔）、边坡渗沟等，一般结合削坡、支护、锚固使用，尤其适合于边坡水较多的情况。3.1.2路堤填方边坡变形在斜坡上加载造成边坡变形时，主要采取抗滑挡墙、锚索桩板墙、反压等方法，同时设置排水设施，抗滑挡墙仅适用于滑动面浅、基岩埋深不大的情况。而锚索桩板墙适用范围广，造价略高；反压必须有沟谷地形、丰富的土石料来源、工期较松等条件，目前相对采用较少。3.1.3桥梁变形主要由于开挖施工便道及施工用水引起斜坡上的桥梁基础变形，主要采取抗滑桩、排水等方法，有时也采用锚索。一般在桥位靠山体一侧设置一排平行于桥轴线的抗滑桩，抗滑桩一般布于桥位外侧3-4米，且桥墩位应与单根抗滑桩位对应。若坡向与桥轴线一致，则在墩与墩、墩与台之间设垂直于桥轴线的抗滑桩。3.1.4隧道的挖段/仰坡段变形由于开挖引起隧道的明挖段或仰坡段的变形，多采用管棚注浆、锚杆、锚索等方法处治。3.2滑坡治理3.2.1按构造物分类对公路的路基工程、桥梁工程、隧道工程中产生的滑坡，可参照3.1坡体变形治理方法。但由于已产生滑坡，故锚杆、抗滑挡墙尽量少用，多采用抗滑桩、桩板墙、预应力锚索等组合形式，有条件时也可适当减载。3.2.2按滑面与层面关系分类3.2.2.1均质滑坡（1）、土质滑坡在纯土层中产生滑坡，滑动面位于土层中时，大多采用桩板墙、适当减载、排水等方法，有时也采用锚索。减载必须在地形较缓且不致于产生临空面而引起再次牵引式滑动为原则，一般应慎用。（2）、岩石滑坡在覆盖层浅的单一岩石层中产生滑坡，滑动面也位于岩层中，大多采用减载削方、预应力锚索、抗滑桩等方法。当具备减载削方条件时，宜优先考虑该方法；由于基岩埋藏，锚索具有较好的应用条件，造价低，而抗滑桩相对造价高，一般在规模大时才采用。3.括2.拿2.稠2限顺层铁滑坡（1犯）、疯浅层踪蝶滑坡当土画层或谋石－膝石层旁滑坡速且滑聋动面贫较浅浴时，亮大多骗采用铁预应贵力锚弱索、零适当缠减载弄、排门水等润方法柜。如抄有减庄载削罚方条两件时字，可场局部难适当肉减载咳；特研殊情室况时且也可近采用尿抗滑怀桩或余桩板叼墙。（2罚）、铁深层匠滑坡当滑恳动面耍较深搭时，渠一般兼采用盟抗滑示桩/丹桩板安墙、债预应痛力锚剖索、忆适当琴减载鹅、排腊水等通方法投，大科多采未用以启上几队种方削法的绵组合伴来进绍行处旬治。3.厕2.卵2.甩3垄切层败滑坡由于破滑动疫面与杠岩层钞倾向盘相反对产生负切层匹滑坡桥，大赚多采愚用减项载削慨坡、眉预应趁力锚晕索、笋锚杆生等处丛治办幸法。垃由于秆滑动谣面与诊岩层宋倾向予相反恼，宜葵优先修考虑怜减载隶削坡悟，再省适当雕进行应锚固龟。在召锚固惠方法侍中，杆滑动论面浅甩时优兼先考慰虑锚挣杆；朴滑动民面深仔时，毅考虑急锚索德。3.跌3只泥石少流处铜治3.抚3.林1被形成围区主要晶采取句水土柔保持瓣措施姜，进把行治已水、密治土傻。方寨法有县：平艘整山哭坡、捞治理甜不良意地质揪，加涌固沟蔬岸，待修建兵谷坊狗；改研善坡车面排丸水，信修建极坡面索排水沿系统细，使苍水土回分离照；修宾建排穴水沟坝、引域水渠广、导教流堤尼及调浙洪水怎库；疫进行捧植树绩造林盗，种厅植草期皮等足。3.赠3.勾2洪流通活区主要酸采取双拦挡猎措施纺。方得法有胸：修躬筑各鹅种拦筒栽坝晃、如爱拦截周坝、当溢流较坝、逼谷坊城、护京坡、固挡墙磁等，港可采后用石彩笼坝酱、混拖凝土尼拱坝档等，夺沟边逼进行悔支挡占。3.料3.姨3饮堆积讨区主要析采取琴排导聪停淤逢措施餐，其畏方法榴有：召修筑箩导流布堤、捎排导即沟、摩渡槽擦、急冶流槽喊、束斜流堤弊、停注淤场抖、拦诉淤库桶等。3.咐3.坏4症已建撒工程紫区主要听采取茂支挡楚措施陈，进芒行护熟坡，沙修筑对挡墙朗、顺榨坡、样丁坝勇等。四、茂滇南氏红层踏区地俩质灾障害处狠治的辩典型胆实例滇南星红层胸区已起建和剃在建槐的各刘种等舅级的叫公路押较多罢，所免遇到坏的地妙质灾功害多敌种多字样。态文躁中所利讲的狐元江债~墨扭江~明普洱何（磨锈黑）截高速验公路膊总投剑资6精6.惧47驶亿元炊，长拨14驼7.锣37泳KM邀，桥屿隧比如例占修30翻%（沈有长济隧道碍及世盗界第日1高粒桥：卸长8销01踏米，框主跨罗26向5米险，高岗16卵3米驴）。停超过横50俗米的踏高边恭坡有斧23填2处愉（超锅过1邀00饿米的猜高边敬坡有牧66隙处）户，滑腿坡1躬55瘦处，御采备用抗右滑桩蛾14精34挺棵，票锚索辨33众.1节47歼万米搅，锚闭杆7缺.0外1万私米。收先后聋邀请觉的咨怪询专群家有域：院犬士2僚人，心勘察议大师蛋2人犬，国辱务院麻参事忍2人犹，研魄究员拔等6荒人。磁在2烧00石3年绝已经将修建置完毕单并通教车，揭其地载质灾红害比荡较典考型，捷处治辽也很涝成功畅。五、订结论5.萌1锄滇南故红层宜分布底范围舟广，鸟坡体孕变形包、滑年坡、观泥石城流等唯地质开灾害队普遍潜发育脸。5.辽2摸路堑幼挖方围坡体眉变形裕主要增采取够支挡棉、锚斥杆、块锚索植、适蒸当削虑坡、炒排水恩等方概法处喂治。5.喝3痛路堤宅填方糟边坡肥变形妄主要