王少华 高炎林 环境地质灾害PPT

2015汶川地震西线公路路基病害与地质灾害分析地质工程1204班王少华高炎林1引言2008年5月12日14:28，突如其来的汶川8.0级特大地震发生了，从映秀镇附近的起始破裂点开始，持续100多秒钟沿龙门山中央断裂(北川——映秀断裂)发生多点连续破裂行为，其释放出来的能量巨大，且震源的位置在地表以下大约13Km处，属浅源地震，因此对于地面的建筑物及交通设施造成了巨大的破坏，并引发大量次生地质灾害。从区域地质资料反映的情况来看，此次汶川地震区在大地构造上正处于青藏高原向四川盆地推覆的过渡带上，是川西高原和四川盆地的过渡地带，龙门山发震断裂即发育于此（见图1），其间地质构造复杂，断层、褶皱发育，岩体破碎，风化严重，岩体内的节理裂隙十分发育，从而使岩体力学质大为变化，在地壳的抬升和隆起过程中，随着河谷强烈的下蚀作用，沿线沟谷深切，岸坡高陡，堆积作用旺盛，地质环境十分脆弱，为地质灾害的发生提供了条件。汶川特大地震发生后由地震引发的次生地质灾害十分严重，具有类型多、规模大、活动性强等特点，给公路及其沿线设施造成了严重的损害。沿发震断裂带的公路甚至山体，也都遭到了严重破坏，并诱发了崩塌、滑坡等次生灾害，为及时打通道路制造了巨大障碍。地震发生后通往极重灾区—汉川县的国道213线损毁严重，次生地质灾害点多面广，陆路交通很难在短短几天内打通，为了能最大限度地抢救人员,在四川省和交通厅抗震救灾指挥部的统一指挥下,公路设计院组成了西线公路应急调查组，对进人坟川灾区的西线公路(成都一雅安一小金一卓克基一理县一汉川、小金达维一卧龙一映秀方向8km)进行震害调查,并为抢通保通提供技术支持。2.1西线公路沿线地质情况概述2路基病害、地质灾害及分析西线公路从成都经雅安、宝兴、达维、卓克基、理县到汉川全线约730km,路线没有直接穿越发震断裂(见图2)。(l)成都至雅安段为高速公路,地形属四川盆地区，沿线为第四系冲洪积和冰水堆积层，地形平缓，受地震影响轻微,高速公路正常通行。(2)雅安至夹金山为二、三级公路，为白奎系一泥盆系的沉积岩地层，岩性以砂岩、灰岩、泥岩为主，并分布有花岗岩侵入体，宝兴向夹金山方向约20km处的巨石崩塌即为花岗岩，并将S210线整体阻断；该段公路除零星几处巨块石崩塌和坡面零星碎落外，无大型地震次生地质灾害。(3)夹金山一达维一小金一鹧鸪山段为二、三级公路，出露三叠系变质岩地层，岩性以片岩、板岩、变质砂岩、千枚岩为主，沿线路基基本没有地震病害出现，上边坡基本没有采取防护，受地震影响小，无大型地震次生地质灾害出现。(4)鹧鸪山一米亚罗一古尔沟一理县段为三级公路，沿线出露三叠系的变质岩地层，岩性以变质砂岩为主夹千枚岩为主，病害和地质灾害以上边坡为主，路基及下边坡基本没有出现大规模的整体滑移、坍塌病害，主要由于上方边坡的崩塌、落石、倒石堆而砸坏和掩埋路基，且随着离震中距离越近，崩塌、落石、坡面碎屑流等次生地质灾害逐渐增多，其中以古尔沟一理县段沿线基本没有稳定、安全的边坡存在,特别是红叶一级电站边坡和高家庄高边坡,上百米高边坡上的崩塌落石对行车威胁极大。(5)理县一汶川段为三级公路，沿线出露志留系茂县群和泥盆系危关群变质岩地层，岩性以千枚岩为主与变质砂岩和灰岩互层，病害和地质灾害以上边坡为主,路基及下边坡亦没有出现大规模的整体滑移、坍塌病害；沿线上边坡破坏严重，崩塌、落石、碎屑流几乎在沿线的所有边坡都存在，并且堆积体方量明显增大。(6)达维一卧龙段为三四级及新建二级公路，沿线地层为三叠系变质砂岩为主与千枚岩、薄层灰岩互层，石炭一二叠系沉积岩层，以灰岩为主夹千枚岩,沿渔子溪两侧均有分布，病害主要分布于邓生—卧龙及下游,病害主要是:堰塞湖及水毁路基、高陡边坡崩塌和路基开裂、下沉、路面鼓胀开裂、错台等。2.2路基病害及原因分析路基病害主要表现为五种形式：一种为临河或路基外侧临空，临河或临空半幅路基下沉、开裂，这种病害形式主要集中表现在夹金山、巴郎山沿线上下山路段；第二种形式为地震导致地基液化、路基下沉；第三种形式表现为地震导致路基错动变形，路面开裂、局部隆起；第四种表现形式为崩塌巨石砸坏路基路面，导致路面开裂形成坑槽；第五种表现为由于崩塌、滑坡引起的堰塞湖导致路基被淹。2.2.1路基外侧下沉、开裂病害现象：主要表现以外侧临空的斜坡路基为主沿填筑界线发生的路基范围内开裂、下沉，并多伴有路基坡脚位置的剪出、鼓胀(见图3一图4)。原因分析:(1)由于路基由散体材料经碾压达到一定压实度填筑而成，在地震震动作用下其密实度加大，而斜坡路段填土高度不均，沉降量不同，导致路基开裂。(2)斜坡段半填半挖路基。发生的原因主要是由于填筑体与基底力学性质不同，地震时填筑体易沿填挖交界面或岩土分界面滑移、错动形成贯穿裂缝，路基前缘有剪出鼓胀，路基受牵引则表现为开裂下沉。(3)原路基路面处于滑坡体上。这种情况是路基路面处于基本稳定滑坡体上，在地震作用下滑坡体重新活动，引发滑坡体上的路基路面开裂错动。2.2.2地震导致地基液化、路基下沉多发生在近河谷填筑于砂砾石等含砂量大、且地下水位高的地段。映日路邓生沟至卧龙段路基沉陷，路基紧邻河床，所处地形平坦，不存在陡坡路基问题,最大沉陷量达30cm(见图6和图7)。原因分析:地震波导致路基基底液化，继而使上部的路基发生大面积路基沉陷。此种病害主要分布于长段填筑路基地段，尤以铺筑沥青路面地段现象明显(见图8和图9)。2.2.3地震导致路基错动变形,路面开裂、局部隆起原因分析:由于地震作用导致路基路面变形，地面整体隆起，持续的地震波使路基相互挤压、隆起变形，形成波浪状、拱翘状、错台开裂。2.2.4崩塌巨石砸坏路基路面,导致路面开裂形成坑槽此种病害在映日路和古尔沟—汶川段公路表现明显，主要是上边坡的巨石震垮掉落后将路基路面砸出坑函，路面碎裂、路基砸塌(见图10和图11)。此种病害的形成具有两个条件：高陡的边坡和震裂后松动的大块岩体。图8映日路卧龙向映秀方向路面纵向裂缝图9映日路卧龙向映秀方向路面挤压隆起图10映日路路面被砸坏（1）图11映日路路面被砸坏（2）2.2.5堰塞湖导致路基被淹此病害在映日路上影响严重，路线所处位置路线标高较低，地震引发的崩塌、滑坡堆积体将渔子溪堵塞崩塌物压缩河道形成堰塞湖，水位上升河水冲刷路基，造成公路路基路面整体水毁(见图12和图13)。该种震害对公路通行的危害极大，恢复重建难度极大。其中尤其以映日路巴郎河桥及附近路基由于崩塌体形成堰塞湖淹没路面，以及卧龙向映秀方向8Km处崩塌体堵塞河道形成堰塞湖并淹没公路路基。图12映日路巴郎河桥及路基被堰塞湖淹没图13卧龙向映秀方向8Km处崩塌体堵塞河道形成堰塞湖并淹没公路路基2.3地质灾害及原因分析地质灾害的主要类型有：滑坡、崩塌、落石、泥石流、坡面碎屑流，其中以崩塌堆积体和落石对公路抢通和保通的威胁程度最大，地质灾害的分布与路基病害的分布有直接关系，据调查，西线公路沿线路基自身受地震震动引发的病害并不多，且病害程度较轻，而由于次生地质灾害导致公路掩埋、砸坏路段占据了绝大比例。大部分地质灾害点分布于古尔沟一汉川段以及龙—映秀方向8km范围内，其他路段公路沿线少有分布。2.3.1滑坡多由上方坡体上松动并崩塌形成的堆积体，亦称崩滑体，在余震和大风、降雨等扰动下，再次发生滑动破坏，并将抢通道路重新掩埋。在古尔沟一汉川段分布密集(见图14和图15)。图14古尔沟附近崩滑体图15理县附近滑坡体（1）宝兴向小金方向约20km处，受地震影响发生的约4000m³巨石崩塌体将S210线整体阻断，以人工爆破清除崩塌体为处理措施，影响通车约2天(见图16)。（2）古尔沟一理县段:本段崩塌落石主要分布于古尔沟上游约7Km至古尔沟下约l0km的红叶电站以及朴头乡至理县县城，该两路段沿途公路内侧高陡岩质边坡受地震及余震影响、风吹、降雨的影响下，时常发生崩塌落石，严重威胁行车安全。（3）理县一汶川段:本段崩塌落石病害路段主要集中在理县朝汶川方向出城约12Km以及汶川城郊约10Km（见图18）,但理县与汝川县界碑处的高边坡路段长,稳定性差,崩塌落石威胁大,是理县至汶川路段威胁最大的一处病害,遭遇交通堵塞,滞留该路段1小时以上。（4）卧龙乡下游8km处向渔子溪下游方向，白云岩、石灰岩为主的崩塌、落石发育集中，规模大、破坏力大，将大量粗大树木连根摧毁、树皮也多被剥离，对于正在抢通保通的公路沿线构成严重威胁(见图19和图20)。2.3.2崩塌、落石图16宝兴向小金方向约20Km处崩塌灾害抢通图17理县与汶川之间清理崩塌体图18映日路卧龙下游崩塌巨石图19映日路高陡边坡余崩塌堆积2.3.3泥石流和坡面碎屑流西线公路泥石流病害不严重,主要在硗碛大桥下有泥石流分布,其物质直接进入宝兴河，并使河流变得极为浑浊，目前该泥石流对桥梁及路基没有形成威胁(见图20)。对路线保通影响较大的是坡面碎屑流，坡面松散堆积物目前大部分还暂时停留在坡面上,但是在余震、降雨等扰动下,便会向下崩滑，直接掩埋道路和对行车造成威胁(见图21),保通阶段主要采取清理堆积体的措施。图21汶川附近坡面碎屑流图20宝兴—夹金山硗碛大桥附近泥石流3结论（1）成都经雅安、宝兴、翻越夹金山、小金、翻越梦笔山、经卓克基、米亚罗、理县、至汶川的道路没有经过发震断裂，受地震影响总体较小，在经过紧急抢通保通后可以保证应急交通要求，在2008年5月17日便全部打通,保证了抗震救灾的顺利进行。其中成都—雅安—宝兴—小金—卓克基—古尔沟公路沿线由地震引起的次生地质灾害数量少，山体基本稳定,车辆通行条件好；古尔沟上游7Km处向汉川方向，因地震引起崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害分布众多，规模大，是西线救灾公路抢通保通的重点路段。映日路达维至卧龙段病害主要分布于邓生—卧龙及下游,其中尤以高陡边坡崩塌和堰塞湖水毁及淹没路基为主，且距震中越近，病害越严重，抢通和保通难度大。(2)路基病害主要表现为五种形式：一种为临河或路基外侧临空，临河或临空半幅路基下沉、开裂；第二种形式为地震导致地基液化、路基下沉；第三种形式表现为地震导致路基错动变形，路面开裂、局部隆起；第四种表现形式为崩塌巨石砸坏路基路面，导致路面开裂形成坑槽；第五种表现为由于崩塌、滑坡引起的堰塞湖导致路基被淹。(3)地质灾害的主要类型有：滑坡、崩塌、落石、泥石流、坡面碎屑流，其中以崩塌落石和碎屑流对公路抢通和保通的威胁程度最大，地质灾害的分布与路基病害的分布有直接关系。(4)从本次“5·12”汶川大地震反映出的次生地质灾害问题来说，地震引发了大量地质灾害，而通往重灾区的公路大多因为地质灾害而中断，常规的调查和勘察手段难以应对数量众多、正在变形破坏无法靠近、道路不通难以快速到达灾害点等问题，需要大力进行科学研究,做到震后对公路病害和次生地质灾害的快速评估，及时制定科学的抢保通措施，继而保证救灾人员、物资的及时进入，同时在抢通过程中，逐步加深分析评价的深度，为道路抢通后的保通提供技术保障。