高烈度深切峡谷山区公路边坡灾害评估与防治

高烈度深切峡谷山区边坡地质灾害评估与防治2017年07月程强1、边坡地质灾害概况2、边坡地质灾害影响因素浅析3、边坡地质灾害判识及评估4、边坡地质灾害防治提纲西部山区活动断裂构造发育、强震频发地形梯度带，峡谷深切、山高坡陡、风化及卸荷作用强烈1边坡地质灾害概况川藏公路(四川境)断面及主要降雨带1边坡地质灾害概况1边坡地质灾害概况汶马高速公路汶川至理县段峡谷走廊照片雅康高速公路天全段峡谷走廊照片边坡灾害危害汶川地震边坡崩滑灾害汶川地震区27段，1630km长国省干线公路统计：共69.02km公路路基被埋，占路线总长度的4.2%；47.2km公路被堰塞湖淹没，占路线总长度2.9%；88.6km公路路基部分被埋或被损坏，占总长度5.4%，影响公路通行(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(6)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(8)(11)(9)(10)耿达卧龙震中北川-映秀断裂茂县-汶川断裂研究边界01Km2Km图例：元古代中基性侵入岩志留系茂县群泥盆系危关群石炭系、二叠系地层三叠系菠茨沟组+杂谷脑组三叠系须家河组地震崩滑灾害发生及崩滑体、泥石流堆积体覆盖区公路(10-1)Ⅺ度区Ⅺ度区Ⅹ度区Ⅹ度区地震烈度分区界限Ⅸ度区Ⅸ度区S1S2S3油桌坪单元，细粒辉长岩烧香洞单元，中细粒黑云英云闪长岩川兴店单元，中粒黑云石英闪长岩头道桥单元，细粒黑云英云闪长岩上坪单元，中细粒辉石角闪辉长岩核实61号点岩性，以及界限友谊隧道白云顶隧道紫坪铺水库彭州-灌县断裂Ⅺ度区Ⅹ度区Ⅹ度区断层1边坡地质灾害概况边坡灾害危害芦山地震边坡崩滑灾害调查公路395Km，崩塌及滑坡灾害点158处，其中崩塌灾害点/群130处，滑坡28处1边坡地质灾害概况瓦斯沟峡谷鲜水河裂断带雅康高速公路线位示意10Km边坡灾害危害泸定附近的古地震滑坡大渡河沿岸多个巨型古滑坡、崩塌堆积体众多瓦斯沟两侧，崩塌堆积体连续密集分布1边坡地质灾害概况中坝滑坡四湾滑坡古滑坡1786年6月1日，康定、泸定磨西一带地震，“打箭炉至泰宁营一带，山石坍坠，径途阻塞，文报不能驰递。打箭炉以外通藏大路，大山裂坠，雍塞泸河(大渡河)，积水高20余丈”据《中国典型地震滑坡研究》滑坡体长约1200m，宽1600m，最大厚度约250m，体积约1.8亿m3。由于溃坝及后期大渡河流的改造，滑坡体已不完整，残留体积约5700万m3。1边坡地质灾害概况边坡灾害危害每年雨季边坡崩滑灾害2015年8月19日，宝兴境内G351线边坡崩塌灾害：2015年9月30日，茂县境内G213线K829+500处(南新镇)发生塌方；2013年1月27日，天全县境内大柏牛2号桥桥头发生滑坡灾害；2017年6月24日，茂县叠溪磨石村高位山体崩塌灾害；。。。。。。。。。。。。1边坡地质灾害概况高烈度深切峡谷区边坡灾害特点高位灾害体，危害巨大；远程灾害体，难以预测；隐蔽灾害体，难以识别；群发灾害体，难以防治。1边坡地质灾害概况1、边坡地质灾害风险概况2、边坡地质灾害影响因素浅析3、边坡地质灾害判识及评估4、边坡地质灾害防治提纲复杂地质构造背景不强烈的河谷下切作用，边坡岩体结构复杂滇西南构造活动区川西北三角形断块川滇菱形断块川中断块m成都平原贡嘎山横断山系印度平原青藏高原喜马拉雅山海拔2边坡地质灾害影响因素地质建造不改造复杂气候环境影响雨屏带，降雨量大、植被茂密干旱河谷、焚风带，降雨稀少，气候干旱冰雪及冻融作用2边坡地质灾害影响因素气候环境强烈风化卸荷作用及岩体累进变形变温作用及温度应力冻融作用风化卸荷带裂隙水冻融风化卸荷带失稳2边坡地质灾害影响因素风化卸荷及岩体变形风化卸荷及岩体变形——变温作用日气温变化影响深入为，0.3m以下受地表温差影响很小，日温差小于0.5︒C。地表以下1.0m年温差一般大于10︒C，随着深度的增加，地表温度年变化的影响对坡体内的温度影响逐步减弱，在5m深度以上，年温差小于5︒C。深度/m温差/︒年温度变化规律日温度变化规律温度/︒深度/m2边坡地质灾害影响因素裂隙岩体冻融作用下裂隙扩展，岩体松动变形冻胀作用使岩石内部胶结程度较弱的矿物颗粒剥落析出，致使岩体内部结构出现空隙，岩体在每一次冻融前结冰的水储存就更多，微应变也就随之而增大，强度降低。地表以下1.0m年温差一般大于10︒C，随着深度的增加，地表温度年变化的影响对坡体内的温度影响逐步减弱，在5m深度以上，年温差小于5︒C。丌同循环次数下岩体冻胀最大微应变值拟合曲线一次冻融循环过程经历的温度损伤示意图风化卸荷及岩体变形——冻融作用2边坡地质灾害影响因素岩体累进变形2边坡地质灾害影响因素风化卸荷及岩体变形——岩体变形映汶公路通道银杏至彻底关段震后(2011年7月)影像高陡斜坡坡面水流作用坡面冲沟溯源侵蚀及下切作用，溯源区及两侧岩土体失稳、泥石流坡面高速水流对裂隙岩体稳定性的丌利影响。2边坡地质灾害影响因素降雨作用，高陡斜坡坡面水流裂隙静水压力坡面水流速度水头裂隙渗流动水压力21/2wPH222vHg1cos()niiiTT计算工况裂隙水压力(KN/m)动水压力(KN/m)下滑力(KN/m)抗滑力(KN/m)稳定系数仅考虑重力----51142453751.127自重+裂隙水压力3338--5003648109.71.040自重+裂隙水压力+动水压力333888249528489901.011典型算例各种工况稳定性对比08/VgySf2边坡地质灾害影响因素高陡斜坡坡面水流作用地震作用，斜坡地震动放大效应F.Buech等现场监测，得出与坡脚高差210m山顶，2006年新西兰kermadecislands7.4级地震地震，水平向峰值加速度放大系数达到5-6倍。贺建先，王运生等，在泸定康定间大渡河支沟冷竹关沟两岸监测地貌突出部位放大效应显著，如凸出山梁顶部1#监测点的水平和竖向PGA放大系数分别达到了10.6-11.5、7.1；近直线型斜坡内(6#及7#监测点)放大效应相对较弱2边坡地质灾害影响因素地震作用深切峡谷山区高陡边坡地质灾害发展的循环演化复杂地质建造和后期改造作用河谷下切形成深切峡谷地貌重力作用风力作用地震作用水流作用边坡岩土体失稳破坏2边坡地质灾害影响因素变温作用冻融作用重力作用水流作用风化卸荷带岩体变形带不利结构面复杂边坡体1、边坡地质灾害风险概况2、边坡地质灾害影响因素浅析3、边坡地质灾害判识及评估4、边坡地质灾害防治提纲地质灾害调查/勘察技术3边坡地质灾害判识评估地质灾害分析评估方法常规地面地质调查遥感辅助调查勘探监测宏观分析评估定性分析评估定量分析评估深切峡谷山区高陡边坡遥感辅助调查3边坡地质灾害判识评估各类卫星影像资源数据无人机低空摄影数码摄影测量利用GoogleEarth影像进行高陡边坡失稳区辅助判识(汶马路下庄桥右侧边坡)利用91卫图影像进行大型滑坡、堆积体辅助判识(汶马路薛城段)3边坡地质灾害判识评估无人机低空摄影辅助调查：辅助发现深切峡谷边坡高位灾害体，并采用数码摄影测量技术进行地质体测量、结构面产状计算等汶马路桑坪隧道出口拉裂变形岩体3边坡地质灾害判识评估普通光学遥感影像对于植被茂密区，应用效果差植被茂密区遥感影像（雅康路天全至新沟典型路段）Lidar技术应用（图片资料为引用）3边坡地质灾害判识评估无人机航拍影像雷达数据边坡地质灾害风险评估地质灾害风险的计算公式：R=H×V×E=H×CH：危险性，一定区域在一定时间段内灾害发生的频率，包括空间概率和时间概率，以及地质灾害发生后运动的速度、强度、危害范围等；E：承载体，即某一地区内受灾害潜在影响的人口、建筑、工程设施、公共事业设备等；V：易损性，及某种灾害以一定的强度发生而对承载体所造成的损失程度；C：危害，即灾害可能导致的后果，一般用损失、破坏、人员伤亡来表示，是承载体的价值与其易损性的乘积，即C=V×E3边坡地质灾害判识评估边坡灾害风险评估风险发生概率风险损失轻微的较大的严重的很严重的灾难性的12345很不可能1Ⅰ级低度Ⅰ级低度Ⅱ级中度Ⅱ级中度Ⅲ级高度不可能2Ⅰ级低度Ⅱ级中度Ⅱ级中度Ⅲ级高度Ⅲ级高度偶然3Ⅰ级低度Ⅱ级中度Ⅲ级高度Ⅲ级高度Ⅳ级极高可能4Ⅱ级中度Ⅲ级高度Ⅲ级高度Ⅳ级极高Ⅳ级极高很可能5Ⅲ级高度Ⅲ级高度Ⅳ级极高Ⅳ级极高Ⅳ级极高风险等级标准(公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南)3边坡地质灾害判识评估边坡灾害风险评估危险性等级灾害特征灾害可能后果Ⅰ1边坡高位崩滑灾害连续、密集分布，崩滑体规模大，河床内形成多个堰塞坝大段掩埋、淹没顺峡谷布线公路，无法原位恢复Ⅰ2单个大规模崩滑灾害体，体积在数十万甚至千万方以上，堵塞河道形成堰塞湖段落掩埋、淹没顺峡谷布线公路，无法原位恢复Ⅱ崩滑灾害体断续分布，零星分布较大规模崩滑灾害体，个别小型堰塞体局部掩埋公路、部分构造物受损，需要局部恢复重建Ⅲ崩滑灾害体零星分布，规模较小清理后通行，局部修复Ⅳ零星落石灾害几乎无影响3边坡地质灾害判识评估XIXVIII堰塞坝IX等烈度线及地震烈度X度区：地震崩塌及滑坡极为发育，崩滑体填塞沟谷，形成十余个堰塞坝；地貌巨变，地裂缝多IX度区：断续的中小型崩塌、滑坡，堵流成湖少见，但地裂缝较多VIII度区：局部山体崩塌据相关资料：汶川地震区的Ⅰ1类危险灾害区映秀至耿达段总长18.7Km的公路中,共14.08Km公路被埋或被淹，占路线总长度的75%。耿达卧龙震中北川-映秀断裂茂县-汶川断裂映秀研究边界01Km2Km图例：元古代中基性侵入岩志留系茂县群泥盆系危关群石炭系、二叠系地层三叠系菠茨沟组+杂谷脑组地震崩滑灾害发生及崩滑体、泥石流堆积体覆盖区公路汶川Ⅺ度区Ⅺ度区Ⅹ度区Ⅹ度区地震烈度分区界限Ⅸ度区Ⅸ度区汶川地震区的Ⅰ1类危险灾害区映秀至草坡段老G213线几乎全部被埋，新G213线明线73.6%路段被埋。高家沟至皂角湾段福堂至草坡段彻底关段汶川地震区的Ⅰ1类危险灾害区汉旺-清平-桂花岩段汉旺至清平段27.6%被埋/淹，清平至桂花岩段几乎全部被埋汶川地震区的Ⅰ1类危险灾害区段落段内地震烈度地层岩性地形地貌失稳破坏模式映秀至耿达X～XI闪长岩、辉长岩谷底与山峰高差3000m，坡度多在40︒以上风化卸荷带失稳、顺不利结构面失稳映秀至草坡X～XI花岗岩、闪长岩清平(棋盘石)—烂柴湾X闪长岩、白云岩不利结构面失稳为主汉旺—清平(棋盘石)IX～X白云岩、灰岩谷底与山峰高差1600m，坡度多在40︒以上不利结构面失稳为主3边坡地质灾害判识评估地震烈度X～XI度；深切峡谷地貌，沟谷狭窄、峡谷深切；陡坡硬岩，坡度40︒以上，多见地貌突出部位；风化卸荷带、发育不利外倾结构面。Ⅰ1类区域估的判定3边坡地质灾害判识评估段落段内地震烈度地层岩性地形地貌失稳破坏模式唐家山堰塞湖(滑坡淹没公路)XI砂板岩单面斜坡顺层溃滑失稳S105线3处滑坡(掩埋公路、堰塞河道)XI砂板岩地貌突出部位层面与节理切割岩体失稳东河口滑坡IX灰岩、砂板岩地貌突出部位层面与节理切割岩体失稳文家沟滑坡XI白云岩、灰岩地貌突出部位顺层溃滑失稳映汶公路老虎嘴滑坡XI花岗岩地貌突出部位发育外倾结构面汶川地震区的Ⅰ2类灾害：大型崩滑体汶川地震区的Ⅰ2类灾害：大型崩滑体唐家山滑坡地质剖面图(据李夺定等)地震烈度数量/处0102030405060ⅧⅨⅩⅪ≧100万方10-100万方0510152025层状结构土层二元结构块状结构碎裂结构≧100万方10-100万方数量/处坡体结构0510152025303540100m100-300300≧100万方10-100万方数量/处边坡高度05101520253030-3940-4950-59≧60≧100万方10-100万方数量/处边坡坡度汶川地震区的Ⅰ2类灾害：大型崩滑体汶川地震区的Ⅰ2类灾害：大型崩滑体不同地震烈度区滑坡所占百分比滑坡规模ⅦⅧⅨⅩⅪ≧100万方31.668.410-100万方3.68.420.567.5≧1万方0.48.118.525.048.1≧1千方0.413.729.320.835.8全部