论文部分内容阅读
摘要：地震诱发了大量公路的次生地质灾害，边坡地质灾害又是主要的类型之一。崩塌、滑坡等边坡灾害造成了边沟和路面的破坏，甚至阻塞了道路通行，给人们的生命和财产安全带来了严重危害。所以对次生地质灾害的调查研究很有必要。本文通过对陕西省受灾公路次生地质灾害的分析研究，总结了其分布的规律，并研究了灾害主要的影响因素。
关键词：地震 ；公路工程；次生地质灾害；分布规律；影响因素
中图分类号：U412文献标识码： A
0 前言：
2008年5月12日四川汶川县（30.986°N， 103.364°E）发生里氏8.0级地震，影响波及到陕西省，共造成陕西省死亡121人，受伤2932余人，直接经济损失达245.079亿元人民币。受灾地区主要分布在汉中市，宝鸡市全部以及西安市、安康市、咸阳市的西部，造成重灾区4个（宁强县、略阳县、勉县、宝鸡市陈仓区），一般灾区36个。此次地震也给陕西省公路造成了不同程度的损坏，地震引发了各路段相当数量和规模的次生地质灾害。而公路是抢救人民生命和财产安全的生命线，在抢险救援过程中发挥着不可替代的作用，因此研究地震作用下公路的次生地质灾害发育规律及其影响因素是很有必要性的。陕西省公路部门在四川“汶川地震”地质灾害调查研究中组织了大量科研人员到公路基层中，系统调查了地震烈度区域内各路线发生的地震地质灾害。采用资料收集和现场补充调查、测量、检测等方法相结合，详细记录了发生次生地质灾害的斜坡几何形态及场地地貌、斜坡地质结构，包括各路段地层岩性及岩性组合，结构面发育特征，坡体结构特征。针对破坏斜坡，记录了破坏的模式及特征，包括破坏部位、破坏形式、岩土体运动轨迹、对公路的危害等。[1]
1 陕西公路受灾区域调查结果
1.1受灾区公路
受灾区公路主要集中在陕南的汉中市和关中的宝鸡市。包括省道104线西安～千阳段，省道212陇凤段，国道108线陕西省境内，省道306，国道316线陕西境内，省道211线，省道309线，姜眉公路眉太段，西汉高速陕西段，省道210线，如图1。
图1 受灾路网图
1.2次生地质灾害的主要形式
受汶川地震影响，陕西公路沿线次生地质灾害的主要形式为：崩塌，102处，滑坡10处，泥石流8处。而其中崩塌灾害点占总灾害点总数的85.0%，是主要的灾害形式。具体各路线灾害点数量见表1。
表1各路线灾害点数量表
1.3 次生灾害发生机制
次生地质灾害的发生是一个量变到质变的转化，是由多种因素共同作用下产生的灾害。一般认为地质条件、土地利用、坡度、坡向、坡面粗糙度、距主断层距离是主要的基本影响因子。本文针对汶川地震作用下陕西省公路沿线次生地质灾害的发生，将地质条件、坡高、坡度、降雨、地震峰值加速度作为主要的诱发因子。
1.3.1 崩塌
地质条件是各种地质灾害形成的基础条件，其中一个很重要的条件是岩土类型。在研究陕西省地质灾害发育规律的过程中，公路沿线土质主要分为黄土陡坡地带与石质边坡。土质的力学性质决定了边坡失稳的类型，坚硬岩石边坡失稳主要以结构面失稳为主，而软弱岩石则是以控制型失稳为主，但总体来讲，岩体的工程性质越好，边坡稳定性越高。[7]
针对陕西震害区，按照组成物质的不同，将崩塌类型分为黄土崩塌及岩体崩塌。
黄土崩塌为鼓胀-压剪型，上部黄土垂直节理裂隙发育，下部为近水平或外倾的基岩不整合接触面。在重力、地震、地下水的作用下，黄土底部发生错断、鼓胀，导致黄土边坡倾倒或滑塌；此外，黄土下部软硬岩互层，其中软弱岩层风化剥落造成上部岩土体凸出，也易形成崩塌。黄土崩塌，同时受到结构和土体的强度控制。黄土其粒度组成以粉砂为主，结构松散，卸荷裂隙和节理都很发育，遇水1~2min即全部崩解。黄土高原的年平均降雨量为200~650mm，年际分布不均匀，主要集中在每年的5~9月的汛期，往往以高强度的暴雨形式出现，引起严重的土壤侵蚀。本次调查发现：黄土边坡集中在宝鸡市的北部及咸阳的西部，S210及S104属于黄土地区。该地区地震烈度为Ⅵ度，地震峰值加速度为45.0~89.9gal。从统计情况看，黄土地区边坡较陡，坡角大都在70~90°之间。发生崩塌的数量少，但是规模较大，对公路的影响较大，往往中断交通。同时清除崩塌体的工程量也较大。[8]
岩体崩塌按照力学机制主要分为倾倒、滑移、错断、鼓胀、拉裂崩塌。这类崩塌主要受岩体结构控制。该区内岩体节理裂隙和地层层理发育；岩石风化作用较强烈，特别是软弱的千枚岩和片岩，易风化破碎，碎落较为严重。大部分路段地震烈度为Ⅵ度，地震峰值加速度为45.0~89.9gal；西宝高速、G316、G108及S308的大部分位于Ⅶ区，地震峰值加速度为90.0~177.9gal；S309的西部小部分位于Ⅷ区，地震峰值加速度为178.0~353.9gal。调查发现：岩体崩塌主要集中在陕南秦巴山区，地震灾害区位于宝鸡市的南部，咸阳市的西南部及汉中市全部。由于许多路基上边坡人工开挖不仅高，而且陡峭，易形成崩塌灾害。每年雨季，特别是暴雨，极易引起岩体或块石崩落，造成车毁人亡，或堆积堵塞交通。汶川地震作为主要诱因引发了该地区范围广、数量多的单点岩质崩塌。[2]
1.3.2 滑坡
据统计，10处小型滑坡处于S212及S210路段，均属于黄土地区，且同属于Ⅵ度区。鉴于此，滑坡规模、数量与地震峰值加速度、降水条件、地形、地质结构等影响因子的统计规律性不明显。在地震滑坡机理研究方面，从动力学的角度提出的有高速滑坡启程剧动机理及坡体波动震荡的累进破坏效应。研究表明，地震烈度越大，那么此区域的滑坡点就越多，且规模越大，经研究，地震等级5～6级时，滑坡影响区为一百多平方公里，但当地震等级为8级以上时，滑坡的影响区域可达几万平方公里。[3]
经过对本受灾区调查研究，该10处滑坡属于黄土的堆积层滑坡，主要是在地震作用下，造成了对原有土体结构的破坏，加之本身黄土特有的湿陷性及降雨的影响，土体重度增加，滑带土进一步软化，抗剪强度降低，从而导致了滑坡的发生。[4]
1.3.3 泥石流
經过调查，陕西省公路段受灾区泥石流比较少，但由地震引发的大量的岩体、土体松散物却为泥石流的发育提供了必要的物质来源，地震之后受灾区即进入了雨季，这为泥石流的孕育提供了必须的水源。而且泥石流发育区周围的滑坡、崩塌点越多，泥石流的规模就越大，在地震发生之前，泥石流物源区坡岸仅有小规模的崩塌及滑坡点，而地震之后，大量的松散物质堆积于沟道的坡岸及坡脚，在雨季强降水的作用下，泥石流的发生就不可避免了。受灾区泥石流的形式主要有两种，一是由于强降水使得斜坡上的滑坡体和松散物质向下转移，最后汇集与沟道转化为泥石流，另一种是小规模的泥石流在沟道内急速通过时，强烈冲刷沟道坡岸及坡脚的松散物质，导致大量的固体物质被挟带参与泥石流的运动，形成更大规模的泥石流。这说明，泥石流物源区及发育区的地形地貌及沟道的陡峭程度也是影响泥石流发育的重要因素。因此，地震发生后，要及时对沿线公路边坡沟道内的松散物质进行清理，或修建拦挡措施。同时要加固地表及地下的截排水系统，有效防治大震过后的泥石流。[5]
2. 次生地质灾害的特点
关键词：地震 ；公路工程；次生地质灾害；分布规律；影响因素
中图分类号：U412文献标识码： A
0 前言：
2008年5月12日四川汶川县（30.986°N， 103.364°E）发生里氏8.0级地震，影响波及到陕西省，共造成陕西省死亡121人，受伤2932余人，直接经济损失达245.079亿元人民币。受灾地区主要分布在汉中市，宝鸡市全部以及西安市、安康市、咸阳市的西部，造成重灾区4个（宁强县、略阳县、勉县、宝鸡市陈仓区），一般灾区36个。此次地震也给陕西省公路造成了不同程度的损坏，地震引发了各路段相当数量和规模的次生地质灾害。而公路是抢救人民生命和财产安全的生命线，在抢险救援过程中发挥着不可替代的作用，因此研究地震作用下公路的次生地质灾害发育规律及其影响因素是很有必要性的。陕西省公路部门在四川“汶川地震”地质灾害调查研究中组织了大量科研人员到公路基层中，系统调查了地震烈度区域内各路线发生的地震地质灾害。采用资料收集和现场补充调查、测量、检测等方法相结合，详细记录了发生次生地质灾害的斜坡几何形态及场地地貌、斜坡地质结构，包括各路段地层岩性及岩性组合，结构面发育特征，坡体结构特征。针对破坏斜坡，记录了破坏的模式及特征，包括破坏部位、破坏形式、岩土体运动轨迹、对公路的危害等。[1]
1 陕西公路受灾区域调查结果
1.1受灾区公路
受灾区公路主要集中在陕南的汉中市和关中的宝鸡市。包括省道104线西安～千阳段，省道212陇凤段，国道108线陕西省境内，省道306，国道316线陕西境内，省道211线，省道309线，姜眉公路眉太段，西汉高速陕西段，省道210线，如图1。
图1 受灾路网图
1.2次生地质灾害的主要形式
受汶川地震影响，陕西公路沿线次生地质灾害的主要形式为：崩塌，102处，滑坡10处，泥石流8处。而其中崩塌灾害点占总灾害点总数的85.0%，是主要的灾害形式。具体各路线灾害点数量见表1。
表1各路线灾害点数量表
1.3 次生灾害发生机制
次生地质灾害的发生是一个量变到质变的转化，是由多种因素共同作用下产生的灾害。一般认为地质条件、土地利用、坡度、坡向、坡面粗糙度、距主断层距离是主要的基本影响因子。本文针对汶川地震作用下陕西省公路沿线次生地质灾害的发生，将地质条件、坡高、坡度、降雨、地震峰值加速度作为主要的诱发因子。
1.3.1 崩塌
地质条件是各种地质灾害形成的基础条件，其中一个很重要的条件是岩土类型。在研究陕西省地质灾害发育规律的过程中，公路沿线土质主要分为黄土陡坡地带与石质边坡。土质的力学性质决定了边坡失稳的类型，坚硬岩石边坡失稳主要以结构面失稳为主，而软弱岩石则是以控制型失稳为主，但总体来讲，岩体的工程性质越好，边坡稳定性越高。[7]
针对陕西震害区，按照组成物质的不同，将崩塌类型分为黄土崩塌及岩体崩塌。
黄土崩塌为鼓胀-压剪型，上部黄土垂直节理裂隙发育，下部为近水平或外倾的基岩不整合接触面。在重力、地震、地下水的作用下，黄土底部发生错断、鼓胀，导致黄土边坡倾倒或滑塌；此外，黄土下部软硬岩互层，其中软弱岩层风化剥落造成上部岩土体凸出，也易形成崩塌。黄土崩塌，同时受到结构和土体的强度控制。黄土其粒度组成以粉砂为主，结构松散，卸荷裂隙和节理都很发育，遇水1~2min即全部崩解。黄土高原的年平均降雨量为200~650mm，年际分布不均匀，主要集中在每年的5~9月的汛期，往往以高强度的暴雨形式出现，引起严重的土壤侵蚀。本次调查发现：黄土边坡集中在宝鸡市的北部及咸阳的西部，S210及S104属于黄土地区。该地区地震烈度为Ⅵ度，地震峰值加速度为45.0~89.9gal。从统计情况看，黄土地区边坡较陡，坡角大都在70~90°之间。发生崩塌的数量少，但是规模较大，对公路的影响较大，往往中断交通。同时清除崩塌体的工程量也较大。[8]
岩体崩塌按照力学机制主要分为倾倒、滑移、错断、鼓胀、拉裂崩塌。这类崩塌主要受岩体结构控制。该区内岩体节理裂隙和地层层理发育；岩石风化作用较强烈，特别是软弱的千枚岩和片岩，易风化破碎，碎落较为严重。大部分路段地震烈度为Ⅵ度，地震峰值加速度为45.0~89.9gal；西宝高速、G316、G108及S308的大部分位于Ⅶ区，地震峰值加速度为90.0~177.9gal；S309的西部小部分位于Ⅷ区，地震峰值加速度为178.0~353.9gal。调查发现：岩体崩塌主要集中在陕南秦巴山区，地震灾害区位于宝鸡市的南部，咸阳市的西南部及汉中市全部。由于许多路基上边坡人工开挖不仅高，而且陡峭，易形成崩塌灾害。每年雨季，特别是暴雨，极易引起岩体或块石崩落，造成车毁人亡，或堆积堵塞交通。汶川地震作为主要诱因引发了该地区范围广、数量多的单点岩质崩塌。[2]
1.3.2 滑坡
据统计，10处小型滑坡处于S212及S210路段，均属于黄土地区，且同属于Ⅵ度区。鉴于此，滑坡规模、数量与地震峰值加速度、降水条件、地形、地质结构等影响因子的统计规律性不明显。在地震滑坡机理研究方面，从动力学的角度提出的有高速滑坡启程剧动机理及坡体波动震荡的累进破坏效应。研究表明，地震烈度越大，那么此区域的滑坡点就越多，且规模越大，经研究，地震等级5～6级时，滑坡影响区为一百多平方公里，但当地震等级为8级以上时，滑坡的影响区域可达几万平方公里。[3]
经过对本受灾区调查研究，该10处滑坡属于黄土的堆积层滑坡，主要是在地震作用下，造成了对原有土体结构的破坏，加之本身黄土特有的湿陷性及降雨的影响，土体重度增加，滑带土进一步软化，抗剪强度降低，从而导致了滑坡的发生。[4]
1.3.3 泥石流
經过调查，陕西省公路段受灾区泥石流比较少，但由地震引发的大量的岩体、土体松散物却为泥石流的发育提供了必要的物质来源，地震之后受灾区即进入了雨季，这为泥石流的孕育提供了必须的水源。而且泥石流发育区周围的滑坡、崩塌点越多，泥石流的规模就越大，在地震发生之前，泥石流物源区坡岸仅有小规模的崩塌及滑坡点，而地震之后，大量的松散物质堆积于沟道的坡岸及坡脚，在雨季强降水的作用下，泥石流的发生就不可避免了。受灾区泥石流的形式主要有两种，一是由于强降水使得斜坡上的滑坡体和松散物质向下转移，最后汇集与沟道转化为泥石流，另一种是小规模的泥石流在沟道内急速通过时，强烈冲刷沟道坡岸及坡脚的松散物质，导致大量的固体物质被挟带参与泥石流的运动，形成更大规模的泥石流。这说明，泥石流物源区及发育区的地形地貌及沟道的陡峭程度也是影响泥石流发育的重要因素。因此，地震发生后，要及时对沿线公路边坡沟道内的松散物质进行清理，或修建拦挡措施。同时要加固地表及地下的截排水系统，有效防治大震过后的泥石流。[5]
2. 次生地质灾害的特点