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摘要：为减轻自然灾害对公路交通的影响，采用实地调查和理论分析的方法对G108线周至、佛坪和宁强段进行了研究。查明了沿线地质构造、岩体性质、河流特征和地下水等主要环境条件，调查了崩塌、滑坡、泥石流和暴雨洪水等27处灾害点，对其中规模较大、成因复杂的7处灾害点进行了详细研究，从线位选择、过程防治和工程防治等3个方面提出了灾害防治对策。本研究可为陕南秦巴山区公路自然灾害防治提供一定的参考。
关键词：G108；陕南；自然灾害；调查；防治对策
中图分类号：U416.14文献标识码：A
Investigation and protecting strategies for natural hazards in southern Shaanxi segment of G108
Abstract: In order to mitigate the influence on highway traffic of natural hazard, the Zhouzhi, Foping and Ningqiang segments of G108 are studied by investigation and theoretical analysis. The main environmental conditions, such as geological structure, rock properties, river characteristics and groundwater, are identified. Also, 27 disaster points, including collapse, landslide, mudslide and heavy rain flood, are investigated, among which, the seven larger disaster points with complex causes were studied in detail. In the end, protecting strategies are put forward from aspects of line selection, process controlling and engineering controlling. This research can be used for prevention of highway natural hazards in Qinling-daba Mountain of southern Shaanxi.
Keywords: G108; southern Shaanxi; natural hazards; investigation; protecting strategies.
中图分类号：U415
概述
由于特殊的自然环境条件，G108陕南段高填深挖较多、路线展布困难，加之降雨充沛和人类活动强烈，沿线自然灾害发育，给公路的正常运营带来了很大困难。2012年7月22日，暴雨导致G108线宁强段发生大面积山体滑坡，2万m3的山石将路面掩埋，造成交通中断，经公路管理部门连续作业，道路在中断27h后才被抢通，受阻车辆得以单向通行。因此，加强G108陕南段自然灾害防治工作势在必行[1]。
G108陕南段总的特点是道路等级低、路面和线形比较差、转弯半径比较小、长大纵坡比较多、沿线灾害发育，造成山区公路行车隐患比较多，经常发生交通事故[2]。对上述路段灾害类型及特点进行实地调查，结合陕南秦巴山区主要环境特征，提出公路灾害防治措施，对减轻灾害破坏和损失有重要的现实意义。
1 陕南秦巴山区主要环境特征
1.1 地质构造
调查区域为秦岭～昆仑巨型纬向构造的一部分，主体是东西走向的强烈挤压带，由一系列压性断裂和紧密褶皱构成。山系和新生代构造凹陷相间出现，圈层构造地貌清晰，新构造活动明显。中新生代断凹有十余个，沿长期活动的断裂带分布，在一定地区有等距性，这种分布受南北向挤压产生的剪切活动控制。新构造运动强烈，侵蚀、剥蚀作用显著，河流深切，谷坡陡峻，斜坡稳定性较差[3]。
1.2 岩体性质
区内变质岩片理、裂隙发育，风化剧烈，岩性较弱，变质岩中片岩、千枚岩、板岩广泛分布，由它们组成的斜坡极不稳定，对滑坡发育敏感性高；侵入岩包括花岗岩类、闪长岩及辉长岩等，风化剧烈，节理裂隙发育，在陕南山地广为出露。
松散土主要有膨胀土，以棕红、棕黄色粘土、亚粘土为主，夹透镜体黄绿色、灰白色粘土以及钙质结核，厚度从数米到20m，胀缩强度不一，以弱膨胀土为主。风化裂隙带一般为2～6m，遇水后极易产生塑性变形。其他松散土包括亚砂土、亚粘土、砂砾石及陕南山地的坡、残积含碎石亚砂土、亚粘土等，厚度从数米至数十米[4]。
1.3 河流特征
秦岭为黄河流域与长江流域的分水岭，水系甚为发育，且以主脊为界分属长江流域的汉江、嘉陵江和黄河流域的渭河、南洛河等4个水系。其中，汉江水系集水面积占61.2%，渭河水系占23.9 %，嘉陵江占8.9%，南洛河占5.8%。秦嶺南坡的丹江、旬河、乾佑河和金钱河为汉江支流。
旬河是汉江在秦岭南坡的一条主要支流，河长218.1km，包括东、西两条干流，东干流称为乾佑河，其支流较多，由于受地质构造条件影响，两岸多为花岗岩，河床为砾石，河道弯曲，水流湍急。丹江又名州河，是汉江在秦岭南坡最大的一条支流，其在陕西境内的河段长度为249.6km，河床比降为4.75%，流域面积为7510.8km2，约占全流域面积的40%，多年平均径流量为18.6亿m3。子午河也是汉江在秦岭南坡一条主要的支流，全长160.8km，流域面积为3012.2km2，多年平均径流量为14.15亿m3。
1.4 地下水
陕南板岩、片岩、千枚岩等岩层分布地区，坡、残积层较厚，常在其接触面上有泉水溢出，地下水丰富[5]。
2 G108陕南段自然灾害概况，
2.1 自然灾害概况
调查区主要有崩塌、滑坡、暴雨洪水和泥石流灾害4类，其中，崩塌灾害17处，滑坡灾害4处，暴雨洪水灾害4处，泥石流灾害2处，其中目前稳定的有16处，不稳定的有11处，如表1。
表1 调查路段主要地质灾害点
2.2 公路崩塌地质灾害
公路崩塌灾害是指公路边坡上的岩体因重力作用突然脱离母体，崩落、滚动、堆积在路面、路基、坡脚或沟谷的地质灾害现象。调查路段共有崩塌灾害17处，其中，K1784+300～K1784+600处灾害点规模较大，危害较严重。
K1784+300～K1784+600处路基形式为路堑式，边坡为土石混合的凸形坡，近水平层状结构，坡高40m，坡度85°，片理产状260°∠12°，片理长度30m，间距0.3m，节理不发育，植被覆盖度＜5%。该边坡目前正在发生碎落，在降雨、地震和风化等影响下，可能出现更大规模崩塌灾害，如图1。
图1 K1784+300～K1784+600崩塌灾害点
2.3 公路滑坡地质灾害
公路滑坡灾害是指公路边坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动并对公路设施带来危害的现象。调查路段共有滑坡灾害4处，其中，K1398+450～K1398+500灾害点危害较大。
K1398+450～K1398+500处路基为台口式，岩性以土质为主，类均质坡体结构，风化严重，地下水发育不明显，植被覆盖稀少。目前该边坡基本稳定，但在外部诱发因素作用下，仍有可能发生大滑坡，影响范围长达50m，如图2。
图2 K1398+450～K1398+500滑坡灾害点
2.4 暴雨洪水灾害
暴雨洪水灾害是指在暴雨洪水作用下，河流凹岸因水流的顶冲和斜冲，导致沿河公路路基和路面发生水毁的现象。调查路段有4处暴雨洪水灾害点，其中，K1489+450～K1489+750处灾害较严重。
K1489+450～K1489+750处为半填半挖沿河路基，路线走向195°，河流为山区开阔段，河床质为巨石、漂石，河宽约20m，河床比降2%，压缩河道宽度8m，凹岸长度300m，弯道进口角度180°，出口角度210°，顶冲桩号K1489+650。路基采用路肩墙防护，坡高约3m，坡度85°，部分路肩墙基底被冲刷，如图3。
图3 K1489+450～K1489+750暴雨洪水灾害点
2.5 公路泥石流地质灾害
公路泥石流灾害是指在沟谷深壑、地形险峻的山区，对公路带来严重影响的，由强降雨等自然灾害引发的携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。调查路段有2处泥石流灾害点，其中，K1429+500～K1429+580处灾害较严重。
K1429+500～K1429+580处为半填半挖路基，泥石流沟与路线走向基本垂直，沟道出口宽度约30m，堆积物组成特征为土石混合，厚度约2m，泥石流沟主沟平均比降65°，堆积物平均粒径5cm，最大平均粒径15cm，植被覆盖稀少，边坡坡面长40m，宽20m，岩体破碎程度严重。该泥石流沟已发生过灾害，目前该边坡基本稳定，影响范围长15m，宽约4m，如图4。
图4 K1429+500～K1429+580泥石流灾害点
3 G108陕南段自然灾害防治对策
公路灾害的防治方法较多，根据各自不同的特点、灾害所处的阶段和危害程度，由一种或几种措施组合，对公路灾害进行防治。在工程措施的选择方面，要考虑防治工程的特点、组合防治的效果和经济因素，在防治效果和经济上选择平衡点[6]。
3.1基于灾害防治的线位选择原则
在线位选择时，当通过灾害体或灾害易发路段时，避让是最有效的防灾方式。但由于经济的原因，工程中不得不辩证地处理防灾与工程投资间的关系[7]。本文针对水毁和地质灾害防治两个方面提出以下10个基于灾害防治的线位选择原则：遵守标准；避凹就凸；临河设防；避窄就宽；综合规划，考虑变迁；绕避“大型”和“特大型”地质灾害体；隧道口、桥头应远离不良地质体，即结构物应在灾害影响范围之外；路基可从古滑坡体坡脚以填方通过，在其上部则以挖方卸载方式通过；路线应避免从顺倾岩层斜坡地段通过，不得已时应预加固边坡；缓坡轻扰，陡坡防护。
3.2公路自然灾害的过程防治对策
各灾种防治对策要针对危害的发生机理、规模、危害程度等方面进行考虑[8]。根据这些方面再结合要达到的效果，从防治对策系统的角度确定治理措施。同时要从灾前、灾中、灾后几个方面进行防治，使灾害的防治效果达到最好。
1）灾害的监测：通过灾害的监测能掌握灾害体的活动性及稳定性，当监测到灾害体以一定的速度在逐渐变形时，监测结果不仅表明了其活动性，同时也表明了灾害体的不稳定性。
2）灾害发生时的应急措施：当灾害处在加速阶段时，需尽快采用一些手段，把灾害的活动速度控制下来，把其对公路的损害降到最低。
3）灾害稳定后的修复工作：灾害发生后应尽快对灾害体进行勘察，进行修复和防护。即对损坏的路基路面、公路附属设施进行修复，使公路恢复到原来的面貌，正常发挥其通行能力。
3.3公路自然灾害的工程防治对策
公路自然灾害工程防治对策的选取应遵循“安全、经济、耐久、和谐”的理念。在保证行车安全的基础上，防治工程尽量做到与环境协调、经济。表2为常用的公路自然灾害工程防治对策，选取防治措施时应根据具体情况而定，根据自然地质条件、灾害的危害程度等多种因素综合考虑，采用一种或几种工程结合治理。
表2 公路自然灾害的工程防治对策
4结论
1）通過实地调查查明了陕南秦巴山区地质构造、岩体性质、河流特征和地下水等主要环境条件，表明该区自然状况极易诱发公路自然灾害。
2）查明了G108线周至、佛坪和宁强段主要自然灾害点，主要包括崩塌17处、滑坡4处、暴雨洪水4处和泥石流2处。对于灾害规模较大、成因较复杂的灾害点，对其边坡形态和对公路的影响进行了研究。
3）针对崩塌、滑坡、泥石流和暴雨洪水灾害，从线位选择原则、过程防治对策和工程防治对策等3个方面提出了防治对策建议。
参考文献
[1] http://fangzai.chd.edu.cn/webnew/news_view.asp?newsid=1155.
[2]张红梅.秦岭北坡公路地质灾害防治对策研究[D].西安:长安大学,2012.
[3]王福恒.基于GIS的区域公路边坡灾害评价与预测研究[D].西安:长安大学,2011.
[4]于德海,彭建兵.陕南公路软弱变质岩边坡变形破坏特征的研究[J].工程地质学报,2007,15(4):559-563.
[5]于德海,彭建兵.陕西秦巴山区公路斜坡灾害发育规律的研究[J].公路,2007,25(8):136-140.
[6]尹超,田伟平,李家春,等.关中环线阳郭段滑坡灾害调查与防治对策[J].广西大学学报:自然科学版,2012,37(5):863-869.
[7]李家春,黄丽珍,田伟平,等. 公路自然灾害类型划分[J]. 长安大学学报:自然科学版,2011,31(2):33-37.
[8]齐洪亮,田伟平,李家春,等.干线公路灾害防治试点工程——以国道316线陕西境安康至汉中段为例[J]. 广西大学学报:自然科学版,2011,36(4):611-615.
关键词：G108；陕南；自然灾害；调查；防治对策
中图分类号：U416.14文献标识码：A
Investigation and protecting strategies for natural hazards in southern Shaanxi segment of G108
Abstract: In order to mitigate the influence on highway traffic of natural hazard, the Zhouzhi, Foping and Ningqiang segments of G108 are studied by investigation and theoretical analysis. The main environmental conditions, such as geological structure, rock properties, river characteristics and groundwater, are identified. Also, 27 disaster points, including collapse, landslide, mudslide and heavy rain flood, are investigated, among which, the seven larger disaster points with complex causes were studied in detail. In the end, protecting strategies are put forward from aspects of line selection, process controlling and engineering controlling. This research can be used for prevention of highway natural hazards in Qinling-daba Mountain of southern Shaanxi.
Keywords: G108; southern Shaanxi; natural hazards; investigation; protecting strategies.
中图分类号：U415
概述
由于特殊的自然环境条件，G108陕南段高填深挖较多、路线展布困难，加之降雨充沛和人类活动强烈，沿线自然灾害发育，给公路的正常运营带来了很大困难。2012年7月22日，暴雨导致G108线宁强段发生大面积山体滑坡，2万m3的山石将路面掩埋，造成交通中断，经公路管理部门连续作业，道路在中断27h后才被抢通，受阻车辆得以单向通行。因此，加强G108陕南段自然灾害防治工作势在必行[1]。
G108陕南段总的特点是道路等级低、路面和线形比较差、转弯半径比较小、长大纵坡比较多、沿线灾害发育，造成山区公路行车隐患比较多，经常发生交通事故[2]。对上述路段灾害类型及特点进行实地调查，结合陕南秦巴山区主要环境特征，提出公路灾害防治措施，对减轻灾害破坏和损失有重要的现实意义。
1 陕南秦巴山区主要环境特征
1.1 地质构造
调查区域为秦岭～昆仑巨型纬向构造的一部分，主体是东西走向的强烈挤压带，由一系列压性断裂和紧密褶皱构成。山系和新生代构造凹陷相间出现，圈层构造地貌清晰，新构造活动明显。中新生代断凹有十余个，沿长期活动的断裂带分布，在一定地区有等距性，这种分布受南北向挤压产生的剪切活动控制。新构造运动强烈，侵蚀、剥蚀作用显著，河流深切，谷坡陡峻，斜坡稳定性较差[3]。
1.2 岩体性质
区内变质岩片理、裂隙发育，风化剧烈，岩性较弱，变质岩中片岩、千枚岩、板岩广泛分布，由它们组成的斜坡极不稳定，对滑坡发育敏感性高；侵入岩包括花岗岩类、闪长岩及辉长岩等，风化剧烈，节理裂隙发育，在陕南山地广为出露。
松散土主要有膨胀土，以棕红、棕黄色粘土、亚粘土为主，夹透镜体黄绿色、灰白色粘土以及钙质结核，厚度从数米到20m，胀缩强度不一，以弱膨胀土为主。风化裂隙带一般为2～6m，遇水后极易产生塑性变形。其他松散土包括亚砂土、亚粘土、砂砾石及陕南山地的坡、残积含碎石亚砂土、亚粘土等，厚度从数米至数十米[4]。
1.3 河流特征
秦岭为黄河流域与长江流域的分水岭，水系甚为发育，且以主脊为界分属长江流域的汉江、嘉陵江和黄河流域的渭河、南洛河等4个水系。其中，汉江水系集水面积占61.2%，渭河水系占23.9 %，嘉陵江占8.9%，南洛河占5.8%。秦嶺南坡的丹江、旬河、乾佑河和金钱河为汉江支流。
旬河是汉江在秦岭南坡的一条主要支流，河长218.1km，包括东、西两条干流，东干流称为乾佑河，其支流较多，由于受地质构造条件影响，两岸多为花岗岩，河床为砾石，河道弯曲，水流湍急。丹江又名州河，是汉江在秦岭南坡最大的一条支流，其在陕西境内的河段长度为249.6km，河床比降为4.75%，流域面积为7510.8km2，约占全流域面积的40%，多年平均径流量为18.6亿m3。子午河也是汉江在秦岭南坡一条主要的支流，全长160.8km，流域面积为3012.2km2，多年平均径流量为14.15亿m3。
1.4 地下水
陕南板岩、片岩、千枚岩等岩层分布地区，坡、残积层较厚，常在其接触面上有泉水溢出，地下水丰富[5]。
2 G108陕南段自然灾害概况，
2.1 自然灾害概况
调查区主要有崩塌、滑坡、暴雨洪水和泥石流灾害4类，其中，崩塌灾害17处，滑坡灾害4处，暴雨洪水灾害4处，泥石流灾害2处，其中目前稳定的有16处，不稳定的有11处，如表1。
表1 调查路段主要地质灾害点
2.2 公路崩塌地质灾害
公路崩塌灾害是指公路边坡上的岩体因重力作用突然脱离母体，崩落、滚动、堆积在路面、路基、坡脚或沟谷的地质灾害现象。调查路段共有崩塌灾害17处，其中，K1784+300～K1784+600处灾害点规模较大，危害较严重。
K1784+300～K1784+600处路基形式为路堑式，边坡为土石混合的凸形坡，近水平层状结构，坡高40m，坡度85°，片理产状260°∠12°，片理长度30m，间距0.3m，节理不发育，植被覆盖度＜5%。该边坡目前正在发生碎落，在降雨、地震和风化等影响下，可能出现更大规模崩塌灾害，如图1。
图1 K1784+300～K1784+600崩塌灾害点
2.3 公路滑坡地质灾害
公路滑坡灾害是指公路边坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动并对公路设施带来危害的现象。调查路段共有滑坡灾害4处，其中，K1398+450～K1398+500灾害点危害较大。
K1398+450～K1398+500处路基为台口式，岩性以土质为主，类均质坡体结构，风化严重，地下水发育不明显，植被覆盖稀少。目前该边坡基本稳定，但在外部诱发因素作用下，仍有可能发生大滑坡，影响范围长达50m，如图2。
图2 K1398+450～K1398+500滑坡灾害点
2.4 暴雨洪水灾害
暴雨洪水灾害是指在暴雨洪水作用下，河流凹岸因水流的顶冲和斜冲，导致沿河公路路基和路面发生水毁的现象。调查路段有4处暴雨洪水灾害点，其中，K1489+450～K1489+750处灾害较严重。
K1489+450～K1489+750处为半填半挖沿河路基，路线走向195°，河流为山区开阔段，河床质为巨石、漂石，河宽约20m，河床比降2%，压缩河道宽度8m，凹岸长度300m，弯道进口角度180°，出口角度210°，顶冲桩号K1489+650。路基采用路肩墙防护，坡高约3m，坡度85°，部分路肩墙基底被冲刷，如图3。
图3 K1489+450～K1489+750暴雨洪水灾害点
2.5 公路泥石流地质灾害
公路泥石流灾害是指在沟谷深壑、地形险峻的山区，对公路带来严重影响的，由强降雨等自然灾害引发的携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。调查路段有2处泥石流灾害点，其中，K1429+500～K1429+580处灾害较严重。
K1429+500～K1429+580处为半填半挖路基，泥石流沟与路线走向基本垂直，沟道出口宽度约30m，堆积物组成特征为土石混合，厚度约2m，泥石流沟主沟平均比降65°，堆积物平均粒径5cm，最大平均粒径15cm，植被覆盖稀少，边坡坡面长40m，宽20m，岩体破碎程度严重。该泥石流沟已发生过灾害，目前该边坡基本稳定，影响范围长15m，宽约4m，如图4。
图4 K1429+500～K1429+580泥石流灾害点
3 G108陕南段自然灾害防治对策
公路灾害的防治方法较多，根据各自不同的特点、灾害所处的阶段和危害程度，由一种或几种措施组合，对公路灾害进行防治。在工程措施的选择方面，要考虑防治工程的特点、组合防治的效果和经济因素，在防治效果和经济上选择平衡点[6]。
3.1基于灾害防治的线位选择原则
在线位选择时，当通过灾害体或灾害易发路段时，避让是最有效的防灾方式。但由于经济的原因，工程中不得不辩证地处理防灾与工程投资间的关系[7]。本文针对水毁和地质灾害防治两个方面提出以下10个基于灾害防治的线位选择原则：遵守标准；避凹就凸；临河设防；避窄就宽；综合规划，考虑变迁；绕避“大型”和“特大型”地质灾害体；隧道口、桥头应远离不良地质体，即结构物应在灾害影响范围之外；路基可从古滑坡体坡脚以填方通过，在其上部则以挖方卸载方式通过；路线应避免从顺倾岩层斜坡地段通过，不得已时应预加固边坡；缓坡轻扰，陡坡防护。
3.2公路自然灾害的过程防治对策
各灾种防治对策要针对危害的发生机理、规模、危害程度等方面进行考虑[8]。根据这些方面再结合要达到的效果，从防治对策系统的角度确定治理措施。同时要从灾前、灾中、灾后几个方面进行防治，使灾害的防治效果达到最好。
1）灾害的监测：通过灾害的监测能掌握灾害体的活动性及稳定性，当监测到灾害体以一定的速度在逐渐变形时，监测结果不仅表明了其活动性，同时也表明了灾害体的不稳定性。
2）灾害发生时的应急措施：当灾害处在加速阶段时，需尽快采用一些手段，把灾害的活动速度控制下来，把其对公路的损害降到最低。
3）灾害稳定后的修复工作：灾害发生后应尽快对灾害体进行勘察，进行修复和防护。即对损坏的路基路面、公路附属设施进行修复，使公路恢复到原来的面貌，正常发挥其通行能力。
3.3公路自然灾害的工程防治对策
公路自然灾害工程防治对策的选取应遵循“安全、经济、耐久、和谐”的理念。在保证行车安全的基础上，防治工程尽量做到与环境协调、经济。表2为常用的公路自然灾害工程防治对策，选取防治措施时应根据具体情况而定，根据自然地质条件、灾害的危害程度等多种因素综合考虑，采用一种或几种工程结合治理。
表2 公路自然灾害的工程防治对策
4结论
1）通過实地调查查明了陕南秦巴山区地质构造、岩体性质、河流特征和地下水等主要环境条件，表明该区自然状况极易诱发公路自然灾害。
2）查明了G108线周至、佛坪和宁强段主要自然灾害点，主要包括崩塌17处、滑坡4处、暴雨洪水4处和泥石流2处。对于灾害规模较大、成因较复杂的灾害点，对其边坡形态和对公路的影响进行了研究。
3）针对崩塌、滑坡、泥石流和暴雨洪水灾害，从线位选择原则、过程防治对策和工程防治对策等3个方面提出了防治对策建议。
参考文献
[1] http://fangzai.chd.edu.cn/webnew/news_view.asp?newsid=1155.
[2]张红梅.秦岭北坡公路地质灾害防治对策研究[D].西安:长安大学,2012.
[3]王福恒.基于GIS的区域公路边坡灾害评价与预测研究[D].西安:长安大学,2011.
[4]于德海,彭建兵.陕南公路软弱变质岩边坡变形破坏特征的研究[J].工程地质学报,2007,15(4):559-563.
[5]于德海,彭建兵.陕西秦巴山区公路斜坡灾害发育规律的研究[J].公路,2007,25(8):136-140.
[6]尹超,田伟平,李家春,等.关中环线阳郭段滑坡灾害调查与防治对策[J].广西大学学报:自然科学版,2012,37(5):863-869.
[7]李家春,黄丽珍,田伟平,等. 公路自然灾害类型划分[J]. 长安大学学报:自然科学版,2011,31(2):33-37.
[8]齐洪亮,田伟平,李家春,等.干线公路灾害防治试点工程——以国道316线陕西境安康至汉中段为例[J]. 广西大学学报:自然科学版,2011,36(4):611-615.