山東山高速公路陰山區(qū)山陰平魯段公路工程地質(zhì)環(huán)境與評價

山東山高速公路陰山區(qū)山陰平魯段公路工程地質(zhì)環(huán)境與評價

1小溝西至巷道梁山陰-平魯高速公路是威海-武海公路的一部分。其中，a線以東為大云公路（山陰縣的上小溝），西至二郎梁，全長124.350公里。d線以東為大云公路（山陰縣的賀家寶以東），西至大溝東南1500米處，與a線相連，全長81.04公里。h線以東為朔城區(qū)小平溝以北1000米的mak202和935米，經(jīng)朔城區(qū)劉家口、平魯區(qū)白塘子、康家窯連接，全長24.765公里。1.1河流水文、徑流分布特點路線走廊帶大致以李家窯-安榮-小平易一線為界,西北部為晉北黃土高原,東南部則為大同斷陷盆地,由5個工程地貌單元組成,即山嶺區(qū)、重丘區(qū)、微丘區(qū)、洪積傾斜平原區(qū)和沖湖積平原區(qū)。平均海拔在1800~1100m之間,整體上呈現(xiàn)北高南低、西高東低趨勢。沖湖積平原區(qū)、洪積傾斜平原區(qū)一般平坦開闊,溝谷稀少;重丘區(qū)相對高差較大,溝谷眾多,切割較強烈(表1)。沿線河流屬于海河水系,包括桑干河和恢河,均發(fā)源于寧武縣管涔山天池或管涔山北麓。除支流大沙溝上游多為地下潛流外,其余河流一般地表常年有水,水流急緩不等,河谷切割不一,落差中等,各河流的徑流分布趨勢與降水量分布趨勢大體一致。路線走廊帶均在50a一遇的洪水(水深3.0m)水位線以上(≥2m)。路線經(jīng)過地區(qū),由于海拔高差相對不大,氣候差異不十分明顯。冬季寒冷干燥,夏季多雨,春溫高于秋溫。年均降水量(1956~1997年)414.4mm,年最大降水量(1964)705.1mm,年最小降水量(1965)195.6mm。冰凍期一般在每年的11月份至次年的3月份,凍土厚度一般在1.00m左右,最大凍深(1957)達(dá)1.25m。1.2地震沖積相空間分布路線走廊帶橫跨云崗塊坳、偏關(guān)—神池塊坪、桑干河新裂陷3個三級構(gòu)造單元。地質(zhì)構(gòu)造較簡單單一,多為古老構(gòu)造。如:平魯向斜、黑駝山斷裂、山陰南—大營斷裂等。新構(gòu)造運動主要表現(xiàn)為形成桑干河新裂陷。路線經(jīng)過區(qū)屬于典型的板內(nèi)構(gòu)造地震區(qū)(即新裂陷展布區(qū)),強度大、震源淺,多為主震余震型。其地震動反應(yīng)譜特征周期在0.40~0.45s內(nèi),地震動峰值加速度在0.10~0.15g之內(nèi),相當(dāng)于地震烈度的Ⅶ度區(qū)。地震的發(fā)生多與控制新裂陷邊界的斷裂活動有關(guān)。沿線地層以古生界碳酸鹽巖和沉積碎屑巖為主;巖漿巖不發(fā)育,僅有零星展布。第四系黃土廣泛分布,其中馬蘭組以黃色亞粘土為主,具有大孔隙,垂直節(jié)理發(fā)育;峙峪組以河流相為主,二元結(jié)構(gòu)明顯,下部以砂礫石層夾砂層透鏡體為主,上部以黃色亞粘土為主。地下水以碳酸鹽類溶裂隙水、松散巖類孔隙水、黃土丘陵孔隙水、碎屑巖類孔隙水為主。走廊帶巖土工程地質(zhì)較簡單。有堅硬、次堅硬中厚~厚層狀碳酸鹽巖巖體和硬軟相間(互層狀)碎屑巖巖體兩個巖體類型;風(fēng)積亞砂土、亞粘土、礫石層,沖洪積亞粘土、亞砂土、礫石層,沖湖積亞粘土、砂礫石層3個土體類型。巖體主要受地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造控制,而土體則由于同期異相的作用主要受沉積環(huán)境、沉積相所制約。2沿線工程的災(zāi)害2.1地形地貌分析段山寺東滑坡(H1、H2):位于AK244+490東約50m處,地形呈凸型山體。滑床由奧陶系白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖構(gòu)成,產(chǎn)狀平緩,發(fā)育三組節(jié)理?；鏋檐浫鯉r層面與節(jié)理裂隙面的復(fù)合?；w為奧陶系白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r,產(chǎn)狀較陡,傾角多在50°~70°之間。滑坡后緣頂部有一條近于平直的張裂縫(如沖溝狀),滑體上未見明顯的張裂隙,滑坡滑動方向為由東向西。此滑坡,尤其是H1地形坡度陡,施工中應(yīng)對滑坡前緣加以處理,以防止誘發(fā)滑體滑動,對線路造成危害。太西村南西滑坡(H3):位于AK218+770南西約450m處,地形呈凹型山體?；灿啥B系砂質(zhì)泥巖、長石石英雜砂巖以及第三系亞粘土、砂礫構(gòu)成,巖層近于水平?；鏋闃?gòu)造結(jié)構(gòu)面(構(gòu)造裂隙面)。滑體為二疊系及第三系,滑體中地層產(chǎn)狀紊亂,多形成小褶曲?；潞蟊诙噶?高差16m左右,后緣拉張裂隙發(fā)育;滑坡臺地錯落展布,鼓張裂隙發(fā)育;滑坡舌上發(fā)育有扇形張裂隙。A線從此滑坡北東部的背相山坡處通過,對路線不會產(chǎn)生危害。2.2陰山山地黃土主要有黃土和鹽漬土。黃土廣泛分布于路線走廊帶內(nèi),約占整個線路的50%;鹽漬土則主要分布于A線、D線的東部地段。黃土:包括典型黃土(如馬蘭黃土)和黃土狀土(如離石黃土),廣泛分布于丘陵、溝谷地帶。此類黃土的形成環(huán)境和區(qū)域水文地質(zhì)條件不同,其濕陷性呈現(xiàn)出一定的差異。洪積傾斜平原區(qū)和微丘區(qū)由于地下水位相對較淺,地表切割不強烈,可見落水洞、塌陷坑等微地貌景觀,黃土濕陷性中等;重丘區(qū)和山嶺區(qū)雖然地表切割十分強烈,沖溝深陡且密集,但由于地下水位埋深大,其濕陷性則為弱至中等。鹽漬土:主要展布于走廊帶東部的沖積平原區(qū)。地下水位埋藏淺,一般小于2.5m,礦化度較高,地表出現(xiàn)以氯鹽漬土和亞氯鹽漬土為主要類型的鹽化土,具有很大塑性和壓縮性。由于溶蝕、鹽脹、凍脹、翻漿等,易造成路基強度的降低。2.3地面、地面條件是走廊帶最主要的不良地質(zhì)地段。主要分布于平朔煤礦區(qū)劉家口—店坪—峙峪一線以西,康家窯—窩窩會一線以東地段,即A線的AK215+000~AK223+000段和H線的HK211+000~HK226+000段。煤層均產(chǎn)于石炭系太原組(4#煤)或山西組(煤炭志劃為二疊系下統(tǒng))(9#煤、11#煤)地層中。煤層垂直埋深一般在120m左右,最淺的為48.5m,最深的為190m;頂板以泥巖、砂巖為主,較軟,地表多被黃土或紅色泥巖所覆蓋(多數(shù)為耕作土層);地面存在不同程度的下陷或開裂現(xiàn)象(圖1、表2),局部地段甚至已造成建筑物的破壞,嚴(yán)重影響公路路基的穩(wěn)定性。其中A線穿越煤礦區(qū)6個,4#煤采空區(qū)640m,4#和9#煤雙層采空區(qū)1310m,待采煤區(qū)5130m,已勘探未開發(fā)煤礦區(qū)3160m;H線穿越煤礦區(qū)11個,4#煤采空區(qū)290m,4#和9#煤雙層采空區(qū)2030m,9#煤采空區(qū)1150m,待采煤礦區(qū)7940m,路基保留煤礦區(qū)2850m,已勘探未開發(fā)煤礦區(qū)2170m。3項目的穩(wěn)定性評價3.1拉張和擠壓拼接構(gòu)造的方向和方式、形成的構(gòu)造形跡該區(qū)大致經(jīng)歷了五臺期、五臺—呂梁期、晉寧—燕山期、喜瑪拉雅期4個構(gòu)造旋回,每個構(gòu)造旋回中的拉張和擠壓拼合運動的方向和方式、形成的構(gòu)造形跡都有明顯的不同。從五臺期裂陷海槽的形成,到燕山期以主體斷塊上升為主的地殼變動,直至進(jìn)入白堊紀(jì)后,擠壓斷塊運動逐漸減弱,地殼日趨穩(wěn)定,經(jīng)歷了無數(shù)次的拉張、擠壓運動,地殼具有明顯的結(jié)晶基底與蓋層雙層結(jié)構(gòu),基本上屬于穩(wěn)定-較穩(wěn)定區(qū)。3.2橋梁橋基、隧道東北部穩(wěn)定性路線共涉及隧道6個(A線2個,D線4個)、大中型橋梁25座(A線8座,D線10座,H線7座)、深挖路塹地段11處(A線4處,D線7處),其橋基穩(wěn)定性、隧道硐體穩(wěn)定性、邊坡穩(wěn)定性詳見表3、4、5。3.3d線及b線走廊帶依據(jù)地形地貌、工程地質(zhì)環(huán)境、不良地質(zhì)、重要工程量等因素,將路線走廊帶基本分為穩(wěn)定路段、基本穩(wěn)定路段、次穩(wěn)定路段和不穩(wěn)定路段(表6)。A線走廊帶經(jīng)過4個穩(wěn)定性路段。其中穩(wěn)定路段31.99km(占A線路的25.7%),基本穩(wěn)定路段56.80km(占A線路的45.7%),次穩(wěn)定路段18.96km(占A線的15.2%),不穩(wěn)定路段16.60km(占A線的13.4%)。D線走廊帶也經(jīng)過4個穩(wěn)定性路段。分別為穩(wěn)定路段16.90km(占D線的20.8%),基本穩(wěn)定路段26.10km(占D線的32.1%),次穩(wěn)定路段17.50km(占D線的21.5%),不穩(wěn)定路段20.90km(占D線的25.6%)。H線走廊帶只經(jīng)過2個穩(wěn)定性路段。即基本穩(wěn)定路段9.765km(占H線的39.4%),不穩(wěn)定路段15.00km(占H線的60.6%)。4段的選取:a線是優(yōu)選路線,h線是不穩(wěn)定路段綜上所述,結(jié)合表7可知,D線雖然不存在煤礦采空區(qū),但其地形地貌條件十分復(fù)雜,重要工程數(shù)量多且工程地質(zhì)條件很差(如凍牛坡隧道西口)。其穩(wěn)定、基本穩(wěn)定路段只占52.9%,不穩(wěn)定路段則占了25.6%;相同路段的A線穩(wěn)定、基本穩(wěn)定路段則占81.3.%,不穩(wěn)定路段只占15.7%。H線與A線相同路段相比,雖然路線較短且弧度小,但其跨越的煤礦區(qū)及煤礦采空區(qū)均比A線相同路段要大要長。H線基本穩(wěn)定路段占39.4%,不穩(wěn)定路段占60.6%;而A線相同路段基本穩(wěn)定