張文

(安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，蚌埠，233000)

皖南丘陵地區(qū)道路工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性探討

張文

(安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，蚌埠，233000)

皖南山區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，具備發(fā)生多種地質(zhì)災(zāi)害的背景條件。道路工程施工路線長(zhǎng)、跨越范圍廣，其施工難度大，危險(xiǎn)系數(shù)高。因此做好道路工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作，為工程建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害的防治提供科學(xué)依據(jù)，具有重要價(jià)值。本文以G318池州至殷匯段公路改造工程為探討實(shí)例。

皖南山區(qū)；道路工程；地質(zhì)災(zāi)害

1 工程概況

G318池州至殷匯段公路改造工程位于池州市西南，全長(zhǎng)28.798 km，設(shè)起訖樁號(hào)為K0+000～K28+798。全線共設(shè)橋梁5座，其中2座特大橋：白洋河特大橋、秋浦河特大橋；1座大橋：天堂湖大橋；2座中橋：清溪河中橋、廖家畈中橋。全線共設(shè)計(jì)涵洞91道。道路平面交叉6處。全線兩次下穿銅九鐵路，一次下穿寧安城際鐵路和一次下穿滬渝高速公路。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 水文

評(píng)估區(qū)內(nèi)地表水系較為發(fā)育，河渠縱橫交錯(cuò)，水網(wǎng)密布，均屬長(zhǎng)江水系。沿線較大的河流有秋浦河、白洋河等，湖泊有天堂湖、烏頭湖、古潭湖等小型湖泊。另外，區(qū)內(nèi)天然干渠及其配套的人工溝渠縱橫交錯(cuò)，與自然河流一起構(gòu)成了區(qū)內(nèi)發(fā)達(dá)的地表水系。

2.2 地形地貌

評(píng)估區(qū)地處長(zhǎng)江中下游南岸沿江丘陵平原區(qū)，地形起伏較大，地勢(shì)呈南高北低之勢(shì)，地面高程5～164 m。

評(píng)估區(qū)內(nèi)地貌類型有河漫灘、一級(jí)階地、低丘和中丘。

河漫灘(Ⅰ1)：地面高程一般<25 m，地表巖性為第四系全新蕪湖組粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、中粗砂等。

一級(jí)階地(Ⅰ2)：由第四系上更新統(tǒng)下蜀組粘土組成，標(biāo)高15～50 m。

低丘(Ⅱ1)：山體標(biāo)高40～164 m，坡度6°～15°，為基巖出露區(qū)。

中丘(Ⅱ2)：地形標(biāo)高100～170.4 m，坡度9°～14°。

2.3 地層巖性與工程地質(zhì)

評(píng)估區(qū)內(nèi)第四系松散層主要為第四系全新統(tǒng)蕪湖組(Q4w)和上更新統(tǒng)下蜀組(Q3x)，厚度小于20 m；基巖出露范圍較廣，從白堊系到志留系均有不同程度的出露(評(píng)估區(qū)地層見表1)。區(qū)內(nèi)土體可分為5個(gè)工程地質(zhì)層，其主要特征分述如下：

①粉質(zhì)粘土(Q4w)：灰黃、褐黃色，軟塑-可塑狀，無(wú)搖震反應(yīng)，稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等，厚度0.5～3.5 m，承載力特征值100～120 kPa。該層分布于河漫灘地區(qū)。

①-1礫砂(Q4w):灰、青灰色，中密，該層以礫砂為主，淺部夾有少量粘性土，呈亞圓形、棱角狀顆粒，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石等，顆粒級(jí)配一般，該層分布于中部山谷里，厚度2.1～7.9 m。

②淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(Q4w)：灰、灰黑色，流塑狀，低干強(qiáng)度，有光澤反應(yīng)，無(wú)搖震反應(yīng)，韌性適中，含少量有機(jī)質(zhì)，厚度1.1～2.7 m，承載力特征值60～80 kPa。主要分布于白洋河、秋浦河附近河漫灘地區(qū)。

③中粗砂(Q4w)：青灰、灰褐色，中密，飽和。主要成分為中粗砂，夾呈不均勻分布的圓礫、卵石(含量約25%)，粒徑范圍0.5～100 mm，顆粒多呈次棱角狀，級(jí)配一般，主要組成礦物成分為石英、長(zhǎng)石等。

④粘土(Q3x)：灰黃、褐黃色，硬塑，干強(qiáng)度高，中等韌性，無(wú)搖振反應(yīng)，切面光滑。該層含黑褐色鐵錳質(zhì)結(jié)核體。層厚0.7～10.8 m，承載力特征值200～280 kPa。該層僅在桂家畈、雙橋和姚沖附近一級(jí)階地分布。

2.4 水文地質(zhì)條件

根據(jù)評(píng)估區(qū)地下水含水介質(zhì)特征，可將評(píng)估區(qū)地下水類型劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類(“紅層”)孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水、基巖裂隙水4大類。

(1) 松散巖類孔隙水

主要分布于第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土、粘土層中。水位埋藏深度一般為1.00～2.95 m，為潛水。評(píng)估區(qū)內(nèi)單井涌水量10～1 00 m3/d，水量較為貧乏。水化學(xué)類型為HCO3—Ca型，溶解性總固體一般小于0.5 g/l。

(2) 碎屑巖類(“紅層”)孔隙裂隙水

主要分布于評(píng)估區(qū)西北部，主要賦存于白堊系上統(tǒng)宣南組(K2xn)松散狀粉砂巖中，為紅層承壓水，水量中等，單井涌水量100～1 000 m3/d.，溶解性總固體0.42～0.48 g/l，為HCO3- Na· Ca 型水。

(3) 碳酸鹽巖類裂隙溶洞水

裸露型主要分布于評(píng)估區(qū)南部及中部的基巖出露區(qū)，由三疊系(T)、二疊系(P)、石炭系(C)灰?guī)r組成，最大巖溶發(fā)育率為37.3%，地下水水位1.00～2.95 m，水量中等，泉涌量1～10 l/s。地下水徑流模數(shù)1～3 l/s·km2，地下水溶解性總固體0.1～0.48 g/l，水化學(xué)類型以HCO3-Ca型為主。

覆蓋型主要分布于三疊系(T)、二疊系(P)、石炭系(C)地層中，巖性主要為白云巖、石灰?guī)r、微晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r等，上覆松散層厚小于20 m，最大巖溶發(fā)育率為37.3%，地下水水位1.00～2.95 m，水量中等，泉涌量1～10 l/s。地下水徑流模數(shù)1～3 l/s·km2，地下水溶解性總固體0.5 g/l左右，水化學(xué)類型以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg型為主。

(4) 基巖裂隙水

主要分布于評(píng)估區(qū)中部和東部，由泥盆系(D)、志留系(S)的粉砂巖、砂巖、頁(yè)巖組成，主要賦存于風(fēng)化裂隙中，水量中等，據(jù)1/20萬(wàn)安慶幅《區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告》，泉涌量0.1～1.0 l/s。地下水徑流模數(shù)1～3 l/s·km2，地下水溶解性總固體0.06～0.8 g/l，水化學(xué)類型以HCO3-Ca或HCO3-Ca·Mg型為主。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估

通過(guò)野外調(diào)查，評(píng)估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害類型為滑坡、采空塌陷、軟土變形和膨脹土變形等。

3.1 滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估

野外調(diào)查中共發(fā)現(xiàn)3處滑坡,位于涓橋鎮(zhèn)和七一村,分別命名為1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)滑坡(XHP01、XHP02、XHP03)。

1號(hào)滑坡點(diǎn)(XHP01)位于涓橋鎮(zhèn)紫巖村云豐組鄭家山，里程樁號(hào)K=14+200東約60 m。該滑坡坡度約為34°，坡體較陡，上覆全風(fēng)化層厚度較大，且已經(jīng)出現(xiàn)破壞變形跡象(局部滑塌)，現(xiàn)狀條件下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該處發(fā)生了3次滑坡，滑坡方量227.3～2 156.8 m3，小于10×104m3，屬于小型滑坡。

表1評(píng)估區(qū)地層簡(jiǎn)表

XHP02、XHP03滑坡類比XHP01，均屬小型滑坡，對(duì)擬建道路存在一定影響，影響里程樁號(hào)為K14+50～K14+320、K21+540～K21+980。

3.2 采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估

評(píng)估區(qū)及周邊范圍內(nèi)曾進(jìn)行過(guò)多次采煤活動(dòng)，分布于涓橋鎮(zhèn)七一村(里程樁號(hào)K19+500～K21+000西側(cè))附近，這些煤礦在開采結(jié)束后都有不同程度的塌陷。該處可開采煤層主要分布于二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)地層中，共有4層煤，其中可采煤層為2層，局部地區(qū)僅為1層，煤層埋深較淺，且煤層厚度極不均勻，厚度一般在1.27～1.92 m，呈“雞窩狀”或透鏡狀。目前4個(gè)礦山均已閉坑。

根據(jù)收集資料和野外調(diào)查分析，現(xiàn)狀采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，最大塌陷深度0.51～0.72 m，最大塌陷面積0.008～0.071 km2，塌陷邊界距離擬建道路約162～853 m，影響里程樁號(hào)為K19+500～K21+000。

3.3 軟土變形地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估

評(píng)估區(qū)內(nèi)河漫灘地區(qū)地表出露巖性為第四系全新統(tǒng)蕪湖組(Q4w)粉質(zhì)粘土，其下分布有②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，土樣測(cè)試結(jié)果表明為軟土層。野外調(diào)查中發(fā)現(xiàn)多處房屋呈近垂直開裂，開裂房屋主要為磚瓦結(jié)構(gòu)，磚瓦房一般建于2000年以前，墻體結(jié)構(gòu)為砌磚，材料為粘土磚，內(nèi)墻為砂漿砌注，墻體寬度一般為0.24 m，基礎(chǔ)埋深0.5～1.2 m，基礎(chǔ)類型為磚基，地基未處理。

評(píng)估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀發(fā)育有軟土變形地質(zhì)災(zāi)害，影響里程樁號(hào)為K2+854～K3+002、K3+217～K3+605、K3+852～K4+509、K5+367～K7+247、K7+598～K7+662、K8+237～K8+829及K23+952～終點(diǎn)。

3.4 膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估

評(píng)估區(qū)局部地區(qū)位于一級(jí)階地，地表出露巖性為第四系上更新統(tǒng)下蜀組(Q3x)粘土，具弱膨脹潛勢(shì)，區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀具有遭受膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)背景條件?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查位于一級(jí)階地的涓橋鎮(zhèn)吳村和三友村，發(fā)現(xiàn)有多處房屋開裂，開裂房屋均為磚瓦結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深0.5～1.2 m，地基未處理。

評(píng)估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，影響范圍為里程樁號(hào)K11+416～K11+582、K11+870～K11+912及K16+116～K16+483。

4 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

預(yù)測(cè)評(píng)估根據(jù)評(píng)估項(xiàng)目類型、特點(diǎn)及其與地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系，工程建設(shè)過(guò)程中和建成后，地質(zhì)環(huán)境會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變，這些改變將會(huì)改變或者引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。本工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)采用地質(zhì)條件分析法和工程類比法，預(yù)測(cè)評(píng)估從工程建設(shè)可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害和工程建設(shè)可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害兩方面進(jìn)行。

4.1 工程建設(shè)可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害

4.1.1 道路工程建設(shè)可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

評(píng)估區(qū)內(nèi)存在19處切坡段可能引發(fā)滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害，下面以里程樁號(hào)K7+350～K7+594為例進(jìn)行詳細(xì)分析。由于區(qū)內(nèi)道路工程大部分從山體中間通過(guò)，其切坡后道路兩側(cè)均形成高陡邊坡，本次將上行線一側(cè)的邊坡定名為上行面，下行線一側(cè)的邊坡定為下行面。

(1) 道路沿線切坡段工程建設(shè)可能引發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

①滑坡形成條件分析

評(píng)估區(qū)地處低丘地段，地形起伏，山體坡度為13°～35°。里程樁號(hào)K7+350～K7+594段為志留系上統(tǒng)茅山組(S3m)地層，巖性主要為紫紅色薄層狀砂巖，局部夾有白云巖、泥巖等，巖層產(chǎn)狀為272°∠25°，表層風(fēng)化嚴(yán)重，其中全風(fēng)化厚度約0.5 m，中風(fēng)化厚度0.2～0.3 m。巖層柱狀節(jié)理發(fā)育，主要為兩組節(jié)理，呈“X”型，產(chǎn)狀分別為250°∠75°、75°∠62°，平均線密度為15～20條/m，節(jié)理寬0.1～0.5 cm，節(jié)理內(nèi)部主要由泥質(zhì)砂巖充填，易形成天然的軟弱結(jié)構(gòu)面。當(dāng)有持續(xù)強(qiáng)降雨時(shí)，大量降水會(huì)沿著層面及裂隙面滲入，降低軟弱面的抗剪強(qiáng)度，形成滑帶，促使?jié)撛诨禄瑒?dòng)。

②滑坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)巖層產(chǎn)狀及切坡邊坡產(chǎn)狀做定性分析：下行面巖層傾向與坡面傾向之間的夾角γ1為114°,γ1>90°，為逆向坡，邊坡穩(wěn)定；上行面巖層傾向與坡面傾向之間的夾角γ2為66°,為順向坡，且γ2>40°，邊坡較穩(wěn)定，可能引發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

③滑坡危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

由圖1可知，上行面斜坡潛在滑動(dòng)面、山坡后緣拉張裂隙和山坡切坡坡面組成了潛在滑坡體(切坡以直角記)，滑坡體在傾向方向上長(zhǎng)約28.2 m，走向方向上長(zhǎng)約244 m，坡體厚度0.2～20.6 m，經(jīng)估算滑坡體積約4.81×104m3，預(yù)測(cè)道路工程建設(shè)可能引發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

(2) 道路沿線切坡段工程建設(shè)可能引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

圖1 K7+350～K7+594滑坡段橫斷面示意圖

①崩塌形成條件

由于人工修路開挖山體，G318國(guó)道與山體之間形成高約13 m、傾角39°～45°的高陡邊坡，邊坡與G318國(guó)道之間形成臨空面，在巖體垂直節(jié)理、裂隙的作用下，易于向臨空面垮落。堅(jiān)硬巖層由于下部軟弱巖層垮落失去支撐易于形成崩塌，特別是在初冬和早春時(shí)節(jié)，溫差較大，凍-融交替過(guò)程強(qiáng)烈，在凍融作用和降雨影響的情況下，更易發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

②崩塌穩(wěn)定性分析

根據(jù)巖層節(jié)理面產(chǎn)狀及切坡邊坡產(chǎn)狀采用赤平投影法(圖2、3)做定性分析： 下行面兩組節(jié)理面投影弧交線與坡面投影弧同在一側(cè)一致，但位于坡面弧的外側(cè)，邊坡不穩(wěn)定；上行面兩組節(jié)理面投影弧交線與坡面投影弧相對(duì)，邊坡穩(wěn)定。

圖2 K7+350～K7+594下行面切坡段赤平投影圖

圖3 K7+350～K7+594上行面切坡段赤平投影圖

③崩塌危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

由圖4可知，潛在崩塌面、山坡后緣拉張裂隙和山坡切坡坡面組成了潛在的崩塌體(切坡以直角記)，崩塌體在傾向方向上長(zhǎng)約22.7 m，走向方向上長(zhǎng)約244 m，坡體厚度0.7～14.2 m，估算其最大崩塌體積約0.32×104m3，預(yù)測(cè)可能引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

4.1.2 橋梁和涵洞工程建設(shè)可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

道路沿線共設(shè)置2座特大橋、1座大橋、2座中橋，橋梁上部構(gòu)造多采用預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁、T梁等，下部橋墩設(shè)計(jì)采用樁基礎(chǔ)，承臺(tái)也設(shè)計(jì)采用樁基礎(chǔ)，埋深2.0～2.5 m。因此，橋梁工程建設(shè)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性小。

圖4 K7+350～K7+594崩塌段橫斷面示意圖

道路沿線共有91道涵洞，基礎(chǔ)埋深2～3 m，采用圓管涵、蓋板涵、箱涵等形式直接埋置在道路沿線所經(jīng)小型河流、溝渠中。因此，涵洞工程建設(shè)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性小。

4.2 建設(shè)工程可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害

4.2.1 道路工程可能遭受巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

(1) 巖溶塌陷形成條件

巖溶塌陷形成的條件包括：發(fā)育有淺層開口巖溶洞、隙的可溶巖，一定厚度的松散層覆蓋，易于改變的地下水動(dòng)力條件。

①評(píng)估區(qū)巖溶發(fā)育情況

根據(jù)區(qū)域巖溶發(fā)育規(guī)律，結(jié)合野外調(diào)查地表巖溶發(fā)育情況，對(duì)區(qū)內(nèi)分布的各個(gè)地層巖溶發(fā)育率做類比分析：二疊系下統(tǒng)棲霞組、三疊系下統(tǒng)殷坑組、和龍山組和南陵湖組巖溶最為發(fā)育，巖溶發(fā)育率為7.3%～37.3%；其次為二疊系下統(tǒng)孤峰組和上統(tǒng)大隆組，巖溶發(fā)育率為2.8%～3.3%；二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M弱發(fā)育，巖溶發(fā)育率一般小于1.0%。

②第四系覆蓋層巖性特征與厚度

根據(jù)收集鉆孔資料、野外調(diào)查情況及區(qū)域資料，灰?guī)r區(qū)上覆地層為第四系全新統(tǒng)(Q4w)粉質(zhì)粘土、上更新統(tǒng)(Q3x)粘土。根據(jù)簡(jiǎn)易耐崩解試驗(yàn)結(jié)果，上更新統(tǒng)(Q3x)耐崩解能力好，全新統(tǒng)蕪湖組(Q4w)耐崩解能力較差。評(píng)估區(qū)內(nèi)里程樁號(hào)K23+952～終點(diǎn)之間松散層厚度為11.5～19.0 m，大于10 m，其余路段均小于10 m，厚度為1.2～7.6 m，屬薄層。

③地下水動(dòng)力條件

評(píng)估區(qū)及鄰近區(qū)域地下水取水量較小，區(qū)域內(nèi)亦未見大規(guī)模開采地下水的工程活動(dòng)，地下水動(dòng)力條件基本處于自然狀態(tài)，水位變化相對(duì)較穩(wěn)定，地下水水位在松散層內(nèi)波動(dòng)。

(2) 巖溶塌陷危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，類比評(píng)估區(qū)周邊礦區(qū)和相關(guān)巖溶研究報(bào)告，確定區(qū)內(nèi)二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M巖溶弱發(fā)育，巖溶發(fā)育率一般小于1.0%，其他地層灰?guī)r巖溶發(fā)育率為2.8%～37.3%。評(píng)估區(qū)內(nèi)里程樁號(hào)K15+221～K16+715、K18+003～K21+164、K23+952～K27+732、K28+256～K28+343、K28+343～終點(diǎn)地表出露為第四系松散層，厚度11.5～19.0 m，大于10.0 m。預(yù)測(cè)各路段內(nèi)道路工程可能遭受巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害。

4.2.2 道路工程可能遭受采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

評(píng)估區(qū)內(nèi)分布有二疊系(P2l)含煤地層，現(xiàn)狀調(diào)查存在采空塌陷，因此，預(yù)測(cè)評(píng)估區(qū)可能會(huì)遭受采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害。

(1) 采空塌陷范圍的預(yù)測(cè)

本次評(píng)估選用各地層移動(dòng)角來(lái)預(yù)測(cè)采空塌陷范圍，移動(dòng)角的選取采用國(guó)家煤炭工業(yè)局2000年6月發(fā)布的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中附表3。區(qū)內(nèi)礦層頂?shù)装鍘r性以泥巖、粉砂巖為主，局部為砂巖、砂質(zhì)泥巖，查《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中覆巖性質(zhì)區(qū)分的地表移動(dòng)一般參數(shù)綜合表，評(píng)估區(qū)范圍內(nèi)頂?shù)装蹇蓜潪檐浫?較堅(jiān)硬巖石。本次以軟弱巖選取移動(dòng)角進(jìn)行計(jì)算，確定基巖移動(dòng)角上山方向?yàn)?8°，下山方向?yàn)?5°，走向上70°；根據(jù)松散層厚度及其含水量，并對(duì)照“三下采煤規(guī)程”中松散層移動(dòng)角對(duì)照表，確定松散層移動(dòng)角為45°。根據(jù)確定的參數(shù)繪制下沉盆地預(yù)測(cè)剖面圖(圖5)，預(yù)測(cè)評(píng)估區(qū)內(nèi)3個(gè)煤礦采空塌陷面積為0.972 km2。

(2) 采空塌陷規(guī)模的預(yù)測(cè)

地下開采引起的地表破壞范圍和破壞程度可用地表沉陷產(chǎn)生的移動(dòng)和變形值的大小來(lái)圈定和評(píng)價(jià)。評(píng)估區(qū)內(nèi)地表移動(dòng)變形值的計(jì)算，可按其開采條件選用《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中推薦的概率積分法。概率積分法是以正態(tài)分布函數(shù)為影響函數(shù)，用積分式表示地表下沉盆地的方法，適用于常規(guī)的地表移動(dòng)與變形計(jì)算。本次預(yù)測(cè)參數(shù)的選擇，主要參照國(guó)家煤炭工業(yè)局制定的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》，并結(jié)合現(xiàn)狀和鄰近區(qū)的塌陷情況進(jìn)行選取，具體的參數(shù)選取見表2。將各個(gè)參數(shù)帶入計(jì)算公式后，得出結(jié)論：預(yù)測(cè)評(píng)估區(qū)范圍內(nèi)其可能遭受的最大采空塌陷深度為0.915 m，位于評(píng)估區(qū)中部，其最大地表傾斜值9.950 mm/m，最大地表曲率值0.164×10-3/m，最大水平移動(dòng)值0.293 mm，最大水平變形值4.839 mm/m。

表2 地表形態(tài)變化預(yù)測(cè)參數(shù)

(3) 采空塌陷危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

根據(jù)采空塌陷規(guī)模的預(yù)測(cè)，在煤層頂?shù)装鍨檐浫鯉r、全區(qū)2、3煤層均開采的極致條件下，評(píng)估區(qū)內(nèi)建設(shè)工程可能遭受采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害，可能遭受的最大采空塌陷深度為0.915 m，現(xiàn)狀已塌陷0.51～0.72 m，剩余塌陷量為0.195～0.405 m。同時(shí)，塌陷區(qū)的最大塌陷范圍邊界距離擬建道路約55 m，尚未影響到擬建道路，因此，預(yù)測(cè)道路遭受采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性較小。

圖5 評(píng)估區(qū)煤礦下沉盆地預(yù)測(cè)平、剖面圖

4.2.3 道路工程可能遭受泥石流地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，里程樁號(hào)K12+000～K13+000附近地形陡峻，分布有兩條溝谷，分別命名為1號(hào)和2號(hào)溝谷(N01、N02)，下面以1號(hào)溝谷(N01)作詳細(xì)分析，平、剖面圖見圖6、7。

(1) 泥石流形成條件分析

該溝谷上游高程約76 m，其三面環(huán)山，僅在西北方向有一出口，可成為泥石流的形成區(qū)，其匯水面積約0.28 km2，出口處的溝谷上、下高差29.8 m，寬41 m，縱坡坡度30°～35°， 溝槽較順直，溝谷兩側(cè)山坡高度約8.5 m，邊坡60°～70°。當(dāng)降水集中時(shí)，上游廢石堆場(chǎng)的石塊和土塊隨水流沖擊而下，極易發(fā)生泥石流地質(zhì)災(zāi)害。

圖6 溝谷平面圖

圖7 一號(hào)溝谷(N01)剖面圖

(2) 建設(shè)工程遭受泥石流地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

根據(jù)工程設(shè)計(jì)，道路工程位于泥石流的流通區(qū)下段，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)期，1號(hào)溝谷形成區(qū)內(nèi)堆積的廢石面積為9 872 m2，廢石堆積厚度約0.5～6.0 m，并持續(xù)增加，預(yù)測(cè)最大形成區(qū)面積為18 634 m2，最大堆積厚度為6～10 m，預(yù)測(cè)一次性最大泥石流量約9.594×104m3(最大匯水量+廢石量)，屬中型規(guī)模，預(yù)測(cè)道路工程會(huì)遭受泥石流地質(zhì)災(zāi)害。

4.2.4 道路工程可能遭受滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

建設(shè)工程可能遭受的滑坡、崩塌一方面是現(xiàn)有的滑坡對(duì)建設(shè)工程的危害，另一方面是道路工程兩側(cè)的人工切坡在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害對(duì)道路工程的影響。

(1) 建設(shè)工程可能遭受現(xiàn)有滑坡、崩塌地質(zhì)危害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

評(píng)估區(qū)內(nèi)共分布滑坡災(zāi)害3處?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，3處滑坡均屬小型滑坡，評(píng)估區(qū)內(nèi)建設(shè)工程可能遭受現(xiàn)有滑坡、崩塌地質(zhì)危害。

(2) 建設(shè)工程可能遭受道路兩側(cè)高陡邊坡引起的滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

評(píng)估區(qū)沿途多丘陵，道路工程建設(shè)過(guò)程中需開挖山體，道路工程中心線最大切坡深度28.80 m，這些切坡的產(chǎn)生，降低了坡腳的應(yīng)力，隨著表層巖體的風(fēng)化，當(dāng)持續(xù)降雨過(guò)后，大量降水沿著層面及裂隙面滲入巖體，使得接觸面的抗剪強(qiáng)度降低，坡體易順著巖石層面、裂隙面滑動(dòng)或崩塌，引發(fā)了滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害(見“道路工程建設(shè)可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)”章節(jié))，影響道路的正常使用。預(yù)測(cè)里程樁號(hào)K4+538～K5+241、K12+754～K13+095、K13+325～K13+963段道路工程一次性最大滑坡量為12.41～25.11×104m3，為中型滑坡；預(yù)測(cè)其余切坡段道路工程一次性最大滑坡量為0.04×104～8.30×104m3，為小型滑坡；預(yù)測(cè)一次性最大崩塌量為0.01×104～0.99×104m3，屬小型崩塌。

4.2.5 道路工程可能遭受軟土變形地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

評(píng)估區(qū)內(nèi)軟土為②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，主要分布于河漫灘地段，層厚2.1～8.5 m。根據(jù)土工測(cè)試結(jié)果，軟土的巖性為灰、灰黑色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，孔隙比e=1.112～1.192(1.0≤e<1.5)；層厚1.1～2.7 m，小于3 m ；液性指數(shù)I1=1.01～1.16，大于1.0。位于軟土區(qū)的道路工程均為填方路基，軟土變形會(huì)導(dǎo)致填土層變形，從而造成路面出現(xiàn)變形、開裂，甚至地基不均勻沉降，從而影響道路的正常使用。

因此，評(píng)估區(qū)內(nèi)道路工程可能遭受軟土變形地質(zhì)災(zāi)害，影響范圍為里程樁號(hào)K2+854～K3+002、K3+217～K3+605、K3+852～K4+509、K5+367～K7+247、K7+598～K7+662、K8+237～K8+829及K23+952～終點(diǎn)。

4.2.6 道路工程可能遭受膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

評(píng)估區(qū)內(nèi)膨脹土主要位于一級(jí)階地上更新統(tǒng)下蜀組(Q3x)地層中，于④層粘土地層中分布。根據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果：土體的自由膨脹率(δef)為41.7%～52.5%，具弱膨脹趨勢(shì)。當(dāng)含水量受大氣影響發(fā)生變化時(shí)，土的力學(xué)性質(zhì)也隨之發(fā)生變化，即遇水軟化膨脹，失水時(shí)土體收縮，甚至出現(xiàn)干裂；道路建設(shè)工程填方工程較多，膨脹土變形會(huì)導(dǎo)致填土層變形，從而造成路面出現(xiàn)變形、開裂，從而影響道路的正常使用。

因此，評(píng)估區(qū)內(nèi)道路工程可能遭受膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害，影響范圍為K11+416～K11+582、K11+870～K11+912及K16+116～K16+483。

4.2.7 橋梁和涵洞建設(shè)工程可能遭受地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

道路建設(shè)工程沿線共架設(shè)5座橋梁，采用樁基施工，基礎(chǔ)埋入基巖，其中有4座橋梁下部地層為第四系全新統(tǒng)地層，分布有一層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，該層土體孔隙比e=1.112～1.192，液性指數(shù)I1=1.01～1.16，液性指數(shù)大于1.0，且天然含水量大于液限，為軟弱土層，易出現(xiàn)軟土變形現(xiàn)象。因此，天堂湖大橋、清溪河中橋、白洋河特大橋及秋浦河特大橋可能遭受軟土變形地質(zhì)災(zāi)害。

秋浦河特大橋下伏基巖為三疊系下統(tǒng)南陵湖組(T1n)和和龍山組(T1h)地層，南陵湖組(T1n)灰?guī)r巖溶發(fā)育率為28.9%，和龍山組(T1h)灰?guī)r巖溶發(fā)育率大于10%，其上覆松散層厚約18.5 m，預(yù)測(cè)秋浦河特大橋可能遭受巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害。

本次道路工程共設(shè)置涵洞91個(gè)，由于涵洞直接埋置在道路沿線所經(jīng)小型河流、溝渠中，基礎(chǔ)埋深2～3 m，類比道路工程可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害，預(yù)測(cè)涵洞可能遭受巖溶塌陷、軟土變形、膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害，因其數(shù)量較多，在此不一一說(shuō)明。

5 結(jié)語(yǔ)

皖南丘陵地區(qū)，往往工程地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜?，F(xiàn)狀發(fā)生有多種類型的地質(zhì)災(zāi)害，如滑坡、采空塌陷、軟土變形和膨脹土變形等；同時(shí)也具備各種地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的地質(zhì)背景條件，如崩塌、泥石流、巖溶塌陷等。因此，工程施工難度大，尤其是道路工程，其施工路線長(zhǎng)、跨越范圍廣，工程建設(shè)可能遭受現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害的同時(shí)，也有引發(fā)其他地質(zhì)災(zāi)害的可能性，將會(huì)對(duì)建設(shè)工程的施工及其運(yùn)營(yíng)期的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成巨大影響。因此通過(guò)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估，并提出相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害防治措施與建議，對(duì)于建設(shè)工程的地質(zhì)災(zāi)害防治及工程設(shè)計(jì)、施工有很大的實(shí)際意義。

[1] 黃潤(rùn)秋，許強(qiáng)，陶連金，等.工程地質(zhì)分析原理[M].中國(guó)地質(zhì)出版社，2008；259-260.

[2] 安徽省地礦局三二四地質(zhì)隊(duì).1∶5萬(wàn)殷匯幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告、1∶5萬(wàn)貴池幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R]. 1978-1991.

[3] 安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì).1∶20萬(wàn)銅陵幅區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告[R].1986.

[4] 安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì).1∶20萬(wàn)安慶幅區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告[R].1990.

[5] 安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局324地質(zhì)隊(duì).安徽貴池城郊水文地質(zhì)工程地質(zhì)測(cè)繪(1/2.5萬(wàn))報(bào)告[R].1987.6.

[6] 常士彪，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007.

[7] 國(guó)家煤炭工業(yè)局.建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程[S]. 2000.

THEDISCUSSIONABOUTGEOLOGYDISASTEROFTUNNELPASSTHOUGHRIVERINLANDSUBSIDENCEAREA

ZHANG Wen

(No.1 Hydrology & Engineering Geology Prospecting Institute of Anhui Geology and Mineral Resources Ministry，Bengbu 233000，China)

Southern moutain of ANHUI province has complex geological environment. It is provided with background condition of various of geological disaster.It has a long line and extensive range for road construction with high difficulty and danger. Therefore, the discussion of geology disaster, will provide a scientific basis for prevention of geological disaster which is of important value. This article is discussed based on the living example of G318 road transformation from CHIZHOU to YINHUI.

southern moutain of ANHUI province； road construction； geology disaster

1006-4362(2017)03-0052-10

2017-03-21改回日期2017-06-17

X141;U418.8

A

張文(1991- )，男，漢族，江西撫州人，水文與水資源工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等方面的工作。E-mail：930358741@qq.com