向 波,李朝陽

(四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610041)

0 引言

2017年8月8日的九寨溝地震[1]對位于震中的國道G544川主寺至九寨溝縣城段公路(川九路)造成了嚴(yán)重?fù)p毀[2-3]。川九路距離震中最近，道路兩側(cè)山谷陡峻，地質(zhì)環(huán)境極為脆弱，地震產(chǎn)生的大量滑坡堆積物為震后滑坡泥石流提供了豐富的物源。2018年雨季的大量降雨誘發(fā)大量滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重影響了川九線的正常運(yùn)營，對當(dāng)?shù)厝嗣竦纳?cái)產(chǎn)安全構(gòu)成巨大威脅。地震災(zāi)區(qū)震后線路工程的沿線地質(zhì)災(zāi)害的防治成為災(zāi)后重建工作的重點(diǎn)。周德培等[4]在汶川地震后對邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)各類支護(hù)結(jié)構(gòu)的震害機(jī)制不同，錨索框架等有較好的抗震性能。重力式路塹擋土墻在地震荷載作用下易發(fā)生變形開裂破壞[5]。汶川地震后災(zāi)區(qū)發(fā)生大量次生地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布與地震烈度相一致，給災(zāi)區(qū)災(zāi)后重建工作帶來嚴(yán)重的威脅[6]。線路工程是災(zāi)區(qū)人民的生命線，是災(zāi)后重建工作的重要保障，然而山區(qū)地震后線路工程的多發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害及支護(hù)結(jié)構(gòu)的損毀給災(zāi)區(qū)重建提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[7]。本文對川九路沿線地質(zhì)災(zāi)害和支護(hù)結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查，分析了重大地震災(zāi)害后線路工程沿線地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)及支護(hù)結(jié)構(gòu)損傷特征，為山區(qū)線路工程的災(zāi)后重建工作提供指導(dǎo)。

1 地質(zhì)概況

G544線川主寺至九寨溝縣城段災(zāi)后恢復(fù)重建工程位于四川省北部高原，阿壩藏族羌族自治州東北部的九寨溝縣和松潘縣境內(nèi)。地理位置介于北緯32°47′～33°21′、東經(jīng)103°37′～104°12′之間。沿線最高海拔位于弓杠嶺分水嶺，高程約為3 530 m；最低海拔位于九寨溝縣城嶺崗巖隧道西北側(cè)，高程約為1 480 m，九寨溝年降水量約550 mm，集中于5月～9月，占全年降水量的75%，常以暴雨形式出現(xiàn)[8]。川九路地貌主要為構(gòu)造剝蝕中高山峽谷地貌和河流侵蝕堆積地貌。線路走廊帶內(nèi)廣泛分布二疊系、三疊系地層和第四系地層，巖性為砂板巖、碳酸鹽巖等和第四系松散堆積物[9]。其中第四系松散堆積物主要分布在河流中或斜坡、溝谷[10]。

2 降雨誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害

2.1 滑坡

滑坡是山體斜坡的一種表生動力地質(zhì)現(xiàn)象，它的形成需要特定的地質(zhì)條件，即一定的斜坡臨空面，易于滑動的巖、土體，有軟弱結(jié)構(gòu)面及地下水沿軟弱面不斷活動等基本的地質(zhì)條件。另外，還需有導(dǎo)致滑坡發(fā)生的誘導(dǎo)因素，如災(zāi)害性降雨、地震、人工活動、水流對地形的切割等?；碌男纬墒巧鲜龈鞣N因素的不利組合和綜合作用的結(jié)果。

九寨溝縣城至弓杠嶺段公路沿白河而行。沿線各河谷山高坡陡，既有軟弱的片、板狀變質(zhì)巖，又有構(gòu)造破碎巖層以及冰水堆積、坡殘積、崩坡積松散層，該地區(qū)雨季暴發(fā)多，同時測區(qū)內(nèi)有多條大斷裂通過，區(qū)內(nèi)及鄰區(qū)地震活動頻繁。容易誘發(fā)滑坡災(zāi)害的各種不良因素在本地區(qū)基本上均存在，因此該路段滑坡分布較為密集(見圖1)。

滑坡主要分布于龍康橋、漳扎鎮(zhèn)—甘海子、弓甘嶺—川主寺等，其余路段零星分布。以松散層滑坡為主，局部為基巖滑坡，其中陡立的破碎巖體表部于地形陡峻處在重力作用下多發(fā)生彎曲-折斷-滑移破壞。

滑坡造成的危害主要為淹沒或摧毀道路、農(nóng)田和農(nóng)舍、堵塞河谷等，給人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來直接危害?；驴刹捎每够瑩鯄?、抗滑樁板墻等方式支擋。降雨滑坡事件匯總?cè)绫?所示。

九寨溝地震不僅誘發(fā)了大量的地震滑坡，而且嚴(yán)重?cái)_動了道路兩側(cè)的表層巖土。大量的崩積物分布在道路兩側(cè)的坡面上，為后期雨季泥石流的發(fā)生提供了豐富的物源。大量的坡面物質(zhì)失穩(wěn)滑落，隨表層徑流沖進(jìn)溝道內(nèi)，坡面堆積體逐漸演變?yōu)闇瞎榷逊e體，并且逐漸向溝口附近運(yùn)移。

坡面松散堆積體的沖起主要是由于降雨入滲導(dǎo)致土壤的抗剪強(qiáng)度的降低。而且，由于地震時強(qiáng)烈的震動造成的大量的張拉裂縫，一些次表層土壤也逐漸失穩(wěn)。以上因素都大大加強(qiáng)了震后降雨過程的滑坡活躍度。

2.2 崩塌及高位落石

陡坡上的巖、土體在重力或其他外力作用下，突然向下翻滾、墜落形成崩塌。規(guī)模較大的崩塌一般多發(fā)生在高度大于30 m，坡度大于45°，尤其是大于60°的陡坡上；崩塌、落石常發(fā)生在堅(jiān)硬性脆的巖石和軟硬互層(如灰?guī)r、變質(zhì)石英砂巖千枚巖、板巖互層等)構(gòu)成的陡峻山坡；崩塌、落石還多發(fā)生在構(gòu)造破碎、風(fēng)化作用強(qiáng)烈、暴雨多發(fā)等地段。

九寨溝縣城至川主寺段公路沿線多為高山深谷，地形陡峭，加之現(xiàn)代河流對坡腳的側(cè)蝕作用以及人類活動產(chǎn)生的陡峭臨空面，為崩塌、落石的形成提供了空間和背景條件(見圖2)。同時區(qū)內(nèi)及鄰區(qū)地震活動強(qiáng)烈，夏季暴雨頻繁，強(qiáng)度大、歷時短，更為誘發(fā)崩塌、落石災(zāi)害的多發(fā)期?，F(xiàn)測區(qū)各種不利因素均不同程度的存在，造成沿線崩塌堆積體、倒石堆、巖堆等發(fā)育。

崩塌、落石主要分布于白河、白水江的山谷中。崩塌、落石于不同地段呈單個或成群的形式出現(xiàn)，直接對公路建設(shè)、運(yùn)營及給人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成危害。

一般性崩塌可采用主動網(wǎng)、被動網(wǎng)、攔石墻的處治方式，對于高位崩塌還需采用棚洞或明洞的處治方式，部分路段需要采用隧道進(jìn)行繞避。

2.3 泥石流

泥石流是在一定的地理?xiàng)l件下形成的由大量土石和水構(gòu)成的固液兩相流體，特定的地形形態(tài)和坡度、豐富的松散堆積物和集中的水流是發(fā)生泥石流的三項(xiàng)必要條件。而這些條件又受控于地質(zhì)環(huán)境、氣候、植被等因素及其組合狀況。地質(zhì)環(huán)境因素中以地貌形態(tài)、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)、新構(gòu)造運(yùn)動等對泥石流生成影響最大。

泥石流多分布在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石破碎、不良地質(zhì)發(fā)育、新構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈、地震活動頻繁，植被稀少的山區(qū)，特別是“8·8”九寨溝地震，大量崩塌落石堆積于溝谷內(nèi)，這些區(qū)域?yàn)槟嗍魈峁┴S富的固體物質(zhì)；干濕季節(jié)分明，暴雨多發(fā)降水集中的地區(qū)，一般巖體破碎，巖石物理風(fēng)化強(qiáng)烈，大量風(fēng)化碎屑堆積于山坡，遇到集中降水，極易激發(fā)成泥石流(見圖3)。

容易誘發(fā)泥石流災(zāi)害的各種不良因素在本地區(qū)基本上均存在，因此，擬設(shè)路線受泥石流危害影響較嚴(yán)重。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)泥石流分布廣泛，主要集中分布在九寨溝縣城—塔瑪(K0+000～K78+830)段、漳臘金礦等地。

由于“8·8”九寨溝地震，大量崩塌落石堆積于溝谷內(nèi)，泥石流等次生災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。從泥石流的形成方式和成因機(jī)理上，本區(qū)泥石流有溝谷泥石流和坡面泥石流兩種。泥石流災(zāi)害可設(shè)置橋梁、渡槽跨越或攔擋壩支擋。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞

本次調(diào)查針對川九線沿線現(xiàn)有和在建支護(hù)結(jié)構(gòu)，對其工作狀態(tài)、防護(hù)類型及損毀程度進(jìn)行綜合評定，旨在為川九路沿線后續(xù)災(zāi)害治理提供合理有效的防治措施。

擋土墻是最主要的防止土體失穩(wěn)變形的支擋結(jié)構(gòu)物，川九路沿線調(diào)查到的擋土墻破壞有：擋墻失穩(wěn)破壞;擋土墻側(cè)向位移破壞;落石砸壞擋土墻。下面分析具體的破壞特征及原因：

1)擋墻失穩(wěn)破壞。圖4所示擋土墻為“8·8”地震后為防止山體上部滑坡而新建擋墻，上部滑坡體為土石混合體，以砂土為主，附近基巖為強(qiáng)風(fēng)化砂板巖，植被疏松，后緣裂縫分布較多，寬度約5 cm，地下水位較高，降雨時坡面有滲水現(xiàn)象，并伴有土石滾落，推斷該處滑坡有繼續(xù)下滑跡象，容易引發(fā)大規(guī)?？逅?。目前該擋墻下部已被掏空，需重新考慮加固措施。其原因主要就是修建時未考慮到該地區(qū)季節(jié)性降雨對擋土墻穩(wěn)定性造成的不利影響，雨季大量降雨對擋墻下部造成嚴(yán)重的沖蝕破壞。

2)擋土墻的側(cè)向位移破壞?；滦问奖憩F(xiàn)為山體整體下坐(見圖5)，主要變形發(fā)生于2017年8月8日九寨溝地震，后續(xù)有持續(xù)變形跡象，后緣距河谷約300 m高，寬約150 m，坡度約45°。該處公路出現(xiàn)上拱、扭曲破壞，下部河道被迫向外遷移。后緣有大量裂隙分布，裂隙平均寬度約5 cm，深度約30 cm，坡體中下部土體為深黑色黏土，現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)滑動體含水量較高，后緣部分為含水量較低的砂土、黏土混合物?，F(xiàn)場監(jiān)測顯示2018年雨季大量降雨下，該擋墻持續(xù)向公路側(cè)位移，對公路造成極大破壞。該處擋墻破壞的主要原因是：“8·8”地震下該處滑坡活化產(chǎn)生面向公路的位移，降雨入滲導(dǎo)致了滑動面處土體有效應(yīng)力降低，抗剪強(qiáng)度隨之減少，導(dǎo)致滑坡體變形增加。

3)落石砸壞擋土墻。典型工點(diǎn)如圖6所示，該處為川九路一處混凝土澆筑擋土墻，坡體結(jié)構(gòu)為高位陡傾巖體+下部崩塌堆積斜坡(坡度35°～40°)，該處山體上部發(fā)生垮塌，垮塌高度為120 m，垮塌體主要沿坡面兩條分離凹槽滾落，成分以碎塊石為主，分布于坡體中部及下部，堆積體極松散，遇持續(xù)強(qiáng)降雨可形成坡面泥石流，對線路有潛在影響，同時高出崩落物有沿斜坡滾落至路面的危險(xiǎn)，尤其是大塊石，沖擊動能大，已將擋土墻上部砸壞，同時部分石塊飛躍過擋土墻將道路外側(cè)的路燈砸爛，路面有大量被砸留下的坑洞，對道路及車輛具較大隱患。高陡巖質(zhì)邊坡在地震力作用下巖土體被大量破碎，降雨作用使得破碎巖土體松動破壞造成突然的崩塌破壞，對下部的擋土結(jié)構(gòu)物及道路造成極大破壞。

4 結(jié)論

本文根據(jù)大量現(xiàn)場調(diào)查工作，總結(jié)了“8·8”地震后川九路沿線降雨誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害及支護(hù)結(jié)構(gòu)的損毀特征，得出以下結(jié)論：

1)九寨溝地震后，川九路沿線巖土體較為破碎，2018年雨季降雨誘發(fā)了大量滑坡、泥石流及崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，給當(dāng)?shù)厝嗣竦纳?cái)產(chǎn)安全帶來了巨大的威脅。2)調(diào)查發(fā)現(xiàn)川九路沿線多處工程防護(hù)措施損毀，擋土結(jié)構(gòu)的損毀模式有：擋墻失穩(wěn)破壞、擋土墻側(cè)向位移破壞、落石砸壞擋土墻。3)山區(qū)地震后自然災(zāi)害工程防護(hù)措施應(yīng)考慮到當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境特點(diǎn)，其中降雨是川九路工程防護(hù)措施失效的直接原因，在降雨多發(fā)地區(qū)要重點(diǎn)考慮工程措施降雨下的可靠度。