黄土地质范文
黄土地质范文（精选7篇）
黄土地质 第1篇
为使隰县珍贵的地质遗迹得到保护, 促进地质学研究和地质科学知识的普及, 丰富隰县旅游资源, 提高隰县旅游的品味和科学内涵, 推动隰县经济进一步发展, 经实地踏勘后认为隰县具备建立以午城黄土剖面为中心的省级地质公园的条件, 北部可建立观赏性园区。未来隰县午城黄土地质公园, 会是一座以地质科学研究为主, 兼带地质地貌景观游览、地质科学普及的一专多能性质的公园。
1 公园概述
隰县午城黄土地质公园分2个园区, 北部为鸭湾园区, 位于下李乡辖区内, 其地理坐标为:北纬36°50′04″—36°54′30″, 东经110°56′19″—111°01′07″, 该区均属黄土地貌, 最高黄土塬海拔1 457.5 m, 最低主河道西南出口, 海拔高程1 123.6 m。南部为柳树沟园区, 位于午城镇辖区内, 其地理坐标为:东经110°51′45″—110°53′02″, 北纬36°28′03″—36°29′42″, 最大海拔高程1 049.0 m, 最低高程在北端昕水河中, 海拔783 m, 地形高差达260 m多。公园总面积为31.13km2, 其中鸭湾园区为28.15 km2, 柳树沟园区为2.98km2。隰县盆地主体为黄土残塬及黄土梁、川地貌。
2 公园地质
2.1 公园地质分析
原太古代谷罗沟组地层, 划归有序结晶岩系, 属变流纹岩, 经踏勘实为片麻岩强糜棱化产物, 属构造岩。万年饱组为太古代古老花岗岩变质形成。南部下紫峪一带太古代片麻岩中, 含元古代角闪石英二长岩, 与芦牙山紫苏花岗岩基本一样, 块状未变质, 只是角闪石代替了该地的紫苏辉石。
构造上, 鸭湾园区东端断层点, 显示两次构造运动特点, 燕山期是西盘地层强烈逆冲, 在东盘断裂南引带中, 奥陶系灰岩在东部翘起, 并引出小型帚状构造, 得出其应力方向仍是西盘逆冲。但在西盘原来应出现早于奥陶系灰岩的地层时, 这里却出露了奥灰岩之上的下石盒子组地层:灰绿色砂岩夹灰红色泥岩, 证明它是西盘下落的。
2.2 第四纪地质分析
2.2.1 隰县午城镇柳树沟第四系实测剖面
根据实测剖面可知, 自上而下赋存的地层为:第四系全新统 (Q4) 、上更新统马兰组 (Q3) 、中更新统离石组 (Q2l) 、下更新统午城组 (Q1w) 。其中午城组分上下2个岩性段, 下段原当作新近系上新统地层对待, 根据古地磁测试结果, 它们全属松山负极性事件沉积, 因此改成下更新统, 归属下段。
a) 午城组下段。
午城组下段地层以红色粘土为主, 夹较多的桔黄色亚粘土及钙质结核层或钙质层[1]。底部有1 m~20m砾石层或砾岩, 水平层理发育, 钙质夹层厚10 cm~300 cm不等, 风化后常突出于风化面上, 呈肋条状微地貌。午城组下段底部砾岩, 砾石滚圆度好, 砾径一般在5 cm~15 cm之间, 以各种石灰岩为主, 含有少量石英岩, 变质岩砾石。柳树沟园区内砾岩在层型剖面中, 厚1 m~2 m, 向南1 km可增加到10 m~15m, 当中有红土夹层。
午城组下段沉积物中, 除了泥岩、钙质泥岩、钙质结核外, 从未见过1层砂层。除了大小砾石, 就是泥, 而这些泥大部是异地西风所提供, 是空降的。因此这种沉积环境与一般河流沉积不同, 是不含砂的河道;所以找不到河心激流心滩沉积, 也找不到洪泛相的沉积。在沉积构造上, 不见斜层理, 看不到沉积韵律。这环境与一般湖泊沉积不同, 没有滨湖沙滩、沙堤。肉眼也区分不了湖心湖边的颗粒分选, 没有风吹波痕。
午城组下段地层中找到少量水生螺的化石, 有萝卜螺、蛹形螺, 属淡水湖泊、沼泽中腹足类动物。但还有陆生小蜗牛化石, 属潮湿旱地动物。反映出沉积盆地有时在水中, 有时脱离水体, 是种水旱互动的环境。
因此, 午城组下段地层, 是大风带入浅水湖泊的沉积形成, 有时湖盆干涸成旱地。当时沉积厚度可达60 m~70 m;
b) 午城组上段。
午城组上段地层沉积物以棕黄色粘土亚粘土为主, 夹灰红色粘土, 平均有5层~7层[1]。钙质层不发育, 总厚10 m~30 m。地层全为水平层理。
这些现象综合反映, 当时沉积环境仍是湖盆, 沉积物主体仍以大风吹来为主, 当然应有不少是下段粘土的再生沉积。湖盆周边基岩所提供的铁锰质及钙质明显减少了。没有外围基岩砾石带入 (只有当地钙质结核加入) , 说明水动力作用很弱, 推测天气总是细雨到小中雨。只有这样, 才能使盆边斜坡上基岩没有冲成砾石带进盆地。
2.2.2 古地磁
工作中采用野外调查与室内测试分析相结合的方法, 通过资料收集与分析、野外路线调查、第四纪剖面测定及样品采集与环境替代指标参数测定, 确立了鸭湾、县城曹城东沟2个剖面的年代地层序列, 对2个剖面的N/Q第三系与第四系界线进行了分析, 初步分析了该地区古气候、古环境演变特征[2]。
2.3 构造运动
区内有基岩夷平面三级自下而上分别为三级1 300m~1 400 m, 二级1 600 m, 一级1 900 m~2 000m。它们在古近纪内形成。此后发生隰县盆地断落, 其上沉积了新近系地层。随后在N—Q (第三系—第四系) 之间被侵蚀干净。
下更新世开始地壳剧烈抬升, 河流下切, 后在其上沉积了湖沼型午城黄土下段 (厚约100 m) 。此后地壳2次抬升 (约50 m) , 午城黄土上段在下段凸凹不平侵蚀面上继续沉积 (约50 m) 。
午城黄土上段沉积后, 地壳再次抬升, 下更新世沉积层再遭剥蚀 (约20 m) 。其上才有离石组风成黄土堆积 (约30 m) 。
中更新世后期是强烈地壳抬升的侵蚀期, 其侵蚀深度可超过100 m, 这一抬升是阶段性的, 每次抬升侵蚀都留下冲积砾岩, 最多可达7级。
晚更新世开始地壳继续抬升, 抬升幅度达100 m, 其后堆积了20 m厚的二级阶地。全新世再次抬升, 抬升幅度在20 m~25 m, 其上堆积了高4 m~6 m的一级阶地。
目前地壳尚处抬升隆起中。
3 地质资源的开发和保护
黄土地质公园中遗迹是地质历史时期内力和外力地质作用的综合产物, 是240×104a以来地球地壳结构、构造运动和地貌形态演变的真实写照。黄土地质公园开发就是为了达到保护资源的目的, 在开发过程中要对各个功能区分区保护, 同时要以生态学观点进行周边生态环境的保护;在对外开放过程中要保证黄土地质公园地区的生态平衡, 一切活动都在景区环境容量内, 以因地制宜、适度利用为原则, 保护黄土公园地区的自然风光。
4 结语
隰县午城黄土地质公园属于有重要价值的地质剖面和地质地貌景观的地质公园, 以第四纪中不同年代沉积的黄土景观为主要特色, 重点在于确定隰县境内午城黄土与上下地层的关系, 兼具建立黄土地貌尤其是条带状红黄相间的黄土崖景观的欣赏区, 其科学价值及观赏价值均比较高, 地质遗迹景观具有地质学科普意义和科研意义。
摘要：叙述了隰县午城黄土地质公园是以第四纪中不同年代沉积的黄土景观为主要特色的公园。指出了公园中柳树沟园区因层型剖面所在, 其科学价值高;而鸭湾园区则观赏价值高, 地质遗迹景观具有地质学科普意义和科研意义。提出要合理开发和保护地质资源。
关键词：隰县,黄土,地质资源,开发
参考文献
[1]山西省地质矿产局.山西省区域地质志[M].北京:地质出版社, 1989.
黄土地质 第2篇
1 工程地质情况
1.1 工程概况
静宁隧道位于甘肃省静宁县平山、峡口、头岔、小湾和赵家沟之间, 为分离式隧道, 上行线隧道长2600m, 下行线隧道长2679m。
1.2 地质概况
隧址区属浅埋松软黄土和弱胶结岩石型长隧道。隧址区地处黄土盆地北部边缘。地貌上总体属于盆地边缘黄土梁峁区, 西临葫芦河, 东近东峡大水库, 中部冲沟切割较浅。隧址区出露地层从上到下依次为:一般新黄土、饱和黄土、老黄土、泥岩。本区黄土覆盖层较厚, 老的构造运动对线路影响很小, 新构造运动主要表现为垂直运动, 第四系河流阶地发育。隧址区属黄河流域渭河水系。地下水含水层以地表覆盖层为主, 呈不连续的片状, 水位线不连续, 富水性弱, 无稳定的地下水位。泥岩基本不含水, 地下水以孔隙、裂隙潜水为主, 且水位受季节影响, 动态变化大。
2 地质雷达原理及探测方法
2.1 地质雷达方法原理
地质雷达检测是利用高频电磁波以宽频带短脉冲的形式, 其工作过程是由置于地面的发射天线发送入围岩一高频电磁脉冲波 (主频为数十兆赫至数百兆赫乃至千兆) , 地层系统的结构层可以根据其电磁特性如介电常数来区分, 当相邻的结构层材料的电磁特性不同时, 就会在其界面间影响射频信号的传播, 发生透射和反射。一部分电磁波能量被界面反射回来;另一部分能量会继续穿透界面进入下一层介质。由于电磁波由天线进入围岩中会产生反射和折射;当电磁波遇到围岩的陷穴及富水带时部分电磁波被反射, 并被接收天线所接收, 部分继续穿透介质先下传播。地质雷达工作原理如图1所示。因而围岩变化面、陷穴及富水带位置可以直接由天线的定位系统给出, 深度可以由以下公式得出:
L=v*t/2
式中:L电磁波发生强反射面的深度;
v电磁波在地下的传播速度;
t电磁波的双程传播时间。
地质雷达主要由主机 (控制单元) 、天线、数据传输电缆等组成。在探测过程中采用中心频率为100MHz的天线进行探测。
2.2 探测方法
在预报过程中该隧道每次探测深度按20m控制, 即每开挖20m进行一次超前地质预报, 当日或次日提交超前预报通知单, 通知围岩性质及注意事项。对围岩进行探测时, 将掌子面 (或核心土) 前缘修理平整, 根据具体施工情况布置测线, 如图2所示, 按测线拖动雷达天线在掌子面前缘面上沿测线匀速移动, 并记录检测数据。这样, 可对各测点进行快速连续的探测, 并根据反射波组的波形与强度特征, 通过数据处理得到地质雷达剖面图像。而通过多条测线的探测, 则可了解场地目标体平面分布情况。通过对电磁波反射信号 (即回波信号) 的时频特征、振幅特征、相位特征等进行分析, 便能了解地层的特征信息 (如介电常数、层厚、空洞等) 。
(1) 为全断面开挖测线布置 (2) 为留核心土开挖时测线布置
2.3 典型工程实例
2.3.1 单一完整新黄土预报实例及波形分析方法
图3为静宁隧道下行线出口 (核心土面里程为XK209+465) 地质雷达检测波形图, 核心土围岩为第三纪风积一般新黄土, 土质疏松、多孔隙, 垂直节理发育, 极易渗水, 且有许多可溶性物质, 遇水软化, 夹有石英及植物根系等。
由图3分析:电磁波在传播过程中无强反射界面, 波形均匀, 波幅较小, 波形同相轴连续。预报结果为:核心土前方0～20m范围内围岩一致性较好, 围岩性质及含水量与核心土一致, 无较大变化。
开挖后发现该段落洞身围岩为一般新黄土, 节理、裂隙发育, 碎屑结构, 含水量较小, 夹有石英及植物根系等杂质, 与预报结果完全一直。
2.3.2 泥岩裂隙发育及富含裂隙水预报实例及波形分析方法
由于黄土地区特殊的地质环境, 在黄土隧道中部分段落为泥岩, 节理较发育, 裂隙水与围岩以及裂隙与空气的相对介电常数有明显差异, 电磁波在该种介质中传播是会发生具有一定规律的强反射, 且反射杂乱。
图4、图5为黄土隧道下行线出口方向里程为XK209+378掌子面探测波形图。掌子面围岩情况:下部围岩为褐红色全风化泥岩, 块状构造, 泥质结构, 致密均一, 厚层状, 节理及结构面较发育;拱顶为强风化泥岩, 且有裂隙水渗流, 在水作用下围岩成碎屑状, 有掉渣现象。探测时对掌子面左侧及拱顶位置进行探测, 雷达探测深度时间剖面如图4、5所示。
经雷达时间深度剖面图4分析:黄土隧道下行线出口XK209+378～XK209+398范围内, 掌子面左侧探测深度0～17m内电磁波无强反射面, 且规律性较强, 形成低幅反射波组, 波形均匀, 无杂乱反射, 反映该段介质相对均一, 一致性较好, 围岩性质及含水量无较大变化;17m处有一反射面, 反射波为负波峰, 17～25m内电磁波能量衰减慢, 形成低幅反射波组, 波形均匀, 无强反射, 反映该段介质相对均一, 围岩一致性较好。
经雷达时间深度剖面图5分析, 掌子面拱顶位置掌子面前方2～5m范围内电磁波波形杂乱、波幅变化大, 能量无规律衰减且反射较强, 说明在位置围岩裂隙发育且含水量较大, 5～13m范围内电磁波能量成规律性衰减, 振幅减小, 波形基本均一。分析为该段围岩分化严重, 裂隙发育, 可能富含裂隙水。
预报结果下行线掌子面左侧XK209+378～XK209+395段围岩与掌子面相同, 无较大变化, XK209+395～XK209+398围岩性质较前段差, 节理发育;拱顶探测位置XK209+378～XK209+383含水较大, 节理较发育;XK209+383～XK209+391段含水量有所减小, 节理发育, 建议施工时采取弱爆破, 短进尺、强支护方式开挖。
在工程开挖中XK209+378～XK209+385段拱顶围岩为强风化泥岩, 富含裂隙水, 围岩成碎屑状, 锚喷支护后在段拱顶有渗水现象;XK209+378～XK209+398段掌子面左侧围岩为全风化泥岩, 块状构造, 泥质结构, 致密均一, 厚层状, 节理及结构面较发育。
3 结语
黄土隧道总计5279延米现已全线贯通, 地质超前预报总计53次, 在整个隧道超前预报过程中及时对围岩性质及含水变化段落做出了符合实际的地质预报检测。在预报中发现该隧道地质环境主要表现为:单一完整新黄土及泥岩、裂隙发育及局部富含少量裂隙水泥岩段。通过对以上不同地质环境下的雷达波形图分析, 较准确的预报了黄土隧道掌子面前方围岩的变化情况, 保障了施工安全, 提供了重要的地质预报资料。但是地质雷达在实际应用中也有其局限性。主要为以下3方面:
(1) 探测距离与分辨率的矛盾无法克服;
(2) 雷达天线和掌子面很难接触紧密, 存在脱空区, 故有效波的识别及其成果解译十分困难;
(3) 由于现场条件局限, 被探测对象的空间信息量太少, 其资料成果的解释不全面。
上述3个问题也是黄土隧道地质超前预报准确度的制约因素。因此, 探地雷达资料解释精度的高低, 不仅取决于仪器设备的工作性能, 也取决于使用者对探地雷达技术的基本理论、现场数据采集以及信号处理知识的掌握程度, 同时对多种地下目标体探地雷达图像特征和异常信号识别, 对地质雷达资料的解释具有更直接和更具体指导作用。
参考文献
[1]李大心.探地雷达方法与运用[M].北京:地质出版社, 1994.
[2]邹正明.地质雷达在长乌岭隧道超前地质预报中的应用[C].2007年全国公路隧道学术会议论文集.
[3]GB 50021—2001, 岩土工程勘察规范[S].
黄土梁隧道工程地质分析 第3篇
黄土梁是四川省平武县和九寨沟县的分界,黄土梁地区位于岷山北部的核心地区,分布于九寨沟县和平武县境内,位于两市三县交界,海拔1 900 m～3 400 m,相对高差1 500 m～2 000 m,具有典型的山地地貌景观。冬季时间长,阴山地段积雪时间长,形成冰雪路段,行车极不安全,是九环线交通的瓶颈。为尽快解决这一问题及推进灾区的重建,省市交通部门研究决定修建黄土梁隧道,解决冰雪冻害路段,确保九环线的畅通。
2 区域自然地理环境
1)位置、交通。黄土梁隧道隧址位于九寨沟县与平武县交界处的黄土梁,进口在九寨沟县勿角乡,由北往南横穿黄土梁中段。隧道进口在原S205线卡子,距九寨沟县城约20 km,隧道出口在详述加北20 km附近的磨房沟,交通较为方便。2)地形地貌。本项目处于四川盆地向青藏高原过渡的东缘地带。地势由西北向东南倾斜,属于中高山切割型山地,峰峦叠嶂,山高谷深,溪流纵横。黄土梁是平武县和九寨沟县的分界,黄土梁地区位于岷山北部的核心地区,黄土梁分布在平武县境内,位于两市三县交界,海拔1 900 m～3 400 m,相对高差1 500 m～2 000 m,具有典型的山地地貌景观。3)自然地理。本区属于北亚热带山地湿润季风气候,气候温和,降水丰沛,日照充足,四季分明,具有云多、雾少、阴天多的特点。全年无霜期100 d左右。雾日少,日照率在40%左右。每年10月～次年4月为积雪期。多年平均气温14.7 ℃,最高值15.1 ℃,最低值13.9 ℃。极端最高温37 ℃,极端最低温-7 ℃。多年平均降水量866.5 mm,最高值1 161.4 mm,最低值397.3 mm。多年平均日照时间1 376 h,多年平均无霜期252 d。
3 工程地质条件[1]
1)地层岩性。按全国地层区划意见,隧址区在地层分区上属昆仑秦岭区,出露及埋藏的地层为上古生界石碳系至震旦系地层。岩性为泥盆系中统三河口群(D2S1+2)深灰色砂岩、粉砂岩及黑色砂质板岩、碳质板岩为主,夹有硅质砾岩层及硅质岩、灰岩透镜体、鸡窝状无烟煤。经实测隧址区地层剖面,隧址区基岩为满泥盆系中统三河口组(D2S1+2)地层。岩层产状:2°～350°/42°～78°。2)地质构造。隧址区地质构造复杂,在区域上西邻松潘—甘孜地槽系之巴颜喀拉冒地槽褶皱带,东接龙门山—大巴山台褶带,北为秦岭地槽,南为后龙门山冒地槽褶皱带。在地质构造部位上,本区位于由北部的文县弧形构造带、西部的岷江断裂—雪山断裂—虎牙断裂和东南部的龙门山断裂带所围限的楔形地块西部。3)地震活。该区自公元前186年有地震记载以来,迄今共发生8级地震3次,7.0级～7.9级地震8次,6.0级～6.9级地震12次,4.7级～5.9级地震65次。其中,Ms≥7.0级强震主要沿王水—武都—松潘—茂汶一带,呈近SN向展布,构成了中国南北地震带的中段。根据国家标准JTJ 004-89公路工程抗震设计规范、GB 18306-2001(2008修订版)中国地震动参数区划图,由区域地壳稳定性评价标准,结合工程场区已有的地震地质资料综合分析认为,黄土梁隧道工程区属地壳次稳定区,地震效应主要为外围强震对工程区的波及影响,地震基本烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.227g。4)水文地质。隧址区为一条突出的山梁,为单斜构造,为一个简单水文地质单元,地下水类型主要为第四系松散堆积层孔隙潜水和基岩裂隙水,其中以基岩孔隙裂隙水为主,含水层主要由泥盆系中统三河口组厚层砂岩。区域水文地质条件复杂,同时地下水的赋存量也十分丰富,涌水量约12 195 m3/d～14 417 m3/d。对照《规范》[2]中环境水腐蚀判定标准,地表水、地下水对混凝土不具腐蚀性。
4 工程地质分析
文中依据公路隧道岩土标准[2,3,4],充分考虑了地层岩性、基岩风化程度、构造、节理发育程度、基岩富水情况、隧道的埋深等因素,以及调绘资料、钻探、物探等,且结合工程经验,将黄土梁隧道围岩类别基本分级如表1所示。
其中洞身段围岩级别主要为Ⅲ级,Ⅳ级,Ⅴ级,少数为Ⅱ级。Ⅲ级围岩长占隧道全长的60%;Ⅳ级围岩占全长30%;Ⅴ级围岩占总长的10%。隧址区地质构造表现为单斜构造,隧址区的节理主要受区域性构造控制,易产生局部坍塌或掉块,在K7+960～K10+140间,隧洞最大埋深达400 m～700 m,初步判断隧洞深埋段具有发生弱～中等岩爆的可能。在地下水贮藏量十分丰富,岩体破碎地段施工时将会出现10 000 m3/d以上的涌、突水或突泥。
综合分析,隧道工程地质条件还较好,拟建隧道围岩稳定性仍属相对较为优越的隧址方案。
5 结语
1)根据四川省地震局工程地震研究所《平武涪江火溪河梯级电站工程场地地震安全性评价报告》,工区50年超越概率10%的地震烈度为7.8度,地表基岩峰值加速度库坝区为227 cm/s2(0.227g),工区场地地震基本烈度均为8度。隧址区无泥石流灾害,崩塌、滑坡等不良地质现象对隧道施工基本无影响,属一般可建地段。2)隧道设计进洞口位于崩坡积层中,洞底标高距地表仅6.8 m,不宜成洞,建议进洞口移至K6+140 m处进洞;设计出洞口处与现小河沟沟底相对高差4.0 m～5.0 m,应考虑防洪措施。建议仰坡、边坡开挖坡度值土层采用1∶1.25,基岩采用1∶0.75。建议的隧道进、出洞口场地自然斜坡稳定,基岩岩体稳定,场地稳定性较好,适宜隧道进、出口成洞。3)黄土梁隧道施工时地下水突水量可达每日1.0万m3～2.0万m3。在地下水贮藏量十分丰富,岩体破碎地段施工时将会遭遇10 000 m3/d以上的涌、突水或突泥灾害。4)隧址区水文地质条件及区域水文地质背景复杂,据隧址区部分水质分析成果火溪河、沟水和钻孔水主要为重碳酸钙镁型水,按公路勘察规范[1]判定,隧址区地下水及地表水均对混凝土无侵蚀性。5)黄土梁隧道隧址区穿煤的可能性小,压煤量较小。隧址区有毒有害气体主要为三河口组所夹煤线瓦斯气体,需在施工和运行期采取必要的通风措施。6)隧址区为中高地应力区,在K7+960～K10+140间,隧洞最大埋深达400 m～700 m。初步判断隧洞深埋段具有发生弱～中等岩爆的可能。施工中仍应加强监测和预报。7)黄土梁隧道轴部地下水位在隧道开挖将形成较大的集水廊道,地表部分井、泉量将会减小或断流,对本区林业用水造成一定影响,因此,在隧道施工建设中必须采取切实可行的环境保护措施,以期将隧道建设对环境的破坏影响程度降低到最小。
参考文献
[1]蒋爵光.隧道工程地质[M].北京:中国铁道出版社,1991:20-80.
[2]JTJ 064-98,公路工程地质勘察规范[S].
[3]JTG B01-2003,公路工程技术标准[S].
富水黄土隧道涌水水文地质勘查 第4篇
关键词：隧道,地质钻探,涌水量,潜水
0 引言
黄土是最新的地质时期形成的土状堆积物, 在我国华北地区广泛分布, 其中黄河流域为最主要的黄土分布区, 约占总面积的83%。黄土在我国因分布广、范围大、性质特殊, 随着经济发展的需要, 高速公路不可避免的需穿越黄土地层, 富水黄土隧道开挖后易造成围岩泥化, 基底变形, 沉降量增大等危害, 使隧道发生病害。因此, 黄土隧道涌水水文地质勘查对隧道设计、安全施工和运营管理都具有十分重要的现实意义。对富水黄土隧道进行水文地质勘查, 正确查清隧道水文地质条件、隧道涌水量有利于隧道后期采取针对性的治理措施, 确保工程的稳定、安全。
1 工程概况
吉河高速公路乔原隧道位于乡宁县昌宁镇乔原村东侧约20 m, 设计为左右分离式, 隧道左右线均属长隧道, 总体走向呈西北—东南向, 两洞中轴线最大间距约32 m。右线洞体全长1 626 m, 左线洞体全长1 572 m, 洞体最大埋深104.2 m, 设计洞宽10.25 m, 洞高8.632 m。洞室围岩为第四系中更新统粉质粘土夹钙质结核层。
2014年10月隧道贯通。贯通后, 由于洞体内出现滴渗水现象, 隧道边墙出现开裂, 隧道涌水量采用三角堰对进出口中央管沟进行观测, 左右洞总涌水量为81.3 m3/d。隧道水文地质条件勘查有利于隧道后期采取的针对性治理措施, 确保工程的稳定、安全。
2 隧址区工程地质条件
隧道围岩为第四系中更新统冲洪积 (Q2al+pl) 黄土 (粉质粘土) 。岩性主要为Q2al+pl黄土 (粉质粘土) , 棕黄色, 土质较均, 结构较紧密, 小孔隙发育, 具垂直节理, 含有大量的钙质结核, 呈硬塑状态, 均为Ⅱ级普通土。密度1.8 g/cm3~2.0 g/cm3, 含水量19%~23.5%, 物理力学指标内聚力C=44 k Pa~52 k Pa, 内摩擦角25°~31°。
隧道出现病害后, 在隧道洞身段取样14组, 进行土工试验分析, 洞身围岩为粉质粘土夹钙质结核, 局部夹粘土, 饱和度85.3%~100%, 平均为95.76%;塑性指数Ip=12.6~18.0, 液性指数Il=0.04~0.50, 呈可塑~硬塑状态。
3 隧址区水文地质条件
隧址区由于黄土土质疏松在地表水的侵蚀、冲蚀作用下, 四周冲沟发育, 沟深坡陡, 沟间多有残塬分布。以龙皮、乔原、中阳村和龙皮、乔原、敛子村两线为分水岭, 将隧址区分为中阳北沟、石涧沟、内阳沟三个水系。
隧址区东北为一个连续的黄土塬面, 塬面东北高西南低, 调查区内其面积达2.80 km2, 黄土塬上部为湿陷性黄土, 其下为粉质粘土夹钙质结核, 为大气降雨入渗提供了较好的储水条件。大气降雨入渗后, 部分形成潜水, 潜水由东北向西南径流补给, 隧道建成后, 隧道底板低于潜水静水位线, 潜水侧向补给隧道, 形成隧道涌水。
隧道穿越中阳北沟1号、2号、3号支沟下游, 支沟排水条件极差, 雨季大气降雨形成地表径流, 直接入渗补给下部潜水。
4 水文地质钻探
在隧址区内布设水文地质孔3个 (SK1, SK2, SK3) 、观测孔1个 (GK1) 。
经抽水试验确定Q为渗透流量, m3/d;H为潜水含水层厚度, m;h为动水位线以下含水层厚度, m;r为钻孔半径, m;S为抽水时的水位降低, m。
本次抽水层位为粉质粘土夹钙质结核, 钻孔均进入基岩不小于10 m, 地表水与钻孔位置关系为远离地表水, 试验井类型为完整井, 地下水类型为潜水。
渗透系数采用裘布依理论式 (1) 计算:
影响半径采用库萨金经验式 (2) 计算:
根据以上两个公式, 结合抽水试验数据采用迭代法进行计算, 经计算SK1钻孔K=0.003 183 m/d, R=5.18 m;SK2钻孔K=0.004 473 m/d, R=12.73 m;SK3钻孔K=0.004 827 m/d, R=3.35 m;GK1钻孔K=0.005 587 m/d, R=19.56 m (见表1) 。
地下水对混凝土和钢筋的腐蚀性为微腐蚀。
5 隧道涌水量计算
1) 涌水补给来源。
隧道涌水地下水类型为松散岩类孔隙水, 属潜水。隧址区松散岩类孔隙水主要补给来源为大气降雨, 在黄土塬区入渗补给和隧道顶部沟谷入渗补给。经计算:隧址区东北塬面大气降雨平均每天入渗补给潜水量Q=437 m3/d, 隧道顶部沟谷大气降雨平均每天入渗补给潜水量Q=50.89 m3/d。
2) 隧道涌水量计算。
隧道涌水影响半径采用库萨金经验式计算:
隧道处于有限厚的含水层中, 含水层为潜水, 假定下部隔水底板呈水平状态, 单面流进隧道的涌水量, 采用丘嘉耶夫式 (3) 计算:
根据隧道内部踏勘, 隧道内积水水面与隧道底板高差很小, 假定h=0, 这时H1=H0, 这时式 (3) 即成式 (4) :
其中, Q为隧道涌水量, m3/d;H0为水位降低高度, m, H0=H1-h;H1为静止水位至隧道底之深度, m;qr为引用流量系数;r为隧道宽度的一半, m;T为由隧道底至隔水层的距离, m;B为隧道通过含水层的长度, m;h为水位下降曲线在隧道边墙上的高度, m。
经计算隧道总涌水量为173.45 m3/d。
6 结语
黄土地质环境下路基处理方案设计 第5篇
随着我国公路建设事业的不断发展, 公路建设不断向着西部推进。在公路工程建设项目中, 遇到的黄土地质环境软土路基问题越来越多。为了满足公路工程的施工要求, 应对黄土路基问题进行处理[1]。在进行黄土路基处理设计方案的确定时, 应以高质量和高标准为基础, 遵循经济、合理的原则。本文结合具体的某公路工程, 阐述高压旋喷桩注浆施工技术在黄土地质环境下路基处理方案设计中的应用。
2 工程概况
本工程为某一高速公路施工建设项目。该公路的设计行车速度为100km/h。按照双休车道进行设计。在该公路的沿线内分布着较多的黄土路基。黄土路基无法满足工程的施工要求, 因此, 需要对其进行处理。
3 黄土软基处理方案设计要求
在进行黄土软基处理方案的设计时, 应综合考虑工程的地质条件、工期质量要求、材料供应等各方面的因素, 遵循因地制宜、就地取材、综合治理的原则, 从而确保处理方案满足技术先进、经济合理的要求。
1) 处理方案要求。在进行软基处理方案的设计之前, 应收集与工程相关环境和气象资料, 并对软基进行相应的勘探以获得其物理力学指标, 以这些资料作为设计和施工的依据。
2) 设计需满足的条件。在对处治方案进行设计时, 应从经济和技术等方面进行设计方案的比选, 同时遵循先简后繁、就地取材的原则。软基路堤的设计宜采用动态设计方案, 对于施工过程中各种因素的变化应及时进行收集, 并根据要求对原设计进行适当的修改和优化。
4 黄土地区软基处理设计方案
本工程采用高压旋喷注浆法进行黄土软基的处理。在进行设计时, 重点考虑的内容为注浆的加固深度、有效桩长、桩身强度等。设计的注意内容包括桩径、桩长、强度、布孔形式、孔距以及承载力等[2]。
在高压旋喷注浆法的设计中, 需要考虑的内容包括以下几点:
1) 当在软土中存在相对硬层时, 应先使桩长达到硬层处, 然后在选择合理的置换率。
2) 当软土较为深厚时, 需要重点考虑桩身的强度和桩位的布置方式。这是因为桩身强度越大, 则下卧层所受到的附加应力就越大, 这会引起更大的沉降。
3) 在饱和黏性土中, 单管发施工的喷射桩桩径在0.6~1.2m之间。在硬土层和砂砾层中, 考虑到土层在竖向上的变化, 因此, 需要进行复喷, 以确保桩的完整性。
5 高压旋喷注浆方案设计
根据本工程的具体情况, 采用单管法就可以满足工程要求和地基承载力, 因此本工程确定采用单管法。
5.1 旋喷桩尺寸和强度设计
1) 旋喷直径的确定。旋喷直径的确定直接关系到软基处理工程的成败。在进行固结体尺寸的设计时, 需要考虑到的因素包括土质情况、注浆管的类型以及喷射技术等因素。在没有相关试验资料的情况下, 对于小型的工程, 可以根据经验进行尺寸的选择, 但是对于大型的工程项目, 则应通过现场的喷射试验予以确定。经验采用取值进行喷射桩直径的确定往往存在较大的误差, 因此一般情况下, 通过计算的方式以确定喷射桩的直径。本工程的黄土为黏性土, 其标准贯入值在2以下, 因此, 本工程喷射桩的直径设计为0.6m。
2) 旋喷桩强度的设定。在高压旋喷注浆法中所采用的注浆材料为水泥。在进行固结体抗压强度的初步设计时, 应综合考虑土层的性质, 如表1所示为单管法固结体强度的参考表。对于固结体无侧向抗压强度一般情况下可以取为2MPa。
5.2 地基加固工程设计
1) 单桩轴线承载力设计。在进行单桩轴线承载力的设计时, 应采取相关计算公式进行计算, 并通过现场的载荷试验予以调整和确定。在计算时, 需要重点考虑的因素包括桩径和桩的面积。本工程喷射桩的单桩轴线承载力设计值为420k N。
2) 复合地基承载力设计。在进行旋喷桩桩承载力设计时, 考虑到旋喷桩的强度较低和经济性两个方面的因素, 因此, 需要对其复合地基承载力进行设计。当在黄土软基中采用高压旋喷桩进行处治, 需要按照复合地基进行对待。对于黄土软基高压旋喷桩复合地基承载力的确定应采取相关计算公式进行计算, 并通过现场的载荷试验予以调整和确定。本工程所设计的复合地基承载力设计值为200k Pa。
5.3 布孔形式及孔距
1) 布孔形式。在进行喷射桩的平面形式进行布置时, 需要考虑路基的加固目的。一般情况下, 进行路基加固的布孔形式包括两种形式, 分别为三角形和矩形。在本工程中采用喷射桩进行路基的加固采用的是三角形的布孔形式。
2) 孔距确定。在进行注浆孔距的设计时, 需要通过相关的计算公式进行确定。经过计算分析, 本工程的注浆孔距取为2m。
5.4 喷射浆液材料
一般情况下, 在高压旋喷喷射法中, 所采用的浆液基本材料为水泥。一般情况下, 可以将水泥浆液分为普通型浆液、速凝-早强型浆液以及高强型浆液。普通型浆液比较适合在无特别要求的工程中进行应用。速凝-早强型浆液则比较适合在地下水位较高或者早期需要承担较大荷载的工程中进行应用。高强型浆液可以选择高标号的水泥。根据高压旋喷注浆法的施工要求, 水泥浆液应满足可喷性、稳定性、力学性能等方面的要求, 同时需要考虑浆液的胶凝时间。在我国普遍采用的是以水泥浆为主剂, 并掺入少量外加剂的水泥浆液。在本工程中, 所采用的水泥为425#普通硅酸盐水泥。
一般情况下, 水泥浆液的水灰比在1:1~1.5:1之间即可满足浆液的喷射效果。在本工程中所采用的水泥浆液的水灰比取为1:1。
5.5 注浆边界范围确定
对于高压旋喷注浆法的喷射范围, 应通过施工现场的试验进行确定。根据相关的理论可以知道, 喷射范围与土体的类型和密实程度有着非常密切的关系, 同时不同的喷射方法所产生的喷射范围也有所不同[3]。
注浆喷射范围的确定主要包括平面上处治长度和宽度的确定以及垂直方向上喷射深度的确定。在本工程中进行黄土路基公路中轴向方向上长度的确定, 主要以综合考虑承载力和沉降量两个标准, 本工程的设计承载力应控制在200k Pa以上, 沉降量应控制在30cm以下。对于公路中轴线方向长宽度的确定, 主要是考虑路堤底部的宽度, 以此作为高压旋喷注浆的处治宽度, 本工程的处治宽度在40~50m之间。对于处治深度的确定则应达到持力层的深度。本工程的喷射桩的深度应控制在10~17m之间。
6 结语
根据工程实践经验, 黄土地质路基相对其他地质路基来说处理较为复杂, 应当遵循因地制宜、就地取材、综合治理的原则, 选取合理的路基设计方案。本文结合本工程地质特点, 采用单管法施工方案, 提出合适的桩距和桩径以及布孔方式等方案, 为同类工程提供参考实例。
参考文献
[1]庞旭卿.路基黄土强度特性与地基承载力研究[D].西安:长安大学, 2007.
[2]郑新军.高速公路路基高压旋喷桩处治施工技术[J].中国西部科技, 2015 (6) :46.
黄土地质 第6篇
1. 洛川黄土地质公园保护及旅游实施现状
洛川黄土地质公园内基础服务设施建设较完备, 园区内建成了环山公路和观赏小道, 还有供游人休息的板凳, 有专门的地质博物馆。管理方面还专门成立了管理委员会于2004年10月成立。为了防止沟谷扩张与沟头侵蚀对园内的黄土地质遗迹造成威胁, 设立了总面积达3.2平方千米的黄土地质遗迹保护区[1]。
目前洛川黄土地质遗迹保护状况一般, 旅游利用程度差。由于长期消极保护意识的影响, 忽略了地质遗迹资源的真实性、完整性、重要性, 没能实现地质遗迹的积极有效的保护。同时, 现有的3位直接管理员中, 均缺乏专业地学知识, 又直接影响到地质遗迹的保护管理工作。洛川黄土地质遗迹资源的利用主要是科研科普和旅游开发两个方面, 洛川黄土地质遗迹虽在地学界有很高的知名度, 早有科研活动进行, 但洛川县一直是旅游基础环境相对薄弱的地区, 旅游开发差, 所以, 洛川黄土地质遗迹资源的保护与利用不协调, 反映了洛川黄土国家地质公园在保护与利用上的矛盾。
2. 洛川黄土地质公园旅游及保护懈怠存在的问题
2.1 政府和管理局在这方面的问题
管理局没有举办过关于以地质科普为主题的活动, 而且也不具备开展活动的条件, 宣讲设施不齐全。地质公园高举的是科学旅游的旗帜, 想以此主题提高风景旅游地的品位, 但此美好的原则在实际操作实施中, 游客对地质遗迹科学旅游的概念几乎没什么认知。有些宣传主题本末倒置, 游客对非科学信息的认知超过对地质遗址本身的了解。更多的问题来自于地球科学知识在向游客传播时的双方信息不对称, 地学信息所表达的生动通俗以及与旅游景观美结合的有机连贯性还不到位, 以地学为中心脉络的标示讲解还呈不连续性的片断, 这样的结果是游客对地质公园的理解还处于浅认知阶段。借用一组数据—对翠华山2005年的调查显示, 对地学解说牌能看懂的游客只占3 8.1%, 但82.8%的游客有从地质公园中获取地学知识的愿望, 最终从园中得到的信息不能令其完全满意[2]。从这儿可以看出游客对地学的了解程度以及留有印象之处仍属风景石瀑的附庸。国家地质公园保护与利用以及多重身份导致利益协调难的问题,
组织群众力度不到位, 在公园建设过程中配套建设的民俗村, 表演民俗节目, 农民刚开始的热情很高, 但没维持一年, 其中主要原因就是没有建立一个合适的政策。
2.2 群众的问题
从调查来看当地的民众35岁以上高中学历大约占1/6, 缺少高学历, 因而他们的认知水平决定了他们对于地质方面的兴趣不高。围绕地质公园的这个圈子没有形成那种了解地质的氛围。而且村民对于地质公园的认识仅仅在于位置, 用他们的话来说就是眼睛闭着也知道这儿是哪道梁, 哪道沟。他们认为自己没必要去了解这个, 那都是研究者的事。
由于洛川县位于黄土高原上, 是一个农业县, 农民的主要经济来源就是靠苹果树, 这决定了在农忙时他们不可能放下一年的收成去参与地质公园的建设。而且由于当地农民并没有从黄土旅游度假村中的投资得到收益, 通过调查我们了解到:农民没有从地质公园上得到任何经济上的驱动, 自然而然也就不愿在接待游人, 使游客住宿的黄土旅游度假村处于瘫痪状态。
2.3 游客人群局限的问题
我们得知黄土地质公园开园每年大约有一万游客, 其中以专家和学者居多, 而专家和学者一般是来为他们的项目而来, 或是来获取一些黄土资料, 回去之后没有大力宣传黄土地质遗迹的价值。这样的地质公园相当于是少数人的超前消费, 而对于当前绝大多数游客看重旅游地的社会服务因子和传说的中国人来说, 依然没有进入科学性的观赏理念之中。这是我们的专家和学者对这个社会的服务意识不佳, 没有履行社科宣传让大众享受学习科学知识旅游文化的传播。这是我国社会上层知识分子的比率小, 以及宣传辐射能力和渠道的欠缺的缘故。
3. 旅游保护策略探讨
3.1 建立高校与洛川黄土地质公园双向基地合作关系
建立双向基地合作关系不仅有利于学生综合实力的提高, 更有助于洛川地质公园的宣传, 进而促进其旅游品牌的打造。我们可以从以下两方面做起:
第一:我们高校学生有义务宣讲黄土有关方面的地质灾害, 我们这一次就曾向当地农民宣讲黄土崩塌灾害及一些简单的预防措施。为他们宣传了朱显谟院士的“全部降水就地入渗拦蓄, 米粮下川上塬、林果下沟上岔、草灌上坡下坬”用来治理黄土流失的28字方略及有关方针。大量的退耕地, 发展苹果种植。为他们宣传了一些利用黄土地质公园、洛川会议遗址红色旅游, 并建立起一个苹果观光园, 慢慢的调整当地农民的经济收入方式的想法。同时, 他们也在一定程度上了解了黄土科学观赏的价值, 相信会自然而然加入到保护黄土地质遗迹的队伍中。
第二:黄土地质公园已经和陕西师范大学建立合作关系, 成为他们学生实践基地。当然, 我们提出合作要求时, 羽主任答应免费为我们提供各种条件来让我们学生社会实践, 也愿意成为我们的社会实践基地。这无疑将会有更多的地大学子, 通过洛川实践来增长专业知识, 提升文化素养, 为今后的专业学习激发了浓厚的兴趣。让更多的学者知道黄土的价值所在, 对发展红色旅游线路的经典景区和自然地质知识为一体的综合旅游文化, 起到积极的促进作用。
3.2 管理部分旅游政策需要改革
政府政策应该向这方面倾斜, 得以使管理局能配套建设一些科普馆之类的科普场所, 调动当地民众发的积极性, 让其参与进公园的建设中来。并且以通俗易懂的方式与旅游者交流, 设计参与性地学旅游科普活动项目。地质公园要亮出地学科普旅游的招牌, 显示出自己不仅景观美还有内涵更丰富于其他景区的较高科学品位特色, 在标示解说系统及形象设计上就要尽量做到通俗易懂。如向一般游客解释地学知识时说“节理”不如说“裂隙”, 说“临空面”不如说“残崖断壁”。充分利用典型的地质遗迹, 建设好地质公园博物馆, 应用一些现代科学技术演示地质遗迹的演化及形成过程, 将复杂的地质现象转化为通俗易懂的科普教育内容。旅游是旅游者前往异地亲身感受的一种经历, 随着体验经济时代的到来, 旅游者的要求已经从景观游憩业满足其观光浏览上升为追求难忘的参与性的经历。国家地质公园诞生于体验经济时代, 起点就必须高定位, 不能仅停留在室内室外静态博物馆的标本解说牌的展示上, 还要合理设计一些能为旅游者留下美好深刻印象科学体验卖点。如在保护地质遗迹的前提下, 让游客采集一些岩石、矿物或古生物标本, 按游客需要包装成精美的小巧饰品, 留与游客珍藏。同时也可推出相应的淡季非科普的参与性旅游产品, 这样融科普于旅游中, 让游客在游览的过程中得到知识。
3.3 发展以黄土地质遗迹观赏为主, 多种旅游资源整合
洛川黄土国家地质公园位于典型的黄土丘陵沟壑区, 塬、梁、峁等黄土地貌的连片出现, 给人以雄浑壮阔之美;洛川苹果园经济林, 果香传遍大江南北;黄土塬流传下来的独特民风民俗粗犷、刚毅而又朴实;洛川会议旧址和616处古文物点显示着这里悠久厚重的历史[3]。因此, 重点将地质公园, 苹果观光园与洛川会议旧址, 民风民俗进行整合, 前两者代表自然旅游资源, 后两者代表人文旅游资源, 自然与人文整合后总体上丰富洛川旅游资源的内容, 而且是一种优劣互补的资源整合, 大大增强了资源的吸引力。据此, 设计出以地质遗迹资源为核心的六种专项旅游产品:科研科考专项旅游产品、黄土地质景观观赏专项旅游产品、苹果生态观光旅游专项旅游产品、农家乐专项旅游产品、红色爱国教育专项旅游产品、民风民俗专项旅游产品。
同时将洛川作为一个经典纳入到设计的旅游路线中, 组建综合性的旅游产品, 进行区域图旅游产品的联合开发, 这样能形成一定的景观规模效应, 可以吸引多层次、多类型的客源市场, 实现资源与市场共享。通过旅游线路组合可使洛川的旅游资源扬长避短, 向北与延安组成红色革命纪念游和黄土风情沿线游, 向东与壶口组成黄河黄土文化游, 向南与黄帝陵、西安组成成古文化游。具体线路设计如下:西安——黄陵——洛川——壶口——延安[4]。
3.4 提升当地农民自身文化素质, 改变经济观念, 成为活广告
当地管理部门应该近期组织一些关于黄土基本保护知识的宣讲、苹果观光园建设的科学知识。若有条件的话, 组织一些成人教育学习班, 来提升农民的自身素质。从而在未来几年内转变洛川的农民经济主要来源模式。让我们具有一批可以随时随地来为我们游客宣传洛川黄土地质遗迹以及当地的旅游人文文化。这样我们就具有活广告宣传实体和经济的受益体。
4. 结束语
黄土景观是长期的地质作用影响下形成的。独特的造型, 使人自然地陶醉于大自然巧夺天工、美妙绝伦的艺术创造中。刘东生院士曾说每次到洛川都有不同程度的收获。相比之下, 我们的收获是甚微的。我们为当地村民讲解了有关黄土的知识, 并进行了有关黄土崩塌等自然灾害的宣讲。为他们宣传了朱显谟院士的“全部降水就地入渗拦蓄, 米粮下川上塬、林果下沟上岔、草灌上坡下坬”用来治理黄土流失的28字方略及有关方针。看到村民对洛川会议遗址知识的匮乏与对黄土公园建立的漠不关心, 心中不免存有一丝丝凉意。
对此我们对有关领导提出以下建议:政府与当地农民应该加大双边的合作, 在村民了解黄土观赏价值的前提下, 以建立民俗村、宣传地质公园等手段, 多管齐下吸引游客、学者等社会各界人士对黄土地的关注。同时提高当地农民自身的经济意识, 发展他们的苹果观光园, 加大绿化保护黄土柱、黄土溶洞等自然景观, 可使更多的人认识自然, 享受大自然给予人类的馈赠。我特别提出洛川还可以链接红色旅游——即把革命传统教育与促进旅游产业发展结合起来的一种新型的主题旅游形式。打造红色旅游线路和经典景区, 既可以观光赏景, 也可以了解革命历史, 增长革命斗争知识, 学习革命斗争精神, 培育新的时代精神, 并使之成为一种文化。丰富优质的旅游资源, 将构成发展红色旅游的强大物质基础, 正在成为人们参观游览的热点。这些建议已受到有关领导的一致认同。更加值得庆幸的是我们自身的地质情怀得到了陶冶, 并成功说服领导愿意将地质公园作为我校的长期实践基地。这无疑将会有更多的地大学子, 通过洛川实践来增长专业知识, 提升文化素养, 为今后的专业学习奠定了浓厚的兴趣。让更多的学者知道黄土的价值所在, 对发展红色旅游线路的经典景区和自然地质知识为一体的综合旅游文化, 起到积极的促进作用。
摘要：研究黄土能够找到中国乃至全球环境、气候演变的历程和规律。洛川黄土是认识全球气候变化的标准地点之一, 对它进行保护对世界的科学研究有重要意义, 自2002年成立的洛川黄土地层剖面国家地质公园年接待游客量仅万余人 (多是科研考察者及野外实习学生) , 还没有形成地方新的经济增长点, 也未能找到和属地经济互动发展的良策。旅游品牌效应尚需提高, 文化景观性掩盖了科学性。地质公园还要具备一定的欣赏游玩价值, 对于一些科学意义较强而缺乏美学观赏性的地质遗迹, 就目前游客的接受程度而言, 树立地质公园的品牌效应也勉为其难。即使进入地质公园名列, 也较少有游客光顾, 希望通过旅游收入来支撑保护的基本要求还存在落实的困难。
关键词：黄土,地质公园,旅游价值,地质遗迹,保护
参考文献
[1]羽林鹏.陕西洛川黄土国家地质公园导游手册[R]
[2]郝俊卿.基于模糊综合评判的洛川黄土地质遗迹保护等级评价[N].山地学报
[3]庞桂珍.略论陕西省国家地质公园之特色—.长安大学学报[N].第25卷
[4]郝俊卿.洛川黄土国家地质公园与当地经济互动的发展初探[M].陕西地质.2005年12月
[5]孙克勤.世界文化与自然遗产概论[M].武汉, 中国地质大学出版社.2005
黄土地质 第7篇
关键词：铁路,滑坡,地质选线
1工程概况
山西某地方铁路为新建时速120 km煤运重载铁路,运行万吨列车,正线长度70 km,铁路等级为国铁Ⅰ级。主要承担沿线地区煤炭外运任务,并兼顾集运周边煤炭,是山西省煤炭外运通道的主要组成部分。
2地质概况
该铁路所经地段地形地貌属于黄土高原丘陵及低山区,由于长期水流侵蚀和切割作用,以黄土梁峁和深切冲沟为主。沿线主要岩性为第四系更新统马兰阶风积新黄土,新近系上新统粉质粘土;下伏二叠系、三叠系砂、泥岩。地方重载铁路由于技术标准、地貌、煤矿、文物等因素对线路的限制,线位的选择空间相对较小,而滑坡这一不良地质现象对铁路工程影响又极大,只有查明境内黄土滑坡分布,才能保证线路走向稳定、工程造价合理,进而保证工程安全以及规避工程运营阶段的风险隐患。
3综合地质选线
遥感判释能在短时间内初步圈定大型不良地质体如滑坡等范围[1]。将在室内进行的解释工作与现场有目的的野外验证有机结合,能尽早确定线位走向,绕避大型、不易处理的滑坡。本次在可行性研究阶段利用1∶10 000遥感解译成果图对线位进行了详细研究,绕避了部分巨型滑坡。
在遥感判释成果的基础上对可疑的不良地质体进行较为详细的调绘工作,判定滑坡范围及规模,并对线位附近的滑坡进行有针对性的测绘工作。
本线黄土滑坡通常在地形上的反映为:前缘呈舌形,后缘陡壁呈圆弧形、圈椅状,发育有单级或多级错落平台及拉裂缝。滑坡前缘多呈舌状并侵占冲沟。滑体两侧多发育对头冲沟(即双沟同源)等[2]。
对于规模巨大、整治困难的滑坡线路宜采用绕避原则。如本线CK2+460～CK2+830段穿越一滑坡(见图1)。原线位以隧道浅埋通过。调绘后发现,该滑坡体最大高差约60 m。滑坡前缘呈舌状,并侵占冲沟。滑坡体已辟为农田,上有3个平台,并横向发育两条冲沟。滑坡后壁呈圈椅状,陡峻,高约20 m～30 m。滑体主要成分为第四系更新统马兰阶风积新黄土及新近系上新统粉质粘土夹卵砾石土,土体松散,坡面及坡角可见多处砂泥岩块、砾岩大孤石,直径约3 m～5 m。在滑坡后缘,可见明显的滑坡裂缝。
综合分析,该滑坡为新黄土粉质粘土沿泥岩面的黄土—泥岩顺层滑坡。初步估算滑坡体厚约30 m,属厚层巨型滑坡,且新近有过滑动。线位调整后,线路向右侧改线绕避,目前线路于该滑坡体后缘右侧约80 m处有隧道通过,该滑坡对工程已无影响。
如图2所示CK26+240～CK26+530段原线位以特大桥与路基通过一滑坡。该处滑坡具明显的圈椅状构造,滑坡体上发育2级平台,主要成分为新黄土及块石土,岩土体松散,块石成分主要为砂岩。后壁高约20 m,滑坡顶部局部见少量滑坡洼地,无水。前缘平缓,自然坡度10°～15°,前缘坡角发育少量孤石,径约5 m～8 m,成分为砂岩。初步推测该滑坡为一黄土—泥岩切层古滑坡,滑体后约35 m,属厚层巨型滑坡。
由于铁路从滑坡中上部横穿,在施工及运营过程中可能进一步诱发该滑坡。经过调整后,目前线位于该滑坡右侧约310 m处通过,该滑坡对工程已无影响。
上述这类巨型滑坡,有黄土—泥岩顺层滑坡和黄土—泥岩切层滑坡。考虑到这类滑坡规模大,整治困难,在工程地质选线中进行了绕避。
CK28+330～CK28+820段线路沿轴向穿越滑坡体(见图3),线路以桥梁和路堑通过。滑坡在平面上呈一圆弧状,轴向长约480 m,横向宽约980 m。该滑坡后缘高约20 m较陡,呈圈椅状。滑坡前缘较平缓,基岩出露。坡面辟为耕地,有少量鼓丘,没有明显的滑坡台坎,局部基岩出露。初步判断该滑坡为黄土—泥岩顺层古滑坡,活动面为土石界面,受长期水流冲蚀等影响滑坡体上土体较少,局部出露基岩滑床,初步判断滑体土层较薄。该段关系着大里程向车站的设置问题,究竟能否通过需做进一步勘探查明。
根据勘探资料滑坡体一般厚度10 m～23 m,最大37 m。结合大里程向车站站位调整,降低了线路高程,设计以路基通过,前缘为填方,后部为挖方。轨面处于滑动面以下的稳定基岩中,挖方工程把滑坡体上的土体全部挖除掉,滑坡对工程影响较小。
4滑坡的机理分析
4.1 影响岸坡稳定的主要因素
4.1.1 岩性差异
该区域主要岩性为Q
4.1.2 岩层结构与地质构造
该区域构造形迹微弱,构造简单,地层总体为单斜构造,向西及南西缓倾。冲沟均为东西向分布,岩层的倾向与斜坡的倾向基本一致。而土石界面为主要的滑坡软弱面,即软弱面与斜坡倾向基本一致。当软弱面的倾角小于坡角而大于自身摩擦角时,斜坡稳定性最差,极易发生顺层滑坡。
4.1.3 水文地质因素
该区域由于河流下切侵蚀,形成“V”形冲沟,斜坡变形破坏模式以崩塌、崩滑为主,使坡体前缘产生临空面,从而诱发滑坡的产生。
4.2 黄土滑坡成因
根据对该区域滑坡的调查及分析研究:本区黄土滑坡主要是在河流侵蚀下切的作用下,岸坡坡度变陡,坡角土体在重力及河水冲刷作用下产生强度破坏,从而开始变形破坏,坡体上产生自地表向深部的拉裂,进一步明显变形产生贯通良好的拉裂缝。随着地表水的下渗,在土—土界面或土—石界面形成软弱结构面。最终沿滑动面形成滑坡。
本区滑体前缘滑动面多为新黄土与粉质粘土或新黄土与砂、泥岩的岩性差异面;后缘拉裂面则多发育串珠状黄土陷穴。前缘滑动面和后缘滑动面共同控制了滑面形态。
5滑坡的稳定性评价
通过对该区域的黄土滑坡的分析,发现多数滑坡发生在岸坡的顺层侧,均为黄土、粉质粘土沿砂、泥岩侵蚀面发生的顺层滑坡;多为老滑坡、古滑坡。滑坡体前缘平缓,滑体上多被开垦成农田,受人为活动及侵蚀作用,滑体土层较薄。目前基本处于稳定状态。但是,开挖边坡,改变坡体形态,进而改变坡体内岩土的初始应力状态,使坡脚附近出现剪应力集中带,坡顶和坡面的一些部位,可能出现张应力区,使边坡稳定性恶化,导致处于临界状态的边坡滑动。如铁路施工过程中爆破开挖失控、用药量过大,施工不规范,堑顶堆载或大量施工用水渗入等均可诱发这些滑坡复活。另外,勘察设计不清晰或采取措施不当,往往造成边坡坡形及坡度不适宜,而出现边坡失稳等问题。
6结语
在滑坡发育的复杂山区铁路工程选线时应采取遥感判释结合踏勘及测绘、勘探等综合勘察方法。对于规模大、后期维护成本大的滑坡应坚决予以绕避,但对于能处理或处理成本低、风险低的滑坡则宜选择适当部位,采取合适的工程通过。但必须做进一步的综合勘探,查清范围和性质,为工程设计提供相关的参数及依据。
参考文献
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