山西某地方铁路黄土滑坡发育区工程地质选线

张宏伟

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

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。

图1 H-118号滑坡

图2 H-142号滑坡

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。

图3 H-103号滑坡

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Q3p新黄土，N2粉质粘土及二叠系、三叠系砂岩、泥岩。Q3p新黄土粉粒含量高，大空隙及垂直节理发育，具湿陷性，易渗水，且浸水后土体强度明显降低;而N2粉质粘土粘土含量高，具膨胀性，半胶结，较致密，可起到隔水作用。砂、泥岩，软硬不均，存在差异风化，全风化带岩体破碎，力学性质差，抗剪强度低，遇水易软化，且泥岩具膨胀性。而下部基岩性质好，透水性差，形成一个相对的隔水层。常在新黄土及粉质粘土地层接触面及新黄土与下部泥岩接触面上形成饱水带，使新黄土底部受水浸泡而形成软弱滑动带。

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。

[1] 石菊松，吴树林.遥感在滑坡灾害研究中的应用进展[J].地质论评，2008，54(4):505－514.

[2] 徐俊龄，马惠民.滑坡的规律研究与防治[J].铁道工程学报，2005(sup):333－339.

[3] 韩 康.河流峡谷地段地质选线方案研究[J].铁道工程学报，2008，121(10):6－10.

[4] 何振宁.区域工程地质与铁路选线[M].北京:中国铁道出版社，2004:63－70.

[5] 铁道第一勘察设计院.铁路工程地质手册[M].北京:中国铁道出版社，1999:316－320.

[6] TB 10012－2007，铁路工程地质勘察规范[S].

[7] TB 10027－2001，铁路工程不良地质勘察规程[S].