S206线博湖至库尔勒公路沿线地质灾害初探★

王海涛 张远芳 齐海龙

(1.新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052; 2.中铁二十一局集团第一工程有限公司，新疆 乌鲁木齐 830026)

S206线博湖至库尔勒公路沿线地质灾害初探★

王海涛1张远芳1齐海龙2

(1.新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052; 2.中铁二十一局集团第一工程有限公司，新疆 乌鲁木齐 830026)

对S206沿线常发生的地震液化、地面沉降、盐渍土病害等地质灾害问题进行了分析，初步探明了沿线地质灾害的类别及成因，提出了设计、施工中应采取的措施和原则，为类似复杂地质条件地区的工程建设提供了参考。

S206线，地质灾害，类别，措施

1 线路概况

S206线起点位于博湖县西南S206公路K63+700处，全长约80 km，其中平原微丘区段约70 km，山岭重丘区段约10 km，线路穿越从平原、沼泽到沙漠、山地等多种地貌单元，沿线地质条件复杂，地质灾害多发。

2 线路沿线地形地貌及水文特征

2.1 线路沿线地形地貌

沿线地貌单元主要为开都河冲积平原地貌、湖滨地貌、沼泽地貌、沙漠地貌、山前冲洪积平原地貌以及中山地貌。

1)开都河冲积平原地貌(K63+700～K75+500)。开都河冲积平原地势平坦，地层以粉砂与粉质黏土为主，地表植被丰富，博斯腾湖和开都河为该区段主要水系，地下水位较高。

2)湖滨与沼泽地貌(K75+500～K87+400)。湖滨与沼泽地貌地势平坦，地层主要为淤泥质腐土、粉砂及粉质黏土，地表植被茂盛，地下与地表水丰富。

3)沙漠地貌(K87+400～K97+500)。沙漠段地势稍有起伏，主要地层为粉砂，地下水位埋藏较深，地表覆盖着稀疏的耐旱耐盐植被，有流动沙丘及半固定沙丘存在。

5)中山地貌(K127+030～K137+600)。路线穿越库鲁克塔格中山地貌，地势起伏较大，山脊与沟壑较大，主要岩石为花岗岩，局部为受高温高压作用后的变质岩—片麻岩，地表植被稀疏，岩石风化较严重。

表1 沿线主要气象要素

2.2 沿线水文特征

线路区域地表水主要有:博斯腾湖、开都河、孔雀河及降水和冰雪融水;地下水:在K63+700～K87+000段可见地下水，埋藏深度为1.5 m～4.0 m，其流向与地表水流向相同，地下水主要为地表水渗入、侧向补给及降水与农田灌溉补给和地下泉水。线路所在的中山区有短暂性地表水流，其流量较大，时间短，同时携带泥沙，沿线主要气象要素见表1。

3 沿线主要地质灾害

按照《公路工程地质勘察规范》［1］线路工程地质条件属复杂。主要地质灾害有:湖滨及沼泽地段的地面沉降、砂土液化和盐渍化，开都河冲积平原和湖滨及沼泽地段的季节性冻土，沙漠地段的风沙灾害、山前区路段的崩塌和泥石流。

3.1 地震液化

地震动峰值大于0.1g的地区且地面以下20 m深度范围内有饱和砂土和粉土时，存在地震液化的可能［1］。开都河冲积平原地段，地层主要为5个主层2个亚层，见表2。由于该段临近博斯腾湖和开都河，地下水位达2.2 m～3.8 m。该段地震动峰值加速度为 0.15g［2］，地震烈度为 7 度。

表2 开都河冲积平原区主要地层特征

鉴于本段地层特征，采用《公路工程地质勘察规范》［1］中的上覆非液化土层和液化特征深度及基础埋深的关系判别:从表2及地下水位可知上覆非液化土层的厚度du取4 m，液化特征深度d0取6 m，基础埋深db不足2 m的取2 m，有du＜ d0+db－2，可知产生液化的可能性较大，在线路设计、施工及运营中应采取相应的处理措施。

3.2 地面沉降

该段路面沉降的主要原因为地质原因。线路部分穿越焉耆盆地最低处——博斯腾湖，湖区芦苇丰盛。路线K76+500～K87+200段为第四系湖相沉积淤泥质土，厚度0.9 m～10 m，按照《公路工程土工试验规程》［3］对在该段不同地点所取的部分土样的室内试验结果列于表3。

从表3可以看出该段土呈软塑～流塑状态，含水量介于23.8%～62.4%，有机质含量处于4 g/kg～125 g/kg范围内，10 m以上土层基本为淤泥质土。该地段淤泥质土是在静水或流速缓慢的沉积环境下沉积并伴有微生物作用的一种结构性土，其固结沉降包括主固结、次固结及侧向挤出等固结阶段，固结时间长，并且受地震荷载时路基会出现下沉。

表3 土样物理性质参数

3.3 盐渍土的盐胀、溶陷及融沉

博斯腾湖三面环山，是我国最大的内陆湖［4］，冰雪融化或暴雨后，地表径流溶解沿途岩土体，成为含盐矿化水，当地表水流出山口或流速减慢，形成漫流时，在强烈的地表蒸发下，水中的盐分即聚集在地表或者地表以下某一深度范围内，形成盐渍土，其含盐成分与地表水所溶解的盐成分直接相关。同时该区域次生盐渍化也很严重，大量的农业灌溉和渠道渗漏导致地下水位上升，在强蒸发的作用下盐分随毛细水上升聚集于地表，形成次生盐渍化。焉耆盆地东部博斯腾湖附近盐渍土广泛发育，氯盐、亚氯盐、硫酸盐和亚硫酸盐都有发育，平面上，从冲洪积扇前缘的细土平原到冲积—湖积平原，盐渍化程度呈增高趋势，开都河冲积平原段地层主要为粉土、细砂，0 m～1.0 m土层盐渍土类型为中硫酸盐渍土［5］。

盐渍化路段部分土样的试验结果列于表4。

面对这种情况，他俩毫不犹豫地蹲下身子，两只手齐下，用手指抠土。重新填沟的泥土并不太坚硬，但由于翻填时把地表面的碎石子、碎玻璃等杂物掺入土中，不大一会儿，手指就划破了，渗出了血。划破的指头又搅在湿潮、冰冷的泥土里，十指连心，直痛得额头滴下汗珠。他俩却咬紧牙关，不肯停手，直到找出没有缠绕胶带的管线，把它缠绕好，并经检查合格，方才罢手。

表4 盐渍化路段部分土样易溶盐试验结果

从表4中可以看出，该路段以硫酸盐型盐渍土为主，盐渍土的冻胀是土中含水率、含盐量及含盐类型、外界温度、路基土压实度等因素综合作用的结果［6］，硫酸型盐渍土中的硫酸钠为路基盐胀主要因素。在温度低于或高于32.4℃时硫酸钠的溶解度均降低，同时吸收10个水分子变成Na2SO4·10H2O晶体［7］，尤其是温度迅速降低时，硫酸钠晶体析出的速度加快，路基土表现出明显的盐胀，随着土体自重或行车附加压力的作用及温度升高，水分的浸入同时会引起溶陷及融沉。

3.4 季节性冻土

区域标准冻土深度在0.60 m～0.80 m之间［8］。开都河冲积平原、湖滨与沼泽地段，地层粘土、粉土较厚，含水率在20%以上，冻胀等级为Ⅴ级，冬季路基土冻胀和春融会导致路基的沉降、路面翻浆。线路在博斯腾湖湖区路段，高含水率、大孔隙比的淤泥质土会在数年内对道路使用存在不利影响。

3.5 风沙灾害

线路沙漠段两侧100 m～300 m存在半固定沙丘，植被稀少，降雨量少，全年盛行西北风，风力一般为3级～5级，7级，8级大风天数全年达32 d，年平均风速3.0 m/s，最大风速可达40 m/s，易产生风沙灾害。风沙灾害主要危害类型为掩埋路线，掏蚀路基等。

3.6 山前区路段的崩塌、岩堆和泥石流

该区段由于线路选址困难，线路不得不建在地质不良路段。

3.6.1 崩塌与岩堆

崩塌与岩堆的引发因素主要有风化、冻融、雨水冲刷、温度变化、植物根系膨胀、水位骤变、工程活动、雷击及地震等［9］。库鲁克塔格山岩层受到各个地质时期的构造力作用致使岩体裂隙发育，该路段的岩体裂隙与节理宽度为0.5 cm～3.0 cm，延伸3.0 cm～600 cm，坡度在50°～60°之间，结构面复杂，且该区域昼夜、季节温差大，风化作用强烈使岩体在开挖后易出现崩塌及岩堆等不良地质现象。

3.6.2 泥石流

中山区地形较陡，汇水面积较大且岩层风化严重，山体植被不发育，在短时暴雨、春季冰雪消融的短暂性洪流条件下易形成突发性泥石流。

4 结论及建议

4.1 S206沿线主要地质灾害

线路主要地质灾害有高含水砂土段地震液化;软土段地面沉降、盐渍土的盐胀、溶陷及融沉;季节性冻土;风沙灾害;山前区段的崩塌;岩堆和泥石流等。

4.2 建议

该路线的地质灾害的设计及施工措施:对于严重液化的段落建议采用排水、换填结合强夯或者碎石桩处理，并加强后期观测;对于软弱地基导致的地面沉降，根据具体情况采取:换填、碎石桩、水泥搅拌桩、换填强夯以及柱锤冲扩桩处理，加强后期沉降观测;盐渍土段建议清表20 cm～50 cm，采用土工布或塑料薄膜隔断层措施，强盐渍化路段要抬高路基，做好防盐胀、盐腐蚀措施;对于季节性冻土建议进行换填基础处理，做好排水设施;对风沙灾害可以采用降低路基高度，放缓路堤边坡，加强路堤防护，同时使用芦苇栅格进行防沙与固沙，风沙较严重时可设置堤式、栅式沙障及防沙网，避免路线走向与主要风向大交角［10］;对崩塌及岩堆路段破碎严重的岩面进行挂网喷浆处理，对破碎较小的开挖面进行挂柔性网处理，同时做好积石平台;对泥石流的防治可以在边坡较陡与汇水面积较大的段落使用桥涵进行排水处理，同时做好对风化层的覆盖处理。

［1］JTG C-C20-2011，公路工程地质勘察规范［S］.

［2］GB 18306-2001，中国地震动参数区划图［S］.

［3］JTG E40-2007，公路土工试验规程［S］.

［4］谭 芫，王亚俊，宁建忠.新疆博斯腾湖水生态环境变化分析［J］.干旱区研究，2004，21(1):7-12.

［5］黄璟焱，海米提·依米提，陈剑杰，等.新疆博斯腾湖东岸盐渍土分布特征［J］.中国地质灾害与防治学报，2009，1(20):126-129.

［6］王俊臣.新疆水磨河细土平原区硫酸(亚硫酸)盐渍土填土盐胀和冻胀研究［D］.吉林:吉林大学建设工程学院，2005:48-100.

［7］王海涛，张远芳，慈 军，等.罗布泊盐渍土含盐量与电导率及稠度指标的关系［J］.水利与建筑工程学报，2013，11(5):17.

［8］JTG D30-2004，公路路基设计规范［S］.

［9］卓万生.岩崩的成因分析及治理方法研究［J］.资源与矿业.2006，8(6):107-108.

［10］马培建，王选仓，聂少峰.沙漠公路沙害原因分析及对策措施研究［J］.路基工程，2009(4):99.

Preliminary study of geological hazards along the highway S206 Bohu to Korla★

WANG Hai-tao1ZHANG Yuan-fang1QI Hai-long2
(1.College of Hydraulic and Civil Engineering of Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China;2.China Railway Twenty-one Bureau Group the First Engineering Company，Urumqi 830026，China)

The paper analyzed the earthquake liquefaction，ground subsidence，saline soil disease and other geological diseases common caused in S206 line.The article initially proved the category and causes of geological hazards along the route，the article proposed some measures and principles in design and construction，the concluded will create reference for the complex geological conditions construction in the similar areas.

S206 route，geological hazards，category，measure

TU448

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2014.14.039

1009-6825(2014)14-0071-03

2014-03-08 ★:国家自然科学基金(项目编号:41262012)

王海涛(1984-)，男，硕士，助理工程师; 张远芳(1963-)，女，副教授; 齐海龙(1986-)，男，助理工程师