泸（定）石（棉）高速公路沿线地质灾害类型及成因

陈文军，谢立香，张玲珑，王昌念

（四川省煤田地质工程勘察设计研究院，成都 610072）

泸（定）石（棉）高速公路位于四川省雅安市和甘孜州境内，是一条连接雅康高速公路与雅西高速公路的联络公路，泸石路将快速改变甘孜州的交通环境，有利于甘孜州区域经济的进一步发展；同时，它对于完善四川省高速公路网、加密区域路网、带动沿线旅游资源开发以及维护藏区稳定等方面都具有重要作用。但线路沿线地质环境复杂，新构造运动活跃，降雨量充沛，松散层岩层分布广泛，内外地质作用强烈，地质灾害频发。本文在野外实地调查和相关资料整理的基础上，重点分析公路沿线地质灾害的类型、成因、发展趋势并提出相应防治对策。

1 公路沿线的环境地质条件

泸石高速公路近南北向展布，线路以泸定县伞岗坪互通（雅康高速公路）为起点沿大渡河至石棉县东南部大杉树互通（雅西高速）为终点，地理坐标东经102°09′03″～102°22′5″，北纬29°12′39″～29°58′9″，线路全长97.122km，沿线地质环境条件复杂。

1.1 地形地貌[1-2]

该路段处于川西高原与四川盆地的过渡带，地形地貌主要受构造和岩性的制约，山高谷深，坡陡岭峻，岭谷相间，为典型的深切割中山宽脊沟谷地貌。海拔总体北高南低，线路起点伞岗坪高程1800米左右，线路终点大杉树高程约890m，相对高差910米左右；区内山脊宽缓，山坡上缓下陡，上部坡度小于30°，下部坡度45°左右。河谷近南北向发育，横断面呈“V”字型，切深一般大于1000m，两侧“V”字型支沟呈树枝状发育，沟口高悬，由于主支沟切割深度和岩性差异，常见小型瀑布及跌水。

1.2 气象[1-2]

该路段气候属于亚热带季风气候，受东南、西南季风和青藏高原冷空气双重影响，表现为干雨季分明等气候特点。区内年均气温为 15.4℃，地面温度变化明显，白天和夏季高，夜间和冬季低；低海拔的河谷地区地温高；高海拔的高山地区地温低。区内降雨量有明显的时空差异。多年平均年降水量为1200.9mm，但分布不均，11月至次年4月受南支西风的气流控制，空气干冷，雨量稀少，降水量仅占全年10%左右；一般5月至10月受西南季风气流控制，空气暖湿，雨量逐渐增多，降雨量占全年的90%以上，其中6、7、8三个月占这一时期的64%以上，这是激发泥石流和滑坡灾害的重要原因。

1.3 构造与岩性

在大地构造上，线路位于川滇南北向构造带北段与北东向龙门山断裂带、北西向鲜水河断裂带交接复合部位，在具体构造部位上，线路主要沿大渡河断裂展布。公路沿线出露的地层与岩性较为单一，以岩浆岩出露较广，主体为晋宁期—澄江期侵入岩，岩性以斜长花岗岩、花岗岩、闪长岩为主（俗称“康定杂岩”），其次为第四系各种不同成因类型的松散堆积层沿河谷及谷坡分布，冲洪积广泛分布于沟口、河床及两岸阶地，残积、崩坡积、冰川、冰水堆积主要分布于山顶平台及缓坡地带（图1）。

1.4 新构造与地震

公路沿线为川西强烈抬升区，跨越不同构造带，差异性活动明显。喜马拉雅运动伴随青藏高原的强烈隆起和向SEE方向的水平推挤，加剧了各断裂带及其被分割的断块的新活动性。表现为大面积间歇性急速抬升，断块之间的不均匀性活动形成“Y”字形区域构造框架。

线路沿活动相对较弱的南北向大渡河断裂带展布，主要活动时期为中更新世中期至晚更新世。但线路与鲜水河和龙门山强活动性断裂带相交，对线路影响较大。根据地震资料统计[2]：自公元1216年以来，共记载7.0～7.9级地震7次；6.0～6.9级地震21次；5.0～5.9级地震71次。

图1 线路区地质构造略图

2 地质灾害类型及成因

2.1 沿线地质灾害概况

根据野外调查成果，该线路沿线发育的地质灾害类型为泥石流、滑坡（不稳定斜坡）、危岩崩塌等。其中以泥石流最为发育，其次为滑坡、不稳定斜坡。

2.2 地质灾害类型

2.2.1 泥石流

线路途经泥石流灾害47处，主要为沟谷型，影响线路8000m，占线路总长的 8.24%。通过野外调查资料统计，沿线泥石流对公路构成威胁的均为沟谷型泥石流，其规模大部属中-大型，少量为小型，多为大雨、暴雨诱发型，偶见在春季爆发雨水和冰雪融水混合成因的泥石流。沿线沟谷型泥石流的主要地形特征为：在形成区上游多呈漏斗型、勺型冰蚀地貌，有利于冰雪融水或大气降雨的迅速汇集；在泥石流的形成流通段，地形起伏大，岭谷高差大，纵坡一般为15%～30%，谷坡一般为50°～70°，沟谷多呈“V”型，有利于谷坡松散堆积侵蚀和汇集于沟道；在出山口附近沟谷变窄呈“U”字型，谷坡变陡，沟岸侧蚀坍塌现象普遍，为泥石流的活动进一步增加了固体物源；泥石流淤积区多位于主河道相对较宽阔的河谷地或冲洪积台地，地形平缓，泥石流堆积体多呈扇型，堆积物以块碎石、漂砾石土组成。沿线泥石流多为稀型和水石型。公路多沿泥石流流通区或淤积区通过，部分路段为群发性泥石流，如里程K18—K21段杵坭乡泥石流群，对公路的影响较大。

表1 地质灾害类型及危害性

2.2.2 滑坡（不稳定斜坡）

线路途经滑坡（不稳定斜坡）地质灾害19处，主要为土质滑坡，少量为岩质滑坡，影响线路长度3400m，占线路总长的 3.5%。滑坡多发育于大渡河河谷两侧缓坡地带，滑坡主要沿岩土分界面滑动，滑体以第四纪松散堆积物-块碎石土为主，滑体厚度较小，一般在2～10m，多为暴雨诱发；不稳定性斜坡无明显滑移界面，处于局部滑塌，剥落破坏状态。滑坡多为浅-中厚层牵引式滑坡，滑面多为基岩顶面，滑坡体积在 1.8～79.2×104m3，规模上属小-中型。公路大多从滑坡中前部通过，滑坡对公路的破坏形式为推移变形、毁坏路基等，危害较大。

2.2.3 崩塌（危岩）

图2 杵坭乡群发性泥石流场景[2]

线路途经崩塌地质灾害9处，以岩质崩塌或危岩为主，少量为危石，影响道路长1400m，占线路总长的 1.4%。崩塌（危岩）主要发育于线路段中的高陡斜坡（自然坡度 40°-80°）地带，构成崩塌及危岩的岩性主要为变质花岗岩、混合花岗岩等，由于岩层的表层风化较强烈，构造节理裂隙和卸荷裂隙发育，岩体被多组节理裂隙切割呈块状，部分岩块松动悬空，常发生崩塌、掉块现象，同时在斜坡中部还发育有岩屑流和孤石等，常砸毁公路，威胁道路施工及行车安全。

图3 K81+350处滑坡

图4 K92+800处岩质崩塌

2.3 地质灾害成因

地质灾害的形成与区域自然地质环境因素有关，主要为地形地貌、气象水文、地层岩性、植被等因素。但人类活动对地质灾害的形成起着不可避免的作用，如边坡开挖、垦荒、筑路、采矿等[3-5]。结合泸石路沿线地质灾害特点，简单分析各类地质灾害的形成原因：

2.3.1 泥石流

泥石流为固液两相流体，形成过程复杂。沿线泥石流的形成主要与流域地形条件、固体物质来源及水源等条件有关。①地形条件：公路沿线地势高亢或地形切割较深。沿线沟谷型泥石流的主要地形特征为：在形成沟谷以前有大片的终年积雪区或基岩区，且多呈漏斗型、勺型冰蚀地貌，有利于冰雪融水或大气降雨的迅速汇集；在上游泥石流的形成流通段，地形起伏大，岭谷高差达到 1000～2000m，纵坡一般为15%～30%，谷坡一般为50°～70°，沟谷多呈“V”型，有利于谷坡松散堆积侵蚀和汇集于沟道，为泥石流的形成和流动提供较好的势能条件；中游段沟谷大多变窄，谷坡变陡，纵坡相对变缓，呈“U”字型；下游多为与主河道相较宽阔的河谷地或冲洪积阶地，地形平缓，受侵蚀基准面的影响，大大减缓了沟谷的发育进程，为泥石流的淤积创造了条件。②物源条件：区内物源主要为斜坡或谷坡崩残坡积物、沟床冲洪积物、老泥石流堆积物和第四系冰水堆积物等，以上成因类型松散堆积具有面广量大的特点。沟床堆积物绝大部分参与泥石流活动，老泥石流堆积物主要在扇顶新冲沟两侧部分易参与新泥石流的活动。③水源条件：公路沿线泥石流的水源主要为大气降水，其次为冰雪融水，冰雪融水是构成沟谷型泥石流沟道枯季迳流的主要水源，大气降雨则是泥石流的激发条件。据泸定县气象局资料，区内多年平均年降水量为1100 mm，但分布不均，主要集中于5月～9月，占全年降水量的86.4%，同时，山地降雨多于河谷地带，且多以暴雨或阵雨出现，是泥石流的主要激发水源。水在泥石流形成过程中的作用主要表现在：一是对松散固体物质浸润饱和作用，该作用持续而缓慢，为泥石流暴发前的孕育过程；二是对坡面及沟谷的侵蚀下切、侧蚀掏挖作用，为泥石流固体物源的汇集创造条件；三是泥石流形成和运动的重要动力来源。

2.3.2 滑坡

沿线滑坡主要为土质滑坡，其形成主要与地形条件、地层岩性、雨水及人类活动等条件有关。①地形地貌：泸定至石棉高速公路沿大渡河分布，由于大渡河的冲刷切割作用加之地质构造的共同作用下，线路两侧沟谷切割较深，相对高差达500～1000m，坡度较陡，斜坡坡度在30°～50°，并且在坡脚处形成高陡临空面，为滑坡的形成提供了良好的地形地貌条件。②地层岩性：公路沿线的滑坡大部为土质滑坡，滑体组成成分为残坡积、崩坡积、冰水堆积形成的松散类碎石土、砾石土。该类土一般为粉粘粒夹碎块石组成，因其结构松散，物理力学强度低，遇水易软化，透水性较好，厚度在2～10m，下伏晋宁期—澄江期花岗岩构成了相对隔水层，这种二元结构地层沿线广泛分布，有利于滑坡的形成。③水：区内滑坡（除个别老滑坡外）多为暴雨期间形成，调查中发现滑体中有饱水特征，在坡脚地带多有泉水出露，滑动面上土体含水率较高，并且滑坡后部多有更高一级的斜坡，部分坡面上分布有洼地或小型冲沟，有利于地表径流的汇集，加之该区域内集中降雨量较多，进一步促进了滑坡的形成和发展。④人类活动：沿线人类活动对滑坡的影响主要表现为：一是增加荷载，如建筑、填方、倾倒、筑堤等引起边坡超载，斜坡沿软弱面下滑，沿线石棉-田湾段形成的地质灾害均与此有关；二是开挖坡脚，在采石、筑路、水电建设等工程活动中，将斜坡人工开挖后形成了较陡峻的边坡，产生滑坡，如K8+950处不稳定斜坡、K81+350倒玉瓶滑坡；三是人为提高地下水及地表水位，区内沿大渡河兴建了一系列梯级电站，导致地下水位抬升，土层软化，当水库区蓄水后，水位提高，加之库岸边坡的再造，加剧滑坡的发生。

2.3.3 危岩崩塌

地形地貌、地层岩性、风化卸荷作用是崩塌及危岩形成的先决条件；降雨、地震和人为影响对崩塌和危岩的形成和发展起着重要的作用。①地形地貌：沿线崩塌多发生在40～80°的陡崖及高陡斜坡地带，斜（边）坡高一般40～100m，坡体前缘形成高陡的临空面，这种特殊的地形条件易于导致陡崖岩体发生卸荷变形，若层面倾向与坡向一致，容易造成碎裂的岩体的滑塌；若为反向坡，则因卸荷的作用产生崩塌掉块，斜坡底部形成凹腔，造成上部岩体卸荷崩塌掉块。②地层岩性：沿线崩塌及危岩主要发生在变质花岗岩、混合花岗岩等岩体形成的陡坡、陡崖地，其岩层的表层风化较强烈，构造节理裂隙和卸荷裂隙较为发育，易形成崩塌。③水：降雨和地表水顺岩体裂隙流入软化结构面裂隙中，带走细颗粒物质并产生不利于岩体稳定的静、动水压力，降低结构面和岩体强度而引起崩塌。④风化作用：岩体在温度场、水、日照、风等因素的长期作用下发生风化，区内年均日照时间长，昼夜、夏冬温差大，岩体在不均匀受热下，加剧岩体的风化作用，尤其对节理裂隙的扩展作用。⑤地震：线路沿大渡河断裂带展布途经鲜水河和龙门山两个强烈活动断裂带，新构造运动和地震活动强烈，破坏岩体的稳定性，加剧卸荷裂隙的发育，并为崩塌的形成提供初始动力。

3 地质灾害的发展趋势和防治对策

3.1 发展趋势

区内地质灾害多沿线路或紧邻线路分布，通过分析地质灾害分布、成因等影响因素的变化趋势，并结合线路展布，可以对区内地质灾害对线路的危害性进行预测，以便做好相应防治工作。区内地质灾害爆发的频率与季节密切相关，夏秋季节，随着降雨量的增加，特别是强降雨的出现，滑坡、泥石流、崩塌的发生概率同时加大；随着公路建设的进行，由于边坡开挖、建筑弃渣的增加将加剧或诱发地质灾害的发生。

3.2 防治对策

地质灾害的防治应采取以避让为主、预防为主、避让与防治相结合的原则，及早治理，避免或减少地质灾害的发生，把灾害损失降低到最低水平，保证拟建公路的修建和运行安全[6-7]。沿线地质灾害分布广泛，类型多，成因复杂多变。根据地质灾害与拟建公路的相对位置关系，其防治措施应更具有针对性，本文针对这一特点提出具有针对性的防治对策。

3.2.1 泥石流防治对策

拟建公路沿线泥石流分布较多，且大多与线路呈垂直相交关系，线路与泥石流的相交位置不同，其治理对策也不相同。①对公路位于泥石流冲积扇上：可采用在沟内设置多道梯级拦挡坝以固沟稳坡，对有条件的地势可采用排导槽或涵洞方式通过；②对公路从泥石流沟口跨越时：可设置大涵洞或放冲桥的形式排泄沟内冲积物及流水，并加强沟道两侧路基的防掏蚀措施；③对公路从泥石流沟内跨越时：一般采用桥的形式跨越，危害性相对较低。另外，沿线泥石流多为沟谷型，从泥石流治理工程的长远角度考虑，应采取工程治理与生物治理措施相结合方式，在泥石流发育区进行人工造林，封山育林，加强生态环境保护，同时合理规划道路建设期的施工弃渣堆放地点，避免加剧或诱发新的泥石流。

3.2.2 滑坡（不稳定斜坡）防治对策

滑坡是线路遭受的主要地质灾害之一，根据线路与滑坡相对位置关系提出不同的防治措施。①线路从滑坡前缘通过：宜对滑坡整体稳定性进行治理，可在坡脚修筑抗滑桩等拦挡工程，并完善坡面截排水工程，对滑坡体积较大者，可先进行后缘削方减载，再进行拦挡；②线路从滑坡体上通过：可采用一排或多排抗滑桩进行支挡，并在滑坡后缘和中部设置弧形截排水沟；③线路从滑坡体后缘通过：可采用半边桥或桥的形式进行合理避让，同时对滑坡的整体稳定性和危害性进行评估，并做好相应防治对策。对影响宽度较长，滑动面埋深较深的大中型滑坡，并且治理难度较大，经济可行性较低的大滑坡，若地形条件许可，可采取小范围改线避让。

3.2.3 崩塌（危岩）防治对策

根据沿线调查成果统计可知，线路大多位于崩塌危岩体下方，针对崩塌的防治措施为：对岩体较破碎稳定性较差的高陡岩质危岩体，可采用清除的方式进行防治；对清除条件较差的危岩体，可采取喷锚防护、锚杆加固、水泥灌浆加固、挂主动防护网等主动防护措施；同时在公路内侧崩坡积斜坡地带设置拦石墙、落石槽、被动网等被动防护措施，并在崩塌危岩区外侧修筑截排水沟，崩塌体下部斜坡地带进行植被恢复。

4 结语

泸（定）-石（棉）高速公路沿线发育的地质灾害类型主要为泥石流、滑坡（不稳定斜坡）和崩塌（危岩），其中以泥石流最为发育，共分布有47处，占灾害总量的62.67%，其次为滑坡（不稳定斜坡）共19处，占灾害总量的25.33%，崩塌（危岩）也是重要的灾害之一，共发育9处，占灾害总量的12%。沿线地质灾害的形成原因与区内地形地貌、地层岩性、降雨以及人类活动密切相关，其中地形地貌和地层岩性构成地质灾害形成的内在因素，降雨和人类活动是地质灾害发生的重要外在触发因素。针对线路与地质灾害的特点，提出了以工程治理为主，生物防治措施为辅的综合治理方案。

[1] 四川省煤田地质工程勘察设计研究院.泸定至石棉高速公路建设工程地质灾害危险性评估报告[R].2012.

[2] 成都地质矿产研究所.四川泸定县地质灾害详细调查报告[R].2007.

[3] 成都地质调查中心.大渡河流域(石棉县)地质灾害详细调查报告[R].2009.

[4] 李宗亮，巴仁基，等.四川泸定地区岩土体类型与地质灾害[J].沉积与特提斯地质，2010,30（1）：103-108.

[5] 洪毅，廖良清，等.地质灾害气象因素成因分析[A].地质灾害气象预报预警技术文集[C].北京：气象出版社.2004.

[6] 徐为，胡瑞林，等.浅谈我国的地质灾害风险评估[J].中国地质灾害与防治学报,2010（4）：126-129.

[7] 马东涛，崔鹏，杨坤.新疆公路（新疆段）沿线道路病害及成因分析[J].自然灾害学报.2013,21(3)：93-98.