高速公路工程地质灾害危险性现状评估与预测探究

周 托

（广东省地质局第七地质大队，广东惠州 516008）

随着我国高速公路工程不断建设，拟建公路将形成大量路堑和路堤边坡，这些边坡作为拟建公路的重要组成部分，高陡的路堑和路堤边坡在施工过程中及完工后易遭受崩塌/滑坡等地质灾害[1]。结合工程实例，对高速公路工程地质灾害危险性评估和预测，最后对方案进行危险性预测，从而确保建设项目的经济和安全风险预测。

1 工程概况

韶惠高速公路龙门至惠州段位于广东省惠州市北部，项目起点设在龙门县平陵街道办附近的武深高速处，拟建高速公路向南跨越县道X224 并设置平陵立交，经路滩村后设大嶂顶隧道穿过阿婆云山，经山佳斗、冷水坑、贺屋，在鹊楼村附近（K10）设置公庄立交，拟建道路继续向南在苏茅坪附近跨越广河高速，拟建苏茅坪立交与广河高速相接。

2 韶惠高速公路地质环境条件评估

韶惠高速公路地貌单元包括丘陵地貌和平原地貌，地形起伏较大，坡度较陡，地表岩石风化强烈，按地质条件复杂程度综合判定评估区岩土体结构为复杂；地形地貌条件复杂；断裂较发育，评估区内地层岩石类型较多，地质构造复杂，区域地壳稳定性属于基本稳定；水文地质条件为复杂；岩土体工程地质条件为复杂，对拟建工程项目影响较大；人类工程活动破坏地质环境程度为强烈，综合分析评估区地质灾害成因，评估区内主导的地质环境因素是岩土体本身的物理力学性质；从属的地质环境因素是降雨、水文地质条件、地质构造和地形地貌条件；激发因素是气象变化和人类工程活动[2]。

3 地质灾害危险性现状评估

通过在评估区内进行地质灾害调查，评估区内已发生的地质灾害类型包括崩塌1种，在区内共发现已发的崩塌地质灾害12 处，主要分布在路边开挖的人工边坡中，规模为微—小型。

3.1 地质灾害类型

根据调查，评估区发现崩塌点12处，主要分布于在丘陵区山麓斜坡前缘。在工程地质岩组上，主要与碎屑岩岩性组关系最为密切，其次为侵入岩岩性组。位于人工开挖边坡中，规模主要为微型。崩塌地质灾害主要表现为陡坡表层岩土体掉块及崩落，大部分发生在残坡积层和全风化岩中，呈松散状堆积于坡脚，崩塌坡面较为新鲜，评估区内的崩塌均为新近形成，破裂面较新鲜，目前多数处于较不稳定状态。规模多数为微型—小型，已造成的损失小，其危害性小。

3.2 地质灾害特征

评估区人类工程活动强烈，由于人工无序取土、取石料现象严重，加上丘陵区、剥蚀残丘局部坡脚居民切坡建房及修建道路，导致岩土体直接裸露，边坡高陡，在强降雨条件下，易发生崩塌、滑坡地质灾害[3]。

3.3 地质灾害因素

3.3.1 崩塌发生的内在因素

地形条件：人工挖方形成陡立边坡，有利于崩塌的发生；

岩性条件：残坡积碎石土、全风化花岗岩构成的坡体，岩土体结构松散，水理性能差，基岩风化强烈，岩体破碎，有利于崩塌的发生。

3.3.2 崩塌发生的外在因素

人工开挖的边坡过于陡峭，且坡面未采取工程措施进行防护，此为崩塌地质灾害产生的主要外因；另外大气强降雨引发或加剧了崩塌地质灾害的形成，洪暴期间，坡面雨水冲刷、地下水渗流加剧等因素为崩塌形成的诱发因素。

3.3.3 稳定性与危险性

崩塌位于既有道路路堑边坡，由于人为挖方形成的陡坡未进行及时防护，处于不稳定状态，在强降雨和重力的作用下极易继续引发崩塌，但规模较小，对线路的危害程度及危险性均小[4]。

3.4 危险性分级原则及判别标准

灾害对建设场地的灾害的损失程度以及影响程度等因素决定，地质灾害危险性是由地质灾害的灾害的危害程度以及发育程度决定的，而地质灾害的危害程度主要由地质环境破坏程度决定的，根据这些依据并结合现场调查与分析对已发地质灾害的危险性评估如下：有关判别依据见表1、表2。

表1 地质灾害危害程度表

表2 地质灾害危险性分级表

3.5 地质灾害危险现状评估

经地质灾害调查，地质灾害以微—小型崩塌为主，主要表现为陡坡表层岩土体崩落、掉块、滚落，崩塌、滑坡物主要为坡残积土，局部强风化岩，但未造成人员伤亡及财产损失，已发崩塌危害程度小，危害对象少，造成经济损失小。地质灾害现状为危害程度小，危险性小，对拟建道路影响小。评估区发现崩塌点12处，主要分布于在丘陵区山麓斜坡前缘，区内已发的崩塌现状其危害性小，危险性小，对拟建高速公路的影响为小。

4 地质灾害危险性预测

工程建设可能遭受的地质灾害有岩溶地面塌陷、泥石流、崩塌/滑坡和地面沉降。

4.1 岩溶地面塌陷危险性预测

岩溶地面塌陷危险性预测评价的基本思路是从众多影响岩溶塌陷的因素中提取出最主要评价因素，并建立评价模型，同时采用定性和半定量综合评价的方法。

在确定各类型的评价指标的基础上，同时根据岩溶地面塌陷稳定性与各指标的关系，将其因素量值划分为4个等级，并对每个等级进行不同的赋值。当岩溶地面塌陷的稳定性越差，则其赋值越大，反之赋值越小;其中对应塌陷不稳定的赋予量值4，对应较不稳定的为3，对应基本稳定的为2，对应稳定的为1。由此便构成岩溶地面塌陷稳定性判别指标的量化准则。

根据评估区的地质环境条件及收集区域地质资料，岩溶地面塌陷主要评估指标选取如表3所示，根据上述条件对照表3进行赋值，可得出评估区岩溶地面塌陷稳定性评估指数为X=2.71。

表3 岩溶地面塌陷稳定性综合评估表

根据表3可以判定，评估区岩溶地面塌陷稳定性属于较不稳定（易塌陷）。

4.2 崩塌滑坡预测

根据地形地貌特征结合道路设计标高，道路建设产生的人工边坡主要为路堤填方边坡及挖方边坡，局部地段为半挖半填道路边坡，其中最大挖方高度达50.1m，最大填方高度达19.0m，而由于项目设置隧道2座，在隧道建设中，可能产生大量弃土、废石，如任意堆放或工后处理不好，将可能引发泥石流地质灾害。针对道路工程不同的施工情况，预测工程建设引发或加剧地质灾害主要为岩溶地面塌陷、崩塌/滑坡、地面沉降、泥石流。而地面沉降包括道路地基地面沉降及桥基地面沉降；崩塌/滑坡包括路堤崩塌/滑坡、路堑边坡崩塌滑坡、隧道口崩塌/滑坡。

崩塌滑坡拟建线路路堤边坡的设计坡率为1∶1.5，对场地各填方路堤进行稳定性计算，通过计算结果及评价，路堤边坡其稳定性属于不稳定状态，其危险性为大，危害性为大。在实际道路施工过程中，需要对路堤边坡进行防护措施，采取挡土墙、格构护坡等措施，可进一步降低路堤边坡发生崩塌失稳的可能性。

4.3 地面沉降预测

根据线路场地平整情况及钻孔揭露情况，进行地面沉降计算，计算时假设道路荷载模型为条形基础均布荷载，上部路面附加应力为20kPa，动载荷为30kPa，总附加应力取50kPa，计算时，压实填土的压缩模量取4.0MPa，其余各岩土层取前述推荐值，土层厚度取该土层平均厚度，基础计算宽度取34.5m，预测地面沉降量为131～563mm，沉降量以地面沉降发育程度评估要素表进行判别（表4）。

表4 地面沉降发育程度评估

预测工程建设引发地面沉降的可能性中等—大，其中有10 段路基的地面沉降危害程度为大，危害对象为道路及车辆，可能造成的经济损失大，潜在的危险性大；有20段路基的地面沉降危险程度为中等，危害对象为道路及车辆，危害程度为中等，可能造成的经济损失中等，潜在的危险性中等。

4.4 泥石流预测

道路平整将需要大量进行开挖低丘，对原有山区丘陵岩土体结构造成破坏，并形成大量松散碎屑物质来源，同时在强降雨作用下可能出现严重水土流失，从而可能诱发泥石流地质灾害，因此需要对低丘陵地区仍可能潜在泥石流灾害进行危险性预测评估[5]。

根据泥石流沟评判方法，对评估区西侧泥石流沟谷（NSL2）的15 项要素进行量化评分，评分结果为61分，易发程度为轻度易发，预测其危害性为中等，危险性为中等。

5 结束语

通过调查场区地质灾害的发育特征，从内在因素和外动力作用两个方面阐述了地质灾害的成因，根据地质灾害危险性分区评估要素、量化指标及区段危险性判别原则，通过对地质灾害代表性剖面进行稳定性分析，在查明岩溶发育情况、区内各类型边坡岩土层的前提下，对评估区内不同灾种采取相应的防范措施后，地质灾害的危害性和危险性可以消除或减弱，在完善施工安全管理制度下，合理设计，验证了拟建高速公路的建设场地可以进行工程建设，并对类似高速公路工程具有一定参考意义。