某山区公路地质环境条件及其工程地质问题分析

关键词：公路；工程地质；边坡稳定性；路基沉降 

　　0 引言 

　　滇东南地区是云南省岩溶发育地区，地貌类型主要为岩溶峰丛谷地[1～2]，工程建设过程中，特别是公路工程建设开挖过程中易形成高陡边坡，对公路施工及运营安全产生较大影响。工程区位于云南省麻栗坡县境内，是连接滇东南与越南边贸区的重要交通要道，对云南省经济社会发展具有重要的意义。本文以该公路段建设为例，阐述工程区地质环境条件，分析说明岩溶发育地区修建交通公路可能存在的工程地质问题，并提出相应的处理措施。 

　　1 地质环境条件 

　　1.1 地形地貌 工程区地处滇东南岩溶峰丛谷地，地形标高介于1100～1140m之间，原始地形坡度介于35°～45°，整体地势呈西高东低态势，原始斜坡向东～南东向倾斜，地形地貌条件复杂。 

　　1.2 地层岩性 工程区主要地层为二叠系中统吴家坪组（P2w）以及第四系残坡积层（Q4el+dl），其中吴家坪组地层根据岩性差异条件，可分为上下两段，各岩性段描述如下： 

　　①第四系残坡积层（Q4el+dl）：岩性为褐黄色含砾粉质粘土、碎石土，砾石成分为灰岩、砂页岩，全～强风化，少量弱风化，磨圆度差，粒径一般0.2cm～2cm，砾石含量5%～10%，局部含量较高，约为15%，分选性较差，土层结构稍密～中密，稍湿～干燥，厚度一般介于0.2m～2.5m之间，主要分布于工程区西部表层面。②二叠系中统吴家坪组（P2w）：下段（P2w2）：该段岩性主要为灰白色白云质灰岩，隐晶质结构，呈中～厚层状，岩质较坚硬；岩层产状为123°∠55°，主要发育两组节理裂隙，均为张性节理，有少量泥质填充，节理产状分别为197°∠36°、67°∠78°，节理间距0.5～2m，分布于工程区西部，是路堑边坡的主要组成结构。 

　　上段（P2w1）：该段岩性主要为褐黄色泥岩夹泥页岩，呈薄层状，岩质较软；岩层产状为83°∠42°，主要发育一组节理，节理产状为255°∠55°，节理间距为5～7cm，该岩性段广泛分布于整个工程区内，为工程区主要基底岩性。 

　　1.3 地质构造及地震 工程区位于华南褶皱系滇东南褶皱带文山巨型旋钮构造中部，文麻断裂带东侧；区域内新构造运动主要表现为大面积的缓慢抬升，自喜马拉雅运动以来，新构造运动较强烈，地震活动频繁。按GB18306-2001《中国地震动参数规划图》划分，麻栗坡县抗震设防烈度为6度，地震动反应谱特征周期为0.35s，设计基本地震加速度值为0.05g。工程区地处地壳稳定区。 

　　1.4 水文地质 工程区水文地质条件中等，地下水类型主要为基岩裂隙水、岩溶裂隙水及松散孔隙水，富水性强～中等；水文地质结构呈孔隙水～裂隙水双层结构特征；地下水主要接受大气降水补给，其中大部分降雨随地表径流顺地势向地势低洼处排泄，少量降雨下渗补给地下水，其中不同含水层之间存在水力联系，形成相互补给通道。 

　　2 工程地质条件分析 

　　2.1 工程地质岩组 根据岩土体结构类型和岩石物理力学强度等特征，工程区岩土体划分为松散土体（Ⅰ）、较坚硬中～厚层状弱岩溶化白云质灰岩岩组（Ⅱ）、较软弱薄层状泥岩岩组（Ⅲ）。岩组结构特征及可能引发的工程地质问题见表1。 

　　2.2 工程地质问题分析 工程区主要工程地质问题主要表现为路堑边坡稳定性及路基不均匀沉降等。 

　　2.2.1 路堑边坡稳定性分析 根据工程区地质环境条件，工程区施工开挖产生的路堑边坡大部分均为岩质边坡，边坡组成主要为白云质灰岩及泥岩岩体，本文选取工程区两个典型边坡采用地质分析法对边坡稳定性进行评价，分述如下： 

　　①号边坡：如图1所示，边坡坡高15～40m，开挖边坡坡角约为60°，①号边坡坡体为二叠系中统吴家坪组白云质灰岩，属较坚硬中厚层状白云质灰岩岩组（Ⅱ），岩体物理力学性质较好，主要发育两组节理裂隙，均为张性节理；根据赤平投影分析（图2），岩层产状面与边坡坡面呈顺层关系，节理裂隙与岩层层面之间的交点均位于边坡投影弧同侧，因此，①号边坡处于不稳定状态。 

　　②号边坡：边坡坡高为15～20m，开挖边坡坡角约60°，如图3所示，该边坡上部坡体为白云质灰岩，属较坚硬岩体，岩体力学强度较高，岩层产状为123°∠55°；边坡下部为泥岩，为较软弱岩体，岩质较软，岩体物理力学性质较差，岩层产状为83°∠42°；边坡结构面与岩层产状面基本呈顺层关系，且岩层倾角小于边坡坡角，岩体结构面不利于边坡稳定性。 

　　边坡施工过程中，特别是雨季施工过程中，由于边坡下部岩质较软，降雨入渗讲导致下部较软岩体产生软化变形，加之上部较坚硬岩体强烈挤压作用下，边坡易产生坍塌破坏，进而导致边坡失稳导致崩塌、滑坡等地质灾害。 

　　2.2.2 路基沉降分析 路基稳定性问题是公路工程建设过程中常见并较为突出的工程地质问题[3]，公路路基不均匀沉降问题，主要受控于路基岩体受力不均以及岩土体的物理力学参数差异或岩溶塌陷问题。如图4所示，公路东侧为泥岩，属较软岩体，岩体物理力学性质较差；公路西侧为白云质灰岩，属较坚硬岩体，岩体物理力学性质较差。工程建设完成后，公路可能由于岩体受力不均等因素影响，路基产生不均匀沉降的可能性大。 

　　降雨条件下，由于降雨易渗入地下，补给区内地下水含水层，处于饱水状态的泥岩岩体物理性质急剧下降，在汽车的震动碾压下，使路基岩体产生破坏，造成道路的损坏。其次，岩溶在公路工程地质问题中占据相当重要的地位[4]。受滇东南地区岩溶发育的影响，岩溶地区修建道路工程可能存在岩溶塌陷问题，导致路基出现不均匀沉降。 

　　3 结论与建议 

　　工程区地处滇东南岩溶发育区，地质环境条件复杂；出露地层岩性为二叠系中统吴家坪组（P2w）白云质灰岩、泥岩以及第四系残坡积层（Q4el+dl）松散土体；工程建设过程中施工开挖形成大量人工开挖边坡且多数为顺层坡，对边坡稳定性不利；受工程区岩性条件差异以及岩溶发育情况限制，工程区修建道路工程引发路基失稳导致不均匀沉降的可能性大。 

　　对边坡稳定性问题：工程区地处山区谷地，施工开挖形成大量挖方边坡，且多为顺层坡，边坡稳定性差，工程施工过程中，应加强对开挖边坡合理设计开挖坡比，对开挖高度较大的边坡，建议采用分台开挖；对顺层高陡边坡建议采用锚固措施予以处理；对岩质较破碎易发生崩塌地段建议使用栏石栅拦。 

　　对路基不均匀沉降问题：应加强对路基的支护，同时做好道路工程疏排水工作，避免由于地表水下渗，导致路基岩体软化产生不均匀沉降，危害道路安全稳定运营；对灰岩地区应重点调查工程区岩溶发育情况，对可能引发路基不均匀沉降的岩溶发育区作重点论证，并设计合理的支护处理措施予以完善补充。通过对工程区地质环境条件的分析，笔者认为，公路工程修建，特别是山地岩溶发育区，修建重要交通工程设施，工程建设前期应重点加强对工程地质勘察工作，重点查明工程区可能存在的不良地质现象及可能引发的工程地质问题，对其中影响较严重的工程地质问题加强论证；工程施工过程中尽可能减少对原始地质环境的滑坡，为施工和运营提高良好的条件。综合考虑，提出更加经济合理的处理措施，并根据公路沿线地质灾害发育情况进行必要的监测。 

　　参考文献： 

　　[1]中华人民共和国区域地质调查报告（马关幅）[R].云南省地质调查局，1976. 

　　[2]中华人民共和国区域水文地质调查报告（马关幅）[R].云南省地质调查局，1976. 

　　[3]杜坤凯等.武汉绕城公路东北段主要工程地质问题研究[J].地球科学-中国地质大学学报，2001，07，26（4）：368-372. 

　　[4]卢耀如.岩溶水文地质环境演化与工程效应研究[M].北京：科学出版社，1999.