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關(guān)鍵詞:地理信息系統(tǒng);公路;地質(zhì)災(zāi)害;防治
中圖分類號:X734文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
1、地理信息系統(tǒng)技術(shù)
地理信息系統(tǒng)(GIS,Geographic,Information,System)是一門綜合性學(xué)科,是介于信息科學(xué)、空間科學(xué)、地理科學(xué)之間的交叉學(xué)科,是計算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)、信息工程、現(xiàn)代地理學(xué)理論和方法的結(jié)合體。一般情況下,我們將地理信息系統(tǒng)定義為是基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、地圖的可視化和地理信息的空間分析的計算機(jī)系統(tǒng),在處理數(shù)據(jù)的時候,得結(jié)合地理學(xué)和地圖學(xué),在不同領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。具體功能包括獲取、存儲、檢索、處理、分析、顯示,以及輸出數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)、更新,并多角度地對其動態(tài)進(jìn)行分析和預(yù)測,進(jìn)而為決策提供可靠的數(shù)據(jù)支持。
按照內(nèi)容分類,地理信息系統(tǒng)一般分為三種類型,一是專題信息系統(tǒng),二是區(qū)域信息系統(tǒng),三是地理信息系統(tǒng)工具。每一種類型有著不同的內(nèi)容和功能,專題信息系統(tǒng)只為特定的專門目的而服務(wù),因而其有著目標(biāo)有限、業(yè)務(wù)專業(yè)等特點(diǎn),如水土流失信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源系統(tǒng)等都屬于專題信息系統(tǒng);區(qū)域信息系統(tǒng),以服務(wù)于區(qū)域綜合研究和區(qū)域的信息為主要目標(biāo)。由于屬于區(qū)域信息系統(tǒng),為一定區(qū)域而服務(wù),因此規(guī)模可大可小,如我國的黃河流域信息系統(tǒng);地理信息系統(tǒng)工具,是一種具有圖形圖像數(shù)字化、存儲管理、查詢檢索、分析運(yùn)算和多種輸出多種地理信息系統(tǒng)的軟件包,簡單而言,就是一種處理地理信息的工具,既可以對人類工程活動,也可以對自然資源信息進(jìn)行綜合分析和管理。
2、地理信息系統(tǒng)的主要功能
通過GIS系統(tǒng)可以宏觀展現(xiàn)庫區(qū)公路現(xiàn)狀:技術(shù)等級、路面技術(shù)狀態(tài)、路基技術(shù)狀態(tài)、主要構(gòu)造物技術(shù)狀態(tài)、沿線設(shè)施、路面病害、路面等級、路面結(jié)構(gòu)、路面類型、路面現(xiàn)狀等各種公路災(zāi)害業(yè)務(wù)信息與GIS地理位置數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián),并加載到地圖上統(tǒng)一查看和分析。
使用GIS系統(tǒng)可分析地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生規(guī)律:將采集的以往地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)采集處理后,集成到GIS系統(tǒng)中,可對原本抽象的位置信息進(jìn)行直觀的分析。結(jié)合通過建立邊坡坡面、滑面、圓心、水位線、荷載及邊坡加固的物理模型,利用費(fèi)蘭紐斯法、簡化畢曉普法等計算出邊坡安全系數(shù)及輸入條塊物理模型。
運(yùn)用GIS系統(tǒng)評估災(zāi)害治理工程規(guī)模:通過GIS周邊分析和緩沖分析方法,可對每一關(guān)鍵點(diǎn)位的周邊位置信息進(jìn)行計算。災(zāi)害治理工程的規(guī)模除去建設(shè)精確范圍,其地域影響面也不同,可使用GIS,緩沖分析建立緩沖區(qū),進(jìn)行工程規(guī)模模擬計算。
3、地理信息系統(tǒng)在公路地質(zhì)災(zāi)害之中的應(yīng)用
雖然GIS是一門多學(xué)科綜合的邊緣學(xué)科,但其核心是計算機(jī)科學(xué),基本技術(shù)是數(shù)據(jù)庫、地圖可視化及空間分析。GIS已經(jīng)應(yīng)用于公路地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)管理、公路地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)、公路地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險性分析和公路地質(zhì)預(yù)警預(yù)報等等的災(zāi)害防治工作之中。
3.1、公路地質(zhì)災(zāi)害評價和管理
對于公路地質(zhì)災(zāi)害的評價與管理,是介于地球科學(xué)、空間科學(xué)以及信息科學(xué)之間的交叉性科學(xué)。它就是將現(xiàn)代地學(xué)理論與方法、信息工程、遙感技術(shù)以及計算機(jī)科學(xué)有機(jī)的結(jié)合在一起,充分的利用地理信息系統(tǒng)的各種功能。建立地質(zhì)災(zāi)害空間信息管理系統(tǒng),管理地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查資料。顯示并查詢地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征信息。評價地質(zhì)災(zāi)害的危害程度,分析地質(zhì)災(zāi)害和影響因素之間的關(guān)系,地理信息系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、地圖的可視化和地理信息的空間分析的計算機(jī)系統(tǒng)。處理的數(shù)據(jù)是具有地理特征和表征地學(xué)現(xiàn)象之間空間關(guān)系的屬性數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)的主要功能有:采集、存儲、管理、檢索、查詢、分析、顯示和輸出多種數(shù)據(jù)。進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)與更新、區(qū)域空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預(yù)測等。提出減輕和防治地質(zhì)災(zāi)害的措施,對將來可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測。
3.2、對公路地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)
在公路地質(zhì)災(zāi)害防治區(qū)劃中應(yīng)用GIS技術(shù),是利用其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)庫管理與空間分析模型方面的功能,對公路地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查所獲取的信息進(jìn)行處理,實現(xiàn)公路地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)計算機(jī)自動化。首先確定致災(zāi)因子,對致災(zāi)因子進(jìn)行易發(fā)程度分區(qū)賦值,再求出致災(zāi)因子的敏感系數(shù),將各致災(zāi)因子圖層進(jìn)行基于GIS空間分析的圖層疊加,最后將疊加后的圖層屬性進(jìn)行加權(quán)綜合,得出綜合易發(fā)程度值,進(jìn)行易發(fā)程度計算機(jī)自動化分區(qū)。
目前,對公路區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)主要采用襲擾系數(shù)法和專家打分法。通過對比分析,GIS空間分析法較之襲擾指數(shù)法顯得簡潔明了,避免了繁瑣的手工統(tǒng)計計算,保證了計算結(jié)果的精度。GIS空間分析法所得出的公路地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)圖不僅反映了公路地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度的現(xiàn)勢規(guī)律,而且實現(xiàn)了對公路區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的空間預(yù)測。
3.3、對公路地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險性分析
對于公路地質(zhì)災(zāi)害的危險性分析,國內(nèi)外研究的較多,理論上也比較成熟,形成了許多被廣泛應(yīng)用的專業(yè)分析模型,如信息量模型、多元統(tǒng)計分析模型、模糊綜合評判模型、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遺傳算法等的模型。其中,將GIS技術(shù)與信息量模型結(jié)合起來是進(jìn)行公路區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險性分析的最有效方法。
3.4、公路地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警技術(shù)
公路地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)包括公路地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)情模擬評價、預(yù)測預(yù)報和防治問題及地理空間數(shù)據(jù)庫的建立和空間定位及空間分析工作。在公路地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情模擬預(yù)報中,以能夠存儲、處理、分析、計算和成圖顯示空間數(shù)據(jù)而著稱的地理信息系統(tǒng)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。在進(jìn)行多因子定量模擬分析和對因子間相互定量關(guān)系研究方面,地理信息系統(tǒng)的多源地學(xué)專題信息復(fù)合疊加處理功能(Overlay)和FILTER功能等顯示出了明顯的優(yōu)勢和極高的效率,對受控于多種因素影響和作用的地質(zhì)災(zāi)害的定量仿真模擬和預(yù)測預(yù)報具有十分重要的理論指導(dǎo)意義和實用價值。
4、地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于公路地質(zhì)災(zāi)害防治中的意義與作用
由于地理信息系統(tǒng)技術(shù)的復(fù)雜性、資料數(shù)據(jù)的全面性,通過地理信息系統(tǒng)可以了解庫區(qū)公路的宏觀現(xiàn)狀,包括公路基礎(chǔ)狀態(tài)、路面狀態(tài)、技術(shù)等級、病害、危害等級、公路沿線設(shè)施等方面的內(nèi)容。不僅如此,更為重要的一點(diǎn)是利用這些宏觀現(xiàn)狀可以構(gòu)建庫區(qū)公路地質(zhì)基礎(chǔ)信息系統(tǒng),以便進(jìn)行相關(guān)評價與分析工作。除此之外,通過地理信息系統(tǒng)可以分析地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的基本規(guī)律,這對于研究地質(zhì)災(zāi)害的危害程度,制定地質(zhì)災(zāi)害防治措施都有著重要的意義和價值。最重要的一點(diǎn),就是利用地理信息系統(tǒng)可以預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害防治工程的規(guī)模,預(yù)先對治理范圍內(nèi)可能遭受影響的構(gòu)建物制定相應(yīng)的保護(hù)措施,最大程度地確保治理工程的有效性。
總之,地理信息系統(tǒng)技術(shù)能將原本比較抽象的公路地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息,通過信息技術(shù)直觀地在地圖上展示出來,為地質(zhì)災(zāi)害空間數(shù)據(jù)提供了處理平臺,進(jìn)一步為防治措施的可靠性提供了保障。鑒于地理信息系統(tǒng)技術(shù)在公路地質(zhì)災(zāi)害防治中的重大作用,應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)使用與推廣。
參考文獻(xiàn)
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1 引言
在公路建設(shè)和運(yùn)營過程中,公路沿線地質(zhì)災(zāi)害經(jīng)常發(fā)生。 根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計顯示, 近幾年來, 由于地質(zhì)災(zāi)害(泥石流、 崩塌、 滑坡和地面塌陷等)引起的公路損壞路段的長度已經(jīng)超過400km,造成直接經(jīng)濟(jì)損失已達(dá)幾十億元。 由此可見, 加強(qiáng)公路地質(zhì)災(zāi)害的防治是公路安全保障工程的主要內(nèi)容之一, 公路地質(zhì)災(zāi)害的治理是減少公路交通安全事故發(fā)生率, 為社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民群眾的生命財產(chǎn)安全提供保障的迫切需要, 保持公路的安全暢通是交通管理部門的首要任務(wù)。在公路地質(zhì)災(zāi)害防治方面,廣大巖土工程技術(shù)人員積累了大量經(jīng)驗, 建立了以加固、 護(hù)面、攔擋等為主, 以排水、 土石體改良、 植被綠化等為輔的各種工程防治措施, 并尤以漿砌片石和噴射混凝土護(hù)坡、 錨固、 漿砌片石、 攔石墻和簡易鋼結(jié)構(gòu)柵欄等最為常見。
2公路地質(zhì)災(zāi)害防治措施中的缺陷
目前在公路地質(zhì)災(zāi)害防治措施中一般存在以下缺陷:
a) 公路沿線發(fā)生崩塌的地段, 路塹邊坡均不穩(wěn)定, 且未設(shè)置山坡?lián)跬翂蛟O(shè)置方式不合理;b)處理崩塌災(zāi)害主要采用的是以削坡為主的防治方式, 應(yīng)該結(jié)合支頂和錨固等措施共同對崩塌體進(jìn)行防治, 且要結(jié)合具體的工程條件進(jìn)行施工;c)對匯水面積和降雨強(qiáng)度較大的邊坡上方未設(shè)置截水溝, 以及未進(jìn)行植被防護(hù);d) 對可能發(fā)生泥石流的地段, 或有過泥石流發(fā)生歷史的地段, 未采取攔擋、 導(dǎo)流等措施;e)治理公路沿線地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)該遵循“及時、 快速、 準(zhǔn)確”的方針, 預(yù)防就是在線路必須經(jīng)過地質(zhì)不良地段時, 事先修建防治工程, 以提高邊坡的穩(wěn)定性。
3 公路沿線地質(zhì)災(zāi)害防治措施
地質(zhì)災(zāi)害類型很多, 主要包括崩塌災(zāi)害、 滑坡災(zāi)害、 泥石流、 公路坍陷。 下面就針對這四種病害的治理措施作一探討。
3.1 崩塌災(zāi)害防治措施
3.1.1 削坡
在較穩(wěn)定的巖體斜坡上, 將危險斜坡巖體按照一定的設(shè)計坡度進(jìn)行爆破開挖, 目的是減小斜坡體的重量, 同時也是為了清除表面較松散的巖體, 露出新鮮巖體表面, 使斜坡坡度達(dá)到理想的穩(wěn)定坡度。 但削坡不宜在巖體破碎強(qiáng)烈、 開挖影響較大的巖體上進(jìn)行。
3.1.2 錨固
對可確定的危石進(jìn)行加固是一種較好的選擇, 其結(jié)構(gòu)簡單,對環(huán)境改變不明顯。 但是, 要完全查清坡面危石事實上是很難的, 在采用錨固措施來加固危石時, 必須在危石上進(jìn)行大量的鉆孔錨固作業(yè), 其振動作用將可能導(dǎo)致危石滾落, 施工的風(fēng)險大。
3.1.3 噴射混凝土
該方法技術(shù)成熟, 機(jī)械化程度高, 施工速度快, 對地形適應(yīng)能力強(qiáng), 也比較經(jīng)濟(jì)。 同時該方法本身能通過添加纖維來提高強(qiáng)度和韌性, 并常與錨桿、 鋼筋網(wǎng)或鋼絲格柵結(jié)合使用, 從力學(xué)性能上人們通常把它當(dāng)作鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 具有很高的承載能力。此外, 基于水是邊坡地質(zhì)災(zāi)害的一個非常重要的誘發(fā)因素這一認(rèn)識, 噴射混凝土對坡面的封閉作用, 非常好地隔絕了地表水下滲, 提高了邊坡的穩(wěn)定性。 但噴射混凝土對環(huán)境和自然景觀具有破壞性, 由于噴射混凝土的封閉作用, 將毀滅坡面既有植被及其生長發(fā)育條件。
3.2滑坡災(zāi)害防治措施
根據(jù)公路沿線滑坡地質(zhì)災(zāi)害的類型及特點(diǎn), 防治措施的選用一定要結(jié)合滑坡的類型、 規(guī)模、地形地貌等具體工程條件, 有針對性地實施。 根據(jù)防治目的的不同, 采用的主要方法有直接阻止滑坡的發(fā)育和改變滑帶土的性質(zhì)兩種。
3.2.1 直接阻止滑坡的發(fā)育
設(shè)置各種抗滑工程, 如抗滑片石垛、 抗滑擋墻、 抗滑墩、 預(yù)應(yīng)力錨固、 預(yù)應(yīng)力錨固抗滑擋墻、抗滑樁、 預(yù)應(yīng)力錨固抗滑樁、 鋼架抗滑樁、 攔砂壩工程等。
近年來抗滑樁在公路滑坡治理中被廣泛采用, 多是人工挖孔灌注樁, 一般在滑坡上布設(shè)2~3排, 適用于淺層處于蠕動擠壓階段的滑坡。
3.2.2 改變滑帶土的性質(zhì)
可采用灌漿處理(灌注石灰漿、 石灰砂漿、 水泥漿、 粘土漿等)、 焙燒處理(在滑坡前部利用導(dǎo)洞焙燒滑帶土)、 電滲排水( 利用電極作用排除滑帶土的水)、 化學(xué)處理(利用化學(xué)反應(yīng)增加滑帶土的強(qiáng)度)等方法來改變滑帶土的性質(zhì)。
3.3泥石流防治措施
通常對公路泥石流防治的基本思路是: 首先做好公路選擇方案, 如在堆積區(qū)或谷口流通區(qū)通過時, 應(yīng)采取控制泥石流堆積和流通的措施, 將泥石流按設(shè)計意圖排出, 不讓其堆積、 沖刷、 沖擊、 爬高成災(zāi)。 當(dāng)上述措施不能保證公路安全或不經(jīng)濟(jì)時, 則應(yīng)采取控制泥石流形成的措施, 以減少災(zāi)害或從根本上消除泥石流危害。在公路遭受泥石流危害時,采取補(bǔ)救措施一般難度都很大,耗資也大。 但公路運(yùn)營主管部門在治理泥石流方面仍然做了大量工作, 積累了寶貴的經(jīng)驗。
圖1 泥石流防治措施
3.3.1 引水措施
當(dāng)泥石流溝谷上游或支溝匯水區(qū)的匯水能通過截流壩和引水渠道引出主溝, 導(dǎo)向其他地方進(jìn)入主河時, 可將溝谷上游或支溝的水流引走, 從而減少主溝形成泥石流的水動力條件和水體數(shù)量, 以削減泥石流的規(guī)模, 控制泥石流的危害。 這種方法適用于地形開闊、 地勢高差小、 易于向主河疏導(dǎo)的泥石流溝。
3.3.2 排導(dǎo)措施
排導(dǎo)是通過一定的工程讓泥石流順暢通過公路, 進(jìn)入主河和預(yù)定地點(diǎn), 而又不給公路造成危害的一種措施。 一般采用的排導(dǎo)工程主要有兩種類型: 急流槽和明洞渡槽。
3.3.3 林業(yè)措施
林業(yè)措施是泥石流生物防治措施的主體部分, 也是山區(qū)建設(shè)立足和發(fā)展的基礎(chǔ), 可以說, 林業(yè)措施是山區(qū)建設(shè)的生命線。 一般泥石流溝谷流域的不同地貌單元在泥石流形成中的作用是不同的, 根據(jù)生態(tài)條件配置不同的林種將有較好的治理效果。 泥石流溝谷流域的集流區(qū)(包括分水嶺區(qū)及溝源區(qū)), 是泥石流動力條件的水源地, 應(yīng)營造水源涵養(yǎng)林, 適宜種植如油松、 刺槐、 華北落葉松、 刺楸等樹種。
3.3.4 管理措施
生物措施不僅是一項技術(shù)措施, 而且是一項對社會經(jīng)濟(jì)管理依賴性很強(qiáng)的措施。 離開當(dāng)?shù)卣畯?qiáng)有力的組織領(lǐng)導(dǎo)和群眾的積極支持, 生物措施要獲得成功是不可能的。 這不僅因為生物措施直接涉及千家萬戶的生產(chǎn)生活問題, 還要切實解決在實際實施過程中遇到的具體困難, 如生活能源、 糧食問題等, 而且這項工程不是一勞永逸的, 需要長期管護(hù), 必須建立長期有效的組織和法規(guī), 使森林和生態(tài)環(huán)境不受破壞。
3.4公路塌陷防治措施
公路塌陷防治主要是對公路下伏采空區(qū)的治理, 因此應(yīng)首先考慮公路沿線礦區(qū)及采空區(qū)的特征、 公路不同地段構(gòu)筑物的特點(diǎn)及其施工條件等, 以便確定合理的治理方法。 目前, 對公路下伏采空區(qū)的治理方法具體如下。
3.4.1 開挖回填法
開挖回填法是先將塌陷區(qū)全部或部分開挖, 然后進(jìn)行人工回填的方法。 它主要適用于煤層開采規(guī)模較小、 開采深度較淺、 對采空區(qū)的影響范圍和采空體積均不易探明的采空區(qū)。 此法取材方便、 施工簡單, 且在回填處理過程中還可采用反復(fù)強(qiáng)夯的辦法,利用重錘自高處落下產(chǎn)生的沖擊能夯實地基土, 提高土體強(qiáng)度,增加抗塌能力, 還可以減少地表水入滲。 同時在塌陷區(qū)回填穩(wěn)定后, 在路基兩側(cè)一定范圍內(nèi)要做好防排水處理, 一般可采用修建漿砌片石槽引流地表水, 以防雨水下滲, 引發(fā)二次塌陷。
3.4.2 橋跨法
以架橋的型式跨越采空區(qū)不穩(wěn)定的路段, 橋的墩臺應(yīng)設(shè)在穩(wěn)定的巖體中, 以保證路基穩(wěn)定安全。
3.4.3 注漿法
注漿法實質(zhì)上是利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理, 通過注漿管把一些能固化地基土的漿液均勻地注入地基土裂隙或孔隙中, 漿液以充填、 滲透和擠密等方式,將土顆?;驇r石裂隙中的水分和空氣排除后占據(jù)其位置, 經(jīng)一定時間后, 漿液將原來松散的土?;蛄严赌z結(jié)成一個整體, 形成一個結(jié)構(gòu)新、 強(qiáng)度大、 防水性能強(qiáng)和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”,阻止上覆巖土層進(jìn)一步塌陷冒落, 以保證公路路基的穩(wěn)定。
4 公路地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)建議
任何一種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn), 如何充分發(fā)揮優(yōu)點(diǎn), 克服缺點(diǎn), 是工程技術(shù)人員需要考慮的問題。 特別是在目前國家強(qiáng)調(diào)“建設(shè)綠色通道”、 “美化環(huán)境”、“以人為本”等建設(shè)理念的今天,在建設(shè)和改造地質(zhì)環(huán)境的過程中要盡量保護(hù)環(huán)境。 過去一般都是采用大量噴射混凝土、 漿砌片石等施工工藝, 這會對公路兩旁坡面植被的生長條件造成永久性的封閉式毀滅, 是與環(huán)保和美化極不相稱的。 因此, 建議今后對公路地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行防治時, 應(yīng)全面考慮以下方面。
4.1可靠性與整體性相統(tǒng)一
所采用的防護(hù)材料要具有現(xiàn)時易得性, 在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上, 實現(xiàn)“局部受載, 整體作用” 的目標(biāo),收到事半功倍的效果。
4.2追求環(huán)保與美觀的效果
與傳統(tǒng)的防護(hù)措施比較而言, 新的防護(hù)技術(shù)要在“人性化”和“環(huán)保性”方面多加考慮, 使得具備植物生長條件的邊坡能夠?qū)崿F(xiàn)植被的自然生長發(fā)育, 并保持進(jìn)行后期人工綠化的既有條件,對既有地貌進(jìn)行良好的保護(hù)。
關(guān)鍵詞:公路工程;地質(zhì)災(zāi)害;防治措施
引言
公路建設(shè)經(jīng)常遇到復(fù)雜的環(huán)境地質(zhì)問題,由于工程大量開挖或回填土石方,改變了自然生態(tài)環(huán)境,從而誘發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害,例如滑坡、崩塌、泥石流等,往往對生態(tài)造成嚴(yán)重的破壞,還會嚴(yán)重威脅人的生命財產(chǎn)安全。因此,在修建公路時,應(yīng)采取措施,避免或減少地質(zhì)災(zāi)害對公路交通的影響以及對沿線生態(tài)環(huán)境的破壞。
1.滑坡及其防治
1.1滑坡及危害
產(chǎn)生滑坡的環(huán)境多為構(gòu)造上升區(qū)。由于溝谷侵蝕強(qiáng),下切速度快,兩側(cè)坡面較陡,變質(zhì)巖風(fēng)化強(qiáng)烈,或局部巖性的差異,形成具有軟、硬二元結(jié)構(gòu)的地質(zhì)剖面,造就了產(chǎn)生滑坡的環(huán)境。滑坡一般由滑坡壁、滑動面和滑坡體組成?;碌囊?guī)模不同,危害程度也不同,大型滑坡的危害相當(dāng)嚴(yán)重,可以造成公路、村莊毀壞,河道堵塞等。
1.2滑坡的成因
滑坡是松散巖類構(gòu)成的斜坡破壞形式。當(dāng)上覆松散堆積層,下伏堅硬巖石時,易產(chǎn)生滑坡?;碌幕瑒用娑鄶?shù)是構(gòu)造軟弱面,如層面、斷層面、斷層破碎帶、節(jié)理面、不整合面等。另外,巖層的傾向與斜坡坡向一致時,也有助于滑坡的發(fā)生。就地貌特征而言,一般坡度不大、起伏平緩,而且植被覆蓋較好的山坡,比較穩(wěn)定,不易發(fā)生滑坡;高陡的山坡或陡崖,使斜坡上部的軟弱面形成臨空狀態(tài),上部土體或巖體處于不穩(wěn)定狀態(tài),容易產(chǎn)生滑坡。
1.3滑坡的防治
在公路施工及營運(yùn)中,應(yīng)對滑坡易發(fā)地段進(jìn)行監(jiān)測。對開始蠕動變形地段要及時采取防治措施?;碌姆乐沃饕信潘?、支擋、減載等措施。排水方面,排除地表水和疏干地下水。在可能發(fā)生或已發(fā)生滑坡的邊坡周圍設(shè)置截排水溝,以攔截地表水,防止地面水滲入滑坡體內(nèi),同時填塞裂縫和消除坡體積水洼地、種植蒸發(fā)量大的樹木等。對地下水可疏不可堵,其主要措施包括設(shè)置截水盲溝用于攔截滑坡的地下水,支撐盲溝兼作排水和支撐作用,仰斜孔群近于水平的鉆孔將地下水引出。減載方面,從滑坡上方取土減載,反壓到坡腳,以減小下滑力。對滑坡的滑動帶可采取削方減載的措施;對抗滑地段采取堆土加重等措施,當(dāng)滑體呈發(fā)展趨勢時,應(yīng)及時排水并采取支擋措施,以防止滑坡體松弛后失穩(wěn)。支檔方面,設(shè)置支擋結(jié)構(gòu),防止土體下滑。視工程需要及滑坡的規(guī)模、危害性等,修筑抗滑樁等。
2.崩塌及其防治
2.1崩塌及危害
崩塌多發(fā)生在山坡的陡崖地帶,由大量降雨滲入陡崖破碎的巖石中,增加巖體自重,降低巖體與基巖面的摩擦力,破壞原來的平衡狀態(tài)而產(chǎn)生。其主要類型有:落石、山崩、坍岸、坍陷。大規(guī)模的崩塌能摧毀鐵路、公路、隧道、橋梁等,堵塞交通,造成巨大損失。
2.2崩塌的成因
地貌是引起崩塌的基本因素。一定的坡度和高差是崩塌發(fā)生的基本條件。據(jù)調(diào)查由堅硬巖石組成的斜坡,當(dāng)坡度大于50度或60度,高差大于50 m時,才可能發(fā)生崩塌。由松散物質(zhì)組成的坡地,當(dāng)坡度超過它的休止角時可能出現(xiàn)崩塌,一般坡度大于45度,高差大于25 m可能出現(xiàn)小型崩塌;高差大于45 m可能出現(xiàn)大型崩塌。黃土地區(qū),坡度在50度以上才可能發(fā)生崩塌。高山峽谷、懸崖陡岸多數(shù)是崩塌易發(fā)地段。地質(zhì)構(gòu)造也是崩塌發(fā)生的重要條件。結(jié)構(gòu)疏松、破碎的巖石易發(fā)生崩塌。當(dāng)堅硬巖層與松軟巖層上下疊加時,由于風(fēng)化,使堅硬巖層突出,臨空面增大,易引起崩塌。巖層構(gòu)造及其組合方式是發(fā)生崩塌的又一個重要條件。當(dāng)巖層層面或節(jié)理面的傾向與坡向一致、傾角較大、又有臨空面的情況下,沿構(gòu)造面最容易發(fā)生崩塌。就區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動特點(diǎn)而言,構(gòu)造運(yùn)動比較強(qiáng)烈、地層擠壓破碎、地震頻繁的地區(qū)是崩塌的多發(fā)區(qū)。
2.3崩塌的防治
在山區(qū)公路施工及運(yùn)營過程中,對崩塌易發(fā)地段應(yīng)定期監(jiān)測,判斷崩塌發(fā)生的可能性、強(qiáng)度、規(guī)模,并采取適當(dāng)防治措施。對崩塌地段易滾落的危石和松散堆積物及時清理,并設(shè)置安全警告標(biāo)志,以保證行車和人身安全;對巖石破碎易發(fā)生墜落的高陡基巖邊坡,應(yīng)采取清除危石或用水泥抹縫,加垛支撐或噴錨支撐加固;對邊坡表面以剝落為主,而整體性較強(qiáng)且高度低于30 m的陡坡,一般采用刷坡及建防護(hù)墻。若邊坡過高或下為基巖,上為松散堆積物,可設(shè)置梯級平臺,分級刷坡。對難以刷坡的崩塌地段,可采用坡面防護(hù)網(wǎng)等防護(hù)措施。公路施工時,應(yīng)盡可能避免因人工開挖或爆破而引起崩塌。
3.泥石流及其防治
泥石流是一種含有大量泥沙、石塊等固體物質(zhì),突然爆發(fā)、具有強(qiáng)大破壞力的洪流。它可掩埋村莊、學(xué)校,摧毀城鎮(zhèn),沖毀路基及其它公路設(shè)施,往往造成巨大的災(zāi)害。泥石流按照固體物質(zhì)的含量分為粘性泥石流和稀性泥石流。
3.1泥石流的成因
典形的泥石流流域分為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)。形成區(qū)的地貌形態(tài)多為三面環(huán)山、一面出口的瓢狀地形,溝谷縱坡較大,地表巖石多為風(fēng)化巖石堆積物及尾礦壩堆積物,是泥石流固體碎屑和水源的主要匯集區(qū);流通區(qū),是泥石流外泄的通道,地形上為坡降較大的深切溝谷,劈裂、沖溝發(fā)育;堆積區(qū),是泥石流物質(zhì)的堆積地區(qū)。構(gòu)造變動復(fù)雜或新構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈,且?guī)r性脆弱的地區(qū),一般是泥石流的易發(fā)區(qū);形成泥石流的水源主要來自暴雨或冰雪融水,水源既是泥石流的組成部分,又是動力條件。雨量越大,泥石流規(guī)模也越大。人為因素對泥石流的影響不可低估,如修路廢棄土石方不合理地堆積,植被破壞等,都會為泥石流的發(fā)生提供條件。
3.2泥石流的防治
治理泥石流主要采取以排導(dǎo)為主,排導(dǎo)與攔擋工程相結(jié)合。泥石流的防治,首先要修建排導(dǎo)工程。排導(dǎo)工程在防治泥石流中使用最為廣泛,其特點(diǎn)是工藝簡單、效果好。包括槽、堤和壩三大類型。V型固床槽多用于泥石流形成區(qū),起固定溝床、穩(wěn)定山體、減少崩塌、滑坡和河床堆積物參與泥石流活動的作用。修建排洪道和導(dǎo)流堤用于泥石流沉積區(qū),有改善流速、引導(dǎo)流向的功能,防止泥石流的漫流改道和淤積危害,以保護(hù)公路、鐵路、橋涵和其它建筑物。其次要修建攔擋工程。攔石壩主要用于流通區(qū),起攔蓄滯流泥沙石塊,抬高河床而提高侵蝕基面、減緩壩上游河床坡降、削減泥石流的流速和規(guī)模,防止泥石流的側(cè)蝕和下切作用。對于多級透水性攔渣壩,可以起攔擋不同粒徑的石塊,減少石塊對建筑結(jié)構(gòu)或鐵路、公路等的沖擊作用。生物工程是以植被為手段營造一系列組合不同、結(jié)構(gòu)不一、功能各異的植物群。如水源涵養(yǎng)林、水土保持林、固溝穩(wěn)坡防沖林、護(hù)岸護(hù)灘林、谷坊等,能增強(qiáng)泥石流溝松散物質(zhì)的自穩(wěn)能力、減緩地表徑流匯集時間等,從而控制泥石流形成的基本條件,達(dá)到抑制泥石流發(fā)生的目的。
4.結(jié)語
公路修建時常遇復(fù)雜的地質(zhì)情況,非常容易發(fā)生諸如滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。因此,公路選線時應(yīng)盡量避開上述地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)。施工時,應(yīng)盡量減少人為因素對山體的破壞,同時要注意對廢棄土石方的處理,不為地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生提供物質(zhì)條件。充分運(yùn)用現(xiàn)代科技方法和手段,積極研究公路工程地質(zhì)災(zāi)害的綜合勘察、評價和防治的工程對策。
參考文獻(xiàn):
[1]張光慶等.某國道沿線地質(zhì)災(zāi)害分析與防治.水土保持研究, 2007,(2).
就目前來看,我國公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害危險性的評估方法比較多,有些在實踐的過程中也逐漸發(fā)展成熟,但是對一些綜合影響因素的研究還不夠深入,基于此,本文從公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害危險性影響因素著手,簡單分析了其評估方法,以便于實現(xiàn)對公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害危險性更準(zhǔn)確的評估。
一、公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害危險性影響因素
(一)地形條件
①坡高坡角:邊坡的高度對邊坡變性特性和虛擬力都有著一定的影響,當(dāng)邊坡增高時會增加邊坡的側(cè)向位移,從而對邊坡的穩(wěn)定性造成影響,增大了邊坡的地質(zhì)災(zāi)害危險性,坡角增大則邊坡的應(yīng)力越集中,最大剪應(yīng)力隨之增大,從而影響邊坡的穩(wěn)定性,同時邊坡坡度增加也會導(dǎo)致滑坡的出現(xiàn);②坡面:不利的邊坡坡面形態(tài)會引起坡頂出現(xiàn)張裂縫,同時在坡腳產(chǎn)生強(qiáng)大的剪應(yīng)力,對坡腳形成剪切破壞,這些都會對邊坡的穩(wěn)定性造成影響。
(二)地質(zhì)條件
地質(zhì)條件對公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害危險性的影響主要體現(xiàn)在以下三個方面:①巖體性質(zhì):地層中的巖體是組成公路邊坡的主要物質(zhì)基礎(chǔ),巖體的巖性能夠決定巖石的強(qiáng)度以及抗風(fēng)化能力,由于自然環(huán)境的復(fù)雜,巖體的巖性通常是以組合形式存在的,多變的巖性會對邊坡造成不同程度的破壞,而組合巖性的巖體對公路邊坡的破壞也具有多樣性;②巖體中的軟弱夾層:地質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是及其復(fù)雜的,在巖體內(nèi)會有一個薄弱帶,這個薄弱帶就是巖體中形成的軟弱夾層,軟弱夾層不穩(wěn)定、容易破裂,大大降低了邊坡的穩(wěn)定性,從而會引發(fā)公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生;③巖體結(jié)構(gòu)面的影響:巖體在長期的地質(zhì)作用下會形成許多的結(jié)構(gòu)界面,這些結(jié)構(gòu)面會將巖體分割成一個個結(jié)構(gòu)體,不同巖體結(jié)構(gòu)面的地質(zhì)類型對公路邊坡的影響不同,巖體結(jié)構(gòu)面的力學(xué)特性對公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害的影響是十分嚴(yán)重的;④地下水的影響:地下水的不規(guī)則活動也是影響公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性的重要因素,地下水對巖體有軟化和泥化的作用,從而對邊坡形成水解作用,影響公路邊坡的穩(wěn)定性。
(三)氣象條件
氣候條件主要是通過降雨、風(fēng)化等氣候形式改變邊坡巖體、土體的性質(zhì)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu),間接的影響著邊坡的公路邊坡的穩(wěn)定性:①降雨:降雨是導(dǎo)致公路邊坡工程出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的重要原因之一,降雨的影響是多方面的,綜合的,首先降雨能夠形成在邊坡上的沖擊溝,一些雨水留在邊坡的巖體、土體中降低了巖體土體的穩(wěn)定性,從而可能引起邊坡巖體、土體膨脹,泥石流、水土流失等現(xiàn)象,其次,降雨能夠滲入地下,提高地下水的水位,增加地下水的劇烈運(yùn)動,產(chǎn)生較大的運(yùn)動水壓力,使得地下水對邊坡巖體、土體軟化、泥化作用更加明顯,從而增加了公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害的危險性;②:風(fēng)化:長時間的風(fēng)化作用能夠改變巖體的內(nèi)部結(jié)構(gòu),擴(kuò)張巖體結(jié)構(gòu)面,其內(nèi)部容易產(chǎn)生一定的風(fēng)化裂隙和節(jié)理,巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變還間接影響地下水的流動,這些都會導(dǎo)致其抗剪強(qiáng)度的下降,嚴(yán)重時引起公路邊坡巖體土體的滑落和坍塌,增加了公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害的危險性。
(四)工程工藝
公路邊坡的工程工藝也是影響公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害危險性的主要因素之一,在進(jìn)行公路邊坡建設(shè)的過程當(dāng)中,對邊坡開挖的時候會破壞邊坡原本的應(yīng)力狀態(tài),這些人力活動因素都會對公路邊坡的穩(wěn)定性造成影響,所以在施工的時候要選用合理的施工方法和施工工藝,并且注意施工順序,盡量避免對公路邊坡穩(wěn)定性造成破壞。
二、公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害危險性的評估方法
(一)評估指標(biāo)體系的建立
要進(jìn)行公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害危險性的評估首先要建立合理的評估指標(biāo)體系,在建立評估指標(biāo)體系的時候要正確選取公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害的影響因素,要根據(jù)邊坡具體所處的環(huán)境選擇對其地質(zhì)災(zāi)害影響較大的因素,影響因素的選取不宜過多,這樣評估結(jié)果的誤差會增大,也不宜過少,因素過少會造成評估結(jié)果的失真。評估指標(biāo)體系的建立原則主要有:①系統(tǒng)性:公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估是一個系統(tǒng)工程,因此在建立評估指標(biāo)體系的時候也要遵循系統(tǒng)性原則,對不同的影響因素進(jìn)行系統(tǒng)的、層次性的分析;②靈活性:在建立評估指標(biāo)體系的過程中要針對不同的區(qū)域、不同工程特點(diǎn)合理的選擇評價因素,制定科學(xué)的評估指標(biāo),做到靈活多變并且具有針對性;③綜合性:評估指標(biāo)體系的建立要遵循綜合性原則,對公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害的各項影響因素進(jìn)行綜合分析。危險性評估指標(biāo)體系的建立要遵循以上幾點(diǎn)原則,充分考慮其影響因素,建立合理的公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估體系。
(二)評估方法分析
就目前來看,公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害危險性的評估方法有很多,但是由于影響因素眾多且復(fù)雜多變,還沒有一種方法能夠真正完滿的解決邊坡工程中的實際問題,但是每一種方法都有著自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢,并且不同方法之間沒有排他性,也就是說在實際應(yīng)用的過程中可以將兩種或兩種以上的方法進(jìn)行疊加使用,這樣就可以達(dá)到取長補(bǔ)短的目的,增加了公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估的準(zhǔn)確性和全面性,常見的評估方法有:模糊數(shù)學(xué)評價法、聚類分析法、遺傳算法等等,將不同的分析方法結(jié)合到一起也是未來公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估的發(fā)展趨勢。
三、結(jié)論
【關(guān)鍵詞】凍土特殊工程地質(zhì);路基凍害;防凍害措施;加灰法;直剪與動三軸試驗
0 引言
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,需要擁有一個良好的發(fā)展環(huán)境,那么道路建設(shè)就是一個首要的基礎(chǔ)前提。然而,在我國東北地區(qū),由于季凍區(qū)的凍土這種特殊工程地質(zhì)條件,公路建設(shè)一直被路基凍害問題困擾著。在季凍區(qū),由于土中水凍結(jié)成冰和凍土中冰的再融化成水而使得路基發(fā)生凍融等現(xiàn)象,從而使路基受到一定的損傷,其損傷主要表現(xiàn)在冒泥翻漿、道路表面凹凸不平、路面產(chǎn)生較多裂縫、車轍較深類似槽溝狀等。凍脹和融沉都將降低路面平整度,甚至可能破壞路面的平整度,這樣就會給公路的正常運(yùn)行帶來安全隱患,尤其是給高速公路的正常運(yùn)行。同時,公路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用也大大增加了不少,因此,對路基的凍害的防治以及清除其產(chǎn)生影響的研究是很有價值的研究,也是很有必要的。
1 道路凍害現(xiàn)象的原因
道路產(chǎn)生凍害主要包括四方面因素:
1)路基土:土體均勻與否,凍脹是否敏感以及其他一些工程特性。
2)水:包括地表水和地下水兩種。地表水可以使凍土融化過程加快,同時由于地表水的滲入,道路路基土的性質(zhì)會相應(yīng)地改變;地下水可以使經(jīng)過蠕變或者融沉之后的路基土處于濕弱狀態(tài)。同時在路基凍脹過程中,埋深在1.5m以上的地下水是,水分遷移的補(bǔ)給水源。
3)溫度:在寒冷的冬天路面可能產(chǎn)生收縮開裂;由于受氣溫影響,地溫也會有一定的波動性,而地溫改變就會改變路基土的一些工程特性。
4)荷載:當(dāng)外荷載變化時,路基土?xí)a(chǎn)生相應(yīng)的蠕變和應(yīng)力松弛變化,從而會凍脹性發(fā)生一定的變化。
2 防凍害措施的工程應(yīng)用
在道路建設(shè)具體的實踐中,對各種防凍害措施的基本原理進(jìn)行分析,因地制宜,結(jié)合道路建設(shè)所在地的工程地質(zhì)條件,并考慮實際氣候條件和水文以及預(yù)計道路建成以后的道路交通量狀況,在綜合分析考慮之后,選擇適合該道路的防治凍害的具體方法措施。防凍害的主要措施方法:(1)“置換法”,用非凍害材料置換凍害土;(2)“隔溫法”,設(shè)置隔溫層防治凍害;(3)“穩(wěn)定處理法”,摻入外加劑使得土體凍結(jié)溫度降低;(4)“隔水法”,采用沒有毛細(xì)作用的大粒徑顆粒土或者增加隔水材料。
3 “加灰法”改良路基土防凍害性能
從上面的幾種方法可以分析出防凍害措施的基本原理,在掌握原理之后,提出一些改善路基防凍害的具體工程措施。當(dāng)?shù)缆仿坊艿絻龊螅梢詫⑦@些具體的措施應(yīng)用到道路改建過程中。本文主要研究將石灰摻入到路基土體中的防治效果,并依托于室內(nèi)試驗,來驗證這種方法的可行性。
3.1 含灰量對含水量的影響
接下來將探討石灰摻入量的多少對路基凍土含水量的改變。從阜新凍脹比較明顯的某路段取路基土一定量作為實驗材料,試驗起初先取石灰的摻入量為10%。20%,30%,進(jìn)行初步確定,然后再進(jìn)一步縮小范圍。
首先,從化學(xué)角度分析土體的含水量因石灰的摻入的改變原因。生石灰(CaO)遇水(H2O)會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物為熟石灰[Ca(OH)2],反應(yīng)會耗掉一些水。其方程式:
CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s) H
因H
3.2 含灰量對密度的影響
由于含水量隨著含灰量的增多不斷減少,從而土體密度也會產(chǎn)生一定的變化。具體的幾個因素:
(1)CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)H
初步確定得不出二者的具體關(guān)系,只能暫時知道密度并不是隨著含灰量增多而一直減小或者增多的。為了進(jìn)一步確定密度與含灰量的關(guān)系,在把含灰量增加5%,15%,25%,35%。由試驗可得(圖2):
由試驗可以看出,含灰量5%時,密度達(dá)到此時的最大值,而10%時密度達(dá)到波谷,但并不是最小值,從15%一直到35%,密度一直在減少。因此密度確實不是隨著含灰量的增加而不斷增加或者減少的,具有一定的不確定性。
3.3 直剪試驗和動三軸試驗
(1)首先以含灰量10%的路基土做直接剪切試驗,以剪切位移為橫坐標(biāo),剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)繪制剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線(見圖3)。
(2)確定各級壓力下的抗剪強(qiáng)度:有峰值以峰值點(diǎn)剪應(yīng)力作為該級壓力下的抗剪強(qiáng)度,無峰值以剪切位移4mm處剪應(yīng)力作為該級壓力下的抗剪強(qiáng)度,由圖3可得(表1):
(3)其中橫坐標(biāo)為垂直壓力,縱坐標(biāo)為抗剪強(qiáng)度,以此繪制二者的具體關(guān)系曲線,并用曲線求得土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)粘聚力c、摩擦角?漬值,如圖4所示。
由公式?子f =?滓tg?漬+c,易得粘聚力c=2.26kPa,摩擦角?漬滿足tg?漬=0.4639,從而進(jìn)一步可求得?漬=24.90°。
(4)同理,對其他含灰量的路基土做直接剪切試驗,可以求出含灰量15%,20%,25%,30%時所對應(yīng)的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)粘聚力c、摩擦角?漬值。如表2:
由上可知,含灰量一定的條件下,垂直壓力的增大,會使得土體的抗剪強(qiáng)度也增大。同時當(dāng)土體的含灰量增加時,土體的粘聚力值c值也會隨之增加,但摩擦角?椎值變化不大。接下來對不同含灰量做動三軸試驗,可得到不同含灰量養(yǎng)護(hù)前后單軸抗壓強(qiáng)度的對比。
由圖5可知,在土體中摻入石灰,隨著含灰量的增加土的抗壓強(qiáng)度并不是一直增加的,大約在25%左右達(dá)到最大值。但是養(yǎng)護(hù)前后,在含灰量相同的情況下,養(yǎng)護(hù)后的摻入石灰的路基土抗壓強(qiáng)度明顯增大。
4 結(jié)語
在我國東北地區(qū),公路路基建設(shè)一直受季凍區(qū)凍害的困擾。在凍土這種特殊工程地質(zhì)條件下,由于土中水凍結(jié)成冰和凍土中冰的再變成水而產(chǎn)生路基的凍脹和融沉現(xiàn)象。當(dāng)?shù)缆肥軆雒浕蛉诔疗茐臅r,道路的正常運(yùn)行就會有一定的不便甚至安全隱患問題。針對阜新地區(qū)路基凍脹問題,本文提出一個比較具體的治理方法,即“加灰法”。對此方法的探討,本文進(jìn)行了室內(nèi)試驗的探索,得到了比較理想的結(jié)果,但仍需進(jìn)行現(xiàn)場試驗探討,以期得到更加理想的結(jié)果,并希望此方法能最終運(yùn)用于實踐。
【參考文獻(xiàn)】
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1.1崩塌對公路建設(shè)的不良影響
崩塌是山區(qū)常見的地質(zhì)災(zāi)害之一,大規(guī)模的崩塌現(xiàn)象會在瞬間將公路摧毀,造成嚴(yán)重的災(zāi)害,零星的落石也對車輛和行人造成致命的威脅,因此崩塌對山區(qū)公路的建設(shè)和營運(yùn)安全造成巨大的不良影響,需要引起我們的特別重視。
1.2滑坡對公路建設(shè)的不良影響
滑坡無論大小,對公路都會造成不同程度的破壞,通常情況下而言,一般小型滑坡會造成山區(qū)公路的阻塞,嚴(yán)重的情況下,大型滑坡會直接將公路毀壞,給山區(qū)公路的建設(shè)造成很大的危害。
1.3泥石流對公路建設(shè)的不良影響
泥石流具有一定的突發(fā)性,往往在短時間內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的破壞力。泥石流在爆發(fā)的過程中都會表現(xiàn)出較強(qiáng)的剝蝕作用、搬運(yùn)作用以及沉積作用,對地表產(chǎn)生強(qiáng)大的改變和破壞作用,可以將山區(qū)的公路掩埋,甚至摧毀,對人們生命和財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅,造成公路堵塞、斷道,交通中斷,給地區(qū)人民生產(chǎn)生活帶來不變,甚至給區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來很大損失。山區(qū)主要的崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,很容易對山區(qū)公路的建設(shè)造成嚴(yán)重的危害,因此我們國土、水利、交通等各相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)高度重視,并在公路建設(shè)的可研、勘查、設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)積極采取措施,認(rèn)真落實。使地質(zhì)災(zāi)害的防范和處治系統(tǒng)化、規(guī)范化、科學(xué)化。
2建立健全系統(tǒng)化的地質(zhì)災(zāi)害的聯(lián)合監(jiān)測機(jī)制
建立健全地質(zhì)災(zāi)害的各部門聯(lián)合監(jiān)測機(jī)制,使地質(zhì)災(zāi)害防治工作體系化,是防范地質(zhì)災(zāi)害、保證山區(qū)公路建設(shè)安全的首要工作。
2.1加強(qiáng)宣傳教育
我們要加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)知識的普及,通過社會宣傳和從業(yè)教育,使人們、特別是參與山區(qū)公路建設(shè)的人員都能夠了解地質(zhì)災(zāi)害的識別、防范知識以及地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情的統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)等,為保證山區(qū)公路的正常建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)。
2.2建立聯(lián)合監(jiān)測機(jī)制
交通、國土、水利、地質(zhì)各相關(guān)職能部門應(yīng)積極協(xié)調(diào)聯(lián)合,建立健全地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測體系,對各個不良地質(zhì)地區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測。特別是我們公路部門自己,應(yīng)將公路地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測工作納入日常和養(yǎng)護(hù)工作中來,建立公路地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫。聯(lián)合監(jiān)測體系中各成員應(yīng)資源整合,信息共享,預(yù)防和處治工作統(tǒng)籌安排,爭取最優(yōu)的社會效益。
2.3加強(qiáng)汛期監(jiān)測
在山區(qū)降雨的多發(fā)季節(jié)要主動提高地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測力度,并將具體的監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確、及時上報。因為在降雨多發(fā)季節(jié),山區(qū)會進(jìn)入汛期,此時極易引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,我們只有努力提高地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測力度,盡最大努力加強(qiáng)對地質(zhì)災(zāi)害的防范,在第一時間采取積極有效的措施,在最大程度上減少地質(zhì)災(zāi)害帶來的損失。
2.4延伸參與圖紙評審和施工監(jiān)督工作
要讓監(jiān)測結(jié)果利用到設(shè)計和施工中去,就要讓勘查設(shè)計單位充分享用監(jiān)測數(shù)據(jù),還要讓監(jiān)測體系的主要專家和人員參與可研和施工圖的評審、施工督察工作,確保地質(zhì)病害工作預(yù)防和處治工作到位。
3著重做好山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的勘察設(shè)計工作
對于山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害我們有些見子打子,窮于應(yīng)付,要做到心中有數(shù),除了動態(tài)監(jiān)測,我們還應(yīng)著重做好山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的勘察設(shè)計工作,做到地質(zhì)災(zāi)害防治工作規(guī)范化。(1)要重視對山區(qū)公路地質(zhì)災(zāi)害的研究。我們在對山區(qū)公路的建設(shè)進(jìn)行可行性研究時,要積極獲取和收集地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測體系的監(jiān)測數(shù)據(jù),并且要深入實地了解山區(qū)公路地質(zhì)地形地貌,并制定防治地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)規(guī)劃,做好地質(zhì)災(zāi)害的防治準(zhǔn)備工作。(2)加強(qiáng)對山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的勘察。我們要積極加強(qiáng)對山區(qū)的地質(zhì)和地形條件進(jìn)行勘察,對不良的地質(zhì)構(gòu)造和地形條件進(jìn)行及時確定。(3)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防和處治措施納入施工圖設(shè)計。在施工圖設(shè)計階段,針對每個地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的具體特點(diǎn),積極采取相應(yīng)的防范和處治措施,做到公路地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防和處治有據(jù)可依,有章可循,工作規(guī)范化。
4科學(xué)化的地質(zhì)災(zāi)害防范和處治施工
施工是地質(zhì)災(zāi)害防治的最最重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié),要有科學(xué)的防治方案,還要靠老老實實的施工質(zhì)量。因此,在施工環(huán)節(jié),一是要注意防治措施的針對性和適用性,二是要認(rèn)真保證施工質(zhì)量。為了提高地質(zhì)災(zāi)害防范措施的針對性,我們要針對不同類型的地址災(zāi)害采取相應(yīng)的防治措施,盡量采用常規(guī)的、針對性強(qiáng)的、造價方面經(jīng)濟(jì)的、效果上適用有效的措施,不到萬不得已,應(yīng)避免動輒采用橋隧那些高大上的方案。下面以崩塌、滑坡、泥石流三種常見地質(zhì)災(zāi)害作重點(diǎn)討論。
4.1崩塌
(1)崩塌形成有三個方面的原因。首先,一定的坡度和一定的高差是崩塌發(fā)生的前體條件,通常情況下而言,坡度在50度以上,高差較大才有可能發(fā)生崩塌現(xiàn)象。其次,結(jié)構(gòu)松散破碎的巖石最容易發(fā)生崩塌,構(gòu)造運(yùn)動比較強(qiáng)烈、地震比較頻繁的地區(qū)也是崩塌的多發(fā)地區(qū)。第三,人類的不合理活動以及降雨等天氣因素也可能會引發(fā)崩塌。(2)崩塌常規(guī)防治。我們首先要對其進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測,隨時注意可能發(fā)生的各種險情。其次我們要對各種危險巖石進(jìn)行清除,并對坡度較大的山坡進(jìn)行積極改造和綠化,對于那些規(guī)模比較大的大型崩塌,我們要采取積極避讓的措施。第三,在公路的建設(shè)過程中要注意科學(xué)施工,避免對周圍的山坡形成較大的擾動,在人工開挖和爆破的時候要注意采取防范措施,避免因此引發(fā)崩塌。
4.2滑坡
(1)滑坡的形成機(jī)理。滑坡由滑坡壁、滑坡體以及滑動面三個部分組成,是山區(qū)公路建設(shè)過程中經(jīng)常遭遇的一種地質(zhì)災(zāi)害[2]。其形成機(jī)理,從地質(zhì)的角度來說,比較松散的沉積層很容易發(fā)生滑坡,尤其是下伏巖石比較堅硬,而上覆巖石比較松散的地區(qū)更容易發(fā)生滑坡;另外,如果巖層的傾斜方向和斜坡的方向一致,也很容易誘發(fā)滑坡。從地形地貌的角度來說,坡積物比較豐富的、植被覆蓋比較差的陡坡地區(qū)也容易出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。從水文角度講,水是滑坡形成的必要原因,當(dāng)?shù)叵滤判共粫常诘讓又行纬闪塑浫趸瑒用?,一旦力學(xué)平衡突破臨界點(diǎn),就可能發(fā)生滑坡。(2)滑坡的常規(guī)防治。在進(jìn)行山區(qū)公路的建設(shè)過程中,首先要注意主動避開滑坡多發(fā)地帶,同時做好滑坡的監(jiān)測。其次,減少人為活動的不良影響,同時從擋、固、減、排等角度采取措施防范滑坡的發(fā)生。擋主要是指修建相關(guān)的擋土墻,對下滑的巖體進(jìn)行阻擋;固是指在容易發(fā)生滑坡的巖體內(nèi)打上抗滑樁,使想要滑動的巖體和巖石本體進(jìn)行穩(wěn)固的結(jié)合;減主要是指在想要發(fā)生滑坡的巖體上方取土,這樣可以使想要發(fā)生滑坡的巖體的負(fù)荷減輕,從而減小下滑力;排主要是指將滑坡易發(fā)區(qū)域的地表水和地下水排干,避免滑坡的發(fā)生。
4.3泥石流
(1)泥石流的形成。泥石流一般由山洪、大量的泥沙和石頭等組成的,是一種具有巨大破壞力的地質(zhì)災(zāi)害。泥石流的主要類型有粘性泥石流和稀性泥石流,通常情況下而言,構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈和巖性脆弱的地區(qū)是泥石流的高發(fā)地區(qū),而且泥石流往往是由暴雨引發(fā)的,暴雨的降水量和泥石流的具體規(guī)模呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。除此之外,人類活動對泥石流的影響也非常大,植被破壞以及廢棄土石方的堆積等都會為泥石流的發(fā)生創(chuàng)造條件。(2)泥石流的常規(guī)防治。我們可以根據(jù)其具體的區(qū)域進(jìn)行有效的防治。在泥石流的上游區(qū)域提高植被覆蓋率,并修建相關(guān)的排水系統(tǒng),同時注意將泥石流的物質(zhì)來源進(jìn)行斷絕。在泥石流的中游區(qū)域修建相關(guān)的阻攔設(shè)施,將泥石流攜帶的泥沙和石塊進(jìn)行攔截,使泥石流的速度和規(guī)模得到有效的削減。第三,在泥石流的下游區(qū)域,我們要積極修建一些排洪泄流的堤壩,使泥石流順著我們修建的堤壩流動,減少對公路以及其他建筑物的危害。當(dāng)然對于常規(guī)措施無法處治而又無可繞避時,也只有采取棚洞、橋、隧等高端方案了。
4.4加強(qiáng)施工質(zhì)量
地質(zhì)病害的處理,施工具體而瑣碎,難以批量化、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)和計量,因此施工過程中,要求施工方精細(xì)化施工,監(jiān)理和管理方要加強(qiáng)旁站、巡查和抽檢,把質(zhì)量落實到工序上,控制在驗收前。以確保地質(zhì)病害的處治效果。
4.5加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)和后期監(jiān)測工作
地質(zhì)病害處治后,施工和設(shè)計方應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量回訪,總結(jié)經(jīng)驗。公路管理部門應(yīng)注意日常養(yǎng)護(hù)和后期觀測,強(qiáng)化管養(yǎng),動態(tài)監(jiān)測。
5結(jié)語
關(guān)鍵詞:鐵路地質(zhì)災(zāi)害 抗災(zāi)減災(zāi) 風(fēng)險管理
1.既有鐵路地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理對策的內(nèi)涵
風(fēng)險管理對策是指風(fēng)險管理者在風(fēng)險分析的基礎(chǔ)上,對所面臨的問題尋求有效的工具來處理,從而邁出風(fēng)險管理的實質(zhì)性步驟。
鐵路屬于國家的自然壟斷產(chǎn)業(yè),是國家的基礎(chǔ)設(shè)施.各鐵路局長作為企業(yè)法人對鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)進(jìn)行管理.因此風(fēng)險單位按局進(jìn)行統(tǒng)計分析,屬于小樣本.所以在制定既有鐵路地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理對策時,要考慮這種特殊的背景,尤其是財務(wù)對策的制定更是如此.本文的研究仍然屬于風(fēng)險管理的范疇,因此制定控制既有鐵路地質(zhì)災(zāi)害對策時仍然按照風(fēng)險管理的理論方法進(jìn)行分析.以控制對策和財務(wù)對策兩方面的內(nèi)容進(jìn)行分析研究。
2. 控制對策
2.1 風(fēng)險避免
風(fēng)險避免是指考慮到風(fēng)險事件的存在和發(fā)生可能,主動放棄和拒絕是使可能導(dǎo)致風(fēng)險損失的方案.通過風(fēng)險避免,可以在風(fēng)險事故發(fā)生之前完全徹底地消除某一特定風(fēng)險可能造成的種種損失,而不僅是減少損失的影響程度.避免風(fēng)險是對所有可能發(fā)生的風(fēng)險盡可能回避,直接消除風(fēng)險損失,具有簡單易行、全面、徹底的優(yōu)點(diǎn),能夠?qū)L(fēng)險的概率保持為零,保證經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的安全。
避免風(fēng)險的一個基本方法是終止某些現(xiàn)有產(chǎn)品的生產(chǎn)和新產(chǎn)品的引進(jìn),暫停正在進(jìn)行的經(jīng)營活動,挑選更適合的經(jīng)營業(yè)務(wù),選擇更有利可圖的經(jīng)營環(huán)境.如在鐵路生產(chǎn)活動中,發(fā)現(xiàn)在鐵路橋梁跨越的河道上下游特定范圍內(nèi)過度抽取地下水是導(dǎo)致鐵路地基沉降的主要原因,因此應(yīng)該人為控制地下水的開采,減少地下水開采量和調(diào)整開采層次,并且這種方法已經(jīng)是被實踐所證明了的有效風(fēng)險避免措施。
即使有很大的風(fēng)險,人們依然不愿放棄該風(fēng)險事件可能包含的盈利,所以,避免風(fēng)險是一種消極的處理方式,在實踐中很難完全實現(xiàn)。
2.2 風(fēng)險排除
指在損失發(fā)生前消除損失可能發(fā)生的根源,并減少損失事件的頻率,在風(fēng)險事件發(fā)生后減少損失的程度.排除法的基本點(diǎn)在于消除風(fēng)險因素和減少風(fēng)險損失,是風(fēng)險管理中最積極主動的處理方法,可以克服風(fēng)險避免的各種局限。
排除風(fēng)險一般要經(jīng)過以下階段:風(fēng)險因素的分析;風(fēng)險工具的選擇;實施控制技術(shù);對控制的后果進(jìn)行評估。
鐵路防災(zāi)要從基建開始,在選擇路線時盡可能的避開災(zāi)害地段,有時完全避開是不可能的,這樣在設(shè)計和建造時應(yīng)使線路等設(shè)施達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到較高的抗災(zāi)能力.總的來說,鐵路工程防災(zāi)一是繞避,二是采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧?/p>
對于已經(jīng)建成的鐵路,由于在勘測設(shè)計階段沒有認(rèn)定有成災(zāi)的條件,建成后發(fā)現(xiàn)是一個災(zāi)害地點(diǎn),或者在知道是一個災(zāi)害地點(diǎn),但對災(zāi)害的程度估計不足,設(shè)防的等級不夠,鐵路運(yùn)營中出現(xiàn)病害,這類問題是鐵路防災(zāi)、抗災(zāi)中最直接、最迫切的問題.對于這些問題一般首先考慮工程防治措施.對于每一種災(zāi)害,可供選用的工程措施都有多種.在選用工程防治措施后應(yīng)考慮以下問題:
1)抗災(zāi)工程的標(biāo)準(zhǔn):抗災(zāi)工程有不同的標(biāo)準(zhǔn),而標(biāo)準(zhǔn)的高低反映其不同的抗災(zāi)能力,在興建抗災(zāi)工程時,工程的標(biāo)準(zhǔn)要依實際情況來確定,標(biāo)準(zhǔn)過低起不到抗災(zāi)應(yīng)有的作用,標(biāo)準(zhǔn)過高又會造成巨大的浪費(fèi)。
2)災(zāi)害的治理策略:治理災(zāi)害是單項治理還是系統(tǒng)治理,是根除性治理還是一般的簡單恢復(fù)治理或局部治理,這會影響工程的總規(guī)模。
3)抗災(zāi)工程的質(zhì)量:工程設(shè)施的技術(shù)水平,工程建筑材料的質(zhì)量,工程的施工質(zhì)量等都是影響抗災(zāi)工程質(zhì)量的重要因素。
例如在泥石流的防治方面可以應(yīng)用如下的工程措施來減輕或避免泥石流災(zāi)害:1)跨越工程―是指修建橋梁、涵洞,從泥石流溝上方跨越通過,讓泥石流在其下方排泄,用以避防泥石流.這是鐵道部門和公路交通部門為了保障交通安全常用的措施;2)穿過工程―指修隧道、明硐和渡槽,從泥石流溝下方通過,而讓泥石流從其上方排泄,這是鐵路和公路通過泥石流地區(qū)的又一主要工程形式;3)防護(hù)工程―指對泥石流地區(qū)的橋梁、隧道、路基及泥石流集中的山區(qū)變遷型河流的沿河線路或其他重要工程設(shè)施,作一定的防護(hù)建筑物,用以抵御或消除泥石流對主體建筑物的沖刷、沖擊、側(cè)蝕和淤埋等的危害。防護(hù)工程主要有護(hù)坡、擋墻、順壩和丁壩等。
3.財務(wù)對策
財務(wù)工具即企業(yè)單位在損失發(fā)生后以經(jīng)濟(jì)手段做出對損失的補(bǔ)償。事實上,地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險大多是必不可免而且損失難以預(yù)測的.因而當(dāng)相當(dāng)數(shù)量的損失后果出現(xiàn)時,如何有效的利用各種財務(wù)工具,以及有效的提供經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償,成為風(fēng)險管理的重點(diǎn)。
3.1風(fēng)險的自留
風(fēng)險自留亦即風(fēng)險自擔(dān),是一種由企業(yè)單位自行設(shè)立基金、自行承擔(dān)風(fēng)險損失發(fā)生后財務(wù)后果的處理方式。
防災(zāi)與備災(zāi)工作往往是持續(xù)和較長久性的工作.由于抗災(zāi)減災(zāi)資金的具有隨機(jī)性、風(fēng)險性、模糊性、差異性、時效性等特殊性,鐵路線路的抗災(zāi)備災(zāi)資金籌集應(yīng)采用市場機(jī)制和國家干預(yù)并重的原則.盡管政府在交通線路抗災(zāi)減災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮了巨大作用并將繼續(xù)占有主導(dǎo)作用,但僅依靠政府的財政投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足抗災(zāi)減災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施對資金的需求.所以,必須拓寬籌集抗災(zāi)減災(zāi)資金的渠道。
1)本著“誰受益,誰投資”的原則,建立合理的收費(fèi)體系,向使用設(shè)施的受益者征收一定數(shù)額的款項,作為一種抗災(zāi)減災(zāi)資金的籌集途徑。
2)在全國范圍或特定的地區(qū)內(nèi)建立一項鐵路線路抗災(zāi)減災(zāi)專項基金,其主要來源分為兩類:一類是新建的鐵路線路,其減災(zāi)資金應(yīng)納入在工程預(yù)算中,其提取大小依據(jù)施工線路施工勘探設(shè)計對該線路可能發(fā)生的災(zāi)害風(fēng)險度(災(zāi)害發(fā)生的概率和損失幅度)的大小來提??;另一類是既有鐵路線路,若在建設(shè)時提取的減災(zāi)資金不足,為了保證鐵路線路的暢通,減災(zāi)資金從以下兩個渠道籌集:一是以政府救災(zāi)補(bǔ)助金的方式提供,二是適度提高運(yùn)價用來籌集抗災(zāi)減災(zāi)資金。
【關(guān)鍵詞】公路工程;地質(zhì)問題;措施
1、前言
工程地質(zhì)學(xué)是一門調(diào)查、研究、解決一些與人類及建設(shè)工程相關(guān)的地質(zhì)問題的學(xué)科。工程地質(zhì)研究工作是為了查明各類建設(shè)工程場地的地質(zhì)條件,綜合地評價和分析跟場地相關(guān)的各類地質(zhì)問題,預(yù)測在建設(shè)項目的作用下,場區(qū)可能會出現(xiàn)的變化和作用,進(jìn)而選擇最佳的場地,并且針對可能出現(xiàn)的各類地質(zhì)問題提前提出相應(yīng)的解決措施,從而保證工程的正常完成和投入使用。不管是公路工程、鐵路工程還是水利工程、隧道工程,在建設(shè)初期都要考慮一些常見的滑坡、泥石流、巖溶等地質(zhì)問題。地質(zhì)問題處理的好壞對公路工程的正常完成和投入使用有著直接的影響。所以,我們要以端正的態(tài)度去對待公路工程建設(shè)中常見的這些地質(zhì)問題,并且提出科學(xué)合理的解決措施,爭取使公路工程的建設(shè)順利完成。
2、常見的地質(zhì)災(zāi)害及原因分析
2.1滑坡現(xiàn)象的影響及產(chǎn)生原因
滑坡指的是斜坡上的巖體或者土體由于各種原因,在重力的作用下沿著薄弱結(jié)構(gòu)層面整體順坡下滑的現(xiàn)象?;率枪饭こ痰刭|(zhì)問題中常見的地質(zhì)災(zāi)害之一,它的發(fā)生會摧毀廠礦、掩埋村莊、破壞道路、堵塞交通、損害耕地、給人民的人生及財產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅,對國家的經(jīng)濟(jì)也會造成嚴(yán)重的損失?;陆?jīng)常發(fā)生在雨季或者春季冰雪融化時,它的出現(xiàn)對公路工程的建設(shè)構(gòu)成嚴(yán)重的阻力,不僅影響了公路工程的工期,還會給施工人員造成嚴(yán)重的人生威脅。致使滑坡出現(xiàn)的原因包括建筑場地的開挖、公路工程的施工、自然山體的開裂、降雨、雪融等現(xiàn)象的發(fā)生。以上所說的那些人為活動和自然現(xiàn)象致使斜坡體前面出現(xiàn)滑動空間,在兩側(cè)形成切割面,在重力的作用下,形成滑坡。另外,地震等自然災(zāi)害也會引發(fā)嚴(yán)重的滑坡。
2.2泥石流現(xiàn)象的影響及產(chǎn)生原因
泥石流是山區(qū)中一種常見的自然地質(zhì)災(zāi)害。也是公路建設(shè)中常遇見的一種地質(zhì)問題。它是由于降雨形成的一種以大量泥沙、石塊等固狀物為主的洪流現(xiàn)象。它的出現(xiàn)常常是以很快的速度從溝谷上游奔瀉而下,歷時短暫,但是破壞力極大。泥石流對公路工程的破壞是極大的,它通過埋塞沖刷,撞擊等方式對公路路基及其附屬構(gòu)件構(gòu)成直接損害。除此之外還會致使河流水位上升,致使主河槽流向改變,沖刷對岸路基,構(gòu)成公路的間接水毀。其產(chǎn)生原因是山體綠化不夠,礦產(chǎn)采集不合理,以及天氣多變等。
2.3巖溶現(xiàn)象的影響及產(chǎn)生原因
巖溶現(xiàn)象的出現(xiàn)可引起路基沉陷、路面平整度被破壞、路基穩(wěn)定性被破壞等現(xiàn)象。另外它還會影響公路地質(zhì)的環(huán)境,具體是說,在路基的主要受力范圍內(nèi),若地下存在溶洞,暗河、在附加荷載的作用下,溶洞會突然坍塌,會導(dǎo)致路基突然下沉;另外溶洞等自然形態(tài)會致使基面的起伏變化,繼而影響路基的分布;若基礎(chǔ)埋置在基巖上,則它周邊的溶溝、豎向巖溶裂縫等會使基礎(chǔ)下的巖層向薄弱的結(jié)構(gòu)層面滑動,繼而造成新的地質(zhì)問題。巖溶等地質(zhì)問題的產(chǎn)生除了自然因素外,還有就是人們在選址前對場區(qū)的調(diào)查和分析的缺乏。
2.4崩塌現(xiàn)象的影響及產(chǎn)生原因
崩塌是一種發(fā)生在較陡斜坡上的巖石土體在重力作用下,突然脫離母體崩落、滾動堆積在坡底的地質(zhì)現(xiàn)象。在公路工程中出現(xiàn)的崩塌是很難處理的,它不僅會造成人員傷亡,還會嚴(yán)重影響公路工程的進(jìn)一步實施,嚴(yán)重影響工期。人類的不合理工程活動,如公路路塹開挖過深,邊坡過陡等都會引起邊坡發(fā)生崩塌。另外,路基的開發(fā)致使斜坡的外形發(fā)生改變,使得軟弱的構(gòu)造面暴露在外面,在附加荷載作用下會產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象。
2.5特殊地質(zhì)災(zāi)害的影響及產(chǎn)生原因
我國幅員遼闊,在真實的工程建設(shè)中,經(jīng)常會遇到一些特殊土質(zhì),如濕陷性黃土、軟土、凍土、紅土等,這些特殊的土質(zhì)具有各自獨(dú)特的工程地質(zhì)性質(zhì)。因此,在這些地區(qū)進(jìn)行公路工程建設(shè)的時候會遇到一些特殊的工程地質(zhì)問題。例如在膨脹土地區(qū),由于含水量的不均勻變化,會引起路面的不均勻脹縮,致使橫向路面形成嚴(yán)重的波浪狀,繼而會致使路面開裂、路基滑塌等現(xiàn)象。
3、防治措施
3.1以防為主,防治結(jié)合
有些地質(zhì)災(zāi)害是可以預(yù)測到的,所以,對即將到來的災(zāi)害,我們要采取有效地措施來進(jìn)行預(yù)防,以防為主,防治結(jié)合,全面規(guī)劃,綜合治理。根據(jù)天氣變化和常年天氣的規(guī)律性變化做好及時的防治工作。要嚴(yán)禁亂砍亂伐、亂采亂挖、隨意堆排廢物等行為,多鼓勵植樹造林,降低地質(zhì)災(zāi)害對人們及公路工程建設(shè)的損害。
3.2加強(qiáng)地質(zhì)勘查工作
公路環(huán)境地質(zhì)問題的出現(xiàn),與公路工程的場區(qū)的地質(zhì)、水文條件和特點(diǎn)有著很密切的關(guān)系。因此,要加強(qiáng)地質(zhì)勘查工作,要跟路基設(shè)計人員做好溝通,相互配合,結(jié)合縱斷面,設(shè)計出切合實際的路基。在雨水較多的地區(qū),很多邊坡會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象,這是雨水量過大引起的,因此,要慎重仔細(xì)地考慮地表水和地下水的影響,做好排水工作,確保邊坡的穩(wěn)定性。對有發(fā)生過地質(zhì)災(zāi)害的路段,要嚴(yán)查該路段的地質(zhì)性質(zhì)和地質(zhì)環(huán)境,必要時要通過嚴(yán)格的勘查手段,查清楚所發(fā)生的災(zāi)害的規(guī)模和災(zāi)害性質(zhì),研究導(dǎo)致該災(zāi)害產(chǎn)生的原因,從而提出合理有效的工程避災(zāi)措施和施工技術(shù)。
3.3建立完善的施工管理系統(tǒng)
在進(jìn)行公路工程施工時,要建立一個完善的施工管理系統(tǒng),在施工時,要根據(jù)施工場區(qū)的地形,充分考慮施工過程中可能出現(xiàn)的地質(zhì)問題,最大程度的降低其危害性,從而在施工階段避免地質(zhì)問題的出現(xiàn)。對于地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)可能性大的地區(qū),要提前建設(shè)好配合地質(zhì)災(zāi)害治理工程,對于配合的治理工作要嚴(yán)格檢查其完成情況,不合格者,嚴(yán)禁使用。
3.4加強(qiáng)監(jiān)測預(yù)報工作
調(diào)查部門,要組織專業(yè)隊伍有針對性地開展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查研究工作,對各種高位邊坡和重點(diǎn)施工路段進(jìn)行充分仔細(xì)地調(diào)查,對存在潛在地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)和路段進(jìn)行監(jiān)測,做好預(yù)報工作;另外,可以結(jié)合運(yùn)用地理信息管理系統(tǒng)和計算機(jī)先進(jìn)技術(shù)提高監(jiān)測水平。
4、結(jié)語
地質(zhì)問題是公路工程建設(shè)中經(jīng)常會遇到的問題,對公路工程的建設(shè)有很大的影響。因此,解決地質(zhì)問題不僅會提高公路測設(shè)質(zhì)量,減少公路病害,還能夠有效地減少事故的發(fā)生。但是,若處理不好,不僅會增加工程造價,還會延長施工工期,嚴(yán)重的還會造成一些施工事故,甚至人員傷亡。本文對工程地質(zhì)問題做了簡要的探析,希望對提高公路工程質(zhì)量有所幫助。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:G108;陜南;自然災(zāi)害;調(diào)查;防治對策
中圖分類號:U416.14文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
Investigation and protecting strategies for natural hazards in southern Shaanxi segment of G108
Abstract: In order to mitigate the influence on highway traffic of natural hazard, the Zhouzhi, Foping and Ningqiang segments of G108 are studied by investigation and theoretical analysis. The main environmental conditions, such as geological structure, rock properties, river characteristics and groundwater, are identified. Also, 27 disaster points, including collapse, landslide, mudslide and heavy rain flood, are investigated, among which, the seven larger disaster points with complex causes were studied in detail. In the end, protecting strategies are put forward from aspects of line selection, process controlling and engineering controlling. This research can be used for prevention of highway natural hazards in Qinling-daba Mountain of southern Shaanxi.
Keywords: G108; southern Shaanxi; natural hazards; investigation; protecting strategies.
中圖分類號:U415
概述
由于特殊的自然環(huán)境條件,G108陜南段高填深挖較多、路線展布困難,加之降雨充沛和人類活動強(qiáng)烈,沿線自然災(zāi)害發(fā)育,給公路的正常運(yùn)營帶來了很大困難。2012年7月22日,暴雨導(dǎo)致G108線寧強(qiáng)段發(fā)生大面積山體滑坡,2萬m3的山石將路面掩埋,造成交通中斷,經(jīng)公路管理部門連續(xù)作業(yè),道路在中斷27h后才被搶通,受阻車輛得以單向通行。因此,加強(qiáng)G108陜南段自然災(zāi)害防治工作勢在必行[1]。
G108陜南段總的特點(diǎn)是道路等級低、路面和線形比較差、轉(zhuǎn)彎半徑比較小、長大縱坡比較多、沿線災(zāi)害發(fā)育,造成山區(qū)公路行車隱患比較多,經(jīng)常發(fā)生交通事故[2]。對上述路段災(zāi)害類型及特點(diǎn)進(jìn)行實地調(diào)查,結(jié)合陜南秦巴山區(qū)主要環(huán)境特征,提出公路災(zāi)害防治措施,對減輕災(zāi)害破壞和損失有重要的現(xiàn)實意義。
1 陜南秦巴山區(qū)主要環(huán)境特征
1.1 地質(zhì)構(gòu)造
調(diào)查區(qū)域為秦嶺~昆侖巨型緯向構(gòu)造的一部分,主體是東西走向的強(qiáng)烈擠壓帶,由一系列壓性斷裂和緊密褶皺構(gòu)成。山系和新生代構(gòu)造凹陷相間出現(xiàn),圈層構(gòu)造地貌清晰,新構(gòu)造活動明顯。中新生代斷凹有十余個,沿長期活動的斷裂帶分布,在一定地區(qū)有等距性,這種分布受南北向擠壓產(chǎn)生的剪切活動控制。新構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈,侵蝕、剝蝕作用顯著,河流深切,谷坡陡峻,斜坡穩(wěn)定性較差[3]。
1.2 巖體性質(zhì)
區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖片理、裂隙發(fā)育,風(fēng)化劇烈,巖性較弱,變質(zhì)巖中片巖、千枚巖、板巖廣泛分布,由它們組成的斜坡極不穩(wěn)定,對滑坡發(fā)育敏感性高;侵入巖包括花崗巖類、閃長巖及輝長巖等,風(fēng)化劇烈,節(jié)理裂隙發(fā)育,在陜南山地廣為出露。
松散土主要有膨脹土,以棕紅、棕黃色粘土、亞粘土為主,夾透鏡體黃綠色、灰白色粘土以及鈣質(zhì)結(jié)核,厚度從數(shù)米到20m,脹縮強(qiáng)度不一,以弱膨脹土為主。風(fēng)化裂隙帶一般為2~6m,遇水后極易產(chǎn)生塑性變形。其他松散土包括亞砂土、亞粘土、砂礫石及陜南山地的坡、殘積含碎石亞砂土、亞粘土等,厚度從數(shù)米至數(shù)十米[4]。
1.3 河流特征
秦嶺為黃河流域與長江流域的分水嶺,水系甚為發(fā)育,且以主脊為界分屬長江流域的漢江、嘉陵江和黃河流域的渭河、南洛河等4個水系。其中,漢江水系集水面積占61.2%,渭河水系占23.9 %,嘉陵江占8.9%,南洛河占5.8%。秦嶺南坡的丹江、旬河、乾佑河和金錢河為漢江支流。
旬河是漢江在秦嶺南坡的一條主要支流,河長218.1km,包括東、西兩條干流,東干流稱為乾佑河,其支流較多,由于受地質(zhì)構(gòu)造條件影響,兩岸多為花崗巖,河床為礫石,河道彎曲,水流湍急。丹江又名州河,是漢江在秦嶺南坡最大的一條支流,其在陜西境內(nèi)的河段長度為249.6km,河床比降為4.75%,流域面積為7510.8km2,約占全流域面積的40%,多年平均徑流量為18.6億m3。子午河也是漢江在秦嶺南坡一條主要的支流,全長160.8km,流域面積為3012.2km2,多年平均徑流量為14.15億m3。
1.4 地下水
陜南板巖、片巖、千枚巖等巖層分布地區(qū),坡、殘積層較厚,常在其接觸面上有泉水溢出,地下水豐富[5]。
2 G108陜南段自然災(zāi)害概況,
2.1 自然災(zāi)害概況
調(diào)查區(qū)主要有崩塌、滑坡、暴雨洪水和泥石流災(zāi)害4類,其中,崩塌災(zāi)害17處,滑坡災(zāi)害4處,暴雨洪水災(zāi)害4處,泥石流災(zāi)害2處,其中目前穩(wěn)定的有16處,不穩(wěn)定的有11處,如表1。
表1 調(diào)查路段主要地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)
2.2 公路崩塌地質(zhì)災(zāi)害
公路崩塌災(zāi)害是指公路邊坡上的巖體因重力作用突然脫離母體,崩落、滾動、堆積在路面、路基、坡腳或溝谷的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。調(diào)查路段共有崩塌災(zāi)害17處,其中,K1784+300~K1784+600處災(zāi)害點(diǎn)規(guī)模較大,危害較嚴(yán)重。
K1784+300~K1784+600處路基形式為路塹式,邊坡為土石混合的凸形坡,近水平層狀結(jié)構(gòu),坡高40m,坡度85°,片理產(chǎn)狀260°∠12°,片理長度30m,間距0.3m,節(jié)理不發(fā)育,植被覆蓋度<5%。該邊坡目前正在發(fā)生碎落,在降雨、地震和風(fēng)化等影響下,可能出現(xiàn)更大規(guī)模崩塌災(zāi)害,如圖1。
圖1 K1784+300~K1784+600崩塌災(zāi)害點(diǎn)
2.3 公路滑坡地質(zhì)災(zāi)害
公路滑坡災(zāi)害是指公路邊坡上的土體或者巖體,受河流沖刷、地下水活動及人工切坡等因素影響,在重力作用下,沿著一定的軟弱面或者軟弱帶,整體地或者分散地順坡向下滑動并對公路設(shè)施帶來危害的現(xiàn)象。調(diào)查路段共有滑坡災(zāi)害4處,其中,K1398+450~K1398+500災(zāi)害點(diǎn)危害較大。
K1398+450~K1398+500處路基為臺口式,巖性以土質(zhì)為主,類均質(zhì)坡體結(jié)構(gòu),風(fēng)化嚴(yán)重,地下水發(fā)育不明顯,植被覆蓋稀少。目前該邊坡基本穩(wěn)定,但在外部誘發(fā)因素作用下,仍有可能發(fā)生大滑坡,影響范圍長達(dá)50m,如圖2。
圖2 K1398+450~K1398+500滑坡災(zāi)害點(diǎn)
2.4 暴雨洪水災(zāi)害
暴雨洪水災(zāi)害是指在暴雨洪水作用下,河流凹岸因水流的頂沖和斜沖,導(dǎo)致沿河公路路基和路面發(fā)生水毀的現(xiàn)象。調(diào)查路段有4處暴雨洪水災(zāi)害點(diǎn),其中,K1489+450~K1489+750處災(zāi)害較嚴(yán)重。
K1489+450~K1489+750處為半填半挖沿河路基,路線走向195°,河流為山區(qū)開闊段,河床質(zhì)為巨石、漂石,河寬約20m,河床比降2%,壓縮河道寬度8m,凹岸長度300m,彎道進(jìn)口角度180°,出口角度210°,頂沖樁號K1489+650。路基采用路肩墻防護(hù),坡高約3m,坡度85°,部分路肩墻基底被沖刷,如圖3。
圖3 K1489+450~K1489+750暴雨洪水災(zāi)害點(diǎn)
2.5 公路泥石流地質(zhì)災(zāi)害
公路泥石流災(zāi)害是指在溝谷深壑、地形險峻的山區(qū),對公路帶來嚴(yán)重影響的,由強(qiáng)降雨等自然災(zāi)害引發(fā)的攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。調(diào)查路段有2處泥石流災(zāi)害點(diǎn),其中,K1429+500~K1429+580處災(zāi)害較嚴(yán)重。
K1429+500~K1429+580處為半填半挖路基,泥石流溝與路線走向基本垂直,溝道出口寬度約30m,堆積物組成特征為土石混合,厚度約2m,泥石流溝主溝平均比降65°,堆積物平均粒徑5cm,最大平均粒徑15cm,植被覆蓋稀少,邊坡坡面長40m,寬20m,巖體破碎程度嚴(yán)重。該泥石流溝已發(fā)生過災(zāi)害,目前該邊坡基本穩(wěn)定,影響范圍長15m,寬約4m,如圖4。
圖4 K1429+500~K1429+580泥石流災(zāi)害點(diǎn)
3 G108陜南段自然災(zāi)害防治對策
公路災(zāi)害的防治方法較多,根據(jù)各自不同的特點(diǎn)、災(zāi)害所處的階段和危害程度,由一種或幾種措施組合,對公路災(zāi)害進(jìn)行防治。在工程措施的選擇方面,要考慮防治工程的特點(diǎn)、組合防治的效果和經(jīng)濟(jì)因素,在防治效果和經(jīng)濟(jì)上選擇平衡點(diǎn)[6]。
3.1基于災(zāi)害防治的線位選擇原則
在線位選擇時,當(dāng)通過災(zāi)害體或災(zāi)害易發(fā)路段時,避讓是最有效的防災(zāi)方式。但由于經(jīng)濟(jì)的原因,工程中不得不辯證地處理防災(zāi)與工程投資間的關(guān)系[7]。本文針對水毀和地質(zhì)災(zāi)害防治兩個方面提出以下10個基于災(zāi)害防治的線位選擇原則:遵守標(biāo)準(zhǔn);避凹就凸;臨河設(shè)防;避窄就寬;綜合規(guī)劃,考慮變遷;繞避“大型”和“特大型”地質(zhì)災(zāi)害體;隧道口、橋頭應(yīng)遠(yuǎn)離不良地質(zhì)體,即結(jié)構(gòu)物應(yīng)在災(zāi)害影響范圍之外;路基可從古滑坡體坡腳以填方通過,在其上部則以挖方卸載方式通過;路線應(yīng)避免從順傾巖層斜坡地段通過,不得已時應(yīng)預(yù)加固邊坡;緩坡輕擾,陡坡防護(hù)。
3.2公路自然災(zāi)害的過程防治對策
各災(zāi)種防治對策要針對危害的發(fā)生機(jī)理、規(guī)模、危害程度等方面進(jìn)行考慮[8]。根據(jù)這些方面再結(jié)合要達(dá)到的效果,從防治對策系統(tǒng)的角度確定治理措施。同時要從災(zāi)前、災(zāi)中、災(zāi)后幾個方面進(jìn)行防治,使災(zāi)害的防治效果達(dá)到最好。
1)災(zāi)害的監(jiān)測:通過災(zāi)害的監(jiān)測能掌握災(zāi)害體的活動性及穩(wěn)定性,當(dāng)監(jiān)測到災(zāi)害體以一定的速度在逐漸變形時,監(jiān)測結(jié)果不僅表明了其活動性,同時也表明了災(zāi)害體的不穩(wěn)定性。
2)災(zāi)害發(fā)生時的應(yīng)急措施:當(dāng)災(zāi)害處在加速階段時,需盡快采用一些手段,把災(zāi)害的活動速度控制下來,把其對公路的損害降到最低。
3)災(zāi)害穩(wěn)定后的修復(fù)工作:災(zāi)害發(fā)生后應(yīng)盡快對災(zāi)害體進(jìn)行勘察,進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)。即對損壞的路基路面、公路附屬設(shè)施進(jìn)行修復(fù),使公路恢復(fù)到原來的面貌,正常發(fā)揮其通行能力。
3.3公路自然災(zāi)害的工程防治對策
公路自然災(zāi)害工程防治對策的選取應(yīng)遵循“安全、經(jīng)濟(jì)、耐久、和諧”的理念。在保證行車安全的基礎(chǔ)上,防治工程盡量做到與環(huán)境協(xié)調(diào)、經(jīng)濟(jì)。表2為常用的公路自然災(zāi)害工程防治對策,選取防治措施時應(yīng)根據(jù)具體情況而定,根據(jù)自然地質(zhì)條件、災(zāi)害的危害程度等多種因素綜合考慮,采用一種或幾種工程結(jié)合治理。
表2 公路自然災(zāi)害的工程防治對策
4結(jié)論
1)通過實地調(diào)查查明了陜南秦巴山區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、巖體性質(zhì)、河流特征和地下水等主要環(huán)境條件,表明該區(qū)自然狀況極易誘發(fā)公路自然災(zāi)害。
2)查明了G108線周至、佛坪和寧強(qiáng)段主要自然災(zāi)害點(diǎn),主要包括崩塌17處、滑坡4處、暴雨洪水4處和泥石流2處。對于災(zāi)害規(guī)模較大、成因較復(fù)雜的災(zāi)害點(diǎn),對其邊坡形態(tài)和對公路的影響進(jìn)行了研究。
3)針對崩塌、滑坡、泥石流和暴雨洪水災(zāi)害,從線位選擇原則、過程防治對策和工程防治對策等3個方面提出了防治對策建議。
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