湫水河下游东岸滑坡发育区铁路工程地质选线

2014-07-25黄英儒

铁道勘察 2014年5期

关键词：水河选线工程地质

黄英儒

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

湫水河下游东岸滑坡发育区铁路工程地质选线

黄英儒

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

湫水河下游自山西省临县三交镇至碛口镇汇入黄河段，地质条件复杂，尤其河流东岸滑坡、溜塌等不良地质体集中发育，在此区域修建铁路，选线难度大，地质条件对线路走行方向具控制作用。阐述该区域的地质条件及滑坡发育特征，结合该区域修建铁路的成功选线实例，论述地质工作在山区铁路选线中的重要作用，提出复杂山区铁路工程地质选线的工作思路。

湫水河下游滑坡铁路地质选线

湫水河为黄河支流，发源于兴县黑茶山南麓，其下游自山西省临县三交镇至碛口镇汇入黄河段，长约24 km，河流自北东流向南西。该主河道水系呈羽毛状，NNW、NNE向发育支沟，其中2条支沟长度超过10 km。该范围分布三交滑坡群、李家塔枣疙瘩滑坡群、严家塔滑坡群、羊塔上滑坡群及其他段落大小规模滑坡及溜塌体178处，三交软层、义圪垛软层、胡家圪垛软层等基底软弱层8处。

1 自然条件

湫水河下游地处吕梁山西侧的黄土梁峁区，是吕梁山地向黄河峡谷的延伸部分，地势总体由东向西倾斜。上部覆盖的厚层黄土，受长期水流侵蚀和切割作用，形成以黄土梁、峁和深切冲沟为主的典型黄土丘陵地貌，地形起伏较大且凌乱破碎。

区域内出露典型地层自上而下依次为第四系上更新统新黄土、中更新统老黄土，第三系上新统粉质黏土，二叠系上统砂泥岩(见图1)。

(1)第四系上更新统(Q3)

新黄土：浅黄色，坚硬—硬塑，土质较均匀，大孔隙，垂直节理发育，成分以粉粒为主，地层界面附近黄土含水量局部增大。

(2)第四系中更新统(Q2)

老黄土：褐黄色，坚硬—硬塑，土质不均，局部含钙质结核，成分以黏粒为主，岩心呈土块状。

(3)第三系上新统(N2)

粉质黏土：红褐色，坚硬，含铁锰氧化物、姜石，姜石粒径1～2 cm，岩芯柱状，手搓成条状，切面较光滑。

(4)二叠系上统(P2)

砂岩：灰白色，全—强风化，中厚层状构造。

泥岩：褐红色，全—强风化，中厚—厚层状构造。

图1 湫水河下游典型地层剖面

区内岩层产状330°∠10°，岩层平缓，为缓倾单斜构造。新黄土具湿陷性，黄土陷穴分布较广，粉质黏土、泥岩具膨胀性。

湫水河常年有水，水面宽10～20 m，水深0.1～0.6 m，其支流地表径流受季节影响较大。地下水不丰富，多为上层滞水及潜水，受大气降水补给。

2 湫水河下游东岸滑坡发育特征

有利于斜坡破坏的内在因素，决定着其潜在的不稳定性，外因的作用将促进这种不稳定性不断恶化，最终形成滑坡灾害。

2.1 滑坡形成的内在因素

(1)地形地貌

湫水河下游东岸地形起伏较大且凌乱破碎，黄土梁、峁和深切冲沟发育，具备黄土滑坡形成、发育的物质环境。

(2)地层岩性

黄土层含易溶盐，整体结构疏松，孔隙度大，垂直节理发育，抗剪、抗压强度对水具有敏感性。湫水河下游东岸广泛存在黄土层与砂、泥岩风化残积层接触面，新黄土层与老黄土层接触面，新黄土层与第三系红黏土层接触面等隔水地层界面，这些界面在水的作用下会软化、泥化，抗剪强度降低，成为潜在滑动面。

(3)地质结构构造

湫水河下游东岸地层组合不利，上覆土层与基岩接触面倾向河流、沟谷；基岩岩层产状倾向湫水河，存在顺层、顺坡现象。

2.2 产生滑坡的诱发因素

(1)水的作用

湫水河下游东岸较西岸为阴面坡，对水的蒸发相对较弱，新黄土具大孔隙有利于降水的下渗，即有利于地下水的聚集和储存，易于在隔水地层界面上形成力学性质差、含水量高的土体软弱夹层。此外，湫水河及支沟水流的冲蚀和侧蚀作用强烈，切穿了隔水地层界面，形成了界面暴露的临空面，使得边坡具备剪出的应力集中点和向前滑动的空间。

(2)人为作用

湫水河下游东岸分布很多村庄，人类的生产、生活活动对边坡坡脚的改造和破坏，加剧了边坡的失稳。

湫水河下游东岸边坡具备了形成滑坡的多个内在条件，又在不同外部不利因素的叠加影响下，在“V”形沟遍布的梁峁区，形成了多处滑坡和滑坡群。

3 工程实例

受铁路线形的控制及压覆矿产的影响，铁路必须从地质条件复杂的湫水河下游东岸滑坡发育区通过。由于不可能避开所有不良地质体，因此需要对影响线路的不良地质体进行评价，做到绕有根据，治有措施。经过数次研究和方案比选，线路绕避了几个大型的滑坡群，对于无法绕避的可治理滑坡，结合工点类型选择，从安全风险相对较小的滑坡部位通过并采取相应的支护加固措施。

3.1 三交古滑坡

影响线路里程范围为CK39+800～CK40+420，处于半环形黄土缓坡，区内小型沟谷发育，地形凌乱，堆积新黄土、老黄土、圆砾土、粉质黏土、块石土，下伏砂泥岩，产状305°∠6°、310°∠8°，未见地下水。沿公路民房密集，民房修建时切削山坡，形成高约5～10 m的陡壁，陡壁面见土与块石混杂，坡面浅层滑塌明显。该区域无明显圈椅状后缘、台阶状地貌，坡面未见洼地，滑坡表观特征不明显。经过详细调查及勘探工作，最终定义此处坡体为多期、多块、多级的古滑坡堆积体，现状总体稳定，坡体前缘受人工活动影响，局部发生滑塌。但重载铁路、车站加载、排水、人工活动等因素将影响古滑坡稳定，最终线路绕避到滑坡后缘以外，以隧道形式通过(见图2)。

图2 绕避三交古滑坡

3.2 严家塔滑坡群

影响线路里程范围为MCK46+450～MCK47+050，滑坡群所在区域为黄土梁峁区，地形起伏较大，冲沟发育，地层自上而下为新黄土，砂岩及泥岩。经过详细调查，此段落沿一东西走向的黄土梁向两侧沟谷发育规模不同的4处滑坡，其中山梁北侧严家塔滑坡滑向北西，后缘与前缘落差85 m，轴向长度约400 m，最宽处约300 m，坡体表覆巨厚层新黄土，黄土陷穴发育，坡面冲沟密布，滑坡北侧边缘可见拉张裂缝，滑坡特征明显，滑面为土石界面。山梁南侧严家塔古滑坡滑向向西，后缘与前缘落差70余m，轴向长度约600 m，最宽处约200 m，坡体表覆残留新黄土层8～10 m，滑面为土石分界，出露于前缘坡脚，目前暂时处于稳定状态。另外两处规模较小的滑坡滑向东，滑面均在土体里，为旋转型黄土滑坡。受地形及曲线半径控制，此段落线路无法绕避，最终选择沿黄土梁走行，避开各滑坡的主滑方向，不扰动滑面，从土石分界面以下以隧道形式通过(见图3)。