新建银川至西安铁路滑坡成因分析

黄杰

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安　710043）



新建银川至西安铁路滑坡成因分析

黄杰

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安710043）

摘要：论述了银西线的工程及水文地质特征，结合该工程不良地质的分布情况，从构造单元、黄土性质、软弱带、大气降水、地下水等方面，分析了银西线铁路工程滑坡的原因，并提出了相应的防治策略，有利于保证运营线的安全性。

关键词：铁路，滑坡，地质特征，黄土

0　引言

滑坡是黄土区典型的不良地质现象，其分布对于铁路选线、工程设置和投资，具有直接的影响。银西铁路穿越黄土梁卯沟壑区及黄土台塬区，沿线发育渭河、泾河及环江等多条河流，滑坡等不良地质极为发育。为充分保证选线的合理性及银西铁路以后的运营安全，对滑坡的调查、分析和治理将成为勘察设计及施工中的重点，而滑坡成因的研究对于滑坡的调查具有十分重要的意义。

1　工程概况

新建银川至西安铁路位于陕西、甘肃及宁夏自治区等三省（区）境内，连接关天经济区、陇东地区和沿黄城市带，线路南起西北地区中心城市西安，向西北经陕西省咸阳市、甘肃省庆阳市、宁夏自治区吴忠市后接入宁夏回族自治区首府银川市；西安枢纽货运北环线由既有西平铁路乾县站引出，经咸阳市乾县、礼泉、泾阳、三原，西安市阎良区接入包西通道的何寨站。

本段起点西平线乾县车站，终点为新建太昌车站，里程范围：CK38 +300～CK167 + 800，外加雅店至太昌联络线5. 3 km，段落全长约131 km。

2　工程地质特征

2.1气象

区内属于暖温带亚湿润大陆性季风气候区。冬季寒冷，夏季炎热，四季分明。年平均气温9. 7℃～13. 9℃，雨季主要集中在7月～8月，常出现雷暴和冰雹，年平均降水量541. 7 mm～588 mm，年最大降水量945. 7 mm；年平均风速1. 3 m/s～2. 5 m/s，最大瞬时风速28. 5 m/s。

2.2地形地貌

本队负责的段落为西平线乾县车站至本次新建太昌车站，里程范围：CK38 + 300～CK167 + 800，外加雅店至太昌联络线5. 3 km，段落全长约131 km。本段主要穿越了四个地貌单元：

1）渭河北岸黄土台塬区（CK38 +300～CK45 +000，乾县车站至乾县莫谷河）：该段地形起伏不大，塬面完整，地面多辟为耕地，高程400 m～700 m。2）黄土残塬区（CK45 +000～CK84 +000，莫谷河至永寿县马坊乡）：该段塬面经受强烈剥蚀，呈波状起伏，塬边沟谷深切，岸坡高陡，沟谷狭窄呈“V”字形，地面高程一般为650 m～1 100 m（见图1）。3）黄土梁峁沟壑区（CK84 + 000～CK148 +200）：本段穿越泾河和渭河分水岭永寿梁区域。本段地形支离破碎，沟谷纵横交错，植被茂密，沟谷下切70 m～150 m，除泾河、太峪沟为“U”形谷外，其他多为“V”形谷，冲沟两岸滑坡、错落等不良地质发育，地面高程800 m～1 450 m。4）黄土台塬区（CK148 +200～CK167 +800）：以董志塬为主体，地形平坦开阔，由塬面中心向四面缓倾，东西南三面分别被环江——马莲河、蒲河、泾河环绕，塬边沟谷发育，多为“V”字形，高程1 000 m～1 500 m。区内农田、道路、村镇遍布，交通便利。

2.3地层岩性

本段线路范围经过地层岩性主要为：第四系（Q）、上第三系上新统（N2）、白垩系下统（K1）、侏罗系中统（J2）、三叠系中统（T2）及奥陶系中统（O2）地层。1）第四系（Q）：广泛分布于地表。在黄土塬及沟壑区，分布巨厚层风积黄土夹砂砾层、古土壤层；在河流沟谷区岩性主要为全新统冲洪积黄土、粘性土、砂类土及碎石类土，阶地局部为上更新统（Q3）洪积层（见图2）。2）上第三系上新统（N2）：主要出露在彬县至雅店之间的深切沟谷下部，岩性为红粘土，多可见黑色锰质斑，含少量钙质结核，具弱膨胀性，表面形成网状裂纹，遇水软化，失水干硬，较易形成陡峭的坡岸。3）白垩系下统（K1）、侏罗系中统（J2）、三叠系中统（T2）：白垩系地层在永寿梁梁顶附近及彬县至雅店区域内深切沟谷中出露，侏罗系和三叠系地层主要分布于永寿梁至彬县地区。白垩系以砾岩、砂岩为主；侏罗系主要为砂岩、砾岩、泥岩，为区域上最软弱岩层；三叠系为砂岩夹页岩。另外，在乾县莫谷河河谷中，局部出露有奥陶灰岩（O2）。

图1　黄土残塬区地貌

图2　第四系黄土地层

2.4地质构造

全区属中朝准地台一级构造单元西部边缘，本段位于二级构造单元陕甘宁台坳中。本段区域内的主要构造特点是断裂不发育，地表被厚层第四系地层覆盖，全新世以来构造活动不明显，岩体受构造影响轻微，大多呈近水平状出露。

3　水文地质特征

线路通过区域总体属于黄河水系一级支流渭河、二级支流泾河及泾河支流红崖河、马莲河、四朗河等流域范围。永寿梁为区内泾河与渭河的分水岭。

地下水主要包括第四系孔隙潜水、基岩裂隙水两种。

第四系孔隙潜水：主要赋存于沿线河（沟）谷冲积砂砾层及黄土裂隙中，受大气降水补给，水量较丰富。河漫滩、一级阶地水位埋藏较浅，一般0 m～10 m，高阶地区水位可达30 m。

基岩裂隙水：基岩裂隙水主要赋存于黄土梁峁沟壑区、太峪沟、泾河河谷各类深切沟谷下部基岩中。受大气降水及地表水的入渗补给。

4　不良地质分布情况

4.1滑坡、错落

滑坡、错落是区内对铁路危害较大的不良地质，分布广泛，局部成群出现，以沟壑梁峁区岸坡边缘，黄土质斜坡变形体为主。影响方案的段落主要集中在乾县莫谷河及支沟、永寿曹家沟及蔡家沟、渠头沟、太峪沟、泾河、红崖河等沟谷两岸区域。太峪沟巨型滑坡见图3。

滑坡、错落等不良地质具有以下特点：1）类型以黄土滑坡、错落为主，规模不一，以中小型为主，也有大型、巨型厚层滑坡；2）分布位置相对集中，主要出现在陡峭的冲沟河谷两岸，特别是在河流下切作用强烈，沟谷处于发育高峰期的冲沟两岸；3）滑坡、错落地貌特征明显，均存在圈椅状地貌，发育平台，坡面平缓，前缘突出，对冲沟河道具挤压作用。

4.2溜坍

溜坍属黄土斜坡塑流性坡面变形，多发育在沟壑梁峁区黄土岸坡表层。据调查分析，溜坍体大部分表层为浅层的新黄土层，其下与第三系红粘土或老黄土呈倾斜接触，红粘土或老黄土间的古土壤相对隔水，地表水顺表层浅层新黄土垂直下渗至隔水层顶面，致使黄土体饱和而发生浅层的黄土边坡溜坍。

根据统计，本段范围内线路附近滑坡多达93个，其中黄土台塬区深切V形沟内，滑坡密布，线路多以绕避为主。

5　滑坡成因分析

5.1构造原因

本区陕甘宁台坳，地表被厚层第四系地层覆盖，全新世以来活动不明显。相邻的构造单元渭河断陷盆地，新构造运动主要表现为间歇性上升，导致渭河支流泾河产生强烈的下切作用，造成本区形成多个深切的V形沟谷。

5.2黄土自身性质

沿线黄土地层广泛分布，主要为粘质黄土、砂质黄土，结构疏松，多孔隙。黄土场地普遍具有湿陷性，湿陷的类型和等级与黄土场地所处的地貌单元关系密切。据挖探、钻探取样所作的湿陷性计算，河谷区一级阶地黄土场地多具非自重湿陷性，湿陷等级以Ⅰ级～Ⅱ级为主，湿陷土层厚约3 m～7 m；二、三级阶地及黄土塬区黄土具自重湿陷性，湿陷等级Ⅱ级～Ⅳ级，湿陷厚度为3 m～28 m。

由于黄土自身物理性质，极易在流水侵蚀作用下形成沟谷、沉陷和崩塌。

5.3软弱带

黄土中分布多层古土壤，局部产状倾斜，易产生顺层滑动。黄土层下部分布红粘土、泥岩、砂岩、灰岩等，透水性差，起着相对隔水的作用，形成区内大量黄土的滑床。另外，泥岩、红粘土遇水呈泥状，顺层流动，形成良好的滑动界面。软弱带的埋深在很大程度上决定了滑坡的规模，其形态直接控制着滑坡体的稳定状态。

5.4人类工程活动

区内煤田及采空区分布较多，主要分布于泾河两岸，采空区的分布破坏了河岸塬边的应力分布平衡。采空区的地表裂缝见图4。

图3　太峪沟巨型滑波

图4　采空区的地表裂缝

5.5大气降水及地下水

大气降水对坡体稳定性影响主要表现在：通过垂直和侧向渗透，坡体的孔隙水压力增大，容重增加，同时基质吸力减小。在黄土滑坡的形成中，地下水的活动为滑坡变形破坏提供了十分重要的动力条件。地下水沿裂隙面下渗并常在沟谷底部溢出，一方面增加了斜坡土体的重量，对不稳定土体产生降水压力、动水压力及向上的浮托力，另一方面降低了斜坡土体中软弱结构面的抗剪强度，并起着溶解冲刷的作用，使不稳定土体和稳定土体之间的侧向摩擦力减小，降低了黄土斜坡体的稳定性。

6　相关工程措施建议

铁路从既有滑坡前缘挖方或后缘加载通过时，线路填方基底有软弱层或填方基底横向坡度过大时，挖方边坡过高过陡、岩体破碎、土体松散、构造发育并富水时，均容易发生坍塌及滑坡。

因此，为保证地质选线的合理、安全，建议如下：

1）尽量避免线位从滑坡前缘挖方或从后缘加载通过；2）尽量减少高填深挖，必须采用时一定要做好支挡工程；3）软弱基底、陡坡路基地段必须做好基底处理及挡护；4）挖方段岩体破碎、土体松散、构造发育并富水时作好预加固措施；5）对有水、切坡及加载后不稳定斜坡段必须做好工程综合治理。

参考文献：

［1］铁一院.新建银川至西安铁路可行性研究（第四篇）［Z］. 2013.

［2］铁道部第一勘测设计院.铁路工程地质手册（修订版）［M］.北京：中国铁道出版社，1999.

［3］TB 10012—2007，J 124—2007，铁路工程地质勘察规范［S］.

An analysis on the causes of landslide in the newly-built Yinchuan-Xi’an railway

Huang Jie
（China Railway First Survey & Design Institute Group Co.，Ltd，Xi’an 710043，China）

Abstract：This paper discussed the engineering and hydrology geology characteristics of Yinchuan to Xi’an line，combining with the distribution situation of the engineering bad geological，from the tectonic units，loess nature，soft belt，atmospheric precipitation，groundwater and other aspects，analyzed the engineering landslide reasons of Yinchuan to Xi’an railway，and put forward corresponding prevention and control strategy，to ensure the safety of operation lines.

Key words：railway，landslide，geological characteristic，loess

中图分类号：U213. 13

文献标识码：A

文章编号：1009-6825（2016）09-0138-02

收稿日期：2016-01-11

作者简介：黄杰（1982-），男，工程师