基于地质环境分析的复杂山区道路防护工程设计

摘要：以复杂山区道路防护工程设计为研究对象，通过对地质环境的深入分析，结合工程地质学和地质工程力学理论，对山区道路在地质灾害作用下的稳定性和安全性进行了系统的评估。以地质勘测数据和现场调查结果为依据，提出了地质灾害预警系统、坡面防护结构设计、路基稳定性改善方案等针对性防护措施。通过数值模拟和实地测试验证，为复杂山区道路安全运行提供了科学和可行的技术保障，确保了工程设计的可靠性和实用性。

关键词：复杂山区道路地质环境分析防护工程设计地质灾害预警稳定性改善

DesignofComplexMountainousRoadProtectionEngineeringBasedonGeologicalEnvironmentAnalysis

JINGQilin1WANGYu2LYUYuhai2

1.XinjiangVocationalandTechnicalCollegeofCommunications，UrumqiCity，XinjiangUygurAutonomousRegion，831401China;2.XinjiangZhongzhouTransportationTechnologyCo.，Ltd.，UrumqiCity，XinjiangUygurAutonomousRegion，830006China

Abstract：Taking thedesignofcomplexmountainousroadprotectionengineeringastheresearchobject，throughin-depthanalysisofthegeologicalenvironment，combinedwiththetheoriesofEngineeringGeologyandGeologicalEngineeringMechanicstheory，thestabilityandsafetyofmountainousroadsundergeologicaldisastersaresystematicallyevaluated.Basedongeologicalsurveydataandon-siteinvestigationresults，targetedprotectionmeasuressuchasgeologicalhazardwarningsystem，slopeprotectionstructuredesign，androadbedstabilityimprovementplanhavebeenproposed.Throughnumericalsimulationandfieldtestingverification，ascientificalandfeasibletechnicalguaranteehasbeenprovidedforthesafeoperationofcomplexmountainousroads，ensuringthereliabilityandpracticalityofengineeringdesign.

KeyWords：Complexmountainousroads;Geologicalenvironmentanalysis;Protectionengineeringdesign;Geologicalhazardwarning;Stabilityimprovement

复杂山区地区因其地形陡峭和地质条件复杂而常受到地质灾害的威胁，其中包括山体滑坡、地面塌陷、岩体崩塌等，这些地质灾害不仅对周围的自然环境造成破坏，更直接危及山区道路的安全与畅通。山区道路作为连接山区居民生活、财产以及与外界交流的重要通道，其安全性和稳定性直接关系到山区居民的生活质量和经济发展。由于山区地质条件的多样性和不确定性，常规的道路建设与维护难以满足复杂山区的实际需求，因此，有必要通过深入分析复杂山区的地质环境针对性地设计防护工程，以确保道路的稳定性和安全性。

1地质环境分析

1.1复杂山区地质特征概述

地形地貌、地质构造、岩性等因素主要影响复杂山区地质环境的特点。复杂山区地形多种多样，包括陡峭的山脊、深切的峡谷、复杂的沟壑和高低起伏的地形起伏，这些山地地形特点造成了大量天然坡地形成的地表坡度急剧变化，地质灾害发生的可能性增大。地质构造复杂，常见的构造形式包括在地质历史演化过程中形成的不同岩性和岩层倾角，以及进一步加剧地质环境复杂性的断裂带、褶皱带、岩浆岩侵入体等[1]，因此，制订合理且有效的道路防护工程设计方案对全面了解复杂山区地质特征及深入分析其地质构造、岩性分布和地形特征具有十分重要的意义。

1.2地质灾害类型及危害分析

复杂山区地质灾害种类繁多，其中包括山体滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷等。山体滑坡是复杂山区最常见的地质灾害之一。由于山区地形陡峭，岩层断裂带较多，加之地表水分的作用及人类活动的影响，导致了山体的松动和滑动。当降雨量过大或地下水位急剧上升时，山体滑坡易发生，给附近的道路和建筑物带来严重威胁[2]。泥石流是复杂山区常见的一种灾害形式。在强降雨或雪融等条件下，沿山坡流下的大量泥土、岩石和水构成泥石流，其流速快、含沙量高，对道路和周边建筑物造成毁坏。

这些地质灾害的发生给山区道路及周边地区的交通、生产和生活带来了严重的危害。道路被山体滑坡、泥石流等灾害毁坏，交通中断，严重影响了人们的出行和物资的运输，甚至造成交通事故和人员伤亡。建筑物被崩塌和地面塌陷影响，不仅造成财产损失，还可能威胁到居民的生命安全。地质灾害还会造成土地资源的丧失和生态环境的破坏，加剧了山区地区的环境问题，影响了当地经济的发展和社会的稳定。

1.3工程地质勘察方法

工程地质勘察是复杂山区道路防护工程设计中至关重要的一环，其目的在于对工程地质情况有一个全面的了解，为后续设计提供可靠的数据支撑。对于地表和地下的地质构造、岩性和岩层倾角，以及可能存在的地质断裂、岩溶洞等地质隐患，一般应采取地质调查与地质剖面分析相结合的方法，通过实地观察进行详细了解。还要对地下水位、地下岩层变形等进行监测预测，结合数值模拟、地质雷达等先进技术手段，及时且有效地为项目设计提供数据支撑。

2复杂山区道路防护工程设计

2.1预警系统设计

对复杂山区道路安全运行的保障，建立有效的地质灾害预警系统具有十分关键的作用。该预警系统将采集信息并进行数据传输，对地质灾害进行实时监测与分析，最终进行预警的发布，其为道路交通管理工作提供科学的依据，能够有效地防范地质灾害的发生，因此，建立和完善这套预警系统对于保障道路安全运行具有十分重要的意义。

2.1.1数据采集

建立完善的数据收集网。在道路附近设置地质监控点，以在潜在地质灾害易发区布设能够实时收集地质信息的现代传感设备为主，监控点包括地下水位监控井、地表层位移监测器、地震感应器等。同时，借助气象站水文站等设备收集降雨量、地表径流等数据，对气象水文条件对地质灾害的形成起到背景作用。通过收集汇总和分析地质和环境数据，使预警系统具备更好的预防和处置地质灾害的能力。

2.1.2信息传输

对采集到的地质监测数据实时传输到预警中心进行分析和处理。建立可靠的数据传输通道，利用无线传输技术，如卫星通讯网络或无线传感器网络等，保证监测数据的及时传送；同时，利用云计算技术对大量数据进行存储和处理，以提高数据处理的效率和分析的精确度。

2.1.3灾害监测与分析

建立专门的地质灾害预警系统，对实时监测数据的处理与分析有重要作用的地质灾害形成机理和预警模型的构建等都在预警中心进行。对潜在的地质灾害风险进行综合评估与预测，提高地质灾害预警能力，以保障群众生命财产安全。

2.2坡面护筑结构设计

对地质灾害对公路的破坏程度进行合理设计的防护和施工结构可有效提高公路的稳定性和安全性。常见的护砌结构有挡墙、挡石墙、护坡台地等，其中，一种应用最广泛的结构形式就是挡土墙[3]。由于地表坡度、土质类型、地下水位等因素主要影响挡土墙的稳定性，采用天然岩石挡土墙设计方案，根据丘陵山区实际情况设计（如图1所示）。该方案确定了挡土墙所在区域的地质参数，如岩石种类、岩性、岩层倾斜度等，并通过地质勘察确定；接着，根据挡土墙的高度和坡度，计算岩石的承载力和抗滑稳定性。

外力稳定性主要考虑挡土墙受到的地下水压力和外部荷载的影响，通过分析墙体的抗滑稳定性来确定[4]。最终，根据挡土墙的稳定性和安全性要求，确定挡土墙的设计参数，如墙体厚度、坡度、加筋形式等，并进行施工方案的制订和监督。

2.3路基稳定性改善方案设计

设计合理的路基稳定性改善方案对防止路基发生沉降滑动等地质灾害、保证道路运行稳定具有十分重要的意义。根据山区道路的地质情况和地形特征，选择适宜的路基改善方式也是十分重要的。在陡峭山坡区域常见的路基改善方式有加固填方排水排涝、设置挡墙等。

加固填方是提高路基稳定性的一种常用方式，其原理是在路基表层设置加筋土工格栅，或岩石填充，以增加路基的抗滑性和承载能力，并减少地质灾害的发生，从而保证填方结构的稳定性和安全性。在路基填方过程中，为了保证填方结构的稳定性和安全性，需要对填方材料的选择、填方坡度、填方高度等因素进行综合考量。评估路基填方稳定性的一个重要指标是填方的平衡坡度和抗滑安全系数[5]。

在易发生山体滑坡的路段，设计了挡墙及加固边坡的办法；在泥石流频发的地区，为减少泥石流对路基的侵蚀和破坏，设计了挡板及构筑排水沟的措施。这些防护措施综合考虑了地质灾害的类型和规模及其发生的可能性，以确定最合适的方案来应对各种情况。同时，对防护措施的工程成本和施工难度也做了全面考虑，以确保方案的实施效果和经济性。

3数值模拟及实地试验结果分析

研究为评估复杂山区道路防护工程设计方案的效果，进行了数值模拟和实地试验，并对其结果进行了比较分析。具体实验设计和结果数据如表1～3所示。

数值模拟与实地试验的对比结果显示，虽然数值模拟和实地试验在某些参数上存在一定的偏差，但总体上结果相符合。路基滑动距离、最大应力和平均变形率在两种方法下的数值相近，最大降雨量也基本保持一致。因此，可以认为数值模拟的结果与实地试验的观测结果相符合，验证了复杂山区道路防护工程设计方案的有效性。

4结语

结合复杂山区地质环境的各种特点，研究在道路防护工程设计中提出包括地质灾害预警系统在内等多项技术措施，包括坡面护筑结构设计及路基稳定性的改善方案，并且进行了数值模拟和实地试验，验证了这些设计方案的有效性与可行性。方案在模拟和实地试验中均表现出良好的稳定性与可靠性，能够对复杂山区道路所受地质灾害的影响起到有效的保护作用。因此，本研究成果为复杂山区道路的设计与运行提供了有力的技术依据。

参考文献

[1]钮志林，王学峰.山区低等级公路提级改造设计思考[J].公路，2019，64（10）：59-62.

[2]郭文礼.道路路基边坡加固防护工程的设计分析[J].运输经理世界，2023，（11）：140-142.

[3]白俊.石柱县冷黄旅游公路景观改造设计研究[D].重庆：西南大学，2020.

[4]翟雅蛟.山区公路改造工程设计分析[J].建筑技术开发，2022，49（8）：10-12.

[5]戴少鹏，黄浩，蔡俊辉，等.高速公路复杂地质路堑高边坡防护工程设计方案[J].中国高新科技，2021（20）：30-31.