王 明 鄭啟明 陳 雨

(錦州鐵道勘察設計院有限公司， 遼寧錦州 121000)

在各類工程建設中,鐵路是遇到地質災害最嚴重的工程建筑之一。一條鐵路的修建常常需要跨越不同的地質單元,會遇到各種各樣復雜的地質環(huán)境以及地質災害發(fā)育地段,如崩塌、滑坡、泥石流、巖溶等特殊的地質災害。隨著我國經濟快速發(fā)展,為滿足經濟發(fā)展的要求,近年來我國鐵路建設的規(guī)模、等級以及對路基的承載力和穩(wěn)定性要求不斷提高,隨之而來的是在鐵路工程建設和使用過程中產生地質災害的頻率和規(guī)模逐年增加,對地質災害的預防及治理的費用占工程造價的比例也越來越高。本文以集通線為實例,以多重多元回歸分析為基礎,建立一個適合既有鐵路沿線地質災害危險性評價的模型,進而對不良地質地段進行防治。

1 集通線沿線自然地理及地質概況

1.1 自然地理概況

本段主要位于通遼市境內，處于西遼河平原中部,地勢高但起伏較緩,海拔在180～272 m間,地表植被覆蓋率高,一般在85%以上,以天然牧草為主，地形呈波狀起伏,以平沙地為主,間夾沙丘，局部為河床、漫灘,地勢略有起伏。測區(qū)為溫帶季風型大陸性氣候，其特點四季分明,冬季漫長而寒冷,最大凍土深度可達1.9 m,而夏季短促而雨量集中,春秋兩季氣溫變化劇烈,凍土層的凍結以及融化交替進行會不斷破壞路基的穩(wěn)定性。光照充足,積溫有效率高,但全年降水偏少,干旱多風。

1.2 地層、地質構造及水文地質特征

(1)地層巖性

沿線所經地區(qū)地層出露較齊全,古生界、中生界、新生界均有分布,其中主要包括第四系全新統人工堆積層、第四系全新統、沖積層風積、風沖積層等。

(2)地質構造

線路所經大地構造單元以商都—康?！獓鷪觥喾逯髷嗔褳榻?北部為內蒙—興安華力西褶皺帶,南部為中朝準地臺。受構造單元控制,沿線發(fā)育的褶皺和斷裂以東西向和北東向形跡為主。天山鎮(zhèn)—魯北鎮(zhèn)復背斜,該褶皺走向均為北東向或北北東走向,不僅控制了后期侏羅系酸性噴出巖和燕山期花崗巖侵入體的展布,而且由于褶皺運動,使本區(qū)石炭系和二疊系地層發(fā)生褶曲傾向,并伴有次一級的褶皺發(fā)生,從而使兩翼節(jié)理發(fā)育,巖體破碎。測區(qū)第四系覆蓋層較厚,新構造運動跡象不明顯,構造運動隱伏于巨厚層的第四系覆蓋層下,地質構造對線路無顯著影響。

(3)水文地質特征

地下水在勘察區(qū)內普遍分布,類型主要為第四系孔隙潛水,水量豐富。水位埋深3.0～10.0 m,主要含水層為細、中砂層,水位變化受季節(jié)影響明顯,主要靠大氣降水和地表水補給,地下水水位變化幅度為2～4 m,地下水的排泄多以蒸發(fā)排泄、人工開采為主。依據水分析資料,K926+000～K930+000地下水對混凝土結構具有二氧化碳侵蝕性,環(huán)境作用等級為H1。

2 多重多元回歸分析

下面給出多元多重線性回歸模型。

設有m個自變量(即本文的判別因子)xi1xi2xi3,…，xim,對應p個因變量yi1yi2…，yip,(i=1,2，…，n),用矩陣表示他們之間的關系式為

(1)

記為：Y=Xβ+ε,其中β為未知參數,ε是隨機誤差項,服從多元正態(tài)分布。

3 實例分析

本文將研究區(qū)地質災害危險性劃分為高、中、低三個等級,記為Y=(yi1,yi2,yi3)(p=3),危險性等級高、中、低依次記為Y1=(1,0,0),Y2=(0,1,0),Y3=(0,0,1)。實際情況中,影響地質災害評價的因子較多,包括：地形地貌、地層巖性、地質構造、地下水、植被覆蓋率、降水量等。本文根據研究區(qū)的實際情況,共選取m=6個評價因子:包括軟土及松軟土深度xi1、二氧化碳侵蝕性地下水等級xi2、風沙路基長度xi3、軟土及松軟土厚度xi4、路基最大季節(jié)凍土深度xi5、路基冒漿長度xi6。由于研究區(qū)的地勢平坦,構造簡單,所以地質地貌、地層巖性、地下水等對評價結果影響可忽略不計。本文以鐵路軸線兩側2 000 m的范圍作為研究區(qū),在劃分該鐵路沿線地質評價單元時,以1 000 m×1 000 m的正方形為評價單元,正方形的邊垂直于直角坐標系坐標軸線,將鐵路沿線劃分為412個評價單元。本文共選取21個評價因子特征突出、危險性等級明顯并且具有代表性的單元，用于計算評價因子系數β(見表1)。

(2)

表2 部分單元的計算結果

圖1 K902～K926地質災害危險性評價評判分區(qū)

4 結論

K850～K905為危險性中等地段,主要發(fā)育有風沙路基以及天然凍土層,對路基穩(wěn)定性影響較大,產生該病害的主要原因是該段線路兩側防護林帶較少,僅線路右側由少量防護林,且林地覆蓋率較少,加之沿線居民在線路兩側開墾大量土地,破壞了地表植被,所以在冬季收割農作物后,地表植被稀少,且收割后無固沙措施,導致大風、少雨時節(jié)容易發(fā)生風吹沙起,掩埋鐵路的情況。主要的整治措施應該以防護為主,在線路兩側鐵路用地限界范圍內嚴禁居民砍樹耕地,且線路兩側應加大防護林的種植,增加地表植被覆蓋率。若風沙情況嚴重,可考慮設置擋沙墻。

K905～K923為危險性低的地段,發(fā)育有風沙路基、軟土及松軟土,且具有翻漿冒泥現象,但這些影響因素發(fā)育都較弱,且規(guī)模較小,因此對路基穩(wěn)定性影響不大。

K923～K935為危險性高的地段,發(fā)育有軟土及松軟土,翻泥冒漿現象比較嚴重,且部分地段地下水具有二氧化碳侵蝕,對混凝土結構具有侵蝕性。因此,有必要加大對該區(qū)地質災害的治理,提高該區(qū)路基的穩(wěn)定性。

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