韓玉龍,曹延海
(1.河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,河南 鄭州 450000;2.鄭州公用事業(yè)投資發(fā)展集團(tuán)有限公司,河南 鄭州 450000)
高速公路線路設(shè)計(jì)中的工程地質(zhì)問題研究是勘測各階段的目標(biāo)所在,勘察方法必須以山區(qū)高速公路建設(shè)施工流程各階段需要依據(jù)和參考的地質(zhì)資料為目標(biāo)導(dǎo)向,并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際的自然地理和地質(zhì)條件,采用可行性和有效性更高的方法組合。通常而言,主要以資料的搜集、現(xiàn)場踏勘、遙感、區(qū)域工程地質(zhì)調(diào)查與測繪為主,并在局部特殊條件下配合采用鉆探、物探等手段來完成。
充分搜集和研究已形成的國家及權(quán)威機(jī)構(gòu)組織的相關(guān)地質(zhì)勘察研究活動(dòng)的研究成果資料,尤其是基礎(chǔ)資料的收集與分析,在地質(zhì)勘測的預(yù)可和工可階段相關(guān)資料是重要的研究依據(jù)。在此特別要注意的是,應(yīng)當(dāng)對(duì)搜集到的資料根據(jù)已知的山區(qū)高速公路的施工特點(diǎn)和需要加以取舍和補(bǔ)充,并注意資料中研究成果的服務(wù)對(duì)象和研究的重點(diǎn)于公路工程是否適用,嚴(yán)防地質(zhì)分析和預(yù)測失誤風(fēng)險(xiǎn)。
遙感勘測是目前公路勘測最廣為應(yīng)用的重要勘測方法,具有視域廣、覆蓋全面、影像逼真、信息量大、資料獲取快、勘察成本低和效率高等優(yōu)點(diǎn),配合多種影像增強(qiáng)手段,能夠高效便捷地為工作人員分析判定區(qū)域工程地質(zhì)提供依據(jù)。其中,遙感解譯工作是遙感勘測的重中之重。在山區(qū)高速公路施工勘察的應(yīng)用中特別需要注意以下幾個(gè)方面的問題。
(1)在進(jìn)行一般性解析與描述的同時(shí),還需對(duì)公路工程與工程地質(zhì)環(huán)境之間相互制約因素及相互影響、相互作用的規(guī)律作重點(diǎn)分析,以便為路線走向和方案比選提供更詳實(shí)的依據(jù)。
(2)處理遙感信息時(shí)應(yīng)注意時(shí)像結(jié)合、航衛(wèi)片結(jié)合,以細(xì)化信息、精確信息。
(3)應(yīng)選擇能夠更為突出地質(zhì)構(gòu)造的影像增強(qiáng)處理方法加強(qiáng)遙感影像的顯示效果。
(4)對(duì)遙感影像進(jìn)行判譯應(yīng)重點(diǎn)圍繞地質(zhì)構(gòu)造尤其是線性構(gòu)造、擠壓帶等地質(zhì)災(zāi)害敏感多發(fā)區(qū)的特征影像展開,并注重分析病害與地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系。
(5)分析應(yīng)用遙感信息要適度、合理,既不可夸大遙感信息,也應(yīng)避免忽略必要的信息。對(duì)遙感手段覆蓋不到的地方,應(yīng)該采用其他勘察方法予以補(bǔ)充。
通過遙感勘察手段重點(diǎn)判譯不良地質(zhì)和特殊巖土性問題,這對(duì)于制定和實(shí)施安全系數(shù)更高的施工方案具有重要意義。主要的幾種不良地質(zhì)在遙感影像上的呈現(xiàn)上都有其相對(duì)明確的勘察特征,解譯時(shí)需特別注意。
(1)判譯特征?;碌孛草^為明顯,一般情況下比較容易識(shí)別?;鲁尸F(xiàn)在高精度二維遙感圖像上,平面形態(tài)多成簸箕形、舌形、V字形以及其他不規(guī)則形等,個(gè)別滑坡還可以識(shí)別出滑坡壁、滑坡臺(tái)階、滑坡舌、封閉洼地等。另外,有濕地和泉水的地方也往往是發(fā)生過滑坡的標(biāo)志。
(2)判譯需注意的問題。①注意區(qū)別滑坡構(gòu)造與地質(zhì)構(gòu)造?;聵?gòu)造的展布范圍一般較小,而地質(zhì)構(gòu)造的展布范圍相對(duì)較大,同時(shí),斷層通過的地段滑坡往往較發(fā)育,而有的滑坡邊壁就是斷裂帶通過處。②注意區(qū)別滑坡與錯(cuò)落結(jié)構(gòu)體。錯(cuò)落體的后壁較陡峭,坡度為45~70°,形狀像饅頭形鼓包,但不含隆丘和封閉洼地。③經(jīng)年歷久的古斜坡,滑坡變形性質(zhì)往往復(fù)雜難定,在解譯時(shí)應(yīng)充分結(jié)合地貌、巖性、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、水文地質(zhì)條件等進(jìn)行綜合性分析研究。
(1)判譯特征。節(jié)理裂隙發(fā)育的質(zhì)地堅(jiān)硬的巖石型山地峭坡與峽谷陡岸地段往往是崩塌的易發(fā)區(qū),結(jié)合遙感圖像,其主要判譯特征如下:①坡度達(dá)到55~75°的陡坡前是崩塌事故的易發(fā)區(qū),崩塌處一般呈上陡下緩地貌,崩塌體常會(huì)于陡坡下的谷底或斜坡平緩地段堆積,表面粗糙不平,有時(shí)可觀察到巨大塊石影像。②崩塌輪廓線較明顯,遙感影像精度越高,其穩(wěn)定性越容易識(shí)別,崩塌壁顏色隨巖性而定,多數(shù)顏色較淺,有的接近灰白,且不長有植被。有些崩塌體上部外圍會(huì)呈現(xiàn)節(jié)理性裂縫影像。如發(fā)現(xiàn)崩塌壁顏色呈深色調(diào)且長有少量植被,說明該處崩塌基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。③大型的崩塌有時(shí)會(huì)堵塞河谷,使崩塌處上游出現(xiàn)小堰塞湖,在山區(qū)如果有瀑布狀的峽谷,往往也是發(fā)生過崩塌的印證。
(1)判譯特征。標(biāo)準(zhǔn)型泥石流流域其形成區(qū)常出現(xiàn)于陡坡,多呈瓢形且?guī)r石風(fēng)化嚴(yán)重,往往伴有滑坡、崩塌發(fā)生;泥石流通過區(qū)的一般具有溝床直、溝谷窄、兩側(cè)山坡較穩(wěn)的特點(diǎn),溝谷出口處??梢姾榉e扇或沖積錐的輪廓(見圖1),其他類型泥石流參考標(biāo)準(zhǔn)泥石流特征皆較容易辨認(rèn)。
圖1 泥石流形成示意圖
(2)需注意的問題。①泥石流的判譯應(yīng)與整個(gè)流域的環(huán)境相結(jié)合,把諸多因素及其影響結(jié)果納入一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行研究。注意植被茂密的區(qū)域不一定就是泥石流活動(dòng)趨于穩(wěn)定或停止的特征表現(xiàn),有些土壤薄、植被根系淺的地帶一旦遇到暴雨或長雨季反而會(huì)助長泥石流的發(fā)生。②如發(fā)現(xiàn)影像中較大規(guī)模的泥石流堆積扇前端伸入到河道不寬的河流中,應(yīng)考慮到河對(duì)岸可能也會(huì)受到泥石流的影響,應(yīng)仔細(xì)查看對(duì)岸有無泥石流沉積物。③流域內(nèi)各類地貌存在的松散組織是否是泥石流松散固體物質(zhì)的來源,要根據(jù)其所在位置,有無被河流沖刷,被沖刷后松散固體有無進(jìn)入河床的可能來確定。注意利用遙感圖像來估算松散固體物質(zhì)的體積量要比地面方法高效得多。
表1 地質(zhì)勘察解譯結(jié)果分析
以湖南省桑植至張家界的山區(qū)高速公路選線為例,建設(shè)單位在已有地質(zhì)環(huán)境資料基礎(chǔ)上,對(duì)A線和K線兩種預(yù)先設(shè)計(jì)的線路方案,通過綜合運(yùn)用以遙感勘測為核心的勘察手段進(jìn)行地質(zhì)勘察,根據(jù)勘察解譯結(jié)果將兩種方案路線進(jìn)行綜合對(duì)比,最終選擇途經(jīng)不良地質(zhì)較少的A線方案。可見不良地質(zhì)的解譯分析成是該工程優(yōu)選線路的關(guān)鍵。
山區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境使得高速公路建設(shè)中的勘察工作尤為重要,通過采取有效的勘察方法,抓住重點(diǎn)特征和問題,對(duì)工程范圍內(nèi)的地質(zhì)進(jìn)行盡可能精確的分析解譯,盡量避繞不良地質(zhì)和特殊性巖土問題,或采取有效治理措施,制定安全性、可靠性更高的高速公路施工方案,對(duì)于推進(jìn)山區(qū)高速公路順利建成及投入使用,加強(qiáng)山區(qū)與外界的溝通,促進(jìn)山區(qū)的發(fā)展具有重要意義。