羅維當(dāng)，楊再朝

(廣西交科集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

崩塌作為一種常見且多發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，對公路工程建設(shè)中的設(shè)計、施工具有較大影響。目前針對崩塌地質(zhì)災(zāi)害的評價方法主要是國家和部分地方出臺的地質(zhì)災(zāi)害危險性評估規(guī)程，國內(nèi)外對某一區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性和具體某個邊坡崩塌機(jī)理的相關(guān)研究也頗多，定性定量的方法均有[1]，但對于在項目前期研究階段預(yù)測建設(shè)中引發(fā)山體斜坡崩塌易發(fā)性的創(chuàng)新評價方法還有進(jìn)一步的研究空間[2]。

本文以賀巴高速公路來賓至都安段為項目實例和研究對象，將層次分析法和項目前期調(diào)查方法結(jié)合起來對山體斜坡崩塌的易發(fā)性做出評價，目的是提出更加科學(xué)合理、操作性強(qiáng)的評價方法，為其他同類項目的可行性研究和設(shè)計提供參考。

1 項目概況

本項目起點位于來賓市興賓區(qū)鳳凰鎮(zhèn)附近，與賀巴高速公路象州至來賓段順接，路線向西經(jīng)來賓市興賓區(qū)鳳凰鎮(zhèn)、七洞鄉(xiāng)、忻城縣安東鄉(xiāng)、思練鎮(zhèn)，與柳州至南寧第二高速公路相交后，從忻城縣城南側(cè)經(jīng)過，經(jīng)紅渡鎮(zhèn)后，跨越紅水河進(jìn)入馬山縣金釵鎮(zhèn)，之后經(jīng)河池市都安縣菁盛鄉(xiāng)、龍灣鄉(xiāng)，終于都安縣澄江鄉(xiāng)東謝村G210國道附近，與賀巴高速公路都安至巴馬段順接。主線全長133.225 km。

該項目采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度為100 km/h，路基寬度為26 m。主線共設(shè)置橋梁17 244.5 m/25座，其中，技術(shù)復(fù)雜特大橋863.5 m/2座，一般性特大橋、大橋16 180 m/20座，中橋201 m/3座，隧道43 941 m/16座，分離式立交橋3 968 m/17座。全線橋隧比為49%，共設(shè)置鳳凰北、七洞、思練、忻城、金釵5處互通式立交。

2 項目區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

擬建線路沿線根據(jù)地貌成因和組合形態(tài)，劃分為溶蝕堆積-孤峰平原、侵蝕溶蝕-峰叢洼地谷地、侵蝕溶蝕-峰林谷地、侵蝕溶蝕-巖溶丘陵四種地貌類型。

溶蝕堆積-孤峰平原地貌主要分布于擬建線路K223+490～K235+200、K296+900～K298+400路段，總長13.21 km，約占全線的10.0%。侵蝕溶蝕-峰叢洼地谷地地貌主要分布于擬建線路K235+200～K263+000、K274+000～K296+900、K301+000～K317+400、K326+000～K356+715路段和忻城縣城連接線全段，總長97.487 km，約占全線的73.4%。侵蝕溶蝕-峰林谷地地貌主要分布于擬建線路K263+000～K274+000路段，總長11.0 km，約占全線的8.3%。侵蝕溶蝕-巖溶丘陵地貌主要分布于擬建線路K298+400～K301+000、K317+400～K326+000路段，總長11.2 km，約占全線的8.4%。

2.2 地層巖性與工程地質(zhì)性質(zhì)

根據(jù)野外調(diào)查、區(qū)域地質(zhì)資料，整個評估區(qū)分布的地層主要有第四系(Q)、三疊系(T)、二疊系(P)和石炭系(C)。根據(jù)評估區(qū)地層巖性及工程地質(zhì)性質(zhì)，結(jié)合強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、巖性、組合關(guān)系，將評估區(qū)劃分為兩個工程地質(zhì)巖組。

(1)中厚-厚層狀強(qiáng)巖溶化較硬的灰?guī)r、白云巖巖組：由P1m、P1q、C3、C2h、C2d、C1d、P2地層組成，廣泛分布于評估區(qū)大部分路段，巖性以灰?guī)r為主，各地層還不同程度地分布有白云巖、含燧石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r?？傮w上為較均勻的純碳酸鹽巖，灰?guī)r質(zhì)地純凈，方解石含量>98%，酸不溶物一般<1%，CaO/MgO>10，巖溶強(qiáng)發(fā)育。巖體結(jié)構(gòu)類型以中厚-厚層狀為主，低洼處地表覆蓋溶余堆積層，山體多基巖裸露，溶洞和巖溶裂隙發(fā)育，鉆孔遇洞率50.0%，線巖溶率為11.27%，灰?guī)r飽和單軸抗壓強(qiáng)度平均值為36.64 MPa，屬于較硬巖。巖體完整程度以較完整為主，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅲ類。

(2)薄層狀弱巖溶化較硬的灰?guī)r夾較軟的泥巖、細(xì)砂巖巖組：由T1組成，僅分布于少部分路段，巖性主要為薄層狀灰?guī)r、礫狀灰?guī)r夾雜色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖?；?guī)r飽和單軸抗壓強(qiáng)度平均值為36.64 MPa，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，泥巖、細(xì)砂巖巖石抗壓強(qiáng)度為20～50 MPa。但是泥巖遇水發(fā)生軟化，為軟弱巖。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

評估區(qū)位于華南活動帶桂中-桂東北褶皺系來賓凹陷，該區(qū)域經(jīng)歷了印支-華力西旋回發(fā)展階段，構(gòu)造線大部分為南北走向，其次為北北西走向。

評估區(qū)內(nèi)褶皺較為發(fā)育，多為南北向，主要褶皺有大許向斜、龍安背斜、蓮塘背斜、黃峒背斜、沙帽向斜、古麥背斜、渡口向斜、六納背斜、百旺屜狀復(fù)式向斜、紅渡向斜等。

評估區(qū)內(nèi)斷層較為發(fā)育，多為南北向，主要斷層有蓮塘正斷層、白頭山平移斷層、錦江-童子山逆斷層、新村-新隆逆斷層、獨山斷層、渡口正斷層、六分-沙龍逆斷層、六分-塘紅正斷層、甘灣-龍河逆斷層等。

2.4 水文地質(zhì)條件

據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，評估區(qū)所在區(qū)域位于來賓、都安等桂中地區(qū)的巖溶區(qū)，地下水類型按地層巖性、含水介質(zhì)分類，可劃分為松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖類巖溶水兩大類。

純碳酸鹽巖裂隙溶洞水一般存在于谷地中，擬建工程主要表現(xiàn)為填方，少量為挖方工程，對公路建設(shè)影響小，但巖溶水的變動可能會引發(fā)巖溶塌陷，對地質(zhì)災(zāi)害影響較大。碳酸鹽巖夾碎屑巖溶洞裂隙水水量貧乏，易于疏干，預(yù)計該類型地下水對地質(zhì)災(zāi)害或公路建設(shè)影響小。

3 巖質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價

本文采用層次分析法對本公路沿線自然山體發(fā)生巖質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性進(jìn)行預(yù)測與評價。

3.1 評價因子的確定

項目區(qū)沿線的地質(zhì)環(huán)境條件較復(fù)雜，根據(jù)山體斜坡發(fā)生巖質(zhì)崩塌的機(jī)制和原理，參考廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《地質(zhì)災(zāi)害危險性評估規(guī)程》(DB45/T 1625-2017)中表D.4危巖發(fā)育程度(可能性)分級表，從而確定巖質(zhì)崩塌評價因子。

因此選取反映山體斜坡自身穩(wěn)定性的地質(zhì)環(huán)境條件和工程建設(shè)中對其產(chǎn)生影響的人為因素，歸納為五個主要因素：地形地貌條件、巖體性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面特征、同類災(zāi)點、工程活動，并將其作為本次模型的評價因子。評價因子如下：

FS={I1,I2,I3,I4}={地形地貌條件、巖體性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面特征、同類災(zāi)點、工程活動}

該評估多級目標(biāo)決策方法將5個子因素集用二級因素表示如下：

地形地貌I1={X11}={高差、坡度}；

巖體性質(zhì)I2={X21、X22}={巖體、破碎程度}；

結(jié)構(gòu)面特征I3={X31、X32、X33}={結(jié)構(gòu)面和坡向組合、裂隙狀態(tài)}；

同類災(zāi)點I4={X41}={同類災(zāi)點密度、同類災(zāi)點規(guī)模};

工程活動I5={X41}={工程活動強(qiáng)度、工程活動距離}。

由此得出高差、坡度、巖性、破碎程度、結(jié)構(gòu)面和坡向組合關(guān)系、裂隙狀態(tài)、同類災(zāi)點密度、同類災(zāi)點規(guī)模、工程活動強(qiáng)度、工程活動距離等10個亞級評價因子(層次結(jié)構(gòu)見圖1)。

圖1 崩塌易發(fā)性因素層次分析結(jié)構(gòu)圖

3.2 評價因子對自然山體發(fā)生巖質(zhì)崩塌易發(fā)性的權(quán)重分析

影響因子對自然山體發(fā)生巖質(zhì)崩塌的權(quán)重指各因子對該類型地質(zhì)災(zāi)害影響的重要程度，根據(jù)各影響因素重要性不同，本文采用“九標(biāo)度”的層次分析法[3]。

表1 層次分析法兩兩對比標(biāo)度表

根據(jù)表1的標(biāo)度，將高差、坡度、巖性、破碎程度、結(jié)構(gòu)面和坡向組合關(guān)系、裂隙狀態(tài)、同類災(zāi)點密度、同類災(zāi)點規(guī)模、工程活動強(qiáng)度、工程活動距離等十個因素的重要性按兩個層次進(jìn)行兩兩比較打分，比較結(jié)果如表2～7所示。

表2 易發(fā)性——中間層因子兩兩對比標(biāo)度表

表3 地形地貌條件——方案層因子兩兩對比標(biāo)度表

表4 巖體性質(zhì)——方案層因子兩兩對比標(biāo)度表

表5 結(jié)構(gòu)面特征——方案層因子兩兩對比標(biāo)度表

表6 工程活動——方案層因子兩兩對比標(biāo)度表

表7 同類災(zāi)點——方案層因子兩兩對比標(biāo)度表

中間層按5個因素進(jìn)行兩兩對比，方案層各按2個因素進(jìn)行兩兩對比，進(jìn)行矩陣運(yùn)算獲得權(quán)重，結(jié)果如表8、表9所示。

表8 易發(fā)性的因素權(quán)重表

表9 方案層中要素對決策目標(biāo)的排序權(quán)重表

3.3 崩塌易發(fā)性等級的確定

由于影響山體斜坡巖質(zhì)崩塌的因素較多且復(fù)雜，影響因素間也有著不確定關(guān)聯(lián)性[4]，基于收集資料的精度和評估的實際價值，將巖質(zhì)崩塌的易發(fā)性劃分為高易發(fā)、中易發(fā)、低易發(fā)三個等級(如表10所示)。

表10 山體斜坡巖質(zhì)崩塌易發(fā)性預(yù)測評價要素分級表

為了滿足定性-半定量評價要求，對各個影響因子進(jìn)行對應(yīng)描述的數(shù)值化,因此用層次分析法來確定崩塌易發(fā)性是行之有效的方法之一。其基本公式見式(1)：

(1)

式中：FS——易發(fā)性指數(shù)；

ai——權(quán)值；

Xi——易發(fā)性級別量化指標(biāo)，其值按表3 取值。

根據(jù)FS值，按表11劃分巖質(zhì)崩塌易發(fā)性等級。

表11 巖質(zhì)崩塌易發(fā)性分級表

3.4 巖質(zhì)崩塌易發(fā)性評估結(jié)果

根據(jù)地形地貌條件和工程特征，選取了36個存在斜坡的典型路段，各路段發(fā)生巖質(zhì)崩塌的易發(fā)性評估值FS在1.39～6.78 之間(未列入表中的其他低矮斜坡FS均<3.0)。根據(jù)表11要求，巖質(zhì)崩塌的易發(fā)性劃分為高易發(fā)、中易發(fā)、低易發(fā)3個等級。高易發(fā)區(qū)段主要分布在K253+100～K253+600、K263+120～K264+100、K280+180～K281+100、K310+680～K315+180、K355+950～K356+270、L4K9+100～L4K9+640等路段；中易發(fā)區(qū)段主要分布在K227+510～K228+520、K235+300～K236+310、七洞出口連接線IK0+500～I(xiàn)K0+900、K251+200～K251+500、K252+700～K252+950、K257+210～K263+120、K264+500～K265+000、K265+570～K266+340、K266+450～K267+100、K270+280～K271+100、K283+000～K283+800、K284+800～K286+050、286+930～K287+120、K290+355～K290+625、K293+325～K293+547、K294+920～K295+500、忻城出口連接線IK1+400～I(xiàn)K1+700、K298+300～K298+500、K305+400～K306+300、K306+300～K307+750、K328+830～K329+970、K335+000～K338+010、K346+240～K352+300、L4K0+457.3～L4K0+550、L4K5+150～L4K5+300、L4K6+450～L4K6+500、L4K9+640～L4K10+930等路段。

4 結(jié)語

(1)賀巴高速公路來賓至都安段崩塌地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)段主要分布在K253+100～K253+600、K263+120～K264+100、K280+180～K281+100、K310+680～K315+180、K355+950～K356+270、L4K9+100～L4K9+640等路段。

(2)巖質(zhì)崩塌易發(fā)性主要影響因素為結(jié)構(gòu)面和坡向組合關(guān)系、工程活動強(qiáng)度、周邊同類災(zāi)點規(guī)模、破碎程度等。

(3)在線性工程選線時，應(yīng)將結(jié)構(gòu)面和坡向組合關(guān)系作為重要的地質(zhì)選線考慮因素，對其他同類項目具有一定的借鑒和參考價值。